CN106532867B - 一种充电电路及移动终端 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种充电电路及移动终端。该充电电路包括无线通信模块、无线充电控制模块、有线充电控制模块；其中，无线通信模块通过无线充电控制模块与外部的充电模块电连接；有线充电控制模块与充电模块、无线通信模块电连接；无线充电电流流入无线通信模块后，无线通信模块控制无线充电控制模块导通，无线充电电流流入充电模块，建立无线充电通路；有线充电电流流入有线充电控制模块后，有线充电控制模块导通，有线充电电流流入充电模块，建立有线充电通路，同时有线充电控制模块控制无线通信模块关闭，以使无线充电通路关闭。本发明通过控制无线通信模块的开闭，即可实现有线充电和无线充电的优先级选择，该电路结构简单，便于实施。

Description

一种充电电路及移动终端

技术领域

本发明涉及移动终端技术领域，尤其涉及一种充电电路及移动终端。

背景技术

目前，各种移动终端如手机、平板电脑等的应用日趋普及,成为人们生活的必需品。移动终端近几年来的迅猛发展，加速了人们对电池续航能力方面的需求，这种需求毋庸置疑地刺激了无线充电技术的发展，并促使无线充电产品市场的快速发展，在业界其前景被普遍看好。

无线充电虽然具有无需插拔充电线的优势，但是同样面临着充电距离的限制。因此，基于有线充电和无线充电的优势，移动终端中通常采用配置两种充电方式同时存在的形式。但是当有线充电与无线充电两种方式同时存在的情况下，需要解决两种充电方式优先级的问题。

发明内容

本发明实施例提供一种充电电路及移动终端，用以解决现有技术中有线充电和无线充电同时存在时，两种充电方式优先级的问题。

为实现上述目的，本发明采用下述的技术方案：

依据本发明的一个方面，提供一种充电电路，包括无线通信模块、无线充电控制模块以及有线充电控制模块；其中，所述无线通信模块通过所述无线充电控制模块与外部的充电模块电连接；所述有线充电控制模块与所述充电模块、所述无线通信模块电连接；

无线充电电流流入所述无线通信模块后，所述无线通信模块控制所述无线充电控制模块导通，所述无线充电电流流入所述充电模块，建立无线充电通路；

有线充电电流流入所述有线充电控制模块后，所述有线充电控制模块导通，所述有线充电电流流入所述充电模块，建立有线充电通路，同时所述有线充电控制模块控制所述无线通信模块关闭，以使所述无线充电通路关闭。

进一步地，所述有线充电控制模块采用过压保护芯片；其中，所述过压保护芯片的反向电压输出引脚，连接所述无线通信模块，同时通过第一电阻接地。

进一步地，所述有线充电控制模块还包括分压单元，用于根据分压控制所述有线充电控制模块导通或者关闭；

所述分压单元包括第二电阻和第三电阻；其中，所述第二电阻的一端连接所述过压保护芯片的输入引脚，另一端通过所述第三电阻接地；所述第二电阻和所述第三电阻的连接点与所述过压保护芯片的过压锁定引脚电连接。

进一步地，所述有线充电控制模块还包括滤波单元，用于对输入电流进行滤波；

所述滤波单元包括第一电容和第二电容；所述第一电容、第二电容的一端连接所述过压保护芯片的输入引脚，另一端接地。

进一步地，所述过压保护芯片还包括OTG使能引脚；OTG使能引脚与CPU相连接，用于当所述过压保护芯片的输入引脚无输入电流时，所述CPU控制所述过压保护芯片反向导通，与外部设备实现连接。

进一步地，所述无线通信模块包括通信单元和控制单元；所述通信单元和所述控制单元的连接点与所述有线充电控制模块电连接；其中，所述通信单元采用无线充电接收芯片，用于与外部的充电板进行通信；所述控制单元采用NMOS管，用于根据所述通信单元的通信结果、以及所述有线充电控制模块的输出控制输出控制信号；

