CN108695923A - 一种用于终端充电的充电系统以及电子设备 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种用于终端充电的充电系统及电子设备，该用于终端充电的充电系统包括：充电电路，接收终端发出的控制信号，以根据控制信号而确定充电电路是否导通，且当充电电路导通时，充电电源通过导通的充电电路而为电池进行充电；保护电路，电性连接充电电路，且当终端非正常发出控制信号时，保护电路控制充电电路关闭，通过该用于终端充电的充电系统能够提高充电的安全性。

Description

一种用于终端充电的充电系统以及电子设备

技术领域

本申请涉及充电技术领域，特别是涉及一种用于终端充电的充电系统以及电子设备。

背景技术

在科技迅速发展的今天，终端的功能越来越多，耗电越来越快，因此快速充电已经成为终端领域的一个热点。

目前主要的平台供应商高通和联发科都有自己的快速充电方案。

本申请的发明人在长期的研究中发现，现有的快速充电方案中元器件多，可靠性不高，无法保证快速充电的安全性能。

发明内容

本申请主要解决的技术问题是提供一种用于终端充电的充电系统，能够提高充电时的安全性。

为解决上述技术问题，本申请采用的一个技术方案是：提供一种用于终端充电的充电系统，包括：

充电电路，接收所述终端发出的控制信号，以根据所述控制信号而确定所述充电电路是否导通，且当所述充电电路导通时，充电电源通过导通的所述充电电路而为电池进行充电；

保护电路，电性连接所述充电电路，且当所述终端非正常发出所述控制信号时，所述保护电路控制所述充电电路关闭。

为解决上述技术问题，本申请采用的另一个技术方案是：提供一种电子设备，包括上述所述的用于终端充电的充电系统。

本申请的有益效果是：区别于现有技术的情况，本申请中用于终端充电的充电系统包括：充电电路，接收终端发出的控制信号，以根据控制信号而确定充电电路是否导通，且当充电电路导通时，充电电源通过导通的充电电路而为电池进行充电；保护电路，电性连接充电电路，且当终端非正常发出控制信号时，保护电路控制充电电路关闭，该用于终端充电的充电系统能够提高充电的安全性能，避免终端因为发生错误而非正常发出控制信号时充电一直在进行。

附图说明

为了更清楚地说明本申请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申请的一些实施例，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是本申请用于终端充电的充电系统一实施方式的结构示意图；

图2是图1中用于终端充电的充电系统在终端正常发出控制信号时工作的流程示意图；

图3是本申请用于终端充电的充电系统另一实施方式的结构示意图；

图4是图3中用于终端充电的充电系统在终端正常发出控制信号时工作的流程示意图；

图5是本申请电子设备一实施方式的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

参阅图1，图1是本申请用于终端充电的充电系统一实施方式的结构示意图，该充电系统包括：充电电路100以及保护电路200。

充电电路100接收终端发出的控制信号，以根据控制信号而确定充电电路100是否导通，且当充电电路100导通时，充电电源通过导通的充电电路100而为电池进行充电。

充电电路100设置在充电电源和终端电池之间，其包括控制端10，终端通过控制端10向充电电路100发出控制信号以确定充电电路100是否导通，当充电电路100导通时，充电电源通过充电电路100为电池充电，当充电电路100关闭时，充电电源停止为电池充电。

保护电路200电性连接充电电路100，且当终端非正常发出控制信号时，保护电路200控制充电电路100关闭。

非正常发出控制信号区别于正常发出控制信号，当终端正常发出控制信号时，充电电源可按照正常的充电设置通过充电电路100正常为电池充电或停止为电池充电，当终端非正常发出控制信号时，充电电源则会不按照正常的充电设置为电池进行充电或停止为电池充电，此时可能会出现充电电源一直通过充电电路100为电池充电而不会停止，从而存在安全隐患，其中当终端发生死机、系统崩溃、反应缓慢时，终端可能会非正常发出控制信号。因此在本实施方式中，当终端非正常发出控制信号时，为了提高充电的安全性能，保护电路200控制充电电路100关闭而停止为电池充电，也就是说，本实施方式中，充电电路100在终端正常发出控制信号，即终端正常工作时，其是否导通由终端控制，当终端非正常发出控制信号，即非正常工作时，其是否导通由保护电路100控制，从而避免当终端非正常工作时，充电电源一直为电池充电的情况发生，提高充电的安全性。

