充电电流检测电路及电压变换器的制作方法

    专利查询2025-11-25  4


    本技术属于电压变换器,尤其涉及一种充电电流检测电路及电压变换器。


    背景技术:

    1、电压变换器可以对输入电压进行变换的装置,如boost升压变换器可以将较低的输入电压变换为更高的输出电压,在电子设备中得到了广泛的应用。由boost升压变换器构成的多节锂电池充电系统,具备恒流充电和恒压充电的功能。在恒压充电模式下,需要检测电池的电压;而在恒流充电模式下,则需要检测电池的充电电流。电池电压的检测相对简单,可以通过串联分压电阻来实现,这种方法的成本较低且检测过程简便。相对而言,电池电流的检测则需要在电池上串联一个电流检测电阻,以将电流信号转换为电压信号,并利用差分放大器进行信号放大。然而,串联电流检测电阻会产生额外的发热,进而导致功率损耗较大,从而降低了电压变换器的转换效率。


    技术实现思路

    1、本技术实施例提供了一种充电电流检测电路及电压变换器,可以解决现有的在电池上串联电流检测电阻的电流检测方法会导致功率损耗较大,电压变换器的转换效率较低的问题。

    2、第一方面,本技术实施例提供了一种充电电流检测电路,包括反馈调节模块、输入电流检测模块和充电电流检测模块,所述反馈调节模块分别与所述输入电流检测模块和所述充电电流检测模块电连接,所述充电电流检测模块与所述输入电流检测模块电连接,所述反馈调节模块用于分别与电压变换器中的驱动模块和所述电压变换器中的第一开关管的栅极电连接,所述输入电流检测模块用于与所述第一开关管的漏极和所述驱动模块电连接,所述充电电流检测模块用于与所述电压变换器中的第一调节模块电连接;

    3、所述反馈调节模块用于接收反馈电压信号和所述驱动模块输出的驱动信号,并根据所述反馈电压信号和所述驱动信号向所述输入电流检测模块输出调节电压;所述输入电流检测模块用于根据所述调节电压、采样电压和所述驱动信号输出所述反馈电压信号,所述采样电压为流经所述第一开关管的第一电流和所述第一开关管的导通电阻的乘积;所述充电电流检测模块用于根据所述反馈电压信号向所述第一调节模块输出充电电流信号。

    4、在第一方面的一种可能的实现方式中,所述反馈调节模块包括第二开关管、第三开关管、运算放大器和第一电阻,所述第二开关管的栅极分别与所述第一开关管的栅极、所述输入电流检测模块和所述驱动模块电连接,所述第二开关管的漏极分别与所述第一电阻的第二端和所述输入电流检测模块电连接,所述第二开关管的源极接地,所述第三开关管的栅极与所述运算放大器的输出端电连接,所述第三开关管的漏极用于与第一电源电连接,所述第三开关管的源极分别与所述第一电阻的第一端和所述运算放大器的负输入端电连接,所述运算放大器的正输入端分别与所述输入电流检测模块和所述充电电流检测模块电连接,用于接收所述反馈电压信号。

    5、在第一方面的一种可能的实现方式中,所述输入电流检测模块包括比较单元、脉冲产生单元和信号输出单元,所述比较单元分别与所述反馈调节模块、所述第一开关管的漏极和所述脉冲产生单元电连接,所述脉冲产生单元分别与所述驱动模块和所述信号输出单元电连接,所述信号输出单元与所述充电电流检测模块电连接;

    6、所述比较单元用于接收所述采样电压和所述调节电压,并根据所述采样电压和所述调节电压输出比较信号,所述脉冲产生单元用于根据所述比较信号和所述驱动信号输出第一脉冲信号和第二脉冲信号,所述信号输出单元用于根据所述第一脉冲信号和所述第二脉冲信号输出所述反馈电压信号。

    7、在第一方面的一种可能的实现方式中,所述比较单元包括第一比较器,所述第一比较器的负输入端与所述反馈调节模块电连接,所述第一比较器的正输入端与所述第一开关管的漏极电连接,所述第一比较器的输出端与所述脉冲产生单元电连接。

    8、在第一方面的一种可能的实现方式中,所述脉冲产生单元包括第一与门,所述第一与门的第一输入端与所述比较单元电连接,所述第一与门的第二输入端分别与所述驱动模块和所述信号输出单元电连接,所述第一与门的输出端与所述信号输出单元电连接;

    9、或者,所述脉冲产生单元包括第二与门、第三与门和第一非门,所述第二与门的第一输入端分别与所述比较单元和所述第一非门的输入端电连接,所述第二与门的第二输入端分别与所述驱动模块和所述第三与门的第二输入端电连接,所述第二与门的输出端与所述信号输出单元电连接,所述第三与门的第一输入端与所述第一非门的输出端电连接,所述第三与门的输出端与所述信号输出单元电连接。

