基于charger控制充电电流的方法、电路、系统、可读存储介质与流程

1.本发明涉及充放电系统技术领域，尤其涉及一种基于charger控制充电电流的方法、电路、系统、可读存储介质。


背景技术：

2.为了精确的控制充电电流，charger(充电器)通常都是通过直接采样充电电流的方式来控制电池充电电流和电压的。目前直接采样充电电流的方式主要有两种：方法1.内部集成了batfet(电池场效应晶体管)的charger，是对batfet电流进行采样来控制充电电流；方法2.没有集成batfet的charger都需要通过一颗片外采样电阻来采样充电电流，从而控制充电电流。
3.上述两种采样方法都有以下弊端：弊端1：引入额外功率损耗，假设方法1中的内部batfet导通电阻和方法2中片外采样电阻的电阻值都为rsen，充电电流为icc，那么上述两种充电电流采样方法都会引入的额外功率损耗：icc2*rsen，这个损耗会降低charger的充电效率；弊端2：方法1需要在芯片内部集成功率管batfet，这会增加charger的芯片面积和成本，方法2则是需要增加片外器件，这会增加板级电路面积和成本。
4.鉴于此，实有必要提供一种新型的基于charger控制充电电流的方法、电路、系统、可读存储介质以克服上述缺陷。


