專利名稱：數(shù)控恒流驅(qū)動(dòng)電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及恒流驅(qū)動(dòng)電路，尤其是涉及一種數(shù)控恒流驅(qū)動(dòng)電路。背景技術(shù)：
傳統(tǒng)普遍采用的恒流驅(qū)動(dòng)電路如圖1所示，其工作原理為電阻Rl和穩(wěn)壓管DZ為電路提供基準(zhǔn)電壓，運(yùn)算放大器A控制MOS管Ql對(duì)電池BAT進(jìn)行充電，充電電流由電阻R 上采樣獲得，并送至運(yùn)算放大器A的反向端，實(shí)現(xiàn)閉環(huán)恒流控制。傳統(tǒng)線性恒流充電的缺點(diǎn)1、采用閉環(huán)線性控制，為了適應(yīng)不同的電池負(fù)載，需要增加補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)，否則電路穩(wěn)定性、可靠性大大降低。2、電路的基準(zhǔn)電壓采用穩(wěn)壓管，精度和溫度系數(shù)、一致性不好；批量生產(chǎn)需要選測(cè)，給采購、加工、生產(chǎn)帶來很多不便，生產(chǎn)成本高，維修和檢測(cè)不便。3、充電電流由電阻R上獲得，恒流精度取決于電阻R的溫度系數(shù)、精度和一致性 (這里忽略運(yùn)算放大器的溫度系數(shù)和失調(diào)電壓)。如果選用溫漂系數(shù)和一致性好的電阻，成本勢(shì)必增加。4、Ql必須工作線性放大區(qū)，否則不能恒流。Ql的源漏壓降過高會(huì)導(dǎo)致Ql的功耗過大，不利于散熱，Ql需要采用更大面積的MOS管；另一方面也限制了 VDD下限范圍。5、電路形式固定，如果想實(shí)現(xiàn)多樣化恒流比如涓流充電時(shí)，修改不方便；而且電路無數(shù)控接口，需要增加較多的額外器件來實(shí)現(xiàn)智能控制。

發(fā)明內(nèi)容基于此，有必要提供一種能夠多樣化提供精確恒流控制的數(shù)控恒流驅(qū)動(dòng)電路。一種數(shù)控恒流驅(qū)動(dòng)電路，包括可逆計(jì)數(shù)器、恒流大小調(diào)節(jié)模塊以及電流檢測(cè)模塊， 所述電流檢測(cè)模塊用于檢測(cè)充電電流并根據(jù)充電電流的大小向可逆計(jì)數(shù)器發(fā)送信號(hào)使可逆計(jì)數(shù)器遞增計(jì)數(shù)或遞減計(jì)數(shù)，所述可逆計(jì)數(shù)器根據(jù)計(jì)數(shù)值使多個(gè)輸出腳分別相應(yīng)地輸出高電平或低電平，所述恒流大小調(diào)節(jié)模塊包括多個(gè)與所述輸出腳對(duì)應(yīng)的調(diào)節(jié)單元，所述調(diào)節(jié)單元在所述輸出腳為高電平時(shí)導(dǎo)通，在所述輸出腳為低電平時(shí)關(guān)閉。 優(yōu)選地，所述可逆計(jì)數(shù)器包括多個(gè)級(jí)聯(lián)的D觸發(fā)器，每一 D觸發(fā)器的D端和Q端連接、Q端作為所述可逆計(jì)數(shù)器的輸出腳之一，并且第一級(jí)的D觸發(fā)器的時(shí)鐘輸入端CLK輸入時(shí)鐘信號(hào)，此后每一級(jí)的D觸發(fā)器的時(shí)鐘輸入端CLK通過模擬開關(guān)與前一級(jí)的D觸發(fā)器的 Q端、Q端復(fù)用連接，所有模擬開關(guān)都連接所述可逆計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)方向腳，所有D觸發(fā)器的復(fù)位端連接所述可逆計(jì)數(shù)器的復(fù)位信號(hào)輸入腳。優(yōu)選地，所述可逆計(jì)數(shù)器還包括計(jì)數(shù)溢出控制單元，所述計(jì)數(shù)溢出控制單元在所述多個(gè)D觸發(fā)器的輸出均為高電平或均為低電平時(shí)，使輸入到第一級(jí)D觸發(fā)器的時(shí)鐘信號(hào)始終為低電平。優(yōu)選地，所述調(diào)節(jié)單元包括與非門和MOS管，所述與非門的兩個(gè)輸入腳分別連接所述可逆計(jì)數(shù)器的復(fù)位信號(hào)輸入腳和輸出腳之一，所述與非門的輸出腳連接MOS管的柵極，所述MOS管的源極、漏極連接電源的正極和充電電池的正極之間。優(yōu)選地，所述MOS管為PM0S，且數(shù)量為7個(gè)，按照與輸出腳的計(jì)數(shù)位從高到低分別對(duì)應(yīng)地記為PMOSO PM0S6，其中，PMOSl PM0S6的開通電阻分別為PMOSO的開通電阻的 1/2、1/4、1/8、1/16、1/32、1/64 倍。