所述无线充电控制模块采用双PMOS管，用于根据所述控制单元的控制信号控制无线充电路径的导通或者关闭。

进一步地，所述无线充电接收芯片的控制总线引脚通过第四电阻与所述NMOS管的栅极电连接，输入引脚通过第五电阻连接接收天线；电源地引脚和逻辑地引脚连接发送天线；

所述NMOS管的源极接地，漏极连接所述无线充电控制模块，所述源极和栅极之间有寄生二极管。

进一步地，所述通信单元包括用于滤波的第三电容；所述第三电容一端接地，一端连接所述接收天线。

进一步地，所述无线充电控制模块还包括第六电阻和第七电阻；其中，

双PMOS管中第一PMOS管的漏极连接接收天线，栅极连接所述NMOS管的漏极，源极通过第六电阻连接所述NMOS管的漏极；

第二PMOS管的漏极与所述充电模块电连接，栅极通过第七电阻连接所述NMOS管的漏极，源极通过第六电阻连接所述NMOS管的漏极。

依据本发明的另一方面，提供一种移动终端，包括上述的充电电路。

本发明有益效果如下：

本发明实施例所提供的充电电路及移动终端，有线充电控制模块通过控制无线充电通路中的无线通信模块的开闭，无线通信模块控制无线通信控制模块的开闭，以使整个无线充电通路导通和闭合。可知，本发明通过控制无线通信模块的开闭，即可实现有线充电和无线充电的优先级选择。该电路结构简单，便于实施，有利于提高整个充电电路的生产周期。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有中的方案，下面将对实施例或现有描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，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为本发明实施例中充电电路的原理框图；

图2为本发明一具体实施例中的充电电路的电路图；

图3为本发明实施例中移动终端的原理框图。

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。

本发明实施所提供的充电电路包括有线充电通路和无线充电通路；其中无线充电通路采用iNPOFi(invisible power field，不可见的能量场)技术。通常本发明中的充电电路即可实现有线充电通路通断的控制、无线充电通路通断的控制以及两个充电通路优先级的控制。

本发明实施例提供一种充电电路，如图1所示，具体包括无线通信模块11、无线充电控制模块12以及有线充电控制模块13；其中，

无线通信模块11通过无线充电控制模块12与外部的充电模块14电连接；有线充电控制模块13与充电模块14、无线通信模块11电连接；

无线充电电流流入无线通信模块11后，无线通信模块11控制无线充电控制模块12导通，无线充电电流流入充电模块14，建立无线充电通路；

有线充电电流流入有线充电控制模块13后，有线充电控制模块13导通，有线充电电流流入充电模块14，建立有线充电通路，同时有线充电控制模块13控制无线通信模块11关闭，以使无线充电通路关闭。

本发明实施例所提供的充电电路，通过有线充电控制模块13控制无线充电通路中的无线通信模块11的开闭，无线通信模块11控制无线充电控制模块12的开闭，从而使得有线充电的优先级始终高于无线充电的优先级。可知，该电路结构简单，便于实施，有利于提高整个充电电路的生产周期。

下面结合附图对本发明中充电电路的各个模块进行详细说明。

具体地，有线充电控制模块13采用过压保护芯片，对有线充电通路进行控制。该过压保护芯片包括电压输出引脚和反向电压输出引脚。电压输出引脚和反向电压输出引脚均为漏极开路(OD)门，因此分别需要外接下拉电阻和上拉电阻。

其中，反向电压输出引脚通过第一电阻(下拉电阻)接地。反向输出引脚与第一电阻的连接点与无线通信模块11的控制端电连接，用于控制无线通信模块11的导通或者关闭。电压输出引脚则通过上拉电阻接地，电压输出引脚好上拉电阻的连接点则，用于为外部提供输出电压。

具体地，无线通信模块11包括通信单元和控制单元；通信单元和控制单元的连接点为控制端，该控制端与有线充电控制模块13电连接。

其中，通信单元采用无线充电接收芯片，用于与外部充电板进行通信；

控制单元采用NMOS管，用于根据通信单元的通信结果、以及有线充电控制模块13的输出控制确定导通或者关闭。

具体地，无线充电控制模块12采用双PMOS管，用于根据控制单元的控制信号控制无线充电路径的导通或者关闭。

可知，无线通信单元除了采用无线充电接收芯片之外，通过控制NMOS管即可控制无线充电和有线充电优先级的选择，同时无线充电控制模块12控制的无线充电路径上采用双PMOS管。因此，本发明无需采用集成电路芯片，通过简单的元器件即可实现有线充电和无线充电优先级的选择，有效降低产品的生产成本。

