充電電池的電壓采樣電路的制作方法
【專(zhuān)利摘要】一種充電電池的電壓采樣電路，包括電流采樣單元、第一阻抗單元、第二阻抗單元以及第三阻抗單元，其中，所述電流采樣單元適于對(duì)所述充電電池的充電電流進(jìn)行采樣以獲得補(bǔ)償電流；所述第一阻抗單元的一端適于輸入電池電壓，所述第一阻抗單元的另一端連接所述第二阻抗單元的一端；所述第二阻抗單元的另一端連接所述第三阻抗單元的一端并適于輸出與所述補(bǔ)償電流相關(guān)的采樣電壓；所述第三阻抗單元的另一端接地。本發(fā)明技術(shù)方案提供的充電電池的電壓采樣電路，能夠縮短充電電池的充電時(shí)間且不會(huì)影響恒壓充電精度。
【專(zhuān)利說(shuō)明】充電電池的電壓采樣電路
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及電池充電控制【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種充電電池的電壓采樣電路。
【背景技術(shù)】
[0002]充電電池是充電次數(shù)有限的可充電的電池，具有經(jīng)濟(jì)和環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)。影響充電電池循環(huán)壽命的主要因素是充電電池的充電方式與充電效率。因此，在便攜式電子產(chǎn)品向更高層次集成度發(fā)展的同時(shí)，如何為充電電池提供高效安全的充電方案越來(lái)越受到設(shè)計(jì)者的關(guān)注。針對(duì)充電電池的充電特性，通常采用恒流-恒壓模式充電。
[0003]圖1是采用恒流-恒壓模式給充電電池充電的電池電壓和充電電流的波形示意圖。參考圖1，橫軸表示時(shí)間，縱軸表示電壓/電流，虛曲線Lll表示電池電壓,實(shí)曲線L12表示充電電流。在O?tl時(shí)刻期間，充電電流保持不變，電池電壓不斷升高，采用恒流模式給電池充電；在tl時(shí)刻后，充電電流逐漸減小，電池電壓保持不變，采用恒壓模式給電池充電。
[0004]在對(duì)電池充電的整個(gè)過(guò)程中，需要對(duì)電池電壓進(jìn)行采樣，以確定充電方式在何時(shí)由恒流充電模式切換為恒壓充電模式。圖2是現(xiàn)有的一種充電電池的電壓采樣電路。參考圖2，所述充電電池的電壓采樣電路包括串聯(lián)的第一阻抗元件Rll和第二阻抗元件R12。所述第一阻抗元件Rll和第二阻抗元件R12相連的一端作為采樣電壓Vs的輸出端，所述第一阻抗元件Rll的另一端連接充電電池的正端，即輸入電池電壓Vbat，所述第二阻抗元件R12的另一端接地。
[0005]所述采樣電壓Vs輸入誤差放大器與輸入所述誤差放大器的基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較，根據(jù)比較結(jié)果確定是否由恒流充電模式切換至恒壓充電模式。具體地，在恒流充電模式時(shí)，所述采樣電壓Vs跟隨所述電池電壓Vbat不斷升高，當(dāng)所述電池電壓Vbat的電壓值升高到預(yù)先設(shè)定的恒壓值時(shí)，所述采樣電壓Vs升高至與所述基準(zhǔn)電壓相等，充電方式由恒流充電模式切換至恒壓充電模式。
[0006]然而，在實(shí)際充電過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，充電電池的充電時(shí)間較長(zhǎng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明解決的是充電電池的充電時(shí)間較長(zhǎng)的問(wèn)題。
[0008]為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供一種充電電池的電壓采樣電路，包括電流采樣單元、第一阻抗單元、第二阻抗單元以及第三阻抗單元，其中，所述電流采樣單元適于對(duì)所述充電電池的充電電流進(jìn)行采樣以獲得補(bǔ)償電流；所述第一阻抗單元的一端適于輸入電池電壓，所述第一阻抗單元的另一端連接所述第二阻抗單元的一端；所述第二阻抗單元的另一端連接所述第三阻抗單元的一端并適于輸出與所述補(bǔ)償電流相關(guān)的采樣電壓；所述第三阻抗單元的另一端接地。
