CN109888895B - 充电电路和移动终端 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例提供一种充电电路和移动终端，包括：第一电路，与充电接口相连，其中，第一电路通过充电接口接收用于充电的直流电，并将充电接口提供的直流电转换成交流电；第二电路，与电池相连，其中，第二电路接收第一电路输出的交流电，并将第一电路输出的交流电转换成直流电，为电池充电；电容耦合元件，位于第一电路和第二电路之间。本发明实施例中，通过电容耦合元件将充电线路的直流通路隔开，也就是说，充电电路上不存在直流通路，那么，在第一电路失效时，充电接口输出的直流电就不会直接输出至第二电路和电池上，提高了充电电路的可靠性。

Description

充电电路和移动终端
技术领域
本发明实施例涉及移动终端领域，并且更具体地，涉及一种充电电路和移动终端。
背景技术
移动终端的使用越来越普及，移动终端的充电问题成为移动终端提供商重点关注的问题。
图1示出了现有的移动终端所使用的充电电路的电路图。该电路图称为BUCK电路，主要包括：MOS管，控制电路，二极管，电感和电池。充电时，控制电路控制MOS管的导通与关断，产生变化的方波电流，该方波电流从MOS管流到电感，经电感稳压后流到电池。
现有技术存在的主要问题，或者说风险在于，MOS管可能会被击穿，造成电流直接通过电感，电流电压检查电路及电池，这样会造成电池超过极限电压，导致灾难性的后果。
造成MOS管损坏的原因可以是：
1、MOS管误导通，施加在MOS管两端的电压超过了MOS管的最大可承受电压、静电击穿或浪涌；
2、MOS管品质不良，或整机制造工艺问题；
3、其他缺陷等。
正因为MOS存在较多问题，也为了避免上述问题，提高MOS管的可靠性，现有的解决方案是：增加MOS管的导通电阻(RDSON)的阻值，以提高MOS管的耐压性，但导通电阻很高会导致充电电路容易发热，能量传输效率低等问题。
发明内容
本发明实施例提供一种充电电路和移动终端，以提高移动终端内的充电电路的可靠性。
第一方面，提供一种充电电路，所述充电电路位于移动终端的充电接口和电池之间，包括：第一电路，与所述充电接口相连，其中，所述第一电路通过所述充电接口接收用于充电的直流电，并将所述充电接口提供的直流电转换成交流电；第二电路，与所述电池相连，其中，所述第二电路接收所述第一电路输出的交流电，并将所述第一电路输出的交流电转换成直流电，为所述电池充电；电容耦合元件，位于所述第一电路和所述第二电路之间，以断开所述第一电路和所述第二电路之间的直流通路，其中，所述电容耦合元件用于在所述第一电路正常工作时，将所述第一电路输出的交流电耦合至所述第二电路，在所述第一电路因故障而无法生成交流电时，阻挡所述第一电路输出的直流电。
结合第一方面，在第一方面的一种实现方式中，所述第一电路具体用于：通过控制所述第一电路内部的开关管，对所述电容耦合元件中的电容进行充放电，将所述充电接口提供的直流电转换成交流电。
结合第一方面或其上述实现方式的任一种，在第一方面的另一种实现方式中，所述第一电路包括桥臂电路和用于控制所述桥臂电路的控制电路，其中，所述控制电路控制所述桥臂电路交替实现所述电容的充放电。
结合第一方面或其上述实现方式的任一种，在第一方面的另一种实现方式中，所述电容耦合元件中的电容为以下电容中的一种：印刷电路板PCB构成的电容，以及柔性印刷电路FPC板构成的电容。
结合第一方面或其上述实现方式的任一种，在第一方面的另一种实现方式中，所述电容耦合元件中的电容的尺寸、形状或厚度是基于所述充电电路的结构而设计的。
结合第一方面或其上述实现方式的任一种，在第一方面的另一种实现方式中，所述第一电路包括桥臂电路，所述桥臂电路包括多个金属氧化层半导体场效应晶体管MOSFET。
结合第一方面或其上述实现方式的任一种，在第一方面的另一种实现方式中，所述第二电路包括整流电路和滤波电路。
第二方面，提供一种移动终端，包括充电接口和电池，其中，在所述充电接口和所述电池之间设置有如第一方面或其上述实现方式的任一种中描述的充电电路。
结合第二方面，在第二方面的一种实现方式中，所述充电接口为通用串行总线USB接口。
