CN103501023A - 充电电路 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种充电电路，该充电电路连接于电源适配器与电池之间，该电源适配器提供输出电压，该充电电路用于根据该输出电压对该电池进行充电，该充电电路包括侦测单元、电流转换单元和微控制器。其中，该充电电路包含数字可变电阻，该数字可变电阻连接于该电流转换单元和该微控制器之间，当该充电电路对该电池进行充电时，该微控制器根据该侦测单元侦测到的该输出电压，调节该数字可变电阻，以使该输出电压处于该最小临界值，此时，该充电电流以该最大充电值对该电池持续充电。

Description

充电电路

技术领域

本发明涉及电源电路领域，尤其涉及一种可对电池进行充电控制的充电电路。

背景技术

目前移动便携产品的发展日新月异，人们对它的依赖也与日俱增。例如，智能手机、平板电脑、笔记本等。移动便携产品给用户带来了使用上的灵活方便。但随着移动便携产品功能的日益增多，显示屏的逐渐增大，也使得移动便携产品在使用过程中的耗电量迅速增大。

市售移动产品为了便于携带，通常都以电池为主要电力来源，电力不足时就使用电源适配器（电源适配器可对市电进行变压和整流，以提供直流电源）为电池充电，由于不同的电源适配器提供的充电电流不同，故用户必须为各种不同的产品准备不同规格的电源适配器，造成许多不便。

发明内容

为了克服上述技术问题，本发明提供一种充电电路，可适应不同规格的电源适配器，并可根据不同规格的电源适配器而采用不同的最大充电电流对电池进行充电。

为了实现上述目的，本发明提供了一种充电电路，该充电电路连接于电源适配器与电池之间，该电源适配器提供输出电压，该充电电路用于根据该输出电压对该电池进行充电，该充电电路包括侦测单元、电流转换单元和微控制器。侦测单元连接于该电源适配器，该侦测单元用以侦测该输出电压；电流转换单元连接于该电源适配器，该电流转换单元用以根据该输出电压，对该电池提供充电电流，其中，该输出电压随着该充电电流的增大而减小，当该输出电压处于最小临界值，该充电电流处于最大充电值；微控制器连接于该侦测单元和该电流转换单元，该微控制器用于根据该输出电压调节该充电电流；其中，该充电电路包含数字可变电阻，该数字可变电阻连接于该电流转换单元和该微控制器之间，当该充电电路对该电池进行充电时，该微控制器根据该侦测单元侦测到的该输出电压，调节该数字可变电阻，以使该输出电压处于该最小临界值，此时，该充电电流以该最大充电值对该电池持续充电。

较佳的，在所述的充电电路中，该电流转换单元具有输入端和充电端，该输入端连接于该电源适配器，该充电端连接于该电池。

较佳的，在所述的充电电路中，该电池内具有负温度系数热敏电阻，该电流转换单元具有热敏输入端，该热敏输入端连接于该负温度系数热敏电阻。

较佳的，在所述的充电电路中，该电流转换单元具有输出端，该输出端连接至一设备系统，该电流转换单元可通过该输出端对该设备系统供电。

较佳的，在所述的充电电路中，该电流转换单元具有系统开关端，该系统开关端用以接收控制该输出端的信号，以选择性的对该设备系统供电。

较佳的，在所述的充电电路中，该电流转换单元具有电流配置端，该电流配置端连接于该数字可变电阻。

较佳的，在所述的充电电路中，该微控制器调节该充电电流的过程包括：步骤一，根据该输出电压，调节该数字可变电阻；步骤二，接收此时的该输出电压；步骤三，判断此时的该输出电压是否等于该最小临界值，若为否，则返回执行步骤一，继续调节该数字可变电阻，若为是，则执行步骤四；步骤四，维持该输出电压处于该最小临界值，以使该充电电流以该最大充电值进行充电。

较佳的，在所述的充电电路中，该数字可变电阻包括至少两个配置电阻。

较佳的，在所述的充电电路中，该微控制器还包括开关电路，该微控制器通过该开关电路选择不同的配置电阻，以调节该充电电流。

较佳的，在所述的充电电路中，该微控制器通过改变配置电阻之间的串并联关系，以调节该充电电流。

与现有技术相比，该充电电路具有侦测单元、微控制器和数字可变电阻，该侦测单元可侦测该电源适配器的输出电压，该微控制器根据该电源适配器的输出电压，对该数字可变电阻进行调节，从而使得该充电电路可适应不同规格的电源适配器。并且，该充电电路可根据不同规格的电源适配器，而动态调节该数字可变电阻，以使得该电源适配器的输出电压处于最小临界值，此时，该充电电流处于最大充电值，即该充电电路可根据不同规格的电源适配器而采用不同的最大充电电流对电池进行充电，从而该充电电路以最大功率对电池进行充电。

