CN101304568B - 一种移动终端的充电装置及充电方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种移动终端的充电装置及充电方法，应用于具有系统连接器或者专用的充电接口的移动终端内，所述移动终端与外部的充电器连接，其特征在于，所述充电装置包括：数字基带单元、模拟基带单元、或门装置、充电模块和电池。解决手机设计中由于采用了基于软件控制充电的平台而带来的充电功能种种异常，提高此类手机充电功能的可靠性，另外还可以减小充电模块软件开发难度，缩短充电模块调试周期，提高研发质量。

Description

一种移动终端的充电装置及充电方法

技术领域

本发明涉及通讯领域及其它电子领域，尤其是涉及一种无线终端充电功能模块的设计新方法。

背景技术

目前，手机(Mobile)技术已经取得了极大的发展，手机的新功能层出不穷，从单一的打电话功能向智能手机(Smart Phone)方向发展，期间还出现了音乐(MP3)手机、卡拉OK手机、摄影手机、MP4手机和其他功能手机。另外，在即将到来的3G时代，移动终端将提供更丰富的功能，如：可视电话，流媒体，3G业务等。所有这些便携功能和业务的提供都是需要足够电池电量作支撑的。当移动终端的电池耗尽后，必须通过充电补充电池能量后，手机终端才能够重新启动工作。由此可见，虽然移动终端的新功能层出不穷，但是手机的充电功能依然是手机的基本功能；而且，一旦手机的充电功能出现故障，将直接影响到用户的正常使用，所以可靠和稳定的充电功能也是手机最重要功能之一。

如图1所示，是目前软件控制充电的系统框图。软件控制充电主要包括以下几个单元模块：数字基带(DBB，Digital BaseBand)的控制端口101；模拟基带(ABB，Analog BaseBand)与充电有关的PMU(电源管理单元，Power Manager Unit)102；系统连接器103；充电功率电路单元104；必要的检测电路单元105；电池106。当DBB运行充电程序时，通过其与ABB102相连接的串口发送控制命令和读取必要的参量，完成充电数字部分的信号处理。系统连接器103主要给手机提供充电电源。ABB102通过对功率电路的控制，完成对充电状态的控制。ABB102通过检测电路单元105获取当前充电状态数据，给DBB101的充电程序提供必要的信息。

其具体实现方式主要以下三个方面：

(一)当开机状态时，插入充电器：(1)ABB接受到充电器插入信号，产生中断信号并上报给DBB；(2)DBB接受到中断信号以后，读取ABB中断寄存器的值，判断出是充电器插入中断后，启动充电流程，并把充电器插入信息上报给UI(User Interface，用户界面)，UI根据该信号做相应处理；(3)开启充电流程后，执行一整套软件充电自适应算法，主要完成涓流充电、恒流充电及恒压充电所必要的控制，与此同时，还必须获得充电控制过程中所必须的参数；(4)如果充电达到设定值，中止本充电流程，把充电接受信息上报给UI，UI执行相应处理；(5)如果充电器没有拔出，启动充电监测程序，如果电池满足Recharge条件，系统执行再充电(Recharge)流程。

(二)当关机状态插入充电器：(1)ABB产生系统启动所必须的电源，并且输出系统复位信号；(2)复位完成后，DBB输出PWRON信号，保持系统启动所需要的工作电源；(3)DBB读取ABB内寄存器的值，判断当前系统启动类型；(4)如果检测到当前开机是充电开机，执行充电开机流程，将相应的信息汇报给UI；(5)充电流程启动后，执行一整套软件充电自适应算法，主要完成涓流充电、恒流充电及恒压充电所必要的控制，与此同时，还必须获得充电控制过程中所必须的参数；(6)如果充电达到设定值，中止本充电流程，把充电接受信息上报给UI，UI执行相应处理；(7)如果充电器没有拔出，启动充电监测程序，如果电池满足Recharge条件，系统执行再充电(Recharge)流程。

