專利名稱：自適應(yīng)輸入電源的充電器及控制充電器的輸入電流的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā) 明涉及電源領(lǐng)域，更具體地說，涉及一種自適應(yīng)輸入電源的充電器及控制充電器的輸入電流的方法。
背景技術(shù)：
開關(guān)型充電器具有體型小、效率高、可以快速對電池充電，在智能手機、平板電腦等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。而對其進行充電的輸入電源如適配器、計算機設(shè)備的USB接口常常具有一定的輸出功率和輸出電流限制，當(dāng)充電器的充電電流太大時，所述輸入電源就會進入限流工作狀態(tài)，因此需要對充電器的輸入電流進行調(diào)整限制，以保證充電器的正常運行。如圖I所示，為傳統(tǒng)的一種開關(guān)型充電器的電路圖，其功率級電路為雙向直流變換電路，用以給一鋰電池充電，所述開關(guān)型充電器中包括有一驅(qū)動控制電路，所述驅(qū)動控制電路包含有一電流控制環(huán)路、PWM控制器和驅(qū)動器，所述驅(qū)動控制電路用以控制所述功率級電路中功率開關(guān)管的開關(guān)動作，以控制所述充電器的充電電流。進一步的，所述開關(guān)型充電器中還包括一電流限制環(huán)路，其通過所述電流限制環(huán)路來對充電器的輸入電流進行調(diào)節(jié)限制。如圖I所示，所述充電器通過一檢測電阻Rsl對輸入電流Iin進行檢測，將檢測結(jié)果與一輸入限流基準Vkef進行比較，以獲得一誤差信號V?！?。如果輸入電流Iin達到所述輸入限流基準Vkef，所述誤差信號V?！瘻p小，則驅(qū)動控制電路中的PWM控制器選取誤差信號V?！鳛榭刂菩盘朧_t，以控制所述充電器的充電電流減少，從而控制所述充電器的輸入電流減少。但這種控制方法有以下不足a.至少需要一個檢測電阻(如圖I中電阻Rsl)或等效阻性元件，來對輸入電流進行檢測，這樣無疑會增加損耗。b.所述輸入限流基準是根據(jù)輸入電源的輸出功率來設(shè)置的，充電器所在的系統(tǒng)必須有相應(yīng)的檢測電路來偵測輸入電源的類別從而來設(shè)立相應(yīng)的輸入限流基準，增加成本。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種自適應(yīng)輸入電源的充電器及控制充電器的輸入電流的方法，其根據(jù)充電器的輸入電壓與一第一參考電壓的比較結(jié)果來控制PWM控制器的控制信號或是電流控制環(huán)路的電流參考值，從而控制功率開關(guān)管的占空比以對充電器充電電流進行限制，從而達到限制其輸入電流的目的。為了解決上述問題，本發(fā)明提供一種自適應(yīng)輸入電源的充電器，所述充電器包括有功率級電路和驅(qū)動控制電路，所述功率級電路的輸入端口接收一外部輸入電源，所述充電器還包括有一比較電路和電流調(diào)節(jié)電路，所述比較電路接收所述充電器的輸入電壓和一第一參考電壓，并進行比較，以將比較結(jié)果傳輸給所述電流調(diào)節(jié)電路；所述電流調(diào)節(jié)電路根據(jù)所述比較結(jié)果判定所述輸入電源是否進入限流狀態(tài)
當(dāng)所述輸入電壓小于所述第一參考電壓時，所述輸入電源進入限流狀態(tài)，所述電流調(diào)節(jié)電路根據(jù)所述比較結(jié)果產(chǎn)生一第一控制信號，所述驅(qū)動控制電路接收所述第一控制信號以限制所述充電器的充電電流，進而限制所述充電器的輸入電流。優(yōu)選的，所述比較電路包括第一誤差放大器，所述第一誤差放大器的第一輸入端接收所述輸入電壓，第二輸入端接收所述第一參考電壓，輸出端輸出第一誤差信號作為所述比較結(jié)果。進一步的，所述電流調(diào)節(jié)電路包括第一二極管，所述第一二極管的陰極與所述第一誤差放大器的輸出端連接，所述驅(qū)動控制電路與所述第一二極管的陽極連接以接收所述第一控制信號；所述驅(qū)動控制電路根據(jù)所述第一控制信號控制所述功率級電路中的功率開關(guān)管的占空比，從而限制所述充電器的輸入電流。進一步的，通過所述第一二極管將所述第一控制信號傳輸給所述驅(qū)動控制電路中 的PWM控制器，通過改變PWM控制器的控制信號以控制功率級電路中功率開關(guān)管的占空比，從而限制所述充電器的輸入電流。進一步的，通過所述第一二極管將所述第一控制信號傳輸給所述驅(qū)動控制電路中的電流控制環(huán)路，通過調(diào)節(jié)所述電流控制環(huán)路的電流參考值以控制功率級電路中功率開關(guān)管的占空比，從而限制所述充電器的輸入電流。優(yōu)選的，所述比較電路包括一第一比較器，所述第一比較器的第一輸入端接收所述輸入電壓，第二輸入端接收所述第一參考電壓，輸出端輸出第一比較信號作為所述比較結(jié)果。