结合第二方面或其上述实现方式的任一种，在第二方面的另一种实现方式中，所述移动终端支持普通充电模式和快速充电模式，其中，所述快速充电模式的充电电流大于所述普通充电模式的充电电流。
本发明实施例中，通过电容耦合元件将充电线路的直流通路隔开，也就是说，充电电路上不存在直流通路，那么，在第一电路失效时，充电接口输出的直流电就不会直接输出至第二电路和电池上，提高了充电电路的可靠性。
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中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面所描述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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是现有技术中的充电电路的电路图。
图2是本发明实施例的充电电路的示意性框图。
图3是本发明实施例的充电电路的示例图。
图4是本发明实施例的充电电路的示例图。
图5是本发明实施例的移动终端的示意性框图。
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的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本发明保护的范围。
图2是本发明实施例的充电电路的示意性框图。图2的充电电路30设置在移动终端的充电接口10和电池20之间，所述充电电路30包括：
第一电路31，与所述充电接口10相连，其中，所述第一电路31通过所述充电接口10接收用于充电的直流电，并将所述充电接口10提供的直流电转换成交流电；
第二电路32，与所述电池20相连，其中，所述第二电路32接收所述第一电路31输出的交流电，并将所述第一电路31输出的交流电转换成直流电，为所述电池20充电；
电容耦合元件33，位于所述第一电路31和所述第二电路32之间，以断开所述第一电路31和所述第二电路32之间的直流通路，其中，所述电容耦合元件33用于在所述第一电路31正常工作时，将所述第一电路31输出的交流电耦合至所述第二电路32，在所述第一电路31因故障而无法生成交流电时，阻挡所述第一电路31输出的直流电。
本发明实施例中，通过电容耦合元件将充电线路的直流通路隔开，也就是说，充电电路上不存在直流通路，那么，在第一电路失效时，充电接口输出的直流电就不会直接输出至第二电路和电池上，提高了充电电路的可靠性。
应理解，所述充电接口10可以为通用串行总线(Universal Serial Bus，USB)接口，该USB接口可以是普通的USB接口，或micro USB接口。此外，还应理解，上述电池20可以是锂电池。
应理解，上述第二电路32的作用可以是将第一电路31输出的电流调整成适合为电池20充电的充电电流。第二电路32可以包括整流电路、滤波电路或稳压电路等，该整流电路可以是二极管整流电路或三极管整流电路，具体参照现有技术的整流方式，此处不再详述。
应理解，所述第二电路32可用于将所述第一电路31通过所述电容耦合元件33耦合至第二电路32的交流电调整成适于为所述电池20充电的直流电。
需要说明的是，第一电路31将充电接口10提供的直流电转换成交流电可以是通过第一电路31对电容耦合元件33中的电容进行充放电实现的，即第一电路31通过一定的控制逻辑实现对电容耦合元件33中的电容进行充放电，当该控制逻辑的控制频率达到一定程度时，从电容的角度来看，从第一电路31输出的是交流电，而电容具有通交流、阻直流的功能，该交流电就会通过电容传至第二电路32。
可选地，作为一个实施例，所述第一电路31具体用于：通过控制所述第一电路31内部的开关管，对所述电容耦合元件33中的电容进行充放电，将所述充电接口10提供的直流电转换成交流电。
本发明实施例中，第一电路内部设置有开关管(如MOS管)，开关管容易发生击穿，当开关管发生击穿时，第一电路就无法通过开关管将直流转换成交流，导致充电接口输入的直流电直接施加到充电电路的后续器件或电池上，但是，本发明实施例在第一电路和第二电路之间设置了电容耦合元件，该电容耦合元件将充电电路的直流通路断开，通交流、阻直流。也就是说，即使第一电路中的开关管被击穿或失效，充电接口输入的直流电也无法流到第二电路或电池处，从而提高了移动终端充电电路的安全性。