(三)充电器拔出流程：如果开机充电过程中，拔出充电器，ABB产出中断，DBB响应中断，并将相应信息汇报给UI，执行相应操作后，退出充电流程；如果是关机充电过程中拔出充电器，ABB也产生中断，DBB执行完相应操作后，释放PWRON信号，系统自动关机。

如图2所示，是锂电池充电特性曲线(Charge Characterlstlcs)。针对两种不同容量的电池，图表给出了两种不同充电电流的锂电池充电曲线。如上所说，软件控制充电就是要模拟该充电曲线，完成对锂电池的充电功能。上面提到的自适应算法就是完成该功能，该充电过程包括：(1)涓流充电，即当电池电压低于某一设定值V1时，执行该充电过程；(2)当电池电压大于该设定值V1，而小于另一设定值V2时，执行恒流充电过程；(3)当电池电压达到V2值时，执行恒压充电过程。

虽然以上充电方法已经得到了实际应用，但是从研发实践以及售后客退机来看，该充电方法存在以下的不足之处：(1)充电结束时，存在电池假充满现象，这样直接影响手机的待机和通话时间；(2)恒压充电过程与充电器的特性有关，很可能存在过压充电现象，影响电池寿命；(3)AC Adapter(充电器)采用市电供电，如果充电器性能不好，就会有电网浪涌电压的引入，而通常ABB的耐压都不是很高，这样，ABB工作寿命将受到考验；(4)当电池电量低的情况下，插入充电器存在不开机的现象；(5)由于图(1)中的功率电路单元通常是功率PNP管或者功率CMOS管，此电路极易受环境温度的影响；(6)更为重要的是，该充电自适应算法相当复杂，在产品开发时需要投入大量的人力物力来调试充电曲线及实验验证充电性能的可靠性，极大地影响了产品开发周期和研发成本。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种移动终端的充电装置及充电方法，解决手机设计中由于采用了基于软件控制充电的平台而带来的充电功能种种异常，提高此类手机充电功能的可靠性，另外还可以减小充电模块软件开发难度，缩短充电模块调试周期，提高研发质量。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种移动终端的充电装置，应用于具有系统连接器或者专用的充电接口的移动终端内，所述移动终端与外部的充电器连接，其特征在于，所述充电装置包括：数字基带单元、模拟基带单元、或门装置、充电模块和电池，其中，

所述数字基带单元，用于当所述移动终端通过系统连接器或专用的充电接口插入充电器时，判断是否开机，如未开机则该数字基带单元发送信号给所述或门装置；该数字基带单元在接收到所述模拟基带单元发送的复位信号后进行复位和初始化，检测并判断当前的开机类型，如不是充电器插入开机则执行其他处理，否则指示所述充电模块执行充电；

所述模拟基带单元，用于当所述移动终端通过系统连接器或专用的充电接口插入充电器时，如未开机接收所述或门装置信号，对数字基带单元复位后初始化；

或门装置，用于当所述移动终端通过系统连接器插入充电器时，如未开机则接收所述系统连接器和数字基带单元发送的信号并产生信号发送给所述模拟基带单元；

所述充电模块，用于当所述移动终端通过系统连接器插入充电器时，如开机则产生插入中断信息给数字基带单元，并给电池充电；并检测到充电完成信号时，中止充电，并执行定时监测电池电量，如果满足再充电条件，则执行再充电流程，否则中止充电；当没有检测到充电完成信号时，则继续执行充电过程。

本发明所述的装置，其中，进一步包括：电平转换器，与所述系统连接器和或门装置相连接，用于当所述移动终端通过系统连接器插入充电器时，如未开机则接收所述系统连接器的信号，将其转换后输出给所述或门装置；

上述的装置，其中，进一步包括：辅助控制电路，与所述数字基带单元和或门装置相连接，用于当所述移动终端通过系统连接器或专用的充电接口插入充电器时，如开机则屏蔽电平转换器发送的信号。

