一种外部可调的线补偿电路的制作方法

本实用新型涉及充电控制技术领域，特别是涉及一种外部可调的线补偿电路。

背景技术：

线补偿的作用是为了补偿充电电流在充电线缆上引起的电压降，从而使线端(被充电端，例如手机)的电压在整个充电过程中维持在一个恒定值。由于充电线缆阻抗不同，因此，要达到此目的，不同的充电线缆需要不同的线补偿量。现有的线补偿主要有两种做法：一种是内部固定补偿，另一种是外部可调补偿。

内部固定补偿是指在充电控制芯片内部设定一个固定比例的补偿量，例如固定的5％或者8％。这种做法的缺点是充电控制芯片无法适用于多种线缆，而且充电控制芯片在评估过程中如果发现这个线补偿量没有达到设计值，只能通过充电控制芯片改版的方式去修正，成本较大。又或者在充电控制芯片内部利用金属熔丝设置不同档位的线补偿，以应对不同的线缆需求，但是此做法会占用额外的充电控制芯片面积。而且如果实际值与设计值发生偏差时，依旧需要通过充电控制芯片改版修正。

外部可调补偿是指充电控制芯片内部不做任何补偿动作，而是通过调整系统上的器件达到补偿效果。由于外部器件可以根据具体应用需要进行任意选取，这种补偿方式在无需充电控制芯片改版的前提下实现任何需要的线补偿量。但是目前的产品为了实现这种补偿方式，都需要在充电控制芯片上设置一个专门的pin脚，增加了封装成本，同时多一个引脚，也就多了一个失效模式，也即增加了充电控制芯片的失效概率。

因此，如何提供一种解决上述技术问题的线补偿电路是本领域技术人员目前需要解决的问题。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种外部可调的线补偿电路，充分利用充电控制芯片的预设的已有的引脚来作为电压补偿引脚，降低了成本，同时降低了充电控制芯片的失效率。

为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种外部可调的线补偿电路，应用于包括充电控制芯片的充电器，该电路包括：

用于生成与所述充电器的负载成正比、带有电流驱动能力的电压量的补偿电压生成模块；

第一端与所述补偿电压生成模块连接、第二端与所述充电控制芯片的预设已有引脚连接、用于控制所述线补偿电路是否工作的第一补偿控制开关；

第一端与所述充电控制芯片的预设已有引脚连接、第二端与电流检测电阻连接、用于依据所述电压量得到补偿电流，以便通过将所述补偿电流叠加到闭环的基准电压输入端或者反馈端的可调补偿电阻，其中，所述闭环的输出为所述充电器的输出电压；所述电流检测电阻的另一端接地，所述电流检测电阻的阻值远小于所述可调补偿电阻的阻值。

优选地，所述充电控制芯片的预设已有引脚为电流检测引脚。

优选地，所述补偿电压生成模块具体包括：

用于生成与所述充电器的负载成正比的电压量的负载检测模块；

与所述负载检测模块连接、用于对所述电压量进行驱动的电压缓冲模块。

优选地，所述电压缓冲模块具体包括PNP型三极管和第一NPN型三极管，其中：

所述PNP型三极管的基极作为所述电压缓冲模块的输入端，所述PNP型三极管的集电极接地，所述PNP型三极管的发射极分别与第一电源以及所述第一NPN型三极管的基极连接，所述第一NPN型三极管的发射极与所述第一补偿控制开关的第一端连接，所述第一NPN型三极管的集电极与所述闭环连接。

优选地，所述闭环的反馈端为所述充电控制芯片的反馈引脚，所述反馈引脚分别与第一反馈电阻的第一端、第二反馈电阻的第一端以及第二补偿控制开关的第一端连接，所述第一反馈电阻的第二端与所述变压器的辅助线圈的同名端连接，所述第二反馈电阻的第二端接地。

优选地，该电路还包括：

第一端与所述第一NPN型三极管的集电极连接、第二端与所述第二补偿控制开关的第二端连接、用于改变所述补偿电流的大小及方向的电流缩放电路。

优选地，所述电流缩放电路具体包括第一NMOS、第二NMOS、第一PMOS以及第二PMOS，其中：

所述第一NMOS的源极作为所述电流缩放电路的第一端，所述第一NMOS的漏极与所述第二NMOS的漏极连接，其公共端接第二电源，所述第一NMOS的栅极分别与所述第一NMOS的源极以及所述第二NMOS的栅极连接，所述第二NMOS的源极分别与所述第一PMOS的源极和栅极连接，所述第一PMOS的漏极与所述第二PMOS的漏极连接，其公共端接地，所述第一PMOS的栅极与所述第二PMOS的栅极连接，所述第二PMOS的源极作为所述电流缩放电路的第二端。