一般而言，在对终端的电池进行充电时，一般会经历三种阶段：预充阶段、恒流充电阶段(CC阶段)以及恒压充电阶段(CV阶段)，而本申请中的用于终端充电的充电系统用于充电过程中的CC阶段，也就是说，在充电过程中的预充阶段以及CV阶段，依旧通过专用充电芯片为电池进行充电，而在CC阶段，通过本申请中的用于终端充电的充电系统为电池进行充电，且可以理解的是，在CC阶段，充电电源通过导通的充电电路100而为电池进行充电，因此最大的充电电路由充电电源进行限制。

其中，在本实施方式中，控制信号包括第一控制信号和第二控制信号，第一控制信号和第二控制信号分别包括高阻态、第一逻辑电平状态和第二逻辑电平状态，其中，当终端正常发出控制信号时，在任意时刻，第一控制信号和第二控制信号中的至少一个处于高阻态，也就是说，第一控制信号和第二控制信号至少有一个处于高组态，或者两个同时处于高组态。

具体地，充电电路100的控制端10包括：第一控制端101以及第二控制端102，第一控制端101接收第一控制信号，第二控制端102接收第二控制信号。

其中，当第一控制信号和第二控制信号分别处于高阻态时，充电电路100截止；当第一控制信号处于第一逻辑电平状态，而第二控制信号处于高阻态时，充电电路100和保护电路200进行放电；当第一控制信号处于高阻态，而第二控制信号处于第二逻辑电平状态时，充电电路100导通，以使充电电源通过导通的充电电路100而为电池进行充电；且此时保护电路200进行充电，当保护电路200充电至预定阈值时，充电电路100截止。

参阅图2，图2是本实施方式中用于终端充电的充电系统在终端正常发出控制信号时工作的流程示意图。

在本实施方式中，在为电池充电之前，初始化充电系统，执行步骤S11：第一控制信号和第二控制信号分别处于高阻态，此时充电电路100截止；当开始需要为电池进行充电时，执行步骤S12：第一控制信号处于第一逻辑电平状态，第二控制信号处于高阻态，此时充电电路100和保护电路200进行放电；然后执行步骤S13：判断充电电路100和保护电路200是否放电完毕，若充电电路100和保护电路200未放电完毕，则继续执行步骤S12，若充电电路100和保护电路200放电完毕，则执行步骤S14：第一控制信号处于高阻态，第二控制信号处于第二逻辑电平状态，此时保护电路200开始充电，且充电电路100导通，从而充电电源通过导通的充电电路100而为电池进行充电，由于当保护电路200充电至预定阈值时，充电电路100会发生截止，因此，在本实施方式中，还要执行步骤S15：判断保护电路200是否充电至预定阈值，若没有充电至预定阈值，则继续执行步骤S13，若充电至预定阈值，则回到步骤S11，从而重复执行之前的步骤直至电池的电充满。即，在终端正常发出控制信号，正常充电过程中，充电电路100会发生短暂的关闭。从上述内容可以看出，即使终端因为死机等情况而非正常发出控制信号时，由于保护电路200充电至预定阈值或超过预定阈值时，充电电路100会截止，因此充电电路100不会一直处于导通状态而对电池进行充电，从而提高充电的安全性。

