CN109617184A - 一种升压电路和终端 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种升压电路和终端。所述升压电路应用于具有充电电池的终端，所述终端包括电池保护模块、第一晶体管和第二晶体管；所述升压电路的第一输入端与所述电池保护模块的充电控制CO端连接，第二输入端与所述电池保护模块的放电控制DO端连接，第一输出端与所述第一晶体管的控制极连接，第二输出端与所述第二晶体管的控制极连接；所述升压电路，用于在控制所述第一晶体管和所述第二晶体管导通的情况下，对所述CO端和所述DO端输出的驱动电压进行升压处理，以降低所述第一晶体管和所述第二晶体管的导通电阻。通过本发明实施例，可以使第一晶体管和第二晶体管的导通电阻更低更稳定，从而实现降低通路热功耗，提高过流检测精度的效果。

Description

一种升压电路和终端

技术领域

本发明涉及充放电技术领域，尤其涉及一种升压电路和终端。

背景技术

随着快充技术的发展，快速充电功能在终端终端设备中的应用越来越普及，具有快速充电的终端设备很受用户的青睐。为了给用户更快更极致的充电体验，充电电流越做越大，为了保护电池，需要进行过流检测。过流检测的过程包括：检测充放电通路上晶体管的栅源电压，当晶体管的栅源电压超过过流保护的设定阈值时，判定存在过流，控制晶体管关断，保护电池。

一般情况下，电池的正负极分别连接晶体管的栅极和源极。由于在充放电过程中，电池电压会在2.8～4.4V之间波动，因此晶体管的栅源电压也会随之波动，晶体管的导通电阻也会随之波动。一方面，过流保护的设定阈值是固定的，所以实际的过流值会随着电池电压变化，导致过流检测的精度较差。另一方面，为避免充电电流较大时，晶体管发热比较严重，需要选用导通电阻很低的晶体管，而导通电阻较低的晶体管也会导致电流检测精度变差。

发明内容

本发明实施例提供一种升压电路和终端，以解决现有技术中充放电通路的晶体管影响过流检测精度的问题。

为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种升压电路，应用于具有充电电池的终端，所述终端包括电池保护模块、第一晶体管和第二晶体管；

所述升压电路的第一输入端与所述电池保护模块的充电控制CO端连接，第二输入端与所述电池保护模块的放电控制DO端连接，第一输出端与所述第一晶体管的控制极连接，第二输出端与所述第二晶体管的控制极连接；

所述升压电路，用于在控制所述第一晶体管和所述第二晶体管导通的情况下，对所述CO端和所述DO端输出的驱动电压进行升压处理，以降低所述第一晶体管和所述第二晶体管的导通电阻。

本发明实施例还提供了一种终端，所述终端包括充电电池、电池保护模块、第一晶体管、第二晶体管、第一电阻和如上述的升压电路；

所述电池保护模块的第一电源端与所述终端的第一供电端和所述充电电池的第一电极连接，第二电源端与所述充电电池的第二电极连接，充电控制CO端与所述升压电路的第一输入端连接，放电控制DO端与所述升压电路的第二输入端连接，检测端VM与所述第一电阻的一端连接；所述电池保护模块，用于在所述充电电池的充放电过程中，输出控制所述第一晶体管和所述第二晶体管的驱动电压；

所述升压电路的第一输出端与所述第一晶体管的控制极连接，第二输出端与所述第二晶体管的控制极连接；所述升压电路，用于在控制所述第一晶体管和所述第二晶体管导通的情况下，对所述CO端和DO端输出的驱动电压进行升压处理；

所述第一晶体管的第一极与所述终端的第二供电端连接，第二极与所述第二晶体管的第一极连接；所述第一晶体管，用于在所述升压电路的第一输出端的控制下导通或关断，并在关断的情况下切断充电通路；

所述第二晶体管的第二极与所述充电电池的第二电极连接；所述第二晶体管，用于在所述升压电路的第二输出端的控制下导通或关断，并在关断的情况下切断放电通路。

本发明实施例中，升压电路的第一输入端与电池保护模块的CO端连接，第二输入端与电池保护模块的DO端连接，第一输出端与第一晶体管的控制极连接，第二输出端与第二晶体管的控制极连接。在控制第一晶体管和第二晶体管导通的情况下，对CO端和DO端输出的驱动电压进行升压处理，使第一晶体管和第二晶体管的导通电阻更低更稳定，从而实现降低通路热功耗，提高过流检测精度的效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例的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发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例一的一种升压电路的结构示意图之一；

