CN105375557B - 电子设备及其充电电路、充电方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种电子设备及其充电电路、充电方法。充电电路的第一开关和分压电阻串联后连接在系统的电流输入端与电子设备的电池的正极之间；第二开关的两端连接系统的电流输入端和电池的正极；基带芯片用于根据电池的电压输出控制信号控制第一开关和第二开关的导通和截止；充电时，充电接口连接的充电器为系统提供开机电压，当电池的电压小于系统的开机电压时，基带芯片控制第一开关导通，同时控制第二开关截止，分压电阻两端的电压与电池的电压之和等于系统的电压；当电池电压大于或等于系统的开机电压时，基带芯片控制第一开关截止，同时控制第二开关导通。本发明能在电池过放电充电时使系统立即开机。
Description
技术领域
本发明涉及电子设备充电技术领域，特别是涉及在一种电子设备及其充电电路、充电方法。
背景技术
目前市面上只有部分高端手机如Iphone等在电池过放的时候，插入充电器可以立即开机。而市场反馈用户对这一功能的需求比较强烈，目前充电IC或者PMU自带路径管理设计的就能实现该功能，如果没有自带的话，则难以实现该功能。
如图1所示，典型的充电线路中，在电池1和电子设备的系统2之间加入开关3，例如P-MOS管，充电接口5连接的充电器默认输出电压可调，以0V电池为例，设定手机开机电压为3.4V，充电器默认输出3.4V，默认限流可以支持手机工作。该电路的工作流程如下：
0V＜VBAT<3.4V：插入充电器，充电器输出3.4V给到电子设备的系统2，充电器限流足够大，支持系统2可以工作，手机开机，GPIO输出高电平，控制P-MOS管关闭，VSYS不会被电池1电压拉低，电池1通过涓流充电器4(Trickle Charger)充电。
VBAT≥3.4V：当电池1充电至3.4V时，PMU控制Trickle Charger4关闭，同时GPIO输出低电平，打开开关3，即P-MOS管，此时，充电器经由P-MOS管给电池1充电，同时给系统2供电，进入正常的充电流程，直至电池充满。
其中，VBAT为电池1的电压，VSYS为电子设备的系统2的电压。
但是，上述方法并不适用于高通线性充电管理和MTK(MediaTek)线性充电管理中。在现有的MTK的线性充电管理中，如图2所示，没有自带的路径管理，并充电主回路与涓流充电为同一路，通过上述电路实现不了路径管理功能；而在目前主要的高通的线性充电的管理中，如图3所示，涓流充电只充到2.8V，按照上述电路充电，打开P-MOS管后，电池和系统会连接在一起，电池会将系统的电压拉低，因此，系统仍然不能开机。所以，MTK充电电路和高通充电电路用上述方法也无法实现路径管理功能，因而无法实现在过放电池充电时使电子设备立即开机的功能。
发明内容
本发明提供一种电子设备及其充电电路、充电方法，能够解决现有技术存在的在过放电池充电时使电子设备不能立即开机的问题。
为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种电子设备的充电电路，该充电电路包括第一开关、第二开关、分压电阻以及基带芯片；所述电子设备的系统的电流输入端与所述电子设备的充电接口连接；所述第一开关和所述分压电阻串联后连接在所述系统的电流输入端与所述电子设备的电池的正极之间；所述第二开关的一端连接所述系统的电流输入端，所述第二开关的另一端连接所述电池的正极；所述基带芯片与所述第一开关和所述第二开关连接，用于根据所述电池的电压输出控制信号控制所述第一开关和所述第二开关的导通和截止；充电时，所述充电接口连接的充电器为所述系统提供开机电压，当所述电池的电压小于所述系统的开机电压时，所述基带芯片控制所述第一开关导通，同时控制所述第二开关截止，所述分压电阻两端的电压与所述电池的电压之和等于所述系统的电压；当所述电池电压大于或等于所述系统的开机电压时，所述基带芯片控制所述第一开关截止，同时控制所述第二开关导通。
