CN110365070A - 一种充电电路、电子设备和充电方法 - Google Patents

Abstract

本申请实施例涉及一种充电电路、电子设备和充电方法，以实现提高充电功率的同时，降低制备成本。所述充电电路，包括转换模块和充电模块组，转换模块的输入端分别与有线电源输出端和无线电源输出端连接，转换模块的输出端与充电模块组的输入端电性连接；在进行有线充电时，转换模块配置为通过输入端接入有线电源输出端的直流电，将接入的直流电进行降压转换后提供至充电模块组；以及，在进行无线充电时，转换模块配置为通过输入端接入无线电源输出端的直流电，将接入的直流电进行稳压转换后提供至充电模块组；充电模块组配置为将转换模块转换后的直流电进行调整，将调整后的直流电提供至充电电池。

Description

一种充电电路、电子设备和充电方法

技术领域

本申请实施例涉及充电技术领域，具体涉及一种充电电路、电 子设备和充电方法。

背景技术

随着便携设备无线充电的逐渐普及，目前很多便携设备同时支 持有线充电和无线充电。传统的“有线充电+无线充电”方案中，有 线充电线路直接连接充电器Charger，无线充电线路中线圈依次通过 整流器和降压式Buck变换器电路连接Charger，由Charger对有线 和无线充电的电流进行转换后，提供给电池。上述传统的“有线充 电方案+无线充电”方案在实际应用中，充电功率较低。

为了解决上述问题，现有技术中通常在传统的充电电路的基础 上，采用并联多个Charger的方案，但是有线充电线路的电流会相应 增加，需要定制大电流线材，使得成本增加；或者，在并联多个 Charger的基础上，有线充电线路中再增加电荷泵Charge Pump进行两级降压，从而降低有线充电线路的电流，该方案的有线充电线路 虽然可以采用普通线材，但是由于额外增加了Charge Pump，成本仍 然会增加。

发明内容

为了解决现有技术存在的问题，本申请的至少一个实施例提供 了一种充电电路、电子设备和充电方法，以实现提高充电功率的同 时，降低制备成本。

第一方面，本申请提供一种充电电路，包括转换模块和充电模 块组，所述转换模块的输入端分别与有线电源输出端和无线电源输 出端连接，所述转换模块的输出端与所述充电模块组的输入端电性 连接；

在进行有线充电时，所述转换模块配置为通过输入端接入所述 有线电源输出端的直流电，将接入的直流电进行降压转换后提供至 所述充电模块组；以及，在进行无线充电时，所述转换模块配置为 通过输入端接入所述无线电源输出端的直流电，将接入的直流电进 行稳压转换后提供至所述充电模块组；

所述充电模块组配置为将所述转换模块转换后的直流电进行调 整，将调整后的直流电提供至充电电池。

第二方面，本申请提供一种电子设备，包括如上所述的充电电 路。

第三方面，本申请提供一种充电方法，采用如上所述的充电电 路，包括：

在进行有线充电时，所述转换模块将输入端接入的直流电进行 降压转换后提供至所述充电模块组；

在进行无线充电时，所述转换模块将输入端接入的直流电进行 稳压转换后提供至所述充电模块组；

通过所述充电模块将所述转换模块转换后的直流电进行调整， 将调整后的直流电提供至充电电池。

本申请实施例中，有线充电和无线充电复用所述转换模块，在 有线充电时由所述转换模块进行降压，在无线充电时由所述转换模 块稳压，在提高充电功率的同时，有线和无线充电线路均可采用普 通线材，且不需要额外增加降压IC，例如Charge Pump，降低了制备成本。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例 或现有技术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性的前提下，还可以根据这些附 图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的一种充电电路的结构示意图；

图2为本申请实施例提供的转换模块的结构示意图；

图3为本申请实施例提供的开关子模块的结构示意图；

图4为本申请实施例提供的第一输出子模块、第二输出子模块 和稳压模块的结构示意图；

图5为本申请实施例提供的第一输入模块、第二输入模块和滤 波模块的连接示意图；

图6为本申请实施例提供的第一输入模块、第二输入模块和滤 波模块的结构示意图；

图7为本申请实施例提供的一种较具体的充电电路的示意图；

图8为本申请实施例提供的一种充电方法的流程图。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本申请的一部分实施例， 而不是全部的实施例。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劳动的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。

需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的 关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开 来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际 的关系或者顺序。