    10、在第一方面的一种可能的实现方式中,所述信号输出单元包括第一电流源、第二电流源、第一开关、第二开关和第一电容,所述第一电流源的第一端用于与第二电源电连接,所述第一电流源的第二端与所述第一开关的第一端电连接,所述第二电流源的第一端分别与所述第一开关的第二端、所述第一电容的第一端、所述反馈调节模块和所述充电电流检测模块电连接,所述第二电流源的第二端与所述第二开关的第一端电连接,所述第二开关的控制端和所述第一开关的控制端均与所述脉冲产生单元电连接,所述第二开关的第二端和所述第一电容的第二端均接地。

    11、在第一方面的一种可能的实现方式中,所述充电电流检测模块包括第三开关、第四开关和第二非门,所述第三开关的控制端与所述第二非门的输出端电连接,所述第三开关的第一端与所述输入电流检测模块电连接,所述第三开关的第二端与所述第四开关的第一端电连接,所述第二非门的输入端分别与所述第四开关的控制端和所述驱动模块电连接,所述第四开关的第二端接地。

    12、在第一方面的一种可能的实现方式中,所述充电电流检测模块还包括第二电阻和第二电容,所述第二电阻的第一端分别与所述第三开关的第二端和所述第四开关的第一端电连接,所述第二电阻的第二端分别与所述第二电容的第一端和所述第一调节模块电连接,所述第二电容的第二端接地。

    13、第二方面,本技术实施例提供了一种电压变换器,包括电压变换模块、驱动模块、第一调节模块和第一方面中任一项所述的充电电流检测电路,所述电压变换模块中的第一开关管的栅极分别与所述驱动模块、所述充电电流检测电路中的反馈调节模块和所述充电电流检测电路中的输入电流检测模块电连接,所述电压变换模块中的第一开关管的漏极和所述输入电流检测模块电连接,所述第一调节模块分别与所述驱动模块和所述充电电流检测电路中的充电电流检测模块电连接;

    14、所述充电电流检测电路用于向所述第一调节模块输出充电电流信号,所述第一调节模块用于根据所述充电电流信号和充电电流参考信号调节节点电压,所述节点电压为所述第一调节模块与所述驱动模块公共端的电压;所述节点电压用于指示所述驱动模块调节第一电流。

    15、在第二方面的一种可能的实现方式中,所述第一调节模块包括电流信号比较器和第一二极管,所述电流信号比较器的第一输入端与所述充电电流检测模块电连接,所述电流信号比较器的第二输入端用于接收所述充电电流参考信号,所述电流信号比较器的输出端与所述第一二极管的阴极电连接,所述第一二极管的阳极与所述驱动模块电连接。

    16、本技术实施例与现有技术相比存在的有益效果是:

    17、本技术实施例提供的充电电流检测电路,包括反馈调节模块、输入电流检测模块和充电电流检测模块。其中,反馈调节模块用于接收反馈电压信号和驱动模块输出的驱动信号,并根据反馈电压信号和驱动信号输出调节电压。输入电流检测模块用于接收调节电压、采样电压和驱动信号,并根据调节电压、采样电压和驱动信号输出反馈电压信号。由此经过反馈调节模块和输入电流检测模块之间的互相反馈和输出,使反馈电压信号可以表征输入电流信号。同时,充电电流检测模块根据反馈电压信号输出充电电流信号,此时充电电流信号可以表征输出电流信号,即电池的充电电流信号。由此充电电流检测电路输出充电电流信号。第一调节模块根据充电电流信号和充电电流参考信号对节点电压进行调节。驱动模块根据节点电压向第一开关管的栅极输出驱动信号,以实现为电池恒流充电的目的。由此可知,本技术实施例提供的充电电流检测电路,在对充电电流检测时,无需在电池上串联电流检测电阻,从而避免产生较大的功率损耗,提高了电压变换器的转换效率。


    技术特征:

    1.一种充电电流检测电路,其特征在于,包括反馈调节模块、输入电流检测模块和充电电流检测模块,所述反馈调节模块分别与所述输入电流检测模块和所述充电电流检测模块电连接,所述充电电流检测模块与所述输入电流检测模块电连接,所述反馈调节模块用于分别与电压变换器中的驱动模块和所述电压变换器中的第一开关管的栅极电连接,所述输入电流检测模块用于与所述第一开关管的漏极和所述驱动模块电连接,所述充电电流检测模块用于与所述电压变换器中的第一调节模块电连接;

