恒流自动调整充电方法与充电器技术

本发明专利技术提出了一种可充电电池恒流充电器电路。特别地，它涉及一种具有自动调整充电器恒流充电电流的充电方法，并且通过这种方法实现了恒流自调整充电器。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及可充电电池恒流充电器电路。特别地，它涉及一种具有自动调整充电器恒流充电电流的充电方法，并且通过这种方法实现了恒流自动调整充电器。
技术介绍
目前主流的充电器采用得充电模式为:先是涓流、再变为大电流恒流、再转为恒压充电，这种充电模式存在以下问题:1、可充电电池自身存在一定的导线阻抗，并且其电池正极“ + ”与电池负极与充电器连接存在接触电阻；2、大电流充电使充电电池内部存在电荷集聚，需要时间散开使电池电荷均匀，电压不容易充满。在涓流或小电流充电情况下，在上述阻抗和接触电阻上形成的压降很小，对电池充满精度的影响几乎可以忽略不计，并且没有电荷集聚现象，电池电势比较稳定。但是，在大电流充电的情况下，在大电流充电情况下，在上述阻抗和接触电阻上形成的压降就比较显著，对电池充满精度的影响完全无法忽略，并且明显的电荷集聚现象，电池电势在充电时很高，显示为充满，但当充电结束后短时间内电势下降明显，远未充满。目前解决上述问题的方法均为对充满电压比较器进行迟滞，然而该方法存在比较大的问题，即当迟滞电压设置较小时，充电系统容易震荡，当迟滞电压设置较大时，充电电压不容易充满，完全达不到大电流快速充电的目的。
技术实现思路
本专利技术就是为了解决前述问题而提出的，本专利技术提出了一种具有自动调整充电器恒流充电电流的充电方法，并且通过这种方法实现了恒流自动调整充电器。恒流自动调整借用逐次逼近原理，依次减小充电电流，从而减小了充电器输出到充电电池的寄生电阻上的充电压降，以及减弱了充电时的电荷集聚现象，使充电电池能够真正充满。本专利技术提出的恒流自动调整充电方法与充电器电路包括三个部分:恒流源开关组模块、采样和比较模块、移位寄存和开关控制模块，其中恒流源开关组模块包括: 恒流源Iref [I]，它的输入端连接信号VDD ； 开关管K[l]，它的一个传输端连接第一恒流源Iref[l]的输出端，它的另一个传输端连接信号BAT_P ； 恒流源Iref [2]，它的输入端连接信号VDD ； 开关管K[2]，它的一个传输端连接第一恒流源Iref[2]的输出端，它的另一个传输端连接信号BAT_P ； 恒流源Iref [3]，它的输入端连接信号VDD ； 开关管K[3]，它的一个传输端连接第一恒流源Iref[3]的输出端，它的另一个传输端连接信号BAT_P ； 恒流源Iref [n-1](其中η为大于O的整数)，它的输入端连接信号VDD ；开关管K[n-1]，它的一个传输端连接第一恒流源Iref[n-1]的输出端，它的另一个传输端连接信号BAT_P ； 恒流源Iref [η](其中η为大于O的整数)，它的输入端连接信号VDD ； 开关管Κ[η](其中η为大于O的整数)，它的一个传输端连接第一恒流源Iref[n]的输出端，它的另一个传输端连接信号BAT_P ； 其中采样和比较模块包括: 电压采样电路Sampling，它的输入端in连接到信号BAT_P，它的中间一端连接到信号GND ； 电压比较器COMP，它的正输入端连接到电压采样电路Sampling的输出端，它的负输入端连接到参考电压信号Vref ； 反相器invl，它的输入端连接到电压比较器COMP的输出端； 反相器inv2，它的输入端连接到反相器invl的输出端； 其中移位寄存和开关控制模块包括: 触发器DFF[I]，它的D输入端连接信号C2，它的时钟输入端CLK来自反相器inv2的输出端，它的清零端CLR来自信号CLR ； 触发器DFF[2]，它的D输入端连接触发器DFF[I]的Q输出端，它的时钟输入端CLK来自反相器inv2的输出端，它的清零端CLR来自信号CLR ； 触发器DFF[3]，它的D输入端连接触发器DFF[2]的Q输出端，它的时钟输入端CLK来自反相器inv2的输出端，它的清零端CLR来自信号CLR ； 触发器DFF[n-l](其中η为大于O的整数)，它的D输入端连接触发器DFF[n-2]的Q输出端，它的时钟输入端CLK来自反相器inv2的输出端，它的清零端CLR来自信号CLR ；触发器DFF[n](其中η为大于O的整数)，它的D输入端连接触发器DFF[n-l]的Q输出端，它的时钟输入端CLK来自反相器inv2的输出端，它的清零端CLR来自信号CLR ； 双输入与门AND[1]，它的一个输入端来自输入信号Cl,它的另一个输入端连接触发器DFF[1]的Q输出端，它的输出端连接到开关管K[l]的控制端； 双输入与门AND [2],它的一个输入端来自输入信号Cl,它的另一个输入端连接触发器DFF[2]的Q输出端，它的输出端连接到开关管K[2]的控制端； 双输入与门AND [3],它的一个输入端来自输入信号Cl,它的另一个输入端连接触发器DFF[3]的Q输出端，它的输出端连接到开关管K[3]的控制端； 双输入与门AND [n-1](其中η为大于O的整数)，它的一个输入端来自输入信号Cl,它的另一个输入端连接触发器DFF[n-l]的Q输出端，它的输出端连接到开关管K[n-1]的控制端； 双输入与门AND[n](其中η为大于O的整数)，它的一个输入端来自输入信号Cl，它的另一个输入端连接触发器DFF[n]的Q输出端，它的输出端连接到开关管K[n]的控制端。 本专利技术提出的恒流自动调整充电方法与充电器，其特征在于，所述恒流源开关组模块中的恒流源 Iref [I]、Iref [2]、Iref [3]、…、Iref [n-1]、Iref [η](其中 η 为大于 O 的整数)的电流值可以完全相等，也可以完全不同，也可以成一定的比例，根据实际设计的需要来选择；所述恒流源开关组模块中的恒流源Iref [I]、Iref [2]、Iref [3]、…、Iref [n-1] >Iref [η](其中η为大于O的整数)和开关管K[l]、Κ[2]、Κ[3]、…、Κ[η_1]、Κ[η](其中η为大于O的整数)可以是电路设计中任何设计恒流源和对应的开关管的方法实现，比如，可以由P型金属氧化物硅MOS晶体管的源极接信号VDD、栅极接一个固定偏置电压Vbias的方式组成所述恒流源Iref [η](其中η为大于O的整数)，并且其漏极串联一个由P型金属氧化物硅MOS晶体管和N型金属氧化物硅MOS晶体管组成的复合开关管K [η](其中η为大于O的整数)，复合开关管Κ[η](其中η为大于O的整数)的另一通路端接信号ΒΑΤ_Ρ ；又比如，可以由P型金属氧化物硅MOS晶体管的源极接信号VDD、漏极接信号ΒΑΤ_Ρ、栅极受控要么接一个固定偏置电压Vbias，要么接信号VDD的方式组成所述恒流源Iref [η](其中η为大于O的整数)和开关管Κ[η](其中η为大于O的整数)，在此处，固定偏置电压Vbias可以是正电源与负电源(或地)之间的某一个电压，也可以是负电源(或地)，具体要根据实际设计需要选择。本专利技术提出的恒流自动调整充电方法与充电器，其特征在于，所述采样和比较模块中的电压采样电路Sampling，它可由电阻分压网络实现，也可由其它器件分压网络实现，它的输入端in连接到信号BAT_P，它的中间一端连接到信号GND，它的输出端Out连接到电阻分压网络的分压点上；它的本文档来自技高网...

【技术保护点】
本专利技术提出的恒流自调整充电方法与充电器电路包括三个部分：恒流源开关组模块、采样和比较模块、移位寄存和开关控制模块，其中恒流源开关组模块包括：恒流源Iref[1]，它的输入端连接信号VDD；开关管K[1]，它的一个传输端连接第一恒流源Iref[1]的输出端，它的另一个传输端连接信号BAT_P；恒流源Iref[2]，它的输入端连接信号VDD；开关管K[2]，它的一个传输端连接第一恒流源Iref[2]的输出端，它的另一个传输端连接信号BAT_P；恒流源Iref[3]，它的输入端连接信号VDD；开关管K[3]，它的一个传输端连接第一恒流源Iref[3]的输出端，它的另一个传输端连接信号BAT_P；……恒流源Iref[n?1]?(其中n为大于0的整数)，它的输入端连接信号VDD；开关管K[n?1]，它的一个传输端连接第一恒流源Iref[n?1]的输出端，它的另一个传输端连接信号BAT_P；恒流源Iref[n](?其中n为大于0的整数)，它的输入端连接信号VDD；开关管K[n](?