其中，所述第一开关和所述第二开关均为场效应晶体管；所述第一开关的源极与所述系统的电流输入端连接，所述第一开关的漏极与所述电池的正极连接，所述第一开关的栅极与所述基带芯片的第一GPIO口连接；所述第二开关的源极与所述系统的电流输入端连接，所述第二开关的漏极与所述电池的正极连接，所述第二开关的栅极与所述基带芯片的第二GPIO口连接。
其中，所述充电电路进一步包括充电控制模块和第三开关，所述第三开关的一端连接所述充电接口，所述第三开关的另一端连接所述系统的电流输入端和所述电池的正极的公共端，所述第三开关的控制端与所述充电控制模块连接，所述充电控制模块用于检测所述电池的电压，并根据所述电池的电压控制所述充电电路的充电功能的开启或关闭。
其中，所述第三开关为三极管，所述第三开关的集电极连接所述充电接口，发射极连接所述系统的电流输入端与所述电池的正极的公共端，基极连接所述充电控制模块；所述充电控制模块进一步用于控制所述充电电路的电流的大小，当所述电池的电压小于预充电压时，所述充电控制模块控制电流为涓流电流对所述电池进行涓流充电至预充电压；当电池电压大于或等于所述预充电压时，所述充电控制模块将所述电流调大以对所述电池进行快速充电。
其中，所述充电电路进一步包括涓流充电模块，用于对所述电池充电至预充电压，所述涓流充电模块的电流输入端与所述充电接口连接，所述涓流充电模块的电流输出端与所述电池的正极连接。
其中，所述第三开关为场效应晶体管，所述第三开关的源极连接所述系统的电流输入端，所述第三开关的漏极连接所述电池的正极和所述系统的电流输入端的公共端，所述第三开关的栅极与所述充电控制模块连接。
为解决上述技术问题，本发明采用的另一个技术方案是：提供一种电子设备，该电子设备包括上述充电电路。
为解决上述技术问题，本发明采用的又一个技术方案是：提供一种电子设备的充电方法，该充电方法包括以下步骤：检测电子设备的电池的电压；当所述电池的电压低于所述系统的开机电压时，所述电子设备的充电接口从充电器获取的电压输送至所述系统，以使所述系统开机，并经过一分压电阻输送至所述电池，以对所述电池充电，其中，所述分压电阻两端的电压与所述电池的电压之和等于所述系统的开机电压；当所述电池的电压大于或等于所述系统的开机电压时，所述充电接口获取的电压输送至所述系统，以使所述系统开机，同时该电压不经过所述分压电阻而直接输送至所述电池，以对所述电池充电。
其中，当所述电池的电压低于预充电压时，所述充电接口获取的电压经过一涓流充电模块输送至所述电池，所述涓流充电模块对电池进行涓流充电至预充电压。
其中，当所述电池的电压低于预充电压时，所述充电接口获取的电压经过一充电控制模块输送至所述电池，所述充电控制模块控制电流为涓流电流以对所述电池进行涓流充电至预充电压。
本发明的有益效果是：区别于现有技术的情况，本发明通过在系统的电流输入端和电池的正极之间连接第一开关和第二开关，且第一开关与一分压电阻串联，充电时，系统直接从充电接口连接的充电器处获得开机电压，当电池的电压低于系统的开机电压时，第一开关导通，同时第二开关截止，由于第一开关串联了一个分压电阻，该分压电阻两端的电压和电池的电压之和等于系统的电压，因此，系统的电压不会被电池拉低，因而，即使电池在过放电的情况下，也能实现一充电即可以使电子设备的系统立即开机。当电池的电压大于或等于系统的开机电压时，电池不会拉低系统的电压，所以，此时电池不需要再串联分压电阻来进行分压，因而此时将第一开关截止，第二开关导通，充电接口的充电器同时给电池充电，并给系统提供开机电压。
附图说明
图1是现有技术中典型的充电电路简缩图；
图2是现有的MTK充电电路简缩图；
图3是现有的高通充电电路简缩图；
图4是本发明一种电子设备的充电电路第一实施例的简缩图；
图5是本发明一种电子设备的充电电路第二实施例的原理图；