本发明所述的装置，其中，所述电池，为具有充电芯片的锂电池；所述充电接口，为USB口；

上述的装置，其中，所述锂电池中的充电芯片，为能够完成整个锂电池充电所需要的充电曲线，包括涓流充电、恒流充电和恒压充电的充电芯片。

为了解决上述技术问题，本发明还提供了一种移动终端的充电方法，应用于具有系统连接器或专用的充电接口的移动终端内，所述移动终端与外部的充电器连接，其特征在于，所述移动终端内包括一充电装置，所述方法包括以下步骤：

(1)当所述移动终端通过系统连接器或专用的充电接口插入充电器时，判断是否开机，如开机则执行步骤(2)；如未开机则复位后初始化，检测并判断当前的开机类型，如不是充电器插入开机则执行其他处理，否则执行步骤(3)；

(2)充电装置产生插入中断信息，并启动对电池的充电；

(3)当所述充电装置检测到充电完成信号时，中止对电池的充电，并执行定时监测电池电量，如果满足再充电条件，则执行再充电流程，否则中止对电池的充电；当所述充电装置没有检测到充电完成信号时，则继续执行对电池的充电过程；

其中，所述充电装置位于该移动终端之内。

本发明所述的装置，其中，所述电池，为具有充电芯片的锂电池；所述充电接口，为USB口；

上述的方法，其中，所述锂电池中的充电芯片，为能够完成整个锂电池充电所需要的充电曲线，包括涓流充电、恒流充电和恒压充电的充电芯片。

本发明所述的装置，其中，进一步包括：

当所述充电器从移动终端的系统连接器或专用的充电接口拔出时，判断当前充电流程是开机充电流程还是关机充电流程，如是开机充电，则所述充电装置响应充电器拔出中断中止对电池的充电流程；如是关机充电，则所述充电装置响应充电器拔出中断中止对电池的充电流程的同时，所述移动终端关机。

与现有技术相比，本发明所述的技术的应用，对于基于软件控制充电的手机平台，可以从以下几个方面提高充电的性能：

(1)可以解决电池假充满问题，从而可以发挥手机电池的最大性能，延长手机的待机和通话时间；

(2)由于专用锂电池充电芯片的引入，可以解决充电过程中存在过压充电问题，保护锂电池；

(3)由于充电芯片的引入，充电电源避免了与ABB直接相连接，这样可以避免由于ABB的耐压都不高而导致的ABB失效问题；

(4)有效地解决了当电池电量低的情况下，插入充电器存在不开机的问题；

(5)虽然从直接的BOM(Bill Of Materials)成本来看，该设计方法会比软件控制充电的成本略微高一点，但是，软件控制充电自适应算法相当复杂，在产品开发时需要投入大量的人力物力来调试充电曲线及实验验证充电性能的可靠性，因此，考虑到软件控制充电会影响产品开发周期和研发成本及充电功能的稳定性，该技术还是具有相对大的实用价值。

附图说明

图1是本发明现有技术中所述的控制充电的系统结构图；

图2是本发明现有技术中锂电池充电特性曲线图；

图3是本发明实施例所述的一种移动终端的充电装置的结构图；

图4是本发明实施例所述的一种移动终端的充电装置的执行方法中插入充电器/USB时的执行流程图；

图5是本发明实施例所述的一种移动终端的充电装置的执行方法中拔出充电器/USB时的执行流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明所述内容作详细说明。

本发明所述实施例的一种移动终端的充电功能模块新的设计方法，用于提供稳定的手机充电功能，该设计方法主要思想包括以下几部分：

(1)手机应具有系统连接器或者专用的充电接口，用于充电电源的接入；

(2)充电模块设计中需要一款专用的锂电池充电芯片，该充电芯片可以完成整个锂电池充电所需要的充电曲线，包括涓流充电、恒流充电和恒压充电；

(3)该设计方法需要综合利用DBB到ABB的开关机电源控制信号(DBB PWRON)，该信号的作用等同于Power On(开机键)信号。当关机状态下，输入DBB PWRON信号高电平时，ABB开启与开机有关的电源并产生复位信号，复位完成后，系统可以进入程序下载或者正常开机流程；

