一种充电管理电路的制作方法

1.本发明涉及电子技术领域，尤其是一种充电管理电路。


背景技术：

2.随着当代电子技术的不断发展和普及，便携式的电子产品在现代生活中得到了越来越广泛的使用。与此同时，电池作为便携式电子产品的主要组成部分也得到了快速的发展与应用。其中，充电电池由于能够反复使用，成为了便携式电子产品的电源首选，使得充电电池对应的充电电路成为了研究重点。便携电子产品的使用场合十分广泛，单一升压或降压式充电电路已无法满足多样的场景需求和用户需求。为了获得较宽的输入供电范围，市面上往往采用充电电池充电专用的高集成的升降压式恒压恒流充电电路，该电路提升了用户体验，并且提供了更多类型的供电方式。然而，高集成的降压式恒压恒流充电电路的成本较高，并且芯片货源容易受市场行情影响，仍然存在局限性。


技术实现要素：

3.为解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种充电管理电路。
4.本发明实施例所采取的技术方案是：
5.一种充电管理电路，包括：
6.恒压控制电路，所述恒压控制电路包括开关电源电路和同步整流电路，所述同步整流电路用于在工作时产生输出电压，所述开关电源电路用于当输入电压低于所述输出电压时缩减所述同步整流电路的工作时长，用于当所述输入电压高于所述输出电压时加长所述同步整流电路的工作时长；
7.供电电路，用于给所述恒压控制电路提供所述输入电压。
8.作为一种可选的实施方式，所述开关电源电路包括开关电源芯片、半桥驱动芯片、第一mos管、第二mos管和第一电感，所述开关电源芯片的输出端口与所述半桥驱动芯片的高位输入端连接，所述半桥驱动芯片的高位输出端与所述第一mos管的栅极连接，所述第一mos管的漏极与电源连接，所述第一mos管的源极与所述第一电感的第一端连接，所述第一电感的第二端与所述第二mos管的漏极连接，所述第二mos管的栅极与所述开关电源芯片的输出端口连接。
9.作为一种可选的实施方式，所述半桥驱动芯片的高位输出端与所述第一mos管的栅极之间还设置有第一电阻和第一二极管，所述半桥驱动芯片的高位输出端与所述第一电阻的一端连接，所述半桥驱动芯片的高位输出端与所述第一二极管的阴极连接，所述第一二极管的阳极与所述第一电阻的另一端连接，所述第一电阻的另一端与所述第一mos管的栅极连接。
10.作为一种可选的实施方式，所述开关电源芯片的输出端口与所述第二mos管的栅极之间还设置有第二电阻和第二二极管，所述开关电源芯片的输出端口与所述第二电阻的一端连接，所述开关电源芯片的输出端口与所述第二二极管的阴极连接，所述第二二极管
的阳极与所述第二电阻的另一端连接，所述第二电阻的另一端与所述第二mos管的栅极连接。
11.作为一种可选的实施方式，所述同步整流电路包括第一同步整流驱动芯片、第二同步整流驱动芯片、第三mos管、第四mos管、第三电阻和第四电阻，所述第一同步整流驱动芯片的驱动脚位与所述第三mos管的栅极连接，所述第三mos管的源极接地，所述第三mos管的漏极与所述第一同步整流驱动芯片的供电端连接，所述第三mos管的漏极还与所述第一电感的第一端连接，所述第一电感的第二端与所述第四mos管的源极连接，所述第四mos管的栅极与所述第二同步整流驱动芯片的驱动脚位连接，所述第四mos管的漏极与所述第二同步整流驱动芯片的供电端连接，所述第四mos管的漏极还与所述第三电阻的一端连接，所述第三电阻的另一端与所述第四电阻的一端连接，所述第四电阻的一端与所述开关电源芯片的电压反馈端口连接，所述第四电阻的另一端接地；
12.所述输出电压通过所述第四mos管的漏极输出给待充电对象充电，所述输出电压还通过所述第三电阻和所述第四电阻的分压得到第一电压信号，所述第一电压信号为传输到所述开关电源芯片的电压反馈端口的电压，所述开关电源芯片根据所述输入电压生成第一参考电压，所述开关电源芯片比较所述第一电压信号和所述第一参考电压，当所述第一电压信号高于所述第一参考电压时，所述开关电源芯片的输出端口输出的驱动信号的占空比加大，所述同步整流电路的工作时长缩减，当所述第一电压信号低于所述第一参考电压时，所述开关电源芯片的输出端口输出的驱动信号的占空比减小，所述同步整流电路的工作时长加长。