图6是本发明一种电子设备的结构示意图。
图7是本发明一种电子设备的充电方法第一实施例的流程示意图；
图8是本发明一种电子设备的充电方法第二实施例的流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
请参阅图4，图4是本发明一种电子设备的充电电路第一实施例的简缩图。
本发明提供了一种电子设备的充电电路，该充电电路包括第一开关10、第二开关11、分压电阻R以及基带芯片12。
其中，电子设备的系统13的电流输入端与电子设备的充电接口14连接。第一开关10和分压电阻R串联后连接在系统13的电流输入端与电子设备的电池15的正极之间。第二开关11的一端连接系统13的电流输入端，第二开关11的另一端连接电池15的正极。基带芯片12与第一开关10和第二开关11连接，用于根据电池15的电压输出控制信号控制第一开关10和第二开关11的导通和截止。
充电时，充电接口14连接的充电器为系统13提供开机电压，当电池15的电压小于系统13的开机电压时，基带芯片12控制第一开关10导通，同时控制第二开关11截止，分压电阻R两端的电压与电池15的电压之和等于系统13的电压；当电池15的电压大于或等于系统13的开机电压时，基带芯片12控制第一开关10截止，同时控制第二开关11导通。
区别于现有技术，本发明通过在系统13的电流输入端和电池15的正极之间连接第一开关10和第二开关11，且第一开关10与一分压电阻R串联，充电时，系统13直接从充电接口连接的充电器处获得开机电压，当电池15的电压低于系统13的开机电压时，第一开关10导通，同时第二开关11截止，由于第一开关10串联了一个分压电阻R，该分压电阻R两端的电压和电池15的电压之和等于系统13的电压，因此，系统13的电压不会被电池15拉低，因而，即使电池15在过放电的情况下，也能实现一充电即可以使电子设备的系统13立即开机。当电池15的电压大于或等于系统13的开机电压时，电池15不会拉低系统13的电压，所以，此时电池15不需要再串联分压电阻R来进行分压，因而此时将第一开关10截止，第二开关11导通，充电接口的充电器同时给电池15充电，并给系统13提供开机电压。
下面以MTK充电电路对本发明进行详细说明。
请继续参阅图4，具体而言，该充电电路包括第一开关10、第二开关11、分压电阻R以及基带芯片12。
其中，电子设备的系统13的电流输入端与电子设备的充电接口14连接。第一开关10和分压电阻R串联后连接在系统13的电流输入端与电子设备的电池15的正极之间。第二开关11的一端连接系统13的电流输入端，第二开关11的另一端连接电池15的正极。基带芯片12与第一开关10和第二开关11连接，用于根据电池15的电压输出控制信号控制第一开关10和第二开关11的导通和截止。
充电时，充电接口14连接的充电器为系统13提供开机电压。
当电池15的电压小于系统13的开机电压时，基带芯片控制12第一开关10导通，同时控制第二开关11截止，分压电阻R两端的电压与电池15的电压之和等于系统13的电压。
当电池15的电压大于或等于系统13的开机电压时，基带芯片控制第一开关10截止，同时控制第二开关11导通。
具体而言，在本实施例中，第一开关10和第二开关11均为场效应晶体管，例如P形场效应管。
第一开关10的源极与系统13的电流输入端连接，第一开关10的漏极与电池15的正极连接，第一开关10的栅极与基带芯片12的GPIO1口连接。
第二开关11的源极与系统13的电流输入端连接，第二开关11的漏极与电池15的正极连接，第二开关11的栅极与基带芯片12的GPIO2口连接。
本实施例的充电电路进一步包括充电控制模块16和第三开关17，第三开关17的一端连接充电接口14，第三开关17的另一端连接系统13的电流输入端和电池15的正极的公共端，第三开关17的控制端与充电控制模块16连接，充电控制模块16用于检测电池15的电压，并根据电池15的电压控制充电电路的充电功能的开启或关闭，以实现充电管理。