(4)考虑到关机充电时，系统需要自动开机，进入充电界面。我们在DBB PWRON信号和ABB DBBON信号之间接入了或门，这样，当Power On键按下，平台依然可以按照既定的程式工作；而当关机状态下插入充电器，系统也可以启动；

(5)系统充电器插入信号需要进行电平转换，一般充电器的电源电压是5V，而数字电路工作的电压一般是2.8/1.8V，所以需要将输入电平做一个转换；

(6)为了系统在插入充电器时，按下KEY ON键能够关机，还需要对充电器插入信号进行额外的控制，保证充电状态下系统功能正常。

上述的方法在所述步骤(1)中，除了适配器(AC Adapter)外，当USB插入时，系统也能完成充电功能；

上述的方法，在所述步骤(2)中，还包括当充电器插入时，充电芯片需要产生充电器插入信号，同样当充电器拔出时，充电芯片需要给系统提供充电器拔出信号；

上述的方法，在所述步骤(2)中，还包括当电池电量充满时，充电芯片至少需要给系统提供充电流程结束信号；

上述的方法，在所述步骤(2)中，锂电池充电过程：涓流充电、恒流充电和恒压充电，由充电芯片独立控制，不需要软件对充电过程加以控制；

上述的方法，在所述步骤(2)中，还包括由于设计中，采用专用的锂电池充电芯片，通常这些充电芯片的耐压和抗静电能力比较强，这样，市电浪涌电压不会影响到ABB工作寿命，进而可以提高系统的寿命；

上述的方法，在所述步骤(2)中，还包括充电芯片内部一般都有温度检测和过流流及过压保护电路，充电过程不需要Host对以上参数进行控制，充电功能自动完成，Host只需执行充电流程开始和结束的控制；

上述的方法，在所述步骤(3)中，本发明利用了DBB PWRON信号作用等同于KEYON，当关机状态下插入充电器系统可以开机；

上述的方法，在所述步骤(4)中，还包括当充电器插入且按下KEYON关机时，系统处理完与关机有关事件后，最后释放DBB PWRON信号，完成关机；由于系统的关闭，辅助控制电路就会允许充电器插入信号输入到系统或门，这样，ABB的DBBON信号有效，系统关机后又会自动进入关机充电流程；

上述的方法，在所述步骤(6)中，还包括当开机插入充电器，一旦系统检测到有充电器插入，需要通过辅助控制电路屏蔽或门的充电器插入信号；而当关机插入充电器，需要系统启动以后，再屏蔽或门的充电器插入信号，这样设计是为了插入充电器后，系统依然可以通过释放DBBPWRON信号来完成关机功能。

如图3所示，是本发明实施例所述的充电装置设计新方法的系统框图。下面分以下三个方面来介绍该系统工作原理：

(1)当移动终端在关机状态下插入充电器(适配器)。充电器插入信号可以通过电平转换器305输入或门306，或门306的另外一输入端是DBB PWRON信号，当手机处于关机状态时，该信号输出低电平，这两个信号取或后，或门306输出高电平，ABB302开启与开机有关电电源信号，并提供系统复位信号。由于充电器插入以后，充电模块303的插入检测信号会输出到DBB301的GPIO1。系统复位完成后，系统会检测该引脚的信号状态，由此来判断当前的开机类型。如果检测到该信号，说明是充电器插入开机，系统启动充电流程，并且通过设置辅助控制电路307，屏蔽充电器插入信号，这样，当充电器任意拔出或者按下开机键，系统能够自动关机或者进入正常开机流程。当电池充满时，充电模块303会输出充电结束信号到DBB301的GPIO2。DBB301检测到该信号后，结束充电流程。