進一步的，所述電流調(diào)節(jié)電路根據(jù)所述第一比較信號產(chǎn)生所述第一控制信號，當(dāng)所述輸入電壓小于所述第一參考電壓時，所述輸入電源處于限流狀態(tài)，將所述第一控制信號傳輸給所述驅(qū)動控制電路中的電流控制環(huán)路，以據(jù)此減少所述電流控制環(huán)路的電流參考值，從而限制所述充電器的輸入電流；當(dāng)所述輸入電壓大于所述第一參考電壓時，所述輸入電源處于非限流狀態(tài)，所述電流控制環(huán)路接收所述第一控制信號以增加所述電流控制環(huán)路的電流參考值，從而增加所述充電器的充電電流。進一步的，所述電流調(diào)節(jié)電路包括充電控制電路、放電控制電路和一儲能元件，所述充電控制電路接收所述第一比較信號和一充電電源，以根據(jù)第一比較信號控制所述充電電源給所述儲能元件充電； 所述放電控制電路接收所述第一比較信號，以根據(jù)所述第一比較信號給所述儲能元件放電；其中，所述儲能元件的兩端電壓為所述第一控制信號。進一步的，所述放電控制電路還接收所述充電器的輸入電壓和一第二參考電壓，經(jīng)比較產(chǎn)生第二比較信號；所述放電控制電路根據(jù)所述第二比較信號控制所述儲能元件的放電速度。進一步的，所述電流調(diào)節(jié)電路包括一加減計數(shù)器和數(shù)模轉(zhuǎn)換器；所述加減計數(shù)器接收所述第一比較信號和一第二時鐘信號，以據(jù)此進行加計數(shù)或減計數(shù)運算，以產(chǎn)生一數(shù)字控制信號；
所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器接收數(shù)字控制信號并將其轉(zhuǎn)換成模擬控制信號，所述模擬控制信號作為所述第一控制信號傳輸給所述驅(qū)動控制電路中的電流控制環(huán)路。根據(jù)本發(fā)明的另一面，提供一種控制充電器的輸入電流的方法，所述充電器中包含有功率級電路和驅(qū)動控制電路，所述功率級電路的輸入端口接收一外部輸入電源，包括以下步驟比較所述充電器的輸入電壓和一第一參考電壓，以產(chǎn)生一比較結(jié)果；根據(jù)所述比較結(jié)果判定所述輸入電源是否進入限流狀態(tài)當(dāng)所述輸入電壓小于所述第一參考電壓時，所述輸入電源進入限流狀態(tài)，根據(jù)所述比較結(jié)果產(chǎn)生一第一控制信號，所述驅(qū)動控制電路接收所述第一控制信號以限制所述充電器的輸入電流。·優(yōu)選的，將所述輸入電壓與所述第一參考電壓進行比較和誤差放大處理，以輸出第一誤差信號作為所述比較結(jié)果。進一步的，接收所述第一誤差信號，并據(jù)此產(chǎn)生所述第一控制信號；根據(jù)所述第一控制信號控制所述功率級電路中的功率開關(guān)管的占空比，從而限制所述充電器的輸入電流。進一步的，將所述第一控制信號傳輸給所述驅(qū)動控制電路中的PWM控制器，通過改變PWM控制器的控制信號以控制功率級電路中功率開關(guān)管的占空比，從而限制所述充電器的輸入電流。進一步的，將所述第一控制信號傳輸給所述驅(qū)動控制電路中的電流控制環(huán)路，通過調(diào)節(jié)所述電流控制環(huán)路的電流參考值以控制功率級電路中功率開關(guān)管的占空比，從而限制所述充電器的輸入電流。優(yōu)選的，將所述輸入電壓與所述第一參考電壓進行比較處理，以輸出一第一比較信號作為所述比較結(jié)果。進一步的，根據(jù)所述第一比較信號產(chǎn)生所述第一控制信號，當(dāng)所述輸入電壓小于所述第一參考電壓時，所述輸入電源處于限流狀態(tài)，將所述第一控制信號傳輸給所述驅(qū)動控制電路中的電流控制環(huán)路，以據(jù)此減少所述電流控制環(huán)路的電流參考值，從而限制所述充電器的輸入電流；當(dāng)所述輸入電壓大于所述第一參考電壓時，所述輸入電源處于非限流狀態(tài)，所述電流控制環(huán)路接收所述第一控制信號以增加所述電流控制環(huán)路的電流參考值，從而增加所述充電器的充電電流。通過上述的一種自適應(yīng)輸入電源的充電器及控制充電器的輸入電流的方法，比較電路將充電器的輸入電壓與一第一參考電壓進行比較，產(chǎn)生一比較結(jié)果，電流調(diào)節(jié)電路根據(jù)所述比較結(jié)果來減小電流控制環(huán)路的電流參考值或是根據(jù)比較結(jié)果來控制PWM控制器的控制信號從而減小功率開關(guān)管的占空比從而達到限流的目的。此外，本發(fā)明的電流調(diào)節(jié)電路還可根據(jù)所述比較結(jié)果來增加電流控制環(huán)路的電流參考值，從而增加充電電流達到快速充電的目的。


圖I所示為傳統(tǒng)的開關(guān)型充電器的電路圖2所不為依據(jù)本發(fā)明的一種自適應(yīng)輸入電源的充電器的一實施例的原理圖；圖3-1所示為依據(jù)本發(fā)明的一種自適應(yīng)輸入電源的充電器的第一實施例的具體電路圖；圖3-2所示為依據(jù)本發(fā)明的一種自適應(yīng)輸入電源的充電器的第二實施例的具體電路圖；圖4所示為依據(jù)本發(fā)明的一種自適應(yīng)輸入電源的充電器的第三實施例的具體電路圖；圖5所示為依據(jù)本發(fā)明的第三實施例中的電流調(diào)節(jié)電路的一種實現(xiàn)方式的電路圖；圖6所示為依據(jù)本發(fā)明的第三實施例中的電流調(diào)節(jié)電路的另一種實現(xiàn)方式的電 路圖；圖7所示為依據(jù)本發(fā)明的第三實施例中的電流調(diào)節(jié)電路的第三種實現(xiàn)方式的電路圖；圖8所示為依據(jù)本發(fā)明的一種控制充電器的輸入電流的方法的一實施例的流程圖。