13.作为一种可选的实施方式，所述供电电路的输出端分别与所述开关电源芯片的电源端口、所述半桥驱动芯片的电源端口、所述第一同步整流驱动芯片的供电脚位和所述第二同步整流驱动芯片的供电脚位连接。
14.作为一种可选的实施方式，所述的一种充电管理电路还包括保护电路和恒流电路。
15.作为一种可选的实施方式，所述保护电路包括电流互感器、第五电阻、第六电阻和第一电容，所述电流互感器的第一端与所述第二mos管的源极连接，所述电流互感器的第二端和第三端接地，所述电流互感器的第四端与所述第五电阻的一端连接，所述第五电阻的另一端接地，所述第五电阻的一端还与所述第六电阻的一端连接，所述第六电阻的另一端与所述开关电源芯片的电流采样端口连接，所述开关电源芯片的电流采样端口与所述第一电容的一端连接，所述第一电容的另一端接地；
16.当所述第二mos管导通时，所述电流互感器通过所述第五电阻输出感应电压，所述感应电压经过所述第六电阻和所述第一电容的积分后生成第二电压信号，所述第二电压信号为传输到所述开关电源芯片的电流采样端口的电压，所述开关电源芯片比较所述第二电压信号和第二参考电压，当所述第二电压信号高于所述第二参考电压时，所述开关电源芯片停止工作，所述第一mos管和所述第二mos管截止。
17.作为一种可选的实施方式，所述恒流电路包括电压比较器、电压跟随器、分压模块、降压模块、第七电阻和控制单元，所述控制单元用于获取待充电对象的电压，并根据待充电对象的电压从输出端口输出预调制信号，所述控制单元的输出端口与所述分压模块的一端连接，所述分压模块的另一端与所述电压跟随器的输入端连接，所述电压跟随器的输
出端与所述电压比较器的反相输入端连接，所述电压比较器的正相输入端与所述降压模块的一端连接，所述降压模块的另一端用于连接待充电对象的负极，所述电压比较器的输出端与所述第七电阻的一端连接，所述第七电阻的另一端与开关电源芯片的电压反馈端口连接；
18.所述预调制信号经过所述分压模块的分压生成第三电压信号，所述第三电压信号经过所述电压跟随器输入到所述电压比较器的反相输入端，待充电对象的电流经负极流过所述降压模块生成第四电压信号，所述第四电压信号输入到所述电压比较器的正相输入端，所述电压比较器根据所述第三电压信号和所述第四电压信号生成第五电压信号，所述第五电压信号经过所述第七电阻和和所述第四电阻的分压得到第六电压信号，所述开关电源芯片通过比较所述第六电压信号和第三参考电压调制输出端口输出的驱动信号的占空比。
19.作为一种可选的实施方式，所述分压模块包括第八电阻、第九电阻、第十电阻和第二电容，所述第八电阻的一端与所述控制单元的输出端口连接，所述第八电阻的另一端与所述第九电阻的一端连接，所述第九电阻的另一端与所述电压跟随器的输入端连接，所述电压跟随器的输入端分别与所述第十电阻的一端以及所述第二电容的一端连接，所述第二电容的另一端以及所述第十电阻的另一端接地。
20.本发明实施例的充电管理电路，通过设置基于开关电源电路和同步整流电路的恒压控制电路，在输入电压低于输出电压时通过开关电源电路缩减同步整流电路的工作时长，使得输出电压降低至与输入电压相等，在输入电压高于输出电压时通过开关电源电路加长同步整流电路的工作时长，使得输出电压升高至与输入电压相等，从而实现了较宽的供电范围，提升了应用的灵活性，并且降低了成本。
附图说明
21.图1为本发明实施例充电管理电路的电路连接示意图。
22.附图标记：101、供电电路；u1、开关电源芯片；u2、半桥驱动芯片；q1、第一mos管；q2、第二mos管；l1、第一电感；vs、电源；r1、第一电阻；d1、第一二极管；r2、第二电阻；d2、第二二极管；u3、第一同步整流芯片；u4、第二同步整流芯片；q3、第三mos管；q4、第四mos管；r3、第三电阻；r4、第四电阻；bt、待充电对象；k1、电流互感器；r5、第二电阻；r6、第六电阻；c1、第一电容；u5、电压跟随器；u6、电压比较器；102、分压模块；103、降压模块；r7、第七电阻；m1、控制单元；r8、第八电阻；r9、第九电阻；r10、第十电阻；c2、第二电容。