[0009]可選的，所述第一阻抗單元、第二阻抗單元以及第三阻抗單元均為電阻元件。
[0010]可選的，所述第一阻抗單元、第二阻抗單元以及第三阻抗單元的電阻值與所述充電電池的內(nèi)阻值、所述充電電流的電流值以及所述補(bǔ)償電流的電流值相關(guān)。
[0011]可選的，所述第一阻抗單元、第二阻抗單元以及第三阻抗單元的電阻值根據(jù)IsXr2X (rl+r2+r3) + (rl+r2)≤r0 X Ic確定，其中，Is為所述補(bǔ)償電流的電流值，Ic為所述充電電流的電流值，r0為所述充電電池的內(nèi)阻值，Π為所述第一阻抗單元的電阻值，r2為所述第二阻抗單元的電阻值，r3為所述第三阻抗單元的電阻值。
[0012]可選的，所述電流采樣單元包括第一電阻、第二電阻、第三電阻、第一電流鏡電路、第一電流源、第二電流源、第一 MOS管以及第二電流鏡電路，其中，
[0013]所述第一電阻的一端連接所述第二電阻的一端并適于輸入所述充電電流，所述第一電阻的另一端連接所述第三電阻的一端和所述充電電池；
[0014]所述第一電流鏡電路包括第一輸入端、第二輸入端、第一輸出端以及第二輸出端，所述第一輸入端連接所述第二電阻的另一端和所述第一 MOS管的第一電極，所述第二輸入端連接所述第三電阻的另一端，所述第一輸出端通過(guò)所述第一電流源接地，所述第二輸出端連接所述第一 MOS管的柵極并通過(guò)所述第二電流源接地；
[0015]所述第二電流鏡電路包括第三輸入端、第四輸入端、第三輸出端以及第四輸出端，所述第三輸入端連接所述第一 MOS管的第二電極，所述第四輸入端連接所述第一阻抗單元的另一端，所述第三輸出端和第四輸出端接地。
[0016]可選的，所述第二電阻和所述第三電阻的電阻值相等。
[0017]可選的，所述第一電流源和所述第二電流源提供的電流相等。
[0018]可選的，所述第一 MOS管為PMOS管；所述第一 MOS管的第一電極為PMOS管的源極，所述第一 MOS管的第二電 極為PMOS管的漏極。
[0019]可選的，所述第一電流鏡電路包括柵極相連的第二MOS管和第三MOS管；所述第二MOS管的第一電極作為所述第一輸入端，所述第二 MOS管的第二電極連接所述第二 MOS管的柵極并作為所述第一輸出端；所述第三MOS管的第一電極作為所述第二輸入端，所述第三MOS管的第二電極作為所述第二輸出端。
[0020]可選的，所述第二電流鏡電路包括柵極相連的第四MOS管和第五MOS管；所述第四MOS管的第一電極連接所述第四MOS管的柵極并作為所述第三輸入端，所述第四MOS管的第二電極作為所述第三輸出端；所述第五MOS管的第一電極作為所述第四輸入端，所述第五MOS管的第二電極作為所述第四輸出端。
[0021]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的技術(shù)方案具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0022]通過(guò)電流采樣單元對(duì)充電電池的充電電流進(jìn)行采樣以獲得補(bǔ)償電流，并將所述補(bǔ)償電流作用于由第一阻抗單元、第二阻抗單元以及第三阻抗單元串聯(lián)構(gòu)成的分壓電路，補(bǔ)償由于電池內(nèi)阻和印制電路板走線電阻引起的壓降。由于進(jìn)行了電壓補(bǔ)償，在電芯電壓相同時(shí)，本發(fā)明提供的充電電池的電壓采樣電路對(duì)所述電池電壓采樣得到的采樣電壓比現(xiàn)有技術(shù)的采樣電壓低，因此，與現(xiàn)有技術(shù)相比，充電電池進(jìn)入恒壓充電模式的時(shí)間推遲，充電時(shí)間縮短。
[0023]進(jìn)一步，本發(fā)明提供的充電電池的電壓采樣電路采用所述第一阻抗單元、第二阻抗單元以及第三阻抗單元進(jìn)行分壓，需要補(bǔ)償?shù)碾娮柚悼梢酝ㄟ^(guò)改變所述第一阻抗單元的電阻值進(jìn)行調(diào)節(jié)，因此，獲得所述補(bǔ)償電流的電路易于實(shí)現(xiàn)。