具體實施例方式以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的幾個優(yōu)選實施例進行詳細描述，但本發(fā)明并不僅僅限于這些實施例。本發(fā)明涵蓋任何在本發(fā)明的精髓和范圍上做的替代、修改、等效方法以及方案。為了使公眾對本發(fā)明有徹底的了解，在以下本發(fā)明優(yōu)選實施例中詳細說明了具體的細節(jié)，而對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說沒有這些細節(jié)的描述也可以完全理解本發(fā)明。參考圖2,所不為依據(jù)本發(fā)明的一種自適應(yīng)輸入電源的充電器的一實施例的原理圖，所述充電器包含有一功率級電路和驅(qū)動控制電路，如圖2所示，本實施例中所述功率級電路為由電容Cl、功率開關(guān)管Ql、功率開關(guān)管Q2、電感LI構(gòu)成的雙向直流變換電路，當(dāng)輸入電源存在時，所述功率級電路工作于Buck降壓模式以給一鋰電池Ba充電。所述驅(qū)動控制電路與現(xiàn)有技術(shù)中的驅(qū)動控制電路相同。 如圖2所示，所述充電器中還包括一比較電路201和電流調(diào)節(jié)電路202。所述比較電路201接收所述充電器的輸入電壓Vin和一第一參考電壓VKEF1，并進行比較，以將比較結(jié)果傳輸給所述電流調(diào)節(jié)電路202 ;其中，所述第一參考電壓Vkefi的值為根據(jù)所述充電器的輸入電壓自適應(yīng)調(diào)節(jié)，一般可設(shè)置為等于所述輸入電源限流時對應(yīng)的輸入電壓最低值，優(yōu)選的，所述第一參考電壓的值可設(shè)置為略低于限流時對應(yīng)的輸入電壓最低值，以保證輸入電源輸出最大功率給充電器充電，下述實施例中的第一參考電壓的值與本實施例均相同。所述電流調(diào)節(jié)電路202根據(jù)所述比較結(jié)果判定所述輸入電源是否進入限流狀態(tài)當(dāng)所述輸入電壓小于所述第一參考電壓時，所述輸入電源進入限流狀態(tài)，所述電流調(diào)節(jié)電路根據(jù)所述比較結(jié)果產(chǎn)生一第一控制信號Vl，所述驅(qū)動控制電路接收所述第一控制信號以限制所述充電器的充電電流，進而限制充電器的輸入電流Iin。這里，本實施例中的第一控制信號可以用以調(diào)節(jié)所述PWM控制器的控制信號V_t來控制功率開關(guān)管Ql和功率開關(guān)管Q2的占空比，從而限制所述充電器的輸入電流；另外，所述第一控制信號還可以用以調(diào)節(jié)所述電流控制環(huán)路的電流參考值Vkef3，通過減小所述電流控制環(huán)路的電流參考值從而減小所述充電器的充電電流而達到限流的目的。通過上述的實施例，本發(fā)明對充電器的輸入電流的限制無需采用檢測電阻來檢測輸入電流，從而減少檢測電阻的損耗和檢測電路的復(fù)雜成本。參考圖3-1，所示為依據(jù)本發(fā)明的一種自適應(yīng)輸入電源的充電器的第一實施例的具體電路圖；具體地，所述比較電路301包括第一誤差放大器EA1，所述第一誤差放大器的同相輸入端接收所述輸入電壓Vin，反相輸入端接收所述第一參考電壓Vkefi，輸出端輸出第一誤差信號Va作為所述比較結(jié)果。所述電流調(diào)節(jié)電路302包括第一二極管D1，所述第一二極管的陰極與所述第一誤差放大器的輸出端連接，其陽極作為所述電流調(diào)節(jié)電路的輸出端，并與所述電流控制環(huán)路的輸出端共接于一點。本實施例中，當(dāng)所述第一二極管Dl導(dǎo)通時，所述第一誤差信號作為所述第一控制信號Vl。如圖3-1所示，所述PWM控制器選取第一誤差信號Va和第二誤差信號\2中較低者作為其控制信號V_t。當(dāng)所述輸入電壓Vin小于所述第一參考電壓Vkefi時，所述輸入電源進入限流狀態(tài)，·所述第一誤差信號Va減小，所述第一二極管Dl導(dǎo)通，此時，所述PWM控制器選取第一誤差信號Va作為控制信號V_t，并據(jù)此控制所述功率開關(guān)管Ql和功率開關(guān)管Q2的占空比，具體地，所述PWM控制器控制所述功率開關(guān)管Ql的占空比減小，從而減小所述充電器的充電電流。相應(yīng)地，所述充電器的輸入電流Iin降低，從而使得充電器的輸入電壓Vin約等于第一參考電壓Vkefi,可保證充電器正常工作。從上述過程可以看出，本實施例的電流調(diào)節(jié)電路通過所述第一二極管將所述第一控制信號傳輸給所述PWM控制器，通過改變PWM控制器的控制信號以控制功率級電路中功率開關(guān)管的占空比，從而達到限流的目的。