CN107069866A - 充电电路及调节充电电路最优充电参数的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种充电电路，包括供电终端、充电终端、将充电电流从供电终端输送至充电终端的调节电路、及控制电路；控制电路包括第一输出单元、第一采集单元、第二采集单元和处理单元；第一输出单元用于向调节电路输出调节PWM脉冲；第一采集单元用于采集电路中的环境温度；第二采集单元用于采集充电参数；处理单元用于确定调节电路中的调节温度阈值，并根据环境温度和调节温度阈值的大小关系确定最优充电参数；充电参数包括电压参数和电流参数，调节温度阈值为所述调节电路中核心功率元件的结温和封壳温度中的最低值。本发明还提供了一种调节充电电路最优充电参数的方法。本发明可以动态调节最优充电参数，优化了充电管理，保障了充电安全。

Description

充电电路及调节充电电路最优充电参数的方法

技术领域

本发明涉及充电技术领域，具体涉及一种充电电路及调节充电电路最优充电参数的方法。

背景技术

传统的充电模式通常是按照设定的充电电流和恒流恒压调节电压进行充电，即由供电终端输出固定值的充电电流到终端，直至充电终端达到充满状态。现有技术的充电方式存在以下问题：一、不能根据供电终端的功率情况进行充电电流调节。当供电终端的功率小于充电终端功率时，容易造成供电终端过载的情况，轻则引起供电终端保护，重则造成供电终端损坏。二、不能根据充电电路的效率调节充电电流。传统充电模式无法对电路的充电效率进行控制，当充电功率较大而充电效率较低时，电路元件发热严重，容易失控损坏电路，甚至引发火灾；三、无法对充电终端的内阻进行判断。传统的充电模式无法对不同容量的充电终端、充电终端老化情况、充电终端荷电情况进行判断并进行充电电流的调节，从而不能获得较优的充电耗费时间。

因此，需要提供一种新的充电电路及调节充电电路最优充电参数的方法，以优化充电管理，提高充电的安全性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可调节充电电流的电路及充电电流调节方法，以解决对充电过程中无法调节充电电路中充电参数，不能获得较优充电耗费时间的技术问题。

为了实现发明目的，本发明的一个目的在于提供一种充电电路，包括供电终端、充电终端、将充电电流从供电终端输送至充电终端的调节电路，所述充电电路还包括控制电路；

所述控制电路包括第一输出单元、第一采集单元、第二采集单元和处理单元；

所述第一输出单元与调节电路连接，用于向调节电路输出调节PWM脉冲；

所述第一采集单元用于采集充电电路中的环境温度；

所述第二采集单元用于采集充电电路中的充电参数；

所述处理单元用于计算调节电路中的调节温度阈值，并根据环境温度和调节温度阈值的大小关系确定最优充电参数；

所述充电参数包括电压参数和电流参数，所述调节温度阈值为所述调节电路中核心功率元件的结温和封壳温度中的最低值。

进一步地，所述充电电路还包括连接在供电终端和充电电路之间的升压电路，所述升压电路用于升高所述供电终端的供电电压；所述控制电路还包括与升压电路连接的第二输出单元，所述第二输出单元用于向升压电路输出升压PWM脉冲。

进一步地，所述升压电路包括L1储能电感和NMOS3管。

进一步地，所述调节电路包括MQ2管、L2储能电感和续流二极管D2。

进一步地，所述第一采集单元包括温度传感器。

本发明的另一个目的在于提供一种确定充电电路最优充电参数的方法，所述充电电路包括供电终端、充电终端、将充电电流从供电终端输送到充电终端的调节电路、以及控制电路；所述方法包括以下步骤：

S1、通过控制电路向调节电路中输入不同脉宽的调节PWM脉冲，使调节PWM占空比从0开始逐渐递增，实时采集充电电路不同调节PWM占空比对应的充电参数；所述充电参数包括电压参数和电流参数；

