CN104617634A - 一种充放电电路及充电宝 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种充放电电路及充电宝，包括充电接口、放电接口和多个电芯，所述的多个电芯分成M组，每组中的各个电芯并联，M路充电芯片的电源输入引脚均与充电接口相连接，电源输出引脚分别与M组电芯的正极对应连接； M组电芯在充电时并联，在放电时串联，并且第一组电芯的正极连接降压芯片的电压输入端，降压芯片的电压输出端通过一开关电路连接放电接口；所述开关电路在充电接口无输入电源接入时将降压芯片与放电接口连通。本发明的充电宝通过改变电芯在充电和放电过程的连接关系，从而可以改用降压芯片代替传统电路中的BOOST升压电路来满足电芯输出电压到外部终端设备所需供电之间的转换要求，由此提高了电池的转换效率和利用率。

Description

一种充放电电路及充电宝

技术领域

本发明属于充放电电路技术领域，具体地说，是涉及一种适用于充电宝/移动电源等消费类电子产品的充放电电路的结构设计。

背景技术

随着移动终端产品的不断更新换代，电池电量的续航能力得到前所未有的考验，因此一个新兴产业——充电宝（也可称为移动电源）应运而生，并且得到了广泛应用。

现有的充电宝产品，绝大多数都是通过5V的标准USB接口对内置电池进行充电。在内置电池中一般都设置有多个电芯，所述的多个电芯都是通过并联方式连接的。由于每一个电芯的输出电压通常在4.2V左右，而需要供电的外部设备（例如移动终端产品）则往往需要5V电压，因此，在利用充电宝对外部设备充电时，需要在充电宝中内置BOOST升压电路，将电池电压升压到5V后再对外输出。

现有充电宝的这种电路设计主要存在三方面缺陷：其一是由于BOOST升压电路的转换效率低，因而导致内置电池对外充电的损耗大；其二是发热严重，充电宝变暖手宝；其三是由于内置电池需要大电流输出，因而导致内置电池的利用率降低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高效率和高电池利用率的充放电电路，通过改变电路中多个电芯在充电和放电过程的连接关系，从而可以改用降压芯片代替传统电路中的BOOST升压电路来满足电芯输出电压到外部终端设备所需供电之间的转换要求，由此提高了电池的转换效率。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种充放电电路，包括用于接收输入电源的充电接口、用于输出电流的放电接口以及用于储存电能的多个电芯，所述的多个电芯分成M组，每组中的各个电芯并联，所述M为大于1的正整数；在所述充放电电路中设置有M路充电芯片，其电源输入引脚均与所述的充电接口相连接，M路充电芯片的电源输出引脚分别与M组电芯的正极一对一连接；所述的M组电芯在充电时相互并联，在放电时相互串联，并且第一组电芯的正极连接一降压芯片的电压输入端，所述降压芯片用于将M组电芯输出的电压转换成外部终端设备所需的供电电压，其电压输出端通过一开关电路连接所述的放电接口；所述开关电路在充电接口有输入电源接入时切断降压芯片与放电接口的连接通路，将通过充电接口接入的输入电源传输至所述的放电接口，在充电接口无输入电源接入时，将所述降压芯片的电压输出端与所述的放电接口连通。

进一步的，在所述的M组电芯中，第i组电芯的负极通过一串并联选择电路连接第i+1组电芯的正极，最后一组电芯的负极接地，所述i=1，2，……，M-1；所述串并联选择电路连接所述的充电接口，在所述充电接口有输入电源接入时，控制第i组电芯的负极与第i+1组电芯的正极连通，在所述充电接口没有输入电源接入时，控制第i组电芯的负极接地。