此外，由于电容耦合元件具有很好的隔离性能，第一电路中的开关管的导通电阻就可以做的很低(无需像现有技术那样通过增加导通电阻来增加MOS管耐压性，从而增加电路的可靠性)，这样会减少发热和损耗，提高整个充电电路的能量传递效率。
应注意，本发明实施例对第一电路31的具体形式，电容耦合元件33中的电容的数量，以及第一电路31和电容耦合元件33中的电容的连接形式不作具体限定。例如，第一电路31可以是半桥电路，也可以是全桥电路；电容耦合元件33可以包括一个电容，也可以包括两个电容。实际上，只要以上电路和元件的具体形式和连接关系能够实现第一电路31通过电容耦合元件将能量传递至第二电路32即可。下文会结合具体的实施例进行详细描述。
可选地，作为一个实施例，所述第一电路31可包括桥臂电路和用于控制所述桥臂电路的控制电路，其中，所述控制电路控制所述桥臂电路动作，实现所述电容的充放电。例如，第一电路31可包括半桥电路，电容耦合元件33包括一个电容，第一电路31和第二电路32共地，该第一电路31分别与电容的一端和地相连，电容的另一端通过第二电路和电池接地。第一电路31通过控制半桥电路，实现电容的充电以及电容对地的放电。或者，第一电路31可以包括全桥电路，电容耦合元件33可以包括两个电容，该全桥电路分别与该两个电容相连，第一电路31通过控制全桥电路，交替改变两个电容的电压的方向。
需要说明的是，控制电路的取电方式可以有多种，例如，可以由充电电流供电，也可以由移动终端内部的电源供电。
可选地，作为一个实施例，所述电容耦合元件中的电容为以下电容中的一种：印刷电路板(Printed Circuit Board，PCB)构成的电容，以及柔性印刷电路(Flexible PrintedCircuit，FPC)板构成的电容。可选地，作为一个实施例，所述电容耦合元件中的电容的尺寸、形状或厚度是基于所述移动终端的结构而设计的。
具体地，PCB板构成的电容可以是利用PCB板材以及上面的铜箔特意构成的电容；FPC板构成的电容可以是利用FPC特意设计构成的电容。PCB板构成的电容及FPC板构成的电容的好处主要有：可以设计成任意形状，任意大小，任意厚度，可以根据手机等终端的结构及形状随意设计。
可选地，作为一个实施例，所述第一电路31可包括桥臂电路，所述桥臂电路包括多个金属氧化层半导体场效应晶体管MOSFET。
可选地，作为一个实施例，所述第二电路可包括整流电路和滤波电路。
下面结合具体例子，更加详细地描述本发明实施例。应注意，图3至图4的例子仅仅是为了帮助本领域技术人员理解本发明实施例，而非要将本发明实施例限于所例示的具体数值或具体场景。本领域技术人员根据所给出的图3至图4的例子，显然可以进行各种等价的修改或变化，这样的修改或变化也落入本发明实施例的范围内。
举例说明，参见图3，第一电路31可包括控制电路311和半桥电路312，其中，半桥电路312可包括开关管T1和开关管T2。电容耦合元件33可包括电容C1。在充电的过程中，控制电路311可交替控制开关管T1和开关管T2动作，实现对电容C1的充放电，从而将直流电转换为交流电，经过电容C1流至第二电路32和电池20。
具体而言，在充电的过程中，控制电路311可以先控制开关管T1导通，开关管T2断开，此时，充电接口10输入的直流电会经过开关管T1对电容C1充电；然后，控制电路311可以控制开关管T1断开，开关管T2导通，由于第一电路31和第二电路32共地，电容C1会对地放电。控制电路311按照上述方式反复控制半桥电路动作，就会形成能够经过电容C1的交流电。
如果半桥电路312中的开关管被击穿，电容C1会阻止充电接口10输出的直流电直接流到第二电路32和电池，从而提高了充电电路的可靠性。
再举一例，参见图4。第一电路31可包括控制电路313和全桥电路314，其中，全桥电路314可包括开关管T1、开关管T2、开关管T3和开关管T4。电容耦合元件33包括电容C1和电容C2。在充电的过程中，控制电路313可先控制开关管T1和开关管T4动作，再控制开关管T2和开关管T4动作，交替改变电容C1和电容C2中的电压的方向，从而将直流电转换为交流电，经过电容C1和电容C2流至第二电路32和电池20。
