CN105634073B - 快速充电电路及用户终端 - Google Patents
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Abstract
一种快速充电电路，包括控制器、电压转换器、充电电流检测电路、电池电压检测电路及反馈调节电路；所述控制器与所述电压转换器、充电电流检测电路、电池电压检测电路及反馈调节电路电性连接；所述电压转换器包括输入端、输出端及反馈调节端，所述输入端用于连接外部电源，所述输出端用于输出充电电压，所述反馈调节电路与所述输出端及所述反馈调节端电性连接；所述充电电流检测电路用于检测充电电流，所述电池电压检测电路用于检测电池电压；所述控制器用于根据充电电流以及电池电压，控制反馈调节电路调节反馈电阻，所述电压转换器根据所述反馈电阻调节充电电压和充电电流。本发明实施例还提供一种用户终端。所述快速充电电路可以提升充电速度。
Description
技术领域
本发明涉及电源技术领域，尤其涉及一种快速充电电路及一种应用该快速充电电路的用户终端。
背景技术
随着智能手机、智能手表、平板电脑、充电宝等可充电用户终端性能的不断提升，对用户终端电池续航的要求也越来越高。为提升用户终端的续航时间，大容量的电池已经成为可充电用户终端的标配。随着用户终端电池容量的不断增大，电池充电所需要的时间也逐渐增加。快速充电技术的出现，较好地解决了大容量电池的充电问题。目前大多数快速充电电路都是采用恒流加恒压的充电模式，首先通过持续提供恒定的大电流对电池充电，待电池电压上升到预设阈值之后再切换为恒压充电模式，直至电池充满。然而，现有的快速充电电路中，在恒流充电阶段，始终以恒定的大电流为电池充电，无法实现充电电流的灵活调节，从而无法进一步提升电池充电速度，不利于进一步缩短充电时间。
发明内容
鉴于现有技术中存在的问题，本发明提供一种快速充电电路，通过根据电池电压的变化来分段调节充电电流，实现分段恒流充电，以提升电池充电速度，缩短充电时间。
另，本发明还提供一种应用所述快速充电电路的用户终端。
一种快速充电电路，用于为电池充电，所述快速充电电路包括控制器、电压转换器、充电电流检测电路、电池电压检测电路及反馈调节电路；
所述控制器与所述电压转换器、充电电流检测电路、电池电压检测电路及反馈调节电路均电性连接；
所述电压转换器包括输入端、输出端及反馈调节端，所述输入端用于连接外部电源，所述输出端用于输出充电电压，所述反馈调节电路与所述输出端及所述反馈调节端电性连接；
所述充电电流检测电路电性连接于所述输出端与所述电池的正极之间，用于检测充电电流，所述电池电压检测电路连接于所述电池的正极与所述控制器之间，用于检测电池电压；
所述控制器用于根据所述充电电流以及所述电池电压，控制所述反馈调节电路调节反馈电阻的大小，所述电压转换器根据所述反馈电阻的大小调节所述充电电压和所述充电电流。
其中，所述快速充电电路还包括输入电压检测电路，所述输入电压检测电路电性连接于所述输入端与所述控制器之间，用于检测所述电压转换器的输入电压，所述控制器还用于与外部电源通信，获取所述外部电源的最大充电功率，并根据所述输入电压、所述最大充电功率及所述电池电压控制所述电压转换器调节所述充电电流。
其中，所述电池电压包括多个电压区间，每一个所述电压区间对应不同的充电电流，所述控制器根据每一个所述电压区间的电池电压及与所述电压区间对应的充电电流，控制所述反馈调节电路调节反馈电阻的大小。
其中，每一个所述电压区间对应的充电电流为恒定值，相邻两个所述电压区间对应的充电电流随所述电池电压的增大而减小。
其中，所述反馈调节电路包括数字电位器、第一电阻、第二电阻和第三电阻，所述数字电位器包括第一连接端、第二连接端、控制端及反馈端，所述第一电阻一端与所述输出端连接，另一端与所述数字电位器的第一连接端连接，所述第二电阻并联于所述数字电位器的第一连接端与第二连接端之间，所述数字电位器的第二连接端通过所述第三电阻接地，所述控制端与所述控制器电性连接，所述反馈端与所述反馈调节端连接。
一种用户终端，包括电池和快速充电电路，所述快速充电电路包括控制器、电压转换器、充电电流检测电路、电池电压检测电路及反馈调节电路；
所述控制器与所述电压转换器、充电电流检测电路、电池电压检测电路及反馈调节电路均电性连接；
所述电压转换器包括输入端、输出端及反馈调节端，所述输入端用于连接外部电源，所述输出端用于输出充电电压，所述反馈调节电路与所述输出端及所述反馈调节端电性连接；
所述充电电流检测电路电性连接于所述输出端与所述电池的正极之间，用于检测充电电流，所述电池电压检测电路连接于所述电池的正极与所述控制器之间，用于检测电池电压；