參考圖3-2，所示為依據(jù)本發(fā)明的一種自適應(yīng)輸入電源的充電器的第二實施例的具體電路圖；本實施例與第一實施例的比較電路301相同，在此不重復(fù)闡述，所不同的是，所述電流調(diào)節(jié)電路302中的所述第一二極管的陽極與所述電流控制環(huán)路的電流參考值Vkef3的輸入端相連接。同理，在本實施例中，當(dāng)所述第一二極管Dl導(dǎo)通時，所述第一誤差信號作為所述第一控制信號VI。本實施例中的輸入電流限流原理為當(dāng)所述輸入電壓Vin小于所述第一參考電壓Veefi時，所述輸入電源進入限流狀態(tài)，所述第一誤差信號Va減小，所述第一二極管Dl導(dǎo)通，所述第一二極管將所述第一控制信號Vi傳輸給所述驅(qū)動控制電路中的電流控制環(huán)路，具體地，所述第一二極管Dl將所述第一控制信號Vl傳輸給所述電流控制環(huán)路的電流參考值V·的輸入端，以所述第一控制信號Vl作為所述電流參考值VKEF3，由此所述電流參考值Vkef3將會減小，相應(yīng)地，所述電流控制環(huán)路通過控制功率開關(guān)管的占空比以控制所述鋰電池的充電電流減小，從而達到減小所述充電器的輸入電流的目的。從上述過程可以看出，本實施例的電流調(diào)節(jié)電路通過所述第一二極管將所述第一控制信號傳輸給所述電流調(diào)節(jié)環(huán)路，通過調(diào)節(jié)所述電流調(diào)節(jié)環(huán)路的電流參考值以控制功率級電路中功率開關(guān)管的占空比，從而限制所述充電器的輸入電流。綜上兩個實施例可知，本發(fā)明實施例采用的輸入電流限制方案無需檢測電阻檢測輸入電流，只需將輸入電壓與第一參考電壓比較即可得知輸入電源的電流工作狀態(tài)，然后根據(jù)比較結(jié)果來調(diào)節(jié)充電器的充電電流，可實現(xiàn)充電器的輸入限流，解除輸入電源的限流狀態(tài)。本實施例中的第一參考電壓為根據(jù)輸入電源限流時的最小輸入電壓來設(shè)置，因此，可根據(jù)不同的輸入電壓設(shè)置不同的第一參考電壓，可適用于不同的輸入電源，適應(yīng)性好。參考圖4，所示為依據(jù)本發(fā)明的一種自適應(yīng)輸入電源的充電器的第三實施例的具體電路圖；本實施例中，所述比較電路401包括第一比較器CMP1，所述第一比較器的同相輸入端接收所述輸入電壓Vin，反相輸入端接收所述第一參考電壓Vkefi，輸出端輸出第一比較信號Vx作為所述比較結(jié)果。所述電流調(diào)節(jié)電路402包括充電控制電路402-1、放電控制電路402-2和一儲能元件402-3，所述充電控制電路402-1接收所述第一比較信號Vx和一充電電源，以根據(jù)第一比較信號控制所述充電電源給所述儲能元件402-3充電；所述放電控制電路402-2接收所述第一比較信號Vx，以根據(jù)所述第一比較信號給所述儲能元件402-3放電；其中，所述儲能元件的兩端電壓為所述第一控制信號VI。參考圖5所示為依據(jù)第三實施例中的電流調(diào)節(jié)電路的一種實現(xiàn)方式的電路圖；具體地，所述充電控制電路402-1包括第一電壓源Vs和第一開關(guān)管SI ;所述放電控制電路402-2包括第二開關(guān)管S2和第一電容Cd ;所述儲能兀件402-3包括第一電容Cd。所述第一電壓源Vs通過第一電阻Rl與所述第一開關(guān)管SI的第一端連接，所述第一開關(guān)管SI與所 述第二開關(guān)管S2串聯(lián)連接，所述第二開關(guān)管S2的第二端通過第二電阻R2接地；所述第一電容Cd的第一端接所述第一開關(guān)管SI和所述第二開關(guān)管S2的公共連接點，第二端接地，所述第一電容Cd兩端電壓作為所述第一控制信號Vl ;其中，所述第一開關(guān)管SI由所述第一比較信號Vx和一第一時鐘信號CLKl進行與邏輯運算后的信號控制其開關(guān)動作，所述第二開關(guān)管由所述第一比較信號Vx的非信號控制其開關(guān)動作。下面結(jié)合圖4和圖5具體闡述本實施例的輸入電流限流的工作原理當(dāng)所述輸入電壓Vin小于所述第一參考電壓Vkefi時，所述輸入電源進入限流狀態(tài)，所述第一比較信號Vx為低電平狀態(tài)，所述第一開關(guān)管SI關(guān)斷，所述第二開關(guān)管S2導(dǎo)通，所述第一電容Cd通過所述第二電阻R2放電，因此，所述第一電容Cd兩端電壓減小，即所述第一控制信號Vl減小，所述第一控制信號Vl傳輸給所述電流控制環(huán)路的電流參考值Vkef3的輸入端，具體地，以所述第一控制信號Vl作為所述電流參考值VKEF3，由此，所述電流參考值VKEFJf會減小，相應(yīng)地，所述電流控制環(huán)路將會控制所述鋰電池的充電電流減小，從而達到限制輸入電流的目的，解除輸入電源的限流狀態(tài)。