优选地，所述闭环的基准电压输入端为所述充电控制芯片的开关信号输出引脚，所述开关信号输出引脚与可控开关的控制端连接，所述可控开关的第一端与所述可调补偿电阻的第二端连接，所述可控开关的第二端与所述充电器中的变压器的原边线圈的非同名端连接。

优选地，该电路还包括：

用于生成原始基准电压的基准电压生成模块；

与所述第一补偿控制开关的第一端连接、用于将所述补偿电流转换成补偿电压的电流电压转换模块；

分别与所述基准电压生成模块以及所述电流电压转换模块连接、用于对所述原始基准电压以及所述补偿电压进行相加处理得到补偿基准电压的电压叠加模块；

与所述电压叠加模块连接、用于依据所述补偿基准电压生成开关驱动信号的恒压模块；

与所述恒压模块连接、用于对所述开关驱动信号进行驱动，并将驱动后的开关驱动信号通过所述开关信号输出引脚输出至所述可控开关，以便控制所述可控开关的导通和关断的开关驱动模块。

优选地，所述可控开关具体为第二NPN型三极管，所述第二NPN型三极管的发射极作为所述可控开关的第一端，所述第二NPN型三极管的集电极作为所述可控开关的第二端，所述第二NPN型三极管的基极作为所述可控开关的可控端。

本实用新型提供了一种外部可调的线补偿电路，应用于包括充电控制芯片的充电器，该电路利用充电控制芯片的预设的已有的引脚、充电控制芯片外部的可调补偿电阻、阻值远小于可调补偿电阻的电流检测电阻以及补偿电压生成模块来生成补偿电流，再通过将补偿电流叠加到输出为充电器的输出电压的闭环的基准电压输入端或者反馈端来实现对充电器的线端电压的补偿，从而将线端电压维持在一个额定值，可见，与现有技术中在充电控制芯片上设置专门的引脚相比，本实用新型充分利用充电控制芯片的预设的已有的引脚来作为电压补偿引脚，降低了成本，同时降低了充电控制芯片的失效率。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对现有技术和实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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的附图。

图1为本实用新型提供的一种外部可调的线补偿电路的结构示意图；

图2为本实用新型提供的另一种外部可调的线补偿电路的结构示意图；

图3为图2的线补偿电路的电路示意图；

图4为本实用新型提供的另一种外部可调的线补偿电路的结构示意图；

图5为本实用新型提供的另一种外部可调的线补偿电路的结构示意图。

具体实施方式

本实用新型的核心是提供一种外部可调的线补偿电路，充分利用充电控制芯片的预设的已有的引脚来作为电压补偿引脚，降低了成本，同时降低了充电控制芯片的失效率。

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例一

请参照图1，图1为本实用新型提供的一种外部可调的线补偿电路的结构示意图；

该线补偿电路应用于包括充电控制芯片的充电器，该电路包括：

用于生成与充电器的负载成正比、带有电流驱动能力的电压量的补偿电压生成模块1；

第一端与补偿电压生成模块1连接、第二端与充电控制芯片的预设已有引脚3连接、用于控制线补偿电路是否工作的第一补偿控制开关2；

可以理解的是，通常情况下，充电控制芯片中有多个应用较少的引脚，因此，确定某一型号的充电控制芯片后，便可根据该芯片中各引脚的功能确定与该引脚本身使用不冲突、在线补偿状态时处于空闲状态的已有引脚作为预设已有引脚3。

第一端与充电控制芯片的预设已有引脚3连接、第二端与电流检测电阻5连接、用于依据电压量得到补偿电流，以便通过将补偿电流叠加到闭环的基准电压输入端或者反馈端的可调补偿电阻4，其中，闭环的输出为充电器的输出电压；电流检测电阻5的另一端接地，电流检测电阻5的阻值远小于可调补偿电阻4的阻值。

可以理解的是，作为充电控制芯片，一般都会有电流检测电阻5，本实用新型还设置一个可调补偿电阻4，当第一补偿开关闭合时，则补偿电压生成模块1输出的补偿电压会在可调补偿电阻4以及电流检测电阻5上生成补偿电流，因为电流检测电阻5的阻值远小于可调补偿电阻4的阻值，因此，补偿电流可看成是完全由可调补偿电阻4来决定，再将电压补偿量叠加在闭环的基准电压输入端或者反馈端，进而可通过调整可调补偿电阻4的阻值便可实现对补偿电压的调整。