[0024]進(jìn)一步，所述補(bǔ)償電流是通過(guò)所述電流采樣單元對(duì)充電電流采樣得到的，能夠?qū)崟r(shí)跟隨所述充電電流變化。進(jìn)入恒壓充電模式后，所述補(bǔ)償電流跟隨所述充電電流不斷減小，到充電結(jié)束時(shí)，所述補(bǔ)償電流為零，補(bǔ)償電壓為零，因此，不會(huì)影響恒壓充電精度。
[0025]可選方案中，所述電流采樣單元包括第一 MOS管，所述第一 MOS管具有反饋?zhàn)饔?，保證所述采樣單元中第一電流鏡電路的第一輸入端和第二輸入端的電壓相等，使獲得的補(bǔ)償電流更為精確。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0026]圖1是采用恒流-恒壓模式給充電電池充電的電池電壓和充電電流的波形示意圖；
[0027]圖2是現(xiàn)有的一種充電電池的電壓采樣電路的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]圖3是本發(fā)明實(shí)施例的充電電池的電壓采樣電路的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029]圖4是對(duì)本發(fā)明提供的充電電池的電壓采樣電路進(jìn)行仿真獲得的充電電流的波形示意圖；
[0030]圖5是對(duì)本發(fā)明提供的充電電池的電壓采樣電路進(jìn)行仿真獲得的電芯電壓的波形示意圖；
[0031]圖6是對(duì)本發(fā)明提供的充電電池的電壓采樣電路進(jìn)行仿真獲得的電池電壓的波形示意圖；
[0032]圖7是本發(fā)明實(shí)施例的電流采樣單元的電路圖。
【具體實(shí)施方式】
[0033]參考圖2，由于電池內(nèi)阻和充電電池的正端到所述第一阻抗元件Rll之間的印制電路板走線電阻的存在，充電電流流過(guò)電池內(nèi)阻和印制電路板走線電阻會(huì)引起壓降，因此，所述電池電壓Vbat與充電電池的正端電壓并不相等，而是高于充電電池的正端電壓，所述充電電池的正端電壓為電芯電壓。
[0034]根據(jù)電阻分壓原理，所述電池電壓的電壓值Ubat=Ubc+AU=UsX (rll+rl2) +rll，其中，Ubc為所述電芯電壓的電壓值，AU為所述由電池內(nèi)阻和印制電路板走線電阻引起的壓降的電壓值，Us為所述采樣電壓Vs的電壓值，rll為所述第一阻抗元件Rll的電阻值，Π2為所述第二阻抗元件R12的電阻值。
[0035]基于上述分析，在所述電池電壓Vbat升高至設(shè)定的恒壓值時(shí)，所述電芯電壓的電壓值Ubc卻低于所述恒壓值，所述采樣電壓Vs已升高至與設(shè)定的基準(zhǔn)電壓相等，導(dǎo)致充電電池提前進(jìn)入恒壓充電模式。充電電池的充電時(shí)間主要是由恒流模式和恒壓模式的時(shí)間決定，通常情況下，恒流模式和恒壓模式的時(shí)間比例是1:2，即小電流充電的時(shí)間更長(zhǎng)。因此，充電電池提前進(jìn)入恒壓充電模式之后，充電電流減小了，恒壓充電模式的時(shí)間占整個(gè)充電時(shí)間的比例增大，整個(gè)充電時(shí)間較長(zhǎng)。
[0036]本發(fā)明技術(shù)方案提供一種充電電池的電壓采樣電路，通過(guò)補(bǔ)償由于充電電池內(nèi)阻和印制電路板走線電阻引起的壓降，推遲充電電池進(jìn)入恒壓充電模式的時(shí)間，使充電時(shí)間縮短。
[0037]為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更為明顯易懂，下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施例做詳細(xì)的說(shuō)明。[0038]圖3是本發(fā)明實(shí)施例的充電電池的電壓采樣電路的結(jié)構(gòu)示意圖。參考圖3，所述充電電池的電壓采樣電路包括電流采樣單元30、第一阻抗單元R31、第二阻抗單元R32以及第三阻抗單元R33。