附图说明

图1为本发明一较佳实施例的结构框图；

图2为本发明中电源适配器的输出电压与充电电流曲线图；

图3为本发明微控制器调节充电电流的流程图；

图4为本发明另一较佳实施例的电路图。

具体实施方式

为使对本发明的目的、构造、特征、及其功能有进一步的了解，兹配合实施例详细说明如下。

如图1所示，为本发明一较佳实施例的结构框图。该充电电路102连接于电源适配器101与电池103之间，该电源适配器101提供输出电压，该充电电路102用于根据该输出电压对该电池103进行充电。其中，该电池103为可充放电的电池，例如，目前移动便携产品中内置的充电电池。该电源适配器101将交流电源转换为直流电源，以通过该充电电路102对该电池103充电。例如，该电源适配器101连接于市电，该电源适配器101将市电进行变压和整流，以提供直流电源。如图2所示，为电源适配器101的UI的特性曲线图。从图2中可以看出该电源适配器101的输出电压U与充电电流I的特性为，输出电压U与充电电流I成反比，且该电源适配器101的输出电压U会随着充电电流I的增大而减小。当该输出电压U降低为最小临界值Vmin时，此时的充电电流I处于最大充电值Imax。且当充电电流I处于最大充电值Imax时，该电源适配器101处于最大功率的输出状态。利用这一特性，该充电电路102通过侦测该电源适配器101的输出电压，动态调节该充电电流，直至该输出电压降低为最小临界值Vmin。当该输出电压处于最小临界值Vmin时，这就意味着此时的充电电流处于最大充电值。不同规格的电源适配器，其输出电压的最小临界值不同，因而该充电电路可适应不同规格的电源适配器，并根据不同规格的电源适配器而采用不同的最大充电电流对电池进行充电。

该充电电路102进一步包括侦测单元105、电流转换单元104、微控制器106和数字可变电阻107。侦测单元105连接于该电源适配器101，该侦测单元105侦测该电源适配器101的输出电压，并将侦测到的输出电压传输给微控制器106。电流转换单元104连接于该电源适配器101，该电流转换单元104根据该输出电压，对该电池103提供充电电流。该充电电流随着该输出电压的减小而增大，当该输出电压处于最小临界值，该充电电流处于最大充电值。微控制器106连接于该侦测单元105和数字可变电阻107，该微控制器106根据该输出电压调节该充电电流。该数字可变电阻107连接于该电流转换单元104和该微控制器106之间，该微控制器106通过调节该数字可变电阻107，以使得该电流转换单元104调节该充电电流。其中，该侦测单元105只要能够对电压变化产生响应信号即可。该电流转换单元104可为独立的充电集成芯片（IC，integrated circuit），该充电集成芯片为包含有大功率场效应管的线性充电器（linear charger），该线性充电器通过控制场效应管在线性区的通道大小，进而达到控制充电电流的目的。例如，该线性充电器为集成芯片bq24075。该线性充电器具有电流配置引脚，该数字可变电阻连接于该电流配置引脚，则该微控制器106通过控制该数字可变电阻107，即可通过电流配置引脚，以使得该线性充电器调节该充电电流。结合图2所示的电源适配器的输出电压与充电电流曲线图，当该充电电路102对该电池103进行充电时，该微控制器106根据该侦测单元105侦测到的该输出电压，调节该数字可变电阻107，以使得该电流转换单元104提高该充电电流。当该充电电流升高时，该电源适配器101的输出电压随之降低，侦测单元105侦测到变化后的输出电压，并传输给该微控制器106，该微控制器106根据该变化后的输出电压继续调节该数字可变电阻107，直至使得该电源适配器101的输出电压处于该最小临界值，此时，该充电电流以该最大充电值对该电池103持续充电。充电电路102可动态调节电源适配器101的充电电流，以最大功率对电池103进行充电。另外，在本发明的另一实施例中，该数字可变电阻包括至少两个配置电阻，该微控制器还包括开关电路，该微控制器通过该开关电路选择不同的配置电阻连接至该电流转换单元，以使该电流转换单元调节该充电电流。其中，该开关电路可具体采用场效应管（MOSFET）来实现，微控制器通过控制场效应管的栅极，以控制场效应管的导通和截止，以实现开关的功能。进一步的，该微控制器还可通过改变多个配置电阻之间的串并联关系，以调节该充电电流。即该数字可变电阻既可以通过选择性连接至不同的配置电阻来实现调变，也可通过多个配置电阻之间的组合来实现调变。