为了解决现有技术中“有线充电+无线充电”方案中，在提高充 电功率时，成本增加的问题，本申请提供了一种充电电路、电子设 备和充电方法。本申请提供的充电电路可以设置于终端设备或终端 的辅助设备中，终端设备可以包括手机、笔记本电脑、平板电脑、智能穿戴设备和相机等，辅助设备可以包括终端设备的电源适配器， 从而使具有“有线充电+无线充电”能力的终端，以较低成本的，提 高充电功率。

如图1所示，本发明实施例提供一种充电电路，包括转换模块1 和充电模块组2，所述转换模块1的输入端分别与有线电源输出端和 无线电源输出端连接，所述转换模块1的输出端与所述充电模块组2 的输入端电性连接；

在进行有线充电时，所述转换模块1配置为通过输入端接入所 述有线电源输出端的直流电，将接入的直流电进行降压转换后提供 至所述充电模块组2；以及，在进行无线充电时，所述转换模块1 配置为通过输入端接入所述无线电源输出端的直流电，将接入的直流电进行稳压转换后提供至所述充电模块组2；

所述充电模块组2配置为将所述转换模块1转换后的直流电进 行调整，将调整后的直流电提供至充电电池。

本申请实施例中，有线充电和无线充电复用转换模块1，在有线 充电时由转换模块1进行降压，在无线充电时由转换模块1稳压， 在提高充电功率的同时，有线和无线充电线路均可采用普通线材， 且不需要额外增加降压IC，例如Charge Pump，降低了制备成本。

其中，转换模块1可以包括控制子模块11、开关子模块12、第 一输出子模块13、第二输出子模块14和稳压子模块15。如图2所 示，控制子模块11与开关子模块12的控制端电性连接，开关子模 块12的输入端作为转换模块1的输入端；第一输出子模块13和第 二输出子模块14并联后的一端与开关子模块12的输出端电性连接， 并联后的另一端与稳压子模块15的输入端电性连接；控制子模块11 配置为根据开关子模块12接收的有线充电或无线充电的直流电控制 开关子模块12的输出；第一输出子模块13配置为在有线充电时由 自身导通开关子模块12和稳压子模块15；第二输出子模块14为在 无线充电时由自身导通开关子模块12和稳压子模块15；稳压子模块 15配置为在有线充电时与开关子模块12和第一输出子模块13构成 降压电荷泵，以及在无线充电时与开关子模块12和第二输出子模块 14构成Buck变换器。

根据转换模块1包括的各子模块，本申请实施例中，充电电路 可以通过控制子模块11控制开关子模块12，根据开关子模块12接 收的有线充电或无线充电的直流电控制开关子模块12的输出，从而 根据有线充电或无线充电的不同接入，实现开关子模块12有选择的 输出。有线充电时，开关子模块12和第一输出子模块13构成降压 电荷泵，对有线充电的电压进行降压；无线充电时，开关子模块12 和第二输出子模块14构成Buck变换器，对无线充电的电压进行稳 压。

本申请实施例可能的实现方式中，如图3所示，开关子模块12 可以包括第一开关121、第二开关122、第三开关123、第四开关124 和第一电容Cfly；第一开关121、第二开关122、第三开关123和第 四开关124的控制端与控制子模块11电性连接；第一开关121的输入端作为开关子模块12的输入端，第一开关121的输出端与第二开 关122的输入端和第一电容Cfly的一端电性连接；第二开关122的 输出端与第三开关123的输入端电性连接，并作为开关子模块12的 输出端；第三开关123的输出端与第四开关124的输入端和第一电 容C_fly的另一端电性连接；第四开关124的输出端与公共负端电性连 接。本申请实施例中，开关子模块12所包括各个开关，根据控制子 模块11的控制，可以有不同的开和关的组合，从而使开关子模块12 根据实际控制具有不同的输出，以适应有线充电和无线充电，与第 一输出子模块13或第二输出子模块14构成降压电荷泵或Buck变换 器。

