专利名称：充电过压保护电路的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及电子4支术，更具体地，涉及一种充电过压〗呆护 电路。
背景技术：
随着电子技术的发展，许多电子装置达到了便携程度，如无线手持机、数码相机、MP3等，都已为广大用户使用。便携除了重量、 体积要求小外， 一个首要条件是以电池供电。要维持电子装置的持 续工作， 一定要在电池电量碑毛尽时对电池充电。充电器可将交流电 源转纟奂为直流的充电电源，而直流充电电源就可经手才几、相4几等电 子装置而传输至电子装置内部的电池，对电池进4亍充电。但是，在对电子装置的电池充电的过程中，由于市电不稳定、 充电器器件损坏失效和其它原因，使充电器输出充电电压升高，过 高的充电电压极易造成电池的损坏，甚至爆炸，并对电子装置的内 部电3各造成损毁。举例来讲，过高的充电电压会对无线手持机的电 源管理芯片造成损毁，导致无线手持机不能使用。各种电子装置的 电池都有规定的最高充电电压，超过此电压，极易造成电池爆炸。在现行的技术中，电子装置和手持机内是以保险丝或稳压管保 证充电电压，或以一个规定限值的过压保护电路保证充电电压。然而，上述现有^支术有其缺点，主要缺点 一是4呆险丝反应动 作太慢，在保险丝起作用前有可能烧毁后级电路；二是稳压管和规定限值的过压保护电路在充电电压达到限值临界点时，会造成保护 动作频繁，产生脉沖电压，损坏电子装置内部电路。基于上述原因，需要一种充电过压保护电路。 实用新型内容为了解决上述问题，本实用新型提供了一种阈值变化的充电过 压保护电路，以便在硬件层实现一种快速反应、敏感度高的充电保 护机制，在充电期间完善维护各种电子装置(特别是无线手持机) 及l吏用者的安全。根据本实用新型的充电过压保护电路，包括分压器，其输入 端连接至电源电压，用于接收输入电压，其输出端连接至电压比寿交 器的第一输入端，用于按照分压比向电压比较器提供电压；阈值可 变器，其输出端连接至电压比较器的第二输入端，用于向电压比较 器提供阔值电压；电压比较器，其输出端连接至反相器的输入端和 阈值可变器的第 一输入端，用于对/人分压器输入的电压和从阈值可 变器输入的阈值电压进行比较，电压比较器用以在分压器输入的电 压大于从阈值可变器输入的阈值电压时，输出第一信号；反相器， 其与电子开关的控制端相连，用于对第一信号进行反相以输出第二 信号，A人而4吏电子开关断开；以及电子开关，其llr入端连4妄至电源 电压，其输出端连接至待充电装置，用于根据第二信号来切断与待 充电装置的连4妄。在该充电过压保护电路中，还包括电流源，其输入端连接至 电源电压，以及输出端连接至阈值可变器的第二输入端，用于保证 阈值可变器在电压波动时输出的阈值电压稳定；以及基准电压源， 其输出端连接至阈值可变器的第三输入端，用于向阔值可变器提供 恒定的基准电压。在该充电过压保护电路中，阈值可变器提供的阈值电压为过压 限值电压或恢复工作限值电压，过压限值电压为基准电压。在该充电过压^f呆护电^各中，电压比4交器的第一llr入端为正端， 电压比4交器的第二输入端为负端。其中，在该充电过压保护电路中，电压比较器用以在分压器输 入的电压小于从阈值可变器输入的阈值电压时，输出第二信号。第 一信号为高电平，第二信号为低电平。此夕卜，在该充电过压寸呆护电路中，分压器包含两个或两个以上 串耳关连4妄的电阻。此外，在该充电过压保护电路中，阈值可变器包括第一PMOS 管，其源极连接至电流源的输出端，栅极连接至基准电压源，以及 漏才及连4妻至第一 NMOS管的漏4及；第一NMOS管，其漏才及连4妻至 第一PMOS管的漏一及，源招j妄i也，以及第一 NMOS管的栅极与漏 极相连；第二NMOS管，其栅极连接至第一 NMOS管的冲册极，以 及源极接地；第三NMOS管，其源极连接至第二NMOS管的漏才及， 栅极连接至反相器的输入端；第一电阻，与第二电阻串联，并且其 另一端连接至基准电压源；以及第二电阻，与第一电阻串联，以及 其另一端4妄至第三NMOS管的漏才及，其中，第一电阻和第二电阻相 连的 一端连接至电压比较器的第二输入端。