CN105098913A - 一种用于手持设备的3a快速充电系统及其充电方法 - Google Patents

Abstract

本发明记载了一种用于手持设备的3A快速充电系统及其充电方法，系统包括可调充电器和手持设备，手持设备的内部设置有USB接口、充电芯片、微控制单元、电池以及供电检测单元；同时，充电方法通过12个步骤即可突破传统手持设备最大2A充电电流的限制，且支持最大3A的静态充电电流，且支持市面常规充电器充电。由于采用了上述技术方案，本发明通过增大充电器输出电压以提高输出功率来实现大电流充电，支持最大3A的静态充电电流，同时支持市面常规充电器充电，从而在具有良好的安全性和性价比的基础上实现了快速充电的目的。

Description

一种用于手持设备的3A快速充电系统及其充电方法

技术领域

本发明涉及手持设备充电技术领域，尤其涉及一种用于手持设备的3A快速充电系统及其充电方法。

背景技术

常规手持设备因充电器及充电线限制导致最大充电电流只有2A。以手机为例，常规充电器额定输出5～10W及USB充电线额定过流2A，限制了手机最大充电电流。目前市面上已有的OPPO3A闪充方案虽然能达到3A充电电流，但不同于常规充电，这种充电方案需要搭配专用充电器及充电线，不兼容目前市场上普遍使用的常规充电器及充电线。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供一种用于手持设备的3A快速充电系统及其充电方法，不仅突破了传统手持设备最大2A充电电流的限制，支持最大3A的静态充电电流；同时支持市面常规充电器充电，是一种安全性及性价比高的快充方法。

上述的一种用于手持设备的3A快速充电系统，包括可调充电器和手持设备，所述手持设备的内部设置有USB接口、充电芯片、微控制单元、电池以及供电检测单元；所述可调充电器通过USB接口与充电芯片相连，所述USB接口通过供电检测单元与微控制单元相连，所述充电芯片通过电池与微控制单元相连。

上述系统中，所述微控制单元还连接有主板热敏电阻。

上述的一种用于手持设备的3A快速充电方法，包括以下步骤：

S1、插入充电器；

S2、检测电池电压是否大于3.5V，如小于3.5V则进行步骤S3，否则直接跳至步骤S4；

S3、以500mA恒流充至3.5V，并进行步骤S4；

S4、执行2次升压指令；

S5、检测充电器输出是否为9V，如是则跳至步骤S7，如不是则进行步骤S6；

S6、插入充电器为标准充电器，256mA停充电流并跳至步骤S12；

S7、插入充电器为快速充电器；

S8、检测是否高温，如是则进行步骤S9，否则跳至步骤S10；

S9、减小快充恒流电流，并进行步骤S10；

S10、进入9V快充恒压阶段，并充至电池电量的80％；

S11、进入5V恒压阶段，256mA停充电流；

S12、充电结束。

上述方法中，所述步骤S6中标准充电器的充电电流为1.5A且电压为4.35V。

上述方法中，所述步骤S10中快充恒压阶段的电流为3A。

本发明的优点和有益效果在于：本发明提供了一种用于手持设备的3A快速充电系统及其充电方法，通过增大充电器输出电压以提高输出功率来实现大电流充电，支持最大3A的静态充电电流，同时支持市面常规充电器充电，从而在具有良好的安全性和性价比的基础上实现了快速充电的目的。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明中3A快速充电的系统结构框图；

图2是本发明中3A快速充电方法的流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

如图1所示，本发明记载了一种用于手持设备的3A快速充电系统，包括可调充电器1和手持设备8，在手持设备8的内部设置有USB接口2、充电芯片3、微控制单元4、电池5以及供电检测单元6；可调充电器1通过USB接口2与充电芯片3相连，且USB接口2还通过供电检测单元6与微控制单元4相连，至于充电芯片3则通过电池5与微控制单元4相连。

优选的，上述的微控制单元4还连接有主板热敏电阻7。

其中，上述的可调充电器1使用IWAT电源控制芯片的充电器，支持MTKPE+充电协议，可调输出4档输出5V，7V，9V，12V最大输出功率16.2W。同时通过检测充电线上电流波动是否与PE+协议匹配并完成升压；本发明使用PE+指令有电压逐级升压及直接降压至5V这二种指令，逐级升压指令即与协议匹配的升压指令，直降5V只需限制充电线电流0mA250mS以上即可。

至于充电线则支持USB2.0Hi-SpeedSpecification6.6.3及线规24AWG/2C；充电芯片3使用TI的bq24192充电控制芯片，该芯片是款由I2C控制4.5A单节电池的充电芯片，集成了电源路径管理和OTG功能，具有：

1、高效率：高电源转换效率90％；

2、高精度：充电电压精度0.5％，电流精度7％；

3、支持MTKPE+协议；

4、支持IR补偿功能，最高补偿112mV；

5、支持PP功能，内置低阻抗MOS，阻抗约12mΩ等优点。

此外，微控制单元4功能为：通过IIC总线控制充电芯片3，包括PE+协议命令发送，充电模式配置等，检测充电器输出电压以判定充电器模式，同时检测主板，电池5的温度以实现动态温控充电。

本发明通过I2C总线及ADC采样实时控制及保护整个充电流程。充电流程分为如下几部分：

1、电池电压＜系统开机电压，低电压充电；

2、系统开机电压＜电池电压＜电量80％，快充OR标准充电器类型识别快充充电流程：电池电量0％～90％，可调充电器1高压9V充电直至电池电量90％电池电量＞90％，标准充电器(5V)输出充电直至电量100％。