具体地，第三开关17为三极管，第三开关17的集电极连接充电接口14，发射极连接系统13的电流输入端与电池15的正极的公共端，基极连接充电控制模块16。
充电控制模块16进一步用于控制充电电路的电流的大小，当电池15的电压小于预充电压时，充电控制模块16控制电流为涓流电流对电池15进行涓流充电至预充电压，例如，对锂电池充电时，涓流电流的大小一般为0.1C。当电池15电压大于或等于预充电压时，充电控制模块16将电流调大以对电池15进行快速充电，例如，将电流调整为0.2C-1.0C。
举例而言，充电器默认输出电压可调，默认限流可以支持电子设备的系统工作。电池的预充电压为2.8V，系统的开机电压为3.4V，充电接口14连接的充电器给系统提供的电压为3.4V，电池电压用VBAT表示，系统电压用VSYS表示。
当充电控制模块16检测到电池15的电压低于预充电压时，例如，VBAT为电池电压，当0V＜VBAT<2.8V时，基带芯片12的GPIO1口输出低电平使第一开关10导通，同时，GPIO2输出高电平使第二开关11截止。充电控制模块16控制电流为涓流电流对电池15进行涓流充电至预充电压。
当涓流充电至预充电压后，即2.8V≤VBAT<3.4V时，仍然保持第一开关10导通，第二开关11截止的状态，但充电控制模块16通过第三开关17将电流放大，以对电池15进行快速充电。
在以上两种情况，电池15的电压均小于系统13的开机电压。并且，在上述两种情况中，电流I＝IR，IR＝(VSYS-VBAT)/R。
当充电控制模块16检测到电池15的电压大于或等于系统13的开机电压时，即VBAT≥3.4V，基带芯片12的GPIO1口输出高电平使第一开关10截止，同时，GPIO2输出低电平使第二开关11导通。
由上述可知，即使MTK充电电路中，充电主回路与涓流充电回路为同一路，通过控制第一开关10和第二开关11的导通和截止，当电池15的电压低于系统13的开机电压时，由于第一开关10串联了分压电阻R，使得电池15的电压和分压电阻R的电压之和等于系统13的电压，使得电池15不会拉低系统13的电压，因而实现了一充电就可以使系统13立即开机。
下面以高通充电电路对本发明进行详细说明。
请参阅图5，图5是本发明一种电子设备的充电电路第二实施例的原理图。
该充电电路包括第一开关20、第二开关21、分压电阻R、基带芯片22以及涓流充电模块28。
其中，电子设备的系统23的电流输入端与电子设备的充电接口24连接。第一开关20和分压电阻R串联后连接在系统23的电流输入端与电子设备的电池25的正极之间。第二开关21的一端连接系统23的电流输入端，第二开关21的另一端连接电池25的正极。基带芯片21与第一开关20和第二开关21连接，用于根据电池25的电压输出控制信号控制第一开关20和第二开关21的导通和截止。涓流充电模块28用于对电池25充电至预充电压，涓流充电模块28的电流输入端与充电接口24连接，涓流充电模块28的电流输出端与电池25的正极连接。
充电时，充电接口24连接的充电器为系统23提供开机电压。
当电池25的电压小于系统23的开机电压时，基带芯片22控制第一开关20导通，同时控制第二开关21截止，分压电阻R两端的电压与电池25的电压之和等于系统23的电压。
当电池25的电压大于或等于系统23的开机电压时，基带芯片22控制第一开关20截止，同时控制第二开关21导通。
具体而言，第一开关20和第二开关21均为场效应晶体管，例如P形场效应管，例如P形场效应管。
第一开关20的源极与系统23的电流输入端连接，第一开关20的漏极与电池25的正极连接，第一开关20的栅极与基带芯片22的GPIO1口连接。
第二开关21的源极与系统23的电流输入端连接，第二开关21的漏极与电池25的正极连接，第二开关21的栅极与基带芯片22的GPIO2口连接。
