CN103855781A - 充电器及电子装置 - Google Patents

Abstract

一种充电器，用于为一电子装置充电，该充电器包括市电插头、电压转换单元以及一电源接口。该电源接口包括正电压引脚、负电压引脚以及控制引脚。该充电器还包括反馈电阻模块以及微处理单元。该反馈电阻模块连接于该负电压引脚以及地之间。该微处理单元与该控制引脚以及该反馈电阻模块连接。其中，该电压转换单元的反馈端输出固定电压，该充电器输出的电流等于该固定电压与反馈电阻模块电阻值之比，微处理单元在侦测端在侦测到第一控制信号时，控制增大该反馈电阻模块的电阻值；该微处理单元在侦测端在侦测到第二控制信号时，控制减小该反馈电阻模块的电阻值。本发明还提供一种电子装置，本发明的充电器和电子装置，可动态调整输出的电流。

Description

充电器及电子装置

技术领域

本发明涉及一种充电器。

背景技术

目前的电子装置一般都采用可充电电池供电，并在电池电量耗尽或较低时，通过充电器例如AD（交流转直流）适配头对电子装置进行直接充电。现有的充电器均为连接市电插座而将交流电转换成恒定的直流电后为电子装置充电，电子装置一般还有充电控制电路，接收充电器的电压而为电池充电。然而，现有的由于充电器输出的电压和电流恒定，且电压一般大于给电池充电的电压，而造成了电子装置的电能损耗。例如，充电器输出电压为5V，电流为1A，而电池充电电压仅需要3.7V，则电子装置将会损耗电能为(5-3.7)*1=1.3W，而电子装置损耗的电能过高，也容易导致发热等问题而导致损坏电子装置。此外，用户在电子装置充完电后，往往容易将充电器仍然插接在市电插座上，目前的充电器在充电器插接在市电插座上且充电器未与电子装置连接时，仍然有电压输出，造成了能量的损耗。

发明内容

有鉴于此，提供一种充电器能够动态调整所输出电压、电流，该充电器还在与市电插座连接但未与电子装置连接时，停止输出电压，避免电能的损耗。本发明还提供一种使用该充电器的电子装置。

一种充电器，用于为一电子装置充电，该充电器包括一市电插头、一电压转换单元以及一电源接口，该市电插头用于与市电电源连接，该电压转换单元包括一输入端、一输出端以及一反馈端，该电压转换单元通过输入端与该市电插头连接，将市电插头接收的市电电源转换成预定大小的直流电压，该电源接口用于连接电子装置，该电源接口包括正电压引脚以及负电压引脚，该正电压引脚与该电压转换单元的输出端电连接，该负电压引脚与该反馈端电连接。其中，该电源接口还包括一控制引脚。该充电器还包括一反馈电阻模块以及一微处理单元。该反馈电阻模块连接于该电源接口负电压引脚以及地之间。该微处理单元包括一侦测端以及一第一控制端，该侦测端与该电源接口的控制引脚连接，用于侦测电源接口控制引脚的信号，该第一控制端与该反馈电阻模块连接。其中，该电压转换单元的反馈端输出一固定电压，该电压转换单元的输出端输出的电流等于该固定电压与反馈电阻模块电阻值的比值，该微处理单元在侦测端在侦测到一第一控制信号时，控制增大该反馈电阻模块的电阻值，从而使得该电压转换单元的输出端输出的电流降低；该微处理单元在侦测端在侦测到一第二控制信号时，控制减小该反馈电阻模块的电阻值，从而使得该电压转换单元的输出端输出的电流增大。

一种电子装置，包括电源接口、充电控制芯片以及电池；该电源接口包括正电压引脚、负电压引脚；该充电控制芯片的包括两个输入引脚以及一输出引脚，该两个输入引脚分别与该电源接口的正电压引脚以及负电压引脚连接，该输出引脚与电池连接；该电源接口用于与一充电器的电源接口连接，该充电控制芯片用于将该充电器输出的电压转换成合适的电压而通过该输出引脚输出为电池充电。其中，该电源接口还包括一控制引脚，该充电控制芯片还包括一控制端，该控制端与该电源接口的控制引脚连接。其中，该充电控制芯片侦测电源接口输入的电流，当判断该电流小于一第一预定值而需要提高输入电流时，则通过该控制端产生第一控制信号至该控制引脚；当判断电源接口所输入的电流大于第二预定值而需要降低输入电流时，则通过该控制端产生第二控制信号至该控制引脚。