(2)当移动终端在开机状态下插入充电器。由于当系统启动以后，都会屏蔽从电平转换器305输入的充电器插入信号，所以开机状态下，充电器的插入检测由充电模块303提供；当系统接受充电器插入中断后，系统立即启动充电流程。当电池电量充满时，充电模块303同样提供充电满信号，这样，当DBB301检测到该信号时，结束当前充电流程；当充电器依然没有拔出且电池电量低于Recharge(再充电)值，充电芯片执行Recharge功能并汇报该信息，UI视需要作相应处理。

(3)当充电器从移动终端拔出。充电芯片无论是在开机状态下充电还是关机状态下充电，都会向DBB301发出充电器拔出中断。DBB301收到该中断后，退出充电流程；如果是关机充电，系统在关闭充电流程后，还会释放DBB 301的PWRON信号，系统重新回到关机状态中。

如图4所示，是本发明实施例所述的充电装置设计方法的在充电器/USB插入时充电流程图。充电器插入时的流程主要包括以下几个步骤：

步骤401，充电器或者USB线插入系统连接器接口；

步骤402，判断充电器插入时，移动终端的系统是否已经开机，如果是，则执行步骤412；否则执行步骤403；

步骤403，移动终端的系统复位后，初始化系统程序；

步骤404，检测DBB的GPIO1状态，并且判断当前的开机类型；

步骤405，如果不是充电器插入开机，执行步骤406；否则执行步骤407；

步骤406，后续开机处理；

步骤407，启动充电器插入开机流程，并将DBB的GPIO1设为中断；

步骤408，设置DBB的GPIO3，清除充电器插入开机信号；

步骤409，如果检测到充电满信号(DBB的GPIO2)，执行步骤(10)，否则执行等待程序；

步骤410，中止充电流程，并执行定时检测电池电量或者DBB的GPIO2的程式；

步骤411，如果满足Recharge条件，移动终端的系统启动Recharge流程，否则执行步骤410；

步骤412，DBB的GPIO1产生充电器插入中断；移动终端的系统响应充电器插入中断并启动充电器插入流程，然后执行步骤408。

如图5所示，是本发明实施例所述的充电装置的设计方法在充电器/USB拔出时充电流程图。充电器拔出时的流程主要包括以下几个步骤：

步骤501，充电器或者USB线拔出移动终端的系统连接器接口，充电芯片产生充电器或者USB拔出中断；

步骤502，充电流程校验当前充电流程的开启状态，即判断当前充电流程是开机充电流程还是关机充电流程，如果是开机充电，执行步骤503，否则执行完步骤503后，再执行步骤504；

步骤503，移动终端的系统响应充电器拔出中断，UI执行相应操作后，系统中止该充电流程；

步骤504，移动终端的系统做必要的设置后，释放DBB的PWRON信号，这样系统重新进入关机状态。

从以上软件控制流程可见，本发明的充电流程中软件控制部分相当简单，特别适合手机开发平台是基于软件控制充电的平台，有利于提高系统充电功能的稳定性和研发质量，降低手机成本。

与现有技术相比，本发明实施例所述的技术的应用，对于基于软件控制充电的手机平台，可以从以下几个方面提高充电的性能：

(1)可以解决电池假充满问题，从而可以发挥手机电池的最大性能，延长手机的待机和通话时间；

(2)由于专用锂电池充电芯片的引入，可以解决充电过程中存在过压充电问题，保护锂电池；

(3)由于充电芯片的引入，充电电源避免了与ABB直接相连接，这样可以避免由于ABB的耐压都不高而导致的ABB失效问题；

(4)有效地解决了当电池电量低的情况下，插入充电器存在不开机的问题；

(5)虽然从直接的BOM(Bill Of Materials)成本来看，该设计方法会比软件控制充电的成本略微高一点，但是，软件控制充电自适应算法相当复杂，在产品开发时需要投入大量的人力物力来调试充电曲线及实验验证充电性能的可靠性，因此，考虑到软件控制充电会影响产品开发周期和研发成本及充电功能的稳定性，该技术还是具有相对大的实用价值。