S2、获取供电终端的最大供电功率，根据所述最大供电功率对应的第一充电参数，确定调节电路中的调节温度阈值；所述调节温度阈值为所述调节电路中核心功率元件的结温和封壳温度中的最低值；

S3、实时采集调节电路中的环境温度；

S4、当环境温度不超过所述调节温度阈值时，确定最高调节PWM占空比为最优调节PWM占空比；当环境温度达到所述调节温度阈值时，逐渐减小当前调节PWM占空比至环境温度首次低于所述调节温度阈值时，确定最优调节PWM占空比；

S5、输出最优调节PWM占空比，获得充电电路的最优充电参数。

进一步地，所述步骤S2包括以下步骤：

S21、确定供电终端电压开始降低时对应的第一调节PWM占空比，

S22、当供电终端电压瞬间跌落至0V时，减小第一调节PWM占空比至第一安全调节PWM占空比，输出第一安全PWM占空比，根据所述第一安全PWM占空比对应的第一充电参数确定调节温度阈值；

当供电终端电压降低值≤4.5V时，输出第一PWM占空比，根据所述第一PWM占空比对应的第一充电参数确定调节温度阈值；

所述第一安全调节PWM占空比比第一调节PWM占空比小1%至10%；所述调节温度阈值为所述调节电路中核心功率元件的结温和封壳温度中的最低值。

进一步地，所述充电电路还包括与供电终端和调节电路连接的升压电路，所述升压电路用于升高所述供电终端的供电电压；所述方法还包括通过控制电路向所述升压电路输出升压PWM脉冲，用于调节所述升压电路输出的充电参数。

进一步地，所述步骤S2还包括：根据所述最大供电功率对应的第一充电参数，确定升压电路中的升压温度阈值；所述升压温度阈值为所述升压电路中核心功率元件的结温和封壳温度中的最低值。

进一步地，所述步骤S3包括以下步骤：

S31、当环境温度不超过所述升压温度阈值时，确定最高调节占空比为输出的第一调节PWM占空比；当环境温度达到升压温度阈值时，逐渐减小当前调节PWM占空比至环境温度首次低于所述升压温度阈值时，确定输出的第一调节PWM占空比；

S32、检测所述第一调节PWM占空比下对应的第一环境温度；所述第一环境温度不超过调节温度阈值时，确定第一调节PWM占空比为最优调节PWM占空比；

当第一环境温度达到所述调节温度阈值时，逐渐减小第一调节PWM占空比直至第一环境温度首次低于所述调节温度阈值，获得最优调节PWM占空比。

本实施方式的充电电路结构简单，可以根据供电终端的供电功率、电路效率以及充电终端的性能参数来动态调节充电参数，在获得较优的充电管理的同时，提高了充电电路的安全性。

附图说明

图1为本发明第一实施方式中充电电路的框图。

图2为本发明第二实施方式中充电电路的框图。

图3为本发明一具体实施方式中充电电路的电路图。

图4为本发明第三实施方式中调节最优充电参数的原理框图。

图5为本发明第四实施方式中根据温度调节最优充电参数的原理框图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施方式，对本发明进行进一步详细说明。

参考图1，本发明第一实施方式提供了一种充电电路，包括供电终端、充电终端、将充电电流从供电终端输送至充电终端的调节电路，所述充电电路还包括控制电路；

所述控制电路包括第一输出单元、第一采集单元、第二采集单元和处理单元；

所述第一输出单元与调节电路连接，用于向调节电路输出调节PWM脉冲；

所述第一采集单元用于采集充电电路中的环境温度；

所述第二采集单元用于采集充电电路中的充电参数；

所述处理单元用于计算充电电路中的温度阈值，并根据环境温度和温度阈值的大小关系确定最优充电参数；

所述充电参数包括电压参数和电流参数，所述调节温度阈值为所述调节电路中核心功率元件的结温和封壳温度中的最低值。

需要说明的是，本实施方式中通过第二采集单元采集的充电参数包括充电电路中供电终端电压和电流、以及从调节电路输出的电压和电流。根据上述采集到的电压参数和电流参数，可以计算出调节电路的功率消耗，根据调节电路的功率消耗即可计算出调节电路中核心功率元件的温升情况，从而确定调节温度阈值。