为了更清楚的描述该微控制器106的功能，请参见图3所示，为本发明微控制器106调节该充电电流的流程图，同时结合图1所示，该微控制器106调节该充电电流的过程包括：

步骤S1，根据该输出电压，调节该数字可变电阻107。当侦测单元105将侦测到的输出电压传输给该微控制器106后，该微控制器106根据该输出电压对该数字可变电阻107进行调节。由于该数字可变电阻107连接于该电流转换单元104的充电电流配置端，从而该数字可变电阻107的变化直接与该充电电流相对应。例如该电流转换单元为集成电路bq24075，微控制器106通过减小该数字可变电阻107的阻值，以使得该充电电流增大，该充电电流增大，从而该电源适配器101的输出电压随之降低。其中，该数字可变电阻107可预设置一初始默认值，该初始默认值可对应该充电电流的一较小值，例如该较小值在10mA至100mA之间，从而后续调节该数字可变电阻107时，以使得该充电电流逐渐增大。当电源适配器101接入到该充电电路102时，该微控制器106从该初始默认值开始调节该数字可变电阻107。另外，该微控制器106可按照一定的差值对该数字可变电阻107进行调节的，即该微控制器106每次改变该数字可变电阻107一固定阻值。例如该微控制器106逐次增加该数字可变电阻107的阻值100欧姆。当然该微控制器106也可使该充电电流（或该输出电压）以一固定变化值进行改变，以使得最终该充电电流（该输出电压）调节为最大充电值（最小临界值）。

步骤S2，接收此时的该输出电压。通过步骤S1调节该数字可变电阻107之后，该侦测单元105再侦测此时的输出电压。该微控制器106再接收调节后的输出电压。并将此时的该输出电压作为下次是否继续调节该数字可变电阻107的依据。

步骤S3，判断此时的该输出电压是否等于该最小临界值。判断上述步骤S2中的输出电压是否为最小临界值。如果在此步骤S3中，如果此时的该输出电压不等于该最小临界值，那么返回上述步骤S1，继续调节该数字可变电阻107，继续侦测调节后的输出电压，直至该输出电压等于该最小临界值。如果此时的该输出电压等于该最小临界值时，则执行后续步骤。需要说明的是，由于该数字可变电阻107的调节可能并不一定是连续的，因而，该输出电压与最小临界值之间可允许存在一定的容许误差，即该输出电压只要在该最小临界值的容许误差范围内即可默认该输出电压等于该最小临界值。该容许误差可为该输出电压与该最小临界值的差值与该最小临界值之比，当该容许误差小于5%时，即可默认该输出电压已经等于该最小临界值。或者，该容许误差也可直接为该输出电压与该最小临界值之间的差值，如果最小临界值为5V，那么该容许误差应小于0.25V。另外，还可进一步使得该输出电压处在略大于该最小临界值的第二临界值进行充电，这样做的目的，可降低该充电电路持续满负荷运作而破坏充电电路的危险。

步骤S4，维持该输出电压处于该最小临界值，以使该充电电流以该最大充电值进行充电。经过上述步骤的调节，该微控制器106通过调节该数字可变电阻107，已经使得该输出电压处于最小临界值。则该微控制器106停止调节该数字可变电阻107，保持该数字可变电阻107的阻值不变，以维持该充电电流以最大充电值持续对电池103进行充电。通过该微控制器106的调节，使得该充电电路102可根据插入的不同规格的电源适配器101而采用不同的电流值对电池103进行充电，保证了该电源适配器101的最大功率转移。

需要说明的是，本领域普通技术人员可以理解上述微控制器106的调节过程中的全部或部分步骤可通过程序来指令相关硬件完成，所述程序可以存储于计算机可读存储介质中，如只读存储器、磁盘或光盘等。可选地，上述全部或部分步骤也可以使用一个或多个集成电路来实现。本发明不限制于任何特定形式的硬件和软件的结合。

