CN104967191A - 用于移动电源的充电电路及移动电源 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于移动电源的充电电路及移动电源，包括用于接收外部输入电源的充电接口、用于外接负载的放电接口、用于储存电能的内置电池以及用于检测所述充电接口和放电接口的插接状态的检测电路；所述检测电路在检测到所述充电接口上有输入电源接入时，利用所述输入电源直接为连接在所述放电接口上的负载充电，并控制所述电池停止向所述负载充电。本发明通过设计移动电源在有输入电源接入时，直接利用外接的输入电源为插入到移动电源上的负载充电，由此可以显著降低移动电源的耗散功率，减少移动电源的发热量，保证移动电源内部的电子器件不会因工作温度的过高而导致其性能的下降，提高了移动电源工作的可靠性。
Description
技术领域
本发明属于充放电电路技术领域，具体地说，是涉及一种适用于移动电源的充电电路的线路设计。
背景技术
随着穿戴类电子产品的日益大众化，其种类也日益繁多，功能也日益多样化，人们对穿戴类电子产品的使用也越来越频繁。由于穿戴类电子产品的体积一般较小，因而内部为电池预留的布设空间非常有限，不可能选用体积较大的电池为该类电子产品供电。受电池体积的限制，电池的容量不会太大，这就导致穿戴类电子产品的续航时间大大受限，需要经常性地为其进行充电。
为了方便消费者对穿戴类电子产品或者其他便携式数码产品充电，移动充电设备（或简称移动电源）应运而生。该类移动电源由于体积小，携带方便，因而可以随时随地的为该类负载（例如穿戴类电子产品、数码产品等）补充电力，以满足消费者对该类电子产品连续使用的需求。
目前的移动电源，考虑到安全性问题，电池容量一般设计在2200mAh以内，在满电情况下可以为两到三个小容量的负载充电。当移动电源的电池电量消耗后，需要外接输入电源为移动电源补充电力。在移动电源补充电力的期间内，有时会遇到需要移动电源同时为与其外接的负载充电的情况。在这种情况下，现有的移动电源大多采用“边充边放”的设计方式，即，在利用外部的输入电源为移动电源的内置电池充电的同时，控制移动电源的内置电池为外接负载充电。这种“边充边放”的设计方式不仅会导致充电效率的降低，而且在移动电源上会产生较大的耗散功率，导致移动电源发热严重。当移动电源的工作温度升高时，会对移动电源内部的电子器件的性能造成影响，并且工作温度越高，电子器件的性能越低，严重影响了移动电源的性能和工作的可靠性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于移动电源的充电电路，在移动电源同时外接输入电源和负载的情况下，改变传统的“边充边放”的充电模式，改由外接的输入电源直接为负载充电，从而提升了充电效率，减少了移动电源的发热量。
为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案予以实现：
一种用于移动电源的充电电路，包括用于接收外部输入电源的充电接口、用于外接负载的放电接口、用于储存电能的内置电池以及用于检测所述充电接口和放电接口的插接状态的检测电路；所述检测电路在检测到所述充电接口上有输入电源接入时，利用所述输入电源直接为连接在所述放电接口上的负载充电，并控制所述电池停止向所述负载充电。
为了控制所述电池在有输入电源接入时，停止向插接到放电接口上的负载充电，本发明提出以下三种优选设计方案：
方案一，将所述电池连接一升压电路，所述检测电路在检测到所述充电接口上有输入电源接入时，通过控制所述升压电路停止运行，以控制所述电池停止向所述负载充电。
作为所述检测电路的一种优选电路设计，在所述检测电路中设置有一NMOS管，所述NMOS管的栅极在接收到所述输入电源时导通，拉低所述升压电路的使能端的电位，控制所述升压电路停止运行。
为了使移动电源的内置电池在无输入电源接入时，能够正常地为外接负载充电，本发明在所述检测电路中还设置有一控制器，所述控制器根据放电接口的状态引脚的电位变化判断是否有负载接入，根据流过放电接口的电源引脚的电流大小判断外接的负载是否充满电；当所述控制器检测到所述充电接口上有负载接入并且所述负载尚未充满电时，输出高电平的控制信号至所述升压电路的使能端，控制升压电路在无输入电源接入时使能运行，对电池电压进行升压变换，以满足外接负载的充电要求；当所述控制器检测到所述充电接口上有负载接入并且所述负载已充满电时，置所述升压电路的使能端的电位为低，停止向外接负载充电。