其中，有线充电控制模块13中还包括分压单元和滤波单元；其中，

分压单元用于根据分压控制有线充电控制模块13导通或者关闭，包括第二电阻和第三电阻：其中，第二电阻的一端连接过压保护芯片的输入引脚，另一端通过第三电阻接地；第二电阻和第三电阻的连接点与过压保护芯片的过压锁定引脚电连接。当有线充电电流输入时，若过压锁定引脚的电压大于预设阈值时，则有线充电控制模块13自动关闭形式过压保护。

滤波单元用于对输入的有线充电电流进行滤波，包括第一电容和第二电容：其中，两个电容的一端连接过压保护芯片的输入引脚，另一端则接地。

可选的，有线充电控制模块13还包括去耦电容，用于过滤过压保护芯片的输出引脚输出的瞬间高压，以保护后端的充电模块14；其中，去耦电容的一端连接过压保护芯片的输出引脚，一端接地。

基于上述可知，有线充电控制模块13通过设置分压单元可以有效控制因充电通路电压过大，对充电器件以及后端电路造成的损害；通过滤波电容和去耦电容，可以保证有线充电通路的输入端和输出端，不仅使电源直流输出平稳，降低了交变脉动波纹对电子电路的影响，同时还可吸收电子电路工作过程中产生的干扰，使得电子电路的工作性能更加稳定。

其中，通信单元采用的无线充电接收芯片的控制总线引脚通过第四电阻与NMOS管的栅极电连接，输入引脚通过第五电阻连接接收天线；电源地引脚和逻辑地引脚连接发送天线；NMOS管的源极接地，漏极连接无线充电控制模块12，源极和栅极之间有寄生二极管。

通信单元还包括用于对输入电流进行滤波的第三电容；其中，第三电容一端接地，一端接收天线。

其中，无线充电控制模块12除了包括双PMOS管外，还包括第六电阻和第七电阻；其中，第一PMOS管的漏极连接接收天线，栅极连接NMOS管的漏极，源极通过第六电阻连接NMOS管的漏极；第二PMOS管的漏极与充电模块14电连接，栅极通过第七电阻连接NMOS管的漏极，源极通过第六电阻连接NMOS管的漏极。

下面结合一具体实施例对本发明的技术内容进行详细说明。

在本实施例中，有线充电控制模块(U2502)采用的OVLP(过压保护芯片)芯片型号为KTS1686。其中，USB的控制总线VBUS1，连接U2502的C1～C4脚以及B2脚。C1～C4脚以及B2脚为U2502的输入引脚(IN_0～IN_4)，分别通过电容C2503(第一电容)和电容C2502(第二电容)接地。U2502的A1～A4脚以及B1脚作为输出引脚(OUT_0～OUT_4)，通过去耦电容C2504连接充电模块。B4脚为OVLP(过压锁定)引脚，连接电阻R2504(第二电阻)和电阻R2505(第三电阻)的连接点；其中，电阻R2505的另一端接地，电阻R2504连接输入引脚；当输入电压超过OVLO则芯片自动关断形成过压保护。B3脚为电压输出引脚ACOK，通过电阻R2509接地，ACOK与电阻R2509的连接点作为电压输出端与外部电路相连接；B5脚为反向电压输出引脚/ACOK，通过电阻R2503(第一电阻)接地；其中/ACOK与R2503的连接点与无线通信模块相连接，用于控制无线通信模块的开闭；A5脚为OTG_EN引脚，该引脚通过电阻R2507接地，OTG_EN引脚电阻R2507的连接点连接设备的CPU。U2502只能正向导通，反向无法导通，OTG_EN脚需要与CPU相连，当需要进行OTG功能时，CPU通过控制OTG_EN实现开启反向导通功能。C5脚为接地引脚，与地相连。

无线通信模块中通信单元U2501采用的无线充电接收芯片型号为ss195b_12；其中，芯片的10脚为输入引脚IN+，通过电阻R2506(第五电阻)连接接收天线ANT2501；7脚为控制总线引脚VBUS2，通过电阻R2508(第四电阻)连接反向电压输出引脚/ACOK和电阻R2509的连接点，同时连接控制单元；12脚为电源地引脚VSS，13脚逻辑地引脚GND，VSS和GND分别连接发送天线ANT2500；6脚和1脚分别为基准电压VINT1、VINT2，VINT1和VINT2引脚直接相连；2脚、5脚、11脚和8脚为空引脚NC1～NC4，直接悬空。