本发明的充电器以及电子装置，能够动态调整所输出电压、电流，该充电器还在与市电插座连接但未与电子装置连接时，停止输出电压，避免电能的损耗。

附图说明

图1为本发明一实施方式中充电器与电子装置连接状态下的电路框图。

图2为本发明第一实施方式中充电器的具体电路图。

图3为本发明第二实施方式中充电器的具体电路图。

主要元件符号说明

充电器	100
		电子装置	200
市电插头	10
		电压转换单元	20
电源接口	30、210
		微处理单元	40
反馈电阻模块	50、50’
		电源开关	60、60’
输入端	IN
		输出端	OUT
反馈端	FB
		正电压引脚	V+、V+’
负电压引脚	V-、V-’
		控制引脚	CP、CP1
侦测端	401
		第一控制端	402
第二控制端	403
		充电控制芯片	220
电池	230
		输入引脚	221、222
控制端	223
		输出引脚	224
受控端	601、601’
		第一导通端	602、602’
第二导通端	603、603’
		电阻	R0、R1、R2、R
支路	501
		NMOS	Q、Q3、Q4
PMOS管	Q1
		NPN三极管	Q2

如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。

具体实施方式

请参阅图1，为本发明一实施方式中充电器100与电子装置200连接状态下的电路框图。该充电器100连接在市电电源（图中未示）与电子装置200之间，用于将市电电源的交流电转换成直流电后为电子装置200充电。

如图1所示，该充电器100包括市电插头10、电压转换单元20、电源接口30、微处理单元40以及反馈电阻模块50。该市电插头10用于与市电电源连接。该电压转换单元20包括一输入端IN、一输出端OUT以及一反馈端FB，该电压转换单元20通过输入端IN与该市电插头10连接，将市电插头10接收的交流形式的市电电源转换成预定大小的直流电压。该电源接口30用于连接电子装置200，在本实施方式中，该电源接口30包括一正电压引脚V+、一负电压引脚V-以及一控制引脚CP。该电压转换单元20的输出端OUT与该正电压引脚V+电连接，该负电压引脚V-与该反馈端FB连接，同时通过该反馈电阻模块50接地。该反馈端FB提供一固定电压，例如0.5V（伏特），其中，电压转换单元20输出的电流值等于反馈端FB提供的固定电压与反馈电阻模块50阻值的比值。该微处理单元40包括一侦测端401以及一第一控制端402。该侦测端401与该电源接口30的控制引脚CP连接，该第一控制端402与该反馈电阻模块50连接。

该电子装置200包括电源接口210、充电控制芯片220以及电池230。该电源接口210同样包括一正电压引脚V+’、一负电压引脚V-’以及一控制引脚CP1。当电子装置200的电源接口210与充电器100的电源接口30连接时，电子装置200的电源接口210的正电压引脚V+’、负电压引脚V-’以及控制引脚CP1分别与充电器100的电源接口30的正电压引脚V+、负电压引脚V-以及控制引脚CP电连接。该充电控制芯片220包括两个输入引脚221、222、一控制端223以及一输出引脚224。电子装置200的电源接口210的正电压引脚V+’、负电压引脚V-’还分别与充电控制芯片220的输入引脚221、222连接，该控制引脚CP1还与充电控制芯片220的控制端223连接。该充电控制芯片220通过该输出端224输出合适的电压为电池230充电。

其中，在充电器100连接电子装置200为电子装置200的电池230充电时，该充电控制芯片220侦测电源接口210输入的电流，当判断该电流小于一第一预定值而需要提高输入电流时，则产生第一控制信号并通过该控制引脚CP1传送至充电器100的控制引脚CP。充电器100的微处理单元40的侦测端401侦测到该第一控制信号后，控制降低该反馈电阻模块50的电阻值。与现有技术相同，由于反馈端FB提供的固定电压与反馈电阻模块50阻值的比即为电压转换单元20输出的电流值，从而该电压转换单元20输出的电流增大。