[0039]所述電流采樣單元30適于對(duì)所述充電電池的充電電流進(jìn)行采樣以獲得補(bǔ)償電流
10。由于電池內(nèi)阻和印制電路板走線電阻引起的壓降與所述充電電流成正相關(guān)變化，即所述充電電流越大，電池內(nèi)阻和印制電路板走線電阻引起的壓降也越大，因此，補(bǔ)償電池內(nèi)阻和印制電路板走線電阻引起的壓降與所述充電電流相關(guān)。
[0040]所述補(bǔ)償電流IO即是對(duì)所述充電電流進(jìn)行采樣的采樣電流，能夠以一設(shè)定的電流比例跟隨所述充電電流變化，例如，設(shè)定所述補(bǔ)償電流IO與所述充電電流的電流比例為1:100000，當(dāng)所述充電電流為IA時(shí)，所述補(bǔ)償電流IO為10 μ A ;當(dāng)所述充電電流為0.9Α時(shí)，所述補(bǔ)償電流IO為10 μ Α。
[0041]所述補(bǔ)償電流IO作用于由所述第一阻抗單元R31、第二阻抗單元R32以及第三阻抗單元R33串聯(lián)構(gòu)成的分壓電路，對(duì)所述分壓電路來(lái)說(shuō)，所述補(bǔ)償電流IO為負(fù)電流，即所述補(bǔ)償電流IO由所述分壓電路流出。具體地，所述第一阻抗單元R31的一端適于輸入電池電壓Vbat，即所述第一阻抗單元R31的一端連接充電電池的正端，所述第一阻抗單元R31的另一端連接所述第二阻抗單元R32的一端并輸出所述補(bǔ)償電流IO ;所述第二阻抗單元R32的另一端連接所述第三阻抗單元R33的一端并適于輸出與所述補(bǔ)償電流IO相關(guān)的采樣電壓Vs ;所述第三阻抗單元R33的另一端接地。
[0042]所述第一阻抗單元R31、第二阻抗單元R32以及第三阻抗單元R33可以均為電阻元件，也可以為包括多種元件組合呈現(xiàn)阻抗特性的電路。
[0043]以下對(duì)本實(shí)施例的充 電電池的電壓采樣電路的工作原理進(jìn)行說(shuō)明。
[0044]根據(jù)歐姆定律和電阻分壓原理，所述電池電壓Vbat的電壓值Ubat=UsX (rl+r2+r3)+r3+IsXrlX的+^+成+的+成’其中士為所述采樣電壓Vs的電壓值，rl為所述第一阻抗單元R31的電阻值，r2為所述第二阻抗單元R32的電阻值，r3為所述第三阻抗單元R33的電阻值，Is為所述補(bǔ)償電流IO的電流值。
[0045]由于UsX (rl+r2+r3)+r3為所述電芯電壓的電壓值，因此，IsXrlX (rl+r2+r3) - (r2+r3)是對(duì)電池內(nèi)阻和印制電路板走線電阻引起的壓降的補(bǔ)償電壓的電壓值。加入所述補(bǔ)償電壓后，所述充電電池的采樣電路對(duì)所述電池電壓Vbat進(jìn)行采樣，與現(xiàn)有技術(shù)相比，在所述電芯電壓相同時(shí)，所述采樣電壓Vs的電壓值仏比現(xiàn)有技術(shù)低，充電電池進(jìn)入恒壓充電模式的時(shí)間推遲。
[0046]所述補(bǔ)償電壓可以根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行設(shè)定，通過(guò)調(diào)整所述第一阻抗單元R31、第二阻抗單元R32以及第三阻抗單元R33的電阻值可以改變所述補(bǔ)償電壓的電壓值。所述第一阻抗單元R31、第二阻抗單元R32以及第三阻抗單元R33的電阻值與所述充電電池的內(nèi)阻值、所述充電電流的電流值以及所述補(bǔ)償電流IO的電流值相關(guān)。