作为所述串并联选择电路的一种优选电路组建方式，本发明在所述串并联选择电路中设置有三个N沟道MOS管和两个P沟道MOS管，其中，第一N沟道MOS管的栅极接收通过充电接口接入的输入电源，漏极连接第i组电芯的负极，源极接地；第二N沟道MOS管的栅极接收通过充电接口接入的输入电源，源极接地，漏极连接第三N沟道MOS管的栅极，并通过第一限流电阻连接一直流电源；所述第三N沟道MOS管的源极接地，漏极分别与两个P沟道MOS管的栅极对应连接；将第一P沟道MOS管的漏极连接第i组电芯的负极，源极连接第二P沟道MOS管的源极，并通过一配置电阻连接所述第三N沟道MOS管的漏极，所述第二P沟道MOS管的漏极连接第i+1组电芯的正极。

优选的，所述配置电阻的阻值大于47KΩ；所述直流电源可以是由所述电芯输出的电压经稳压电路转换生成的。

作为所述开关电路的一种优选电路组建方式，本发明在所述开关电路中设置有两个N沟道MOS管和两个P沟道MOS管，其中，第四N沟道MOS管的栅极接收通过充电接口接入的输入电源，源极接地，漏极连接第五N沟道MOS管的栅极，并通过第二限流电阻连接一直流电源；所述第五N沟道MOS管的源极接地，漏极分别与第三和第四P沟道MOS管的栅极对应连接；将第三P沟道MOS管的漏极与所述降压芯片的电压输出端连通，源极连接第四P沟道MOS管的源极，并通过另一配置电阻连接第五N沟道MOS管的漏极，第四P沟道MOS管的漏极分别连通所述的充电接口和放电接口。

优选的，所述另一配置电阻的阻值大于47KΩ；所述直流电源也可以直接由所述电芯输出的电压经稳压电路转换生成。

为了降低系统能耗，本发明对所述降压芯片的工作时序进行控制，通过生成一使能信号传输至降压芯片的使能端，由此对降压芯片进行使能控制；在本发明中，所述使能信号优选采用以下三种方式的其中之一生成：

（1）由处理器根据充电接口和放电接口的插接状态生成；所述处理器在检测到充电接口无输入电源接入且放电接口有终端设备插入时，生成有效的使能信号输出至所述的降压芯片；

（2）由按键电路根据开机按键的按压状态生成；所述开机按键在需要启动充放电电路对插接到放电接口上的终端设备进行供电时被操作按下，继而生成相应的按键信号，将所述按键信号兼用作有效的使能信号输出至所述的降压芯片；

（3）由外插终端检测电路生成；所述外插终端检测电路在检测到有终端设备插入到所述放电接口上时，生成有效的使能信号输出至所述的降压芯片。

为了进一步降低系统能耗，本发明对M路充电芯片的工作时序进行控制，将所述M路充电芯片的使能引脚连接一使能控制电路，并通过一负温度系数的热敏电阻接地；在所述使能控制电路中设置有两个N沟道MOS管，其中，第六N沟道MOS管的栅极接收通过充电接口接入的输入电源，源极接地，漏极连接第七N沟道MOS管的栅极，并通过第三限流电阻连接直流电源；第七N沟道MOS管的源极接地，漏极分别与M路充电芯片的使能引脚对应连接。通过使能控制电路控制M路充电芯片仅在充电接口上有输入电源接入时启动运行，接收所述的输入电源，并对M组电芯进行充电控制。在充电过程中，若系统电路的温度过高，则可以通过逐渐降低的热敏电阻的阻值来拉低充电芯片的使能引脚电位，使充电芯片关闭，保护充电芯片避免其过热损坏。