當(dāng)所述輸入電壓Vin大于所述第一參考電壓Vkefi時，所述輸入電源處于非輸入限流狀態(tài)，所述第一比較信號Vx為高電平狀態(tài)，所述第二開關(guān)管S2關(guān)斷，這時，在所述第一時鐘信號CLKl為高電平狀態(tài)時，所述第一開關(guān)管SI導(dǎo)通，所述第一電壓源Vs通過所述第一電阻Rl對所述第一電容Cd充電，所述第一電容Cd兩端電壓增大，即所述第一控制信號Vl增大，所述第一控制信號Vl傳輸給所述電流控制環(huán)路的電流參考值Vkef3的輸入端，以所述第一控制信號Vl作為所述電流參考值VKEF3，因此，所述電流參考值Vkef3將會增大，相應(yīng)地，所述電流控制環(huán)路將會控制所述鋰電池的充電電流增大，從而達到快速充電的目的。這里所述充電電流可增大至所述輸入電源允許的最大限流值或是充電器所允許的最大充電電流。需要說明的是，由于所述第一開關(guān)管SI在所述第一比較信號Vx為高電平狀態(tài)，并且所述第一時鐘信號CLKl為高電平狀態(tài)時才會導(dǎo)通，因此，所述第一時鐘信號的周期長短和高脈沖的脈沖寬度決定了電流參考值Vkef3增加的速度和步長，用戶可根據(jù)實際需要選擇合適的時鐘周期和寬度。從上述過程可以看出，本實施例采用的輸入電流限制方案同樣無需檢測輸入電流，其通過比較電路的比較結(jié)果判定所述輸入電源是否處于限流狀態(tài)，然后根據(jù)比較結(jié)果來調(diào)節(jié)充電器的充電電流，當(dāng)輸入電源處于限流狀態(tài)時，所述電流調(diào)節(jié)電路減小電流控制環(huán)路的電流參考值以減小充電電流，從而減小充電器的充電電流，以減小充電器的輸入電流，保證充電器正常工作；當(dāng)輸入電源處于非限流狀態(tài)時，所述電流調(diào)節(jié)電路增大電流控制環(huán)路的電流參考值以增大充電電流，加快充電的速率。同理本實施例中的第一參考電壓設(shè)置與上述實施例相同，因此可適用于不同的輸入電源，適應(yīng)性好。
下面進一步闡述第三實施例中的電流調(diào)節(jié)電路的另一種實現(xiàn)方式，參考圖6，所示為依據(jù)本發(fā)明的第三實施例中的電流調(diào)節(jié)電路的另一種實現(xiàn)方式的電路圖；其儲能元件402-3仍為第一電容Cd，充電控制電路402-1和放電控制電路402-2結(jié)構(gòu)與上述的實現(xiàn)方式相同，其工作原理基本相同。所不同的是，所述充電控制電路402-1中通過第一電流源Isi給儲能元件充電，所述放電控制電路402-2中通過第二電流源Is2給儲能元件放電，其中，所述第二電流源為可調(diào)電流源。進一步的，所述放電控制電路402-2還包括第二比較器CMP2，其反相輸入端接收所述輸入電壓Vin，同相輸入端接收一第二參考電壓Vkef2，經(jīng)比較產(chǎn)生第二比較信號；所述第二電流源根據(jù)所述第二比較信號調(diào)節(jié)其放電電流的大小。因此，本實現(xiàn)方式中所述放電控制電路根據(jù)所述第二比較信號可控制所述儲能元件的放電速度。本實現(xiàn)方式適用于在特殊情況下輸入電源被接入了很大的負載，這時充電器的輸入電壓瞬速被拉低，所述第二電流源根據(jù)第二比較信號增大其放電電流，這樣可使得第一控制信號快速減小，從而限制所述充電器的輸入電流，以盡快解除輸入電源的限流狀態(tài)，保證充電器快速恢復(fù)正常工作。需要說明的是，本發(fā)明中的所述第一參考電壓Vkefi和第二參考電壓Vkef2的值均根據(jù)所述輸入電壓的大小自適應(yīng)調(diào)節(jié)，優(yōu)選的，所述第一參考電壓和第二參考電壓的值為略小于輸入電源限流時的最小輸入電壓值。如當(dāng)限流時最小輸入電壓為5V時，所述第一參考電壓和第二參考電壓的值可設(shè)為4. 75V或4. 4V等，用戶也可根據(jù)需要自定義設(shè)置。因此，本發(fā)明中的電流調(diào)節(jié)電路可根據(jù)不同的輸入電壓自適應(yīng)調(diào)節(jié)輸入電源，而達到限流的目的。其無需專門的檢測電路來檢測輸入電源的類別，這樣，在不同的輸入電源下，本發(fā)明均可實現(xiàn)自適應(yīng)的限流保護。下述闡述第三實施例中的電流調(diào)節(jié)電路的第三種實現(xiàn)方式，參考圖7，所示為依據(jù)本發(fā)明的第三實施例中的電流調(diào)節(jié)電路的第三種實現(xiàn)方式的電路圖；所述電流調(diào)節(jié)電路402包括加減計數(shù)器702-1和數(shù)模轉(zhuǎn)換器(D/A轉(zhuǎn)換器)702-2,所述加減計數(shù)器702-1接收所述第一比較信號Vx和一第二時鐘信號CLK2，以據(jù)此進行加計數(shù)或減計數(shù)運算，以產(chǎn)生一數(shù)字控制信號Q (數(shù)字控制信號Q可包括I到N個數(shù)位)；所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器702-2接收數(shù)字控制信號Q并將其轉(zhuǎn)換為模擬控制信號，所述模擬控制信號作為所述第一控制信號Vl傳輸給所述驅(qū)動控制電路中的電流控制環(huán)路。