可选的，第一逻辑电平状态为低电平状态，第二逻辑电平状态为高电平逻辑状态。

参阅图3，图3是本申请用于终端充电的充电系统另一实施方式的结构示意图，在本实施方式中，充电电路包括：直充电路110以及充电控制电路120。

直充电路110设置在充电电源和电池之间，也就是说直充电路110的输入端111与充电电源电性连接，直充电路110的输出端112与电池电性连接。

充电控制电路120与直充电路110连接以控制直充电路110是否导通，其中，充电控制电路120接收终端发出的控制信号，以根据控制信号而确定是否导通直充电路110。

继续参阅图3，可选的，直充电路110包括：第一开关M1、第二开关M2以及第一电阻R1。

第一开关M1包括：控制端G、第一通路端D和第二通路端S，其中，第一开关M1的控制端G电性连接充电控制电路120的输出端122以根据充电控制电路120的输出而确定是否导通，第一开关M1的第一通路端D电性连接至充电电源，即，第一开关M1的第一通路端D作为直至电路110的输入端111。

第二开关M2包括：控制端G、第一通路端S和第二通路端D，其中，第二开关M2的控制端G电性连接充电控制电路120的输出端122以根据充电控制电路120的输出而确定是否导通，第二开关112的第一通路端S电性连接至第一开关M1的第二通路端S，而第二开关M2的第二通路端D作为充电电路100的输出端112，以连接电池。

第一电阻R1设置在第一开关M1和第二开关M2的控制端G与第二开关M2的第一通路端S与第一开关M1的第二通路端S之间的节点之间。

继续参阅图3，充电控制电路120包括：第三开关M3以及第四开关M4。

第四开关M4包括控制端G、第一通路端S和第二通路端D，其中，第四开关M4的控制端G接收终端的第一控制信号，第四开关M4的第一通路端S接收终端的第二控制信号，第四开关M4以根据第一控制信号和第二控制信号而确定是否导通，第四开关M4的第二通路端D通过电阻R2接地。

第三开关M3包括控制端G、第一通路端D和第二通路端S，其中，第三开关M3的控制端G电性连接第四开关M4的第二通路端D，第三开关M3的第一通路端D作为充电控制电路102的输出端122与第一开关M1的控制端G电性连接，第三开关M4的第二通路S端接地。

继续参阅图3，保护电路100包括：第二电阻R3以及第二电容C2。

第二电阻R3的一端与直流电源V1电性连接，第二电容C2的一端与第二电阻R3的另一端电性连接，第二电容C2的另一端接地，同时第二电阻R3与第二电容C2之间的节点与第四开关M4的控制端G电性连接。

其中，第一开关M1、第二开关M2和第四开关M4分别为PMOS晶体管，而第四开关M4为NMOS晶体管，第一开关M1的控制端G、第一通路端D和第二通路端S分别为第一开关的栅极、漏极以及源极，第二开关M2的控制端G、第一通路端S、第二通路端D分别为第二开关M2的栅极、源极以及漏极，第四开关M4的控制端G、第一通路端S和第二通路端D分别为第四开关M4的栅极、源极以及漏极，第三开关M3的控制端G、第一通路端D、第二通路端S分别为第三开关M3的栅极、漏极以及源极。

下面结合一个具体的应用场景对本实施方式中的用于终端充电的充电系统进行详细的说明。

在该应用场景中，取第二电容C2的值为4.7uF，第二电阻R3的值为3MΩ，直流电源V1为1.8V的直流电源。

通过查找第四开关M4的参数获知，其开启电压Vgs最大为-1.1V，最小为-0.35V，因此当第四开关M4的源极电源为1.8V时，其栅极电压最大为1.45V，最小为0.7V。

同时，保护电路200的时间常数为RC＝3M*4.7uF＝14.1s，根据公式Vc＝Vu*[1–exp(-t/RC)]可得出任意时刻第二电容C2上的电压为Vc＝1.8[1–exp(-t/14.1)]，从而t＝-14.1*ln(1-Vc/1.8)，根据计算可知，第二电容C2从0V充电至0.7V的时间为为7s，从0V充电至1.45V的时间为23s。

