CN105846527A - 电源适配器、充电单元、电子设备及其组件、及充电方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电子技术领域，公开了一种电源适配器、充电单元、电子设备及其组件、及充电方法。电流调节元件的输入接脚连接于交流直流转换器的输出接脚，电流调节元件的输出接脚连接于第一连接接口的电流接脚；微控制器的输入接脚连接于第一连接接口的信号接脚，微控制器的控制接脚连接于电流调节元件的控制接脚；其中，微控制器通过第一连接接口接收反馈信息，并根据反馈信息产生控制信号；微控制器将控制信号输出至电流调节元件以调节充电电流。通过上述结构和方法，使得利用电源适配器可实时监测并调节充电电流，避免电子设备温度过高，从而避免影响电子设备的运行速度和电池寿命。

Description

电源适配器、充电单元、电子设备及其组件、及充电方法

技术领域

本发明涉及电子技术领域，特别涉及电源适配器、充电单元、电子设备及其组件、及充电方法。

背景技术

随着电池容量的增加，快充技术越来越多地应用到以智能手机为代表的电子设备中，充电电流从0.5安培增加到如今的3安培，甚至4安培。众所周知，充电电流越大，对于电池的压力也就越大，所带来的温升问题就越严重。

本发明人发现，目前，很多手机的安全设计主要集中在手机端，即，是在被动端施加保护。比如说，锂离子电池在进行充电时，通常都会有保护电路对其进行保护，防止出现过电压、过电流等情况对锂电池造成损伤。当电池充满时，保护系统会自动识别，由大电流变为小电流，这样手机就充不进电。但这种都是针对电流电压进行的常规充电过程管理。现实生活中，手机充电的环境千差万别，当周围环境温度较高时，手机电池在充电过程中的温升问题尤为严峻，不仅会影响运行速度，降低电池寿命，而且温度过高可能还会引起爆炸，威胁到用户的生命安全。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电源适配器、充电单元、电子设备及其组件、及充电方法，使得利用电源适配器可实时监测并调节充电电流，避免可充电电池的温度过高，从而避免影响电子设备的运行速度和电池寿命，有效地从源头实现了充电安全保护。

为解决上述技术问题，本发明的实施方式提供了一种电源适配器，电源适配器包含交流直流转换器、电流调节元件、微控制器以及第一连接接口；电流调节元件的输入接脚连接于交流直流转换器的输出接脚，电流调节元件的输出接脚连接于第一连接接口的电流接脚；微控制器的输入接脚连接于第一连接接口的信号接脚，微控制器的控制接脚连接于电流调节元件的控制接脚；其中，微控制器通过第一连接接口接收反馈信息，并根据反馈信息产生控制信号；微控制器将控制信号输出至电流调节元件以调节充电电流。

本发明的实施方式还提供了一种充电单元，充电单元匹配于上述电源适配器，且用于为可充电电池充电；充电单元包含：处理器、充电芯片以及匹配于第一连接接口的第二连接接口；充电芯片的输入接脚连接于第二连接接口的电流接脚，充电芯片的输出接脚用于连接至可充电电池的正极；处理器的输入接脚用于连接至可充电电池的温度反馈接脚，处理器的输出接脚连接于第二连接接口的信号接脚；其中，处理器从可充电电池获取反馈信息，并将反馈信息通过第二连接接口与第一连接接口传输至微控制器；反馈信息至少包含可充电电池的反馈温度。

本发明的实施方式还提供了一种电子设备，电子设备包含可充电电池、以及上述充电单元；处理器的输入接脚连接于可充电电池的温度反馈接脚；充电芯片的输出接脚连接于可充电电池的正极。

本发明的实施方式还提供了一种电子设备组件，电子设备组件包含：电源适配器、以及上述电子设备；电源适配器与电子设备的充电单元相匹配。

本发明的实施方式还提供了一种充电方法，应用于上述电子设备组件；该方法包含以下步骤：处理器从可充电电池获取反馈信息；处理器将反馈信息通过第二连接接口与第一连接接口传输至微控制器；微控制器根据反馈信息产生控制信号；微控制器将控制信号输出至电流调节元件，以调节充电电流。

本发明实施方式相对于现有技术而言，由于电源适配器包含的微控制器的输入接脚连接于第一连接接口的信号接脚，控制接脚连接于电流调节元件的控制接脚，因此，微控制器可实时通过第一连接接口接收可充电电池的反馈信息，并产生控制信号，电流调节元件根据接收到的控制信号调节充电电流，避免可充电电池的温度过高，从而避免影响电子设备的运行速度和电池寿命，有效地从源头实现了充电安全保护。

