CN106655341A - 充电电路及充电系统 - Google Patents

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王海瑞
王晨
倪漫利
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/007—Regulation of charging or discharging current or voltage

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Abstract

本发明公开了一种充电电路及充电系统，充电电路包括：第一晶体管、第二晶体管、第一电阻以及电池管理芯片，第一晶体管的发射极接第一参考电压，第一晶体管的集电极与第二晶体管的发射极连接，第一晶体管的基极和第二晶体管的基极分别与电池管理芯片连接，第二晶体管的集电极通过第一电阻与电池的正极连接，电池的负极接第二参考电压；第一电阻的两端还分别与电池管理芯片连接。通过以上方式，本发明能够低成本地提升电池的充电电流。

Description

充电电路及充电系统
技术领域
本发明涉及充电技术领域，特别是涉及一种充电电路及充电系统。
背景技术
目前主流手机电池容量多在1000mA-3000mA之间，大尺寸的机器会配置3000mA以上电池的手机。大容量电池必然带来长时间的充电时间，同时对智能手机的充电技术提出了更高的要求。
而分立器件充电方案主要是从功能机时代延续过来，充电的控制全部靠主平台来控制。分立器件充电方案的优势是成本足够便宜，劣势就是充电电流比较小，目前市面主流的设置是500mA，而且充电的保护机制主要是靠平台自身的软硬件来实现。
但是随着智能手机电池容量的不断增大，分立器件充电电流较小的劣势不断显现，因为成本的考虑，许多厂家想通过分立器件的方式来提升充电电流。而分立器件自身的结构只能通过管脚对空气散热，限制了分立器件的散热效果，使得分立器件由于散热太差很难实现大电流充电。
发明内容
本发明实施例提供了一种充电电路及充电系统，能够低成本地提升电池的充电电流。
本发明提供一种充电电路，包括：第一晶体管、第二晶体管、第一电阻以及电池管理芯片，第一晶体管的发射极接第一参考电压，第一晶体管的集电极与第二晶体管的发射极连接，第一晶体管的基极和第二晶体管的基极分别与电池管理芯片连接，第二晶体管的集电极通过第一电阻与电池的正极连接，电池的负极接第二参考电压；第一电阻的两端还分别与电池管理芯片连接。
其中，电池管理芯片检测第一电阻两端的电压差，并根据电压差调整对电池的充电电流。
其中，电池管理芯片内部包括第一MOS管和第二电阻，第一MOS管的漏极与第一晶体管的基极连接，第一MOS管的源极通过第二电阻接第二参考电压。
其中，电池管理芯片根据电压差设置流过第二电阻的电流，进而控制电池的充电电流的大小。
其中，充电电路还包括隔离模块，连接在第一晶体管以及第二晶体管与电池管理芯片之间，以防止烧坏电池管理芯片。
其中，隔离模块还包括第二MOS管和第三电阻，第二MOS管的漏极与第一晶体管的基极以及第二晶体管的基极连接，第二MOS管的栅极和源极与电池管理芯片连接，第二MOS管的栅极还通过第三电阻与第一晶体管的发射极连接。
其中，电池管理芯片控制第二MOS管的开启或关闭，进而控制电池的充电状态的开启或关闭。
其中，电池的充电电流为1A～1.5A。
其中，第一晶体管和第二晶体管为NPN晶体管或PNP晶体管。
本发明还提供一种充电系统，包括：充电器、CPU、电池以及前述的充电电路，充电器通过充电电路与电池连接，CPU与电池以及充电电路连接，CPU检测电池的电压并根据电池的电压通过充电电路控制充电器对电池充电。
通过上述方案，本发明的有益效果是：本发明的充电电路包括：第一晶体管、第二晶体管、第一电阻以及电池管理芯片，第一晶体管的发射极接第一参考电压，第一晶体管的集电极与第二晶体管的发射极连接，第一晶体管的基极与第二晶体管的基极以及电池管理芯片连接，第二晶体管的集电极通过第一电阻与电池的正极连接，电池的负极接第二参考电压；第一电阻的两端还分别与电池管理芯片连接，能够低成本地提升电池的充电电流。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例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。其中：
图1是本发明实施例的充电系统的结构示意图；
图2是本发明实施例的充电电路的结构示意图。
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的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。
图1是本发明实施例的充电系统的结构示意图。如图1所述，充电系统10包括：充电器11、CPU 12、电池13以及充电电路14。充电器11通过充电电路14与电池13连接，CPU 12与电池13以及充电电路14连接，CPU 12检测电池13的电压并根据电池13的电压通过充电电路14控制充电器11对电池13充电。
