CN106786832B - 一种充电电路及供电终端 - Google Patents

一种充电电路及供电终端 Download PDF

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Abstract

本申请提供了一种充电电路及供电终端，充电电路包括：AP、DutyGen、DRV1、DRV2和电压调节电路，AP比较耳机的电池电压和供电终端的电池电压输出模式信号；在供电终端的电池电压大于耳机的电池电压时，模式信号为第一电平，在供电终端的电池电压小于耳机的电池电压时，模式信号为第二电平；DutyGen在模式信号为第一电平时输出降压信号至DRV1，DRV1驱动电压调节电路将供电终端的电池电压降低后输出；DutyGen在模式信号为第二电平时输出升压信号至DRV2，DRV2驱动电压调节电路将供电终端的电池电压升高后输出。本申请可以提高供电终端的升压电路和耳机的充电电路的效率。

Description

一种充电电路及供电终端
技术领域
本申请涉及电子设备技术领域，尤其涉及一种充电电路及供电终端。
背景技术
为了进一步简化手机接口，传统的3.5mm的耳机接口被移除，从而配备了新型数字型耳机，这种新型耳机既可以进行有线连接(手机通过USB接口连接有线耳机)，也可以进行无线连接(手机通过无线连接耳机)。
传统的耳机接受模拟信号，输出音频信号。而新型数字型耳机可以通过USB接口接收数字信号，通过耳机中的音频处理器将数字信号转换成模拟信号，再驱动扬声器，产生声音。由于无线耳机内置锂电池一般容量较小(因为耳机需要做得轻，体积小)。通过有线连接时，如果手机或平板电脑能通过USB接口为无线耳机充电，则可以改善无线耳机的续航时间。
传统的USB接口为输出5V电压，这样需要将手机电池电压升高至5V，然后对耳机进行充电。升高电压越高，手机内的升压电路的效率越低。对于耳机来说，一般来说，内置线性充电电路，输入电压(即上述升压电路输出电压)越高，其充电电路效率越低。
现有技术不足在于：
通过USB接口为耳机充电时需要将手机电池电压升高至5V，导致手机的升压电路和耳机的充电电路效率均较低。
发明内容
本申请实施例提出了一种充电电路及供电终端，以解决现有技术中通过USB接口为耳机充电时需要将手机电池电压升高至5V，导致手机的升压电路和耳机的充电电路效率均较低的技术问题。
本申请实施例提供了一种充电电路，包括：应用处理器AP、占空比产生电路DutyGen、第一驱动电路DRV1、第二驱动电路DRV2和电压调节电路，所述电压调节电路包括第一电压调节单元和第二电压调节单元，所述应用处理器AP接收耳机的电池电压和供电终端的电池电压，通过比较耳机的电池电压和供电终端的电池电压输出模式信号；在所述供电终端的电池电压大于耳机的电池电压时，所述模式信号为第一电平，在所述供电终端的电池电压小于耳机的电池电压时，所述模式信号为第二电平；
所述占空比产生电路DutyGen在模式信号为第一电平时输出降压信号至所述第一驱动电路DRV1，所述第一驱动电路DRV1根据所述降压信号驱动所述第一电压调节单元将供电终端的电池电压降低后输出充电电压；
所述占空比产生电路DutyGen在模式信号为第二电平时输出升压信号至所述第二驱动电路DRV2，所述第二驱动电路DRV2根据所述升压信号驱动所述第二电压调节单元将供电终端的电池电压升高后输出充电电压。
本申请实施例提供了一种供电终端，包括上述充电电路、电量计和电池，所述电量计与所述应用处理器AP相连，所述电池与所述电压调节电路相连。
有益效果如下：
本申请实施例所提供的充电电路及供电终端，在供电终端的电池电压大于耳机的电池电压时，将供电终端的电池电压降低后提供充电电压，在供电终端的电池电压小于耳机的电池电压时，将供电终端的电池电压升高后提供充电电压；由于本申请实施例仅在供电终端电池电压小于耳机电池电压时才升压，在供电终端电池电压大于耳机电池电压时则采用降压模式充电，从而在一定程度上提高了供电终端的升压电路的效率、以及耳机的充电电路的效率。
附图说明
下面将参照附图描述本申请的具体实施例，其中：
图1示出了本申请实施例中充电电路的结构示意图一；