本申请实施例可能的实现方式中，如图4所示，第一输出子模 块13包括第一输出开关131，第二输出子模块14包括电感141和第 二输出开关142；第一输出开关131的一端与开关子模块12的输出 端电性连接，另一端与稳压子模块15的输入端电性连接；电感141 的一端与开关子模块12的输出端电性连接，另一端与第二输出开关 142的一端电性连接，第二输出开关142的另一端与稳压子模块15 的输入端电性连接。本申请实施例中，根据第一输出开关131和第 二输出开关142的开和关的状态控制，构成不同的输出线路，实现 有线充电和无线充电以不同线路进行输出，并使第一输出子模块13 与开关子模块12在有线充电时构成降压电荷泵，使第二输出子模块 14与开关子模块12在无线充电时构成Buck变换器。稳压子模块15 可以包括稳压电容C1，稳压电容C1的一端作为稳压子模块15的输 入端，另一端与公共负端电性连接。

本申请实施例可能的实现方式中，如图5所示，充电电路还可 以包括第一输入模块3、第二输入模块4和滤波模块5；第一输入模 块3的一端用于接收有线充电输入的直流电，另一端与滤波模块5 的输入端和转换模块1的输入端电性连接；第二输入模块4的一端用于接收无线充电输入的直流电，另一端与滤波模块5的输入端和 转换模块1的输入端电性连接；滤波模块5的输出端与公共负端电 性连接；第一输入模块3配置为在有线充电时自身导通，将接收的 有线充电的直流电提供至滤波模块5；第二输入模块4配置为接收无 线适配器发射的交流电，将交流电转换成直流电后提供至滤波模块 5；滤波模块5配置为对第一输入模块3或第二输入模块4提供的直 流电进行滤波，将滤波后的直流电提供到转换模块1。本申请实施例 中，充电电路可以基于第一输入模块3和第二输入模块4，对有线充 电和无线充电提供接入。需要说明的是，在实际应用时，可能会出 现同时接入有线充电和无线充电的情况，根据本申请实施例，可以 基于实际应有环境允许充电电路或采用其他电路对有线充电和无线 充电进行选择。例如，在判断安全的情况下，可以允许有线充电和 无线充电同时进行；又例如，优先采用有线充电，停止无线充电； 又例如，优先采用有线充电，停止有线充电；又例如，分配有线充 电和无线充电的时间；在此不一一赘述。用于做出如上判断或选择 的，可以是充电电路所包括的充电模块组2，也可以是充电电路之外 的其他电路，其仍然在本申请保护范围内。

本申请实施例可能的实现方式中，如图6所示，第一输入模块3 包括第一输入开关31，第一输入开关31的一端接收有线充电输入的 直流电，另一端与滤波模块5的输入端和转换模块1的输入端电性 连接；第二输入模块4包括无线充电线圈41和整流电路42，整流电路42的输入端接无线充电线圈41，整流电路42的输出端与滤波模 块5的输入端和转换模块1的输入端电性连接；滤波模块5包括滤 波电容C2，滤波电容的一端作为滤波模块的输入端，另一端作为稳 压子模块15的输出端。

本申请实施例可能的实现方式中，如图4所示，充电模块组2 包括至少一个充电模块21，充电模块21包括电荷泵或充电集成电路 芯片。例如，充电模块组2可以仅包括一个充电模块21；或包括两 个或多个并联的充电模块21。需要说明的是，在充电模块21可以用 于控制第一输入模块3中的第一输入开关31、第一输出子模块13 中的第一输出开关131和第二输出子模块14中的第二输出开关142。 当然该种情形下，充电模块21具有相应的能力，例如充电模块21 具有附加的控制电路，或者充电模块21为具有控制能力的充电集成 电路芯片。在实际应用中，充电模块21可以是电荷泵和Buck变换 器，且可以与附加电路共同组成，在此不一一赘述。

本申请实施例中的，涉及的第一开关121、第二开关122、第三 开关123和第四开关124，以及其他开关，可以是绝缘栅双极型晶体 管IGBT(Insulated Gate BipolarTransistor)，也可以绝缘栅型场效应管 MOS(Metal-Oxide-Semiconductor)，也可以是能够实现本申请实施 例的其他种类开关，本申请并不以此为限。