CPU 12根据电池13的电压通过充电电路14控制电池13一般分为以下三个充电阶段：
预充阶段：电池13的电压V<3.2V时，充电电流为0.1C，充电电压3.2～3.6V
恒流充电阶段：电池13的电压3.2V<V<4.2V时，充电电流恒定，充电电流为0.4C～1.5C，该阶段充电时间较短，但充入的电量较多。
恒压充电阶段：充电电流逐渐减少，当达到0.05C～0.1C时，充电电压恒定，直到电池13充满，该阶段充电时间较长，但充入的电量较少。
在本发明实施例中，在恒流充电阶段，充电电路14进一步调整充电电流的大小。具体参见图2，充电电路14包括：第一晶体管T1、第二晶体管T2、第一电阻R1以及电池管理芯片141。第一晶体管T1的发射极接第一参考电压VCHG，第一晶体管T1的集电极与第二晶体管T2的发射极连接，第一晶体管T1的基极和第二晶体管T2的基极分别与电池管理芯片141连接，第二晶体管T2的集电极通过第一电阻R1与电池13的正极连接，电池13的负极接第二参考电压GND；第一电阻R1的两端还分别与电池管理芯片141连接。
具体地，第一电阻R1的靠近电池13的一端与电池管理芯片141的第一端口BATSNS连接，而第一电阻R1的远离电池13的另一端与电池管理芯片141的第二端口ISENS连接。电池管理芯片141通过第一端口BATSNS和第二端口ISENS检测第一电阻R1两端的电压差，并根据检测的电压差调整对电池13的充电电流。具体地，电池管理芯片141中存储有电压差与充电电流的关系表，电池管理芯片141可以根据该关系表获取电池13的充电电流。
在本发明实施例中，第一参考电压VCHG为充电器11输出的充电电压。通过充电电路11对电池13充电时，第一晶体管T1和第二晶体管T2导通，充电器11输出的第一参考电压VCHG经过第一晶体管T1、第二晶体管T2以及第一电阻R1对电池进行充电。本发明实施例利用第一晶体管T1和第二晶体管T2进行分压，减少第一晶体管T1和第二晶体管T2发热，进而提高整个充电回路中的充电电流。
举例说明如下：充电器11提供的第一参考电压VCHG为5V，当电池13的电压为3.8V时，进行1A充电，如果充电电路14中只采用一个晶体管时，晶体管的功耗为(5V-3.8V)*1A＝1.2W。而采用如本发明实施例的采用第一晶体管T1和第二晶体管T2进行分压时，第一晶体管T1和第二晶体管T2的功耗降低为0.6W，能够减少第一晶体管T1和第二晶体管T2的发热，进而能够提高整个充电回路中的充电电流。在本发明实施例中，电池BAT的充电电流可以为1A～1.5A。其中，第一晶体管T1和第二晶体管T2为NPN晶体管或PNP晶体管。第一电阻R1优选为0.2欧姆，具体可以根据需要设置，在此不作限定。
在本发明实施例中，电池管理芯片141内部包括第一MOS管Q1和第二电阻R2。第一MOS管Q1的漏极与第一晶体管T1的基极以及第二晶体管T2的基极连接，第一MOS管Q1的源极通过第二电阻R2接第二参考电压GND，第一MOS管Q1的栅极连接电池管理芯片14内部的其他电路(图未示)。电池管理芯片141根据检测的电压差设置流过第二电阻R2的电流，进而控制电池13的充电电流的大小。
充电器11输出的第一参考电压VCHG中可能存在脉冲高压，如果充电器11为劣质充电器，其更容易产生脉冲高压，该脉冲高压可能会烧坏电池13或电池管理芯片141。为解决该问题，在本发明实施例中，充电电路14还包括隔离模块142，连接在第一晶体管以及第二晶体管与电池管理芯片之间，以防止烧坏电池管理芯片。隔离模块142包括第二MOS管Q2和第三电阻R3，第二MOS管Q2的漏极与第一晶体管T1的基极以及第二晶体管T2的基极连接，第二MOS管Q2的栅极和源极与电池管理芯片141连接，第二MOS管Q2的栅极还通过第三电阻R3与第一晶体管T1的发射极连接。其中，第三电阻R3优选为7.5K欧姆，具体可以根据需要设置，在此不作限定。
具体地，第二MOS管Q2的栅极连接电池管理芯片141的第三端口CHR_LDO，第二MOS管Q2的源极连接电池管理芯片141的第四端口VDRH，电池管理芯片141通过第三端口CHR_LDO以及第四端口VDRH控制第二MOS管Q2的开启或关闭，进而控制电池13的充电状态的开启或关闭，从而达到防止烧坏电池13和电池管理芯片的目的。在本发明实施例中，第一MOS管Q1和第二MOS管Q2为NMOS管或PMOS管。
综上所述，本发明的充电电路包括：第一晶体管、第二晶体管、第一电阻以及电池管理芯片，第一晶体管的发射极接第一参考电压，第一晶体管的集电极与第二晶体管的发射极连接，第一晶体管的基极与第二晶体管的基极以及电池管理芯片连接，第二晶体管的集电极通过第一电阻与电池的正极连接，电池的负极接第二参考电压；第一电阻的两端还分别与电池管理芯片连接，能够低成本地提升电池的充电电流。
以上所述仅为本发明的实施例，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 (10)