图2示出了本申请实施例中充电电路的结构示意图二；
图3示出了本申请实施例中供电终端的结构示意图。
具体实施方式
为了使本申请的技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图对本申请的示例性实施例进行进一步详细的说明，显然，所描述的实施例仅是本申请的一部分实施例，而不是所有实施例的穷举。并且在不冲突的情况下，本说明中的实施例及实施例中的特征可以互相结合。
针对现有技术的不足，本申请实施例提出了一种充电电路及供电终端，下面进行说明。
图1示出了本申请实施例中充电电路的结构示意图一，如图所示，所述充电电路可以包括：应用处理器AP、占空比产生电路DutyGen、第一驱动电路DRV1、第二驱动电路DRV2和电压调节电路，所述电压调节电路包括第一电压调节单元和第二电压调节单元，其中，
所述应用处理器AP接收耳机的电池电压和供电终端的电池电压，通过比较耳机的电池电压和供电终端的电池电压输出模式(Mode)信号；在所述供电终端的电池电压大于耳机的电池电压时，所述Mode信号为第一电平，在所述供电终端的电池电压小于耳机的电池电压时，所述Mode信号为第二电平；
占空比产生电路DutyGen在Mode信号为第一电平时输出降压(BUCKD)信号至第一驱动电路DRV1，所述第一驱动电路DRV1按所述BUCKD信号驱动第一电压调节单元将供电终端的电池电压降低后输出充电电压；在Mode信号为第二电平时输出升压(BSTD)信号至第二驱动电路DRV2，所述第二驱动电路DRV2按所述BSTD信号驱动第二电压调节单元将供电终端的电池电压升高后输出充电电压。
具体实施时，所述第一电平可以为高电平，所述第二电平可以为低电平。
本申请实施例所提供的充电电路，在供电终端的电池电压大于耳机的电池电压时，将供电终端的电池电压降低后提供充电电压，在供电终端的电池电压小于耳机的电池电压时，将供电终端的电池电压升高后提供充电电压，由于本申请实施例仅在供电终端电池电压小于耳机电池电压时才升压，在供电终端电池电压大于耳机电池电压时则采用降压模式充电，从而在一定程度上提高了供电终端的升压电路和耳机的充电电路的效率。
实施中，所述应用处理器AP分别与USB接口的数据线D+、USB接口的数据线D-相连以及供电终端的电量计相连；所述占空比产生电路DutyGen与所述应用处理器AP相连，用于接收所述应用处理器AP输出的模式信号、供电终端的电池电压以及耳机的电池电压。
具体实施时，所述应用处理器AP的第一输入端可以与USB接口的数据线D+相连，所述应用处理器AP的第二输入端与USB接口的数据线D-相连，所述应用处理器AP的第三输入端与供电终端的电量计相连；所述占空比产生电路DutyGen与所述应用处理器AP的第一输出端、第二输出端和第三输出端相连，所述应用处理器AP的第一输出端输出Mode信号，所述应用处理器AP的第二输出端输出供电终端的电池电压，所述应用处理器AP的第三输出端输出耳机的电池电压。
实施中，所述第一驱动电路DRV1的使能端与所述应用处理器AP相连，用于接收Mode信号；所述第一驱动电路DRV1的数据端与占空比产生电路DutyGen相连；
在所述第一驱动电路DRV1使能端有效时，所述第一驱动电路DRV1通过数据端接收降压信号，并驱动所述第一电压调节单元将供电终端的电池电压降低后输出充电电压；
在所述第一驱动电路DRV1使能端无效时，所述第一驱动电路DRV1控制所述第一电压调节单元截止。
实施中，所述第二驱动电路DRV2的使能端与反相器INV1相连，所述反相器INV1与所述应用处理器AP相连，用于接收Mode信号，所述第二驱动电路DRV2的数据端与占空比产生电路DutyGen相连；
在所述第二驱动电路DRV2使能端有效时，所述第二驱动电路DRV2通过数据端接收升压信号，并驱动所述第二电压调节单元将供电终端的电池电压升高后输出充电电压；
在所述第二驱动电路DRV2使能端有效时，所述第二驱动电路DRV2控制所述第二电压调节单元截止。
实施中，所述第一电压调节单元可以包括：第一PMOS管MP1、第一NMOS管MN1和第一电感L1，所述第二电压调节单元包括：第二PMOS管MP2、第二NMOS管MN2和第二电感L2；
