[发明专利]应用于线性充电器的恒流充电电路

说明书

技术领域

本发明属于电子电路技术领域，涉及模拟集成电路，特别是一种应用于线性充电器的恒流充电电路。

背景技术

线性充电器主要是利用线性稳压电源技术给电池充电的系统，充电方式一般为典型的恒流/恒压模式。充电时主要是通过恒定电流给电池快速补充电量，当电池接近充满时，切换为恒压模式，充电电流开始减小，直至充满。

图1给出了现有线性充电器的恒流充电电路，主要包括运算放大器OP、电阻R、PMOS管M₁和M₂。运算放大器OP的正向输入端连接到电阻R的一端，并同时连接到PMOS管M₁的漏极，电阻R1的另一端接地，运算放大器OP的反向输入端接基准电压V_A，运算放大器OP1的输出连接到PMOS管M₁和M₂的栅极，PMOS管M₁和M₂的源极的接电源电压，以使PMOS管M₁和M₂构成电流镜。线性充电器的优点在于结构简单，缺点在于能量效率低，在充电过程中，由于功率管消耗功率，会使功率管的结温升高，过高的结温将使半导体器件工作不可靠，甚至烧毁半导体器件。线性充电管理芯片的温度可由下面的公式计算出：

T_J＝T_A+(V_CC-V_BAT)×I_O×K_A                (1)

其中：T_J是芯片的温度；T_A是芯片的环境温度；V_CC是输入电压；V_BAT是电池电压；I_O是充电电流；K_A是芯片的热阻。

由上面的公式可以看出，当芯片的环境温度较高，或者输入电压与电池电压的电压差较大或者充电电流比较大时，芯片的温度会有明显的升高。在典型的单节锂电池应用中，一节充满电的锂电池电压为4.2V，通常认为没有时候的电压为3.3V，有些过放电的锂电池电压甚至会小于2V。当5V电源以1A的电流给一块完全没电的电池电压为2V的电池充电时，电源消耗的功率为5W，电池存储的功率为2W，即调整管得消耗3W的功率，这样就会使得芯片过热，严重的情况下会导致芯片烧毁。

传统的解决方法是采用热关断控制，即芯片温度超过设置的最高温度阈值时，停止充电。芯片经过一段时间的自然冷却后，才能重新开始充电，通常热关断温度为160℃。由于电池电压不会快速上升，因此过温恢复后，功率管消耗功率并未减少，因此，电路又会发生过温关断，进入一个关断和恢复的循环之中。由于冷却时间的存在，这将极大的延长电池充电的时间。另外，频繁的过温也会影响电路的可靠性。

发明内容

本发明的目的在于针对上述已有技术的不足，提出一种应用于线性充电器的恒流充电电路，以解决现有技术充电时采用热关断所导致的充电时间过长的问题。

为实现上述目的，本发明的恒流充电电路包括恒流调制电路和PMOS管M₂，PMOS管M₂的源极接电源电压，栅极接恒流调制电路的输出，PMOS管M₂的漏极为充电器输出；其特征在于：恒流调制电路设有两个输入端，第一输入端A接基准电压V_A，用于在正常温度下进行恒流充电时产生恒定的输出电流I_O；第二输入端B连接有第二运算放大器OP2，该运算放大器OP2的正向输入端与温度采样电路连接，反向输入端接基准电压V₁，构成温度反馈控制环路，用于在芯片温度超过设定的调制温度T₁时，降低输出电流，使芯片温度稳定在调制温度T₁。

所述的调制温度T₁，小于热关断的温度阈值，T₁为120℃～125℃，热关断温度为160℃。