CN108695914A - 一种充电电路及其充电方法 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例公开了一种充电电路，其特征在于，所述电路包括：通用串行总线USB接口、主板、电池、传输电流的第一充电线、传输电流的第二充电线和传输数据信号的信号线；其中，所述USB接口分别与所述第一充电线的第一端、所述第二充电线的第一端和所述第三信号线的第一端连接；所述第一充电线的第二端和所述第二充电线的第二端通过所述主板连接至所述电池；所述信号线的第二端与所述主板连接。本发明实施例同时还提供了上述充电电路充电的方法。

Description

一种充电电路及其充电方法
技术领域
本发明涉及通信领域，尤其涉及一种充电电路及其充电方法。
背景技术
随着快速充电技术的普及，快速就意味着大电流，大电流就会发热，由于手机的设计，主板一般在上半部位，通用串行总线(Universal Serial Bus，USB)充电口往往在下方，电池则在USB口和主板之间，因此充电回路必须要经过电池，因此电池容易受到充电回路的加热而引起变化，最终可能引起爆炸。
基于此，亟需一种充电电路的技术方案，可以大大的降低电流的分散密度，使得热量分散，更快的传导出去，防止手机充电时对手机电池加热。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例希望提供一种充电电路及其充电的方法，能够大大的降低电流的分散密度，使得热量分散，更快的传导出去，防止手机充电时对手机电池加热。
本发明实施例的技术方案是这样实现的：
第一方面，本发明实施例提供一种充电电路，包括：通用串行总线USB接口、主板、电池、传输电流的第一充电线、传输电流的第二充电线和传输数据信号的信号线；其中，所述USB接口分别与所述第一充电线的第一端、所述第二充电线的第一端和所述第三信号线的第一端连接；所述第一充电线的第二端和所述第二充电线的第二端通过所述主板连接至所述电池；所述信号线的第二端与所述主板连接。
第二方面，本发明实施例提供一种充电方法，包括：当向所述USB接口输入电源时，通过所述第一充电线和所述第二充电线的传输将所述USB接口输出的电流通过主板传输至电池，并通过信号线将所述USB接口输出的传输数据信号至所述主板。
本发明实施例的一种充电电路及其充电的方法，所述电路包括：USB接口、主板、电池、传输电流的第一充电线、传输电流的第二充电线和传输数据信号的信号线；其中，所述USB接口分别与所述第一充电线的第一端、所述第二充电线的第一端和所述第三信号线的第一端连接；所述第一充电线的第二端和所述第二充电线的第二端通过所述主板连接至所述电池；所述信号线的第二端与所述主板连接。当向所述USB接口输入电源时，通过所述第一充电线和所述第二充电线的传输将电流通过主板传输至电池，并通过信号线传输数据信号至所述主板。如此，将USB接口至电池的电流分别通过第一充电线和第二充电线进行传输，并将数据信号通过信号线进行单独传输，能够大大的降低电流的分散密度，使得热量分散，更快的传导出去，防止手机充电时对手机电池加热，进一步的，传输电流的充电线和传输数据信号的信号线进行分离，便于对充电线和信号线的阻抗进行控制，既保证充电最优又保证信号质量最优。
附图说明
图1为本发明实施例一提供的充电电路的结构示意图；
图2为本发明实施例一提供的充电芯片的布局示意图；
图3为本发明实施例一提供的充电线的结构示意图；
图4为本发明实施例三提供的现有技术中的充电电路的结构示意图；
图5为本发明实施例三提供的充电线横截面的对比示意图；
图6为本发明实施例三提供的USB3.0的typeC的接口定义；
图7为本发明实施例三提供的子板走线对比示意图。
具体实施方式
在本发明的各种实施例中：所述USB接口分别与所述第一充电线的第一端、所述第二充电线的第一端和所述第三信号线的第一端连接；所述第一充电线的第二端和所述第二充电线的第二端通过所述主板连接至所述电池；所述信号线的第二端与所述主板连接；其中，第一充电线用于传输电流、传输电流的第二充电线用于传输电流，传输数据信号的信号线用于传输数据信号。
下面结合附图对技术方案的实施作进一步的详细描述。
实施例一
本发明实施例一提供一种充电电路，如图1所示，该充电电路包括：USB接口101、主板102、电池103、传输电流的第一充电线104、传输电流的第二充电线105和传输数据信号的信号线106；其中，USB接口101分别与第一充电线104的第一端、第二充电线105的第一端和第三信号线106的第一端连接；第一充电线104的第二端和第二充电线105的第二端通过主板102连接至101电池；信号线106的第二端与主板102连接。