另外，电流调节元件包含功率三极管或功率场效应管。功率三极管是电流控制器件；功率场效应管是电压控制器件。而且，功率三极管和功率场效应管都是常用的控制器件，有利于本发明实施方式的实现与推广。

另外，第一连接接口为USB接口。通过USB接口连接电源适配器和充电单元，为电子设备充电，是最为常见的充电方式，有利于本发明实施方式的实现与推广。

另外，微控制器根据反馈信息产生控制信号的步骤中：微控制器查询温度与控制信号的预设对应关系，以获取反馈温度对应的控制信号。本步骤使得本发明实施方式可以根据预设对应关系快速获得反馈温度对应的控制信号，简便易行。

另外，反馈信息还包含从可充电电池获取的当前电压；微控制器根据反馈信息产生控制信号的步骤，包含以下子步骤：若微控制器判断出反馈信息满足预设条件，则关闭电流调节元件；否则，微控制器查询温度与控制信号的预设对应关系，以获取反馈温度对应的控制信号；其中，预设条件包含：当前电压大于或等于预设电压，或者反馈温度大于或等于预设温度。本步骤使得本发明实施方式可以通过判断反馈温度或当前电压是否大于或等于预设数值来判断是否需要关闭电流调节元件，并且，只有在反馈温度和当前电压都小于预设数值时，才会产生控制信号，在任意一项或两项满足预设数值时，都会关闭电流调节元件，使得电路断路，从而能够进一步提高本发明实施方式的安全性；而且，由于增加了通过判断当前电压是否大于或等于预设电压来判断是否需要关闭电流调节元件，相比仅仅通过判断反馈温度是否大于或等于预设电压来判断是否需要关闭电流调节元件，能够增加微控制器判断的准确度，进一步提高本发明实施方式的安全性。

附图说明

图1是根据本发明第一实施方式电源适配器的方框示意图；

图2是根据本发明第二实施方式充电单元的方框示意图；

图3是根据本发明第四实施方式电子设备组件的方框示意图；

图4是根据本发明第五实施方式充电方法的流程示意图；

图5是根据本发明第六实施方式充电方法的流程示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的各实施方式进行详细的阐述。然而，本领域的普通技术人员可以理解，在本发明各实施方式中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本申请各权利要求所要求保护的技术方案。

本发明的第一实施方式涉及一种电源适配器。电源适配器与充电单元相配合，且用于为可充电电池充电。具体结构如图1所示。电源适配器包含交流直流转换器、电流调节元件、微控制器以及第一连接接口。

电流调节元件的输入接脚E连接于交流直流转换器的输出接脚A'，电流调节元件的输出接脚C连接于第一连接接口的电流接脚B；微控制器的输入接脚D连接于第一连接接口的信号接脚B'，微控制器的控制接脚D'连接于电流调节元件的控制接脚G。其中，微控制器通过第一连接接口接收反馈信息，并根据反馈信息产生控制信号；微控制器将控制信号输出至电流调节元件以调节充电电流。

于本实施方式而言，电流调节元件包含功率三极管或功率效应管；第一连接接口为USB接口。具体而言，交流直流转换器将从外部获得的220伏的交流电压转换为用于充电的直流电压(比如说，直流电压为5伏)，直流电压通过电流调节元件、第一连接接口传递至电子设备内的充电单元，为电子设备内的可充电电池充电。当可充电电池的温度发生变化时，微控制器通过第一连接接口接收反馈信息(反馈信息可以为可充电电池的反馈温度)，并根据反馈信息产生控制信号，然后，通过控制接脚D'控制电流调节元件的控制接脚G，进而改变其输入接脚E和输出接脚C之间通过的充电电流，实现调节充电电流。需要说明的是，电流调节元件的各接脚名称根据电流调节元件的具体类型不同而变化，比如说，当电流调节元件为功率三极管时，控制接脚G为基极，输入接脚E为发射极，输出接脚C为集电极。

值得一提的是，第一连接接口和交流直流转换器均接地。

相对于现有技术而言，由于微控制器可实时通过第一连接接口接收可充电电池的反馈信息，并产生控制信号，电流调节元件根据接收到的控制信号调节充电电流，避免可充电电池的温度过高，从而避免影响电子设备的运行速度和电池寿命。

本发明第二实施方式涉及一种充电单元，充电单元匹配于第一实施方式中的电源适配器，且用于为可充电电池充电。如图2所示，充电单元包含：处理器、充电芯片以及匹配于第一连接接口第二连接接口，其中，第一连接接口为USB接口时，第二连接接口也为USB接口。