技术实现要素：

5.本发明的目的是提供一种基于charger控制充电电流的方法，无需内集成mos器件，也不需要外接采样电阻，降低了芯片和电路成本，提高了充电效率。
6.为了实现上述目的，本发明提供一种基于charger控制充电电流的方法，包括如下步骤：
7.s1：设定charger的输入电压为vin、输出电压为vout、电池的充电电流为icc、charger输入电流为iin、charger输出电流为iou、charger的转换效率为η，
8.输入总功率pin等于输出总功率pout加上损耗功率ploss，
9.即pin＝pout+ploss公式(1)；
10.输入总功率pin＝vin*iin公式(2)；
11.输出总功率pout＝vout*icc公式(3)；
12.转换效率η代表输出功率和输入功率的比值：η＝pout/pin，
13.即η*pin＝pout公式(4)；
14.将公式(2)和pout公式(3)代入上式(4)得到：
15.vin*iin*η＝vout*icc公式(5)；
16.s2：设定电流采样放大器对输入电流的放大倍数为k、模数转换器的输入为k*vin、模数转换器的输入模拟信号为k*iin、数模转换器的电压基准为η*vin；
17.根据公式(1)得到下式(6)：
18.k*iin*vin*η＝k*icc*vout公式(6)；
19.再根据公式(2)得到下式(7)：
[0020][0021]
s3：设k*icc等于外部参考电压vset，charger内部根据charger所需要的不同充电电流icc给出与之相对应的外部参考电压vset；
[0022]
s4：通过误差放大器ea将外部参考电压vset和钳位成相等的电压，自动调整在不同的输入电压vin和不同的输出电压vout下所需的iin电流。
[0023]
一种基于charger控制充电电流的电路，包括模数转换器、数模转换器以及运算放大器，所述模数转换器的第一输入端接入信号k*vin，所述模数转换器的第二输入端接入电压基准信号vout，所述数模转换器接入电压基准信号η*vin，所述运算放大器的同向输入端接入外部参考电压vset，
[0024]
所述模数转换器与数模转换器电性连接，所述模数转换器向数模转换器输出数字信号b，所述数模转换器与运算放大器的反向输入端连接，所述数模转换器向运算放大器输出信号iadt_cc。
[0025]
优选的，模数转换器的输入为k*vin，模数转换器的输入模拟信号为k*iin，模数转换器的电压基准为vout，虽然模数转换器的输出数字信号b；
[0026]
再将模数转换器的输出信号b输入到数模转换器中，其中数模转换器的电压基准为η*vin，数模转换器的作用是将数字信号b代表的比例转换成模拟信号输出：亦即输出信号iadt_cc；
[0027]
运算放大器的作用是通过调整输出信号comp来保证iadt_cc和外部参考电压vset信号始终相等；
[0028]
当输入电压vin和输出电压vout变化时，基于charger控制充电电流的电路通过调整iin的大小可以始终保证的值不变，即充电电流不变。
[0029]
一种基于charger控制充电电流的系统，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序，以实现基于charger控制充电电流的方法。
[0030]
一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机可读程序，该程序被处理器执行，以实现基于charger控制充电电流的方法。
[0031]
与现有技术相比，有益效果在于，本技术中的技术方案无需内集成mos器件，也不需要外接采样电阻，就可以实现对充电电流的精确控制，降低了芯片和电路成本，消除了因原有的内集成mos器件和外接采样电阻的功率损耗，从而还提高了充电效率、缩短充电时间，也有利于节能环保。
[0032]
本发明的其它特征以及优点将陈述于下列的描述中，并且部分将可从描述中显而易见，或者可通过本发明的实施而了解。本发明的特征和优点可通过后附的申请范围中具体指出的元件和组合而实现以及获得。本发明的这些和其它特征将根据下列的描述和后附
的权利要求书中变得更加清楚明白，或者可通过本发明所述的实施例实施而了解。
附图说明
[0033]
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
[0034]
图1为本发明提供的基于charger控制充电电流的电路的电路图。
具体实施方式
[0035]
为了使本发明的目的、技术方案和有益技术效果更加清晰明白，以下结合附图和具体实施方式，对本发明进行进一步详细说明。应当理解的是，本说明书中描述的具体实施方式仅仅是为了解释本发明，并不是为了限定本发明。
[0036]
还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，“安装”、“相连”、“连接”、“固定”、“设置”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况上述术语在本发明中的具体含义。
[0037]
此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”、“第三”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。此外，“多个”、“若干”的含义是指两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
[0038]
请参阅图1，本发明提供一种基于charger控制充电电流的方法，包括如下步骤：
[0039]
s1：设定charger的输入电压为vin、输出电压(即电池电压)为vout、charger对电池的充电电流为icc、charger输入电流为iin、charger输出电流为iout、charger的转换效率为η，
[0040]
根据能量守恒可知输入总功率pin等于输出总功率pout加上损耗功率ploss，
[0041]
即pin＝pout+ploss公式(1)；
[0042]
输入总功率pin＝vin*iin公式(2)；
[0043]
输出总功率pout＝vout*iout，
[0044]
由于输出电流iout等于充电电流icc，即pout＝vout*icc；
[0045]
即pout＝vout*icc公式(3)；
[0046]
转换效率η代表输出总功率和输入总功率的比值：η＝pout/pin，
[0047]
即η*pin＝pout公式(4)；
[0048]
将公式(2)和pout公式(3)代入上式(4)得到：
[0049]
vin*iin*η＝vout*icc公式(5)；
[0050]
为了方便对充电电流的控制，charger采用电流采样放大器将输入电流转化成电压信号加以控制，
[0051]
设定电流采样放大器对输入电流的放大倍数为k、模数转换器的输入为k*vin、模
