[发明专利]使用间接电流检测的充电方法和充电电路

说明书

技术领域

本发明涉及一种产生充电电流的充电电路和充电方法，该充电电流提供给与诸如电池或充电电池等待充电元件连接的输出端子。

背景技术

例如在无线终端或其它手持或移动设备中使用的传统电池充电电路中，在充电期间需要测量和监控相对较高的电流。通常地，串联电阻器放置在充电电流源与连接到待充电电池的相关的充电开关之间。电池充电电流流经串联电阻器并且串联电阻器两端所产生的电压降被检测用于控制充电周期。

图2示出传统集成电池充电电路的示意电路图，该电池充电电路包括连接到墙上插座的墙上插座式连接端子5以及连接到待充电电池的电池连接15。此外，设置开关器件或导通器件来控制充电电流I_C，其中所述开关器件或导通器件通过充电电流I_C并且可以由MOS(金属氧化物半导体)晶体管来实现，该充电电流I_C通过低欧姆检测电阻器R_S和电池连接端子15提供给待充电的电池。检测电阻器R_S两端的电压降由运算放大器OA1测量，并且该运算放大器OA1在一个输入端子具有偏置电压源12以限定预定的偏置电压。基于所测量的电压降，在运算放大器OA1的输出产生控制信号并且将该控制信号提供给导通器件TP22的控制端或栅极。

因此，在图2的集成电池充电电路中，使用串联电阻器RS检测充电电流IC，从而将充电电流Is转变为电压。从检测的电压中减去该限定的偏置电压并且将该限定的偏置电压送给运算放大器或差分放大器OA1。使用运算放大器OA1的输出驱动闭环回路以控制充电电流I_C。

这种传统充电电路的最大的缺点是串联电阻器或测量电阻器需要具有低欧姆值的高精度电阻器。由于大量电流流经测量电阻器，因此测量电阻器也必须具有相对较大的物理尺寸，从而散掉所产生的热量。使用物理尺寸较大的电阻器表明必须使用与集成元件相对的分离和离散元件。这导致成本增加并且生产和测试工作的复杂度增加。此外，必须小心地定位测量电阻器以防止有害的热量影响邻近的电路元件。此外，由于测量电阻器的低欧姆值，所产生的电压缺点很小并且需要使用较高分辨率的模数变换器以得到精确的测量结果。

此外，图2的充电电路或系统的精度由以下因素确定：低欧姆大电流检测电阻器R_S和连接跟踪的精度，连接到电池连接的偏置电压源12以及与偏置电压源12产生的偏置电压相关的内部偏置电压的精度。因而整个精度受到偏置电压实际限制的限制，结果在检测电阻器R_S产生很高的功耗并且在墙上插座式连接端子5与电池连接端子15之间需要很高的电压差。除了这些设计挑战，集成充电电路需要对使用连接到检测电阻器R_S的开尔文连接进行认真的版图设计。

文献US2002/00844772A1公开一种使用充电/放电复制电流的直接模数转换测量电池充电电流和放电电流的方法和装置，其中复制电流由充电电流产生并且闭环回路电流吸入器(sink)工作用于吸入该复制电流。使用闭环回路电流吸入器的数字输出作为充电电流幅度的测量。具体地，使用在得到充电电流的节点处表示电压差的差值信号来迫使在这些节点的电位数值相等。结果，复制电流等于被预定的比例因子分成的充电电流。由于使用比例因子，流经用于测量复制电流的测量仪或检测电阻器的电流大量减小能够产生很大的欧姆值并且进一步提供大量减小的功耗。所产生的较高数值的测量电压有利于精确数字化的实现。

发明内容

本发明的目的是提供一种电池充电电路和充电方法，使用该电池充电电路和充电方法，在保持电路设计简单的同时能够提高精度、减小功耗和系统成本。

通过权利要求1所述的充电电路和权利要求11所述的充电方法实现该目的。

因此，不是使用电压值进行处理，而是直接使用所得到的检测电流或测量电流作进一步的处理，即与参考电流进行比较。因而不需要将充电电流变换为电压值。由于电路的精度由集成电路制造中较好控制的因素决定，因此可以改善性能。此外，由于在大充电电流支路中无须使用相对较贵的低欧姆精度电阻器，因此可以减小系统成本。由于在大充电电流支路中缺少测量电阻器而使充电电路与电池之间所需的电压降减小，从而导致功效增加。

检测电流与参考电流之间的简单比较使得在应用集成充电电路时在板上实现相对容易的大电流跟踪的电路设计的简单应用。

检测装置可以包括第一电流镜装置，该第一电流镜装置使用电流镜技术检测充电电流。电流镜技术简化了间接检测装置的集成，从而保持比较小的电路尺寸。