此外，在该充电过压保护电路中，反相器包括第二PMOS管， 其源纟及连4妻至电源电压；以及第四NMOS管，其漏才及连4妄至第二 PMOS管的漏极，栅极连接至第二PMOS管的栅极，以及源极接地。另外，在该充电过压保护电路中，电子开关包括第五NMOS管， 其漏极连接至电源电压，栅极连接至第四NMOS管的漏极，以及源 极连接至待充电装置。可选地，电子开关包括第三PMOS管，其源极连接至电源电压，栅极连接至第四NMOS管的栅极，漏极连接至 待充电装置。此外:通过本实用新型的上述方面，可在电3各上充分调整各种器件的 参数(例如，分压电路分压比、基准电压值、电阻值、电流源电流 值等)，并可普遍适用于各种需要充电的电子装置，在各种电子装置 中实现完善的过压4呆护。本实用新型的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且， 部分;也乂人i兌明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型而了解。 本实用新型的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、 以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图用来^是供对本实用新型的进一步理解，并且构成"i兌明书的 一部分，与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型，并不构 成对本实用新型的限制。在附图中图1是示出了根据本实用新型的充电过压保护电路的框图；图2是示出了根据本实用新型的一个实施例的充电过压保护电 3各的电子电3各图；图3是示出了才艮据本实用新型的另 一 实施例的充电过压保护电 ^各的电子电^各图；以及图4是示具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的优选实施例进行说明，应当理解， 此处所描述的优选实施例仅用于i兌明和解释本实用新型，并不用于 限定本实用新型。图1示出了根据本实用新型的充电过压保护电路的框图。如图l所示，充电过压保护电路包括分压器20,其输入端，连接至电 源电压，用于接收输入电压，其输出端连接至电压比较器30的第一 输入端，用于按照分压比向电压比较器30提供电压；阈值可变器 50,其输出端连接至电压比较器30的第二输入端，用于向电压比较 器30提供阈值电压；电压比较器30，其输出端连接至反相器60的 输入端和阈值可变器50的第一输入端，用于对乂人分压器20输入的 电压和从阈值可变器50输入的阈值电压进行比较，电压比较器30 用以在从分压器20输入的电压大于从阈值可变器50输入的阈值电 压时，输出第一信号；反相器60,其与电子开关70的控制端相连， 用于对第一信号进行反相以输出第二信号，从而使电子开关70断 开；以及电子开关70,其输入端连接至电源电压，其输出端连接至 待充电装置，用于根据第二信号来切断与待充电装置的连接。在该充电过压保护电路中，还包4舌电流源40，其l命入端连4妄 至电源电压，以及输出端连4妄至阈^直可变器50的第二输入端，用于 保证阈值可变器50在电压波动时输出的阈值电压稳定；以及基准电 压源80，其输出端连接至阈值可变器50的第三输入端，用于向阈 值可变器50提供恒定的基准电压。在该充电过压〗呆护电^各中，电压比寿交器30的第一l餘入端为正 端，电压比较器30的第二输入端为负端。阈值可变器50提供的阈 值电压为过压限值电压或恢复工作限值电压，过压限值电压为基准 电压。其中，在该充电过压保护电路中，电压比较器30用以在分压器 20输入的电压小于从阈值可变器50输入的阈值电压时，输出第二 信号。第一信号为高电平，第二信号为低电平。在图1中，分压器20包含两个或两个以上串联连接的电阻。