充电芯片的输入接脚F连接于第二连接接口的电流接脚H，充电芯片的输出接脚F'用于连接至可充电电池的正极+；处理器的输入接脚I用于连接至可充电电池的温度反馈接脚J，处理器的输出接脚I'连接于第二连接接口的信号接脚H'。其中，处理器从可充电电池获取反馈信息，并将反馈信息通过第二连接接口与第一连接接口传输至微控制器；反馈信息至少包含可充电电池的反馈温度。

具体而言，处理器与可充电电池之间可以通过电池温度感应信号线连接，可充电电池的温度反馈接脚J可以通过电压以表征温度，也就是说，处理器从温度反馈接脚J处获取用于表示可充电电池的温度信息的电压信号(反馈温度)，并通过电压信号判断可充电电池的实时温度的大小，比如说，当处理器获取的电压信号增强时，可以判断出可充电电池的温度增加，此时，处理器通过第一连接接口和第二连接接口，将可充电电池温度上升信息反馈给电源适配器的微控制器，微控制器接收反馈信息并产生控制信号，控制电流调节元件增加沟道阻抗，降低充电电流。当电池温度恢复正常，处理器将可充电电池温度正常的信息反馈给微处理器，微处理器控制电流调节元件减小沟道阻抗，恢复正常的充电电流。

本发明第三实施方式涉及一种电子设备，请参考图2，电子设备包含可充电电池，以及第二实施方式中的充电单元。处理器的输入接脚I连接于可充电电池的温度反馈接脚J；充电芯片的输出接脚F'连接于可充电电池的正极+。

值得一提的是，可充电电池、充电芯片、以及第二连接接口均接地。

本发明第四实施方式涉及一种电子设备组件，如图3所示，电子设备组件包含：第一实施方式中的电源适配器、以及第三实施方式中的电子设备。

电源适配器与电子设备的充电单元相匹配。当第一连接接口为USB接口时，第二连接接口也为USB接口。

本发明第五实施方式涉及一种充电方法，应用于第四实施方式中的电子设备组件。该方法的具体流程如图4所示。

步骤101，处理器从可充电电池获取反馈信息。

其中，反馈信息至少包含可充电电池的反馈温度。

步骤102，处理器将反馈信息通过第二连接接口与第一连接接口传输至微处理器。

步骤103，微控制器根据反馈信息产生控制信号。

其中，微控制器查询温度与控制信号的预设对应关系，以获取反馈温度对应的控制信号。

温度与控制信号的预设对应关系可以以表格的形式存储在电源适配器或者电子设备中，所有的温度都会被分至某个连续的温度区间，一个温度区间对应一个控制信号，比如说，预设对应关系中，温度处于第一温度区间时，控制信号为第一控制信号，温度第二温度区间时，控制信号为第二控制信号，当温度从第一温度区间变为第二温度区间时，控制信号从第一控制信号变为第二控制信号，充电电流发生变化。

温度与控制信号的预设对应关系也可以以函数公式的形式存储在电源适配器或者电子设备内，每个温度数值都会有对应的控制信号，函数公式可以由设计人员在经过大量实验后拟合得到。

步骤104，微处理器将控制信号输出至电流调节元件，以调节充电电流。

其中，电流调节元件包含功率三极管或功率场效应管。

本发明第六实施方式涉及一种充电方法。第六实施方式是第五实施方式的改进，主要改进之处在于：在本发明第六实施方式中，微控制器还会根据当前电压与预设电压、反馈温度与预设温度的大小关系判断是关闭电流调节元件，还是获取用于调节充电电流的控制信号。

如图5所示，本实施方式中的步骤201、202与第五实施方式中的步骤101、102相同，此处不做赘述。

本实施方式中的步骤203与第五实施方式中的步骤103不同，不同之处在：

步骤203，微控制器根据反馈信息产生控制信号。

其中，反馈信息还包含从可充电电池获取的当前电压。

步骤203包含子步骤2031和子步骤2032。

子步骤2031，微控制器判断反馈信息是否满足预设条件，若判断为是，则进入子步骤2032，若判断为否，则进入步骤204。

其中，预设条件包含：当前电压大于或等于预设电压，或者反馈温度大于或等于预设温度。也就是说，微控制器会分别判断当前电压是否大于或等于预设电压，反馈温度是否大于或等于预设温度。当判断出当前电压大于或等于预设电压、或者反馈温度大于或等于预设温度时，微控制器都会判定反馈信息满足预设条件。微控制器只有判断出当前电压和反馈温度都小于预设数值，微控制器才会判定反馈信息不满足预设条件。