基于上述充放电电路的结构设计，本发明还提出了一种采用所述充放电电路设计的充电宝，包括处理器、按键电路、用于接收输入电源的充电接口、用于输出电流的放电接口以及用于储存电能的多个电芯，所述的多个电芯分成M组，每组中的各个电芯并联，所述M为大于1的正整数；在所述充放电电路中设置有M路充电芯片，其电源输入引脚均与所述的充电接口相连接，M路充电芯片的电源输出引脚分别与M组电芯的正极一对一连接；所述的M组电芯在充电时相互并联，在放电时相互串联，并且第一组电芯的正极连接一降压芯片的电压输入端，所述降压芯片用于将M组电芯输出的电压转换成外部终端设备所需的供电电压，其电压输出端通过一开关电路连接所述的放电接口；所述开关电路在充电接口有输入电源接入时切断降压芯片与放电接口的连接通路，将通过充电接口接入的输入电源传输至所述的放电接口，在充电接口无输入电源接入时，将所述降压芯片的电压输出端与所述的放电接口连通。

优选的，将所述多个电芯平均分成两组，即M=2；所述充电接口和放电接口优选5V的标准USB接口，由此在满足对目前绝大多数移动终端设备的充电要求的同时，可以尽量简化电路结构，降低产品成本。

与现有技术相比，本发明的优点和积极效果是：本发明通过对充电宝电路中的多个电芯进行分组，并设计串并联选择电路控制各组电芯并联充电、串联放电，从而在保证各个电芯能够快速充电的同时，利用电芯的串联放电可以提高其输出电压的幅值，使其高于外部终端设备所需的供电电压，由此一来，便可以省去BOOST升压电路的使用，转而采用降压芯片来转换生成外部终端设备所需的充电电压，以克服使用BOOST升压电路所导致的电池外充损耗大、发热严重等缺陷。本发明的充电宝电路相比传统的充电宝方案，电池转换效率可以提高15%，电池利用率可以提高20%，总效率可以提升35%，大大提升了充电宝的性能。

结合附图阅读本发明实施方式的详细描述后，本发明的其他特点和优点将变得更加清楚。

附图说明

图1是本发明所提出的充电宝的一种实施例的充放电电路原理图；

图2是本发明所提出的充电宝的另外一种实施例的充放电电路原理图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细地说明。

本实施例为了解决现有充电宝电路由于其内部电芯输出的电压幅值低于外接终端设备所需的充电电压幅值，因此需要使用BOOST升压电路对电芯电压进行升压变换，继而导致电芯输出电流大、发热严重、电池利用率低的问题，提出了一种无需使用BOOST升压电路即可满足充电宝对外充电要求的充放电电路结构设计，以实现电池利用率的大幅提升。

在本实施例的充放电电路中设置有多个电芯，每一个电芯的电压均小于通过充放电电路的放电接口要求输出的电压幅值，例如每一个电芯的输出电压均在4.2V左右，而放电接口则要求输出电压为5V的情况。为了提升通过电芯组输出的电压幅值，本实施例将所述的多个电芯分成M组，所述M应取大于1的正整数。将每一组中的电芯相互并联，一组电芯利用一个充电芯片对其进行充电控制。设计串并联选择电路连接在M组电芯之间，控制M组电芯在充电时并联，在放电时串联，并设置BUCK降压芯片对串联电芯组输出的放电电压进行降压变换，继而在开关电路的控制下，控制降压芯片仅在充电接口上无输入电源接入且放电接口上有终端设备插入时输出供电电压，为外部的终端设备充电或者为其提供工作电源。