本實現(xiàn)方式的電流調(diào)節(jié)電路的具體工作原理為在每個第二時鐘信號CLK2的高脈沖到來時刻，檢測所述第一比較信號Vx的高低電平狀態(tài)，當(dāng)所述第一比較信號為低電平狀態(tài)時，所述加減計數(shù)器以一定的步長進行減計數(shù)運算，相應(yīng)地，所述第一控制信號Vl按一定的步長遞減，所述第一控制信號傳輸給所述電流控制環(huán)路的電流參考值Vkef3的輸入端，以所述第一控制信號Vl作為所述電流參考值VKEF3，由此，所述電流控制環(huán)路將會控制所述鋰電池的充電電流減小，從而達到限制輸入電流的目的，解除輸入電源的限流狀態(tài)。當(dāng)所述第一比較信號為高電平狀態(tài)時，所述加減計數(shù)器以一定的步長進行加計數(shù)運算，相應(yīng)地，所述第一控制信號Vl按一定的步長遞增，所述電流控制環(huán)路將會控制所述鋰電池的充電電流增大以達到快速充電的目的，同理，所述充電電流可增大至所述輸入電源允許的最大限流值或是充電器所允許的最大充電電流。本實現(xiàn)方式采用數(shù)字控制的方式對充電器的充電電流進行調(diào)節(jié)，進而限制充電器的輸入電流，解決輸入電源限流問題，其控制方案簡單易行，便于實際操作應(yīng)用。優(yōu)選地，在第二實施例的啟發(fā)和第三實施例的基礎(chǔ)上，本領(lǐng)域技術(shù)人員可知，所述電流調(diào)節(jié)電路還可將經(jīng)反相處理后的第一比較信號作為所述第一控制信號，以據(jù)此改變PWM控制器的控制信號，例如，將圖4中的反相器Il的輸出信號作為第一控制信號，所述電流調(diào)節(jié)電路將所述第一控制信號傳輸給所述驅(qū)動控制電路中的PWM控制器，通過改變PWM控制器的控制信號以控制功率級電路中功率開關(guān)管的占空比，從而限制所述充電器的輸入電流。 參考圖8所示為依據(jù)本發(fā)明的一種控制充電器的輸入電流的方法的一實施例的流程圖；所述充電器具有一輸入端口以接收一外部輸入電源，在該實施例中，所述控制充電器的輸入電流的方法包括以下步驟S801 :比較所述充電器的輸入電壓和一第一參考電壓，以產(chǎn)生一比較結(jié)果；S802 :根據(jù)所述比較結(jié)果判定所述輸入電源是否進入輸入限流狀態(tài)當(dāng)所述輸入電壓小于所述第一參考電壓時，所述輸入電源進入限流狀態(tài)，根據(jù)所述比較結(jié)果產(chǎn)生一第一控制信號，接收所述第一控制信號以限制所述充電器的輸入電流。進一步的，在步驟S802中，將所述第一控制信號傳輸給所述驅(qū)動控制電路中的PWM控制器，通過改變所述PWM控制器的控制信號以控制功率級電路中功率開關(guān)管的占空比，從而限制所述充電器的輸入電流。進一步的，在步驟S802中，將所述第一控制信號傳輸給所述驅(qū)動控制電路中的電流控制環(huán)路，通過調(diào)節(jié)所述電流控制環(huán)路的電流參考值以控制功率級電路中功率開關(guān)管的占空比，從而限制所述充電器的輸入電流。進一步的，在步驟S802中，當(dāng)所述輸入電壓小于所述第一參考電壓時，所述輸入電源處于限流狀態(tài)，將所述第一控制信號傳輸給驅(qū)動控制電路中的電流調(diào)節(jié)環(huán)路，以據(jù)此減少所述電流調(diào)節(jié)環(huán)路的電流參考值，從而限制所述充電器的輸入電流；當(dāng)所述輸入電壓大于所述第一參考電壓時，所述輸入電源處于非限流狀態(tài)，所述電流調(diào)節(jié)環(huán)路接收所述第一控制信號以增加所述電流調(diào)節(jié)環(huán)路的電流參考值，從而增加所述充電器的充電電流。綜上所述，依照本發(fā)明所公開的利用比較電路和電流調(diào)節(jié)電路調(diào)節(jié)充電器的輸入電流，使其在輸入電源進入限流的狀態(tài)下，減小充電器的輸入電流，從而使得輸入電源解除限流狀態(tài)，保證充電器的輸入電壓能夠在充電器的正常工作范圍內(nèi)。此外，本發(fā)明還公開了充電器的充電電流調(diào)節(jié)方案，使得在輸入功率較大的情況下，加大充電電流，以提高充電速率。依照本發(fā)明的自適應(yīng)輸入電源的充電器及控制充電器的輸入電流的方法，無需檢測輸入電流，減少檢測電阻的損耗和檢測電路的復(fù)雜成本，并且可適應(yīng)性好，充電速率快。以上對依據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例的自適應(yīng)輸入電源的充電器和控制充電器的輸入電流的方法進行了詳盡描述，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員據(jù)此可以推知其他技術(shù)或者結(jié)構(gòu)以及電路布局、元件等均可應(yīng)用于所述實施例。此外，本發(fā)明實施例的充電電流限制方案不限于上述實施例中應(yīng)用的功率級電路，其還可適應(yīng)于其他的拓撲結(jié)構(gòu)，如Buck升壓型拓撲結(jié)構(gòu)、Boost降壓型拓撲結(jié)構(gòu)、Buck-Boost升降壓型拓撲結(jié)構(gòu)、正激式拓撲結(jié)構(gòu)、反激式拓撲結(jié)構(gòu)、半橋開關(guān)型拓撲結(jié)構(gòu)及全橋開關(guān)型拓撲結(jié)構(gòu)等。依照本發(fā)明的實施例如上文所述，這些實施例并沒有詳盡敘述所有的細節(jié)，也不限制該發(fā)明僅為所述的具體實施例。顯然，根據(jù)以上描述，可作很多的修改和變化。本說明 書選取并具體描述這些實施例，是為了更好地解釋本發(fā)明的原理和實際應(yīng)用，從而使所屬技術(shù)領(lǐng)域技術(shù)人員能很好地利用本發(fā)明以及在本發(fā)明基礎(chǔ)上的修改使用。本發(fā)明僅受權(quán)利要求書及其全部范圍和等效物的限制。
