[发明专利]一阶恒流模式充电电路及恒流-恒压模式可切换充电电路

说明书

技术领域

本发明涉及开关式充电器(Switching charger)技术领域，尤其涉及一种恒流模式充电电路及恒流-恒压模式可切换充电电路。

背景技术

开关式充电电路已经广泛地应用于电子产品中，比如笔记本电脑、移动电话、寻呼机、PDA等。传统的开关式充电的恒流模式(CC mode)充电电路多采用降压型(Buck)DC-DC的基本结构。参看图1，现有的降压型(Buck)DC-DC结构包括RS触发器、脉宽调制驱动与开关、储能电感等元件外，其在输出的负载上加入电流采样(sense)单元(即图1中空心圆圈表示电流采样)，通过负反馈环路(即图1电路)确保输出电流恒定。

如果假设降压型(Buck)DC-DC结构的电感峰值电流控制回路(图中虚线所示)闭环增益(closed loop gain of inductor peak current control loop)为1/R_i，对图1进行简化的电路框图如图2所示。

根据负反馈的原理可以获得以下公式：

V_out(s)＝V_refH(s)  (1),其中H(s)是整个系统的闭环传输函数(Close loop TF)，V_out(S)是所述系统的输出电压，V_ref是所述系统的参考电压。

由此可获得：I_out(s)＝V_out(s)/R_load＝V_refH(s)/R_load＝I_refR_refH(s)/R_load  (2)，其中I_out(S)是所述开关式充电电路的输出电流，R_load是所述开关式充电电路的等效负载电阻，I_ref是所述开关式充电电路的参考电流，R_ref是所述开关式充电电路的参考负载电阻。

由上述公式(2)可知，I_out(s)和V_out(s)具有相同的零极点分布,所以所述开关式充电电路在恒流模式下充电电路的开环传输函数和降压型DC-DC结构的开环传输函数有相同的零极点分布，即在单元增益带宽(Unit gain bandwidth)内部有三个极点和两个零点，而多极点和零点系统(即高阶系统)通常都比较难设计补偿电路。

因此，使用现有的恒流模式充电电路的开关式充电电路和电流模式控制(CPM)的降压型DC-DC结构具有相同的零/极点分布，造成环路补偿电路很复杂，初始的电路响应是非线性响应而必须采用软启动电路(soft start up circuits)防止初始响应时的大电流出现。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种一阶恒流模式充电电路，其环路补偿电路非常简单，电路的初始响应很平稳而无需软启动电路防止初始响应时大电流出现。

本发明还提供一种恒流-恒压模式可切换充电电路，其实现了恒流模式到恒压模式的平滑过渡。

本发明提供一种一阶恒流模式充电电路，包括：

电流积分比较器，对储能电感输出的电流进行周期性采样，将采样电流和参考电流进行比较，并获得两者的差值；

第一接地电容，连接所述电流积分比较器的输出端，用于将所述采样电流和参考电流的差值通过电容积分变成放大的误差电压；

所述电流积分比较器和所述第一接地电容构成电流积分器，为所述恒流模式充电电路提供增益和一个极点；

第一运算放大器，正输入端分别连接所述电流积分比较器及第一接地电容，输出端连接其负输入端；

电流控制回路，接收所述第一运算放大器的输出信号并将所述电流控制回路所包含的储能电感的电流发送给所述电流积分比较器。

进一步，本发明所述电流积分比较器包括：第一开关、第二开关、第三开关，所述第一开关一端连接所述参考电流，另一端连接并联的第二开关、第三开关和第一接地电容，所述第二开关的另一端所述采样电流后接地，所述第三开关的另一端连接所述参考电流后接地，所述第二开关在所述电流积分比较器的控制信号是高电平时闭合，所述第三开关在所述电流积分比较器的控制信号是低电平时闭合，所述第一开关闭合的时间是第二开关和第三开关闭合的时间。