充电电路进一步包括充电控制模块26和第三开关27，第三开关27的一端连接充电接口24，第三开关27的另一端连接系统23的电流输入端和电池25的正极的公共端，第三开关27的控制端与充电控制模块26连接，充电控制模块26用于检测电池25的电压，并根据电池25的电压控制充电电路的充电功能的开启或关闭，以实现充电管理。
第三开关27为场效应晶体管，第三开关27的源极连接系统23的电流输入端，第三开关27的漏极连接电池25的正极和系统23的电流输入端的公共端，第三开关27的栅极与充电控制模块26连接。
举例而言，充电器默认输出电压可调，默认限流可以支持电子设备的系统工作。电池的预充电压为2.8V，系统的开机电压为3.4V，充电接口14连接的充电器给系统提供的电压为3.4V，电池电压用VBAT表示，系统电压用VSYS表示。
当充电控制模块26检测到电池25的电压低于预充电压时，例如，VBAT为电池电压，当0V＜VBAT<2.8V时，基带芯片22的GPIO1口输出低电平使第一开关20导通，同时，GPIO2输出高电平使第二开关21截止。系统23直接从充电接口24处获得开机电压而可以开机，涓流充电模块28则对电池25进行涓流充电至预充电压。
当涓流充电至预充电压后，即2.8V≤VBAT<3.4V时，仍然保持第一开关20导通，第二开关21截止的状态，此时，涓流充电模块28停止对电池25充电，电池25通过第一开关21和分压电阻R获得充电电压。
在以上两种情况，电池25的电压均小于系统23的开机电压。
当充电控制模块26检测到电池25的电压大于或等于系统23的开机电压时，即VBAT≥3.4V，基带芯片22的GPIO1口输出高电平使第一开关20截止，同时，GPIO2输出低电平使第二开关21导通。
由上述可知，即使高通充电电路中，涓流充电模块28只能对电池充电至预充电压，但是通过控制第一开关20和第二开关21的导通和截止，当电池25的电压低于系统23的开机电压时，由于第一开关20串联了分压电阻R，使得电池25的电压和分压电阻R的电压之和等于系统23的电压，使得电池25不会拉低系统23的电压，因而实现了一充电就可以使系统23立即开机。
本发明还提供了一种电子设备30，如图6所示，该电子设备30包括上述任一实施例的充电电路31。
请参阅图7，图7是本发明一种电子设备的充电方法第一实施例的流程示意图。
本发明还提供的一种电子设备的充电方法具体包括以下步骤：
S11、检测电子设备的电池的电压。
S12、当电池电压低于预充电压时，充电接口获取的电压经过一充电控制模块输送至电池，充电控制模块控制电流为涓流电流以对电池进行涓流充电至预充电压。
S13、当电池的电压低于系统的开机电压时，连接在电子设备的充电接口从充电器获取的电压输送至系统，以使系统开机，并经过一分压电阻输送至电池，以对电池充电，其中，分压电阻两端的电压与电池的电压之和等于系统的开机电压。
S14、当电池的电压大于或等于系统的开机电压时，充电接口获取的电压输送至系统，以使系统开机，同时该电压不经过分压电阻而直接输送至电池，以对电池充电。
请参阅图8，图8是本发明一种电子设备的充电方法第二实施例的流程示意图。
本发明还提供的一种电子设备的充电方法具体包括以下步骤：
S21、检测电子设备的电池的电压。
S22、当电池的电压低于预充电压时，充电接口获取的电压经过一涓流充电模块输送至电池，涓流充电模块对电池进行涓流充电至预充电压。
S23、当电池的电压低于系统的开机电压时，连接在电子设备的充电接口从充电器获取的电压输送至系统，以使系统开机，并经过一分压电阻输送至电池，以对电池充电，其中，分压电阻两端的电压与电池的电压之和等于系统的开机电压。
S24、当电池的电压大于或等于系统的开机电压时，充电接口获取的电压输送至系统，以使系统开机，同时该电压不经过分压电阻而直接输送至电池，以对电池充电。
综上所述，本发明能使得电子设备的电池在过放电的情况下，一进行充电即可将系统立即开机。
