CN107124024B - 一种虚拟现实设备的电池管理电路 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种虚拟现实设备的电池管理电路，该电池管理电路，包括充电管理芯片、负载开关和控制芯片；充电管理芯片的BAT引脚与电池连接，充电管理芯片的PMID引脚通过负载开关与电池连接，用于通过BAT引脚和/或PMID引脚为电池充电；控制芯片和充电管理芯片连接，用于从充电管理芯片读取电池的充电状态；控制芯片的一个通用输入输出端口与负载开关的使能端连接，用于根据电池的充电状态控制负载开关闭合或断开。通过增设可控的负载开关连接充电管理芯片的PMID引脚与电池，实现了充电时充电管理芯片内部充电电流的分流，降低了发热量；同时，负载开关成本较低，结构简单，利于电路布线和节省控制芯片的通信总线接口。

Description

一种虚拟现实设备的电池管理电路
技术领域
本发明涉及充电电路技术领域，特别涉及一种虚拟现实设备的电池管理电路。
背景技术
现有技术中，为了实现快速充电，电子产品充电的充电电流越来越大，例如，一些虚拟现实一体机中充电电流已经达到2A甚至更大，如此大的充电电流在通过充电管理芯片时，会使充电管理芯片发热，而且充电电流越大，发热量也越大，会导致局部过热问题。
因此，如何在提供充电电流的基础上，避免过高的发热量对于虚拟现实一体机等电子产品来说十分重要。
发明内容
鉴于现有技术大的充电电流流过充电管理芯片导致充电管理芯片发热严重的问题，提出了本发明的一种虚拟现实设备的电池管理电路，以便克服上述问题或者至少部分地解决上述问题。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种虚拟现实设备的电池管理电路，该电池管理电路包括充电管理芯片、负载开关和控制芯片；
所述充电管理芯片的BAT引脚与所述电池连接，所述充电管理芯片的PMID引脚通过所述负载开关与所述电池连接，用于通过所述BAT引脚和/或所述PMID引脚为所述电池充电；
所述控制芯片和所述充电管理芯片连接，用于从所述充电管理芯片读取所述电池的充电状态；
所述控制芯片的一个通用输入输出端口与所述负载开关的使能端连接，用于根据所述电池的充电状态控制所述负载开关闭合或断开。
可选地，所述控制芯片，用于在所述充电管理芯片进入到恒流充电状态时，控制所述负载开关闭合；以及，用于在所述充电管理芯片进入到恒压充电状态或者充电电流下降到恒流电流的预设比例以下时，控制所述负载开关断开。
可选地，所述充电管理芯片，用于在检测到充电异常时，进行异常处理。
可选地，所述控制芯片，用于在所述充电管理芯片检测到充电异常时，控制所述负载开关断开。
可选地，所述负载开关设置有限流端，所述限流端通过限流电阻接地。
可选地，所述充电管理芯片的PMID引脚与地之间连接有滤波电容，所述充电管理芯片的PMID引脚与所述负载开关的连接端之间串联有滤波电感。
可选地，所述负载开关与所述电池的连接端经滤波电容接地。
可选地，所述充电管理芯片的SYS引脚与负载系统连接；所述电池放电时，先后经过所述充电管理芯片的BAT引脚和SYS引脚为所述负载系统供电。
可选地，所述电池和所述负载系统之间还连接有一放电开关；所述电池放电时，所述放电开关闭合，使所述电池还通过所述放电开关为所述负载系统供电；所述电池充电时，所述放电开关断开，使所述电池停止为所述负载系统供电。
可选地，所述放电开关为MOS管或继电器。
综上所述，本发明的有益效果是：
增设可控的负载开关连接充电管理芯片的PMID引脚与电池，充电时控制该负载开关导通，同时利用充电管理芯片的PMID引脚和BAT引脚为电池充电，实现了充电管理芯片内部充电电流的分流，降低了发热量，有助于降低电子设备在充电过程中的温升；同时，负载开关成本较低，结构简单，利于电路布线，不需要占用控制芯片的通信总线接口。
附图说明
图1为本发明一个实施例提供的一种虚拟现实设备的电池管理电路的电路原理示意图；
图2为本发明一个实施例提供的一种虚拟现实设备的电池管理电路的负载开关内部结构示意图；
图中：U1、控制芯片；U2、充电管理芯片；U3、负载开关；C1、自举电容；C2、滤波电容；C3、滤波电容；C4、滤波电容；L1、滤波电感；L2、滤波电感；R1、上拉电阻；R2、下拉电阻；R3、限流电阻。
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实施方式作进一步地详细描述。
图1为本发明一个实施例提供的一种虚拟现实设备的电池管理电路的电路原理示意图，如图1所示，该虚拟现实设备的电池管理电路，包括充电管理芯片U2、负载开关U3和控制芯片U1。