另外，这里的可调补偿电阻4可以使用现有技术中常见的可调电阻，也可通过直接更换电阻来调整阻值，本实用新型在此不做特别的限定。

这里的闭环也是充电控制系统中已有的闭环，为了实现充电器的输出电压的稳定，充电控制系统设置有闭环来对输出电压进行调节，使输出电压稳定在一个恒定值。

本实用新型提供了一种外部可调的线补偿电路，应用于包括充电控制芯片的充电器，该电路利用充电控制芯片的预设的已有的引脚、充电控制芯片外部的可调补偿电阻、阻值远小于可调补偿电阻的电流检测电阻以及补偿电压生成模块来生成补偿电流，再通过将补偿电流叠加到输出为充电器的输出电压的闭环的基准电压输入端或者反馈端来实现对充电器的线端电压的补偿，从而将线端电压维持在一个额定值，可见，与现有技术中在充电控制芯片上设置专门的引脚相比，本实用新型充分利用充电控制芯片的预设的已有的引脚来作为电压补偿引脚，降低了成本，同时降低了充电控制芯片的失效率。

实施例二

请参照图2，图2为本实用新型提供的另一种外部可调的线补偿电路的结构示意图；其中：

作为优选地，充电控制芯片的预设已有引脚3为电流检测引脚。

当然，这里的预设已有引脚3还可以为充电控制芯片上的其他引脚，本实用新型在此不做特别的限定，根据实际情况来定。

作为优选地，补偿电压生成模块1具体包括：

用于生成与充电器的负载成正比的电压量的负载检测模块11；

与负载检测模块11连接、用于对电压量进行驱动的电压缓冲模块12。

可以理解的是，这里的负载检测模块11是充电控制芯片中本来就有的模块，其输出的电压量是一个与充电器的负载成正比的电压量，但其没有驱动能力，因此，本实用新型中特意加入了电压缓冲模块12，用来对电压量进行驱动。

作为优选地，电压缓冲模块12具体包括PNP型三极管和第一NPN型三极管，其中：

PNP型三极管的基极作为电压缓冲模块12的输入端，PNP型三极管的集电极接地，PNP型三极管的发射极分别与第一电源以及第一NPN型三极管的基极连接，第一NPN型三极管的发射极与第一补偿控制开关2的第一端连接，第一NPN型三极管的集电极与闭环连接。

当然，电压缓冲模块12还可以为其他具体的电路结构，本实用新型在此不做特别的限定。

作为优选地，闭环的反馈端6为充电控制芯片的反馈引脚，反馈引脚分别与第一反馈电阻的第一端、第二反馈电阻的第一端以及第二补偿控制开关7的第一端连接，第一反馈电阻的第二端与变压器的辅助线圈的同名端连接，第二反馈电阻的第二端接地。

作为优选地，该电路还包括：

第一端与第一NPN型三极管的集电极连接、第二端与第二补偿控制开关7的第二端连接、用于改变补偿电流的大小及方向的电流缩放电路8。

可以理解的是，反馈引脚(对应图2中的FB引脚)是充电控制芯片中已有闭环的反馈端6。

具体地，假设这里的预设已有引脚3为电流检测引脚(对应图2中的CS引脚)，一般电流检测引脚在以前产品中只在Tonp时间段(原边导通时间)内有作用(检控Tonp时间内的峰值电流)，在Tons(副边导通时间)和Toff时间(断续时间)内都没有作用，所以考虑利用这个引脚做外部可调的线补偿。

需要注意的是，这里的Tonp、Tons以及Toff是针对第一补偿控制开关2以及第二补偿控制开关7来说的。

线补偿的实现方式可以分两种：一种是直接在闭环的基准电压输入端上叠加一个与负载相关的直流量，从而实现系统输出随负载的增加而升高；另一种是在闭环的反馈端6上叠加一个与负载相关的直流量，也即通过在Tons时间内对FB引脚脚灌电流或者抽电流，进而在与FB引脚的第一反馈电阻(对应图2中的R1)以及第二反馈电阻(对应图2中的R2)上形成补偿量达到补偿目的。

下面将描述通过在Tons时间内对FB引脚抽电流形成线补偿，通过在Tons时间内对FB引脚灌电流形成线补偿以及通过在原始基准电压Vref上叠加与负载相关的直流量形成线补偿。