所述控制器用于根据所述充电电流以及所述电池电压，控制所述反馈调节电路调节反馈电阻的大小，所述电压转换器根据所述反馈电阻的大小调节所述充电电压和所述充电电流。
其中，所述快速充电电路还包括输入电压检测电路，所述输入电压检测电路电性连接于所述输入端与所述控制器之间，用于检测所述电压转换器的输入电压，所述控制器还用于与外部电源通信，获取所述外部电源的最大充电功率，并根据所述输入电压、所述最大充电功率及所述电池电压控制所述电压转换器调节所述充电电流。
其中，所述电池电压包括多个电压区间，每一个所述电压区间对应不同的充电电流，所述控制器根据每一个所述电压区间的电池电压及与所述电压区间对应的充电电流，控制所述反馈调节电路调节反馈电阻的大小。
其中，每一个所述电压区间对应的充电电流为恒定值，相邻两个所述电压区间对应的充电电流随所述电池电压的增大而减小。
其中，所述反馈调节电路包括数字电位器、第一电阻、第二电阻和第三电阻，所述数字电位器包括第一连接端、第二连接端、控制端及反馈端，所述第一电阻一端与所述输出端连接，另一端与所述数字电位器的第一连接端连接，所述第二电阻并联于所述数字电位器的第一连接端与第二连接端之间，所述数字电位器的第二连接端通过所述第三电阻接地，所述控制端与所述控制器电性连接，所述反馈端与所述反馈调节端连接。
所述快速充电电路通过设置所述反馈调节电路，并根据所述电池电压和充电电流控制所述反馈调节电路调整反馈电阻的大小，从而使得所述电压转换器根据所述反馈电阻来调节充电电压，从而实现根据电池电压的变化分段调节充电电流，实现分段恒流充电，有利于提升所述用户终端的电池充电速度，缩短充电时间。
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是本发明实施例提供的快速充电电路的结构示意图；
图2是图1所示快速充电电路的充电电流随电池电压变化的波形示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，本发明实施例提供一种快速充电电路100，用于为电池200充电，所述快速充电电路包括控制器110、电压转换器120、充电电流检测电路130、电池电压检测电路140及反馈调节电路150；
所述控制器110与所述电压转换器120、充电电流检测电路130、电池电压检测电路140及反馈调节电路150均电性连接；
所述电压转换器120包括输入端121、输出端123、使能端125及反馈调节端127，所述输入端121用于连接外部电源，所述输出端123用于输出充电电压Vout，所述使能端125用于与所述控制器110连接，所述反馈调节电路150与所述输出端123及所述反馈调节端127电性连接；图1中Vin为外部电源提供的电压，即所述电压转换器120的输入电压；
所述充电电流检测电路130电性连接于所述输出端123与所述电池200的正极之间，用于检测充电电流Iout，所述电池电压检测电路140连接于所述电池200的正极与所述控制器110之间，用于检测电池电压Vbat；
所述控制器110用于根据所述充电电流Iout以及所述电池电压Vbat，控制所述反馈调节电路150调节反馈电阻的大小，所述电压转换器120根据所述反馈电阻的大小调节所述充电电压Vout和所述充电电流Iout。
具体地，在充电过程中，可将所述电池电压Vbat划分为多个电压区间，每一个所述电压区间对应不同的充电电流Iout。例如图2所示，假设所述电池200在完全放电后的电压为V1，完全充满时的电压为V5，可通过在V1和V5之间设置V2、V3和V4三个电压临界点，从而将所述电池100在充电过程中的电压变化区间划分为V1-V2，V2-V3，V3-V4以及V4-V5四个电压区间，对应于每个所述电压区间，分别设置不同的充电电流I1、I2、I3和I4。每一个所述电压区间对应的充电电流为恒定值，相邻两个所述电压区间对应的充电电流随所述电池电压的增大而减小。在本实施例中，所述电池电压V1、V2、V3、V4、V5依次增加，所述充电电流I1、I2、I3、I4依次减小。可以理解，所述相邻的电压区间的长度可以不同，例如，V2与V1的差值可以不同于V3与V2的差值。
所述控制器110通过从所述电池电压检测电路140读取当前电池电压Vbat，确定当前电池电压Vbat所在的电压区间，并通过从所述充电电流检测电路130读取与所述电压区间对应的充电电流Iout，进而根据所述电池电压Vbat及与所述电池电压Vbat所在的电压区间对应的充电电流Iout，控制所述反馈调节电路150调节反馈电阻的大小，从而触发所述电压转换器120根据所述反馈电阻的大小调节所述充电电压Vout，以保证在每一个所述电压区间内，随着所述电池电压Vbat的不断增加，充电电流Iout始终恒定不变，以实现对所述电池200的分段恒流充电。