方案二，所述电池在连通所述放电接口的通路中设置有一开关电路，所述检测电路在检测到所述充电接口上有输入电源接入时，通过控制所述开关电路切断所述通路，以控制所述电池停止向所述负载充电。
作为所述开关电路的一种优选电路设计，在所述开关电路中设置有第一PMOS管和第二PMOS管，通过所述电池输出的电流首先传输至第一PMOS管的源极，第一PMOS管的漏极连接第二PMOS管的漏极，第二PMOS管的源极连通所述放电接口的电源引脚，在每一个PMOS管的源极和漏极之间均连接有反并联的寄生二极管，第一PMOS管和第二PMOS管的栅极连接所述检测电路；作为所述检测电路的一种优选电路设计，在所述检测电路中设置有第一NMOS管和第二NMOS管，第一NMOS管的栅极在接收到所述输入电源时导通，拉低第二NMOS管的栅极电位，控制第二NMOS管截止，进而控制所述第一PMOS管和第二PMOS管截止，切断所述通路。
为了使移动电源的内置电池在无输入电源接入时，能够正常地为外接负载充电，本发明在所述检测电路中还设置有一控制器，所述控制器根据放电接口的状态引脚的电位变化判断是否有负载接入，根据流过放电接口的电源引脚的电流大小判断外接的负载是否充满电；当所述控制器检测到所述充电接口上有负载接入并且所述负载尚未充满电时，输出高电平的控制信号至所述第二NMOS管的栅极，控制第二NMOS管在无输入电源接入时导通，连通所述电池与外接负载之间的电流通路，利用所述电池为负载充电；当所述控制器检测到所述充电接口上有负载接入并且所述负载已充满电时，置所述第二NMOS管的栅极电位为低，切断所述电池与外接负载之间的电流通路，使所述电池停止向外接负载充电，以节约电池电量。
方案三，将所述电池连接一升压电路的输入端，升压电路的输出端通过一开关电路连通所述放电接口的电源引脚，所述检测电路在检测到所述充电接口上有输入电源接入时，通过控制所述升压电路停止运行并控制所述开关电路关断，以控制所述电池停止向所述负载充电。
作为所述开关电路的一种优选电路设计，在所述开关电路中设置有第一PMOS管和第二PMOS管，第一PMOS管的源极连接所述升压电路的输出端，第一PMOS管的漏极连接第二PMOS管的漏极，第二PMOS管的源极连通所述放电接口的电源引脚，在每一个PMOS管的源极和漏极之间均连接有反并联的寄生二极管，第一PMOS管和第二PMOS管的栅极连接所述检测电路；作为所述检测电路的一种优选电路设计，在所述检测电路中设置有第一NMOS管和第二NMOS管，第一NMOS管的栅极在接收到所述输入电源时导通，一方面拉低所述升压电路的使能端的电位，控制所述升压电路停止运行，另一方面拉低第二NMOS管的栅极电位，控制第二NMOS管截止，进而控制所述第一PMOS管和第二PMOS管截止，切断所述电池与所述放电接口之间的电流通路。
为了使移动电源的内置电池在无输入电源接入时，能够正常地为外接负载充电，本发明在所述检测电路中还设置有一控制器，所述控制器根据放电接口的状态引脚的电位变化判断是否有负载接入，根据流过放电接口的电源引脚的电流大小判断外接的负载是否充满电；当所述控制器检测到所述充电接口上有负载接入并且所述负载尚未充满电时，输出高电平的控制信号分别传输至所述升压电路的使能端以及所述第二NMOS管的栅极，控制所述升压电路使能运行，将电池电压升压变换到外接负载所需的充电电压值上，并同时控制第二NMOS管导通，使所述第一PMOS管和第二PMOS管接通所述电池与所述放电接口之间的电流通路，为外接负载充电；当所述控制器检测到所述充电接口上有负载接入并且所述负载已充满电时，置所述升压电路的使能端以及所述第二NMOS管的栅极电位为低，使所述电池停止向外接负载充电，节约电池电量。