優(yōu)選地，所述電流檢測(cè)電路包括差分放大器、跟隨器、鏡像電流源以及比較器，所述跟隨器包括MOS管Ml和電阻Rl，所述差分放大器的同相輸入端輸入基準(zhǔn)電壓、反相輸入端連接MOS管Ml的漏極并通過所述電阻Rl接地，所述差分放大器的輸出端連接MOS管Ml 的柵極，所述MOS管Ml的漏極與鏡像電流源的一端連接，所述鏡像電流源的另一端通過連接MOS管M2的源極、所述MOS管M2的漏極連接MOS管M3的源極，所述MOS管M3的漏極接地，所述MOS管M2的柵極輸入所述基準(zhǔn)電壓，所述MOS管M3的柵極輸入電源電壓，所述 MOS管M2的漏極還連接所述比較器的反相輸入端，所述比較器的同相輸入端采樣所述充電電流，所述比較器的輸出端輸出使可逆計(jì)數(shù)器遞增計(jì)數(shù)或遞減計(jì)數(shù)的信號(hào)。優(yōu)選地，所述鏡像電流源包括兩個(gè)源極和柵極均相互連接的MOS管M4、M0S管M5， 所述MOS管Ml的源極連接所述MOS管M4的漏極，且連接到MOS管M4和MOS管M5共同連接的柵極。上述數(shù)控恒流驅(qū)動(dòng)電路通過可逆計(jì)數(shù)器的遞增和遞減使調(diào)節(jié)單元導(dǎo)通或斷開，從而改變充電電流的大小，電流檢測(cè)模塊則根據(jù)電流的變化使可逆計(jì)數(shù)器不停地做加、減計(jì)數(shù)，使充電電流會(huì)在設(shè)定值附近來回波動(dòng)，其平均值就等于設(shè)定的恒流值，因而可以較為精確地控制恒流并適應(yīng)多種負(fù)載。

圖1為傳統(tǒng)的恒流驅(qū)動(dòng)電路；圖2為一實(shí)施例的數(shù)控恒流驅(qū)動(dòng)電路的模塊圖；圖3為圖2實(shí)施例中的可逆計(jì)數(shù)器的內(nèi)部電路原理圖；圖4為恒流大小調(diào)節(jié)模塊的內(nèi)部電路原理圖；圖5為電流檢測(cè)模塊內(nèi)部電路原理圖。
具體實(shí)施方式如圖2所示，為一實(shí)施例的數(shù)控恒流驅(qū)動(dòng)電路的模塊圖。該數(shù)控恒流驅(qū)動(dòng)電路包括可逆計(jì)數(shù)器100、恒流大小調(diào)節(jié)模塊200以及電流檢測(cè)模塊300。本實(shí)施的數(shù)控恒流驅(qū)動(dòng)電路主要可用于充電時(shí)的恒流控制，當(dāng)正常工作時(shí)，恒流大小調(diào)節(jié)模塊200連接到充電電源的正極，并且恒流大小調(diào)節(jié)模塊200的輸出端與充電電池BAT的正極連接，充電電池BAT 的負(fù)極通過開關(guān)器件連接充電電源的負(fù)極(一般都接地)，開關(guān)器件的壓降正比于充電電流。電流檢測(cè)模塊300用于檢測(cè)充電電流并根據(jù)充電電流的大小向可逆計(jì)數(shù)器100發(fā)送信號(hào)使可逆計(jì)數(shù)器100遞增計(jì)數(shù)或遞減計(jì)數(shù)?？赡嬗?jì)數(shù)器100根據(jù)計(jì)數(shù)值使多個(gè)輸出腳QO QN分別相應(yīng)地輸出高電平或低電平。恒流大小調(diào)節(jié)模塊200包括多個(gè)與所述輸出腳QO QN對(duì)應(yīng)的調(diào)節(jié)單元210，調(diào)節(jié)單元210在輸出腳Qn (η為0 N)為高電平時(shí)導(dǎo)通，在輸出腳 Qn為低電平時(shí)斷開。多個(gè)調(diào)節(jié)單元210導(dǎo)通時(shí)可提供電阻并聯(lián)效果，從而整個(gè)恒流大小調(diào)節(jié)模塊200的電阻是變化的，因此能夠調(diào)節(jié)充電電流?？赡嬗?jì)數(shù)器100具有多個(gè)管腳，具體包括復(fù)位信號(hào)輸入腳CLS，接收使能信號(hào)或復(fù)位信號(hào)，使可逆計(jì)數(shù)器100開始工作或計(jì)