如图1所示，第一充电线104、第二充电线105和信号线106可通过子板107与USB接口101连接。在本发明实施例中，第一充电线104、第二充电线105和信号线106最终与USB接口101连接即可，对具体的连接方式不进行限定。其中，第一充电线104和第二充点线105可分别分布在信号线106的两侧，从而在主板和USB接口之间依次分布第一充点线104、信号线106和第二充点线105。
在实际应用中，第一充电线、第二充电线和信号线可采用柔性电路板(FlexiblePrinted Circuit，FPC)实现，也可采用直接充电线如带皮的铜芯线、注塑铜线或金银线等实现，当然，还可采用其它形式实现，这里，本发明实施例不做具体限定。
如图2所示，第一充电线104的第二端和第二充电线105的第二端通过主板102连接至电池103包括：
第一充电线104的第二端通过主板102上的第一充电芯片1021连接至所述电池102，第二充电线105的第二端通过主板102上的第二充电芯片1022连接至电池103。
这里，传输充电电流的第一充电线104和第二充点线105通过位于主板102上的充电芯片连接至电池，以在进行充电时，通过充电芯片向电池充电，在实际应用中，主板102上的充电芯片可为一个，也可为两个。当主板上的充电芯片为一个时，第一充电线的第二端和第二充点线的第二端都连接至该充电芯片上，以通过充电芯片向电池充电；当主板上的充电芯片为两个时，第一充电芯片的第二端和第二充点线的第二端分别通过不同的充电芯片连接至电池，同时向电池充电，此时，两个充电芯片的电流相当于一个充电芯片电流的一半，因此，两个充电芯片的散热低于一个充电芯片时候的散热。
在本发明实施例中，第一充电线104和第二充电线105分别包括第一走线层和第二走线层，具体的第一走线层和第二走线层如图3所示。其中，所述第一走线层的第一端连接至所述USB接口的USB电源接口，所述第一走线层的第二端通过所述主板连接至所述电池。所述第二走线层的第一端连接至所述USB接口的接地接口，所述第二走线层的第二端连接至所述主板的接地。
这里，第一走线层的两端分别连接至USB接口的电源接口(VBus)和主板，与主板连接的一端通过主板连接至电池。第二走线层的两端分别连接至USB接口的接地接口和主板的接地，从而包括第一充电线和第二充电线的充电线与主板的接地进行单点连接，并且第一充电线和第二充电线的最终在主板连接，由此，在进行充电时，第二走线层的地回路电路为主板的接地与USB接口的接地接口之间的电流，则回路电流与第一走线层的电流的大小相等，方向相反。此时，由第一走线层和第二走线层的组成的充电路径采用平行走线方式，使得充电电流和地回流电流相等这样产生的电磁场互相抵消。
需要说明的是，在本发明实施例中，对第一走线层和第二走线层的上下具体位置不进行任何限定，可第一走线层为上，第二走线层为下，也可第一走线层为下，第二走线层为上。
在本发明实施例中，所述第一充电线和所述第二充电线的阻抗相同；所述信号线的阻抗大于所述第一充电线的阻抗。这里，将进行充电的传输电流的路径和传输数据信号的路径进行分离，通过不同的线路实现，能够满足充电FPC更利于电流通过，信号FPC阻抗控制更好的需求，既保证充电最优又保证信号质量最优。其中，信号线的阻抗大于第一充电线的阻抗，也大于第二充电线的阻抗，即两种线的阻抗不同，这里，两种线可采用不同的叠层结构，即具有不同尺寸的铜箔、介质层，实现两种线的阻抗不同。
在本发明实施例中，所述电路还包括接地结构；第一充电线104、第二充电线105和信号线106分别具有屏蔽层，所述屏蔽层与所述接地结构的接地连接，所述接地结构包括天线和/或金属框。这样，所有的充电线和通信信号都使用普通地进行屏蔽处理。使得充电电磁干扰最小。
在本发明实施例中，充电电路的走线形式由三根线组成(如图1中的虚线所示)，有两根充电线，一根信号线。这里，充电线可分布与左右两侧，信号线分布与中间，两种线的阻抗不同，充电线更利于电流通过，信号FPC阻抗控制更好。这样既保证充电最优又保证信号质量最优。充电的FPC的地与普通地进行单点处理，最终在主板侧相连。充电路径采用平行走线方式，使得充电电流和地回流电流相等这样产生的电磁场互相抵消。另外，所有的充电线和通信信号都使用普通地进行屏蔽处理。使得充电电磁干扰最小。
实施例二