如图2所示，本发明还记载了一种用于手持设备的3A快速充电方法，包括以下步骤：

S1、插入充电器；

S2、检测电池电压是否大于3.5V，如小于3.5V则进行步骤S3，否则直接跳至步骤S4；

S3、以500mA恒流充至3.5V，并进行步骤S4；

S4、执行2次升压指令；

S5、检测充电器输出是否为9V，如是则跳至步骤S7，如不是则进行步骤S6；

S6、插入充电器为标准充电器，256mA停充电流并跳至步骤S12；

S7、插入充电器为快速充电器；

S8、检测是否高温，如是则进行步骤S9，否则跳至步骤S10；

S9、减小快充恒流电流，并进行步骤S10；

S10、进入9V快充恒压阶段，并充至电池电量的80％；

S11、进入5V恒压阶段，256mA停充电流；

S12、充电结束。

优选的，上述步骤S6中标准充电器的充电电流为1.5A且电压为4.35V，且步骤S10中快充恒压阶段的电流为3A。

具体如下：

1、低压充电流程说明

因为PE+协议的识别是通过更改USB充电线上的最大最小电流实现的，所以当系统端检测电池电压过低时，会控制充电芯片3使用固定小电流充电，直至电池电压大于开机电压。当电池电压过低时，如果此时处于PE+最小限流阶段，则会导致系统开机不稳定。所以为保证系统3开机的稳定性，当电池电压＜开机电压时，充电芯片3使用固定小电流充电。如初始电池电压大于开机电压时，直接进入充电器类型识别流程。

同时，可调充电器1有5V/7V/9V/12V4档，本快充充电使用的PE+指令有电压逐级升压及直接降压至5V这二种指令。逐级升压有特殊的升压指令，直降5V只需维持充电线上电流0mA250mS以上。

当电池电压大于系统开机电压且此时电量百分比＜85％时，充电芯片3通过I2C总线按照PE+协议控制充电芯片3的输入最小及最大限流值，协议发送完延时适当时间后(一般500mS)，系统端会检测可调充电器1输入电压是否为快充升压值。如果是则发送第二次升压指令，直至充电器输出电压为软件预设值9V。当电池电量＞85％时，此时系统端不会进行充电器类型识别流程，默认为标准充电器模式。

2、快充充电流程说明：

系统识别为快充充电器后，软件首先更改可调充电器1的输入限流1.8A，输入限压10V，恒压电压4.35V以及开启IR补偿提高充电效率(补偿电阻为电池保护板内阻)。在确保输入功率不受限制以及正确的输出寄存器后，后将充电电流寄存器设置为3A。

正常情况下充电由恒流转至恒压状态。当电池电量充至90％时，为降低电源转换功耗，系统端通过I2C总线发出降压指令使充电器输出由9V降至5V(维持充电线上电流0mA250mS以上)。此时充电变为普通充电直至充电结束。

3、标准充电器充电流程说明：

系统识别为标准充电器后，充电芯片3通过DPM功能限制输入电压输入电流保证匹配不同的普通充电器。

4、充电稳定性及安全性说明：

因PE+升压协议识别是通过采样充电线电流值实现的，并不是真正的同步或异步传输指令。为确保充电器类型不被误识，通过发送多次升压指令来确保识别精度，即每条逐级升压指令通过发送5次PE+协议，当首次发送的5次升压指令均无效后，系统默认为普通充电器。当7V至9V的5次升压指令无效，系统认为充电器的9V输出档位处于异常，此时进入7V快充阶段。确保充电识别的稳定性。

此外系统端通过实时采集电池5及主板的温度来动态调控充电电流，将设备温升降至最低，确保设备良好的体验性及安全性。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种用于手持设备的3A快速充电系统，其特征在于，所述系统包括可调充电器和手持设备，所述手持设备的内部设置有USB接口、充电芯片、微控制单元、电池以及供电检测单元；

所述可调充电器通过USB接口与充电芯片相连，所述USB接口通过供电检测单元与微控制单元相连，所述充电芯片通过电池与微控制单元相连。

2.如权利要求1所述的一种用于手持设备的3A快速充电系统，其特征在于，所述微控制单元还连接有主板热敏电阻。

3.一种用于手持设备的3A快速充电方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、插入充电器；

S2、检测电池电压是否大于3.5V，如小于3.5V则进行步骤S3，否则直接跳至步骤S4；

S3、以500mA恒流充至3.5V，并进行步骤S4；

S4、执行2次升压指令；

S5、检测充电器输出是否为9V，如是则跳至步骤S7，如不是则进行步骤S6；

S6、插入充电器为标准充电器，256mA停充电流并跳至步骤S12；

S7、插入充电器为快速充电器；

S8、检测是否高温，如是则进行步骤S9，否则跳至步骤S10；

S9、减小快充恒流电流，并进行步骤S10；

S10、进入9V快充恒压阶段，并充至电池电量的80％；

S11、进入5V恒压阶段，256mA停充电流；

S12、充电结束。

4.如权利要求3所述的一种用于手持设备的3A快速充电方法，其特征在于，所述步骤S6中标准充电器的充电电流为1.5A且电压为4.35V。

5.如权利要求3所述的一种用于手持设备的3A快速充电方法，其特征在于，所述步骤S10中快充恒压阶段的电流为3A。