數(shù)清零。計(jì)數(shù)方向腳UP/D0WN，根據(jù)輸入信號(hào)為高電平或低電平，分別遞增計(jì)數(shù)或遞減計(jì)數(shù)。時(shí)鐘腳CLK，接收時(shí)鐘信號(hào)。輸出腳QO QN，根據(jù)計(jì)數(shù)值分別相應(yīng)地輸出高電平或低電平。如圖3所示，為本實(shí)施例中可逆計(jì)數(shù)器100的內(nèi)部電路圖?？赡嬗?jì)數(shù)器100包括多個(gè)級(jí)聯(lián)的D觸發(fā)器，每一 D觸發(fā)器的D端和Q端連接、Q端作為可逆計(jì)數(shù)器100的輸出腳之一，并且第一級(jí)的D觸發(fā)器的時(shí)鐘輸入端CLK輸入時(shí)鐘信號(hào)，此后每一級(jí)的D觸發(fā)器的時(shí)鐘輸入端CLK通過模擬開關(guān)MUX與前一級(jí)的D觸發(fā)器的Q端、Q端復(fù)用連接，所有模擬開關(guān) MUX都連接可逆計(jì)數(shù)器100的計(jì)數(shù)方向腳UP/D0WN，所有D觸發(fā)器的復(fù)位端連接可逆計(jì)數(shù)器 100的復(fù)位信號(hào)輸入腳CLS。可逆計(jì)數(shù)器100的工作原理如下當(dāng)計(jì)數(shù)方向腳UP/DOWN輸入高電平時(shí)，模擬開關(guān)MUX的選通信號(hào)為0，其將后一級(jí)D觸發(fā)器的時(shí)鐘信號(hào)輸入端CLK與前一級(jí)D觸發(fā)器的Q 端連接，所有的D觸發(fā)器構(gòu)成減法計(jì)數(shù)器；當(dāng)計(jì)數(shù)方向腳UP/DOWN輸入低電平時(shí)，模擬開關(guān) MUX的選通信號(hào)為1，其將后一級(jí)D觸發(fā)器的時(shí)鐘信號(hào)輸入端CLK與前一級(jí)D觸發(fā)器的Q端連接，所有的D觸發(fā)器構(gòu)成加法計(jì)數(shù)器。可逆計(jì)數(shù)器100的輸出QO QN依次與計(jì)數(shù)值對(duì)應(yīng)，以N = 6為例，當(dāng)計(jì)數(shù)值為1 時(shí)，QO Q6輸出為0000001，當(dāng)計(jì)數(shù)值為2時(shí)，QO Q6輸出為0000010，依次類推。如圖4所示，恒流大小調(diào)節(jié)模塊200中，調(diào)節(jié)單元210包括與非門和MOS管，與非門的兩個(gè)輸入腳分別連接并僅連接可逆計(jì)數(shù)器100的復(fù)位信號(hào)輸入腳和輸出腳之一，與非門的輸出腳連接MOS管的柵極，所述MOS管的源極連接電源的正極，所述MOS管的漏極連接充電電池的正極。以MOS管為PM0S、調(diào)節(jié)單元210的數(shù)量為7個(gè)為例，下表給出了 MOS管開關(guān)狀態(tài)與可逆計(jì)數(shù)器100輸出的關(guān)系。
權(quán)利要求
1.一種數(shù)控恒流驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于，包括可逆計(jì)數(shù)器、恒流大小調(diào)節(jié)模塊以及電流檢測(cè)模塊，所述電流檢測(cè)模塊用于檢測(cè)充電電流并根據(jù)充電電流的大小向可逆計(jì)數(shù)器發(fā)送信號(hào)使可逆計(jì)數(shù)器遞增計(jì)數(shù)或遞減計(jì)數(shù)，所述可逆計(jì)數(shù)器根據(jù)計(jì)數(shù)值使多個(gè)輸出腳分別相應(yīng)地輸出高電平或低電平，所述恒流大小調(diào)節(jié)模塊包括多個(gè)與所述輸出腳對(duì)應(yīng)的調(diào)節(jié)單元，所述調(diào)節(jié)單元在所述輸出腳為高電平時(shí)導(dǎo)通，在所述輸出腳為低電平時(shí)關(guān)閉。
2.如權(quán)利要求1所述的數(shù)控恒流驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于，所述可逆計(jì)數(shù)器包括多個(gè)級(jí)聯(lián)的D觸發(fā)器，每一 D觸發(fā)器的D端和Q端連接、Q端作為所述可逆計(jì)數(shù)器的輸出腳之一， 并且第一級(jí)的D觸發(fā)器的時(shí)鐘輸入端CLK輸入時(shí)鐘信號(hào)，此后每一級(jí)的D觸發(fā)器的時(shí)鐘輸入端CLK通過模擬開關(guān)與前一級(jí)的D觸發(fā)器的Q端、Q端復(fù)用連接，所有模擬開關(guān)都連接所述可逆計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)方向腳，所有D觸發(fā)器的復(fù)位端連接所述可逆計(jì)數(shù)器的復(fù)位信號(hào)輸入腳。