为了使所述输入电源在接入到移动电源上后，能够直接为外接负载充电，将所述充电接口的电源引脚与一颗防反偏二极管串联后，直接连通所述放电接口的电源引脚，为连接在放电接口上的负载充电；为了保证移动电源的内置电池的充电安全，本发明在所述充电电路中还设置有电源管理芯片，连接在所述充电接口与所述电池之间；所述输入电源在为所述负载充电的同时，通过所述电源管理芯片为所述电池充电；或者所述输入电源在为所述负载充满电后，启动所述电源管理芯片为所述电池充电。
基于上述充电电路的线路设计，本发明还提出了一种采用上述充电电路设计的移动电源，包括用于接收外部输入电源的充电接口、用于外接负载的放电接口、用于储存电能的内置电池以及用于检测所述充电接口和放电接口的插接状态的检测电路；所述检测电路在检测到所述充电接口上有输入电源接入时，利用所述输入电源直接为连接在所述放电接口上的负载充电，并控制所述电池停止向所述负载充电。
与现有技术相比，本发明的优点和积极效果是：本发明通过设计移动电源在有输入电源接入时，直接利用外接的输入电源为插入到移动电源上的负载充电，而不再通过移动电源的内置电池为外接负载充电，由此可以显著降低移动电源的耗散功率，减少移动电源的发热量，保证移动电源内部的电子器件不会因工作温度的过高而导致其性能的下降，提高了移动电源工作的可靠性。与此同时，相比传统的“边充边放”充电模式，采用本发明的充电电路可以显著提升移动电源的充电效率，加快负载的充电速度，且电路设计简单，易于实现。
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电路的第一种实施例的电路原理图；
图2是本发明所提出的充电电路的第二种实施例的电路原理图；
图3是本发明所提出的充电电路的第三种实施例的电路原理图。
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。
本发明为了解决现有移动电源采用“边充边放”的充电模式，导致移动电源充电效率降低、耗散功率大、发热严重的问题，提出了一种在移动电源外接输入电源的情况下，直接利用接入的输入电源为移动电源的外接负载供电，待负载充电完毕后再为移动电源的内置电池充电；或者，利用接入的输入电源直接为外接负载充电的同时，一并为移动电源的内置电池充电，由此可以保证充电效率达到70%以上，提高负载的充电速度。
为了实现上述设计目的，需要在移动电源中设计检测电路，用于对移动电源上的充电接口和放电接口的插接状态进行检查，进而根据输入电源和外部负载的实际插接情况，控制移动电源中的电池在充电接口上有输入电源接入时，停止向连接在充电接口上的负载充电，而仅在充电接口上无输入电源接入且放电接口上有负载插入时，通过移动电源的内置电池为外接负载充电，以保证电池的充电效率。
下面通过三个具体的实施例，来详细阐述本发明所提出的移动电源中充电电路的具体线路设计及其工作原理。
实施例一，参见图1所示，本实施例在移动电源上设计有用于外接输入电源的充电接口USB_1和用于外接负载的放电接口USB_2。所述放电接口USB_2可以设置一路，也可以设置多路。为了使通过充电接口USB_1接入的输入电源USB_IN能够直接为外接负载充电，本实施例将充电接口USB_1的电源引脚VBUS与放电接口USB_2的电源引脚Vbus连通，使输入电源VBUS_IN可以在接入到移动电源上后，直接经由放电接口USB_2的电源引脚Vbus传输至外接负载，为其充电。为了防止移动电源内部的电流反灌至输入电源VBUS_IN，本实施例在充电接口USB_1的电源引脚VBUS上串联了一颗防反偏二极管D1，利用防反偏二极管D1的反向截止特性，在保证输入电源USB_IN的充电电流向放电接口USB_2正常输送的同时，避免移动电源向外部的输入电源反向充电。
为了控制移动电源的内置电池在充电接口USB_1上有输入电源USB_IN接入时，停止向外接负载充电，本实施例在移动电源中设置检测电路。本实施例针对内置电池的输出电压小于外接负载所需要的充电电压的情况，在所述检测电路中设置了一个升压电路BOOST和一个NMOS管Q1。将所述升压电路BOOST的输入端VIN连接至电池的正极BATTERY+，输出端VOUT连通放电接口USB_2的电源引脚Vbus，使能端EN连接NMOS管Q1的漏极，所述NMOS管Q1的源极接地，栅极接收所述的输入电源USB_IN，可以利用由分压电阻R4和R5组成的分压电路对输入电源USB_IN进行分压后，再传输至所述NMOS管Q1的栅极，以控制所述NMOS管Q1在有输入电源USB_IN时导通，继而拉低升压电路BOOST的使能端电位，控制升压电路BOOST停止运行，以达到切断电池向外接负载充电的设计目的。