所述MP1的栅极与第一驱动电路DRV1的第一输出端相连，所述MN1的栅极与第一驱动电路DRV1的第二输出端相连，所述MP1的衬底与所述第一驱动电路DRV1的第三输出端相连，所述MP1的源极与所述MN1的漏极相连并连接至所述L1的第一端，所述MN1的衬底和源极接地；
所述MN2的栅极与所述第二驱动电路DRV2的第一输出端相连，所述MP2的栅极与所述第二驱动电路DRV2的第二输出端相连，所述MP2的衬底与所述第二驱动电路DRV2的第三输出端相连，所述MN2的衬底和源极接地，所述MN2的漏极和MP2的漏极相连并连接至所述L2的第一端，所述L2的第二端与所述MP1的漏极相连并连接至供电终端的电源端(CHG端)，所述MP2的源极与所述L1的第二端相连并连接至USB接口的电源端(USBP端)。
实施中，在Mode信号为第一电平时，所述第一驱动电路DRV1通过控制第一输出端和第二输出端交替导通MP1和MN1，所述第一驱动电路DRV1的第三输出端输出CHG信号，所述第二驱动电路DRV2通过第一输出端输出低电平控制MN2截止、通过第二输出端输出高电平控制MP2截止，所述第二驱动电路DRV2的第三输出端输出CHG信号；
在Mode信号为第二电平时，所述第二驱动电路DRV1通过控制其第一输出端和第二输出端交替导通MP2和MN2，所述第二驱动电路DRV2的第三输出端输出USBP信号，所述第一驱动电路DRV1通过第一输出端输出高电平控制MP1截止、通过第二输出端输出低电平控制MN1截止，所述第一驱动电路DRV1的第三输出端输出USBP信号。
实施中，在Mode信号为第一电平时，所述占空比产生电路DutyGen按下式产生BUCKD信号的占空比：
BUCKD信号的占空比＝(EPBAT+VDROP)/MPBAT，
输出的所述充电电压为所述BUCKD信号的占空比与所述供电终端的电池电压的乘积；
在Mode信号为第二电平时，所述占空比产生电路DutyGen按下式产生BSTD信号的占空比：
BSTD信号的占空比＝1-MPBAT/(EPBAT+VDROP)，
输出的所述充电电压为所述BSTD信号的占空比与所述供电终端的电池电压的乘积；
其中，EPBAT为耳机的电池电压，MPBAT为供电终端的电池电压，VDROP为预设电压。
实施中，所述VDROP可以由耳机充电控制电路能工作的最小电压差决定。
由于本申请实施例在计算占空比时，均以耳机充电控制电路能够工作的最小电压差为根据，因此，供电终端的电池电压并不需要升至5V，只需根据耳机充电控制电路能工作的最小电压差升压即可，从而进一步降低了充电电压，提高了供电终端的升压电路的效率以及耳机的充电电路的效率。
实施中，所述VDROP取值范围可以为30mV～500mV。
基于同一发明构思，本申请还提供了一种供电终端，包括上述充电电路、电量计和电池，所述电量计与所述应用处理器AP相连，所述电池与所述电压调节电路相连。
实施中，所述供电终端可以为手机、平板电脑等。
本申请实施例所提供的供电终端，其包含的充电电路在供电终端的电池电压大于耳机的电池电压时，将供电终端的电池电压降低后提供充电电压，在供电终端的电池电压小于耳机的电池电压时，将供电终端的电池电压升高后提供充电电压，由于仅在供电终端电池电压小于耳机电池电压时才升压，在供电终端电池电压大于耳机电池电压时则采用降压模式充电，从而在一定程度上提高了供电终端的升压电路和耳机的充电电路的效率。
为了便于本申请的实施，下面以实例进行说明。
本申请所提供的电路可以置于手机或平板电脑中，可以为蓝牙耳机充电。其中，所述电路可以包括应用处理器(AP)、占空比产生电路(DutyGen)、第一驱动电路(DRV1)、第二驱动电路(DRV2)、PMOS管MP1和MP2、NMOS管MN1和MN2、反相器INV1、电感L1和L2。
应用处理器接收来自D+、D-的输入信号，D+、D-为USB接口的数据线，应用处理器通过USB接口与蓝牙耳机通信，蓝牙耳机通过其内置的耳机电池电量计读取蓝牙耳机电池电压数据，通过USB接口将电池电压输出到手机里的应用处理器中，手机里的应用处理器通过手机里的电量计读取手机电池的电压数据。应用处理器比较蓝牙耳机电池电压和手机电池电压，来产生输出信号Mode：