如图4所示，为本发明另一较佳实施例充电电路的示意图。该充电电路的输入端连接于电源适配器（图中未示出），该电源适配器提供输出电压至该充电电路，该充电电路可对电池P01进行充电。该电源适配器也可通过该充电电路为系统提供电源。该充电电路包括：侦测单元M2013、微控制器IC2013、电流转换单元BQ24075和数字可变电阻R4。该侦测单元M2013连接于该充电电路的输入端以侦测该电源适配器的输出电压。该微控制器IC2013连接于该侦测单元M2013，以接收该侦测单元M2013侦测到的输出电压。该微控制器IC2013根据该输出电压以控制该数字可变电阻R4的阻值。该电流转换单元BQ24075为包含有大功率场效应管（图中未画出），该电流转换单元BQ24075通过控制场效应管在线性区的通道大小，进而达到控制充电电流的目的。该电流转换单元具有输入引脚（IN）1、电压接地引脚（VSS）2、系统控制引脚（SYSOFF，system enableinput）3、充电激活引脚（CE，charge enable active-low input）4、定时器编程引脚（TMR，timer programming input）5、第一电流限制配置引脚（EN1，input current limit configuration input）6、可调电流限制编程引脚（ILIM，adjustable current limit programming input）7、充电电流配置引脚（ISET，fast charge current programming input）8、外接负温度系数（NTC，NegativeTemperature Coefficient）热敏电阻输入引脚（TS，external NTC thermistorinput）9、电池充电引脚（BAT，charger power stage output and battery voltagesense input）10、第二电流限制配置引脚（EN2，input current limitconfiguration input）11、输出引脚（OUT，system supply output）12、充电状态指示引脚（CHG，open-drain charging status indication output）13、电源良好状态指示引脚（PGOOD，open-drain power good status indicationoutput）14，该输入引脚1连接于该充电电路的输入端，以接收电源适配器的输出电压。同时该输入引脚1通过电容C1接地，该电容C1起到滤波的作用。该电压接地引脚2接地，以将该充电电路的接地电位作为低电位。该系统控制引脚3连接至系统的控制信号，以根据该系统的控制信号选择性的对该系统供电。该充电激活引脚4接地，当该充电激活引脚4设置为低电位时，该充电电路可对电池充电；当该充电激活引脚4设置为高电位时，该充电电路不对电池充电，但该充电电路和电池可为系统供电。定时器编程引脚5接地，该定时器编程引脚5可控制充电时间，以保护该充电电池。当该定时器编辑引脚5设置为低电位时，该充电电路不对充电时间进行限定。第一电流限制配置引脚6接地，该第一电流限制配置引脚6用以限制该充电电流的上限最大值，以保护该充电电路和电池。可调电流限制编程引脚7通过电阻R3接地。该电阻R3的阻值一般为1100欧姆至8000欧姆，该可调电流限制编程引脚7用以限制系统负载和电池的总电流上限。

该充电电流配置引脚8通过数字可变电阻R4接地，调节该数字可变电阻R4即可通过该充电电流配置引脚8控制该充电电流。该数字可变电阻R4的调节端连接至该微控制器IC2013，以接收该微控制器IC2013的调节。该充电电流配置引脚8可以根据数字可变电阻R4的不同阻值来确定充电电流，从而达到快速充电且保护电池的设计目的。需要说明的是，在本实施例中，该数字可变电阻R4以滑动电阻为例，但不局限于此。在本发明另一实施例中，该数字可变电阻R4还可包括至少两个配置电阻，该微控制器IC2013还包括开关电路，该微控制器IC2013通过该开关电路选择不同的配置电阻连接至该电流转换单元BQ24075的充电电流配置引脚8，以使该电流转换单元BQ24075调节该充电电流。其中，该开关电路可具体采用场效应管（MOSFET）来实现，微控制器IC2013通过控制场效应管的栅极，以控制场效应管的导通和截止，以实现开关的功能。进一步的，该微控制器IC2013还可通过改变多个配置电阻之间的串并联关系，以调节该充电电流。即该数字可变电阻R4既可以通过选择性连接至不同的配置电阻来实现调变，也可通过多个配置电阻之间的组合来实现调变。本发明充电电路根据不同规格的电源适配器对充电电流配置引脚8的数字可变电阻R4进行调节，从而使得该充电电路可以适应不同规格的电源适配器。同时，通过在电流转换单元的充电电流配置引脚8上设置数字可变电阻R4，微控制器IC2013根据输出电压改变连接于电流配置引脚8上的阻值，以达到根据外接的充电器规格不同而采用不同大小的充电电流对电池进行充电，进而保护充电设备的设计目的，提高了充电电路的最大功率转换效率。该电池P01内具有NTC(负温度系数，NegativeTemperature Coefficient)热敏电阻R5，该外接NTC热敏电阻输入引脚9连接于该电池P01中的NTC热敏电阻R5，以侦测该电池P01的温度，以起到过热保护的作用。电池充电引脚10连接于电池P01的正极，并通过该电池P01的负极接地，该充电电路通过该电池充电引脚10以对该电池P01充电。同时该电池充电引脚10通过电容C3接地，该电容C3起到滤波的作用。第二电流限制配置引脚11连接至该系统，该第二电流限制配置引脚11用以限制供给该系统电流的上限，以保护该系统。系统供电引脚12连接至该系统，该充电电路通过该系统供电引脚12以对该系统供电。该系统供电引脚12同时通过电容C2接地，该电容C2起到滤波的作用。充电状态指示引脚13连接于发光二极管Q2和R2，该发光二极管Q2用以指示该充电电路的充电状态。电源良好状态指示引脚14连接于发光二极管Q1和电阻R1，该发光二极管Q1用以指示电源良好状态。