在本实施例中，所述升压电路BOOST可以由分立元件组建而成，也可以直接选用集成芯片进行电路设计，本实施例对此不进行具体限制。
为了使移动电源的内置电池在充电接口USB_1上无输入电源USB_IN接入且放电接口USB_2上有外部负载插入时，能够正常地为外接负载充电，并且在外接负载充满电后，能够自动停止充电过程，本实施例在所述检测电路中还设置有控制电路，包括控制器MCU、上拉电阻R1、采样电阻、电流检测芯片U1等部分。将放电接口USB_2的状态引脚Shield通过上拉电阻R1连接至直流电源VCC，或者与电阻R2串联后再通过上拉电阻R1连接至直流电源VCC。所述直流电源VCC可以直接由移动电源内部的电池提供，或者将电池电压经稳压器稳压变换后提供。对于不配置电阻R2的情况，可以直接将放电接口USB_2的状态引脚Shield连接至控制器MCU，例如MCU的其中一路GPIO口PI02；对于配置有电阻R2的情况，可以将电阻R2与上拉电阻R1的中间节点连接至控制器MCU的所述GPIO口PI02，由于在有外部负载插入到放电接口USB_2上时，负载的内部电路会将放电接口USB_2的状态引脚Shield的电位拉低或者直接接地，进而使控制器MCU的PI02口的电位由未插入负载时的高电平跳变成插入负载后的低电平。控制器MCU可以根据其PI02口的高低电平变化准确地判断出移动电源上是否有负载插入，并在检测到有负载插入时，通过其PI01口输出高电平的控制信号VEN至升压电路BOOST的使能端EN，在没有输入电源USB_IN接入的情况下，控制升压电路BOOST使能运行，利用移动电源的内置电池为外接负载充电。
为了对负载的充电状态实现检测，本实施例在放电接口USB_2的电源引脚Vbus上串联了一个采样电阻R3，将电流检测芯片U1连接在采样电阻R3的两端，检测采样电阻R3两端的电位差，进而根据检测到的电位差结合采样电阻R3的阻值即可计算出充电电流的大小。当电流检测芯片U1检测到充电电流小于预设的下限值时，向控制器MCU的另外一路IO口AI01反馈高电平信号IOUT_CUR，以通知控制器MCU充电已满。在控制器MCU检测到负载充电已满时，将通过其PI01口输出的控制信号VEN置为低电平，以控制升压电路BOOST停止运行，继而控制电池停止向外接负载充电，以节约电池电量。
下面结合图1，对本实施例的移动电源的具体工作原理进行详细说明。
移动电源在启动运行后，控制器MCU自动检测充电接口USB_2上是否有负载插入，若无负载插入，则置控制信号VEN为低电平，控制升压电路BOOST处于不工作状态。此时，若移动电源的充电接口USB_1上无输入电源USB_IN接入，则移动电源处于待机状态；若充电接口USB_1上有输入电源USB_IN接入，则进入移动电源自充电过程，即利用接入的输入电源USB_IN为移动电源的内置电池充电。具体可以在移动电源中内置电源管理芯片，连接在充电接口USB_1与电池之间，对电池的充电进程进行控制。
在充电接口USB_1上有输入电源USB_IN接入的期间内，若有负载插入到移动电源的放电接口USB_2上，则此时，控制器MCU置其输出的控制信号VEN为高电平，但此时，由于输入电源USB_IN的存在，使NMOS管Q1的栅极电压为高而进入饱和导通状态，进而拉低升压电路BOOST的使能端EN的电位，控制升压电路BOOST保持不工作状态，阻止通过移动电源的内置电池为外接负载充电，而采用外接的输入电源USB_IN直接为负载充电。即，通过移动电源的充电接口USB_1接入的输入电源USB_IN经由防反偏二极管D1和采样电阻R3传输至外接负载，为外接负载充电。