具体来讲，可以将M个充电芯片的电源输入引脚分别连接至充放电电路的充电接口，将M个充电芯片的电源输出引脚分别与M组电芯的正极一一对应连接。在相邻的两组电芯之间各自连接一路串并联选择电路，例如将第i组电芯的负极通过一串并联选择电路连接至第i+1组电芯的正极，最后一组电芯的负极则可以直接接地，所述i=1，2，……，M-1。这样，在充放电电路工作在自充电过程中时，通过充电接口接收外部的输入电源，并分别传输至所述的M个充电芯片、串并联选择电路和开关电路。所述串并联选择电路在接收到输入电源后，控制与其连接的第i组电芯的负极接地，从而使相邻的两组电芯（即第i组电芯和第i+1组电芯）并联，输入电源经由M个充电芯片一一对应地向M组电芯输出充电电流，对M组电芯中的各个并联电芯同步充电，以加快电芯的充电速度。在电芯组充电的过程中，开关电路因接收到输入电源而将放电接口与充电接口连通，利用充电接口接入的输入电源直接为外部的终端设备供电。反之，在充放电电路工作在放电过程中时，由于充电接口上没有输入电源接入，因此串并联选择电路改变其线路连通状态，将与其连接的相邻两组电芯（例如第i组电芯和第i+1组电芯）串联，使通过电芯组输出的电压幅值达到4.2*M伏，高于外部终端设备所需的供电电压。启动降压芯片，对串联电芯组输出的电压进行降压变换后，生成外部终端设备所需的供电电压，经开关电路传输至所述的放电接口，为外部的终端设备供电。所述开关电路在无输入电源接入时，将降压芯片的电压输出端与所述的放电接口连通，切换至电芯组为外部终端设备供电。

下面以充电宝为例，对本实施例所提出的充放电电路的具体组建结构及其工作原理进行详细说明。

由于充电宝中的电芯电压通常为4.2V，而连接充电宝的终端设备所需的充电电压或者供电电压一般为5V，出于简化电路结构、降低成本的考虑，针对用于充电宝中的充放电电路，优选将充电宝中的电芯分成两组，即M=2。在充电宝中内置N（N为偶数）个电芯，将所述的N个电芯平均分成两组，每组中的N/2个电芯相互并联，分别命名为电芯组A和电芯组B，如图1所示。

针对两组电芯设置两个充电芯片U1、U2，将两个充电芯片U1、U2的电源输入引脚VIN分别连接至充电宝的充电接口VCHG_5V，所述充电接口VCHG_5V优选采用5V的标准USB接口，接收外部的5V输入电源。将充电芯片U1、U2的电源输出引脚OUT分别与电芯组A的正极BAT+_A和电芯组B的正极BAT+_B一对一连接，利用两个充电芯片U1、U2对两组电芯单独进行充电管理。

为了有效控制系统能耗，本实施例设计使能控制电路连接充电芯片U1、U2的使能引脚TS，对两个充电芯片U1、U2进行使能控制。在本实施例的使能控制电路中设置有两个N沟道MOS管Q1、Q11，其中，N沟道MOS管Q1（第六N沟道MOS管）的栅极通过由电阻R1、R36组成的分压电路连接所述的充电接口VCHG_5V，接收外部的输入电源；N沟道MOS管Q1的源极接地，漏极连接N沟道MOS管Q11（第七N沟道MOS管）的栅极，并通过限流电阻R3（第三限流电阻）连接直流电源VLDO。所述直流电源VLDO可以采用充电宝电路中为处理器MCU供电的一路电源，例如，在充电宝电路中设置线性稳压器LDO，将LDO的输入端连接至电芯组A的正极BAT+_A，对BAT+_A上的电压进行稳压变换处理后，生成处理器MCU所需的工作电压，通常为3.3V的直流电压，一方面为处理器MCU供电，另一方面作为直流电源VLDO，传输至所述的使能控制电路、串并联选择电路和开关电路。将所述N沟道MOS管Q11的源极接地，漏极连接两个充电芯片U1、U2的使能引脚TS。所述充电芯片U1、U2的使能引脚TS高电平有效，引脚内部上拉至高电位。当充电接口VCHG_5V上没有输入电源接入时，MOS管Q1截止，直流电源VLDO通过限流电阻R3作用于MOS管Q11的栅极，控制MOS管Q11饱和导通，拉低充电芯片U1、U2的使能引脚TS的电位，控制充电芯片U1、U2停止运行。当充电接口VCHG_5V上有输入电源接入时，MOS管Q1饱和导通，拉低MOS管Q11的栅极电位，控制MOS管Q11截止，此时充电芯片U1、U2的使能引脚TS的电位为高，充电芯片U1、U2使能运行，利用接入的输入电源为电芯组A和电芯组B充电。