1、通过在Tons时间内对FB引脚抽电流形成线补偿

具体地，请参照图2。

在Tons阶段(一个补偿控制开关的周期分为三个阶段：Tonp，Tons和Toff，此处以Tons为例，但不仅限于Tons)，电压量通过CS引脚叠加在可调补偿电阻4(对应图2中的Rcable)和电流检测电阻5(对应图2中的Rcs)上，由于Tons阶段内可控开关Q1处于关断状态，流过Rcable的电流与负载成正比。通过充电控制芯片内部的电流缩放模块(Icable_out＝k*Icable_in，其中，k为电流缩放模块的放大倍数，k为正数，k的取值根据实际情况来定)，Tons时间内在FB引脚上形成了抽电流Icable，这个电流与负载成正比。由于Rcs远小于Rcable，所以Icable可以看成完全由Rcable决定。通过调整Rcable实现想要的Icable，在Tons时间段内FB引脚上叠加了Icable*R1的补偿量，实现了cable补偿功能。具体计算公式如下：

其中，Ns，Na分别是变压器的副边和辅助边的匝数，Vd是D1的电压降，Vout_o是没有线补偿时充电器的输出电压Vout值。

作为优选地，电流缩放电路8具体包括第一NMOS、第二NMOS、第一PMOS以及第二PMOS，其中：

第一NMOS的源极作为电流缩放电路8的第一端，第一NMOS的漏极与第二NMOS的漏极连接，其公共端接第二电源，第一NMOS的栅极分别与第一NMOS的源极以及第二NMOS的栅极连接，第二NMOS的源极分别与第一PMOS的源极和栅极连接，第一PMOS的漏极与第二PMOS的漏极连接，其公共端接地，第一PMOS的栅极与第二PMOS的栅极连接，第二PMOS的源极作为电流缩放电路8的第二端。

具体地，请参照图3，图3为图2的线补偿电路的电路示意图。

2、通过在Tons时间内对FB引脚灌电流形成线补偿

具体地，请参照图4，图4为本实用新型提供的另一种外部可调的线补偿电路的结构示意图。

从电路拓扑上看，与1中介绍的补偿方式大致相同，区别在与电流缩放模块的功能发生了变化，也即电流方向与1中的相反，大小也不同，Icable_out＝Iref-k*Icable_in。具体计算公式如下：

可以理解的是，技术方案1和2均是站在在闭环的反馈端6上叠加一个与负载相关的直流量的角度。

3、通过在原始基准电压Vref上叠加与负载相关的直流量形成线补偿

具体地，请参照图5，图5为本实用新型提供的另一种外部可调的线补偿电路的结构示意图。

作为优选地，闭环的基准电压输入端为充电控制芯片的开关信号输出引脚，开关信号输出引脚与可控开关(对应图中Q1)的控制端连接，可控开关的第一端与可调补偿电阻4的第二端连接，可控开关的第二端与充电器中的变压器的原边线圈的非同名端连接。

作为优选地，该电路还包括：

用于生成原始基准电压的基准电压生成模块；

与第一补偿控制开关2的第一端连接、用于将补偿电流转换成补偿电压的电流电压转换模块；

分别与基准电压生成模块以及电流电压转换模块连接、用于对原始基准电压以及补偿电压进行相加处理得到补偿基准电压的电压叠加模块；

与电压叠加模块连接、用于依据补偿基准电压生成开关驱动信号的恒压模块；

与恒压模块连接、用于对开关驱动信号进行驱动，并将驱动后的开关驱动信号通过开关信号输出引脚输出至可控开关，以便控制可控开关的导通和关断的开关驱动模块。

与前两种实现方式不一样的是，这次从将线补偿量加在闭环的基准电压输入端的角度出发：

也即线补偿量没有直接加到FB引脚上，而是通过改变恒压模块的基准电压来改变Vout。Icable_in的产生方式与1，2相同，Icable经过电流电压转换模块得到补偿电压Vcable。补偿电压Vcable与原来的原始基准电压经过电压叠加模块(补偿基准电压Vref_cable＝k1*Vcable+k2*Vref，k1+k2＝1)形成带有线补偿量的补偿基准电压Vref_cable，并将补偿基准电压作为恒压模块的基准电压。具体的计算公式如下：

作为优选地，可控开关具体为第二NPN型三极管，第二NPN型三极管的发射极作为可控开关的第一端，第二NPN型三极管的集电极作为可控开关的第二端，第二NPN型三极管的基极作为可控开关的可控端。

当然，这里的可控开关还可以其他类型的开关量，本实用新型在此不做特别的限定，能实现本实用新型的目的即可。

本实用新型提供了一种外部可调的线补偿电路，在实施例一的基础上，给出了各个模块、电路的具体实现方式，本实用新型充分利用充电控制芯片的预设的已有的引脚来作为电压补偿引脚，降低了成本，同时降低了充电控制芯片的失效率。

需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。