当电子装置200的充电控制芯片220判断电源接口210所输入的电流大于第二预定值而需要降低输入电流时，则产生第二控制信号并通过该控制引脚CP1传送至充电器100的控制引脚CP。充电器100的微处理单元40的侦测端401侦测到该第二控制信号后，控制增大该反馈电阻模块50的电阻值。由于反馈端FB提供的固定电压与反馈电阻模块50阻值的比即为电压转换单元20输出的电流值，从而使得充电器100输出给电子装置200的电流减小。

从而，本发明的充电器100可根据该电子装置200产生的控制信号动态的调整所输出的电流。而由于充电器100输出的功率一般维持不变，当充电器100的电流增大或降低到一定值时，充电器100输出的电压也会降低或增大，从而，本发明的充电器100所输出的电压也会变化。

在本实施方式中，该充电器100还包括一电源开关60，该微处理单元40还包括一第二控制端403。该电源开关60包括一受控端601、一第一导通端602以及第二导通端603。该电源开关60的受控端601与该微处理单元40的第二控制端403连接，该第一导通端602与该电压转换单元20的输出端OUT连接，该第二导通端603与该电源接口30的正电压引脚V+连接。

其中，当充电器100与电源插座连接但未连接电子装置100时，该电源接口30的控制引脚CP产生第三控制信号，该微处理单元40的侦测端401侦测到该第三控制信号时，通过该第二控制端403产生一断开信号至电源开关60的受控端601，控制该电源开关60断开，从而充电器100停止输出电压。

其中，当充电器100与电子装置200开始连接时，该电源接口30的控制引脚CP产生第四控制信号，该微处理单元40的侦测端401侦测到该第四控制信号后，判断当前电源开关60断开时，则通过该第二控制端403产生一导通信号至电源开关60的受控端601，控制该电源开关60导通，从而充电器100输出电压。

在本实施方式中，该电子装置200还包括一电阻R0，该电阻R0的一端与该电子装置200的充电控制芯片220的控制端223以及电源接口210的控制引脚CP1连接，另一端接地。

在本实施方式中，该充电控制芯片220产生的第一控制信号为维持时间大于第一预定时间而小于第二预定时间的高电平信号。例如维持时间小于2秒而大于1秒的高电平信号。该第二控制信号为维持时间小于该第一预定时间的高电平信号，例如小于1秒的高电平信号。该第三控制信号为维持时间大于第三预定时间的高电平信号。该第四控制信号为低电平信号。

其中，当充电器100与电源插座连接但未连接电子装置200时，该电源接口30的控制引脚CP悬空而一直处于高电平，从而产生该第三控制信号。当充电器100与电子装置200开始连接时，电子装置200的电源接口210的控制引脚CP1通过电阻R0接地而处于低电平，电源接口30的控制引脚CP相应地处于低电平而产生该第四控制信号。其中，该电子装置200的控制引脚CP1在通常情况下通过该电阻R0接地而输出低电平。

请参阅图2，为本发明第一实施方式中充电器100的具体电路图。在本实施方式中，该反馈电阻模块50包括若干并联连接于电源接口30的负电压引脚V-以及地之间的支路501，每一支路501包括串联在电源接口30的负电压引脚V-以及地之间的电阻R以及NMOS管Q。该微处理单元40的第一控制端402包括若干控制子端420。该控制子端420的数目与该支路501的数目相等。每一支路501的NMOS管Q的源极接地，漏极与电阻R连接，栅极与一控制子端420连接。该微处理单元40通过控制子端420输出相应地信号控制对应的NMOS管Q导通或截止，并通过改变NMOS管Q导通截止的数目来改变反馈电阻模块50的电阻值。

具体的，当微处理单元40的侦测引脚401侦测到该电子装置200判断需要增大输入电流而产生的第一控制信号时，控制增加该反馈电阻模块50中导通的NMOS管Q的数目。具体的，该微处理单元40控制至少一个第一控制端403中的未输出高电平的控制子端420输出高电平，从而使得该控制子端420对应的NMOS管Q导通，从而，使得该NMOS管Q1所在的支路501导通，使得反馈电阻模块50中的并联电阻增加而降低电阻。如前所述，由于电压转换单元20的反馈端输出的固定电压与该反馈电阻模块50的电阻之比为电压转换单元20输出端OUT输出的电流值，从而当该反馈电阻模块50的电阻降低，则为电压转换单元20输出端OUT输出的电流值增大。