以上所述仅为本发明的实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (3)
1.一种电子设备的充电电路，其特征在于，包括第一开关、第二开关、分压电阻以及基带芯片；
所述电子设备的系统的电流输入端与所述电子设备的充电接口连接；
所述第一开关和所述分压电阻串联后连接在所述系统的电流输入端与所述电子设备的电池的正极之间；
所述第二开关的一端连接所述系统的电流输入端，所述第二开关的另一端连接所述电池的正极；
所述基带芯片与所述第一开关和所述第二开关连接，用于根据所述电池的电压输出控制信号控制所述第一开关和所述第二开关的导通和截止；
充电时，所述充电接口连接的充电器为所述系统提供开机电压，当所述电池的电压小于所述系统的开机电压时，所述基带芯片控制所述第一开关导通，同时控制所述第二开关截止，所述分压电阻两端的电压与所述电池的电压之和等于所述系统的电压；当所述电池电压大于或等于所述系统的开机电压时，所述基带芯片控制所述第一开关截止，同时控制所述第二开关导通；
所述第一开关和所述第二开关均为场效应晶体管；
所述第一开关的源极与所述系统的电流输入端连接，所述第一开关的漏极与所述电池的正极连接，所述第一开关的栅极与所述基带芯片的第一GPIO口连接；
所述第二开关的源极与所述系统的电流输入端连接，所述第二开关的漏极与所述电池的正极连接，所述第二开关的栅极与所述基带芯片的第二GPIO口连接；
所述充电电路进一步包括充电控制模块和第三开关，所述第三开关的一端连接所述充电接口，所述第三开关的另一端连接所述系统的电流输入端和所述电池的正极的公共端，所述第三开关的控制端与所述充电控制模块连接，所述充电控制模块用于检测所述电池的电压，并根据所述电池的电压控制所述充电电路的充电功能的开启或关闭；
所述第三开关为三极管，所述第三开关的集电极连接所述充电接口，发射极连接所述系统的电流输入端与所述电池的正极的公共端，基极连接所述充电控制模块；
所述充电控制模块进一步用于控制所述充电电路的电流的大小，当所述电池的电压小于预充电压时，所述充电控制模块控制电流为涓流电流对所述电池进行涓流充电至预充电压；当电池电压大于或等于所述预充电压时，所述充电控制模块将所述电流调大以对所述电池进行快速充电；
或所述充电电路进一步包括涓流充电模块，用于对所述电池充电至预充电压，所述涓流充电模块的电流输入端与所述充电接口连接，所述涓流充电模块的电流输出端与所述电池的正极连接；
所述第三开关为场效应晶体管，所述第三开关的源极连接所述系统的电流输入端，所述第三开关的漏极连接所述电池的正极和所述系统的电流输入端的公共端，所述第三开关的栅极与所述充电控制模块连接。
2.一种电子设备，其特征在于，包括权利要求1所述的充电电路。
3.一种基于权利要求2所述电子设备的充电方法，其特征在于，包括以下步骤：
检测电子设备的电池的电压；
当所述电池的电压低于所述系统的开机电压时，所述电子设备的充电接口从充电器获取的电压输送至所述系统，以使所述系统开机，并经过一分压电阻输送至所述电池，以对所述电池充电，其中，所述分压电阻两端的电压与所述电池的电压之和等于所述系统的开机电压；
当所述电池的电压大于或等于所述系统的开机电压时，所述充电接口获取的电压输送至所述系统，以使所述系统开机，同时该电压不经过所述分压电阻而直接输送至所述电池，以对所述电池充电；
当所述电池的电压低于预充电压时，所述充电接口获取的电压经过一涓流充电模块输送至所述电池，所述涓流充电模块对电池进行涓流充电至预充电压；或
当所述电池的电压低于预充电压时，所述充电接口获取的电压经过一充电控制模块输送至所述电池，所述充电控制模块控制电流为涓流电流以对所述电池进行涓流充电至预充电压。
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