CN109728631A - 一种充电电路及电子设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种充电电路及电子设备，其中充电电路包括：充电插接口，充电插接口的充电端与待充电池之间具有一连接通路；温控及浪涌保护电路，温控及浪涌保护电路包括：一开关管，开关管包括第一端、第二端以及控制第一端和第二端导通或关断的控制端，第一端连接至连接通路，第二端接地；温控电路，用于采集充电插接口的温度数据，控制开关管的工作状态；压控电路，一端与开关管的控制端连接，另一端与连接通路连接，用于在充电端的电压超过预定门限时控制开关管导通，减少器件，节省成本，节省PCB布局面积及布局空间。

Description

一种充电电路及电子设备

技术领域

本发明涉及电子领域，尤其涉及一种充电电路及电子设备。

背景技术

随着电子设备领域快充技术的发展，充电的功率越来越大，充电的可靠性也越来越重要。

现有的充电电路中，为提升充电过程可靠性，会使用较多防护器件，且由于VBUS直流/浪涌功率较大，防护器件均为大封装器件，占用很大印刷电路板(Printed CircuitBoard，PCB)面积，不利于布局布线及降低PCB成本。

发明内容

本发明实施例提供一种充电电路及电子设备，以解决现有技术中布局较多的大封装防护器件占用PCB面积大，不利于布局布线及降低成本的问题。

为了解决上述技术问题，本发明是这样实现的：

第一方面，本发明实施例提供了一种充电电路，包括：

充电插接口，所述充电插接口的充电端与待充电池之间具有一连接通路；

温控及浪涌保护电路，所述温控及浪涌保护电路包括：

一开关管，所述开关管包括第一端、第二端以及控制所述第一端和所述第二端导通或关断的控制端，其中，所述第一端连接至所述连接通路，所述第二端接地；

温控电路，用于采集充电插接口的温度数据，控制所述开关管的工作状态；

压控电路，一端与所述开关管的控制端连接，另一端与所述连接通路连接，用于在所述充电端的电压超过预定门限时控制所述开关管导通。

第二方面，本发明实施例还提供了一种电子设备，包括如上所述的充电电路。

在本发明实施例中，温控电路与压控电路共用一个开关管，开关管的导通既受控于压控电路，又受控于温控电路，实现开关管的复用，利用一个开关管同时实现电路的过温保护及防浪涌保护，实现双重保障，减少器件，节省成本，节省PCB布局面积及布局空间。

附图说明

图1表示本发明实施例中充电电路的结构图一；

图2表示本发明实施例中充电电路的结构图二；

图3表示本发明实施例中充电电路的结构图三；

图4表示本发明实施例中充电电路的结构图四。

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。

本发明实施例中公开一种充电电路，结合图1、图2及图3所示，包括：

充电插接口，所述充电插接口的充电端与待充电池之间具有一连接通路；

温控及浪涌保护电路，所述温控及浪涌保护电路包括：

一开关管，所述开关管包括第一端、第二端以及控制所述第一端和所述第二端导通或关断的控制端，其中，所述第一端连接至所述连接通路，所述第二端接地；

温控电路，用于采集充电插接口的温度数据，控制所述开关管的工作状态；

压控电路，一端与所述开关管的控制端连接，另一端与所述连接通路连接，用于在所述充电端的电压超过预定门限时控制所述开关管导通。

其中，该充电插接口优选为USB接口，充电插接口与待充电池之间形成充电回路，充电插接口包括充电端(VBUS)与接地端。具体地，在充电插接口的充电端与充电电池之间的连接通路上连接有温控及浪涌保护电路，实现对充电电路及充电电路中器件的防护。

该温控及浪涌保护电路中包括：温控电路与压控电路。温控电路用于充电插接口的过温保护，当USB接口由于腐蚀、杂质异物等原因导致短路或微短路，引起发热时，温控电路采集充电插接口的温度数据，对开关管的工作状态进行控制。其中，温控电路连接至开关管的控制端，在采集到的温度数据大于设定温度门限值时，控制开关管处于导通的工作状态，此时，充电插接口的充电端与待充电池之间的连接通路通过导通的开关管接地，通路断开，实现对电池的保护。

其中的温控电路与压控电路共用一个开关管，开关管的导通既受控于压控电路，又受控于温控电路，实现开关管的复用，利用一个开关管同时实现电路的过温保护及防浪涌保护，实现双重保障，减少器件，节省成本，节省PCB布局面积及布局空间。