[0047]具體地，為了防止充電電池過(guò)充電，即防止所述電芯電壓過(guò)沖，所述補(bǔ)償電壓的電壓值IsXrlX (rl+r2+r3) + (r2+r3)不能高于充電電池的內(nèi)阻值與所述充電電流的電流值的乘積，即所述第一阻抗單元R31、第二阻抗單元R32以及第三阻抗單元R33的電阻值根據(jù)IsXr2X (rl+r2+r3)≤ (rl+r2) ( r0 X Ic確定，其中，Ic為所述充電電流的電流值，r0為所述充電電池的內(nèi)阻值。[0048]為驗(yàn)證所述充電電池的電壓采樣電路的效果，發(fā)明人對(duì)包括本發(fā)明提供的充電電池的電壓采樣電路的充電系統(tǒng)進(jìn)行了仿真。設(shè)置充電方式由恒流充電模式轉(zhuǎn)換為恒壓充電模式時(shí)的恒壓值為4.2V，在恒流充電模式時(shí)采用1.5A的充電電流對(duì)電池內(nèi)阻為150πιΩ的電池充電。圖4是仿真獲得的充電電流的波形示意圖，圖5是仿真獲得的電芯電壓的波形示意圖，圖6是仿真獲得的電池電壓的波形示意圖。
[0049]參考圖4至圖6，采用本發(fā)明的充電電池的電壓采樣電路，通過(guò)對(duì)由于充電電池內(nèi)阻和印制電路板走線電阻引起的壓降進(jìn)行補(bǔ)償，在充電Ims之后，電池電壓達(dá)到設(shè)置的恒壓值4.2V，充電電流仍為1.5A，充電電池處于恒流充電模式；在充電2.17ms之后，電池電壓升高至4.35V (對(duì)應(yīng)的電芯電壓為4.14V)，充電電池才進(jìn)入恒壓充電模式。
[0050]若采用圖2所示的現(xiàn)有技術(shù)的充電電池的電壓采樣電路對(duì)電池電壓進(jìn)行采樣，電池電壓達(dá)到4.2V時(shí)充電電池就進(jìn)入了恒壓充電模式，此時(shí)對(duì)應(yīng)的電芯電壓為
4.2V-1.5AX 150m Ω =3.975V。
[0051 ] 本發(fā)明提供的充電電池的電壓采樣電路，對(duì)由于電池內(nèi)阻和印制電路板走線電阻引起的壓降進(jìn)行電壓補(bǔ)償，在電芯電壓相同時(shí)，所述采樣電壓Vs比現(xiàn)有技術(shù)低，因此，與現(xiàn)有技術(shù)相比，充電電池進(jìn)入恒壓充電模式的時(shí)間推遲，充電時(shí)間縮短。
[0052]進(jìn)一步，所述補(bǔ)償電流IO是通過(guò)所述電流采樣單元30對(duì)充電電流采樣得到的，能夠?qū)崟r(shí)跟隨所述充電電流變化。進(jìn)入恒壓充電模式后，所述補(bǔ)償電流IO跟隨所述充電電流不斷減小。到充電結(jié)束時(shí)，所述補(bǔ)償電流IO為零。根據(jù)Ubat=Us X (rl+r2+r3)+r3+IsXrlX(rl+r2+r3) - (r2+r3)，充電結(jié)束時(shí)所述補(bǔ)償電壓為零，不會(huì)影響所述電芯電壓的最終電壓值，即不會(huì)影響恒壓充電精度。
[0053]參考圖2和圖3，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明技術(shù)方案提供的充電電池的電壓采樣電路不僅將所述補(bǔ)償電流加入現(xiàn)有技術(shù)的分壓電路，并且對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的分壓電路也進(jìn)行了改進(jìn)。
[0054]若不對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的分壓電路進(jìn)行改進(jìn)，采用圖2所示的第一阻抗元件Rll和第二阻抗元件R12并聯(lián)，將所述補(bǔ)償電流IO由所述第一阻抗元件Rll和第二阻抗元件R12的連接端輸出，那么所述電池電壓Vbat的電壓值Ubat=UsX (rll+rl2)+rl2+IsXrllX (rll+rl2)+rl2，其中，隊(duì)為所述采樣電壓Vs的電壓值，rll為所述第一阻抗元件Rll的電阻值，rl2為所述第二阻抗元件R12的電阻值，Is為所述補(bǔ)償電流IO的電流值。
