車載通信設(shè)備分步式充電器的制造方法
【專利摘要】車載通信設(shè)備分步式充電器，包括充電電源、被充電電源及基準(zhǔn)電壓，還包括一級充電模塊及二級充電模塊；所述一級充電模塊包括第一運算放大器、第一充電器件；所述二級充電模塊包括第二運算放大器、第二充電器件；所述第一充電器件及第二充電器件的輸出端分別連接有另一端接地的第一電容和第二電容；還包括分壓電路，所述分壓電路輸出所述基準(zhǔn)電壓，并使其電壓值位于充電電源和被充電電源的電壓值之間。本發(fā)明降低了電源充電時的紋波噪聲，可以提高數(shù)據(jù)加載密度，提高了通信數(shù)據(jù)傳輸效率。
【專利說明】
車載通信設(shè)備分步式充電器
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于電子通信領(lǐng)域，涉及一種通信充電設(shè)備，具體涉及一種車載通信設(shè)備分步式充電器。
【背景技術(shù)】
[0002]在各種電子設(shè)備中，不同的模塊通常需要不同的直流電源，通常由一個直流電源對其他電源進行充電以獲得不同電位的直流電源。對于通信設(shè)備，隨著功耗和信號電壓幅度的降低，對于系統(tǒng)的噪聲信號容忍度越來越小，特別是電源噪聲疊加在信號上時，對于信號失真的影響隨著電源電壓的降低而體現(xiàn)出越來越顯著的影響。車載的通信設(shè)備中，由于電源本身是由機械能轉(zhuǎn)換而來，電源本身自己帶有較強紋波，在通信頻率高，信息密度大的通信時，噪聲影響更加惡劣。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為降低電源噪聲疊加在通信信號上造成的信號失真，本發(fā)明公開了一種車載通信設(shè)備分步式充電器。
[0004]本發(fā)明所述車載通信設(shè)備分步式充電器，車載通信設(shè)備分步式充電器，包括充電電源、被充電電源及基準(zhǔn)電壓，還包括一級充電模塊及二級充電模塊；
所述一級充電模塊包括第一運算放大器、第一充電器件，所述第一運算放大器的輸出端連接第一充電器件控制端，所述第一充電器件的輸入端連接充電電源，輸出端連接第一運算放大器的反向輸入端，所述第一運算放大器的正向輸入端連接基準(zhǔn)電壓，還包括連接在第一充電器件輸出端與地之間的限流電阻；
所述二級充電模塊包括第二運算放大器、第二充電器件，所述第二運算放大器的輸出端連接第二充電器件控制端，所述第二充電器件的輸入端及第二運算放大器的正向輸入端連接第一充電器件的輸出端;第二充電器件的輸出端與第二運算放大器的反向輸入端及被充電電源連接；
所述第一充電器件及第二充電器件的輸出端分別連接有另一端接地的第一電容和第二電容；
還包括分壓電路，所述分壓電路輸出所述基準(zhǔn)電壓，并使其電壓值位于充電電源和被充電電源的電壓值之間。
[0005]優(yōu)選的，所述分壓電路為電阻串，電阻串兩端分別連接充電電源和被充電電源，電阻串的內(nèi)部任意節(jié)點作為基準(zhǔn)電壓輸出。
[0006]優(yōu)選的，所述第一充電器件和/或第二充電器件為NMOS管。
[0007]優(yōu)選的，所述車載通信設(shè)備分步式充電器還包括預(yù)充電電路，所述預(yù)充電電路的功能為:在第一及第二運算放大器工作前，將第一充電器件輸出端預(yù)充電至預(yù)充電壓，所述預(yù)充電壓為介于基準(zhǔn)電壓和被充電電壓值之間，預(yù)充完成后，所述預(yù)充電電路在第一及第二運算放大器工作前關(guān)閉。
[0008]進一步的，所述分壓電路還包括預(yù)充電壓輸出端，所述預(yù)充電壓輸出端輸出的預(yù)充電壓值位于基準(zhǔn)電壓和被充電電源的電壓值之間；所述預(yù)充電電路由第三運算放大器、計時器及開關(guān)器件組成，所述第三運算放大器的正向輸入端連接預(yù)充電壓輸出端，反向輸入端連接第三運算放大器輸出端及開關(guān)器件輸入端，所述開關(guān)器件輸出端連接第一充電器件的輸出端，所述開關(guān)器件的控制端與計時器連接，所述計時器在上電后開啟開關(guān)器件，并經(jīng)過預(yù)設(shè)時間段后關(guān)閉開關(guān)器件。