在利用输入电源USB_IN为外接负载充电的过程中，可以同时利用输入电源USB_IN为移动电源的内置电池同步充电，也可以在外接负载充满电后，再为移动电源的内置电池充电。在采用后一种设计方式时，可以利用控制器MCU检测外接负载的充电状态，即通过采样电阻R3和电流检测芯片U1检测负载的充电电流，在充电电流小于预设的下限值时，判定负载已充满电，继而控制连接在输入电源USB_IN与电池之间的电源管理芯片启动运行，开始为移动电源的内置电池充电。
当控制器MCU检测到放电接口USB_2上有负载插入，但充电接口USB_1上无输入电源USB_IN接入时，此时NMOS管Q1由于其栅极电压为低而处于截止状态，控制器MCU则因其PI02口的电位由高电平变为低电平而通过其PI01口输出高电平的控制信号VEN，继而控制升压电路BOOST使能运行，对电池电压进行升压变换后，输出充电电压（例如5V等）经由放电接口USB_2为负载充电。待负载充满电后，控制器MCU置控制信号VEN为低电平，控制升压电路BOOST停止运行，进而停止充电过程，保存电池电量。
在本实施例中，所述充电接口USB_1和放电接口USB_2可以选用目前业内普遍使用的USB接口。为了方便消费者区分，可以选用USB插口作为所述的充电接口USB_1，选用USB插头作为所述的放电接口USB_2。当然，本实施例并不仅限于以上举例。
实施例二，参见图2所示，本实施例在移动电源上同样设计有用于外接输入电源的充电接口USB_1和用于外接负载的放电接口USB_2。充电接口USB_2的电源引脚VBUS与防反偏二极管D1串联后，连通放电接口USB_2的电源引脚Vbus，在充电接口USB_1上有输入电源USB_IN接入时，直接为插入到放电接口USB_2上的负载充电。
为了控制移动电源的内置电池在充电接口USB_1上有输入电源USB_IN接入时，停止向外接负载充电，本实施例首先在电池连接所述放电接口USB_2的电源引脚Vbus的通路中设计了一个开关电路，所述开关电路可以采用两个PMOS管连接而成，或者直接采用一个反向串联的PMOS对管Q3进行电路设计。当然，也可以采用其他具有开关作用的电子器件连接在所述电池与放电接口USB_2的电源引脚Vbus之间，对电池输出的充电电流进行通断控制。
本实施例以采用一个反向串联的PMOS对管Q3为例进行说明。将通过电池输出的充电电压VBAT（所述充电电压VBAT可以是电池直接输出的电压，也可以是电池电压经转换后的电压，只要所述充电电压VBAT的伏值能够满足外接负载的充电要求即可）传输至PMOS对管Q3中的第一PMOS管的源极，第一PMOS管的漏极连接第二PMOS管的漏极，第二PMOS管的源极连接放电接口USB_2的电源引脚Vbus，或者经采样电阻R3连接至放电接口USB_2的电源引脚Vbus。在每一个PMOS管中，均设置有一个寄生二极管D2、D3，所述寄生二极管D2、D3反并联在PMOS管的源极和漏极之间，即寄生二极管D2、D3的阴极连接PMOS管的源极，寄生二极管D2、D3的阳极连接PMOS管的漏极，两个PMOS管的栅极连接检测电路，利用检测电路对两个PMOS管进行通断控制。
在本实施例的检测电路中设置有第一NMOS管Q1、第二NMOS管Q2和控制电路，所述控制电路可以仿照实施例一中的控制电路的设计方式，即包括控制器MCU、上拉电阻R1、采样电阻R3和电流检测芯片U1等主要部分，用于实现外接负载的插入检测以及负载是否充满电的检测判断。所述控制电路的具体连接关系可参见实施例一中的相关描述。
利用通过充电接口USB_1接入的输入电源USB_IN对第一NMOS管Q1进行通断控制，具体可以在第一NMOS管Q1的栅极上连接分压电阻R4、R5，利用分压电阻R4、R5对输入电源USB_IN进行分压后，施加到第一NMOS管Q1的栅极，控制第一NMOS管Q1通断。将所述第一NMOS管Q1的源极接地，漏极连接第二NMOS管Q2的栅极。所述第二NMOS管Q2的栅极同时连接控制器MCU的PI01口，接收控制器MCU输出的控制信号VEN。将所述第二NMOS管Q2的源极接地，漏极连接所述PMOS对管Q3的栅极，并通过电阻R6连接PMOS对管Q3的漏极。
下面结合图2，对本实施例的移动电源的具体工作原理进行详细说明。