[0055]由于所述電池電壓Vbat和采樣電壓Ns的電壓值都是預(yù)先設(shè)定的，因此，所述第一阻抗元件Rll的電阻值rll和所述第二阻抗元件R12的電阻值rl2的比例確定。為了滿(mǎn)足電池電壓的低電流消耗，所述第一阻抗元件Rll的電阻值rll和所述第二阻抗元件R12的電阻值rl2通常為兆歐姆級(jí)，需要補(bǔ)償?shù)碾娮柚祌llX (rll+rl2)+rl2很大，所述補(bǔ)償電流IO的電流值Is就必須很小，在設(shè)計(jì)時(shí)無(wú)法實(shí)現(xiàn)。
[0056]本發(fā)明實(shí)施例提供的充電電流的電壓采樣電路，采用所述第一阻抗單元R31、第二阻抗單元R32以及第三阻抗單元R33進(jìn)行分壓，需要補(bǔ)償?shù)碾娮柚祌lX (rl+r2+r3) + (r2+r3)可以通過(guò)改變所述第一阻抗單元Rll的電阻值rl進(jìn)行調(diào)節(jié)，因此，獲得所述補(bǔ)償電流IO的電路易于實(shí)現(xiàn)。
[0057]圖7是本實(shí)施例提供的一種電流采樣單元的電路圖。參考圖7，所述電流采樣單元包括第一電阻R41、第二電阻R42、第三電阻R43、第一電流鏡電路41、第一電流源142、第二電流源143、第一 MOS管M41以及第二電流鏡電路42。
[0058]所述第一電阻R41的一端連接所述第二電阻R42的一端并適于輸入所述充電電流，所述第一電阻R41的另一端連接所述第三電阻R43的一端和所述充電電池，所述第二電阻R42和所述第三電阻R43的電阻值相等。為方便描述，所述充電電流用141表示，所述充電電池用BAT表示，所述充電電流141經(jīng)過(guò)所述第一電阻R41對(duì)所述充電電池BAT充電。
[0059]所述第一電流鏡電路41包括第一輸入端N1、第二輸入端N2、第一輸出端N3以及第二輸出端N4。所述第一輸入端NI連接所述第二電阻R42的另一端和所述第一 MOS管M41的第一電極，所述第二輸入端N2連接所述第三電阻R43的另一端，所述第一輸出端N3通過(guò)所述第一電流源142接地，所述第二輸出端N4連接所述第一 MOS管M41的柵極并通過(guò)所述第二電流源143接地。
[0060]所述第一電流鏡電路41可以有多種實(shí)現(xiàn)方式，例如，所述第一電流鏡電路41可以為由三極管構(gòu)成的電流鏡電路，也可以為MOS管構(gòu)成的電流鏡電路，本發(fā)明對(duì)此不作限定。
[0061]在本實(shí)施例中，所述第一電流鏡電路41包括柵極相連的第二 MOS管M42和第三MOS管M43。所述第二 MOS管M42的第一電極作為所述第一輸入端NI，所述第二 MOS管M42的第二電極連接所述第二 MOS管M42的柵極并作為所述第一輸出端N3。所述第三MOS管M43的第一電極作為所述第二輸入端N2，所述第三MOS管M43的第二電極作為所述第二輸出端N4。
[0062]所述第二電流鏡電路42包括第三輸入端N5、第四輸入端N6、第三輸出端N7以及第四輸出端NS。所述第三輸入端N5連接所述第一 MOS管M41的第二電極，所述第四輸入端N6適于輸出所述補(bǔ)償電流10，所述第三輸出端N7和第四輸出端NS接地。
[0063]由于所述第四輸入端N6的電位高于所述第四輸出端NS的電位，因此，對(duì)于與所述電流采樣單元連接的電路結(jié)構(gòu)而言，所述補(bǔ)償電流IO為負(fù)電流，即所述補(bǔ)償電流IO由與所述電流采樣單元連接的電路結(jié)構(gòu)流入所述第二電流鏡電路42，如圖3所示，所述補(bǔ)償電流IO由所述第一阻抗單元R31和所述第二阻抗單元R32的連接端流入所述第二電流鏡電路42。
[0064]與所述第一電流鏡電路41類(lèi)似，所述第二電流鏡電路42也是由MOS管構(gòu)成的電流鏡電路。具體地，所述第二電流鏡電路42包括柵極相連的第四MOS管M44和第五MOS管M45。所述第四MOS管M44的第一電極連接所述第四MOS管M44的柵極并作為所述第三輸入端N5，所述第四MOS管M44的第二電極作為所述第三輸出端N7。所述第五MOS管M45的第一電極作為所述第四輸入端N6，所述第五MOS管M45的第二電極作為所述第四輸出端NS。