请再次参阅图1，所述反馈调节电路150包括数字电位器151、第一电阻R1、第二电阻R2和第三电阻R3，所述数字电位器151包括第一连接端a、第二连接端b、控制端c及反馈端d，所述第一电阻R1一端与所述输出端123连接，另一端与所述数字电位器151的第一连接端a连接，所述第二电阻R2并联于所述数字电位器151的第一连接端a与第二连接端b之间，所述数字电位器151的第二连接端b通过所述第三电阻R3接地，所述控制端c与所述控制器110电性连接，所述反馈端d与所述反馈调节端127连接。可以理解，所述控制端c的数量并不限于一个。在本实施例中，所述数字电位器151包括两个控制端，其中一个控制端c1与所述控制器110的一个I2C接口连接，用于接收所述控制器110发送的时钟信号CLK，另一个控制端c2与所述控制器110的另一个I2C接口连接，用于接收所述控制器110发送的数据信号Data，所述控制器110通过所述时钟信号CLK及所述数据信号Data控制所述数字电位器151调整电阻大小，从而改变所述反馈端d的反馈电阻的大小。
所述快速充电电路100还包括输入电压检测电路160，所述输入电压检测电路160电性连接于所述输入端121与所述控制器110之间，用于检测所述电压转换器120的输入电压Vin，所述控制器110还用于与外部电源(图未示)通信，获取所述外部电源的最大充电功率，并根据所述输入电压Vin、所述最大充电功率及所述电池电压Vbat控制所述电压转换器120调节所述充电电流Iout。
具体地，当所述快速充电电路100与外部电源连接时，所述控制器110通过所述输入电压检测电路160获取所述电压转换器120的输入电压Vin，并通过第一数据线D+与第二数据线D-与所述外部电源进行通信，获取所述外部电源的最大充电功率。例如，当所述快速充电电路100通过USB接口与所述外部电源连接时，所述控制器110可通过所述第一数据线D+与第二数据线D-与所述外部电源进行通信，获取所述外部电源的最大输出电压与最大输出电流，从而得知所述外部电源的最大充电功率，进而根据所述最大充电功率，并结合所述输入电压Vin及电池电压Vbat控制所述电压转换器120调节所述充电电流Iout。
例如，若获取到所述外部电源的最大输出电压为5V，最大输出电流为2A，且将所述充电电流Iout设置为2A时，检测到所述输入电压Vin为5V，则表示所述外部电源可以在2A的充电电流负载下正常工作，进而可根据所述电池电压Vbat所处的电压区间，控制所述电压转换器120调节所述充电电流Iout，如随着电池电压Vbat的逐渐增加，可将所述充电电流Iout依次设置为2A、1.5A、1A、0.5A等恒流值；若获取到所述外部电源的最大输出电压为5V，最大输出电流为2A，且将所述充电电流Iout设置为2A时，检测到所述输入电压Vin为4.9V，则表示当前充电电流超出所述外部电源的负载能力，此时，可通过所述控制器110控制所述电压转换器120微调所述充电电流Iout，直至所述输入电压Vin变为5V，假设所述输入电压Vin变为5V时的充电电流Iout为1.8A，则在充电过程中，可根据所述电池电压Vbat所处的电压区间，将所述充电电流Iout依次设置为1.8A、1.3A、0.8A、0.3A等恒流值；从而实现根据所述输入电压Vin、所述最大充电功率及电池电压Vbat的变化，对所述电池进行分段恒流充电。
在本发明另一个实施例中，还提供一种用户终端，所述用户终端包括电池和快速充电电路，所述快速充电电路为如图1和图2所示实施例中描述的快速充电电路100，所述电池为如图1中与所述快速充电电路100连接的电池200。其中，所述快速充电电路100的具体结构及其功能可参照图1和图2所示实施例中的相关描述，此处不再赘述。可以理解，所述用户终端可以为但不限于手机、平板电脑、移动电源等。
所述快速充电电路通过设置所述反馈调节电路，并根据所述电池电压和充电电流控制所述反馈调节电路调整反馈电阻的大小，从而使得所述电压转换器根据所述反馈电阻来调节充电电压，从而实现根据电池电压的变化分段调节充电电流，实现分段恒流充电，有利于提升所述用户终端的电池充电速度，缩短充电时间。
可以理解，在本发明实施例中，当一个元件与另一元件“连接”或“电性连接”时，可以是一个元件与另一元件直接连接，或者可以是一个元件与另一元件间接连接，例如一个元件与另一个元件之间还存在其他一个或多个元件。