而当微处理单元40的侦测引脚401侦测到该电子装置200判断需要降低输入电流而产生的第二控制信号时，控制减小该反馈电阻模块50中导通的NMOS管数目。具体的，该微处理单元40控制至少一个第一控制端403中的输出高电平的控制子端420停止输出高电平，从而使得该控制子端420对应的NMOS管Q截止，从而，使得该NMOS管Q1所在的支路501截止，使得反馈电阻模块50中的并联电阻减少而提高反馈电阻模块50的电阻值。如前所述，由于电压转换单元20的反馈端输出的固定电压与该反馈电阻模块50的电阻之比为电压转换单元20输出端OUT输出的电流值，从而当该反馈电阻模块50的电阻增大，则电压转换单元20输出端OUT输出的电流值降低。

如图2所示，该电源开关60包括一PMOS管Q1、一NPN三极管Q2以及一电阻R1。该PMOS管Q1的源极与该电压转换单元20的输出端OUT连接，构成该电源开关60的第一导通端602。该PMOS管Q1的漏极与电源接口30的正电压引脚V+连接，构成该电源开关60的第二导通端603。该PMOS管Q1的栅极与NPN三极管Q2的集电极连接。NPN三极管Q2的基极与该微处理单元40的第二控制端402连接，构成该电源开关60的受控端601。NPN三极管Q2的源极接地。

从而当充电器100的市电插头10连接市电插座但并未连接电子装置200时，该充电器100的电源接口30的控制引脚CP悬空而一直为高电平而产生该第三控制信号。该微处理单元40的侦测端401侦测该第三控制信号后，控制该第二控制端403输出一低电平信号至该电源开关60的受控端601，从而该NPN三极管Q2截止，该PMOS管Q1的栅极处于高电平而使得该PMOS管Q1截止。从而，电压转换单元20的输出端OUT与电源接口的正电压引脚V+的连接被切断，充电器100停止输出电压。

而当充电器100的市电插头10连接电子装置200后，电源接口30的控制引脚CP通过电子装置200的电源接口210的控制引脚CP1以及电阻R0接地而获得一低电平，从而产生该第四控制信号。该微处理单元40的侦测端401侦测到该第四控制信号后，判断该电源开关60断开时，控制该第二控制端403输出一高电平信号至该电源开关60的受控端601，从而该NPN三极管Q2导通，该PMOS管Q1的栅极通过该导通的NPN三极管Q2接地而处于低电平。从而该PMOS管Q1相应导通而导通电压转换单元20的输出端OUT与电源接口的正电压引脚V+的连接，充电器100输出电压。在本实施方式中，该断开信号为低电平信号，该导通信号为高电平信号。

显然，在其他实施方式中，NMOS管Q可用NPN三极管代替，PMOS管Q1可以用PNP三极管代替，NPN三极管Q2可用NMOS管代替。在其他实施方式中，该NMOS管Q还可为PMOS管或PNP三极管代替，微处理单元40根据控制输出低电平信号的控制子端420的多少来控制增大或减小负载电阻模块50的电阻值。在其他实施方式中，该PMOS管Q1还可以为NMOS管或NPN三极管代替，NPN三极管Q2还可为PMOS管或PNP三极管代替。显然，微处理单元40根据所选择的MOS管或三极管的类型输出相应电平的信号控制电源开关60的导通和截止。

请参阅图3，为本发明第二实施方式中充电器100’的具体电路图。在本实施方式中，该充电器100包括市电插头10、电压转换单元20、电源接口30、微处理单元40以及反馈电阻模块50’以及电源开关60’。反馈电阻模块50’包括若干串联于负电压引脚V-以及地之间的电阻R1以及数目少于该电阻R1的若干NMOS管Q3。每一NMOS管Q3与一电阻R1并联。该微处理单元40的第一控制端402包括若干控制子端420，在本实施方式中，该控制子端420的数目与该NMOS管Q3的数目相同。每一NMOS管Q3的漏极和源极与并联的电阻R1的两端分别连接，源极与一控制子端420连接。

