[发明专利]一种多环路复合型开关式电池充电转换器电路

摘要

本发明公开了一种多环路复合型开关式电池充电转换器电路，包括多环路反馈复合型误差放大单元、恒压充电单元、电压低钳位单元和恒流充电单元，本发明的多环路反馈复合型误差放大单元合并了恒流充电、恒压充电和输入电压低钳位三个控制环路单元，可以有效地解决转态过程连续性不平顺问题；采用输入电压低钳位设计使得充电电压降低时不至于降到太低导致停止充电，本发明先合多环路再补偿的设计可大大减少电路的占用面积。

主权项

一种多环路复合型开关式电池充电转换器电路，包括驱动电路(2)、补偿网络和放大器OP1，补偿网络的两端分别连接放大器OP1的同相输入端和输出端，放大器OP1的输出端连接驱动电路(2)，其特征在于，所述转换器电路还包括多环路反馈复合型误差放大单元(1)、恒压充电单元(3)、电压低钳位单元(4)和恒流充电单元(5)，其中，多环路反馈复合型误差放大单元(1)包括第一输入端a、第二输入端b、第三输入端c、第四输入端d、第一输出端e和第二输出端f，第一输入端a连接恒压充电单元(3)，第二输入端b连接电压低钳位单元(4)，第三输入端c连接恒流充电单元(5)，第四输入端d连接基准电压VR，第一输出端e和第二输出端f分别连接所述放大器OP1的同相输入端和反向输入端；所述驱动电路(2)与恒压充电单元(3)、电压低钳位单元(4)和恒流充电单元(5)均连接，恒流充电单元(5)连接恒压充电单元(3)；所述多环路反馈复合型误差放大单元(1)采用两种结构形式，其中一种结构形式如下：所述多环路反馈复合型误差放大单元(1)包括电流源IS2、电阻R8、电阻R9、PMOS管M201、PMOS管M202、PMOS管M203、PMOS管M204、PMOS管M205和PMOS管M206；其中：电流源IS2一端接地，另一端连接PMOS管M201的漏极；PMOS管M201的源极连接内部电源VDD，PMOS管M201的栅极连接PMOS管M201的漏极和PMOS管M202的栅极；PMOS管M202的源极连接内部电源VDD，PMOS管M202的漏极与PMOS管M203的源极、PMOS管M204的源极、PMOS管M205的源极和PMOS管M206的源极均连接；PMOS管M203的栅极连接基准电压VR，PMOS管M203的漏极连接所述放大器OP1的反相输入端，且通过电阻R8连接到地；PMOS管M204的栅极连接所述恒压充电单元(3)，PMOS管M204的漏极通过电阻R9连接到地；PMOS管M205的栅极连接所述电压低钳位单元(4)，PMOS管M205的漏极通过电阻R9连接到地；PMOS管M206的栅极连接所述恒流充电单元(5)，PMOS管M206的漏极通过电阻R9连接到地，PMOS管M206的漏极还连接放大器OP1的同相输入端；所述多环路反馈复合型误差放大单元(1)的另外一种结构形式如下：所述多环路反馈复合型误差放大单元(1)包括电流源IS1、PMOS管M101、PMOS管M102、PMOS管M103、PMOS管M104、PMOS管M105、PMOS管M106、PMOS管M107、PMOS管M108、PMOS管M109、PMOS管M110、PMOS管M111、NMOS管M112、NMOS管M113、NMOS管M114、NMOS管M115和NMOS管M116；其中：电流源IS1的一端接地，另一端连接PMOS管M101的漏极；PMOS管M101和PMOS管M102构成电流镜，二者的源极均连接内部电源VDD，PMOS管M101的栅极与PMOS管M101的漏极、PMOS管M102的栅极、PMOS管M103的栅极、PMOS管M104的栅极和PMOS管M105的栅极均连接，PMOS管M102的漏极连接电压信号VR_B，并通过电阻R17连接NMOS管M112