为了对充电芯片U1、U2进行过热保护，将两个充电芯片U1、U2的使能引脚TS通过热敏电阻Therm接地。在本实施例中，所述热敏电阻Therm选用负温度系数的热敏电阻，随着系统温度的逐渐升高其阻值逐渐降低。根据充电芯片U1、U2的最高安全工作温度合理地选择热敏电阻Therm的型号，当系统温度过高时，热敏电阻Therm的阻值降至较低的值，拉低充电芯片U1、U2的使能引脚TS的电位，控制充电芯片U1、U2停止运行，实现过热保护。

为了加快N个电芯的充电速度，本实施例在充电宝自身充电的过程中，通过串并联选择电路控制电芯组A和电芯组B并联，使N个电芯并联同步充电。本实施例在所述串并联选择电路中设置有三个N沟道MOS管和两个P沟道MOS管，如图1所示。将第一N沟道MOS管Q5的栅极通过由电阻R5、R88组成的分压电路连接至所述的充电接口VCHG_5V，接收通过充电接口VCHG_5V接入的输入电源，漏极连接电芯组A的负极BAT-_A，源极接地。将第二N沟道MOS管Q3的栅极连接至充电接口VCHG_5V，接收通过充电接口VCHG_5V接入的输入电源，源极接地，漏极连接第三N沟道MOS管Q7的栅极，并通过第一限流电阻R4连接至所述的直流电源VLDO。将第三N沟道MOS管Q7的源极接地，漏极分别与两个P沟道MOS管Q4、Q9的栅极对应连接。将第一P沟道MOS管Q4的漏极连接至电芯组A的负极BAT-_A，源极连接第二P沟道MOS管Q9的源极，第二P沟道MOS管Q9的漏极连接电芯组B的正极BAT+_B。将两个P沟道MOS管Q4、Q9的源极通过配置电阻R6连接至第三N沟道MOS管Q7的漏极，当第三N沟道MOS管Q7导通时，通过配置电阻R6使第一和第二P沟道MOS管Q4、Q9的源极和栅极压差大于其开启电压，继而使两个P沟道MOS管Q4、Q9饱和导通。

当充电接口VCHG_5V上有输入电源接入时，MOS管Q5饱和导通，使电芯组A的负极BAT-_A通过MOS管Q5的漏极和源极接地，电芯组B的负极BAT-_B直接接地。此时，两个电芯组A、B并联，利用两个充电芯片U1、U2对并联电芯同步充电。

当充电接口VCHG_5V上没有输入电源接入时，MOS管Q5、Q3截止，直流电源VLDO通过限流电阻R4作用于MOS管Q7的栅极，控制MOS管Q7饱和导通，继而拉低两个P沟道MOS管Q4、Q9的栅极电位，当MOS管Q7导通时，电芯组B输出电流通过第二P沟道MOS管Q9的漏极经过本体二极管到其源极，再经过配置电阻R6和第三N沟道MOS管Q7到地。此时，由于配置电阻R6的存在，使第一P沟道MOS管Q4的栅源极电压大于其开启电压，从而满足了MOS管Q4的开启条件，使MOS管Q4饱和导通。由此，电芯组A的负极BAT-_A通过两个饱和导通的P沟道MOS管Q4、Q9与电芯组B的正极BAT+_B连通，实现了两个电芯组A、B的串联放电。

在本实施例中，所述配置电阻R6的阻值最好大于47KΩ，以保证通过电芯组A的负极BAT-_A输出的电流绝大部分流入到电芯组B的正极BAT+_B，进而减少在电阻R6上产生的电能消耗。

在本实施例中，两个P沟道MOS管Q4、Q9也可以采用一颗CJL2623集成芯片U5代替，实现对两组电芯的串并联控制，参见图2所示。

将电芯组A的正极BAT+_A连接至降压芯片U3的电压输入端VIN，如图1所示，降压芯片U3的电压输出端SW通过串联的电感L2连接开关电路，并在开关电路的控制下，与放电接口5V_OUTPUT连通。在本实施例中，所述放电接口5V_OUTPUT优选采用5V的标准USB接口，以方便与目前的绝大多数移动终端设备连接，为其充电。