[0065]在本實(shí)施例中，所述第一 MOS管M41、第二 MOS管M42和第三MOS管M43均為PMOS管，各個(gè)晶體管的第一電極為PMOS管的源極,各個(gè)晶體管的第二電極為PMOS管的漏極；所述第四MOS管M44和第五MOS管M45均為NMOS管，各個(gè)晶體管的第一電極為NMOS管的漏極，各個(gè)晶體管的第二電極為NMOS管的源極。當(dāng)然，本發(fā)明對(duì)此并不做限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員還可以根據(jù)實(shí)際需要對(duì)晶體管做其他變形。
[0066]以下對(duì)所述電流采樣單元的工作原理進(jìn)行說(shuō)明。
[0067]本實(shí)施例提供的電流采樣單元，所述第一電流源142和第二電流源143提供的電流相等，同時(shí)，通過(guò)所述第一MOS管M41的反饋?zhàn)饔?，所述第一輸入端NI和第二輸入端N2的電位相等。若無(wú)所述第一 MOS管M41，即將所述第三輸入端N5直接與所述第一輸入端NI連接，由于MOS管的溝道長(zhǎng)度調(diào)制效應(yīng)，所述第一輸入端NI和第二輸入端N2的電位不相等，采樣獲得的所述補(bǔ)償電流IO精度較低。
[0068]為方便描述，假定所述第一電阻R41與所述第二電阻R42連接端的電位為vl，所述第一電阻R41與所述第三電阻R43連接端的電位為v2，所述第一電阻R41的電阻值為r41，所述第二電阻R42和所述第三電阻R43的電阻值均為r42，所述第一輸入端NI和所述第二輸入端N2的電位均為v3。根據(jù)歐姆定律，流過(guò)所述第二電阻R42的電流的電流值i42=(vl-v3) +r42,流過(guò)所述第三電阻R43的電流的電流值i43=(v2_v3) +r42。
[0069]繼續(xù)參考圖7，流過(guò)所述第二電阻R42的電流分為兩條支路:一路流入所述第一MOS管M41的第一電極，另一路流入所述第一輸入端NI。由于所述第一電流源142和第二電流源143提供的電流相等，流入所述第一輸入端NI的電流與流入所述第二輸入端N2的電流相等，即與流過(guò)所述第三電阻R43的電流相等。
[0070]根據(jù)電流節(jié)點(diǎn)定律，流入所述第一MOS管M41的第一電極的電流的電流值i44=i42-143=(vl-v3) -1-r42-(v2-v3) +r42=(vl_v2) +r42。(vl-v2)為所述第一電阻R41 兩端的電壓差，因此，i44=r41Xi41+r42，其中，i41為所述充電電流141的電流值。獲得流入所述第一 MOS管M41的第一電極的電流后，所述第二電流鏡電路42對(duì)流入所述第一 MOS管M41的第一電極的電流進(jìn)行鏡像，輸出的鏡像電流即為所述補(bǔ)償電流IO。
[0071]所述補(bǔ)償電流IO的電流值可以根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行設(shè)置，通過(guò)調(diào)節(jié)所述第一電阻R41的電阻值r41、第二電阻R42和第三電阻R43的電阻值r42以及所述第二電流鏡電路42的鏡像比例，能改變所述補(bǔ)償電流IO和所述充電電流141的電流比例，以調(diào)節(jié)所述補(bǔ)償電
流IOo
[0072]綜上所述，本發(fā)明技術(shù)方案提供的充電電池的電壓采樣電路，對(duì)由于電池內(nèi)阻和印制電路板走線電阻引起的壓降進(jìn)行電壓補(bǔ)償，縮短了電池的充電時(shí)間且不會(huì)影響恒壓充電精度。
[0073]雖然本發(fā)明披露如上，但本發(fā)明并非限定于此。任何本領(lǐng)域技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，均可作各種更動(dòng)與修改，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)當(dāng)以權(quán)利要求所限定的范圍為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1.一種充電電池的電壓米樣電路，其特征在于，包括電流米樣單兀、第一阻抗單兀、第二阻抗單元以及第三阻抗單元，其中， 所述電流采樣單元適于對(duì)所述充電電池的充電電流進(jìn)行采樣以獲得補(bǔ)償電流； 所述第一阻抗單元的一端適于輸入電池電壓，所述第一阻抗單元的另一端連接所述第二阻抗單元的一端； 所述第二阻抗單元的另一端連接所述第三阻抗單元的一端并適于輸出與所述補(bǔ)償電流相關(guān)的采樣電壓； 所述第三阻抗單元的另一端接地。