具体实施方式
23.为了使本技术领域的人员更好地理解本技术方案，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本技术保护的范围。
24.本技术的说明书和权利要求书及所述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”和“第四”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。此外，术语“包括”和“具有”以及它
们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
25.在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本技术的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
26.随着当代电子技术的不断发展和普及，便携式的电子产品在现代生活中得到了越来越广泛的使用。与此同时，电池作为便携式电子产品的主要组成部分也得到了快速的发展与应用。其中，充电电池由于能够反复使用，成为了便携式电子产品的电源首选，使得充电电池对应的充电电路成为了研究重点。便携电子产品的使用场合十分广泛，单一升压或降压式充电电路已无法满足多样的场景需求和用户需求。为了获得较宽的输入供电范围，市面上往往采用充电电池充电专用的高集成的升降压式恒压恒流充电电路，该电路提升了用户体验，并且提供了更多类型的供电方式。然而，高集成的降压式恒压恒流充电电路的成本较高，并且芯片货源容易受市场行情影响，仍然存在局限性。为此，本发明实施例提出了一种充电管理电路，通过设置基于开关电源电路和同步整流电路的恒压控制电路，在输入电压低于输出电压时通过开关电源电路缩减同步整流电路的工作时长，使得输出电压降低至与输入电压相等，在输入电压高于输出电压时通过开关电源电路加长同步整流电路的工作时长，使得输出电压升高至与输入电压相等，从而实现了较宽的供电范围，提升了应用的灵活性，并且降低了成本。
27.如图1所示，本发明实施例提出了一种充电管理电路，包括：
28.恒压控制电路，所述恒压控制电路包括开关电源电路和同步整流电路，所述同步整流电路用于在工作时产生输出电压，所述开关电源电路用于当输入电压低于所述输出电压时缩减所述同步整流电路的工作时长，用于当所述输入电压高于所述输出电压时加长所述同步整流电路的工作时长；
29.供电电路101，用于给所述恒压控制电路提供所述输入电压。
30.其中，供电电路101，在本发明的一个实施例中，电源输入端经过mos管、由电阻和二极管组成的防反接电路以及电解电容的滤波，结合三极管组成的三端稳压电路给所述恒压控制电路提供输入电压。
31.作为一种可选的实施方式，所述开关电源电路包括开关电源芯片u1、半桥驱动芯片u2、第一mos管q1、第二mos管q2和第一电感l1，所述开关电源芯片u1的输出端口与所述半桥驱动芯片u2的高位输入端连接，所述半桥驱动芯片u2的高位输出端与所述第一mos管q1的栅极连接，所述第一mos管q1的漏极与电源vs连接，所述第一mos管q1的源极与所述第一电感l1的第一端连接，所述第一电感l1的第二端与所述第二mos管q2的漏极连接，所述第二mos管q2的栅极与所述开关电源芯片u1的输出端口连接。
32.在本发明的一个实施例中：
33.其中，所述开关电源芯片u1(如uc2843芯片)成本较低，并且芯片货源不受市场行情影响。开关电源芯片u1的第一管脚为补偿管脚，用于回路补偿；第二管脚为电压反馈端口；第三管脚为电流采样端口；第四管脚为r
t
/c
t
端口，用于连接r
t
到基准输出端口以及连接ct
到地时设定振荡器频率与最大输出占空比；第五管脚为接地端口；第六管脚为输出端口，用于输出驱动信号(pwm驱动信号)；第七管脚为电源端口，用于连接供电电路101的输出端；第八管脚为基准输出端口，用于提供通过r
t
和c
t
的充电电流。