如果手机电池电压大于蓝牙耳机电池电压，则Mode信号为高电平，表示以降压模式进行工作，以提供充电电压USBP；
如果手机电池电压小于蓝牙耳机电池电压，则Mode信号为低电平，表示以升压模式进行工作，以提供充电电压USBP。
应用处理器也将手机电池电压数据输出至MPBAT，同时将耳机电池电压数据输出至EPBAT上。占空比产生电路通过Mode信号选择不同计算方法，产生输出信号BUCKD和BSTD。
当Mode信号为高电平时，占空比产生电路根据下面公式计算产生BUCKD的占空比：
BUCKD＝(EPBAT+VDROP)/MPBAT
其中，BUCKD为BUCKD信号的占空比，EPBAT为EPBAT信号数据，代表耳机电池的电压，MPBAT为MPBAT信号数据，代表手机电池的电压，VDROP为一个固定电压数据，例如100mV。VDROP取值范围可以为30mV～500mV，由蓝牙耳机中充电控制电路能工作的最小电压差决定。
当Mode信号为低电平时，占空比产生电路根据下面公式计算产生BOOSTD(简称BSTD)的占空比：
BOOSTD＝1-MPBAT/(EPBAT+VDROP)
其中，BOOSTD为BOOSTD信号的占空比，EPBAT为EPBAT信号数据，代表耳机电池的电压，MPBAT为MPBAT信号数据，代表手机电池的电压，VDROP为一个固定电压数据，例如100mV。VDROP取值范围可以为30mV～500mV，由蓝牙耳机中充电控制电路能工作的最小电压差决定。
当Mode信号为高电平时，驱动器DRV1根据BUCKD信号驱动MP1和MN1。MP1导通的占空比与BUCKD信号的占空比一样，当MP1不导通时，MN1导通。DRV1按照降压占空比*手机电池电压的降压比例将手机电池电压降压后对耳机进行充电。当Mode信号为低电平时，DP1信号为高电平，导致MP1截止，DN1信号为低电平，导致MN1截止。
当Mode信号为高电平时，PB1输出为CHG信号；当Mode信号为低电平时，PB1输出为USBP信号。
当Mode信号为低电平时，反相器INV1的输出为高电平，驱动器DRV2根据BOOSTD信号驱动MP2和MN2。MN1导通的占空比与BOOSTD信号的占空比一样，当MN1不导通时，MP1导通。DRV2按照升压占空比*手机电池电压的升压比例将手机电池电压升压后对耳机进行充电。当Mode信号为高电平时，反相器INV1的输出为低电平，DP2为高电平，导致MP2截止，此时DN2为低电平，导致MN2截止。
当Mode信号为高电平时，PB2输出为CHG信号；当Mode信号为低电平时，PB2输出为USBP信号。
USBP端与USB接口的电源正极相连，CHG信号端与手机电源正极相连。
尽管已描述了本申请的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。

Claims (9)

1.一种充电电路，其特征在于，包括：应用处理器AP、占空比产生电路DutyGen、第一驱动电路DRV1、第二驱动电路DRV2和电压调节电路，所述电压调节电路包括第一电压调节单元和第二电压调节单元，所述应用处理器AP接收耳机的电池电压和供电终端的电池电压，并通过比较耳机的电池电压和供电终端的电池电压输出模式信号；在所述供电终端的电池电压大于耳机的电池电压时，所述模式信号为第一电平，在所述供电终端的电池电压小于耳机的电池电压时，所述模式信号为第二电平；
所述占空比产生电路DutyGen在模式信号为第一电平时输出降压信号至第一驱动电路DRV1，所述第一驱动电路DRV1根据所述降压信号驱动所述第一电压调节单元将供电终端的电池电压降低后输出充电电压；
所述占空比产生电路DutyGen在模式信号为第二电平时输出升压信号至第二驱动电路DRV2，所述第二驱动电路DRV2根据所述升压信号驱动所述第二电压调节单元将供电终端的电池电压升高后输出充电电压；