图2是本发明实施例一的一种升压电路的结构示意图之二；

图3是本发明实施例一的第一升压模块的结构示意图；

图4是本发明实施例二的一种终端的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一

参照图1，示出了本发明实施例提供的一种升压电路的结构示意图。应用于具有充电电池的终端，所述终端包括电池保护模块102、第一晶体管M1和第二晶体管M2；

所述升压电路101的第一输入端IN1与所述电池保护模块102的充电控制CO端连接，第二输入端IN2与所述电池保护模块102的放电控制DO端连接，第一输出端OUT1与所述第一晶体管M1的控制极连接，第二输出端OUT2与所述第二晶体管M2的控制极连接；

所述升压电路101，用于在控制所述第一晶体管M1和所述第二晶体管M2导通的情况下，对所述CO端和所述DO端输出的驱动电压进行升压处理，以降低所述第一晶体管M1和所述第二晶体管M2的导通电阻。

本实施例中，在终端对充电电池充电时，或者充电电池为终端供电时，电池保护模块102判断第一晶体管M1或第二晶体管M2的源漏电压是否超过设定阈值，如果源漏电压超过设定阈值，则判定存在过流现象。此时，电池保护模块102需要对充电电池起保护作用，充电控制CO端输出驱动电压控制第一晶体管M1关断，使第一晶体管M1切断充电通路，或者放电控制DO端输出驱动电压控制第二晶体管M2关断，使第二晶体管M2切断放电通路。当不存在过压或过流现象时，控制第一晶体管M1和第二晶体管M2导通，使充电通路或放电通路导通。根据晶体管的特性，晶体管的栅源电压变大时，导通电阻变小；栅源电压变小时，导通电阻变大。导通电阻随着栅源电压变化，会导致源漏电压也发生变化。对于固定的电压阈值，源漏电压的变化会降低过流判断的准确度。可见，导通电阻较大时，源漏电压变化大，过流检测的精度差。

在控制第一晶体管M1和第二晶体管M2导通的情况下，升压电路101对电池保护模块102输出的驱动电压进行升压处理，例如将驱动电压提高到原电压的二倍，则可以使第一晶体管M1和第二晶体管M2的导通电阻更低更稳定。由于第一晶体管M1和第二晶体管M2的导通电阻降低了，一方面可以降低通路的热功耗，另一方面，对于同一导通电流，第一晶体管M1和第二晶体管M2的导通电阻稳定，源漏电压则比较稳定，从而提高了过流检测精度。

可选地，参照图2所示的升压电路的结构示意图，所述升压电路101包括第一升压模块1011和第二升压模块1012；

所述第一升压模块1011的输入端与所述CO端连接，输出端与所述第一晶体管M1的控制极连接；

所述第二升压模块1012的输入端与所述DO端连接，输出端与所述第二晶体管M2的控制极连接。

本实施例中，第一升压模块1011对CO端输出的驱动电压进行升压处理，将升压后的驱动电压输入到第一晶体管M1的控制极，增大第一晶体管M1的栅源电压，降低第一晶体管M1的导通电阻。第二升压模块1012对DO端输出的驱动电压进行升压处理，将升压后的驱动电压输入到第二晶体管M2的控制极，增大第二晶体管M2的栅源电压，降低第二晶体管M2的导通电阻。

可选地，参照图3所示的第一升压模块的结构示意图，所述第一升压模块1011包括第一开关K1、第二开关K2、第三开关K3、第四开关K4和电容C；

所述第一开关K1的两端分别与所述CO端和第一节点连接；

所述第二开关K2的两端分别与第二节点和第三节点连接；

所述第三开关K3的两端分别与所述第二节点和所述第一晶体管M1的控制极连接；

所述第四开关K4的两端分别与所述第一节点和接地端连接；

所述电容C的两端分别与所述第一节点和所述第二节点连接；所述电容C，用于在所述第一开关K1和所述第三开关K3关断，所述第二开关K2和所述第四开关K4导通的情况下充电，在所述第一开关K1和所述第三开关K3导通，所述第二开关K2和所述第四开关K4关断的情况下放电。