以上所揭露的仅为本发明的优选实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程，并依本发明权利要求所作的等同变化，仍属于发明所涵盖的范围。
Claims (6)
1.一种快速充电电路，用于为电池充电，其特征在于，所述快速充电电路包括控制器、电压转换器、充电电流检测电路、电池电压检测电路及反馈调节电路；
所述控制器与所述电压转换器、充电电流检测电路、电池电压检测电路及反馈调节电路均电性连接；
所述电压转换器包括输入端、输出端及反馈调节端，所述输入端用于连接外部电源，所述输出端用于输出充电电压，所述反馈调节电路与所述输出端及所述反馈调节端电性连接；
所述充电电流检测电路电性连接于所述输出端与所述电池的正极之间，用于检测充电电流，所述电池电压检测电路连接于所述电池的正极与所述控制器之间，用于检测电池电压；
所述控制器用于根据所述充电电流以及所述电池电压，控制所述反馈调节电路调节反馈电阻的大小，所述电压转换器根据所述反馈电阻的大小调节所述充电电压和所述充电电流；其中，所述电池电压包括多个电压区间，每一个所述电压区间对应不同的充电电流，所述控制器根据每一个所述电压区间的电池电压及与所述电压区间对应的充电电流，控制所述反馈调节电路调节反馈电阻的大小；
所述快速充电电路还包括输入电压检测电路，所述输入电压检测电路电性连接于所述输入端与所述控制器之间，用于检测所述电压转换器的输入电压，所述控制器还用于与外部电源通信，获取所述外部电源的最大充电功率，并根据所述输入电压、所述最大充电功率及所述电池电压控制所述电压转换器对所述充电电流进一步进行微调。
2.如权利要求1所述的快速充电电路，其特征在于，每一个所述电压区间对应的充电电流为恒定值，相邻两个所述电压区间对应的充电电流随所述电池电压的增大而减小。
3.如权利要求1所述的快速充电电路，其特征在于，所述反馈调节电路包括数字电位器、第一电阻、第二电阻和第三电阻，所述数字电位器包括第一连接端、第二连接端、控制端及反馈端，所述第一电阻一端与所述输出端连接，另一端与所述数字电位器的第一连接端连接，所述第二电阻并联于所述数字电位器的第一连接端与第二连接端之间，所述数字电位器的第二连接端通过所述第三电阻接地，所述控制端与所述控制器电性连接，所述反馈端与所述反馈调节端连接。
4.一种用户终端，包括电池，其特征在于，所述用户终端还包括快速充电电路，所述快速充电电路包括控制器、电压转换器、充电电流检测电路、电池电压检测电路及反馈调节电路；
所述控制器与所述电压转换器、充电电流检测电路、电池电压检测电路及反馈调节电路均电性连接；
所述电压转换器包括输入端、输出端及反馈调节端，所述输入端用于连接外部电源，所述输出端用于输出充电电压，所述反馈调节电路与所述输出端及所述反馈调节端电性连接；
所述充电电流检测电路电性连接于所述输出端与所述电池的正极之间，用于检测充电电流，所述电池电压检测电路连接于所述电池的正极与所述控制器之间，用于检测电池电压；
所述控制器用于根据所述充电电流以及所述电池电压，控制所述反馈调节电路调节反馈电阻的大小，所述电压转换器根据所述反馈电阻的大小调节所述充电电压和所述充电电流；其中，所述电池电压包括多个电压区间，每一个所述电压区间对应不同的充电电流，所述控制器根据每一个所述电压区间的电池电压及与所述电压区间对应的充电电流，控制所述反馈调节电路调节反馈电阻的大小；
所述快速充电电路还包括输入电压检测电路，所述输入电压检测电路电性连接于所述输入端与所述控制器之间，用于检测所述电压转换器的输入电压，所述控制器还用于与外部电源通信，获取所述外部电源的最大充电功率，并根据所述输入电压、所述最大充电功率及所述电池电压控制所述电压转换器对所述充电电流进一步进行微调。
5.如权利要求4所述的用户终端，其特征在于，每一个所述电压区间对应的充电电流为恒定值，相邻两个所述电压区间对应的充电电流随所述电池电压的增大而减小。
6.如权利要求4所述的用户终端，其特征在于，所述反馈调节电路包括数字电位器、第一电阻、第二电阻和第三电阻，所述数字电位器包括第一连接端、第二连接端、控制端及反馈端，所述第一电阻一端与所述输出端连接，另一端与所述数字电位器的第一连接端连接，所述第二电阻并联于所述数字电位器的第一连接端与第二连接端之间，所述数字电位器的第二连接端通过所述第三电阻接地，所述控制端与所述控制器电性连接，所述反馈端与所述反馈调节端连接。
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