子步骤2032，关闭电流调节元件。

关闭电流调节元件，使得电路断路，从而能够进一步提高本发明实施方式的安全性；而且，由于增加了通过判断当前电压是否大于或等于预设电压来判断是否需要关闭电流调节元件，相比仅仅通过判断反馈温度是否大于或等于预设电压来判断是否需要关闭电流调节元件，能够增加微控制器判断的准确度，进一步提高本发明实施方式的安全性。

子步骤2033，微控制器查询温度与控制信号的预设对应关系，以获取反馈温度对应的控制信号。

其中，该子步骤的具体实施方式与第五实施方式相同，此处不做赘述。

本实施方式中的步骤204与第五实施方式中的步骤104相同，此处不做赘述。

上面各种方法的步骤划分，只是为了描述清楚，实现时可以合并为一个步骤或者对某些步骤进行拆分，分解为多个步骤，只要包含相同的逻辑关系，都在本专利的保护范围内；对算法中或者流程中添加无关紧要的修改或者引入无关紧要的设计，但不改变其算法和流程的核心设计都在该专利的保护范围内。

本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本发明的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。

Claims (9)

1.一种电源适配器，其特征在于，包含交流直流转换器、电流调节元件、微控制器以及第一连接接口；

所述电流调节元件的输入接脚连接于所述交流直流转换器的输出接脚，所述电流调节元件的输出接脚连接于所述第一连接接口的电流接脚；

所述微控制器的输入接脚连接于所述第一连接接口的信号接脚，所述微控制器的控制接脚连接于所述电流调节元件的控制接脚；

其中，所述微控制器通过所述第一连接接口接收反馈信息，并根据所述反馈信息产生控制信号；所述微控制器将所述控制信号输出至所述电流调节元件以调节充电电流。

2.根据权利要求1所述的电源适配器，其特征在于，所述电流调节元件包含功率三极管或功率场效应管。

3.根据权利要求1所述的电源适配器，其特征在于，所述第一连接接口为USB接口。

4.一种充电单元，其特征在于，所述充电单元匹配于权利要求1至3中任意一项所述的电源适配器，且用于为可充电电池充电；

所述充电单元包含：处理器、充电芯片以及匹配于所述第一连接接口的第二连接接口；

所述充电芯片的输入接脚连接于所述第二连接接口的电流接脚，所述充电芯片的输出接脚用于连接至所述可充电电池的正极；

所述处理器的输入接脚用于连接至所述可充电电池的温度反馈接脚，所述处理器的输出接脚连接于所述第二连接接口的信号接脚；

其中，所述处理器从所述可充电电池获取反馈信息，并将所述反馈信息通过所述第二连接接口与所述第一连接接口传输至所述微控制器；所述反馈信息至少包含所述可充电电池的反馈温度。

5.一种电子设备，其特征在于，包含：可充电电池、以及权利要求4所述的充电单元；

所述处理器的输入接脚连接于所述可充电电池的温度反馈接脚；

所述充电芯片的输出接脚连接于所述可充电电池的正极。

6.一种电子设备组件，其特征在于，包含：权利要求1至3中任意一项所述的电源适配器、以及权利要求5所述的电子设备；

所述电源适配器与所述电子设备的所述充电单元相匹配。

7.一种充电方法，其特征在于，应用于权利要求6所述的电子设备组件；所述充电方法包含以下步骤：

所述处理器从所述可充电电池获取反馈信息；

所述处理器将所述反馈信息通过所述第二连接接口与所述第一连接接口传输至所述微控制器；

所述微控制器根据所述反馈信息产生控制信号；

所述微控制器将所述控制信号输出至所述电流调节元件，以调节充电电流。

8.根据权利要求7所述的充电方法，其特征在于，所述微控制器根据所述反馈信息产生控制信号的步骤中：

所述微控制器查询温度与控制信号的预设对应关系，以获取所述反馈温度对应的所述控制信号。

9.根据权利要求7所述的充电方法，其特征在于，所述反馈信息还包含从所述可充电电池获取的当前电压；

所述微控制器根据所述反馈信息产生控制信号的步骤，包含以下子步骤：

若所述微控制器判断出所述反馈信息满足预设条件，则关闭所述电流调节元件；

否则，所述微控制器查询温度与控制信号的预设对应关系，以获取所述反馈温度对应的所述控制信号；

其中，所述预设条件包含：所述当前电压大于或等于预设电压，或者所述反馈温度大于或等于预设温度。