充电管理芯片U2的BAT引脚与电池的VBATT端连接，充电管理芯片U2的PMID引脚通过负载开关U3与电池的VBATT端连接，从而通过BAT引脚和/或PMID引脚为电池充电。
控制芯片U1通过IIC总线(即图中数据线信号SDA和时钟信号线SCL)和充电管理芯片U2连接，用于控制充电管理芯片U2，如对充电管理芯片U2的参数进行配置，以及从充电管理芯片U2读取电池的充电状态；控制芯片U1的一个通用输入输出端口GPIO与负载开关U3的使能端EN连接，用于根据电池的充电状态，控制负载开关U3闭合或断开。
本发明通过利用可控的负载开关U3连接充电管理芯片U2的PMID引脚与电池，充电时控制该负载开关U3导通，同时利用充电管理芯片U2的PMID引脚和BAT引脚为电池充电，实现了充电管理芯片U2内部充电电流的分流，降低了发热量，有助于降低电子设备在充电过程中的温升。
同时，负载开关U3成本较低，结构简单，利于电路布线，不需要占用控制芯片的通信总线接口，例如，在虚拟现实一体机等虚拟现实设备中，利用其内部的中央处理器作为该控制芯片U1，节省出该中央处理器的通信接口，可以缓解该中央处理器需要连接多个外设，导致的通信接口不足问题。
现有技术与本申请的发热量比较具体如下：
在现有技术中，仅利用一个充电管理芯片U2的BAT引脚为电池充电，即充电过程仅存在如图1一箭头所示的充电路径1，充电过程中，充电电流Ichg需要经过该充电管理芯片U2内部的三个MOS管Q1、Q2和Q3，设MOS管导通时的电阻为RDS(ON)，则使用现有技术充电时，在充电管理芯片U2上消耗的功率为：P1＝I2 chg*(RDS1(ON)+RDS2(ON)+RDS3(ON))，这部分功率全部以热的形式表现出来，显然当充电电流增大时充电管理芯片U2上发热量也会增大。
而本发明中，由于增设负载开关U3连通了充电管理芯片U2的PMID引脚和电池，就在现有技术的基础上增加了如图1另一箭头所示的充电路径2，当路径1与路径2均打开后，在充电管理芯片U2以及负载开关U3上消耗的功率为P2＝I2 chg*RDS1(ON)+I2 chg*[(RDS2(ON)+RDS4(ON))//RDS(ON)]。
对比P1和P2两个表达式，显然在充电电流相同的情况下P2<P1，即采用本发明提出的虚拟现实设备的电池管理电路，能够有效降低充电过程中充电管理芯片U2的发热量。
优选地，在本发明的一个实施例中，控制芯片U1，用于在充电管理芯片U2进入到恒流充电状态时，控制负载开关U3闭合，开启充电路径2，当然，应该理解，此时连接充电管理芯片U2的充电器，需要具有足够大的功率，以满足两条充电路径的功率需求；控制芯片U1还用于在充电管理芯片U2进入到恒压充电状态或者充电电流下降到恒流电流的预设比例以下时，控制负载开关U3断开。
在电池充电的恒流阶段，充电电流较大，此时发热量也大，易导致局部过热，因此在恒流阶段，通过控制芯片U1控制负载开关U3闭合，导通充电路径2，可以实现对充电管理芯片U2内部充电电流的分流，降低发热量；在恒压阶段，充电电流较小，可关断负载开关U3，结束分流功能，由充电管理芯片U2的BAT引脚单独完成恒压充电；并且，为了防止从恒流阶段进入恒压阶段的临界过程中，由于电流波动导致阶段判断不准确，负载开关U3来回切换的问题，设定电流控制条件，当充电电流下降到恒流阶段电流的预设比例(如60％)以下，则关断负载开关U3，提高充电电路的稳定性，避免负载开关U3来回开闭产生辐射。
优选地，当充电管理芯片U2检测到充电异常状态时，进行异常处理，改变或者关闭BAT引脚的充电输出，例如，在图1所示电路中，充电管理芯片U2检测到充电异常状态时，控制其内部的MOS管Q4关断，从而关闭充电路径1。
更优选地，控制芯片U1从充电管理芯片U2读取到充电异常状态后，也会控制负载开关U3断开，关闭充电路径2。
通过充电路径1和充电路径2同时对该充电异常状态做出响应，有利于避免对电池造成充电损伤，并且，由于此时充电管理芯片U2还需要通过SW引脚为负载系统(V_SYS)供电，此时关闭全部两路充电路径，也有利于防止充电器的过载，提高充电的安全性。
其中，充电异常状态的检测由充电管理芯片U2内部的动态电源管理(DPM)模块实现，从图1中可以看出，该DPM模块设置在充电路径1和充电路径2的最前端，能够同时监测两路充电电路的异常。
优选地，上述充电异常状态包括温度异常；充电管理芯片U2的TS引脚通过上拉电阻R1接至温度检测电源V_TS，通过下拉电阻R2接地，以检测电池的温度状态，并通过IIC总线发送给控制芯片U1。