具体而言，在充电的过程中，控制电路311可以先控制开关管T1和开关管T4导通，开关管T2和开关管T3断开，此时，充电接口10输入的直流电会经过开关管T1、电容C2、电容C1、开关管T4到地形成回路；然后，控制电路311可以控制开关管T1和开关管T4断开，开关管T2和开关管T3导通，此时，充电接口10输入的直流电会经过开关管T3、电容C1、电容C2、开关管T2到地形成回路。控制电路311按照上述方式反复控制全桥电路动作，就会形成能够经过电容C1和电容C2的交流电。
如果全桥电路314中的开关管被击穿，电容C1和电容C2会阻止充电接口10输出的直流电直接流到第二电路32和电池，从而提高了充电电路的可靠性。
图5是本发明实施例提供的一种移动终端的示意性框图。移动终端50包括充电接口51、电池52、以及充电电路53，其中，所述充电电路53可以采用上述充电电路30的任意一种实现方式。
本发明实施例中，通过电容耦合元件将充电线路的直流通路隔开，也就是说，充电电路上不存在直流通路，那么，在第一电路失效时，充电接口输出的直流电就不会直接输出至第二电路和电池上，提高了充电电路的可靠性。
可选地，作为一个实施例，所述充电接口51为USB接口。
可选地，作为一个实施例，所述移动终端50支持普通充电模式和快速充电模式，其中，所述快速充电模式的充电电流大于所述普通充电模式的充电电流。
应理解，MOS管被击穿的现象在支持快速充电的移动终端中尤文严重，因此，采用本发明实施例的移动终端可以很好的解决快速充电时的MOS击穿导致的线路不可靠的问题。
本发明实施例还提供一种充电电路，所述充电电路用于接收直流电，为电池充电，所述充电电路包括：
第一电路，与所述直流电的输入端相连，将所述充电接口提供的直流电转换成交流电；
第二电路，与所述电池相连，其中，所述第二电路接收所述第一电路输出的交流电，并将所述第一电路输出的交流电转换成直流电，为所述电池充电；
电容耦合元件，位于所述第一电路和所述第二电路之间，以断开所述第一电路和所述第二电路之间的直流通路，其中，所述电容耦合元件用于在所述第一电路正常工作时，将所述第一电路输出的交流电耦合至所述第二电路，在所述第一电路因故障而无法生成交流电时，阻挡所述第一电路输出的直流电。
本发明实施例中，通过电容耦合元件将充电线路的直流通路断开，也就是说，输入的直流电无法直接流向电池，那么，在第一电路失效时，充电接口输出的直流电就会被电容耦合元件阻挡下来，不会对电池造成损害。
可选地，作为一个实施例，所述第一电路具体用于：通过控制所述第一电路内部的开关管，对所述电容耦合元件中的电容进行充放电，将所述充电接口提供的直流电转换成交流电。
可选地，作为一个实施例，所述第一电路包括桥臂电路和用于控制所述桥臂电路的控制电路，其中，所述控制电路控制所述桥臂电路交替实现所述电容的充放电。
可选地，作为一个实施例，所述电容耦合元件中的电容为以下电容中的一种：印刷电路板PCB构成的电容，以及柔性印刷电路FPC板构成的电容。
可选地，作为一个实施例，所述第一电路包括桥臂电路，所述桥臂电路包括多个金属氧化层半导体场效应晶体管MOSFET。
可选地，作为一个实施例，所述第二电路包括整流电路和滤波电路。
可选地，作为一个实施例，所述充电电路用于移动终端。此外，可选地，作为一个实施例，所述电容耦合元件中的电容的尺寸、形状或厚度是基于所述移动终端的结构而设计的。
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统、装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。
所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。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或者该技术方案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中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (12)