另外考虑到第二电阻R3和第二电容C2的精度和温度的影响，第二电阻R3精度为1％，第二电容C2精度为+-10％，第二电容C2材质为X5R，温度导致的容值变化为15％。所以保护电路200最大和最小的时间常数为：

RCmax＝R(1+1％)C*(1+10％+15％)＝1.2625*RC＝17.8s

RCmin＝R(1-1％)C*(1-10％-15％)＝0.7425*RC＝10.47s

从而根据公式得到使第二电容C2从0V充电至0.7V的最短时间为5.2s；使第二电容C2从0V充电至1.45V的最长时间为29s。

参阅图4，图4本实施方式中用于终端充电的充电系统在终端正常发出控制信号时工作的流程示意图，其中，在本实施方式中，第一逻辑电平状态为低电平状态，第二逻辑电平状态为高电平逻辑状态。

在为电池充电之前，初始化充电系统，执行步骤S21：第一控制信号处于高阻态，第二控制信号处于高阻态，此时第四开关M4为关闭状态，充电电路100不导通；执行步骤S22：第一控制信号处于低电平状态，第二控制信号处于高组态，此时第四开关M4的控制端G进行放电，使得第四开关M4的控制端G电压为0V，由于终端的输出内阻为欧姆级，因此第四开关M4的控制端G放电很短，大概只需要10ms就可以使第四开关M4的控制端G的电压为0V；因此在步骤S23中判断步骤S22执行的时间T1是否到达10ms，若没有到达10ms，则继续执行步骤S22，使第四开关M4的控制端G继续放电，否则执行步骤S24：第一控制信号处于高组态，第二控制信号处于高电平状态，具体是1.8V高电平状态，此时直流电源V1开始对第二电容C2开始充电，且第四开关M4打开，输出高电平，使得第三开关M3打开，输出低电平，从而再使第一开关M1和第二开关M2打开，从而直充电路110打开，充电电源通过导通的直充电路110为电池进行充电，同时由于直流电源V1一直在对第二电容C2进行充电，当第二电容C2上的电压达到第四开关M4的关闭阈值时，会使第四开关M4关闭，从而关闭直充电路110，因此终端需要周期性对保护电路200进行放电，使第四开关M4的控制端G的电压低于关闭的阈值，从上述的计算可知，直流电源V1对第二电容C2进行充电使第四开关M4关闭的最小时间为5.2S，因此在步骤S25中判断步骤S24的执行时间是否达到5s，当达到5s时，重复执行之前的步骤，直至电池充满电，否则继续执行步骤S24。

从上面内容可以看出，本实施方式中用于终端充电的充电系统元器件少，成本低，控制简单，一方面从图3的电路图可以分析出，只有当第一控制信号为低电平状态，第二控制信号为高电平状态时，直充电路110才会一直开启，无法关闭，而本实施方式中第一控制信号和第二控制信号是按照图4中的顺序进行设置的，不会同时出现第一控制信号为低电平状态，第二控制信号为高电平状态，因此能够有效保证充电安全的问题；另一方面，如果本实施方式中用于终端充电的充电系统出现因为终端死机、系统崩溃而非正常发出控制信号时，由于保护电路200的作用，第四开关M4也会自动关闭，从而保证了充电安全，总而言之，区别于现有技术的情况，本申请中用于终端充电的充电系统能够保证充电的安全性。

参阅图5，图5是本申请电子设备一实施方式的结构示意图，在该实施方式中，电子设备50包括：用于终端充电的充电系统51。

用于终端充电的充电系统51为上述任一项实施方式中的用于终端充电的充电系统，详细的用于终端充电的充电系统可参见上述实施方式，在此不再赘述。其中，电子设备51具体可以是手机、平板电脑、移动电源等，在此也不做限制。

以上所述仅为本申请的实施方式，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请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，均同理包括在本申请的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种用于终端充电的充电系统，其特征在于，包括：