基于本申请的思想，结合图1至图6以一个较具体的充电电路 为例进行说明，如图7所示。该充电电路包括：

开关Q1、Q2、Q3和Q4(第一开关121、第二开关122、第三 开关123和第四开关124)，以及电容Cfly，组成开关子模块12；

开关SW1(第一输出开关131)，组成第一输出子模块13；

电感L和开关SW2(电感141和第二输出开关142)，组成第二 输出子模块14；

电容C1为稳压模块15的稳压电容；

Charge1和Charge2(充电模块21)，组成充电模块组2。

开关SW3(第一输入开关31)，组成第一输入模块3；

线圈RX和整流电路构成的第二输入模块4；以及，

电容C2组成的滤波模块5。

根据图7所示的充电电路，进行有线充电时，开关SW1和开关 SW3导通，开关SW2断开，开关Q1、Q2、Q3、Q4、电容Cfly和 电容C1构成降压Charge Pump。有线充电的直流电由电容C1滤波， 经降压电荷泵进行降压后，由Charger1和Charger2提供至电池。以 开关SW1和开关SW3导通时的电阻分别为15mΩ至20mΩ为例， 假设以Charge1和Charge1输出4V/8A对Battery对电池充电，则 Charge Pump输出电流为4A，开关SW1损耗 P_Sw1＝I²*R_SW1＝4A*4A*15mΩ＝0.24W，Charge Pump输出功率为 Charge Pump输入电流为2A，开关SW3 损耗P_SW3＝I²*R_SW3＝2A*2A*20mΩ＝0.08W，有线充电线路的线材 的输入系统功率为因此有线充电时系统 效率因此，在确保有线充电时的功率的情 况下，有线充电线路的线材上的电流被保持在较低的水平，采用普 通线材即可实现，有效降低成本。

无线充电时，开关SW1和开关SW3断开，开关SW2导通，开 关Q1、Q2、Q3、Q4、电容Cfly、电感L和电容C1构成Buck变换 器。以开关SW2导通时的电阻为15mΩ为例，假设以4V/4A对电池 充电，则Buck变换器的输出电流为2A，开关SW2损耗功率为 P_SW2＝I²*R_SW1＝2A*2A*15mΩ＝0.06W，Buck变换器的输出功率 无线充电状态下Buck变换器的工作效 率可达到95.5％左右，则整流电路需输出的功率为其直流降压效率采用 同步整流桥加上直流滤波的效率一般在96％-98％左右，这里取中间 值97％，则无线RX线圈需输出功率由于和有线 充电一样，也是高压低电流模式，因此无线线圈RX直流损耗较小， 无线线圈RX综合损耗可控制在2％左右，因此无线线圈RX接收功 塞无线线圈接收功率到电池的效率为 因此，基于图7所示的充电电路，无线充 电时可以保证较高的充电效率。

本申请实施例还提供一种电子设备，包括如上所述的充电电路。 电子设备可以包括手机、笔记本电脑、平板电脑、智能穿戴设备和 相机等，辅助设备可以包括终端设备的电源适配器。

本申请实施例还提供一种充电方法，采用如上所述的充电电路， 如图8所示，包括：

801，在进行有线充电时，转换模块将输入端接入的直流电进行 降压转换后提供至所述充电模块组。

802，在进行无线充电时，所述转换模块将输入端接入的直流电 进行稳压转换后提供至所述充电模块组。

803，通过充电模块组将转换模块转换后的直流电进行调整，将 调整后的直流电提供至充电电池。

显然，本申请实施例提供的充电电路，有线充电和无线充电复 用转换模块，在有线充电时由所述转换模块进行降压，在无线充电 时由所述转换模块稳压，在提高充电功率的同时，有线和无线充电 线路均可采用普通线材，且不需要额外增加降压IC，例如ChargePump，降低了制备成本。

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。

本领域的技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括 其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例 的特征的组合意味着处于本申请的范围之内并且形成不同的实施 例。

虽然结合附图描述了本申请的实施方式，但是本领域技术人员 可以在不脱离本申请的精神和范围的情况下做出各种修改和变型， 这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。

Claims (10)

1.一种充电电路，其特征在于，包括转换模块和充电模块组，所述转换模块的输入端分别与有线电源输出端和无线电源输出端连接，所述转换模块的输出端与所述充电模块组的输入端电性连接；

在进行有线充电时，所述转换模块配置为通过输入端接入所述有线电源输出端的直流电，将接入的直流电进行降压转换后提供至所述充电模块组；以及，在进行无线充电时，所述转换模块配置为通过输入端接入所述无线电源输出端的直流电，将接入的直流电进行稳压转换后提供至所述充电模块组；