控制单元采用的NMOS管(Q2501)的型号为NTS4409NT1G；其中，Q2501的栅极连接反向输出引脚/ACOK和电阻R2509的连接点，漏极连接无线充电控制模块U2500，源极直接接地。

无线充电控制模块U2500采用的双PMOS管的型号为NTLUD3A50PZTAG；其中，U2500的7脚和8脚为接地引脚GND1和GND2，直接连接地；3脚和6为分别为PMOS1的漏极D1和PMOS1的漏极D2，D1连接接收天线ANT2501，D2为输出端，连接充电模块；2脚和5脚为PMOS1的栅极G1和PMOS1的栅极G2，G1直接连接Q2501的漏极，G2通过电阻R2501(第七电阻)连接Q2501的漏极；1脚和4脚为PMOS1的源极S1和PMOS1的源极S2，S1和S2通过电阻R2500(第六电阻)连接Q2501的漏极。

利用上述充电电路的充电的场景包括单独进行有线充电、单独进行无线充电、有线充电的情况下再无线充电以及无线充电的情况下再有线充电四种充电情况。

在单独进行有线充电时，具体如下：

有线充电电流从充电器流入U2502的IN脚，从OUT脚流出到充电IC给电池充电，此时/ACOK脚为低电平，该低电平将Q2501的基极拉低，Q2501处于断开状态，U2500处于断开状态，有线充电的路径被关断，无法形成倒灌。

在单独进行无线充电时，具体如下：

无线充电接收芯片U2501首先和充电板中的发射芯片通信，在通信的过程中要求充电通路断开，在通信成功前U2501的VBUS没有输出，所以NMOS管Q2501的基极被电阻R2503拉低到地，Q2501和U2500都处于断开状态。通信过程中靠U2500断开充电通路，待通信成功后，U2501的VBUS会在内部和IN+导通，从而产生5V高电平，通过R2503和R2508分压，将5V电压分压到1.8V给Q2501的基极从而导通Q2501和U2500，无线充电电流通过U2500流入充电模块中，此时有线通路靠U2502进行隔离，无法形成倒灌。

在有线充电的情况下，再进行无线充电时，具体如下：

在进行有线充电后，U2502的/ACOK脚被拉低，Q2501控制U2500始终被关断。在有线充电的情况下，再进行无线充电时，虽然通信可以成功，但由于U2500始终被关断，因此充电路径被关断无法进行无线充电。

在无线充电的情况下，再进行有线充电时，具体如下：

在进行无线充电的情况下，再进行有线充电时，U2502的/ACOK脚被拉低，U2500被关断，无线充电路径被断开，此时无法进行无线充电只能进行有线充电。

本发明实施例中，采用的KTS1686可以有效满足需求，OVLO外部分压电阻进行调节，可以将VIN_OVLO值设置到需要的过压保护电压。由于是对浪涌进行保护，浪涌模型定义为8-20us，所以OVP保护芯片关断时间一定要短。KTS1686芯片的tOFF关断时间为100ns，因此满足要求。OVP保护芯片的导通阻抗直接影响充电通路的压降，阻抗越低越好，KTS1686芯片的导通阻抗为65mΩ，满足要求。KTS1686芯片的I/ACOK_LEAK最大驱动电流为1uA。KTS1686芯片的tDEB Vout从0到10％Vin所需时间为20ms，该时间要求比/ACOK控制无线路径断开的时间长，保证有线充电的瞬间无线充电通路不会反灌。

无线充电控制模块采用双P-MOS管，可以有效满足需求。Vgs(TH)栅极开启电压为-1.0V，而实际电压为-5V，满足要求且阻抗最低。单颗MOS的RDS(on)，在选取时值越小越好；而Id漏源电流在选取时，需保证比无线充电最大电流大才能满足充电；而Pd漏极耗散功率要大于无线充电的最大功率。

控制单元中的N-MOS管Vgs(TH)栅极开启电压为1.5V，而实际分压1.8V，满足要求。单颗MOS的Rds(on)导通阻抗为400mΩ，由于该管用于控制作用，所以Rds(on)大点没关系。Id漏源电流为0.7A，只要满足Id大于双P-MOS管导通时Igd的电流即可，Igd的电流本来就很小(uA级别的)。Pd漏极耗散功率为280mW，由于该芯片只用作控制电路，所以Pd肯定满足要求。td(ON)开启时间为12ns，该时间越短越好。