充电电路，接收所述终端发出的控制信号，以根据所述控制信号而确定所述充电电路是否导通，且当所述充电电路导通时，充电电源通过导通的所述充电电路而为电池进行充电；

保护电路，电性连接所述充电电路，且当所述终端非正常发出所述控制信号时，所述保护电路控制所述充电电路关闭。

2.根据权利要求1所述的充电系统，其特征在于，所述控制信号包括第一控制信号和第二控制信号，其中，所述第一控制信号和所述第二控制信号分别包括高阻态、第一逻辑电平状态和第二逻辑电平状态，其中，当所述终端正常发出所述控制信号时，在任意时刻，所述第一控制信号和所述第二控制信号中的至少一个处于高阻态。

3.根据权利要求2所述的充电系统，其特征在于，

当所述第一控制信号和所述第二控制信号分别处于高阻态时，所述充电电路截止；

当所述第一控制信号处于第一逻辑电平状态，而所述第二控制信号处于高阻态时，所述充电电路和所述保护电路进行放电；

当第一控制信号处于高阻态，而所述第二控制信号处于第二逻辑电平状态时，所述充电电路导通，以使所述充电电源通过导通的所述充电电路而为所述电池进行充电；且所述保护电路进行充电，当所述保护电路充电至预定阈值时，所述充电电路截止。

4.根据权利要求3所述的充电系统，其特征在于，所述充电电路包括：

直充电路，设置在所述充电电源和所述电池之间；

充电控制电路，与所述直充电路连接以控制所述直充电路是否导通，其中，所述充电控制电路接收所述终端发出的所述控制信号，以根据所述控制信号而确定是否导通所述直充电路。

5.根据权利要求4所述的充电系统，其特征在于，所述直充电路包括：

第一开关，包括控制端、第一通路端和第二通路端，其中，所述第一开关的控制端电性连接所述充电控制电路的输出端以根据所述充电控制电路的输出而确定是否导通，所述第一开关的第一通路端电性连接至所述充电电源；

第二开关，包括控制端、第一通路端和第二通路端，其中，所述第二开关的控制端电性连接所述充电控制电路的输出端以根据所述充电控制电路的输出而确定是否导通，所述第二开关的第一通路端电性连接至所述第一开关的第二通路端，而所述第二开关的第二通路端作为所述充电电路的输出端，以连接所述电池。

6.根据权利要求5所述的充电系统，其特征在于，所述直充电路进一步包括：

第一电阻，设置在所述第一开关和所述第二开关的控制端与所述第二开关的第一通路端与所述第一开关的第二通路端之间的节点之间。

7.根据权利要求5所述的充电系统，其特征在于，所述充电控制电路包括：

第四开关，包括控制端、第一通路端和第二通路端，其中，所述第四开关的控制端接收所述终端的第一控制信号，所述第四开关的第一通路端接收所述终端的第二控制信号，所述第四开关以根据所述第一控制信号和所述第二控制信号而确定是否导通，所述第四开关的第二通路端通过电阻接地；

第三开关，包括控制端、第一通路端和第二通路端，其中，所述第三开关的控制端电性连接所述第四开关的第二通路端，所述第三开关的第一通路端作为所述充电控制电路的输出端与所述第一开关的控制端电性连接，所述第三开关的第二通路端接地。

8.根据权利要求7所述的充电系统，其特征在于，所述保护电路包括：

第二电阻，所述第二电阻的一端与直流电源电性连接；

第二电容，所述第二电容的一端与所述第二电阻的另一端电性连接，所述第二电容的另一端接地，同时所述第二阻与所述第二电容之间的节点与所述第四开关的控制端电性连接。

9.根据权利要求8所述的充电系统，其特征在于，所述第一开关、所述第二开关和所述第四开关分别为PMOS晶体管，而所述第三开关为NMOS晶体管。

10.一种电子设备，其特征在于，包括如权利要求1至9任一项所述的用于终端充电的充电系统。