所述第一电压调节单元包括：第一PMOS管MP1、第一NMOS管MN1和第一电感L1，所述第二电压调节单元包括：第二PMOS管MP2、第二NMOS管MN2和第二电感L2；所述MP1的栅极与所述第一驱动电路DRV1的第一输出端相连，所述MN1的栅极与第一驱动电路DRV1的第二输出端相连，所述MP1的衬底与所述第一驱动电路DRV1的第三输出端相连，所述MP1的源极与所述MN1的漏极相连并连接至所述L1的第一端，所述MN1的衬底和源极接地；所述MN2的栅极与所述第二驱动电路DRV2的第一输出端相连，所述MP2的栅极与所述第二驱动电路DRV2的第二输出端相连，所述MP2的衬底与所述第二驱动电路DRV2的第三输出端相连，所述MN2的衬底和源极接地，所述MN2的漏极和MP2的漏极相连并连接至所述L2的第一端，所述L2的第二端与所述MP1的漏极相连并连接至供电终端的电源端CHG，所述MP2的源极与所述L1的第二端相连并连接至USB接口的电源端USBP。
2.如权利要求1所述的充电电路，其特征在于，所述应用处理器AP分别与USB接口的数据线D+、USB接口的数据线D-相连以及供电终端的电量计相连；所述占空比产生电路DutyGen与所述应用处理器AP相连，用于接收所述应用处理器AP输出的模式信号、供电终端的电池电压以及耳机的电池电压。
3.如权利要求1所述的充电电路，其特征在于，所述第一驱动电路DRV1的使能端与所述应用处理器AP相连，用于接收模式信号；所述第一驱动电路DRV1的数据端与占空比产生电路DutyGen相连；
在所述第一驱动电路DRV1使能端有效时，所述第一驱动电路DRV1通过数据端接收降压信号，并驱动所述第一电压调节单元将供电终端的电池电压降低后输出充电电压；
在所述第一驱动电路DRV1使能端无效时，所述第一驱动电路DRV1控制所述第一电压调节单元截止。
4.如权利要求1所述的充电电路，其特征在于，所述第二驱动电路DRV2的使能端与反相器INV1相连，所述反相器INV1与所述应用处理器AP，用于接收模式信号，所述第二驱动电路DRV2的数据端与占空比产生电路DutyGen的相连；
在所述第二驱动电路DRV2使能端有效时，所述第二驱动电路DRV2通过数据端接收升压信号，并驱动所述第二电压调节单元将供电终端的电池电压升高后输出充电电压；
在所述第二驱动电路DRV2使能端有效时，所述第二驱动电路DRV2控制所述第二电压调节单元截止。
5.如权利要求1所述的充电电路，其特征在于，在模式信号为第一电平时，所述第一驱动电路DRV1通过控制第一输出端和第二输出端交替导通MP1和MN1，所述第一驱动电路DRV1的第三输出端输出CHG信号，所述第二驱动电路DRV2控制MP2和MN2截止，所述第二驱动电路DRV2的第三输出端输出CHG信号；
在模式信号为第二电平时，所述第二驱动电路DRV1通过控制其第一输出端和第二输出端交替导通MP2和MN2，所述第二驱动电路DRV2的第三输出端输出USBP信号，所述第一驱动电路DRV1控制MP1和MN1截止，所述第一驱动电路DRV1的第三输出端输出USBP信号。
6.如权利要求1所述的充电电路，其特征在于，在模式信号为第一电平时，所述占空比产生电路DutyGen按下式产生降压信号的占空比：降压信号的占空比＝(EPBAT+VDROP)/MPBAT，输出的所述充电电压为所述降压信号的占空比与所述供电终端的电池电压的乘积；
在模式信号为第二电平时，所述占空比产生电路DutyGen按下式产生升压信号的占空比：升压信号的占空比＝1-MPBAT/(EPBAT+VDROP)，输出的所述充电电压为所述升压信号的占空比与所述供电终端的电池电压的乘积；
其中，EPBAT为耳机的电池电压，MPBAT为供电终端的电池电压，VDROP为预设电压。
7.如权利要求6所述的充电电路，其特征在于，所述VDROP由耳机充电控制电路能工作的最小电压差决定。
8.如权利要求6所述的充电电路，其特征在于，所述VDROP取值范围为30mV～500mV。
9.一种供电终端，其特征在于，包括如权利要求1至8任一所述的充电电路、电量计和电池，所述电量计与所述应用处理器AP相连，所述电池与所述电压调节电路相连。
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