移动电源在启动运行后，控制器MCU根据其PI02口的高低电平状态，判断充电接口USB_2上是否有负载插入，若无负载插入，则置控制信号VEN为低电平，控制第二NMOS管Q2截止，继而使PMOS对管Q3保持关断状态，切断电池向充电接口USB_2的电流通路。此时，若移动电源的充电接口USB_1上无输入电源USB_IN接入，则移动电源处于待机状态；若充电接口USB_1上有输入电源USB_IN接入，则进入移动电源自充电过程，即利用接入的输入电源USB_IN为移动电源的内置电池充电。具体可以在移动电源中内置电源管理芯片，连接在充电接口USB_1与电池之间，对电池的充电进程进行控制。
在充电接口USB_1上有输入电源USB_IN接入的期间内，若有负载插入到移动电源的放电接口USB_2上，则此时，控制器MCU置其输出的控制信号VEN为高电平，但此时，由于输入电源USB_IN的存在，使第一NMOS管Q1的栅极电压为高而进入饱和导通状态，进而拉低第二NMOS管Q2的栅极电位，使第二NMOS管Q2处于截止状态，控制PMOS对管Q3保持关断状态，阻止通过移动电源的内置电池为外接负载充电，而采用外接的输入电源USB_IN直接为负载充电。即，通过移动电源的充电接口USB_1接入的输入电源USB_IN经由防反偏二极管D1和采样电阻R3传输至外接负载，为外接负载充电。此时，由于寄生二极管D3的存在，可以阻止输入电源USB_IN经由PMOS对管Q3流向电池。
当控制器MCU检测到放电接口USB_2上有负载插入，但充电接口USB_1上无输入电源USB_IN接入时，此时第一NMOS管Q1由于其栅极电压为低而进入截止状态，控制器MCU则因其PI02口的电位由高电平变为低电平而通过其PI01口输出高电平的控制信号VEN，继而控制第二NMOS管Q2饱和导通，拉低PMOS对管Q3的栅极电位，控制PMOS对管Q3导通，接通电池与放电接口USB_2之间的充电回路，利用电池为外接负载充电。待负载充满电后，控制器MCU置控制信号VEN为低电平，控制第二NMOS管Q2截止，进而使PMOS对管Q3关断，停止电池向外接负载的充电过程，以节约电池电量。
实施例三，参见图3所示，本实施例在移动电源上同样设计有用于外接输入电源的充电接口USB_1和用于外接负载的放电接口USB_2。充电接口USB_2的电源引脚VBUS与防反偏二极管D1串联后，连通放电接口USB_2的电源引脚Vbus，在充电接口USB_1上有输入电源USB_IN接入时，直接为插入到放电接口USB_2上的负载充电。
为了控制移动电源的内置电池在充电接口USB_1上有输入电源USB_IN接入时，停止向外接负载充电，本实施例在电池连接所述放电接口USB_2的电源引脚Vbus的通路中设计了一个升压电路BOOST和一个开关电路，所述升压电路BOOST可以由分立元件组建而成，也可以直接选用集成芯片进行电路设计。将所述升压电路BOOST的输入端VIN连接至电池的正极BATTERY+，输出端VOUT连接所述开关电路，并通过所述开关电路连通放电接口USB_2的电源引脚Vbus。将升压电路BOOST的使能端EN与开关电路的控制端连接至检测电路，利用检测电路对升压电路BOOST的工作状态以及开关电路的通断状态进行控制。
在本实施例中，所述开关电路可以仿照实施例二中的开关电路的设计方式，即采用两个PMOS管或者一个PMOS对管Q3或者其他具有开关作用且支持较大电流通过的开关元件设计而成。本实施例仍以一个PMOS对管Q3为例进行说明，其连接关系与实施例二的不同之处仅在于将第一PMOS管的源极连接至升压电路BOOST的输出端VOUT。
本实施例的检测电路可以采用如实施例二中的检测电路相同设计方式，即，将第一NMOS管Q1的栅极经由分压电阻R4、R5连接输入电源USB_IN，源极接地，漏极连接第二NMOS管Q2的栅极。将所述第二NMOS管Q2的栅极分别与升压电路BOOST的使能端EN以及控制器MCU的PI01口相连接，接收控制器MCU输出的控制信号VEN。将所述第二NMOS管Q2的源极接地，漏极连接所述PMOS对管Q3的栅极，并通过电阻R6连接PMOS对管Q3的漏极。
下面结合图3，对本实施例的移动电源的具体工作原理进行详细说明。
