CN114079311A - 一种充电控制电路、充电控制方法及电子设备 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种充电控制电路、充电控制方法和电子设备，所述充电控制电路包括控制模块、第一充电电路、第二充电电路。其中，第一充电电路和第二充电电路并联之后串联连接在所述控制模块和电池之间，控制模块用于检测与充电控制电路连通的电源适配器的适配器参数，并根据适配器参数，控制电源适配器选择通过第一充电电路或第二充电电路向电池充电。

Description

一种充电控制电路、充电控制方法及电子设备

技术领域

本申请涉及充电控制技术领域，尤其涉及一种充电控制电路、充电控制方法及电子设备。

背景技术

随着手机或笔记本等电子设备的使用率不断提高，用户对电子设备的充电速度有了更高的需求。由此，快速充电技术得到了快速发展和应用推广。但是，电子设备的充电控制电路存在与适配器不匹配的问题。

发明内容

为解决上述技术问题中的一个或多个方面，本申请提供一种充电控制电路、充电控制方法及电子设备。

本申请的技术方案实现如下：

根据本申请第一方面，提供了一种充电控制电路，所述充电控制电路包括：控制模块、第一充电电路、第二充电电路；所述第一充电电路和所述第二充电电路并联之后串联连接在所述控制模块和电池之间；所述控制模块用于检测与所述充电控制电路连通的电源适配器的适配器参数，并根据所述适配器参数，控制所述电源适配器选择通过所述第一充电电路或所述第二充电电路向所述电池充电。

根据本申请一实施方式，所述第一充电电路的输入电压与输出电压的第一电压比为固定值；所述第二充电电路的输入电压与输出电压的第二电压比为可变电压比值。

根据本申请一实施方式，所述第一充电电路包括开关和第一充电支路。

根据本申请一实施方式，所述第一充电电路包括一个开关电容变换器单元或多个并联的开关电容变换器单元；根据本申请一实施方式，所述第二充电电路包括：一个具有升降压功能的第二充电支路或多个并联的具有升降压功能的第二充电支路。

根据本申请一实施方式，所述控制模块包括：接收单元，用于接收所述电池的电量值；第一控制单元，用于在所述适配器参数示出所述电源适配器具有可编程电压模块并且所述电量值大于或等于第一设定电量值的情况下，控制所述电源适配器选择通过所述第一充电电路向所述电池充电。

根据本申请一实施方式，所述控制模块包括：第二控制单元，用于在所述适配器参数示出所述电源适配器具有可编程电压模块并且所述电量值大于或等于第二设定电量值的情况下，控制所述电源适配器选择通过所述第二充电电路向所述电池充电；其中，所述第二设定电量值大于所述第一设定电量值。

根据本申请一实施方式，所述控制模块包括：第三控制单元，用于在所述适配器参数示出所述电源适配器不具有可编程电压模块的情况下，控制所述电源适配器选择通过所述第二充电电路向所述电池充电。

根据本申请第二方面，还提供了一种充电控制方法，所述方法包括：检测与充电控制电路连通的电源适配器的适配器参数，其中，所述充电控制电路包括并联连接在所述电源适配器和电池之间的第一充电电路和第二充电电路；根据所述适配器参数，控制所述电源适配器选择通过所述第一充电电路或所述第二充电电路向所述电池充电。

根据本申请第三方面，还提供了一种电子设备，所述电子设备包括上述充电控制电路。

本申请实施例提供的充电控制电路、充电控制方法和电子设备中，所述充电控制电路包括控制模块、第一充电电路、第二充电电路。其中，第一充电电路和第二充电电路并联之后串联连接在所述控制模块和电池之间，控制模块用于检测与充电控制电路连通的电源适配器的适配器参数，并根据适配器参数，控制电源适配器选择通过第一充电电路或第二充电电路向电池充电。如此，第一充电电路和第一充电电路可以适应不同类型的电源适配器。使得在采用不用类型的电源适配器时，均可以与相匹配的充电电路配合，达到更高的充电效率，从而显著提升了电子设备的充电效率。

附图说明

通过参考附图阅读下文的详细描述，本申请示例性实施方式的上述以及其他目的、特征和优点将变得易于理解。在附图中，以示例性而非限制性的方式示出了本申请的若干实施方式，其中：