3.如權(quán)利要求2所述的數(shù)控恒流驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于，所述可逆計(jì)數(shù)器還包括計(jì)數(shù)溢出控制單元，所述計(jì)數(shù)溢出控制單元在所述多個(gè)D觸發(fā)器的輸出均為高電平或均為低電平時(shí)，使輸入到第一級(jí)D觸發(fā)器的時(shí)鐘信號(hào)始終為低電平。
4.如權(quán)利要求1所述的數(shù)控恒流驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于，所述調(diào)節(jié)單元包括與非門和 MOS管，所述與非門的兩個(gè)輸入腳分別連接所述可逆計(jì)數(shù)器的復(fù)位信號(hào)輸入腳和輸出腳之一，所述與非門的輸出腳連接MOS管的柵極，所述MOS管的源極、漏極連接電源的正極和充電電池的正極之間。
5.如權(quán)利要求4所述的數(shù)控恒流驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于，所述MOS管為PM0S，且數(shù)量為7個(gè)，按照與輸出腳的計(jì)數(shù)位從高到低分別對(duì)應(yīng)地記為PMOSO PM0S6，其中，PMOSl PM0S6的開通電阻分別為PMOSO的開通電阻的1/2、1/4、1/8、1/16、1/32、1/64倍。
6.如權(quán)利要求1所述的數(shù)控恒流驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于，所述電流檢測(cè)電路包括差分放大器、跟隨器、鏡像電流源以及比較器，所述跟隨器包括MOS管Ml和電阻R1，所述差分放大器的同相輸入端輸入基準(zhǔn)電壓、反相輸入端連接MOS管Ml的漏極并通過所述電阻Rl接地，所述差分放大器的輸出端連接MOS管Ml的柵極，所述MOS管Ml的漏極與鏡像電流源的一端連接，所述鏡像電流源的另一端通過連接MOS管M2的源極、所述MOS管M2的漏極連接 MOS管M3的源極，所述MOS管M3的漏極接地，所述MOS管M2的柵極輸入所述基準(zhǔn)電壓，所述MOS管M3的柵極輸入電源電壓，所述MOS管M2的漏極還連接所述比較器的反相輸入端， 所述比較器的同相輸入端采樣所述充電電流，所述比較器的輸出端輸出使可逆計(jì)數(shù)器遞增計(jì)數(shù)或遞減計(jì)數(shù)的信號(hào)。
7.如權(quán)利要求6所述的數(shù)控恒流驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于，所述鏡像電流源包括兩個(gè)源極和柵極均相互連接的MOS管M4、MOS管M5，所述MOS管Ml的源極連接所述MOS管M4的漏極，且連接到MOS管M4和MOS管M5共同連接的柵極。
全文摘要
本發(fā)明公開一種數(shù)控恒流驅(qū)動(dòng)電路，包括可逆計(jì)數(shù)器、恒流大小調(diào)節(jié)模塊以及電流檢測(cè)模塊，所述電流檢測(cè)模塊用于檢測(cè)充電電流并根據(jù)充電電流的大小向可逆計(jì)數(shù)器發(fā)送信號(hào)使可逆計(jì)數(shù)器遞增計(jì)數(shù)或遞減計(jì)數(shù)，所述可逆計(jì)數(shù)器根據(jù)計(jì)數(shù)值使多個(gè)輸出腳分別相應(yīng)地輸出高電平或低電平，所述恒流大小調(diào)節(jié)模塊包括多個(gè)與所述輸出腳對(duì)應(yīng)的調(diào)節(jié)單元，所述調(diào)節(jié)單元在所述輸出腳為高電平時(shí)導(dǎo)通，在所述輸出腳為低電平時(shí)關(guān)閉。上述數(shù)控恒流驅(qū)動(dòng)電路通過可逆計(jì)數(shù)器的遞增和遞減使調(diào)節(jié)單元導(dǎo)通或斷開，從而改變充電電流的大小，電流檢測(cè)模塊則根據(jù)電流的變化使可逆計(jì)數(shù)器不停地做加、減計(jì)數(shù)，使充電電流會(huì)在設(shè)定值附近來回波動(dòng)，其平均值就等于設(shè)定的恒流值，因而可以較為精確地控制恒流并適應(yīng)多種負(fù)載。
文檔編號(hào)H03K23/56GK102355012SQ20111023021
公開日2012年2月15日 申請(qǐng)日期2011年8月11日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月11日
發(fā)明者劉文峰, 張碧珍, 彭良寶, 李杰平, 門洪達(dá) 申請(qǐng)人:深圳市天微電子有限公司