其中该开关管可以是三极管或MOS管(金属-氧化物-半导体场效应晶体管)。优选为MOS管。具体地，常规电路中，受限于TVS的特性(TVS的击穿电压越高，钳位电压也越高)，无法在VBUS具有更高直流耐压的同时，降低浪涌钳位电压，无法实现更好的浪涌防护效果，由于MOS管导通阻抗低，可以做到比常规TVS更低的浪涌钳位电压，能更好地保护后端器件，复用MOS管，在实现过压防护的同时，在不降低VBUS直流耐压水平的前提下，做到更好的浪涌防护效果。

其中，上述控制端为MOS管的栅极。

进一步地，结合图1、图2及图3所示，作为一优选的实施方式，该温控电路包括：

温度采集电路，用于采集充电插接口的温度数据；

控制器，一端与所述温度采集电路连接，另一端与所述开关管的控制端连接，用于接收所述温度数据并控制所述开关管的工作状态。

该温度采集电路设置于充电插接口的临近位置处，以实现对温度参数的采集。该温度采集电路优选为热敏电阻。

当温控电路中的控制器通过温度采集电路监测到USB接口温度过高时，通过控制MOS管的栅极，使MOS管导通，将VBUS直接拉到GND，触发充电器的过流保护，从而防止在用户未发觉的情形下导致烧USB接口。

进一步地，作为一优选的实施方式，结合图1所示，其中，压控电路包括：

第一二极管Z1，所述第一二极管Z1的阴极连接至所述连接通路，阳极连接至所述控制端。

该第一二极管Z1为反接，以对控制器的输出电压进行响应。该第一二级管Z1可以是稳压二级管或小功率的TVS二级管(瞬态抑制二极管)，其作用是提供一个驱动开关管M1的通道，VBUS产生浪涌后，Z1由于齐纳击穿/雪崩击穿效应，迅速被击穿，并使开关管M1的控制端电压达到驱动电压之上，迅速控制开关管M1导通，提供更快的响应速度。

该应用情况具体是，在异常状况下，若由于电网波动、雷击等原因，导致VBUS产生一个浪涌电压，该浪涌电压通过Z1击穿传递至MOS管的栅极，导致MOS管导通，MOS管打开后，由于MOS管的导通电阻Rdson很小，所以会在VBUS与GND之间形成一个低阻通路，快速泄放浪涌电流，同时将VBUS钳位在一个较低的电压，保护后端器件(OVP、充电IC、电池等)不会被浪涌损坏。

优选地，结合图2所示，该压控电路还包括：

与所述第一二极管Z1串联的第一电阻R1，所述第一电阻R1一端连接至所述第一二极管Z1的阳极，另一端接地。

该第一电阻R1可以防止第一二极管Z1被浪涌击穿时，瞬时电压过高对开关管M1造成损伤，对器件产生保护。

作为另一优选的实施方式，结合图3所示，其中，压控电路包括：

串联的第一电容C1及第二电阻R1；

所述第一电容C1连接至所述连接通路，所述第二电阻R1接地，所述第一电容C1与所述第二电阻R1之间具有第一连接点，所述第一连接点连接至所述控制端。

该压控电路结构中的第一电容C1及第二电阻R1构成RC微分电路。当VBUS上电的瞬间，由于C1两端电压不能突变，V_R1＝VBUS，随后以指数规律下降，MOS管会先被打开，在VBUS与GND之间形成低阻通路。然后随着MOS管的栅极电压的按指数规律下降，当栅极电压下降到MOS管的导通电压阈值Vth以后，MOS管会关闭，VBUS与GND之间返回到高阻状态；通过控制R1与C1的取值，可以控制MOS管的导通时间，以及该电路的响应时间，具有不同应用场景中的合理性。

该应用情况具体是，在正常应用中，VBUS上电形成一个上升沿，而后VBUS维持稳定，这种状态下，由上述分析，MOS管也会导通一段时间，通过控制R1和C1的取值，该段导通时间被限制在较小范围内，MOS管会在很短的时间内恢复到关闭状态，因此不会对正常充电造成影响。