阈 值可变器50包括第一 PMOS管，其源极连接至电流源40的输出 端，栅极连接至基准电压源，以及漏极连接至第一NMOS管的漏极； 第一 NMOS管，其漏才及连4矣至第一 PMOS管的漏才及，源扭j妄i也， 以及第一 NMOS管的栅极与漏极相连；第二NMOS管，其冲册极连 接至第一 NMOS管的栅极，以及源极接地；第三NMOS管，其源 极连接至第二NMOS管的漏极，栅极连接至反相器60的输入端； 第一电阻，与第二电阻串联，并且其另一端连4妄至基准电压源40; 以及第二电阻，与第一电阻串耳关，以及其另一端^妻至第三NMOS管 的漏极，其中，第一电阻和第二电阻相连的一端连4妄至电压比專交器30的第二丰lr入端。在图1中，反相器60包括第二PMOS管，其源极连接至电 源电压；以及第四NMOS管，其漏才及连4妻至第二 PMOS管的漏才及， 栅极连接至第二 PMOS管的栅极，以及源极接地。电子开关70包 括第五NMOS管，其漏极连接至电源电压，栅4及连接至第四NMOS 管的漏极，以及源极连接至待充电装置。在图1中，当充电时，当电源电压VDD (充电电压)的电压大 小增加而趋近或超过额定的充电电压时，分压器20会将充电电压增 加的情况反映到电压比较器30的正端，而电压比较器30会将正端如果正端端电压高于负端电压，电压比较器30会输出高电平给反相 器60。反相器60将电平转换为低电平后控制电子开关断开，切断 充电器电压馈入后级电路。这就实现了过压保护。另一方面，电压比较器30输出高电平控制阈值比较器50改变 阈值(恢复工作限值)，此值低于过压限值。当电源电压VDD有电压大小降低到额定充电电压范围内时，分 压器20会将充电电压降低的情况反映到电压比较器30的正端，而 电压比较器30会将正端的此电压和正端上阈值可变器50提供的阈 值(恢复工作限值)进行比较，如果正端电压低于负端电压，电压 比较器30会输出低电平给反相器60，反相器60将电平转换为高电 平后控制电子开关导通，恢复充电器电压々贵入后级电路；这就实现 了在过压保护后电压降低达到稳定充电才能工作的功能。同时，电压比较器30输出低电平控制阈值比较器50改变阈值 (过压限值)。图2是示出了根据本实用新型实施例的充电过压保护电路的电 子电^各图，即为本实用新型以实际的电^各配置来实现图1中充电过 压保护电^各的一个实例。如图2所示。分压器20中可包含两个或多 个串联电阻(图2中以两个电阻R1、 R2估文为代表)。由于电阻串接 于输入端，每个电阻都有一定的分压，输入电压的变化同时体现在 各电阻上。在阈值可变器50中，包含了 M1 M4四个晶体管和R3、 R4两 个电阻，有电流源输入端和基准电压，lr入端，还有一个接在M4棚-极的控制端。当电压比專交器30输出为高电平时，M4导通，M1 M3 分别导通，阈4直电压Vref为R4、 M4、 M3上电压和(参凄t没置后 这个值小于基准电压)。这时Vref就是恢复工作限值；当电压比较 器30输出为低电平时，M4截止，M1 M3分别截止，Vref就等于 基准电压。此时的Vref值为过压限值。电流源40主要是保证阈值 可变器50在电压波动时输出的阈值稳、定。反相器60是由P管和N管组成。电子开关70是由一个NMOS 管构成，当栅极为高电平时，NMOS管饱和导通，当栅极为低电平 时，NMOS管截止，从而实5见本实用新型中电子开关的功能。以图2中的电路来实现充电过压保护机制的原理如下描述在 分压器20中的电阻R2上可建立一参考比较电压VI，当正常充电 时，电压比4交器30的l俞出为〗氐电平，此时阈l直可变器50中的M4 截止，输出的阈值电压Vref等于基准电压(可设为Vrefl )。 VI和 Vref接入电压比较器30两输入端，当输入电压VDD增大时，VI 同时增加，如果Vl〉Vrefl时，电压比较器30输出高电平，经反相 器60后变为低电平将反相器60输出的低电平加到电子开关70中 M7的栅4及，M7截止，切断充电电压4f入后级的通^各。同时，电压 比较器30输出的高电平加在阈值可变器50中的M4的栅极，M4 导通，阈值Vref下降为R4上的端电压(可设为Vref2 )，此时VI 更是远大于Vref2。