无线充电接收芯片采用硅展的SS195B，最大支持5V2A充电，由于该芯片内部双P-MOS的Rds(on)太大，所以SS195B只用来实现与发射板的通信，充电路径依靠外部低Rds(on)的双P-MOS实现。

基于上述可知，本发明实施例所提供的充电电路，通过控制NMOS管可以使得有线充电始终优先于无线充电，该控制链路结构简单，便于实施，有效节省成本。

本发明实施例还提供了一种移动终端，如图3所示，该移动终端采用上述的充电电路。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，程序可存储于计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。

虽然通过实施例描述了本申请，本领域的技术人员知道，本申请有许多变形和变化而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种充电电路，其特征在于，包括无线通信模块、无线充电控制模块、有线充电控制模块；其中，所述无线通信模块通过所述无线充电控制模块与外部的充电模块电连接；所述有线充电控制模块与所述充电模块、所述无线通信模块电连接；

无线充电电流流入所述无线通信模块后，所述无线通信模块控制所述无线充电控制模块导通，所述无线充电电流流入所述充电模块，建立无线充电通路；

有线充电电流流入所述有线充电控制模块后，所述有线充电控制模块导通，所述有线充电电流流入所述充电模块，建立有线充电通路，同时所述有线充电控制模块控制所述无线通信模块关闭，以使所述无线充电通路关闭；

所述无线通信模块包括通信单元和控制单元；所述通信单元和所述控制单元的连接点与所述有线充电控制模块电连接；其中，所述通信单元采用无线充电接收芯片，用于与外部的充电板进行通信；所述控制单元采用NMOS管，用于根据所述通信单元的通信结果、以及所述有线充电控制模块的输出控制输出控制信号。

2.如权利要求1所述的充电电路，其特征在于，所述有线充电控制模块采用过压保护芯片；其中，所述过压保护芯片的反向电压输出引脚，连接所述无线通信模块，同时通过第一电阻接地。

3.如权利要求2所述的充电电路，其特征在于，所述有线充电控制模块还包括分压单元，用于根据分压控制所述有线充电控制模块导通或者关闭；

所述分压单元包括第二电阻和第三电阻；其中，所述第二电阻的一端连接所述过压保护芯片的输入引脚，另一端通过所述第三电阻接地；所述第二电阻和所述第三电阻的连接点与所述过压保护芯片的过压锁定引脚电连接。

4.如权利要求2所述的充电电路，其特征在于，所述有线充电控制模块还包括滤波单元，用于对输入电流进行滤波；

所述滤波单元包括第一电容和第二电容；所述第一电容、第二电容的一端连接所述过压保护芯片的输入引脚，另一端接地。

5.如权利要求2所述的充电电路，其特征在于，所述过压保护芯片还包括OTG使能引脚；OTG使能引脚与CPU相连接，用于当所述过压保护芯片的输入引脚无输入电流时，所述CPU控制所述过压保护芯片反向导通，与外部设备实现连接。

6.如权利要求2所述的充电电路，其特征在于，

所述无线充电控制模块采用双PMOS管，用于根据所述控制单元的控制信号控制无线充电路径的导通或者关闭。

7.如权利要求6所述的充电电路，其特征在于，所述无线充电接收芯片的控制总线引脚通过第四电阻与所述NMOS管的栅极电连接，输入引脚通过第五电阻连接接收天线；电源地引脚和逻辑地引脚连接发送天线；

所述NMOS管的源极接地，漏极连接所述无线充电控制模块，所述源极和栅极之间有寄生二极管。

8.如权利要求7所述的充电电路，其特征在于，所述通信单元包括用于滤波的第三电容；所述第三电容一端接地，一端连接所述接收天线。

9.如权利要求7所述的充电电路，其特征在于，所述无线充电控制模块还包括第六电阻和第七电阻；其中，

双PMOS管中第一PMOS管的漏极连接接收天线，栅极连接所述NMOS管的漏极，源极通过第六电阻连接所述NMOS管的漏极；

第二PMOS管的漏极与所述充电模块电连接，栅极通过第七电阻连接所述NMOS管的漏极，源极通过第六电阻连接所述NMOS管的漏极。

10.一种移动终端，其特征在于，包括权利要求1～9任一项所述的充电电路。