本实施例的开关电路采用两个N沟道MOS管和两个P沟道MOS管连接而成，如图1所示。其中，将第四N沟道MOS管Q2的栅极连接充电接口VCHG_5V，接收通过充电接口VCHG_5V接入的输入电源，源极接地，漏极连接第五N沟道MOS管Q6的栅极，并通过第二限流电阻R2连接直流电源VLDO。将所述第五N沟道MOS管Q6的源极接地，漏极分别与第三和第四P沟道MOS管Q8、Q10的栅极对应连接。将第三P沟道MOS管的Q8漏极通过所述的电感L2与降压芯片的电压输出端SW连通，源极连接第四P沟道MOS管Q10的源极，第四P沟道MOS管Q10的漏极连接所述的充电接口，并通过电阻R87连接放电接口5V_OUTPUT。将两个P沟道MOS管Q8、Q10的源极通过阻值大于47KΩ的配置电阻R7连接至第五N沟道MOS管Q6的漏极，当第五N沟道MOS管Q6导通时，通过配置电阻R7使第三和第四P沟道MOS管Q8、Q10的源极和栅极压差大于其开启电压，继而使两个P沟道MOS管Q8、Q10饱和导通。

当充电接口VCHG_5V上有输入电源接入时，第四N沟道MOS管Q2饱和导通，拉低第五N沟道MOS管Q6的栅极电位，控制第五N沟道MOS管Q6和两个P沟道MOS管Q8、Q10截止，切断降压芯片U3与放电接口5V_OUTPUT的电流通路。此时，通过充电接口VCHG_5V接入的输入电源直接经由限流电阻R87传输至放电接口5V_OUTPUT，若放电接口5V_OUTPUT上外接有终端设备，则可以直接利用输入电源为终端设备供电。

当充电接口VCHG_5V上没有输入电源接入时，第四N沟道MOS管Q2截止，直流电源VLDO经限流电阻R2作用于第五N沟道MOS管Q6的栅极，控制第五N沟道MOS管Q6饱和导通，继而拉低两个P沟道MOS管Q8、Q10的栅极电位，当MOS管Q6导通时，通过降压芯片U3输出的电流通过第三P沟道MOS管Q8的漏极经过本体二极管到其源极，再经过配置电阻R7和第五N沟道MOS管Q6的漏极和源极到地。此时，由于配置电阻R7的存在，使第四P沟道MOS管Q10的源极-栅极电压大于其开启电压，从而满足了P沟道MOS管Q10的开启条件，使MOS管Q10饱和导通。两个P沟道MOS管Q8、Q10饱和导通后，降压芯片U3的电压输出端SW与放电接口5V_OUTPUT连通，继而使通过串联的电芯组A、B输出的大约8.4V的直流电压经由电容C17滤波以及降压芯片U3降压变换后生成的5V直流电源，通过放电接口5V_OUTPUT输出，为外接至放电接口5V_OUTPUT上的终端设备充电或者为所述终端设备提供工作电源。

同理，所述的两个P沟道MOS管Q8、Q10也可以采用一颗CJL2623集成芯片U4代替，参见图2所示，同样可以实现电路设计。

为了进一步降低系统能耗，本实施例对降压芯片U3的工作状态进行使能控制，以避免在降压芯片U3上产生不必要的额外功耗。为了实现对降压芯片U3的使能控制，本实施例提出以下三种优选设计方案，生成使能信号BUCK_EN，传输至降压芯片U3的使能端EN，控制降压芯片U3的工作时序。