本实施例中，第一开关K1的两端分别与CO端和第一节点，第二开关K2的两端分别与第二节点和第三节点，第三开关K3的两端分别与第二节点和第一晶体管M1的控制极连接，第四晶体管的两端分别与第一节点和接地端连接。首先控制第一开关K1和第三开关K3关断，第二开关K2和第四开关K4导通，此时第三节点、第二开关K2、电容C、第四开关K4和接地端形成通路。第三节点的电压为电容C充电。然后，控制第一开关K1和第三开关K3导通，第二开关K2和第四开关K4关断，此时CO端、第一开关K1、电容C、第三开关K3和第一晶体管M1的控制极形成通路，CO端输出的驱动电压与电容C存储的电压一起施加到第一晶体管M1的控制极上，提高了第一晶体管M1的驱动电压，降低了第一晶体管M1的导通电阻。其中，第一开关K1、第二开关K2、第三开关K3、第四开关K4均可以是TFT(Thin Film Transistor，薄膜晶体管)形成的开关管，第一晶体管M1可以是NMOS(NMetalOxideSemiconductor，N型金属-氧化物-半导体)管。本发明实施例对此不作详细限定，可以根据实际情况进行设置。

可选地，所述第三节点连接所述CO端。

可选地，所述第一升压模块1011的输出电压为所述驱动电压的二倍。

本实施例中，第三节点可以连接到CO端，在第一开关K1和第三开关K3关断、第二开关K2和第四开关K4导通时，由CO端的驱动电压为电容C充电。在第一开关K1和第三开关K3导通、第二开关K2和第四开关K4关断时，第一升压模块1011的输出电压，即施加到第一晶体管M1控制极上的电压，是驱动电压的二倍。

可选地，所述第三节点连接参考电压端。

可选地，所述第一升压模块的输出电压为所述驱动电压与所述参考电压端的参考电压之和。

本实施例中，第三节点也可以连接参考电压端，在第一开关K1和第三开关K3关断、第二开关K2和第四开关K4导通时，由参考电压端的参考电压为电容C充电。在第一开关K1和第三开关K3导通、第二开关K2和第四开关K4关断时，第一升压模块1011的输出电压为参考电压与CO端的驱动电压之和。第一升压模块1011输出到第一晶体管M1控制极的电压可以根据需求任意设置，本发明实施例对此不作详细限定。

可选地，所述第一升压模块1011和所述第二升压模块1012结构相同。

本实施例中，第二升压模块1012可以与第一升压模块1011结构相同。例如，第二升压模块1012也由四个开关和一个电容C组成，并且第二升压模块1012中的第三节点连接DO端，第一升压模块1011中的第三节点连接CO端。第二升压模块1012也可以与第一升压模块1011结构不同，例如，第二升压模块1012中的第三节点连接参考电压端，第一升压模块1011中的第三节点连接DO端。本发明实施例对此不作详细限定，可以根据实际情况进行设置。

综上所述，在本发明实施例中，升压电路的第一输入端与电池保护模块的CO端连接，第二输入端与电池保护模块的DO端连接，第一输出端与第一晶体管的控制极连接，第二输出端与第二晶体管的控制极连接。在控制第一晶体管和第二晶体管导通的情况下，对CO端和DO端输出的驱动电压进行升压处理，使第一晶体管和第二晶体管的导通电阻更低更稳定，从而实现降低通路热功耗，提高过流检测精度的效果。

实施例二

参照图4，示出了本发明实施例提供的一种终端的结构框图。所述终端包括充电电池103、电池保护模块102、第一晶体管M1、第二晶体管M2、第一电阻R1和如实施例一所述的升压电路101；

所述电池保护模块102的第一电源端VDD与所述终端的第一供电端P+和所述充电电池的第一电极B+连接，第二电源端VSS与所述充电电池的第二电极B-连接，充电控制CO端与所述升压电路101的第一输入端IN1连接，放电控制DO端与所述升压电路101的第二输入端IN2连接，检测端VM与所述第一电阻R1的一端连接；所述电池保护模块102，用于在所述充电电池的充放电过程中，输出控制所述第一晶体管M1和所述第二晶体管M2的驱动电压；