以上所述仅为本发明的示意实施例，应当知道这可以有许多变型，这种变型不被认为是脱离本发明的示意实施例的精神和范围，并且所有这样的本领域普通技术人员显而易见的变型被包含在所附权利要求的范围之内。

Claims (9)

1.一种移动终端的充电装置，应用于具有系统连接器或者专用的充电接口的移动终端内，所述移动终端与外部的充电器连接，其特征在于，所述充电装置包括：数字基带单元、模拟基带单元、或门装置、充电模块和电池，其中，

所述数字基带单元，用于当所述移动终端通过系统连接器或专用的充电接口插入充电器时，判断是否开机，如未开机则该数字基带单元发送信号给所述或门装置；该数字基带单元在接收到所述模拟基带单元发送的复位信号后进行复位和初始化，检测并判断当前的开机类型，如不是充电器插入开机则执行其他处理，否则指示所述充电模块执行充电；

所述模拟基带单元，用于当所述移动终端通过系统连接器或专用的充电接口插入充电器时，如未开机接收所述或门装置信号，对数字基带单元复位后初始化；

或门装置，用于当所述移动终端通过系统连接器或专用的充电接口插入充电器时，如未开机则接收所述系统连接器或专用的充电接口和数字基带单元发送的信号并产生信号发送给所述模拟基带单元；

所述充电模块，用于当所述移动终端通过系统连接器或专用的充电接口插入充电器时，如开机则产生插入中断信息给数字基带单元，并给电池充电；并检测到充电完成信号时，中止充电，并执行定时监测电池电量，如果满足再充电条件，则执行再充电流程，否则中止充电；当没有检测到充电完成信号时，则继续执行充电过程。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，进一步包括：电平转换器，与所述系统连接器或专用的充电接口和或门装置相连接，用于当所述移动终端通过系统连接器或专用的充电接口插入充电器时，如未开机则接收所述系统连接器或专用的充电接口的信号，将其转换后输出给所述或门装置。

3.如权利要求2所述的装置，其特征在于，进一步包括：辅助控制电路，与所述数字基带单元和或门装置相连接，用于当所述移动终端通过系统连接器或专用的充电接口插入充电器时，如开机则屏蔽电平转换器发送的信号。

4.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述电池，为具有充电芯片的锂电池；所述充电接口，为USB口。

5.如权利要求4所述的装置，其特征在于，所述锂电池中的充电芯片，为能够完成整个锂电池充电所需要的充电曲线，包括涓流充电、恒流充电和恒压充电的充电芯片。

6.一种移动终端的充电方法，应用于具有系统连接器或专用的充电接口的移动终端内，所述移动终端与外部的充电器连接，其特征在于，所述移动终端内包括一充电装置，所述方法包括以下步骤：

(1)当所述移动终端通过系统连接器或专用的充电接口插入充电器时，判断是否开机，如开机则执行步骤(2)；如未开机则复位后初始化，检测并判断当前的开机类型，如不是充电器插入开机则执行其他处理，否则执行步骤(3)；

(2)充电装置产生插入中断信息，并启动对电池的充电；

(3)当所述充电装置检测到充电完成信号时，中止对电池的充电，并执行定时监测电池电量，如果满足再充电条件，则执行再充电流程，否则中止对电池的充电；当所述充电装置没有检测到充电完成信号时，则继续执行对电池的充电过程。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述电池，为具有充电芯片的锂电池；所述充电接口，为USB口。

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述锂电池中的充电芯片，为能够完成整个锂电池充电所需要的充电曲线，包括涓流充电、恒流充电和恒压充电的充电芯片。

9.如权利要求6所述的方法，其特征在于，进一步包括：

当所述充电器从移动终端的系统连接器或专用的充电接口拔出时，判断当前充电流程是开机充电流程还是关机充电流程，如是开机充电，则所述充电装置响应充电器拔出中断中止对电池的充电流程；如是关机充电，则所述充电装置响应充电器拔出中断中止对电池的充电流程的同时，所述移动终端关机。

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