2.如權(quán)利要求1所述的充電電池的電壓采樣電路，其特征在于，所述第一阻抗單元、第二阻抗單元以及第三阻 抗單元均為電阻元件。
3.如權(quán)利要求1所述的充電電池的電壓采樣電路，其特征在于，所述第一阻抗單元、第二阻抗單元以及第三阻抗單元的電阻值與所述充電電池的內(nèi)阻值、所述充電電流的電流值以及所述補(bǔ)償電流的電流值相關(guān)。
4.如權(quán)利要求3所述的充電電池的電壓采樣電路，其特征在于，所述第一阻抗單元、第二阻抗單元以及第三阻抗單元的電阻值根據(jù)IsXr2X (rl+r2+r3) + (rl+r2) (定，其中，Is為所述補(bǔ)償電流的電流值，Ic為所述充電電流的電流值，rO為所述充電電池的內(nèi)阻值，Π為所述第一阻抗單元的電阻值，r2為所述第二阻抗單元的電阻值，r3為所述第三阻抗單元的電阻值。
5.如權(quán)利要求1所述的充電電池的電壓采樣電路，其特征在于，所述電流采樣單元包括第一電阻、第二電阻、第三電阻、第一電流鏡電路、第一電流源、第二電流源、第一 MOS管以及第二電流鏡電路，其中， 所述第一電阻的一端連接所述第二電阻的一端并適于輸入所述充電電流，所述第一電阻的另一端連接所述第三電阻的一端和所述充電電池； 所述第一電流鏡電路包括第一輸入端、第二輸入端、第一輸出端以及第二輸出端，所述第一輸入端連接所述第二電阻的另一端和所述第一 MOS管的第一電極，所述第二輸入端連接所述第三電阻的另一端，所述第一輸出端通過(guò)所述第一電流源接地，所述第二輸出端連接所述第一 MOS管的柵極并通過(guò)所述第二電流源接地； 所述第二電流鏡電路包括第三輸入端、第四輸入端、第三輸出端以及第四輸出端，所述第三輸入端連接所述第一 MOS管的第二電極，所述第四輸入端連接所述第一阻抗單元的另一端，所述第三輸出端和第四輸出端接地。
6.如權(quán)利要求5所述的充電電池的電壓采樣電路，其特征在于，所述第二電阻和所述第三電阻的電阻值相等。
7.如權(quán)利要求5所述的充電電池的電壓采樣電路，其特征在于，所述第一電流源和所述第二電流源提供的電流相等。
8.如權(quán)利要求5所述的充電電池的電壓采樣電路，其特征在于，所述第一MOS管為PMOS管；所述第一 MOS管的第一電極為PMOS管的源極，所述第一 MOS管的第二電極為PMOS管的漏極。
9.如權(quán)利要求5所述的充電電池的電壓采樣電路，其特征在于，所述第一電流鏡電路包括柵極相連的第二 MOS管和第三MOS管；所述第二 MOS管的第一電極作為所述第一輸入端，所述第二 MOS管的第二電極連接所述第二 MOS管的柵極并作為所述第一輸出端； 所述第三MOS管的第一電極作為所述第二輸入端，所述第三MOS管的第二電極作為所述第二輸出端。
10. 如權(quán)利要求5所述的充電電池的電壓采樣電路，其特征在于，所述第二電流鏡電路包括柵極相連的第四MOS管和第五MOS管； 所述第四MOS管的第一電極連接所述第四MOS管的柵極并作為所述第三輸入端，所述第四MOS管的第二電極作為所述第三輸出端； 所述第五MOS管的第一電極作為所述第四輸入端，所述第五MOS管的第二電極作為所述第四輸出端。
【文檔編號(hào)】H02J7/00GK103532196SQ201310505167
【公開(kāi)日】2014年1月22日 申請(qǐng)日期:2013年10月23日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月23日
【發(fā)明者】陳康, 楊敏, 余維學(xué), 郭輝, 劉曉宇 申請(qǐng)人:上海艾為電子技術(shù)有限公司