移动电源在启动运行后，控制器MCU根据其PI02口的高低电平状态，判断充电接口USB_2上是否有负载插入，若无负载插入，则置控制信号VEN为低电平，控制升压电路BOOST处于不工作状态，并控制第二NMOS管Q2截止，继而使PMOS对管Q3保持关断状态，以切断电池向充电接口USB_2的电流通路。此时，若移动电源的充电接口USB_1上无输入电源USB_IN接入，则移动电源处于待机状态；若充电接口USB_1上有输入电源USB_IN接入，则进入移动电源自充电过程，即利用接入的输入电源USB_IN为移动电源的内置电池充电。
在充电接口USB_1上有输入电源USB_IN接入的期间内，若控制器MCU检测到有负载插入到移动电源的放电接口USB_2上，则此时，控制器MCU置其输出的控制信号VEN为高电平，但此时，由于输入电源USB_IN的存在，使第一NMOS管Q1的栅极电压为高而进入饱和导通状态，进而拉低升压电路BOOST的使能端EN电位，并使第二NMOS管Q2的栅极电位为低。由于升压电路BOOST的使能端EN为低电平，因此升压电路BOOST停止运行，同时由于第二NMOS管Q2的栅极电位为低，因而第二NMOS管Q2处于截止状态，继而控制PMOS对管Q3保持关断状态，阻断电池向外接负载的充电通路，而采用外接的输入电源USB_IN直接为负载充电。
当控制器MCU检测到放电接口USB_2上有负载插入，但充电接口USB_1上无输入电源USB_IN接入时，此时第一NMOS管Q1由于其栅极电压为低而进入截止状态，控制器MCU则因其PI02口的电位由高电平变为低电平而通过其PI01口输出高电平的控制信号VEN，继而控制升压电路BOOST使能运行，并使第二NMOS管Q2饱和导通，拉低PMOS对管Q3的栅极电位，控制PMOS对管Q3导通。此时，电池电压经由升压电路BOOST进行升压变换后，通过PMOS对管Q3中的第一PMOS的源极、漏极以及第二PMOS管的寄生二极管D3，并经由采样电阻R3传输至放电接口USB_2，为插入到放电接口USB_2上的负载充电。待负载充满电后，控制器MCU置控制信号VEN为低电平，控制升压电路BOOST停止运行，并控制第二NMOS管Q2截止，进而使PMOS对管Q3关断，停止电池向外接负载的充电过程，以节约电池电量。
在利用输入电源USB_IN为外接负载充电的过程中，同样可以利用输入电源USB_IN同时为移动电源的内置电池进行同步充电，也可以在外接负载充满电后，再为移动电源的内置电池充电。对于所述的充电接口USB_1和放电接口USB_2，同样可以选用目前业内普遍使用的USB接口。为了方便消费者区分，可以选用USB插口作为所述的充电接口USB_1，选用USB插头作为所述的放电接口USB_2。当然，本实施例并不仅限于以上举例。
当然，对于检测电路中的NMOS管Q1、Q2也可以选用NPN型三极管、可控硅或者其他开关元件进行替换，本实施例对此不进行具体限制。
本发明所提出的移动电源充电电路结构简单，成本低，性能可靠，功耗低，适合应用在各种移动电源产品中。
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 (12)
1.一种用于移动电源的充电电路，包括用于接收外部输入电源的充电接口、用于外接负载的放电接口、用于储存电能的内置电池以及用于检测所述充电接口和放电接口的插接状态的检测电路；其特征在于：所述检测电路在检测到所述充电接口上有输入电源接入时，利用所述输入电源直接为连接在所述放电接口上的负载充电，并控制所述电池停止向所述负载充电。
2.根据权利要求1所述的用于移动电源的充电电路，其特征在于：所述电池连接一升压电路，所述检测电路在检测到所述充电接口上有输入电源接入时，通过控制所述升压电路停止运行，以控制所述电池停止向所述负载充电。
3.根据权利要求2所述的用于移动电源的充电电路，其特征在于：在所述检测电路中设置有一NMOS管，所述NMOS管的栅极在接收到所述输入电源时导通，拉低所述升压电路的使能端的电位，控制所述升压电路停止运行。
4.根据权利要求3所述的用于移动电源的充电电路，其特征在于：在所述检测电路中还设置有一控制器，所述控制器根据放电接口的状态引脚的电位变化判断是否有负载接入，根据流过放电接口的电源引脚的电流大小判断外接的负载是否充满电；当所述控制器检测到所述充电接口上有负载接入并且所述负载尚未充满电时，输出高电平的控制信号至所述升压电路的使能端；当所述控制器检测到所述充电接口上有负载接入并且所述负载已充满电时，置所述升压电路的使能端的电位为低。