[0009]采用本發(fā)明所述的車載通信設(shè)備分步式充電器，應(yīng)用于直流充電過程中，將一次充電分為兩次充電過程，降低了電源充電時的紋波噪聲，同時中間電壓跟隨被充電電壓逐漸上升，充電壓差幅度線性減小，電壓變化過程平穩(wěn)無突變，進一步減少了系統(tǒng)噪音及對數(shù)據(jù)信息的二次干擾，由于電源紋波的減小，可以提高數(shù)據(jù)加載密度，還提高了通信數(shù)據(jù)傳輸效率。
【附圖說明】
[0010]圖1為本發(fā)明所述車載通信設(shè)備分步式充電器的一種具體實施應(yīng)用方式示意圖；
圖2為本發(fā)明所述分壓電路的一種【具體實施方式】示意圖；
圖中附圖標(biāo)記名稱為:VH-充電電源，VL-被充電電源，VP-預(yù)充電壓，VM-中間電壓，VREF-基準(zhǔn)電壓，AMPl -第一運算放大器，AMP2-第二運算放大器，AMP3-第三運算放大器，Ml-第一充電器件，M2-第二充電器件，Rl-限流電阻，RL-負載，R2-第一分壓電阻，R3-第二分壓電阻，R4-第三分壓電阻，Cl -第一電容，C2-第二電容，K-開關(guān)器件。
【具體實施方式】
[0011]下面結(jié)合附圖，對本發(fā)明的【具體實施方式】作進一步的詳細說明。
[0012]本發(fā)明所述一種車載通信設(shè)備分步式充電器，包括充電電源、被充電電源及基準(zhǔn)電壓，還包括一級充電模塊及二級充電模塊；
所述一級充電模塊包括第一運算放大器、第一充電器件，所述第一運算放大器的輸出端連接第一充電器件控制端，所述第一充電器件的輸入端連接充電電源，輸出端連接第一運算放大器的反向輸入端，所述第一運算放大器的正向輸入端連接基準(zhǔn)電壓，還包括連接在第一充電器件輸出端與地之間的限流電阻；
所述二級充電模塊包括第二運算放大器、第二充電器件，所述第二運算放大器的輸出端連接第二充電器件控制端，所述第二充電器件的輸入端及第二運算放大器的正向輸入端連接第一充電器件的輸出端;第二充電器件的輸出端與第二運算放大器的反向輸入端及被充電電源連接；
所述第一充電器件及第二充電器件的輸出端分別連接有另一端接地的第一電容和第二電容；
還包括分壓電路，所述分壓電路輸出所述基準(zhǔn)電壓，并使其電壓值位于充電電源和被充電電源的電壓值之間。
[0013]如圖1所示，假設(shè)充電電壓VH=1，被充電電壓VL初始值為零，VREF被預(yù)設(shè)為(VH+VL)/2。初始狀態(tài)下VREF=5V，第一運算放大器AMPl的連接形式使得其輸出端電壓趨近于正向輸入端電壓VREF，即第一運算放大器輸出端的中間電壓VM經(jīng)過以第一運算放大器為核心的一級充電模塊后，得到的中間電壓VM=5V。
[0014]圖1中一級充電模塊輸出端的第一電容Cl與限流電阻Rl共同組成輸出濾波器以減少輸出紋波。同時限流電阻Rl還可以限制第一充電器件Ml的最大電流，避免器件損害，第一電容Cl作為中間電壓VM的儲能電容。
[0015]二級充電模塊以中間電壓VM作為電源，對第二電容C2進行充電，第二運算放大器AMP2與第一運算放大器AMPl的連接方式相同，第二運算放大器以負載電阻RL起到在一級充電模塊中限流電阻Rl的作用。
[0016]兩個充電模塊中的充電器件優(yōu)選使用相同面積下電流能力更強的NMOS器件。
[0017]二級充電模塊使被充電電壓VL的電壓值朝著VM的電壓值趨近。
[0018]分壓電路用于產(chǎn)生基準(zhǔn)電壓VREF，關(guān)鍵在于使其電壓值時刻介于充電電壓VH與被充電電壓VL之間，從而使VREF可以隨VL上升而上升，而隨VH下降而下降。