该微处理单元40在侦测端401侦测到第一控制信号时，控制该第一控制端402中输出高电平的控制子端420的数目增加，从而使得对应导通的NMOS管Q3的数目增加，从而，反馈电阻模块50的电阻减小而使得电压转换单元20输出的电流增大。

该微处理单元40在侦测端401侦测到第二控制信号时，控制该第一控制端402中输出高电平的控制子端420的数目减少，从而使得对应导通的NMOS管Q3的数目减2少，从而，反馈电阻模块50的电阻增大而使得电压转换单元20输出的电流降低。

如图3所示，电源开关60’包括受控端601’、第一导通端602’以及第二导通端603’。具体的，该电源开关60’包括一NMOS管Q4以及一电阻R2。该NMOS管Q4的源极与该电压转换单元20的输出端OUT连接，构成该电源开关60’的第一导通端602’。该NMOS管Q4的漏极与该电源接口30的正电压引脚V+连接，构成该电源开关60’的第二导通端603’。该NMOS管Q4的栅极与该微处理单元40的第二控制端403连接，构成该电源开关60’的受控端601’，该NMOS管Q4的栅极还通过电阻R2接地。

如前所述，当充电器100连接市电插座但未连接电子装置200时，微处理单元40的侦测端401侦测到第三控制信号，该微处理单元40控制该第二控制端403输出一低电平信号至电源开关60’的受控端601’，从而截止该NMOS管Q4，使得充电器100停止输出电压。

而当充电器100连接市电插座连接电子装置200时，微处理单元40的侦测端401侦测到该第四控制信号，当微处理单元40判断该电源开关60’截止时，控制该第二控制端403输出一高电平信号至电源开关60’的受控端601’，从而导通该NMOS管Q4，使得充电器100输出电压为电子装置200充电。

从而，本发明的充电器100可动态的调整输出的电流大小，并在充电器100未连接电子装置200时，停止输出电压，避免了电量的损耗。

其中，该电子装置200可为手机、电子书、数码相机、平板电脑、笔记本电脑等可通过可充电电池供电的电子装置。

Claims (10)

1.一种充电器，用于为一电子装置充电，该充电器包括一市电插头、一电压转换单元以及一电源接口，该市电插头用于与市电电源连接，该电压转换单元包括一输入端、一输出端以及一反馈端，该电压转换单元通过输入端与该市电插头连接，将市电插头接收的市电电源转换成预定大小的直流电压，该电源接口用于连接电子装置，该电源接口包括正电压引脚以及负电压引脚，该正电压引脚与该电压转换单元的输出端电连接，该负电压引脚与该反馈端电连接，其特征在于：

该电源接口还包括一控制引脚；

该充电器还包括：

一反馈电阻模块，连接于该电源接口负电压引脚以及地之间；以及

一微处理单元，包括一侦测端以及一第一控制端，该侦测端与该电源接口的控制引脚连接，用于侦测电源接口控制引脚的信号，该第一控制端与该反馈电阻模块连接；

其中，该电压转换单元的反馈端输出一固定电压，该电压转换单元的输出端输出的电流等于该固定电压与反馈电阻模块电阻值的比值，该微处理单元在侦测端在侦测到一第一控制信号时，控制增大该反馈电阻模块的电阻值，从而使得该电压转换单元的输出端输出的电流降低；该微处理单元在侦测端在侦测到一第二控制信号时，控制减小该反馈电阻模块的电阻值，从而使得该电压转换单元的输出端输出的电流增大。

2.如权利要求1所述的充电器，其特征在于，该充电器还包括一电源开关，该电源开关包括一受控端、一第一导通端以及第二导通端，该第一导通端与电压转换单元的输出端连接，该第二导通端与该电源接口的正电压接口连接；该微处理单元还包括一第二控制端，该第二控制端与该电源开关的受控端连接，其中，该电源接口的控制引脚在充电器未与电子装置连接时悬空而产生一第三控制信号，该微处理单元在该侦测端侦测到一第三控制信号时，通过该第二控制端产生一断开信号至该电源开关的受控端而断开该电源开关；该电源接口的控制引脚还在充电器与电子装置连接时产生一第四控制信号，该微处理单元在该侦测端侦测到第四控制信号后，判断电源开关处于断开状态时，通过该第二控制端产生一导通信号至该电源开关的受控端而导通该电源开关。