第一种设计方案是，利用充电宝中的处理器MCU生成所述的使能信号BUCK_EN。具体来讲，可以通过处理器MCU检测充电接口VCHG_5V和放电接口5V_OUTPUT的插接状态。当处理器MCU检测到充电接口VCHG_5V上无输入电源接入且放电接口5V_OUTPUT上有终端设备插入时，生成有效的使能信号BUCK_EN（例如高电平的使能信号BUCK_EN）输出至降压芯片U3的使能端EN，控制降压芯片U3启动运行，将电芯组A、B串联输出的电压转换成5V电压，传输至放电接口5V_OUTPUT，为外部的终端设备充电。反之，当处理器MCU检测到充电接口VCHG_5V上有输入电源接入或者放电接口5V_OUTPUT上无终端设备插入时，置使能信号BUCK_EN为无效状态，例如置使能信号BUCK_EN为低电平，继而控制降压芯片U3停止运行，降低能耗。

第二种设计方案是，利用充电宝上的开机按键生成所需的使能信号BUCK_EN。在使用充电宝对外接的终端设备充电时，通常需要按一下充电宝上的开机按键，才能控制充电宝对外放电。本实施例利用充电宝上开机按键的触发操作兼容生成降压芯片U3所需的使能信号BUCK_EN。具体来讲，在需要启动充电宝对外接的中断设备充电时，按下开机按键，此时连接开机按键的按键电路生成相应的按键信号，传输至处理器MCU。处理器MCU在检测到开机按键按下时，一方面按照现有控制方式控制系统电路启动运行，另一方面输出有效的使能信号BUCK_EN，传输至降压芯片U3的使能端EN，控制降压芯片U3使能运行。反之，当处理器MCU检测到终端设备拔出或者开机按键再次按下时，置使能信号BUCK_EN为无效状态，控制降压芯片U3停止运行，不再对外充电。

第三种设计方案是，利用充电宝中的外插终端检测电路生成所需的使能信号BUCK_EN。即，通过外插终端检测电路检测放电接口5V_OUTPUT上是否有终端设备插入，若有终端设备插入，则生成有效的使能信号BUCK_EN，传输至降压芯片U3的使能端EN，控制降压芯片U3使能运行。反之，置使能信号BUCK_EN为无效状态，控制降压芯片U3停止运行，降低能耗。

本实施例采用两个充电芯片对两组电芯分别进行充电控制，每一组电芯由于开始就绑定在一起，因此电池电压一致，即便是两组电芯在串联放电后，两组电芯的电压不一样了，也不会出现在并联充电时高电压的电芯向低电压的电芯灌流的问题，由此保护了电池的充电安全，不需要再在电芯两端设计PCM电池保护电路，从而简化了充电宝的电路设计。

本实施例仅以两组电芯组A、B为例进行了详细阐述，对于需要将N个电芯分成更多组才能满足外部终端设备充电要求的情况，只需对所述的串并联选择电路、充电芯片进行多路扩展即可，本实施例在此不再展开说明。

当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种充放电电路，包括用于接收输入电源的充电接口、用于输出电流的放电接口以及用于储存电能的多个电芯，其特征在于：所述的多个电芯分成M组，每组中的各个电芯并联，所述M为大于1的正整数；在所述充放电电路中设置有M路充电芯片，其电源输入引脚均与所述的充电接口相连接，M路充电芯片的电源输出引脚分别与M组电芯的正极一对一连接；所述的M组电芯在充电时相互并联，在放电时相互串联，并且第一组电芯的正极连接一降压芯片的电压输入端，所述降压芯片用于将M组电芯输出的电压转换成外部终端设备所需的供电电压，其电压输出端通过一开关电路连接所述的放电接口；所述开关电路在充电接口有输入电源接入时切断降压芯片与放电接口的连接通路，将通过充电接口接入的输入电源传输至所述的放电接口，在充电接口无输入电源接入时，将所述降压芯片的电压输出端与所述的放电接口连通。