權(quán)利要求
1.一種自適應(yīng)輸入電源的充電器，所述充電器包括有功率級電路和驅(qū)動控制電路，所述功率級電路的輸入端口接收一外部輸入電源，其特征在于，所述充電器還包括有一比較電路和電流調(diào)節(jié)電路， 所述比較電路接收所述充電器的輸入電壓和一第一參考電壓，并進行比較，以將比較結(jié)果傳輸給所述電流調(diào)節(jié)電路； 所述電流調(diào)節(jié)電路根據(jù)所述比較結(jié)果判定所述輸入電源是否進入限流狀態(tài) 當(dāng)所述輸入電壓小于所述第一參考電壓時，所述輸入電源進入限流狀態(tài)，所述電流調(diào)節(jié)電路根據(jù)所述比較結(jié)果產(chǎn)生一第一控制信號，所述驅(qū)動控制電路接收所述第一控制信號以限制所述充電器的充電電流，進而限制所述充電器的輸入電流。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的充電器，其特征在于，所述比較電路包括第一誤差放大器，所述第一誤差放大器的第一輸入端接收所述輸入電壓，第二輸入端接收所述第一參考電壓，輸出端輸出第一誤差信號作為所述比較結(jié)果。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的充電器，其特征在于，所述電流調(diào)節(jié)電路包括第一二極管，所述第一二極管的陰極與所述第一誤差放大器的輸出端連接，所述驅(qū)動控制電路與所述第一二極管的陽極連接以接收所述第一控制信號； 所述驅(qū)動控制電路根據(jù)所述第一控制信號控制所述功率級電路中的功率開關(guān)管的占空比，從而限制所述充電器的輸入電流。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的充電器，其特征在于，通過所述第一二極管將所述第一控制信號傳輸給所述驅(qū)動控制電路中的PWM控制器，通過改變PWM控制器的控制信號以控制功率級電路中功率開關(guān)管的占空比，從而限制所述充電器的輸入電流。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的充電器，其特征在于，通過所述第一二極管將所述第一控制信號傳輸給所述驅(qū)動控制電路中的電流控制環(huán)路，通過調(diào)節(jié)所述電流控制環(huán)路的電流參考值以控制功率級電路中功率開關(guān)管的占空比，從而限制所述充電器的輸入電流。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的充電器，其特征在于，所述比較電路包括一第一比較器，所述第一比較器的第一輸入端接收所述輸入電壓，第二輸入端接收所述第一參考電壓，輸出端輸出第一比較信號作為所述比較結(jié)果。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的充電器，其特征在于，所述電流調(diào)節(jié)電路根據(jù)所述第一比較信號產(chǎn)生所述第一控制信號，當(dāng)所述輸入電壓小于所述第一參考電壓時，所述輸入電源處于限流狀態(tài)，將所述第一控制信號傳輸給所述驅(qū)動控制電路中的電流控制環(huán)路，以據(jù)此減少所述電流控制環(huán)路的電流參考值，從而限制所述充電器的輸入電流； 當(dāng)所述輸入電壓大于所述第一參考電壓時，所述輸入電源處于非限流狀態(tài)，所述電流控制環(huán)路接收所述第一控制信號以增加所述電流控制環(huán)路的電流參考值，從而增加所述充電器的充電電流。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的充電器，其特征在于，所述電流調(diào)節(jié)電路包括充電控制電路、放電控制電路和一儲能元件， 所述充電控制電路接收所述第一比較信號和一充電電源，以根據(jù)第一比較信號控制所述充電電源給所述儲能元件充電； 所述放電控制電路接收所述第一比較信號，以根據(jù)所述第一比較信號給所述儲能元件放電；其中，所述儲能元件的兩端電壓為所述第一控制信號。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的充電器，其特征在于，所述放電控制電路還接收所述充電器的輸入電壓和一第二參考電壓，經(jīng)比較產(chǎn)生第二比較信號； 所述放電控制電路根據(jù)所述第二比較信號控制所述儲能元件的放電速度。