[0019]圖2給出分壓電路的一種常見方式，以分壓電阻串聯(lián)而成，通過設(shè)置圖2中VREF標(biāo)注節(jié)點兩端的電阻值比例，可以得到VREF與VH及VL的不同函數(shù)關(guān)系。例如對于第一分壓電阻R2等于第二分壓電阻R3與第三分壓電阻R4之和的典型情況，VREF=(VH+VL)/2。
[0020]以下說明本發(fā)明的充電過程，
對于VH=1V ,VL=OV的初始狀態(tài)，此時VREF=VM=5V，但當(dāng)VL被充電至IV時，此時VREF=(10+1 )/2=5.5V，此時的VM在一級充電模塊中的穩(wěn)態(tài)電壓為5.5V，對于被充電電壓VL=IV的狀態(tài)，壓差仍然維持在4.5V左右。
[0021]當(dāng)VL被充至2V時，此時VREF= (10+2)/2= 6V，S卩VREF=6V，VM會被充至6V，此時對于被充電電壓VL=2V的狀態(tài)，壓差維持在4V左右。
[0022]當(dāng)VL被充至較接近VH，例如9V時，此時VREF= (10+9)/2=9.5V, VM會被充至9.5V,]tb時對于被充電電壓VL=9V的狀態(tài)，壓差維持在0.5V左右。
[0023]通過以上狀態(tài)列舉不難看出，本發(fā)明中，采用兩級充電模式，在完成基本充電功能使VL持續(xù)上升至不斷接近VH的同時，在一級充電模塊處，中間電壓VM與充電電壓VH的壓差；以及在二級充電模塊處，中間電壓VM與被充電電壓VL的壓差，均被限制在小于VH-VL的范圍內(nèi)，從而實際減少了傳統(tǒng)一級充電模式下，由于壓差過大造成電源輸出大電流而容易形成較大紋波的現(xiàn)象。同時利用兩級充電形式，使得輸出級器件可以選擇耐壓值較低的低壓器件，降低整個集成電路芯片的耐壓工藝，從而避免使用昂貴的高壓芯片制程，以較為低廉的低壓工藝完成高壓充電過程，節(jié)省了制造成本。
[0024]中間電壓跟隨被充電電壓逐漸上升，充電壓差幅度線性減小，電壓變化過程平穩(wěn)無突變，進一步減少了系統(tǒng)噪音及對數(shù)據(jù)信息的二次干擾，由于電源紋波的減小，可以提高數(shù)據(jù)加載密度，還提高了通信數(shù)據(jù)傳輸效率。
[0025]在圖1所示的【具體實施方式】，給出了本發(fā)明的一個優(yōu)選實施方案，所述車載通信設(shè)備分步式充電器還包括預(yù)充電電路，所述預(yù)充電電路的功能為:在第一及第二運算放大器工作前，將第一充電器件輸出端預(yù)充電至預(yù)充電壓，所述預(yù)充電壓為介于基準(zhǔn)電壓和被充電電壓值之間，預(yù)充完成后，所述預(yù)充電電路在第一及第二運算放大器工作前關(guān)閉。
[0026]圖1中給出了預(yù)充電電路的一個【具體實施方式】，所述分壓電路還包括預(yù)充電壓輸出端，所述預(yù)充電壓輸出端輸出的預(yù)充電壓值位于基準(zhǔn)電壓和被充電電源的電壓值之間；所述預(yù)充電電路由第三運算放大器AMP3、計時器及開關(guān)器件組成，所述第三運算放大器的正向輸入端連接預(yù)充電壓輸出端，反向輸入端連接第三運算放大器輸出端及開關(guān)器件K輸入端，所述開關(guān)器件輸出端連接第一充電器件的輸出端，所述開關(guān)器件的控制端與計時器連接，所述計時器在上電后開啟開關(guān)器件K，并經(jīng)過預(yù)設(shè)時間段后關(guān)閉開關(guān)器件。
[0027]計時器在上電后，開啟開關(guān)器件，同時分壓電路產(chǎn)生預(yù)充電壓，第三運算放大器按照預(yù)充電壓值對輸出端充電，第三運算放大器的連接方式雖然使第三運算放大器對其輸出端預(yù)充電的穩(wěn)態(tài)電壓為預(yù)充電壓值，但在本發(fā)明中，并不需要使第三運算放大器持續(xù)工作到充至預(yù)充電壓值，只要通過預(yù)設(shè)時間段的充電過程，使VM端電壓上升至預(yù)充電壓值附近即可，當(dāng)然也可以充置預(yù)充電壓值。