2.根据权利要求1所述的充放电电路，其特征在于：在所述的M组电芯中，第i组电芯的负极通过一串并联选择电路连接第i+1组电芯的正极，最后一组电芯的负极接地，所述i=1，2，……，M-1；所述串并联选择电路连接所述的充电接口，在所述充电接口有输入电源接入时，控制第i组电芯的负极与第i+1组电芯的正极连通，在所述充电接口没有输入电源接入时，控制第i组电芯的负极接地。

3.根据权利要求2所述的充放电电路，其特征在于：在所述串并联选择电路中设置有三个N沟道MOS管和两个P沟道MOS管，其中，第一N沟道MOS管的栅极接收通过充电接口接入的输入电源，漏极连接第i组电芯的负极，源极接地；第二N沟道MOS管的栅极接收通过充电接口接入的输入电源，源极接地，漏极连接第三N沟道MOS管的栅极，并通过第一限流电阻连接一直流电源；所述第三N沟道MOS管的源极接地，漏极分别与两个P沟道MOS管的栅极对应连接；将第一P沟道MOS管的漏极连接第i组电芯的负极，源极连接第二P沟道MOS管的源极，并通过一配置电阻连接第三N沟道MOS管的漏极，所述第二P沟道MOS管的漏极连接第i+1组电芯的正极。

4.根据权利要求3所述的充放电电路，其特征在于：所述配置电阻的阻值大于47KΩ；所述直流电源是由所述电芯输出的电压经稳压电路转换生成的。

5.根据权利要求1所述的充放电电路，其特征在于：在所述开关电路中设置有两个N沟道MOS管和两个P沟道MOS管，其中，第四N沟道MOS管的栅极接收通过充电接口接入的输入电源，源极接地，漏极连接第五N沟道MOS管的栅极，并通过第二限流电阻连接一直流电源；所述第五N沟道MOS管的源极接地，漏极分别与第三和第四P沟道MOS管的栅极对应连接；将第三P沟道MOS管的漏极与所述降压芯片的电压输出端连通，源极连接第四P沟道MOS管的源极，并通过另一配置电阻连接第五N沟道MOS管的漏极；第四P沟道MOS管的漏极分别连通所述的充电接口和放电接口。

6.根据权利要求5所述的充放电电路，其特征在于：所述另一配置电阻的阻值大于47KΩ；所述直流电源是由所述电芯输出的电压经稳压电路转换生成的。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的充放电电路，其特征在于：所述降压芯片的使能端接收一使能信号，所述使能信号由以下三种方式的其中之一生成：

（1）由处理器根据充电接口和放电接口的插接状态生成；所述处理器在检测到充电接口无输入电源接入且放电接口有终端设备插入时，生成有效的使能信号输出至所述的降压芯片；

（2）由按键电路根据开机按键的按压状态生成；所述开机按键在需要启动充放电电路对插接到放电接口上的终端设备进行供电时被操作按下，继而生成相应的按键信号，将所述按键信号兼用作有效的使能信号输出至所述的降压芯片；

（3）由外插终端检测电路生成；所述外插终端检测电路在检测到有终端设备插入到所述放电接口上时，生成有效的使能信号输出至所述的降压芯片。

8.根据权利要求1至6中任一项所述的充放电电路，其特征在于：所述M路充电芯片的使能引脚连接一使能控制电路，并通过一负温度系数的热敏电阻接地；在所述使能控制电路中设置有两个N沟道MOS管，其中，第六N沟道MOS管的栅极接收通过充电接口接入的输入电源，源极接地，漏极连接第七N沟道MOS管的栅极，并通过第三限流电阻连接直流电源；第七N沟道MOS管的源极接地，漏极分别与M路充电芯片的使能引脚对应连接。

9.一种充电宝，设置有处理器和按键电路，其特征在于：还设置有如权利要求1至8中任一项权利要求所述的充放电电路。

10.根据权利要求9所述的充电宝，其特征在于：所述多个电芯平均分成两组；所述充电接口和放电接口均为5V的标准USB接口。