作为再一优选的实施方式，其中，结合图4所示，压控电路包括：

串联的第二电容C1及第三电阻R1；

所述第二电容C1连接至所述连接通路，所述第三电阻R1接地，所述第二电容C1与所述第三电阻R1之间具有第二连接点，所述第二连接点连接至所述控制端；

第二二极管Z1，所述第二二极管Z1的阴极连接所述连接通路，阳极连接至所述第二连接点。

该种压控电路的实施方式中，结合了上述两个实施方式中的电路结构，同时可以具备上述两个实施方式中的效果及优点。当VBUS在特殊情况下产生浪涌，电压迅速上升后，Z1由于齐纳击穿/雪崩击穿效应，迅速击穿并打开MOS管，能比C1和R1的组合提供更快的响应速度，可以保证极端情况下的电路防护。在充电电路中，用雪崩二极管和电容电阻构成的导通电路可以控制MOS管的导通，从而令浪涌得到快速泄放，同时通过控制R1与C1的取值，可以控制MOS管的导通时间，以及该电路的响应时间。两种方式同时应用，可以应对不同的压控场景，且均利用同一个开关管，减少器件的设置数量，节省布置空间，节省成本。

其中，当该实施方式中，二极管与电容并联，其中接地的电阻在与电容构成RC微分电路的同时，该电阻可以同时防止二极管被浪涌击穿时，瞬时电压过高对开关管造成损伤，对器件产生保护。

进一步地，前述的充电插接口的充电端与待充电池之间的连接通路上由所述充电插接口至所述待充电池的方向上，依次连接有防反插电路、过压保护电路(OVP)及充电控制芯片(充电IC)。

其中，该压控电路连接至所述连接通路位于所述防反插电路与所述过压保护电路之间的位置。以通过温控及浪涌保护电路实现对后端器件的防护。

其中，该防反接电路可以是接入整流桥或者反接二极管等方式来实现。此处不具体限定。

进一步地，本发明实施例中还公开一种电子设备，包括如上任一项所述的充电电路。减少器件，节省成本，节省PCB布局面积及布局空间，为电子设备的纤薄化提供可能。

该电子设备可以是但不限于是手机、平板电脑、智能手环、智能手表、智能音箱等具有可充电功能的设备。

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。

以上所述的是本发明的优选实施方式，应当指出对于本技术领域的普通人员来说，在不脱离本发明所述的原理前提下还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种充电电路，其特征在于，包括：

充电插接口，所述充电插接口的充电端与待充电池之间具有一连接通路；

温控及浪涌保护电路，所述温控及浪涌保护电路包括：

一开关管，所述开关管包括第一端、第二端以及控制所述第一端和所述第二端导通或关断的控制端，其中，所述第一端连接至所述连接通路，所述第二端接地；

温控电路，用于采集充电插接口的温度数据，控制所述开关管的工作状态；

压控电路，一端与所述开关管的控制端连接，另一端与所述连接通路连接，用于在所述充电端的电压超过预定门限时控制所述开关管导通。

2.根据权利要求1所述的充电电路，所述温控电路包括：

温度采集电路，用于采集充电插接口的温度数据；

控制器，一端与所述温度采集电路连接，另一端与所述开关管的控制端连接，用于接收所述温度数据并控制所述开关管的工作状态。

3.根据权利要求1所述的充电电路，其特征在于，所述压控电路包括：

第一二极管，所述第一二极管的阴极连接至所述连接通路，阳极连接至所述控制端。

4.根据权利要求3所述的充电电路，其特征在于，所述压控电路还包括：

与所述第一二极管串联的第一电阻，所述第一电阻一端连接至所述第一二极管的阳极，另一端接地。

5.根据权利要求1所述的充电电路，其特征在于，所述压控电路包括：

串联的第一电容及第二电阻；

所述第一电容连接至所述连接通路，所述第二电阻接地，所述第一电容与所述第二电阻之间具有第一连接点，所述第一连接点连接至所述控制端。

6.根据权利要求1所述的充电电路，其特征在于，所述压控电路包括：

串联的第二电容及第三电阻；

所述第二电容连接至所述连接通路，所述第三电阻接地，所述第二电容与所述第三电阻之间具有第二连接点，所述第二连接点连接至所述控制端；

第二二极管，所述第二二极管的阴极连接所述连接通路，阳极连接至所述第二连接点。

7.根据权利要求1所述的充电电路，其特征在于，

所述连接通路上由所述充电插接口至所述待充电池的方向上，依次连接有防反插电路、过压保护电路及充电控制芯片。

8.根据权利要求7所述的充电电路，其特征在于，

所述压控电路连接至所述连接通路位于所述防反插电路与所述过压保护电路之间的位置。

9.根据权利要求1所述的充电电路，其特征在于，所述开关管为MOS管。

10.一种电子设备，其特征在于，包括如权利要求1至9任一项所述的充电电路。