进一步地，所述处理单元为微控制器（MCU），通过MCU能够实现对电路中充电参数的快速处理。

进一步地，所述第一采集单元包括温度传感器。本实施方式通过温度传感器可以直接检测到充电电路中的环境温度。

本实施方式的充电电路结构简单，可以根据供电终端的供电功率、电路效率以及充电终端的性能参数来动态调节充电参数，在获得较优的充电管理的同时，提高了充电电路的安全性。

参考图2，本发明第二实施方式提供了一种充电电路，与第一实施方式相比，本实施方式的充电电路还包括连接在供电终端和充电电路之间的升压电路，所述升压电路用于升高所述供电终端的供电电压；所述控制电路还包括与升压电路连接的第二输出单元，所述第二输出单元用于向升压电路输出升压PWM脉冲。

本实施方式尤其适用于供电终端供电电压较小的充电电路，通过升压电路对供电终端如移动电源的供电电压进行升高，能够有利于充电电路的稳定，对供电终端起到了保护作用。

本实施方式通过处理单元输出升压PWM脉冲，再对升压电路输出的充电参数进行采集，即可确定升压电路的工作情况。

本实施方式中第二采集单元采集的充电参数还包括升压电路输出的充电参数。根据采集到的充电参数，可以分别计算出升压电路和调节电路的功率消耗，从而可以分别确定升压电路和调节电路中核心功率元件的温升情况，从而分别确定升压温度阈值和调节温度阈值。

参考图3，本发明一具体实施方式的充电电路包括供电终端、升压电路、充电电路、充电终端和控制电路；具体的，本实施方式中以USB电源作为供电终端，可充电池作为充电终端，MCU作为控制电路的处理单元。分别通过对R9/R10、R11/R12、R13/R14进行分压检测，获得USB电源的供电电压、从升压电路输出的电压和从调节电路输出的电压；同时通过高边电流检测获得USB电源的供电电流，从升压电路输出的电流和从调节电路输出的充电电流。MCU向升压电路和调节电路分别升压PWM脉冲和调节PWM脉冲。

进一步地，所述升压电路由自举升压二极管NMOS3和L1储能电感组成。通过升压电路对USB电源的供电电压进行升高。

进一步地，所述调节电路包括MQ2管、L2储能电感和续流二极管D2。用于将电流输入可充电池。

进一步地， MCU通过温度传感器NTC对充电电路中的环境温度进行实时检测。

参考图4，本发明第三实施例提供了一种调节充电电路最优充电参数的方法，所述充电电路包括供电终端、充电终端、将充电电流从供电终端输送到充电终端的调节电路、以及控制电路；所述方法包括以下步骤：

S1、通过控制电路向调节电路中输入不同脉宽的调节PWM脉冲，使调节PWM占空比从0开始逐渐递增，实时采集充电电路不同调节PWM占空比对应的充电参数；所述充电参数包括电压参数和电流参数；

S2、获取供电终端的最大供电功率，根据所述最大供电功率对应的第一充电参数，确定调节电路中的调节温度阈值；所述调节温度阈值为所述调节电路中核心功率元件的结温和封壳温度中的最低值；

S3、实时采集充电电路中的环境温度；

S4、当环境温度不超过所述调节温度阈值时，确定最高调节PWM占空比为最优调节PWM占空比；当环境温度达到所述调节温度阈值时，逐渐减小当前调节PWM占空比至环境温度首次低于所述调节温度阈值时，确定最优调节PWM占空比；