数转换器的输入模拟信号为k*iin、数模转换器的电压基准为η*vin、即电流采样放大器的输出电压vsen＝iin*k。
[0052]
s2：根据公式(1)得到下式(6)：
[0053]
k*iin*vin*η＝k*icc*vout公式(6)；
[0054]
再根据公式(2)得到下式(7)：
[0055][0056]
s3：设定零icc等于外部参考电压vset，charger内部根据charger所需要的不同充电电流icc给出与之相对应的外部参考电压vset。
[0057]
由于在实际应用中charger的输入电压vin和输出电压(电池电压)vout都是变化的，根据公式(7)计算在不同的输入电压vin和不同的输出电压vout下的iin，通过控制调整iin的值，进而得到固定的充电电流icc。
[0058]
s4：通过误差放大器ea将外部参考电压vset和钳位成相等的电压，环路就可以自动调整在不同的输入电压vin和不同的输出电压vout下所需的iin电流。
[0059]
具体的，利用一个模数转换器(adc)和数模转换器(dac)实现公式的计算，其中模数转换器的输入为k*vin，模数转换器的输入模拟信号为k*iin，模数转换器的电压基准为vout(即charger的输出电压)，虽然模数转换器的输出数字信号b(bn
…
b3、b2、b1、b0)，但是这个数字信号b可以代表k*vin在vout中的比例，即bn
…
b3、b2、b1、b0其实代表了的信息；
[0060]
再将模数转换器的输出信号b(bn
…
b3、b2、b1、b0)输入到数模转换器中，其中数模转换器的电压基准为η*vin，数模转换器的作用是将数字信号b(bn
…
b3、b2、b1、b0)代表的比例转换成模拟信号输出：进而得到了公式(7)中的亦即图1中所示的iadt_cc。
[0061]
运算放大器(ea)的作用是通过调整comp来保证iadt_cc和外部参考电压vset信号始终相等。其中，外部参考电压vset代表当前的充电电流信息，对于固定的充电电流icc来说，控制电压vset电压也是固定的。
[0062]
当输入电压vin和输出电压vout变化时，基于charger控制充电电流的电路通过调整iin的大小可以始终保证的值不变，即充电电流不变，实现了对充电电流(输出电流)的精确控制。
[0063]
综上，本技术的技术方案中通过利用输入电流的采样信息，对输入电流iin、输入电压vin和输出电压(电池电压)vout按照本技术中提供的算法进行计算，实现了对充电电流(输出电流)的精确控制。
[0064]
本技术中的技术方案无需内集成mos器件，也不需要外接采样电阻，就可以实现对充电电流的精确控制，降低了芯片和电路成本，消除了因原有的内集成mos器件和外接采样
电阻的功率损耗，从而还提高了充电效率、缩短充电时间，也有利于节能环保。
[0065]
本发明还提供一种基于charger控制充电电流的电路，包括模数转换器、数模转换器以及运算放大器，所述模数转换器的第一输入端接入信号k*vin，所述模数转换器的第二输入端接入电压基准信号vout，所述数模转换器接入电压基准信号η*vin，所述运算放大器的同向输入端(+)接入外部参考电压vset，
[0066]
所述模数转换器与数模转换器电性连接，所述模数转换器向数模转换器输出数字信号b，所述数模转换器与运算放大器的反向输入端(-)连接，所述数模转换器向运算放大器输出信号iadt_cc。
[0067]
具体的，模数转换器的输入为k*vin，模数转换器的输入模拟信号为k*iin，模数转换器的电压基准为vout，虽然模数转换器的输出数字信号b(bn
…
b3、b2、b1、b0)，但是这个数字信号b可以代表k*vin在vout中的比例，即bn
…
b3、b2、b1、b0其实代表了的信息；
[0068]
再将模数转换器的输出信号b(bn
…
b3、b2、b1、b0)输入到数模转换器中，其中数模转换器的电压基准为η*vin，数模转换器的作用是将数字信号b(bn
…
b3、b2、b1、b0)代表的比例转换成模拟信号输出：亦即图1中所示的输出信号iadt_cc。
[0069]
运算放大器(ea)的作用是通过调整输出信号comp来保证iadt_cc和外部参考电压vset信号始终相等。其中，外部参考电压vset代表当前的充电电流信息。
[0070]
当输入电压vin和输出电压vout变化时，charger环路通过调整iin的大小可以始终保证的值不变，即充电电流不变，实现了对充电电流(输出电流)的精确控制。
[0071]
本发明还提供一种基于charger控制充电电流的系统，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序，以实现基于charger控制充电电流的方法。
[0072]
本发明还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机可读程序，该程序被处理器执行，以实现基于charger控制充电电流的方法。
[0073]
本领域内的技术人员应明白，本技术的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本技术可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本技术可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可读存储介质(但不限于相变内存(pram)、静态随机存取存储器(sram)、动态随机存取存储器(dram)、其他类型的随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)、电可擦除可编程只读存储器(eeprom)、快闪记忆体或其他光学、磁性存储介质等)上实施的计算机程序产品的形式。
[0074]
本技术的上述实施例提供的计算机可读存储介质与本技术实施例提供的方法出于相同的发明构思，具有与其存储的应用程序所采用、运行或实现的方法相同的有益效果。
[0075]
本技术是参照根据本技术实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序
指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
[0076]
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
[0077]
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
[0078]
本发明并不仅仅限于说明书和实施方式中所描述，因此对于熟悉领域的人员而言可容易地实现另外的优点和修改，故在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念的精神和范围的情况下，本发明并不限于特定的细节、代表性的设备和这里示出与描述的图示示例。