34.所述半桥驱动芯片u2(如slm2001s芯片)的第一管脚为电源端口用于连接供电电路101的输出端；第二管脚为高位输入端；第三管脚为低位输入端；第四管脚接地；第五管脚为低位输出端；第六管脚为vs端口；第七管脚为高位输出端；第八管脚为vb端口。
35.具体地，在供电电路101开始供电后(产生所述输入电压)，开关电源芯片u1开始工作，输出端口(第六管脚)输出pwm驱动信号；pwm驱动信号分为两路，一路传输到半桥驱动芯片u2的高位输入端(第二管脚)，并在经过半桥驱动芯片u2的处理后通过高位输出端(第七管脚)输出到第一mos管q1的栅极，驱动第一mos管q1；另一路传输到第二mos管q2的栅极，驱动第二mos管q2，使得第一mos管q1和第二mos管q2同时导通。此时，第一电感l1上有电流通过，产生第一端为正、第二端为负的感应电动势，同步整流电路不工作。
36.作为一种可选的实施方式，所述半桥驱动芯片u2的高位输出端与所述第一mos管q1的栅极之间还设置有第一电阻r1和第一二极管d1，所述半桥驱动芯片u2的高位输出端与所述第一电阻r1的一端连接，所述半桥驱动芯片u2的高位输出端与所述第一二极管d1的阴极连接，所述第一二极管d1的阳极与所述第一电阻r1的另一端连接，所述第一电阻r1的另一端与所述第一mos管q1的栅极连接。
37.其中，第一电阻r1和第一二极管d1在半桥驱动芯片u2和第一mos管q1之间形成防反接电路。
38.作为一种可选的实施方式，所述开关电源芯片u1的输出端口与所述第二mos管q2的栅极之间还设置有第二电阻r2和第二二极管d2，所述开关电源芯片u1的输出端口与所述第二电阻r2的一端连接，所述开关电源芯片u1的输出端口与所述第二二极管d2的阴极连接，所述第二二极管d2的阳极与所述第二电阻r2的另一端连接，所述第二电阻r2的另一端与所述第二mos管q2的栅极连接。
39.其中，第二电阻r2和第二二极管d2在开关电源芯片u1和第二mos管q2之间形成防反接电路。
40.作为一种可选的实施方式，所述同步整流电路包括第一同步整流驱动芯片u3、第二同步整流驱动芯片u4、第三mos管q3、第四mos管q4、第三电阻r3和第四电阻r4，所述第一同步整流驱动芯片u3的驱动脚位与所述第三mos管q3的栅极连接，所述第三mos管q3的源极接地，所述第三mos管q3的漏极与所述第一同步整流驱动芯片u3的供电端连接，所述第三mos管q3的漏极还与所述第一电感l1的第一端连接，所述第一电感l1的第二端与所述第四mos管q4的源极连接，所述第四mos管q4的栅极与所述第二同步整流驱动芯片u4的驱动脚位连接，所述第四mos管q4的漏极与所述第二同步整流驱动芯片u4的供电端连接，所述第四mos管q4的漏极还与所述第三电阻r3的一端连接，所述第三电阻r3的另一端与所述第四电阻r4的一端连接，所述第四电阻r4的一端与所述开关电源芯片u1的电压反馈端口连接，所述第四电阻r4的另一端接地。
41.其中，在本发明的一个实施例中，所述第一同步整流芯片u3和所述第二同步整流芯片u4采用的芯片相同(如lp35117芯片)，所述第一同步整流芯片u3和所述第二同步整流芯片u4的第一管脚为同步整流管的供电脚位，接旁路电容至gnd；第二管脚为预关断设置脚
位，通过外接电阻设置死区时间；第三管脚为接地脚位；第四管脚为驱动脚位；第五管脚为供电脚位，用于连接供电电路101的输出端；第六管脚和第七管脚为悬空脚位；第八管脚为电压检测脚。
42.具体地，在第一mos管q1和第二mos管q2截止时第一同步整流芯片u3和第二同步整流芯片u4开始工作，此时第三mos管q3和第四mos管q4导通，第四mos管q4的漏极有电压输出(输出电压)。
43.所述输出电压通过所述第四mos管q4的漏极输出给待充电对象bt充电，所述输出电压还通过所述第三电阻r3和所述第四电阻r4的分压得到第一电压信号，所述第一电压信号为传输到所述开关电源芯片u1的电压反馈端口的电压，所述开关电源芯片u1根据所述输入电压生成第一参考电压，所述开关电源芯片u1比较所述第一电压信号和所述第一参考电压，当所述第一电压信号高于所述第一参考电压时，所述开关电源芯片u1的输出端口输出的驱动信号的占空比加大，所述同步整流电路的工作时长缩减，使得输出电压降低至与输入电压相等；当所述第一电压信号低于所述第一参考电压时，所述开关电源芯片u1的输出端口输出的驱动信号的占空比减小，所述同步整流电路的工作时长加长，使得输出电压升高到与输入电压相等。
