[发明专利]一种充电电流线性度补偿的电路及其方法

说明书

本发明揭示了一种充电电流线性度补偿的电路，接设于充电电流设置电阻R_PROG所在支路中，电阻R_PROG的端电压处接设有过流保护电路，且基于过流保护电路引入补偿电路，由电流源I₂，NMOS管M5、M6、M7，PMOS管M8、M9相接构成，运放amp1的反相输入端接设串联电阻对R0、R01和电阻R2之间，且补偿电路的PMOS管M9的漏极的补偿电流I₁接入串联电阻对中的接点处；产生自适应调整补偿电流I₁最终得到所需补偿电压Vos，优化充电电流的线性度。应用本发明该技术方案，补偿电路可以使得充电电流在整个电流范围内拥有好的电流线性度，或可进行分段线性化，且实现代价非常低，占用芯片面积小，提升了电路设计的灵活性。

技术领域

本发明涉及一种充电电路的完善性设计，尤其涉及一种对线性充电器电流线性度进行补偿、补偿电路的实现方法。

背景技术

随着微电子技术的飞速发展，作为硬件基础相关方面的硬件芯片设计也不断地发生着革命性聚变型发展。在各种应用电路的设计中，线性充电模块是不可或缺的存在。如图1所示，是现有一种常见且常用的充电电路。其电路组成简述为：由NMOS管M3、M2、M1，运放amp1，电荷泵，恒流环路，电阻R1、R2、R_PROG相接组成，其中NMOS管M3的源极接入Vcc，电荷泵输出电压Vcp接入NMOS管M3的栅极，NMOS管M1、M2与NMOS管M3共漏相接，并形成两条电流支路。其中每一条支路均设有串联接地的电阻R1、R2，运放amp1的输入端分别接入两条支路，对应NMOS管M1的支路，电阻R2的另一端连接NMOS管的源极V_BAT，对应NMOS管M2的支路，电阻R2的另一端连接NMOS管的源极形成端电压V_A；同支路下，NMOS管的源极通过PMOS管与电阻R_PROG相接，CC运放和I0驱动支路接入电阻R_PROG的高压端和NMOS管M1、M2栅极之间，

其恒流机制分析如下：M2与M1的单根宽长比相同，运放amp1保证VA=VBAT，通过环路控制使得R_PROG的高压端的电压为V_REF，则可推导得出充电电流满足：

。

理想状态下充电电流与流过R_PROG的电流之比为N，且不随R_PROG改变，具有非常好的线性度。实际电路中为了节省Power管的面积并，会导致NMOS管M1和M2的单根宽度不同，不同的W/L会导致V_TH不同。令M=I_BAT/I_PROG，推导过程如下（忽略沟道长度调制效应）：

从最终表达式可知，只需V_OS=-ΔV_TH即可满足好的线性度，按照上面分析令VOS=-ΔV_TH，仿真验证发现R_PROG从低到高变化时，I_BAT/I_PROG逐渐增加会超出指标要求，其根源在于上述分析忽略了沟道长度调制效应的影响，随着R_PROG增加而增加。

对此，现有设计提出了一些并非完善的技术解决方案，如图2所示，在保留原充电电路的基础上，在NMOS管M2的漏极串接了一个电阻R，电流大的时候R上压降大，NMOS管M2的V_DS小导致V_GS-V_TH大，则NMOS管M1和M2的V_TH偏差所占的比重变小，可以有好的线性度，但随着R_PROG逐渐增大，电流变小，V_GS-V_TH变小，V_TH偏差所占的比重变大，线性度变差。这种方案只能解决一定电流范围内的线性度，小电流时线性度是非常差的；另外R是比较小的电阻，在实际生产过程中会有较大偏差，需要微调该电阻的阻值（或搭载使用Trim电阻），所需开关面积也会无形中增大。

发明内容