1.一种充电电路，其特征在于，所述充电电路位于移动终端的充电接口和电池之间，所述充电电路包括：
第一电路，用于接收直流电，并将所述直流电转换成交流电；
第二电路，用于接收所述第一电路输出的交流电，并将所述第一电路输出的交流电转换成直流电；
电容耦合元件，位于所述第一电路和所述第二电路之间，用于在所述第一电路正常工作时，将所述第一电路输出的交流电耦合至所述第二电路，在所述第一电路因故障而无法生成交流电时，断开所述第一电路和所述第二电路之间的直流通路；
其中，所述第一电路和所述第二电路共地；所述第一电路与所述电容耦合元件和地相连；所述第二电路与所述电容耦合元件及所述电池连接。
2.如权利要求1所述的充电电路，其特征在于，所述电容耦合元件包括电容，所述第一电路用于：通过控制所述第一电路内部的开关管，对所述电容耦合元件中的电容进行充放电，将接收的直流电转换成交流电。
3.如权利要求2所述的充电电路，其特征在于，所述第一电路包括开关管，当所述开关管发生击穿时，所述第一电路无法生成交流电。
4.如权利要求3所述的充电电路，其特征在于，所述第一电路用于：控制所述第一电路内部的开关管，以使得所述接收的直流电对所述电容充电，以及控制所述第一电路内部的开关管使得所述电容对地放电，以实现将所述接收的直流电转换成交流电。
5.如权利要求2所述的充电电路，其特征在于，所述第一电路包括桥臂电路和用于控制所述桥臂电路的控制电路，所述桥臂包括开关管，其中，所述控制电路控制所述桥臂电路中的开关管交替导通实现所述电容的充放电。
6.如权利要求5所述的充电电路，其特征在于，所述电容耦合元件包括第一电容和第二电容，所述桥臂电路为全桥电路，包括第一开关管、第二开关管、第三开关管和第四开关管，其中，
所述第一开关管的第一端与所述充电接口相连，所述第一开关管的第二端与所述第一电容的第一端相连，所述第一开关管的控制端与所述控制电路相连；
所述第二开关管的第一端与所述第一开关管的第二端相连，所述第二开关管的第二端与地相连，所述第二开关管的控制端与所述控制电路相连；
所述第三开关管的第一端与所述充电接口相连，所述第三开关管的第二端与所述第二电容的第一端相连，所述第三开关管的控制端与所述控制电路相连；
所述第四开关管的第一端与所述第三开关管的第二端相连，所述第四开关管的第二端与地相连，所述第四开关管的控制端与所述控制电路相连；
所述第一电容的第二端与所述第二电路相连；
所述第二电容的第二端与所述第二电路相连。
7.如权利要求1-5中任一项所述的充电电路，其特征在于，所述电容耦合元件中的电容为以下电容中的一种：印刷电路板PCB构成的电容，以及柔性印刷电路FPC板构成的电容。
8.如权利要求1-5中任一项所述的充电电路，其特征在于，所述电容耦合元件中的电容的尺寸、形状或厚度是基于所述充电电路的结构而设计的。
9.如权利要求1-5中任一项所述的充电电路，其特征在于，所述第二电路包括整流电路和滤波电路。
10.一种移动终端，其特征在于，包括充电接口和电池，其中，在所述充电接口和所述电池之间设置的充电电路；
所述充电电路包括：
第一电路，与所述充电接口相连，用于通过所述充电接口接收用于充电的直流电，并将所述直流电转换成交流电；
第二电路，与所述电池相连，用于接收所述第一电路输出的交流电，并将所述第一电路输出的交流电转换成直流电，以为所述电池充电；
电容耦合元件，位于所述第一电路和所述第二电路之间，用于在所述第一电路正常工作时，将所述第一电路输出的交流电耦合至所述第二电路，在所述第一电路因故障而无法生成交流电时，断开所述第一电路和所述第二电路之间的直流通路；
其中，所述第一电路和所述第二电路共地；所述第一电路与所述电容耦合元件和地相连；所述第二电路与所述电容耦合元件及所述电池连接。
11.如权利要求10所述的移动终端，其特征在于，所述充电接口为通用串行总线USB接口。
12.如权利要求10或11所述的移动终端，其特征在于，所述移动终端支持普通充电模式和快速充电模式，其中，所述快速充电模式的充电电流大于所述普通充电模式的充电电流。
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