所述充电模块组配置为将所述转换模块转换后的直流电进行调整，将调整后的直流电提供至充电电池。

2.根据权利要求1所述的充电电路，其特征在于，所述转换模块包括控制子模块、开关子模块、第一输出子模块、第二输出子模块和稳压子模块；

所述控制子模块与所述开关子模块的控制端电性连接，所述开关子模块的输入端作为所述转换模块的输入端；

所述第一输出子模块和所述第二输出子模块并联后的一端与所述开关子模块的输出端电性连接，并联后的另一端与所述稳压子模块的输入端电性连接；

所述控制子模块配置为根据所述开关子模块接收的有线充电或无线充电的直流电控制所述开关子模块的输出；

所述第一输出子模块配置为在有线充电时由自身导通所述开关子模块和所述稳压子模块；

所述第二输出子模块为在无线充电时由自身导通所述开关子模块和所述稳压子模块；

所述稳压子模块配置为在有线充电时与所述开关子模块和所述第一输出子模块构成降压电荷泵，以及在无线充电时与所述开关子模块和所述第二输出子模块构成Buck变换器。

3.根据权利要求2所述的充电电路，其特征在于，所述开关子模块包括第一开关、第二开关、第三开关、第四开关和第一电容；

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的控制端与所述控制子模块电性连接；

所述第一开关的输入端作为所述开关子模块的输入端，所述第一开关的输出端与所述第二开关的输入端和所述第一电容的一端电性连接；

所述第二开关的输出端与所述第三开关的输入端电性连接，并作为所述开关子模块的输出端；

所述第三开关的输出端与所述第四开关的输入端和所述第一电容的另一端电性连接；

所述第四开关的输出端与公共负端电性连接。

4.根据权利要求2所述的充电电路，其特征在于，所述第一输出子模块包括第一输出开关，所述第二输出子模块包括电感和第二输出开关；

所述第一输出开关的一端与所述开关子模块的输出端电性连接，另一端与所述稳压子模块的输入端电性连接；

所述电感的一端与所述开关子模块的输出端电性连接，另一端与所述第二输出开关的一端电性连接，所述第二输出开关的另一端与所述稳压子模块的输入端电性连接。

5.根据权利要求2所述的充电电路，其特征在于，所述稳压子模块包括稳压电容，所述稳压电容的一端作为所述稳压子模块的输入端，另一端与公共负端电性连接。

6.根据权利要求1所述的充电电路，其特征在于，所述充电电路还包括第一输入模块、第二输入模块和滤波模块；

所述第一输入模块的一端用于接收有线充电输入的直流电，另一端与所述滤波模块的输入端和所述转换模块的输入端电性连接；

所述第二输入模块的一端用于接收无线充电输入的直流电，另一端与所述滤波模块的输入端和所述转换模块的输入端电性连接；

所述滤波模块的输出端与公共负端电性连接；

所述第一输入模块配置为在有线充电时自身导通，将接收的有线充电的直流电提供至所述滤波模块；

所述第二输入模块配置为接收无线适配器发射的交流电，将交流电转换成直流电后提供至所述滤波模块；

所述滤波模块配置为对所述第一输入模块或所述第二输入模块提供的直流电进行滤波，将滤波后的直流电提供到所述转换模块。

7.根据权利要求6所述的充电电路，其特征在于，所述第一输入模块包括第一输入开关，所述第一输入开关的一端接收有线充电输入的直流电，另一端与所述滤波模块的输入端和所述转换模块的输入端电性连接；

所述第二输入模块包括无线充电线圈和整流电路，所述整流电路的输入端接所述无线充电线圈，所述整流电路的输出端与所述滤波模块的输入端和所述转换模块的输入端电性连接；

所述滤波模块包括滤波电容，所述滤波电容的一端作为所述滤波模块的输入端，另一端作为所述稳压子模块的输出端。

8.根据权利要求1所述的充电电路，其特征在于，所述充电模块组包括至少一个充电模块，所述充电模块包括电荷泵或充电集成电路芯片。

9.一种电子设备，其特征在于，包括如权利要求1至8任意一项所述的充电电路。

10.一种充电方法，采用如权利要求1至8任意一项所述的充电电路，其特征在于，包括：

在进行有线充电时，所述转换模块将输入端接入的直流电进行降压转换后提供至所述充电模块组；

在进行无线充电时，所述转换模块将输入端接入的直流电进行稳压转换后提供至所述充电模块组；

通过所述充电模块将所述转换模块转换后的直流电进行调整，将调整后的直流电提供至充电电池。