过压保护后，当输入电压VDD下降，R2上的 电压V1同时下降，当VKVref2时，电压比專交器30 llr出由高电平 变为4氐电平，经反相器60后变为高电平。该高电平加到电子开关 70中M7的棚-才及，M7导通，4妄通充电电压4t入后级的通3各。同时， 电压比较器30输出的低电平加在阈值可变器50中的M4的栅-极， M4截止，阈值Vref升高为基准电压(可设为Vrefl )。阈值在过压 保护启动和关闭过程中的变值，保证了由于输入电压处于过压限值 临界点时不会出现频繁动作。由图2可知，本实用新型可以经由电路参凄t的改变简单i也调整 限压、过压保护机制启动的条件与反应的速度，使本实用新型的充 电过压保护电路可广泛应用于各种需要充电的电子装置，举例来讲， 调整分压电路R1和R2的阻值，改变分压比，就可调整过压保护机 制的反应速度与敏感程度；调整电阻R3和R4的值，就可调整过压 保护机制保护后恢复时的恢复限值；调整基准电压的值，就可调整 过压保护机制启动的条件和敏感程度。在此强调的是，图2仅为本实用新型一个实施例的示意图，本实用新型于图1中的充电4呆护电 路还可用其它种类的电路配置来实现。图3是示出了根据本实用新型的另 一 实施例的充电过压保护电 路的电子电路图。其中，电子开关70由一个PMOS管构成，其栅 极接入反相器60的输入端，漏极为输出。当栅极为低电平时，VOUT 输出为高电平；4册极输入为高电平时，PMOS管M7截止，V。uT输 出为低电平。其余部分与以上对图2的描述类似，在此不再赘述。图4是示出了根据本实用新型例的充电过压保护电路的工作示 意图。参考图4 (同时参考图2)，图4是以图2电路配置的实际实 施例来示意本实用新型充电保护电路的运作情形，横轴为输入充电 电压、纵轴为电子开关后级电路电流。当充电输入电压V超过某一 限值(如图中6V)时，过压保护启动，电流丰叙出为O(参考曲线51 ); 当输入电压V由高电压降低时，低于某一限值(如图中5V)时， 过压保护停止，电流输出500mA (参考曲线51 )。从而，实现了本 实用新型的过压^f呆护。由以上描述可知，在本实用新型的充电过压4呆护电^各中，能在 充电电压高于额定#_时切断充电电压的々贵入；而当充电电压降〗氐到 额定电压内，并且要远低于额定电压(过压限值)时，充电电压才 能馈入后级电路。这就实现了过压进行保护，而充电电压在过压限 值附近波动时，电路同样起到保护作用，避免因充电电压在限值附 近波动时导致保护电路频繁动作。这也使得本实用新型能容易地实 现高敏感度、反应迅速同时能可靠工作的过压保护机制。只要改变 过压保护电^各的"i殳计参数，就可改变其启动和恢复的时才几和条件， 进而调整过压保护机制的敏感度。诸如无线手持机、数码相机、MP3 等手持终端可以具有该充电过压保护电路，从而更好地保护其内部 电路。以上<又为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用 新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和 变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同 替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
权利要求1.一种充电过压保护电路，其特征在于，所述充电过压保护电路包括分压器，其输入端连接至电源电压，用于接收输入电压，其输出端连接至电压比较器的第一输入端，用于按照分压比向所述电压比较器提供电压；阈值可变器，其输出端连接至所述电压比较器的第二输入端，用于向所述电压比较器提供阈值电压；所述电压比较器，其输出端连接至反相器的输入端和所述阈值可变器的第一输入端，用于对从所述分压器输入的电压和从所述阈值可变器输入的阈值电压进行比较，所述电压比较器用以在所述分压器输入的所述电压大于从所述阈值可变器输入的所述阈值电压时，输出第一信号；反相器，其与电子开关的控制端相连，用于对所述第一信号进行反相以输出第二信号，从而使所述电子开关断开；以及所述电子开关，其输入端连接至所述电源电压，其输出端连接至待充电装置，用于根据所述第二信号来切断与所述待充电装置的连接。