1.一种充电电路，其特征在于，所述充电电路包括：第一晶体管、第二晶体管、第一电阻以及电池管理芯片，
所述第一晶体管的发射极接第一参考电压，所述第一晶体管的集电极与所述第二晶体管的发射极连接，所述第一晶体管的基极和所述第二晶体管的基极分别与所述电池管理芯片连接，所述第二晶体管的集电极通过所述第一电阻与电池的正极连接，所述电池的负极接第二参考电压；所述第一电阻的两端还分别与所述电池管理芯片连接。
2.根据权利要求1所述的充电电路，其特征在于，所述电池管理芯片检测所述第一电阻两端的电压差，并根据所述电压差调整对所述电池的充电电流。
3.根据权利要求2所述的充电电路，其特征在于，所述电池管理芯片内部包括第一MOS管和第二电阻，所述第一MOS管的漏极与所述第一晶体管的基极连接，所述第一MOS管的源极通过所述第二电阻接所述第二参考电压。
4.根据权利要求3所述的充电电路，其特征在于，所述电池管理芯片根据所述电压差设置流过所述第二电阻的电流，进而控制所述电池的充电电流的大小。
5.根据权利要求1所述的充电电路，其特征在于，所述充电电路还包括隔离模块，连接在所述第一晶体管以及所述第二晶体管与所述电池管理芯片之间，以防止烧坏所述电池管理芯片。
6.根据权利要求5所述的充电电路，其特征在于，所述隔离模块包括第二MOS管和第三电阻，所述第二MOS管的漏极与所述第一晶体管的基极以及所述第二晶体管的基极连接，所述第二MOS管的栅极和源极与所述电池管理芯片连接，所述第二MOS管的栅极还通过所述第三电阻与所述第一晶体管的发射极连接。
7.根据权利要求6所述的充电电路，其特征在于，所述电池管理芯片控制所述第二MOS管的开启或关闭，进而控制所述电池的充电状态的开启或关闭。
8.根据权利要求1所述的充电电路，其特征在于，所述电池的充电电流为1A～1.5A。
9.根据权利要求1所述的充电电路，其特征在于，所述第一晶体管和所述第二晶体管为NPN晶体管或PNP晶体管。
10.一种充电系统，其特征在于，所述充电系统包括充电器、CPU、电池以及如权利要求1-9的充电电路，所述充电器通过所述充电电路与所述电池连接，所述CPU与所述电池以及所述充电电路连接，所述CPU检测所述电池的电压并根据所述电池的电压通过所述充电电路控制所述充电器对所述电池充电。
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