所述升压电路101的第一输出端OUT1与所述第一晶体管M1的控制极连接，第二输出端OUT2与所述第二晶体管M2的控制极连接；所述升压电路101，用于在控制所述第一晶体管M1和所述第二晶体管M2导通的情况下，对所述CO端和DO端输出的驱动电压进行升压处理；

所述第一晶体管M1的第一极与所述终端的第二供电端P-连接，第二极与所述第二晶体管M2的第一极连接；所述第一晶体管M1，用于在所述升压电路101的第一输出端的控制下导通或关断，并在关断的情况下切断充电通路；

所述第二晶体管M2的第二极与所述充电电池的第二电极B-连接；所述第二晶体管M2，用于在所述升压电路101的第二输出端的控制下导通或关断，并在关断的情况下切断放电通路。

本实施例中，终端为充电电池充电时，终端的第一供电端P+、充电电池的第一电极B+、充电电池、充电电池的第二电极B-、第二晶体管M2、第一晶体管M1、终端的第二供电端P-形成充电通路。充电电池为终端供电时，充电电池、充电电池的第一电极B+、终端的第一供电端P+、终端内的各部件、终端的第二供电端P-、第一晶体管M1、第二晶体管M2、充电电池的第二电极B-形成放电通路。电池保护模块102在充电电池充放电的过程中，检测端VM根据第一电阻的阻值、终端的第二供电端P-的电压，检测到电压阈值。其中，第一电阻的阻值可以是0.9kΩ-2kΩ。本发明实施例对第一电阻的阻值不作详细限定，可以根据实际情况进行设置。确定电压阈值后，根据电压阈值、第一电源端VDD和第二电源端VSS检测到的电压，判断是否存在过流或过压的现象。在判定存在过流或过压时，电池保护模块102降低CO端或DO端的输出电压。例如，将CO端的电压降低为0V，则输入到第一晶体管M1控制极上的电压为0V，第一晶体管M1关断，切断了充电通路。或者，将DO端的电压降低至0-0.3V，则输入到第二晶体管M2控制极栅上的电压很小，第二晶体管M2关断，切断了放电通路。电池保护模块102判定不存在过流或过压时，控制第一晶体管M1和第二晶体管M2导通。此时，电池保护模块102输出的驱动电压经过升压电路101的升压处理施加在第一晶体管M1和第二晶体管M2的控制极上。升压电路101提高了施加在第一晶体管M1和第二晶体管M2的控制极上的电压，即提高了第一晶体管M1和第二晶体管M2的栅源电压，因此降低了第一晶体管M1和第二晶体管M2的导通电阻，从而降低了通路的热功耗。例如，终端正常工作时充电电池的电压在3.0V-4.38V之间，第一晶体管M1和第二晶体管M2的导通电阻为3mΩ-4.6mΩ。经过升压电路101升压，比如施加到第一晶体管M1和第二晶体管M2控制极上的驱动电压是6.0V-8.8V，则第一晶体管M1和第二晶体管M2的导通电阻为1.9mΩ～2.2mΩ。第一晶体管M1和第二晶体管M2的导通电阻从3mΩ-4.6mΩ降低至1.9mΩ～2.2mΩ，充电时的热功耗可以降低40％。以电压阈值为80mV为例，当第一晶体管M1和第二晶体管M2的导通电阻为3mΩ-4.6mΩ时，电流阈值为17A-26A；当第一晶体管M1和第二晶体管M2的导通电阻为1.9mΩ～2.2mΩ时，电流阈值为36A-42A。可见，在导通电阻降低后，电流阈值的范围缩小了，提高了过流检测的精度。

可选地，还包括第二电阻；

所述第二电阻的两端分别与所述充电电池的第一电极B+和所述电池保护模块102的第一电源端VDD连接。

本实施例中，在电池保护模块102的第一电源端VDD还可以通过第二电阻连接充电电池的第一电极B+，从而保护电池保护模块102。第二电阻可以小于1kΩ，本发明实施例对此不作详细限定，可以根据实际情况进行设置。