2. 根据权利要求1所述的充电过压保护电路，其特征在于，还包 括电流源，其输入端连接至所述电源电压，以及输出端连接 至所述阈值可变器的第二输入端，用于保证所述阈值可变器在 电压波动时输出的阈值电压稳定；以及基准电压源，其输出端连接至所述阈值可变器的第三输入 端，用于向所述阈值可变器才是供恒定的基准电压。
3. 根据权利要求2所述的充电过压保护电路，其特征在于，所述 阈值可变器提供的所述阈值电压为过压限值电压或恢复工作 限值电压，所述过压限值电压为所述基准电压。
4. 根据权利要求1所述的充电过压保护电if各，其特;f正在于，所述 电压比较器的第一输入端为正端，所述电压比较器的第二输入 端为负端。
5. 根据权利要求1所述的充电过压保护电路，其特征在于，所述 电压比4交器用以在所述分压器输入的所述电压小于乂人所述阈 值可变器输入的所述阈值电压时，输出所述第二信号。
6. 根据权利要求1所述的充电过压保护电路，其特征在于，所述 第一信号为高电平，所述第二信号为低电平。
7. 根据权利要求1至6中任一项所述的充电过压保护电路，其特 ;f正在于，所述分压器包含两个或两个以上串联连4妄的电阻。
8. 根据权利要求2或3所述的充电过压保护电路，其特征在于， 所述阈值可变器包括第一PMOS管，其源才及连4妄至所述电流源的所述llr出端，栅极连接至所述基准电压源，以及漏极连接至第一 NMOS管 的漏才及；所述第一 NMOS管，其漏极连接至所述第一 PMOS管的 漏极，源招j妄;也，以及所述第一 NMOS管的4册才及与漏才及相连；第二 NMOS管，其栅极连接至所述第一 NMOS管的栅极， 以及源^U妄地；第三NMOS管，其源极连接至所述第二 NMOS管的漏极， 4册才及连4妄至所述反相器的豸釙入端；第一电阻，与第二电阻串联，并且其另一端连接至所述基 准电压源；以及第二电阻，与所述第一电阻串联，以及其另一端4妻至所述 第三NMOS管的漏才及，其中，所述第一电阻和所述第二电阻 相连的一端连4妄至所述电压比较器的第二输入端。
9. 根据权利要求8所述的充电过压保护电路，其特征在于，所述 反相器包括第二PMOS管，其源才及连4姿至所述电源电压；以及第四NMOS管，其漏极连接至所述第二PMOS管的漏极， 才册才及连4妾至所述第二 PMOS管的栅4及，以及源拟j妻地。
10. 根据权利要求9所述的充电过压保护电路，其特征在于，所述 电子开关包4舌第五NMOS管，其漏4及连4妄至所述电源电压， 4册才及连4妄至所述第四NMOS管的漏才及，以及源4及连4妄至所述 待充电装置。
11. 根据权利要求9所述的充电过压保护电路，其特征在于，所述 电子开关包^"第三PMOS管，其源才及连4妄至所述电源电压， 栅极连接至所述第四NMOS管的栅极，漏极连接至所述待充 电装置。
12. —种手持终端，包括权利要求1至11中任一项所述的充电过 压保护电^各。
专利摘要本实用新型公开了充电过压保护电路，包括分压器，其输入端连接至电源电压，其输出端连接至电压比较器的第一输入端；阈值可变器，其输出端连接至电压比较器的第二输入端；电压比较器，其输出端连接至反相器的输入端和阈值可变器的第一输入端；反相器，其与电子开关的控制端相连；以及电子开关，其输入端连接至电源电压，其输出端连接至待充电装置。通过本实用新型，可在电路上充分调整各种器件的参数(例如，分压电路分压比、基准电压值、电阻值、电流源电流值等)，并可普遍适用于各种需要充电的电子装置，在各种电子装置中实现完善的过压保护。
文档编号H02J7/00GK201118269SQ20072018123
公开日2008年9月17日 申请日期2007年10月31日 优先权日2007年10月31日
发明者张宏伟 申请人:中兴通讯股份有限公司