44.作为一种可选的实施方式，所述供电电路101的输出端分别与所述开关电源芯片u1的电源端口、所述半桥驱动芯片u2的电源端口、所述第一同步整流驱动芯片u3的供电脚位和所述第二同步整流驱动芯片的供电脚位连接。
45.作为一种可选的实施方式，所述的一种充电管理电路还包括保护电路和恒流电路。
46.其中，所述保护电路包括电流互感器k1、第五电阻r5、第六电阻r6和第一电容c1，所述电流互感器k1的第一端与所述第二mos管q2的源极连接，所述电流互感器k1的第二端和第三端接地，所述电流互感器k1的第四端与所述第五电阻r5的一端连接，所述第五电阻r5的另一端接地，所述第五电阻r5的一端还与所述第六电阻r6的一端连接，所述第六电阻r6的另一端与所述开关电源芯片u1的电流采样端口连接，所述开关电源芯片u1的电流采样端口与所述第一电容c1的一端连接，所述第一电容c1的另一端接地。
47.具体地，当所述第二mos管q2导通时，所述电流互感器k1通过所述第五电阻r5输出感应电压，所述感应电压经过所述第六电阻r6和所述第一电容c1的积分后生成第二电压信号，所述第二电压信号为传输到所述开关电源芯片u1的电流采样端口的电压，所述开关电源芯片u1比较所述第二电压信号和第二参考电压，当所述第二电压信号高于所述第二参考电压时，所述开关电源芯片u1判断出现过载现象并停止工作，所述第一mos管q1和所述第二mos管截止q1。直至过载现象消失，即第二电压信号低于或者等于第二参考电压，开关电源芯片u1恢复工作。
48.作为一种可选的实施方式，所述恒流电路包括电压比较器u6、电压跟随器u5、分压模块102、降压模块103、第七电阻r7和控制单元m1，所述控制单元m1用于获取待充电对象bt的电压，并根据待充电对象bt的电压从输出端口输出预调制信号，所述控制单元m1的输出端口与所述分压模块102的一端连接，所述分压模块102的另一端与所述电压跟随器u5的输入端连接，所述电压跟随器u5的输出端与所述电压比较器u6的反相输入端连接，所述电压比较器u6的正相输入端与所述降压模块103的一端连接，所述降压模块103的另一端用于连
接待充电对象bt的负极，所述电压比较器u6的输出端与所述第七电阻r7的一端连接，所述第七电阻r7的另一端与开关电源芯片u1的电压反馈端口连接；
49.所述预调制信号经过所述分压模块102的分压生成第三电压信号，所述第三电压信号经过所述电压跟随器u5输入到所述电压比较器u6的反相输入端，待充电对象bt的电流经负极流过所述降压模块103，经过并联电阻的降压后生成第四电压信号，所述第四电压信号输入到所述电压比较器u6的正相输入端，所述电压比较器u6根据所述第三电压信号和所述第四电压信号生成第五电压信号，所述第五电压信号经过所述第七电阻r7和和所述第四电阻r4的分压得到第六电压信号，所述开关电源芯片u1通过比较所述第六电压信号和第三参考电压调制输出端口输出的驱动信号的占空比，控制第一mos管q1和第二mos管q2的导通时间，使得输出电流不变，实现恒流效果。
50.作为一种可选的实施方式，所述分压模块102包括第八电阻r8、第九电阻r9、第十电阻r10和第二电容c2，所述第八电阻r8的一端与所述控制单元m1的输出端口连接，所述第八电阻r8的另一端与所述第九电阻r9的一端连接，所述第九电阻r9的另一端与所述电压跟随器u5的输入端连接，所述电压跟随器u5的输入端分别与所述第十电阻r10的一端以及所述第二电容c2的一端连接，所述第二电容c2的另一端以及所述第十电阻r10的另一端接地。
51.以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做作出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本技术权利要求所限定的范围内。