3.如权利要求2所述的充电器，其特征在于，该第一控制信号为持续时间大于第一预定时间而小于第二预定时间的高电平信号，该第二控制信号为持续时间小于第一预定时间的高电平信号，该第三控制信号为持续时间大于第三预定时间的高电平信号，第四控制信号为低电平信号。

4.如权利要求1所述的充电器，其特征在于，该反馈电阻模块包括若干并联连接于电源接口的负电压引脚以及地之间的支路，每一支路包括串联在电源接口的负电压引脚以及地之间的一电阻以及一NMOS管，该微处理单元的第一控制端包括若干控制子端，该控制引脚的数目与该支路的数目相等，每一支路的NMOS管的源极接地，漏极与电阻连接，栅极与第一控制端的一个控制子端连接；该微处理单元通过控制子端输出相应地信号控制对应的NMOS管导通或截止，并通过改变NMOS管导通截止的数目来改变反馈电阻模块的电阻值。

5.如权利要求1所述的充电器，其特征在于，该反馈电阻模块包括若干串联于负电压引脚以及地之间的电阻以及数目少于该电阻的若干NMOS管，每一NMOS管与一电阻并联，该微处理单元的第一控制端包括若干控制子端，该第一控制端的控制子端的数目与该NMOS管的数目相同，每一NMOS管的漏极和源极与并联的电阻的两端分别连接，源极与一控制子端连接，该微处理单元通过控制子端输出相应地信号控制对应的NMOS管导通或截止，并通过改变NMOS管导通截止的数目来改变反馈电阻模块的电阻值。

6.如权利要求2所述的充电器，其特征在于，该电源开关包括一PMOS管以及一NPN三极管；该PMOS管的源极与该电压转换单元的输出端连接而构成该电源开关的第一导通端，该PMOS管的漏极与电源接口的正电压引脚连接而构成该电源开关的第二导通端，该PMOS管的栅极与NPN三极管的集电极连接；该NPN三极管的基极与该微处理单元的第二控制端连接，构成该电源开关的受控端，NPN三极管的源极接地。

7.如权利要求2所述的充电器，其特征在于，该电源开关包括一NMOS管以及一电阻，该NMOS管的源极与该电压转换单元的输出端连接，构成该电源开关的第一导通端；该NMOS管的漏极与该电源接口的正电压引脚V+连接，构成该电源开关的第二导通端；该NMOS管的栅极与该微处理单元的第二控制端连接，构成该电源开关的受控端，该NMOS管的栅极还通过电阻接地。

8.一种电子装置，包括电源接口、充电控制芯片以及电池；该电源接口包括正电压引脚、负电压引脚；该充电控制芯片的包括两个输入引脚以及一输出引脚，该两个输入引脚分别与该电源接口的正电压引脚以及负电压引脚连接，该输出引脚与电池连接；该电源接口用于与一充电器的电源接口连接，该充电控制芯片用于将该充电器输出的电压转换成合适的电压而通过该输出引脚输出为电池充电；其特征在于：

该电源接口还包括一控制引脚；

该充电控制芯片还包括一控制端，该控制端与该电源接口的控制引脚连接；其中，该充电控制芯片侦测电源接口输入的电流，当判断该电流小于一第一预定值而需要提高输入电流时，则通过该控制端产生第一控制信号至该控制引脚；当判断电源接口所输入的电流大于第二预定值而需要降低输入电流时，则通过该控制端产生第二控制信号至该控制引脚。

9.如权利要求8所述的电子装置，其特征在于，该电子装置还包括一电阻，该电阻一端与该电源接口的控制引脚以及该充电控制芯片的控制端连接，另一端接地；该电源接口的控制引脚在通常情况下通过该电阻接地而处于低电平。

10.如权利要求8所述的电子装置，其特征在于，该电子装置为手机、电子书、数码相机、平板电脑、笔记本电脑中的一种。

Images