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的充電器，其特征在于，所述電流調(diào)節(jié)電路包括一加減計數(shù)器和數(shù)模轉(zhuǎn)換器； 所述加減計數(shù)器接收所述第一比較信號和一第二時鐘信號，以據(jù)此進行加計數(shù)或減計數(shù)運算，以產(chǎn)生一數(shù)字控制信號； 所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器接收數(shù)字控制信號并將其轉(zhuǎn)換成模擬控制信號，所述模擬控制信號作為所述第一控制信號傳輸給所述驅(qū)動控制電路中的電流控制環(huán)路。
11.一種控制充電器的輸入電流的方法，所述充電器中包含有功率級電路和驅(qū)動控制電路，所述功率級電路的輸入端口接收一外部輸入電源，其特征在于，包括以下步驟 比較所述充電器的輸入電壓和一第一參考電壓，以產(chǎn)生一比較結(jié)果； 根據(jù)所述比較結(jié)果判定所述輸入電源是否進入限流狀態(tài) 當(dāng)所述輸入電壓小于所述第一參考電壓時，所述輸入電源進入限流狀態(tài)，根據(jù)所述比較結(jié)果產(chǎn)生一第一控制信號，所述驅(qū)動控制電路接收所述第一控制信號以限制所述充電器的輸入電流。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的控制充電器的輸入電流的方法，其特征在于，將所述輸入電壓與所述第一參考電壓進行比較和誤差放大處理，以輸出第一誤差信號作為所述比較結(jié)果O
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的控制充電電流的方法，其特征在于，接收所述第一誤差信號，并據(jù)此產(chǎn)生所述第一控制信號； 根據(jù)所述第一控制信號控制所述功率級電路中的功率開關(guān)管的占空比，從而限制所述充電器的輸入電流。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的控制充電電流的方法，其特征在于，將所述第一控制信號傳輸給所述驅(qū)動控制電路中的PWM控制器，通過改變PWM控制器的控制信號以控制功率級電路中功率開關(guān)管的占空比，從而限制所述充電器的輸入電流。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的控制充電電流的方法，其特征在于，將所述第一控制信號傳輸給所述驅(qū)動控制電路中的電流控制環(huán)路，通過調(diào)節(jié)所述電流控制環(huán)路的電流參考值以控制功率級電路中功率開關(guān)管的占空比，從而限制所述充電器的輸入電流。
16.根據(jù)權(quán)利要求11所述的控制充電電流的方法，其特征在于，將所述輸入電壓與所述第一參考電壓進行比較處理，以輸出一第一比較信號作為所述比較結(jié)果。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的控制充電電流的方法，其特征在于，根據(jù)所述第一比較信號產(chǎn)生所述第一控制信號，當(dāng)所述輸入電壓小于所述第一參考電壓時，所述輸入電源處于限流狀態(tài)，將所述第一控制信號傳輸給所述驅(qū)動控制電路中的電流控制環(huán)路，以據(jù)此減少所述電流控制環(huán)路的電流參考值，從而限制所述充電器的輸入電流； 當(dāng)所述輸入電壓大于所述第一參考電壓時，所述輸入電源處于非限流狀態(tài)，所述電流控制環(huán)路接收所述第一控制信號以增加所述電流控制環(huán)路的電流參考值，從而增加所述充電器的充電電流。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種自適應(yīng)輸入電源的充電器及控制充電器的輸入電流的方法，通過一比較電路將充電器的輸入電壓與一第一參考電壓進行比較，產(chǎn)生一比較結(jié)果，當(dāng)比較結(jié)果表征輸入電源限流時，一電流調(diào)節(jié)電路根據(jù)所述比較結(jié)果來控制功率開關(guān)管的占空比從而限制充電器的輸入電流，以解除輸入電源限流工作狀態(tài)。此外，當(dāng)比較結(jié)果表征輸入電源不限流時，本發(fā)明的電流調(diào)節(jié)電路還可根據(jù)所述比較結(jié)果來增加電流控制環(huán)路的電流參考值，從而增加充電電流達到快速充電的目的。本發(fā)明可根據(jù)不同的輸入電壓自適應(yīng)進行限流保護，適應(yīng)性好。
文檔編號H02J7/00GK102946131SQ201210516649
公開日2013年2月27日 申請日期2012年11月30日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月30日
發(fā)明者姚杰, 陳偉, 趙晨, 程帥 申請人:矽力杰半導(dǎo)體技術(shù)(杭州)有限公司