综上所述，本发明该充电电路可适应不同规格的电源适配器，并可根据不同规格的电源适配器而采用不同的最大充电电流对电池进行充电。

本发明已由上述相关实施例加以描述，然而上述实施例仅为实施本发明的范例。必需指出的是，已揭露的实施例并未限制本发明的范围。相反地，在不脱离本发明的精神和范围内所作的更动与润饰，均属本发明的专利保护范围。

Claims (10)

1.一种充电电路，该充电电路连接于电源适配器与电池之间，该电源适配器提供输出电压，该充电电路用于根据该输出电压对该电池进行充电，其特征在于，该充电电路包括：

侦测单元，连接于该电源适配器，该侦测单元用以侦测该输出电压；

电流转换单元，连接于该电源适配器，该电流转换单元用以根据该输出电压，对该电池提供充电电流，其中，该输出电压随着该充电电流的增大而减小，当该输出电压处于最小临界值，该充电电流处于最大充电值；

微控制器，连接于该侦测单元和该电流转换单元，该微控制器用于根据该输出电压调节该充电电流；

其中，该充电电路包含数字可变电阻，该数字可变电阻连接于该电流转换单元和该微控制器之间，当该充电电路对该电池进行充电时，该微控制器根据该侦测单元侦测到的该输出电压，调节该数字可变电阻，以使该输出电压处于该最小临界值，此时，该充电电流以该最大充电值对该电池持续充电。

2.如权利要求1所述的充电电路，其特征在于，该电流转换单元具有输入端和充电端，该输入端连接于该电源适配器，该充电端连接于该电池。

3.如权利要求2所述的充电电路，其特征在于，该电池内具有负温度系数热敏电阻，该电流转换单元具有热敏输入端，该热敏输入端连接于该负温度系数热敏电阻。

4.如权利要求1所述的充电电路，其特征在于，该电流转换单元具有输出端，该输出端连接至一设备系统，该电流转换单元可通过该输出端对该设备系统供电。

5.如权利要求4所述的充电电路，其特征在于，该电流转换单元具有系统开关端，该系统开关端用以接收控制该输出端的信号，以选择性的对该设备系统供电。

6.如权利要求1所述的充电电路，其特征在于，该电流转换单元具有电流配置端，该电流配置端连接于该数字可变电阻。

7.如权利要求6所述的充电电路，其特征在于，该微控制器调节该充电电流的过程包括：

步骤一，根据该输出电压，调节该数字可变电阻；

步骤二，接收此时的该输出电压；

步骤三，判断此时的该输出电压是否等于该最小临界值，若为否，则返回执行步骤一，继续调节该数字可变电阻，若为是，则执行步骤四；

步骤四，维持该输出电压处于该最小临界值，以使该充电电流以该最大充电值进行充电。

8.如权利要求1所述的充电电路，其特征在于，该数字可变电阻包括至少两个配置电阻。

9.如权利要求8所述的充电电路，其特征在于，该微控制器还包括开关电路，该微控制器通过该开关电路选择不同的配置电阻，以调节该充电电流。

10.如权利要求8所述的充电电路，其特征在于，该微控制器通过改变配置电阻之间的串并联关系，以调节该充电电流。

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