    2.根据权利要求1所述的充电电流检测电路,其特征在于,所述反馈调节模块包括第二开关管、第三开关管、运算放大器和第一电阻,所述第二开关管的栅极分别与所述第一开关管的栅极、所述输入电流检测模块和所述驱动模块电连接,所述第二开关管的漏极分别与所述第一电阻的第二端和所述输入电流检测模块电连接,所述第二开关管的源极接地,所述第三开关管的栅极与所述运算放大器的输出端电连接,所述第三开关管的漏极用于与第一电源电连接,所述第三开关管的源极分别与所述第一电阻的第一端和所述运算放大器的负输入端电连接,所述运算放大器的正输入端分别与所述输入电流检测模块和所述充电电流检测模块电连接,用于接收所述反馈电压信号。

    3.根据权利要求1所述的充电电流检测电路,其特征在于,所述输入电流检测模块包括比较单元、脉冲产生单元和信号输出单元,所述比较单元分别与所述反馈调节模块、所述第一开关管的漏极和所述脉冲产生单元电连接,所述脉冲产生单元分别与所述驱动模块和所述信号输出单元电连接,所述信号输出单元与所述充电电流检测模块电连接;

    4.根据权利要求3所述的充电电流检测电路,其特征在于,所述比较单元包括第一比较器,所述第一比较器的负输入端与所述反馈调节模块电连接,所述第一比较器的正输入端与所述第一开关管的漏极电连接,所述第一比较器的输出端与所述脉冲产生单元电连接。

    5.根据权利要求3所述的充电电流检测电路,其特征在于,所述脉冲产生单元包括第一与门,所述第一与门的第一输入端与所述比较单元电连接,所述第一与门的第二输入端分别与所述驱动模块和所述信号输出单元电连接,所述第一与门的输出端与所述信号输出单元电连接;

    6.根据权利要求3所述的充电电流检测电路,其特征在于,所述信号输出单元包括第一电流源、第二电流源、第一开关、第二开关和第一电容,所述第一电流源的第一端用于与第二电源电连接,所述第一电流源的第二端与所述第一开关的第一端电连接,所述第二电流源的第一端分别与所述第一开关的第二端、所述第一电容的第一端、所述反馈调节模块和所述充电电流检测模块电连接,所述第二电流源的第二端与所述第二开关的第一端电连接,所述第二开关的控制端和所述第一开关的控制端均与所述脉冲产生单元电连接,所述第二开关的第二端和所述第一电容的第二端均接地。

    7.根据权利要求1所述的充电电流检测电路,其特征在于,所述充电电流检测模块包括第三开关、第四开关和第二非门,所述第三开关的控制端与所述第二非门的输出端电连接,所述第三开关的第一端与所述输入电流检测模块电连接,所述第三开关的第二端与所述第四开关的第一端电连接,所述第二非门的输入端分别与所述第四开关的控制端和所述驱动模块电连接,所述第四开关的第二端接地。

    8.根据权利要求7所述的充电电流检测电路,其特征在于,所述充电电流检测模块还包括第二电阻和第二电容,所述第二电阻的第一端分别与所述第三开关的第二端和所述第四开关的第一端电连接,所述第二电阻的第二端分别与所述第二电容的第一端和所述第一调节模块电连接,所述第二电容的第二端接地。

    9.一种电压变换器,其特征在于,包括电压变换模块、驱动模块、第一调节模块和权利要求1-8任一项所述的充电电流检测电路,所述电压变换模块中的第一开关管的栅极分别与所述驱动模块、所述充电电流检测电路中的反馈调节模块和所述充电电流检测电路中的输入电流检测模块电连接,所述电压变换模块中的第一开关管的漏极和所述输入电流检测模块电连接,所述第一调节模块分别与所述驱动模块和所述充电电流检测电路中的充电电流检测模块电连接;

    10.根据权利要求9所述的电压变换器,其特征在于,所述第一调节模块包括电流信号比较器和第一二极管,所述电流信号比较器的第一输入端与所述充电电流检测模块电连接,所述电流信号比较器的第二输入端用于接收所述充电电流参考信号,所述电流信号比较器的输出端与所述第一二极管的阴极电连接,所述第一二极管的阳极与所述驱动模块电连接。


    技术总结
    本申请适用于电压变换器技术领域,提供了一种充电电流检测电路及电压变换器。充电电流检测电路包括反馈调节模块、输入电流检测模块和充电电流检测模块,反馈调节模块分别与输入电流检测模块和充电电流检测模块电连接,充电电流检测模块与输入电流检测模块电连接,反馈调节模块用于分别与电压变换器中的驱动模块和电压变换器中的第一开关管的栅极电连接,输入电流检测模块用于与第一开关管的漏极和驱动模块电连接,充电电流检测模块用于与电压变换器中的第一调节模块电连接。本申请实施例提供的充电电流检测电路,在对充电电流检测时,无需在电池上串联电流检测电阻,从而避免产生较大的功率损耗,提高了电压变换器的转换效率。

    技术研发人员:毛鸿,聂丹,戴兴科
    受保护的技术使用者:深圳市微源半导体股份有限公司
    技术研发日:
    技术公布日:2024/11/26
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