技术特征：
1.一种基于charger控制充电电流的方法，其特征在于，包括如下步骤：s1：设定charger的输入电压为vin、输出电压为vout、电池的充电电流为icc、charger输入电流为iin、charger输出电流为iou、charger的转换效率为η，输入总功率pin等于输出总功率pout加上损耗功率ploss，即pin＝pout+ploss公式(1)；输入总功率pin＝vin*iin公式(2)；输出总功率pout＝vout*icc公式(3)；转换效率η代表输出功率和输入功率的比值：η＝pout/pin，即η*pin＝pout公式(4)；将公式(2)和pout公式(3)代入上式(4)得到：vin*iin*η＝vout*icc公式(5)；s2：设定电流采样放大器对输入电流的放大倍数为k、模数转换器的输入为k*vin、模数转换器的输入模拟信号为k*iin、数模转换器的电压基准为η*vin；根据公式(1)得到下式(6)：k*iin*vin*η＝k*icc*vout公式(6)；再根据公式(2)得到下式(7)：s3：设定k*icc等于外部参考电压vset，charger内部根据charger所需要的不同充电电流icc给出与之相对应的外部参考电压vset；s4：通过误差放大器ea将外部参考电压vset和钳位成相等的电压，自动调整在不同的输入电压vin和不同的输出电压vout下所需的iin电流。2.一种基于charger控制充电电流的电路，其特征在于，包括模数转换器、数模转换器以及运算放大器，所述模数转换器的第一输入端接入信号k*vin，所述模数转换器的第二输入端接入电压基准信号vout，所述数模转换器接入电压基准信号η*vin，所述运算放大器的同向输入端接入外部参考电压vset，所述模数转换器与数模转换器电性连接，所述模数转换器向数模转换器输出数字信号b，所述数模转换器与运算放大器的反向输入端连接，所述数模转换器向运算放大器输出信号iadt_cc。3.如权利要求2所述的基于charger控制充电电流的电路，其特征在于，模数转换器的输入为k*vin，模数转换器的输入模拟信号为k*iin，模数转换器的电压基准为vout，虽然模数转换器的输出数字信号b；再将模数转换器的输出信号b输入到数模转换器中，其中数模转换器的电压基准为η*vin，数模转换器的作用是将数字信号b代表的比例转换成模拟信号输出：亦即输出信号iadt_cc；运算放大器的作用是通过调整输出信号comp来保证iadt_cc和外部参考电压vset信号始终相等；
当输入电压vin和输出电压vout变化时，基于charger控制充电电流的电路通过调整iin的大小可以始终保证的值不变，即充电电流不变。4.一种基于charger控制充电电流的系统，其特征在于，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序，以实现如权利要求1所述的基于charger控制充电电流的方法。5.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机可读程序，该程序被处理器执行，以实现如权利要求1所述的基于charger控制充电电流的方法。

技术总结
本发明提出了一种基于charger控制充电电流的方法，包括如下步骤：设定charger的输入电压为Vin、输出电压为Vout、电池的充电电流为Icc、charger输入电流为Iin、charger输出电流为Iou、charger的转换效率为η，S2：设定电流采样放大器对输入电流的放大倍数为K、模数转换器的输入为K*Vin、模数转换器的输入模拟信号为K*Iin、数模转换器的电压基准为η*Vin；设定K*Icc等于外部参考电压Vset，charger内部根据charger所需要的不同充电电流Icc给出与之相对应的外部参考电压Vset；通过误差放大器EA将外部参考电压Vset和钳位成相等的电压，自动调整在不同的输入电压Vin和不同的输出电压Vout下所需的Iin电流。同的输出电压Vout下所需的Iin电流。同的输出电压Vout下所需的Iin电流。


技术研发人员：徐辉 叶志斌 林凡 方鹏程
受保护的技术使用者：武汉景捷半导体有限公司
技术研发日：2023.07.28
技术公布日：2023/9/14