其中n为大于0的整数)，它的一个传输端连接第一恒流源Iref[n]的输出端，它的另一个传输端连接信号BAT_P；其中采样和比较模块包括：电压采样电路Sampling，它的输入端in连接到信号BAT_P，它的中间一端连接到信号GND；电压比较器COMP，它的正输入端连接到电压采样电路Sampling的输出端，它的负输入端连接到参考电压信号Vref；反相器inv1，它的输入端连接到电压比较器COMP的输出端；反相器inv2，它的输入端连接到反相器inv1的输出端；其中移位寄存和开关控制模块包括：触发器DFF[1]，它的D输入端连接信号C2，它的时钟输入端CLK来自反相器inv2的输出端，它的清零端CLR来自信号CLR；触发器DFF[2]，它的D输入端连接触发器DFF[1]的Q输出端，它的时钟输入端CLK来自反相器inv2的输出端，它的清零端CLR来自信号CLR；触发器DFF[3]，它的D输入端连接触发器DFF[2]的Q输出端，它的时钟输入端CLK来自反相器inv2的输出端，它的清零端CLR来自信号CLR；……触发器DFF[n?1]?(其中n为大于0的整数)，它的D输入端连接触发器DFF[n?2]的Q输出端，它的时钟输入端CLK来自反相器inv2的输出端，它的清零端CLR来自信号CLR；触发器DFF[n]?(其中n为大于0的整数)，它的D输入端连接触发器DFF[n?1]的Q输出端，它的时钟输入端CLK来自反相器inv2的输出端，它的清零端CLR来自信号CLR；双输入与门AND[1]，它的一个输入端来自输入信号C1,?它的另一个输入端连接触发器DFF[1]的Q输出端，它的输出端连接到开关管K[1]的控制端；双输入与门AND[2]，它的一个输入端来自输入信号C1,?它的另一个输入端连接触发器DFF[2]的Q输出端，它的输出端连接到开关管K[2]的控制端；双输入与门AND[3]，它的一个输入端来自输入信号C1,?它的另一个输入端连接触发器DFF[3]的Q输出端，它的输出端连接到开关管K[3]的控制端；……双输入与门AND[n?1]?(其中n为大于0的整数)，它的一个输入端来自输入信号C1,?它的另一个输入端连接触发器DFF[n?1]的Q输出端，它的输出端连接到开关管K[n?1]的控制端；双输入与门AND[n]?(其中n为大于0的整数)，它的一个输入端来自输入信号C1,?它的另一个输入端连接触发器DFF[n]的Q输出端，它的输出端连接到开关管K[n]的控制端。...

【技术特征摘要】
1.本发明提出的恒流自调整充电方法与充电器电路包括三个部分:恒流源开关组模块、采样和比较模块、移位寄存和开关控制模块，其中恒流源开关组模块包括: 恒流源Iref [I]，它的输入端连接信号VDD ； 开关管K[l]，它的一个传输端连接第一恒流源Iref[l]的输出端，它的另一个传输端连接信号BAT_P ； 恒流源Iref [2]，它的输入端连接信号VDD ； 开关管K[2]，它的一个传输端连接第一恒流源Iref[2]的输出端，它的另一个传输端连接信号BAT_P ； 恒流源Iref [3]，它的输入端连接信号VDD ； 开关管K[3]，它的一个传输端连接第一恒流源Iref[3]的输出端，它的另一个传输端连接信号BAT_P ； 恒流源Iref [η-1](其中η为大于O的整数)，它的输入端连接信号VDD ； 开关管Κ[η-1]，它的一个传输端连接第一恒流源Iref[n-1]的输出端，它的另一个传输端连接信号BAT_P ； 恒流源Iref [η](其中η为大于O的整数)，它的输入端连接信号VDD ； 开关管Κ[η](其中η为大于O的整数)，它的一个传输端连接第一恒流源Iref[n]的输出端，它的另一个 传输端连接信号BAT_P ； 其中采样和比较模块包括: 电压采样电路Sampling，它的输入端in连接到信号BAT_P，它的中间一端连接到信号GND ； 电压比较器COMP，它的正输入端连接到电压采样电路Sampling的输出端，它的负输入端连接到参考电压信号Vref ； 反相器invl，它的输入端连接到电压比较器COMP的输出端； 反相器inv2，它的输入端连接到反相器invl的输出端； 其中移位寄存和开关控制模块包括: 触发器DFF[1]，它的D输入端连接信号C2，它的时钟输入端CLK来自反相器inv2的输出端，它的清零端CLR来自信号CLR ； 触发器DFF[2]，它的D输入端连接触发器DFF[I]的Q输出端，它的时钟输入端CLK来自反相器inv2的输出端，它的清零端CLR来自信号CLR ； 触发器DFF[3]，它的D输入端连接触发器DFF[2]的Q输出端，它的时钟输入端CLK来自反相器inv2的输出端，它的清零端CLR来自信号CLR ； 触发器DFF[n-l](其中η为大于O的整数)，它的D输入端连接触发器DFF[n-2]的Q输出端，它的时钟输入端CLK来自反相器inv2的输出端，它的清零端CLR来自信号CLR ；触发器DFF[n](其中η为大于O的整数)，它的D输入端连接触发器DFF[n-l]的Q输出端，它的时钟输入端CLK来自反相器inv2的输出端，它的清零端CLR来自信号CLR ； 双输入与门AND[1]，它的一个输入端来自输入信号Cl,它的另一个输入端连接触发器DFF[1]的Q输出端，它的输出端连接到开关管K[l]的控制端；双输入与门AND [2],它的一个输入端来自输入信号Cl,它的另一个输入端连接触发器DFF[2]的Q输出端，它的输出端连接到开关管K[2]的控制端； 双输入与门AND [3],它的一个输入端来自输入信号Cl,它的另一个输入端连接触发器DFF[3]的Q输出端，它的输出端连接到开关管K[3]的控制端； 双输入与门AND [η-1](其中η为大于O的整数)，它的一个输入端来自输入信号Cl,它的另一个输入端连接触发器DFF[n-l]的Q输出端，它的输出端连接到开关管K[n-1]的控制端； 双输入与门AND[n](其中η为大于O的整数)，它的一个输入端来自输入信号Cl，它的另一个输入端连接触发器DFF[n]的Q输出端，它的输出端连接到开关管K[n]的控制端。2.本发明提出的恒流自调整充电方法与充电器，其特征在于，所述恒流源开关组模块中的恒流源 Iref [I]、Iref [2]、Iref [3]、…、Iref [n-1]、Iref [η](其中 η 为大于 O 的整数)的电流值可以完全相等，也可以完全不同，也可以成一定的比例，根据实际设计的需要来选择；所述恒流源开关组模块中的恒流源Iref [I]、Iref [2]、Iref [3]、…、Iref [η-1] >Iref [η](其中η为大于O的整数)和开关管K[l]、Κ[2]、Κ[3]、…、Κ[η_1]、Κ[η](其中η为大于O的整数)可以是电路设计中任何设计恒流源和对应的开关管的方法实现，比如，可以由P型金属氧化物硅MOS晶体管的源极接信号VDD、栅极接一个固定偏置电压Vbias的方式组成所述恒流源Iref [η](其中η为大于O的整数)，并且其漏极串联一个由P型金属氧化物硅MOS晶体管和N型金属氧化物硅MOS晶体管组成的复合开关管K [η](其中η为大于O的整数)，复合开关管Κ[η](其中η为大于O的整数)的另一通路端接信号ΒΑΤ_Ρ ；又比如，可以由P型金属氧化物硅MOS晶体管的源极接信号VDD、漏极接信号ΒΑΤ_Ρ、栅极受控要么接一个固定偏置电压Vbias，要么接信号VDD的方式组成所述恒流源Iref [η](其中η为大于O的整数)和开关管Κ[η](其中η为大于O的整数)，在此处，固定偏置电压Vbias可以是正电源 与负电源(或地)之间的某一个电压，也可以是负电源(或地)，具体要根据实际设计需要选择。3.本发明提出的恒流自调整充电方法与充电器，其特征在于，所述采样和比较模块中的电压采样电路Sampling，它可由电阻分压网络实现，也可由其它器件分压网络实现，它的输入端in连接到信号BAT_P，它的中间一端连接到信号GND，它的输出端Out连接到电阻分压网络的分压点上；它的输入端in甚至可以直接连接到它的输出端Out，主要根据所述电压比较器COMP的负输入端连接到的参考电压信号Vref的电压与充电器充满时信号BAT_P的电压的相对关系决定:若参考电压信号Vref的电压与充电器充满时信号BAT_P的电压相等，贝1J所述采样和比较模块中的电压采样电路Sampling的输入端in就直接连接到它的输出端Out ;若参考电压信号Vref的电压与充电器充满时信号BAT_P的电压成某一比例，则所述米样和比较模块中的电压米样电路Sampling的输入端in电压与它的输出端Out电压成相应的分压比例，这时它可由电阻分压网络实现，也可由其它器件分压网络实现。4.本发明提出的恒流自调整充电方法与充电器，其特征在于，所述电压比较器COMP的正、负输入端与外部信号的连接可以互换，根据需要进行选择，同时相应的逻辑关系作相应的变化；所述触发器DFF[n](其中η为大于O的整数)可以是电子电路行业已知的任何一种触发器，可以是D触发器、JK触发器或者其它类型的触发器，根据需要进行选择，同时相应的逻辑关系作相应的变化；所述双输入...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹先国，
申请(专利权)人：曹先国，
类型：发明
国别省市：