S5、输出最优调节PWM占空比，获得充电电路的最优充电参数。

需要说明的是，步骤S1中，通过调整输入的调节PWM脉冲的脉宽，即可实现对调节PWM占空比的调整，通过调整向调节电路输出的调节PWM占空比，从而实现对充电参数的调整。

通过实时采集供电终端、调节电路输出的电压参数和电流参数，可以计算出充电电路各节点的功率，从而可以确定调节电路的功率损耗，进一步可以确定调节电路中核心功率元件的结温和封壳温度。当供电终端达到最供电大功率时，以此时调节电路中核心功率元件的结温和封壳温度的最低值作为调节温度阈值，并根据环境温度和调节温度阈值的大小关系确定最优充电参数。

针对供电终端最大供电功率点的确定，较佳实施方式中，所述步骤S2包括以下步骤：

S21、确定供电终端电压开始降低时对应的第一调节PWM占空比，

S22、当供电终端电压瞬间跌落至0V时，减小第一调节PWM占空比至第一安全调节PWM占空比，输出第一安全PWM占空比，根据所述第一安全PWM占空比对应的第一充电参数确定调节温度阈值；

当供电终端电压降低值≤4.5V时，输出第一PWM占空比，根据所述第一PWM占空比对应的第一充电参数确定调节温度阈值；

所述第一安全调节PWM占空比比第一调节PWM占空比小1%至10%。

进一步地，所述控制电路中包括温度传感器，用于采集充电电路中的环境温度。

本发明第四实施方式提供了一种调节充电电路最优充电参数的方法，与第三实施方式相比，本实施方式的充电电路还包括与供电终端和调节电路连接的升压电路，所述升压电路用于升高所述供电终端的供电电压；所述方法还包括通过控制电路向所述升压电路输出升压PWM脉冲，用于调节所述升压电路输出的充电参数。

本实施方式的方法尤其适用于应用在供电终端供电电压较小的充电电路中，升压电路对供电终端如移动电源的供电电压进行升高，能够有利于充电电路的稳定，对供电终端起到了保护作用。通过控制电路向所述升压电路输出升压PWM脉冲，再对升压电路输出的充电参数进行采集，即可确定升压电路的工作情况。

进一步地，所述步骤S2还包括：根据所述最大供电功率对应的第一充电参数，确定升压电路中的升压温度阈值；所述升压温度阈值为所述升压电路中核心功率元件的结温和封壳温度中的最低值。

针对最优调节PWM占空比的确定，本实施方式中，如图5所示，所述步骤S3进一步包括以下步骤：

S31、当环境温度不超过所述升压温度阈值时，确定最高调节占空比为输出的第一调节PWM占空比；当环境温度达到升压温度阈值时，逐渐减小当前调节PWM占空比至环境温度首次低于所述升压温度阈值时，确定输出的第一调节PWM占空比；

S32、检测所述第一调节PWM占空比下对应的第一环境温度；所述第一环境温度不超过调节温度阈值时，确定第一调节PWM占空比为最优调节PWM占空比；

当第一环境温度达到所述调节温度阈值时，逐渐减小第一调节PWM占空比直至第一环境温度首次低于所述调节温度阈值，获得最优调节PWM占空比。

以上所述仅为本发明的较佳实施方式而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种充电电路，包括供电终端、充电终端、将充电电流从供电终端输送至充电终端的调节电路，其特征在于，所述充电电路还包括控制电路；

所述控制电路包括第一输出单元、第一采集单元、第二采集单元和处理单元；所述第一输出单元与调节电路连接，用于向调节电路输出调节PWM脉冲；

所述第一采集单元用于采集充电电路中的环境温度；

所述第二采集单元用于采集充电电路中的充电参数；

所述处理单元用于计算调节电路中的调节温度阈值，并根据环境温度和调节温度阈值的大小关系确定最优充电参数；

所述充电参数包括电压参数和电流参数，所述调节温度阈值为所述调节电路中核心功率元件的结温和封壳温度中的最低值。

2.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连接在供电终端和充电电路之间的升压电路，所述升压电路用于升高所述供电终端的供电电压；所述控制电路还包括与升压电路连接的第二输出单元，所述第二输出单元用于向升压电路输出升压PWM脉冲。