[0028]采用預(yù)充電電路設(shè)置，對于VM端電壓預(yù)充至一定電平，減小了從充電電壓VH對VM端充電時的絕對壓差，從而減小了紋波，同時對于一級充電模塊，功率器件在持續(xù)工作時的最大壓差為充電電壓VH與預(yù)充電后的電壓之間的差值，預(yù)充電行為實際減少了該差值，從而使一級充電模塊的功率器件部分可以全部采用較低電壓的集成電路制造工藝，降低了芯片制造成本。開關(guān)器件可以為MOS、三極管或傳輸門等。
[0029]前文所述的為本發(fā)明的各個優(yōu)選實施例，各個優(yōu)選實施例中的優(yōu)選實施方式如果不是明顯自相矛盾或以某一優(yōu)選實施方式為前提，各個優(yōu)選實施方式都可以任意疊加組合使用，所述實施例以及實施例中的具體參數(shù)僅是為了清楚表述發(fā)明人的發(fā)明驗證過程，并非用以限制本發(fā)明的專利保護范圍，本發(fā)明的專利保護范圍仍然以其權(quán)利要求書為準(zhǔn)，凡是運用本發(fā)明的說明書及附圖內(nèi)容所作的等同結(jié)構(gòu)變化，同理均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.車載通信設(shè)備分步式充電器，包括充電電源、被充電電源及基準(zhǔn)電壓，其特征在于， 還包括一級充電模塊及二級充電模塊；所述一級充電模塊包括第一運算放大器、第一充電器件，所述第一運算放大器的輸出 端連接第一充電器件控制端，所述第一充電器件的輸入端連接充電電源，輸出端連接第一 運算放大器的反向輸入端，所述第一運算放大器的正向輸入端連接基準(zhǔn)電壓，還包括連接 在第一充電器件輸出端與地之間的限流電阻；所述二級充電模塊包括第二運算放大器、第二充電器件，所述第二運算放大器的輸出 端連接第二充電器件控制端，所述第二充電器件的輸入端及第二運算放大器的正向輸入端 連接第一充電器件的輸出端;第二充電器件的輸出端與第二運算放大器的反向輸入端及被 充電電源連接；所述第一充電器件及第二充電器件的輸出端分別連接有另一端接地的第一電容和第 二電容；還包括分壓電路，所述分壓電路輸出所述基準(zhǔn)電壓，并使其電壓值位于充電電源和被 充電電源的電壓值之間。2.如權(quán)利要求1所述的車載通信設(shè)備分步式充電器，其特征在于，所述分壓電路為電阻 串，電阻串兩端分別連接充電電源和被充電電源，電阻串的內(nèi)部任意節(jié)點作為基準(zhǔn)電壓輸出。3.如權(quán)利要求1所述的車載通信設(shè)備分步式充電器，其特征在于，所述第一充電器件 和/或第二充電器件為NMOS管。4.如權(quán)利要求1所述的車載通信設(shè)備分步式充電器，其特征在于，所述車載通信設(shè)備分 步式充電器還包括預(yù)充電電路，所述預(yù)充電電路的功能為:在第一及第二運算放大器工作 前，將第一充電器件輸出端預(yù)充電至預(yù)充電壓，所述預(yù)充電壓為介于基準(zhǔn)電壓和被充電電 壓值之間，預(yù)充完成后，所述預(yù)充電電路在第一及第二運算放大器工作前關(guān)閉。5.如權(quán)利要求4所述的車載通信設(shè)備分步式充電器，其特征在于，所述分壓電路還包括 預(yù)充電壓輸出端，所述預(yù)充電壓輸出端輸出的預(yù)充電壓值位于基準(zhǔn)電壓和被充電電源的電 壓值之間；所述預(yù)充電電路由第三運算放大器、計時器及開關(guān)器件組成，所述第三運算放大 器的正向輸入端連接預(yù)充電壓輸出端，反向輸入端連接第三運算放大器輸出端及開關(guān)器件 輸入端，所述開關(guān)器件輸出端連接第一充電器件的輸出端，所述開關(guān)器件的控制端與計時 器連接，所述計時器在上電后開啟開關(guān)器件，并經(jīng)過預(yù)設(shè)時間段后關(guān)閉開關(guān)器件。
【文檔編號】H02J7/00GK105978077SQ201610413335
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2016年6月14日
【發(fā)明人】不公告發(fā)明人
【申請人】羅艷平