综上所述，在本发明实施例中，终端包括充电电池、电池保护模块、第一晶体管、第二晶体管、第一电阻和升压电路，其中升压电路可以使第一晶体管和第二晶体管的导通电阻更低更稳定，从而降低通路热功耗，提高过流检测精度，可以更好地保护充电电池，提高终端的可靠性。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质(如ROM/RAM、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台终端(可以是手机，计算机，服务器，空调器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。

上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。

Claims (11)

1.一种升压电路，其特征在于，应用于具有充电电池的终端，所述终端包括电池保护模块、第一晶体管和第二晶体管；

所述升压电路的第一输入端与所述电池保护模块的充电控制CO端连接，第二输入端与所述电池保护模块的放电控制DO端连接，第一输出端与所述第一晶体管的控制极连接，第二输出端与所述第二晶体管的控制极连接；

所述升压电路，用于在控制所述第一晶体管和所述第二晶体管导通的情况下，对所述CO端和所述DO端输出的驱动电压进行升压处理，以降低所述第一晶体管和所述第二晶体管的导通电阻。

2.根据权利要求1所述的升压电路，其特征在于，所述升压电路包括第一升压模块和第二升压模块；

所述第一升压模块的输入端与所述CO端连接，输出端与所述第一晶体管的控制极连接；

所述第二升压模块的输入端与所述DO端连接，输出端与所述第二晶体管的控制极连接。

3.根据权利要求2所述的升压电路，其特征在于，所述第一升压模块包括第一开关、第二开关、第三开关、第四开关和电容；

所述第一开关的两端分别与所述CO端和第一节点连接；

所述第二开关的两端分别与第二节点和第三节点连接；

所述第三开关的两端分别与所述第二节点和所述第一晶体管的控制极连接；

所述第四开关的两端分别与所述第一节点和接地端连接；

所述电容的两端分别与所述第一节点和所述第二节点连接；所述电容，用于在所述第一开关和所述第三开关关断，所述第二开关和所述第四开关导通的情况下充电，在所述第一开关和所述第三开关导通，所述第二开关和所述第四开关关断的情况下放电。

4.根据权利要求3所述的升压电路，其特征在于，所述第三节点连接所述CO端。

5.根据权利要求4所述的升压电路，其特征在于，所述第一升压模块的输出电压为所述驱动电压的二倍。

6.根据权利要求3所述的升压电路，其特征在于，所述第三节点连接参考电压端。

7.根据权利要求6所述的升压电路，其特征在于，所述第一升压模块的输出电压为所述驱动电压与所述参考电压端的参考电压之和。

8.根据权利要求3所述的升压电路，其特征在于，所述第一开关、所述第二开关、所述第三开关和所述第四开关均为开关管。

9.根据权利要求2-8任一项所述的升压电路，其特征在于，所述第一升压模块和所述第二升压模块结构相同。

10.一种终端，其特征在于，所述终端包括充电电池、电池保护模块、第一晶体管、第二晶体管、第一电阻和如权利要求1-9任一项所述的升压电路；

所述电池保护模块的第一电源端与所述终端的第一供电端和所述充电电池的第一电极连接，第二电源端与所述充电电池的第二电极连接，充电控制CO端与所述升压电路的第一输入端连接，放电控制DO端与所述升压电路的第二输入端连接，检测端VM与所述第一电阻的一端连接；所述电池保护模块，用于在所述充电电池的充放电过程中，输出控制所述第一晶体管和所述第二晶体管的驱动电压；

所述升压电路的第一输出端与所述第一晶体管的控制极连接，第二输出端与所述第二晶体管的控制极连接；所述升压电路，用于在控制所述第一晶体管和所述第二晶体管导通的情况下，对所述CO端和DO端输出的驱动电压进行升压处理；

所述第一晶体管的第一极与所述终端的第二供电端连接，第二极与所述第二晶体管的第一极连接；所述第一晶体管，用于在所述升压电路的第一输出端的控制下导通或关断，并在关断的情况下切断充电通路；

所述第二晶体管的第二极与所述充电电池的第二电极连接；所述第二晶体管，用于在所述升压电路的第二输出端的控制下导通或关断，并在关断的情况下切断放电通路。

11.根据权利要求10所述的终端，其特征在于，还包括第二电阻；

所述第二电阻的两端分别与所述充电电池的第一电极和所述电池保护模块的第一电源端连接。