图2示出了本发明虚拟现实设备的电池管理电路选用的负载开关U3的内部结构图，参考图2，该负载开关U3内部设置有电流检测模块和电流限制模块，该电流限制模块与负载开关U3的限流端ISET连接，本实施例中，限流端ISET通过限流电阻R3接地，从而限制流过负载开关U3的最大充电电流，该限流功能一方面有利于提高电路的安全性，另一方面也有利于通过改变限流电阻R3的阻值，调整分流大小，进行电流分配。
此外，从图2中看出，该负载开关U3还具有低压关断功能和热量检测功能等，可以对充电路径2进行相应的低电压自动关断控制和热量检测保护控制。
优选地，充电管理芯片U2的PMID引脚与地之间连接有滤波电容C3，充电管理芯片U2的PMID引脚与负载开关U3的连接端之间串联有滤波电感L2。
此外，充电管理芯片U2的SW引脚和BTST引脚之间连接有自举电容C1，SW引脚与V_SYS端之间连接有滤波电感L1，V_SYS端与滤波电感L1的连接端还通过一滤波电容C2接地。
优选地，负载开关U3与电池的连接端经滤波电容C4接地。
优选地，本虚拟现实设备的电池管理电路也具有控制电池放电的功能。充电管理芯片U2的SYS引脚与负载系统V_SYS连接；在电池放电时，先后经过充电管理芯片U2的BAT引脚和SYS引脚为负载系统供电。
更优选地，在上述放电路径的基础上，本发明在电池和负载系统V_SYS之间还连接有一放电开关(如图1中虚线所示)；电池放电时，放电开关闭合，使电池还通过放电开关为负载系统供电；电池充电时，为了降低电池负载，保证安全，放电开关断开，使电池停止为负载系统供电。
通过增设放电开关，实现了与充电管理芯片U2的并行放电，从而降低了放电过程中充电管理芯片U2的发热量。
优选地，上述放电开关为MOS管或继电器。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，在本发明的上述教导下，本领域技术人员可以在上述实施例的基础上进行其他的改进或变形。本领域技术人员应该明白，上述的具体描述只是更好的解释本发明的目的，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种虚拟现实设备的电池管理电路，其特征在于，该电池管理电路包括充电管理芯片、负载开关和控制芯片；
所述充电管理芯片的BAT引脚与所述电池连接，所述充电管理芯片的PMID引脚通过所述负载开关与所述电池连接，用于通过所述BAT引脚和/或所述PMID引脚为所述电池充电；
所述控制芯片和所述充电管理芯片连接，用于从所述充电管理芯片读取所述电池的充电状态；
所述控制芯片的一个通用输入输出端口与所述负载开关的使能端连接，用于根据所述电池的充电状态控制所述负载开关闭合或断开。
2.如权利要求1所述的虚拟现实设备的电池管理电路，其特征在于，
所述控制芯片，用于在所述充电管理芯片进入到恒流充电状态时，控制所述负载开关闭合；以及，用于在所述充电管理芯片进入到恒压充电状态或者充电电流下降到恒流电流的预设比例以下时，控制所述负载开关断开。
3.如权利要求1所述的虚拟现实设备的电池管理电路，其特征在于，所述充电管理芯片，用于在检测到充电异常时，进行异常处理。
4.如权利要求3所述的虚拟现实设备的电池管理电路，其特征在于，所述控制芯片，用于在所述充电管理芯片检测到充电异常时，控制所述负载开关断开。
5.如权利要求1所述的虚拟现实设备的电池管理电路，其特征在于，所述负载开关设置有限流端，所述限流端通过限流电阻接地。
6.如权利要求1所述的虚拟现实设备的电池管理电路，其特征在于，所述充电管理芯片的PMID引脚与地之间连接有滤波电容，所述充电管理芯片的PMID引脚与所述负载开关的连接端之间串联有滤波电感。
7.如权利要求1所述的虚拟现实设备的电池管理电路，其特征在于，所述负载开关与所述电池的连接端经滤波电容接地。
8.如权利要求1所述的虚拟现实设备的电池管理电路，其特征在于，所述充电管理芯片的SYS引脚与负载系统连接；所述电池放电时，先后经过所述充电管理芯片的BAT引脚和SYS引脚为所述负载系统供电。
9.如权利要求8所述的虚拟现实设备的电池管理电路，其特征在于，所述电池和所述负载系统之间还连接有一放电开关；所述电池放电时，所述放电开关闭合，使所述电池还通过所述放电开关为所述负载系统供电；所述电池充电时，所述放电开关断开，使所述电池停止为所述负载系统供电。
10.如权利要求9所述的虚拟现实设备的电池管理电路，其特征在于，所述放电开关为MOS管或继电器。
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