的漏极；NMOS管M112的栅极连接NMOS管M112的漏极，NMOS管M112的源极接地；PMOS管M103的源极连接内部电源VDD，PMOS管M103的漏极连接PMOS管M106的源极和PMOS管M107的源极；PMOS管M106的栅极连接所述恒压充电单元(3)，PMOS管M106的漏极通过电阻R18连接到NMOS管M112的漏极；PMOS管M107的栅极连接基准电压VR1，PMOS管M107的漏极连接电压信号VFB1_1，PMOS管M107的漏极还通过电阻R10连接到NMOS管M112的漏极；PMOS管M104的源极连接内部电源VDD，PMOS管M104的漏极连接PMOS管M108的源极；PMOS管M108的栅极连接所述电压低钳位单元(4)，PMOS管M108的漏极通过电阻R11连接到NMOS管M112的漏极；PMOS管M109的栅极连接基准电压VR2，PMOS管M109的漏极连接电压信号VFB2_1，PMOS管M109的漏极还通过电阻R12连接到NMOS管M112的漏极；PMOS管M109的源极连接PMOS管M104的漏极；PMOS管M105的源极连接内部电源VDD，PMOS管M105的漏极连接PMOS管M110的源极；PMOS管M110的栅极连接所述恒流充电单元(5)，PMOS管M110的漏极通过电阻R13连接到NMOS管M112的漏极；PMOS管M111的栅极连接基准电压VR3，PMOS管M111的漏极连接电压信号VFB3_1，PMOS管M111的漏极还通过电阻R14连接到NMOS管M112的漏极；PMOS管M111的源极连接PMOS管M105的漏极；NMOS管M113的漏极连接内部电源VDD，NMOS管M113的栅极连接电压信号VR_B，NMOS管M113的源极连接所述放大器OP1的反相输入端，NMOS管M113的源极通过电阻R15连接到地；NMOS管M114的漏极连接内部电源VDD，NMOS管M114的栅极连接电压信号VFB1_1，NMOS管M114的源极通过电阻R16连接到地；NMOS管M115的漏极连接内部电源VDD，NMOS管M115的栅极连接电压信号VFB2_1，NMOS管M115的源极连接NMOS管M114的源极；NMOS管M116的漏极连接内部电源VDD，NMOS管M116的栅极连接电压信号VFB3_1，NMOS管M116的源极连接NMOS管M115的源极，NMOS管M116的源极还连接所述放大器OP1的同相输入端；所述驱动电路(2)包括比较器COMP、驱动、NMOS管M1和NMOS管M2，驱动包括三个输出端，其中两个输出端分别连接NMOS管M1的栅极和NMOS管M2的栅极，NMOS管M1的源极与NMOS管M2的漏极和驱动的第三个输出端连接；比较器COMP的同相输入端连接所述放大器OP1的输出端，驱动的第三个输出端连接所述的恒流充电单元(5)；所述恒流充电单元(5)包括电感L，电阻R3、电阻R4、电阻R7、放大器OP2和NMOS管M3，其中，放大器OP2的反向输入端连接电阻R4的一端，电阻R4的另一端连接电阻R3的一端，电阻R4的另一端还连接电感L的一端，电感L的另一端还连接所述驱动的第三个输出端；电阻R3的另一端通过导线连接放大器OP2的同相输入端；电阻R3的另一端还连接电池VBAT；放大器OP2的输出端连接NMOS管M3的栅极，NMOS管M3的漏极连接电阻R7的一端，电阻R7的另一端接地，NMOS管M3的漏极和电阻R7的连接节点连接所述第三输入端c，NMOS管M3的源极连接电阻R4的一端；所述电压低钳位单元(4)包括电源VIN，电阻R1和电阻R2，其中电阻R1连接电源VIN的正极，电阻R1和电阻R2串联，电阻R2接地，电阻R1和电阻R2的连接节点连接所述第二输入端b，电源VIN的正极连接所述NMOS管M1的漏极。