5.根据权利要求1所述的用于移动电源的充电电路，其特征在于：所述电池在连通所述放电接口的通路中设置有一开关电路，所述检测电路在检测到所述充电接口上有输入电源接入时，通过控制所述开关电路切断所述通路，以控制所述电池停止向所述负载充电。
6.根据权利要求5所述的用于移动电源的充电电路，其特征在于：
在所述开关电路中设置有第一PMOS管和第二PMOS管，通过所述电池输出的电流首先传输至第一PMOS管的源极，第一PMOS管的漏极连接第二PMOS管的漏极，第二PMOS管的源极连通所述放电接口的电源引脚，在每一个PMOS管的源极和漏极之间均连接有反并联的寄生二极管，第一PMOS管和第二PMOS管的栅极连接所述检测电路；
在所述检测电路中设置有第一NMOS管和第二NMOS管，第一NMOS管的栅极在接收到所述输入电源时导通，拉低第二NMOS管的栅极电位，控制第二NMOS管截止，进而控制所述第一PMOS管和第二PMOS管截止，切断所述通路。
7.根据权利要求6所述的用于移动电源的充电电路，其特征在于：在所述检测电路中还设置有一控制器，所述控制器根据放电接口的状态引脚的电位变化判断是否有负载接入，根据流过放电接口的电源引脚的电流大小判断外接的负载是否充满电；当所述控制器检测到所述充电接口上有负载接入并且所述负载尚未充满电时，输出高电平的控制信号至所述第二NMOS管的栅极；当所述控制器检测到所述充电接口上有负载接入并且所述负载已充满电时，置所述第二NMOS管的栅极电位为低。
8.根据权利要求1所述的用于移动电源的充电电路，其特征在于：所述电池连接一升压电路的输入端，升压电路的输出端通过一开关电路连通所述放电接口的电源引脚，所述检测电路在检测到所述充电接口上有输入电源接入时，通过控制所述升压电路停止运行并控制所述开关电路关断，以控制所述电池停止向所述负载充电。
9.根据权利要求8所述的用于移动电源的充电电路，其特征在于：
在所述开关电路中设置有第一PMOS管和第二PMOS管，第一PMOS管的源极连接所述升压电路的输出端，第一PMOS管的漏极连接第二PMOS管的漏极，第二PMOS管的源极连通所述放电接口的电源引脚，在每一个PMOS管的源极和漏极之间均连接有反并联的寄生二极管，第一PMOS管和第二PMOS管的栅极连接所述检测电路；
在所述检测电路中设置有第一NMOS管和第二NMOS管，第一NMOS管的栅极在接收到所述输入电源时导通，一方面拉低所述升压电路的使能端的电位，控制所述升压电路停止运行，另一方面拉低第二NMOS管的栅极电位，控制第二NMOS管截止，进而控制所述第一PMOS管和第二PMOS管截止。
10.根据权利要求9所述的用于移动电源的充电电路，其特征在于：在所述检测电路中还设置有一控制器，所述控制器根据放电接口的状态引脚的电位变化判断是否有负载接入，根据流过放电接口的电源引脚的电流大小判断外接的负载是否充满电；当所述控制器检测到所述充电接口上有负载接入并且所述负载尚未充满电时，输出高电平的控制信号分别传输至所述升压电路的使能端以及所述第二NMOS管的栅极；当所述控制器检测到所述充电接口上有负载接入并且所述负载已充满电时，置所述升压电路的使能端以及所述第二NMOS管的栅极电位为低。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的用于移动电源的充电电路，其特征在于：所述充电接口的电源引脚与一颗防反偏二极管串联后，连通所述放电接口的电源引脚；在所述充电电路中还设置有电源管理芯片，连接在所述充电接口与所述电池之间；所述输入电源在为所述负载充电的同时，通过所述电源管理芯片为所述电池充电；或者所述输入电源在为所述负载充满电后，启动所述电源管理芯片为所述电池充电。
12.一种移动电源，其特征在于：设置有如权利要求1至11中任一项所述的用于移动电源的充电电路。
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