3.根据权利要求2所述的充电电路，其特征在于，所述升压电路包括L1储能电感和NMOS3管。

4.根据权利要求1所述的充电电路，其特征在于，所述调节电路包括MQ2管、L2储能电感和续流二极管D2。

5.根据权利要求1所述的充电电路，其特征在于，所述第一采集单元包括温度传感器。

6.一种调节充电电路最优充电参数的方法，所述充电电路包括供电终端、充电终端、将充电电流从供电终端输送到充电终端的调节电路、以及控制电路；其特征在于，所述方法包括以下步骤：

S1、通过控制电路向调节电路中输入不同脉宽的调节PWM脉冲，使调节PWM占空比从0开始逐渐递增，实时采集充电电路不同调节PWM占空比对应的充电参数；所述充电参数包括电压参数和电流参数；

S2、获取供电终端的最大供电功率，根据所述最大供电功率对应的第一充电参数，确定调节电路中的调节温度阈值；所述调节温度阈值为所述调节电路中核心功率元件的结温和封壳温度中的最低值；

S3、实时采集充电电路中的环境温度；

S4、当环境温度不超过所述调节温度阈值时，确定最高调节PWM占空比为最优调节PWM占空比；当环境温度达到所述调节温度阈值时，逐渐减小当前调节PWM占空比至环境温度首次低于所述调节温度阈值时，确定最优调节PWM占空比；

S5、输出最优调节PWM占空比，获得充电电路的最优充电参数。

7.根据权利要求6所述的调节充电电路最优充电参数的方法，其特征在于，所述步骤S2包括以下步骤：

S21、确定供电终端电压开始降低时对应的第一调节PWM占空比，

S22、当供电终端电压瞬间跌落至0V时，减小第一调节PWM占空比至第一安全调节PWM占空比，输出第一安全PWM占空比，根据所述第一安全PWM占空比对应的第一充电参数确定调节温度阈值；

当供电终端电压降低值≤4.5V时，输出第一PWM占空比，根据所述第一PWM占空比对应的第一充电参数确定调节温度阈值；

所述第一安全调节PWM占空比比第一调节PWM占空比小1%至10%；所述调节温度阈值为所述调节电路中核心功率元件的结温和封壳温度中的最低值。

8.根据权利要求6所述的调节充电电路最优充电参数的方法，其特征在于，所述充电电路还包括与供电终端和调节电路连接的升压电路，所述升压电路用于升高所述供电终端的供电电压；所述方法还包括通过控制电路向所述升压电路输出升压PWM脉冲，用于调节所述升压电路输出的充电参数。

9.根据权利要求8所述的调节充电电路最优充电参数的方法，其特征在于，所述步骤S2还包括根据所述最大供电功率对应的第一充电参数，确定升压电路中的升压温度阈值；所述升压温度阈值为所述升压电路中核心功率元件的结温和封壳温度中的最低值。

10.根据权利要求9所述的调节充电电路最优充电参数的方法，其特征在于，所述步骤S3包括以下步骤：

S31、当环境温度不超过所述升压温度阈值时，确定最高调节占空比为输出的第一调节PWM占空比；当环境温度达到升压温度阈值时，逐渐减小当前调节PWM占空比至环境温度首次低于所述升压温度阈值时，确定输出的第一调节PWM占空比；

S32、检测所述第一调节PWM占空比下对应的第一环境温度；所述第一环境温度不超过调节温度阈值时，确定第一调节PWM占空比为最优调节PWM占空比；

当第一环境温度达到所述调节温度阈值时，逐渐减小第一调节PWM占空比直至第一环境温度首次低于所述调节温度阈值，获得最优调节PWM占空比。