基于上述充电电路，本实施例提供一种充电电路的充电方法，所述方法包括：当向所述USB接口输入电源时，通过所述第一充电线和所述第二充电线的传输将所述USB接口输出的电流通过主板传输至电池，并通过信号线将所述USB接口输出的传输数据信号至所述主板。通过第一充电线和第二充电线完成USB接口的充电电流至电池的传输，并通过信号线完成USB接口的数据信号向主板的传输，当数据信号传输至主板时，通过主板的处理完成对数据信号的处理，并执行数据信号对应的操作。
这里，所述USB接口分别与所述第一充电线的第一端、所述第二充电线的第一端和所述第三信号线的第一端连接；所述第一充电线的第二端和所述第二充电线的第二端通过所述主板连接至所述电池；所述信号线的第二端与所述主板连接。在主板和USB接口之间连接有第一充电线、第二充电线和信号线，并且第一充电线、第二充电线分别通过主板连接至电池。
所述第一充电线和所述第二充电线分别包括第一走线层和第二走线层，所述第一走线层的电流大小和所述第二走线层的电流的大小相等且方向相反。具体的，通过所述第一充电线或第二充电线的电流除了USB接口向电池充电的充电电流外，还包括主板至USB接口的充电回流，其中，充电电流在第一走线层传输，充电回流在第二走线层传输，且充电电流的大小和充电回流的大小相等，充电电流的方向和充电回流的方向相反。
当通过主板上的两个充电芯片向电池充电时，将所述第一充电线的电流通过主板上的第一充电芯片传输至所述电池；将所述第二充电线的电流通过主板上的第二充电芯片传输至所述电池；所述第一充电线上的电流的大小和所述第二充电线上的电流的大小相等。
这里，第一充电线通过第一充电芯片连接至电池，第二充电线通过第二充电芯片连接至电池。从而将接口输出的充电电流通过两个并列的线路传输至电池，向电池充电。
实施例三
在本实施例中，以USB接口为USB3.0typeC、充电线和信号线为FPC为例，对本发明提供的充电电路进行进一步说明。
这里，将图4所示的现有技术中的充电电路和图1所示的本发明提供的充电电路进行比较，具体的：
在现有技术中，如图4所示，USB接口和主板之间通过一根FPC连接，主板与电池连接。那么，首先，当向电池充电时，VBUS的电流集中在FPC上，发热也集中在这根FPC上，当大电流充电的时候，FPC发热，对电池的整体进行加热，这样时间长了，电池的性能将发生变化，从而容易引起爆炸；其次，充电回流有三种路径：天线的线缆、镁铝合金框、FPC，而且根据FPC与子板之间的连接器所产生的接触电阻的变化，分配的回流电流就会产生电磁场从而干扰手机的通信信号，GPS信号，其中，影响最大的就是地磁传感器；再者，充电的Vbus信号与USB3.0信号在同一根FPC上，这样基于Vbus因为通流的要求需要铜箔层很厚，而USB3.0和USB2.0的信号需要阻抗控制，很难同时满足Vbus和信号的需要。最后因为Vbus充电电流会产生电磁场，在用电脑USB口充电的时候对于USB3.0的信号也会有所影响。
需要说明的是，上述FPC与子板是通过连接器相连的，连接器的公座和母座连接时就会产生上述接触电阻。
本发明实施例中，如图1所示的充电电路的充电形式是由三根FPC组成的，左右有两根用于充电的FPC，中间有一根用于传输信号的FPC。两种FPC可采用两种叠层结构，充电FPC更利于电流通过，信号FPC阻抗控制更好。这样既保证充电最优又保证信号质量最优。充电的FPC的接地与主板的接地进行单点处理，最终在主板侧相连。充电路径采用平行走线方式，使得充电电流和地回流电流相等这样产生的电磁场互相抵消。另外，所有的充电线和通信信号都使用普通地进行屏蔽处理，使得充电电磁干扰最小。这里，普通地包括主板的地、天线的线缆形成的地以及镁铝合金框形成的地。
其中，左充电FPC(第一充电线)和右充电FPC(第二充电线)是双层FPC分两层走线，一层为Vbus层，接USB的Vbus接口以传输充电电流；一层为GND_USB层，接USB接口的接地接口GND_USB，以传输充电回流。GND_USB层是从USB3.0typeC连接器的引出的线。两根FPC的线宽和铜箔厚度相同，FPC外部有屏蔽层，屏蔽层与普通地相连。如图5所示，对图5(a)所示的现有的技术中的充电FPC的横截面和图5(b)所示本发明实施例提供的充电FPC的横截面进行对比，在图5(a)中，将GND_USB层与普通地连接在一起(如虚线框所示)，此时，充电回流经过多个路径：天线的线缆，镁铝合金框，FPC，则经过充电FPC的充电电流和充电回流不同，存在干扰通信信号的磁场。在图5(b)中，将GND_USB层与普通地分开，与主板的接地连接(未示出)，使得Vbus层的电流和GND_USB层的电流的大小相等，从而使得二者产生的磁场抵消。
USB3.0的typeC的接口定义如图6所示，基于图6所示的接口，GND信号是分部在USB接口两边的，而且Vbus信号也是分部在USB接口两边，因此，可以在子板上将左边的Vbus层和USB接口的Vbus接口连接，左边的GND_USB层与左边的GND接口连接，左边的Vbus和左边的GND连接器上下层走线，并通过与普通GND连接的屏蔽层包住，从子板的左侧延边缘走出，右侧同理。如下图7所示，图7(a)所示的现有技术的接地方式将会交叉接线，而图7(b)所示的本发明实施例的接线方式使得充电线可从子板边缘出线。不影响其他的信号走线。
这里，当主板使用了两个充电芯片连接充电线与电池时，每个充电芯片通过的电流会减半，因此，两个充电FPC最终在主板测分别接在两个充电芯片上。两个充电芯片分布在左右两边，这样发热量就不会集中在一个地方。最终，充电电流通过USB接口流进充电线，最后到电池，实现电池的充电。
本发明实施例提供的充电电路以及充电电路充电的方法，具有以下特点：
1、分散的充电电流；可分散两边充电，电流密度分散，热量分散，能尽快的把热量传导出去，大大的减少了充电对电池的加热，使得电池爆炸的可能性尽量降低，让消费者多一份保障，多一分安心。
2、并行的充电方式，使得电流来回产生的磁场相互抵消，另外外部有屏蔽层而且分散两边，这样能有效降低电磁干扰，使得充电对通信信号、GPS和地磁的干扰也降低。
3、充电线和信号分开走线，充电能保证厚的铜箔，降低阻抗，减少发热。而同时USB3.0和USB2.0的阻抗控制也更好。这样USB的通信信号更好，通信更快更稳定。
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用硬件实施例、软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种充电电路，其特征在于，所述电路包括：通用串行总线USB接口、主板、电池、传输电流的第一充电线、传输电流的第二充电线和传输数据信号的信号线；其中，
所述USB接口分别与所述第一充电线的第一端、所述第二充电线的第一端和所述第三信号线的第一端连接；所述第一充电线的第二端和所述第二充电线的第二端通过所述主板连接至所述电池；所述信号线的第二端与所述主板连接。
2.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述第一充电线的第二端和所述第二充电线的第二端通过所述主板连接至所述电池包括：
所述第一充电线的第二端通过所述主板上的第一充电芯片连接至所述电池，所述第二充电线的第二端通过所述主板上的第二充电芯片连接至所述电池。
3.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述第一充电线和所述第二充电线分别包括第一走线层和第二走线层。
4.根据权利要求3所述的电路，其特征在于，所述第一走线层的第一端连接至所述USB接口的USB电源接口，所述第一走线层的第二端通过所述主板连接至所述电池。
5.根据权利要求3所述的电路，其特征在于，所述第二走线层的第一端连接至所述USB接口的接地接口，所述第二走线层的第二端连接至所述主板的接地。
6.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述第一充电线和所述第二充电线的阻抗相同；所述信号线的阻抗大于所述第一充电线的阻抗。
7.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述电路还包括接地结构；
所述第一充电线、所述第二充电线和所述信号线分别具有屏蔽层，所述屏蔽层与所述接地结构的接地连接，所述接地结构包括天线和/或金属框。
8.一种充电方法，其特征在于，应用于权利要求1至7中任一项所述的充电电路，所述方法包括：
当向所述USB接口输入电源时，通过所述第一充电线和所述第二充电线的传输将所述USB接口输出的电流通过主板传输至电池，并通过信号线将所述USB接口输出的传输数据信号至所述主板。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述第一充电线和所述第二充电线分别包括第一走线层和第二走线层，所述第一走线层的电流大小和所述第二走线层的电流的大小相等且方向相反。
10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
将所述第一充电线的电流通过主板上的第一充电芯片传输至所述电池；将所述第二充电线的电流通过主板上的第二充电芯片传输至所述电池；
所述第一充电线上的电流的大小和所述第二充电线上的电流的大小相等。
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