在附图中，相同或对应的标号表示相同或对应的部分。

图1示出了本申请实施例充电控制电路的组成结构示意图；

图2示出了本申请实施例充电控制电路的电路原理示意图；

图3示出了本申请实施例充电控制电路对电子设备的充电过程进行控制的充电模式切换示意图；

图4示出了本申请实施例充电控制方法的实现流程示意图；

图5示出了本申请另一实施例提供的进一步提高电子设备电源转换效率的电压转换电路的原理示意图；

图6示出了应用本申请另一实施例电压转换电路前后的电子设备的转换效率曲线对比图。

具体实施方式

下面将参考若干示例性实施方式来描述本申请的原理和精神。应当理解，给出这些实施方式仅仅是为使本领域技术人员能够更好地理解进而实现本申请，而并非以任何方式限制本申请的范围。相反，提供这些实施方式是为使本申请更加透彻和完整，并能够将本申请的范围完整地传达给本领域的技术人员。

下面结合附图和具体实施例对本申请的技术方案进一步详细阐述。

图1示出了本申请实施例充电控制电路的组成结构示意图。

参考图1，本申请实施例充电控制电路，充电控制电路10包括：控制模块103、第一充电电路101、第二充电电路102；第一充电电路101和第二充电电路102并联之后串联连接在控制模块103和电池12之间；控制模块10用于检测与充电控制电路10连通的电源适配器11的适配器参数，并根据适配器参数，控制电源适配器11选择通过第一充电电路101或第二充电电路102向电池充电。

在本申请这一实施方式中，电源适配器可以是Type C适配器，对于电源适配器的输出电压为固定值的电源适配器，例如：不具有PPS(Programmable Power Supply，可编程控制的电压)的电源适配器，可以选择具有升降压功能的充电控制电路，以将电源适配器的输出电压与电池所需要的电压相匹配。而对于输出电压为可变电压的电源适配器，可以选择输入输出电压比固定的充电控制电路，电源适配器输出电压可以与充电控制电路的输入电压匹配，例如：带有PPS的电源适配器。

在本申请这一实施方式中，第一充电电路101的输入电压与输出电压的第一电压比为固定值；第二充电电路102的输入电压与输出电压的第二电压比为可变电压比值。通过第一充电电路101向电池充电的第一充电效率大于通过第二充电电路向电池充电的第二充电效率。

输出电压为可变电压的电源适配器能够和输入电压与输出电压的第一电压比为固定值的第一充电电路101相匹配，以充分使用第一充电电路101的较高的充电效率对电池进行充电。输入电压与输出电压的第二电压比为可变电压比值的第二充电电路102能够与输出电压为固定值的电压适配器匹配，两者结合使用可以最大限度的保证电子设备的充电效率。

在本申请这一实施方式中，第一充电电路101包括开关和第一充电支路。第一充电电路101包括一个开关电容变换器单元或多个并联的开关电容变换器单元。

需要说明的是，在实际应用过程中还可以涉及为每一个开关电容变换器单元配置一个开关，以在通过第一充电电路101为电池进行充电的过程中，可以选择使用设定数量的开关电容变换器单元为电池充电。开关电容变换器单元的数量越多，则每一开关电容变换器单元所需要承载的功率就越小，其发热量也越小，充电效率也更高。但是相应的，每增加一个开关电容变换器单元，将会在一定程度上增加电子设备的体积，不利于电子设备的结构设计。因此，可以在保证充电控制电路能够适应电子设备的充电需求的基础上，选择与电池的额定容量相匹配的开关电容变换器单元的数量。举例说明，选择2个开关电容变换器单元，其充电效率即可使得在1小时内完成电子设备的电池的完整充电过程，并且电子设备的结构设计能够设计2个开关电容变换器单元，则可以确定开关电容变换器单元的数量为2。

在本申请这一实施方式中，第二充电电路102包括一个具有升降压功能的第二充电支路或多个并联的具有升降压功能的第二充电支路。

同样的，在通过第一充电电路101为电池进行充电的过程中，可以选择使用设定数量的第二充电支路为电池充电。

举例说明，第一充电支路包括多个并联的开关电容变换器单元，开关电容变换器单元具有较高的充电效率，与输出电压为可变电压的电源适配器的电源适配器配合使用，开关电容变换器单元的充电效率可以达到98％，并且充电过程中产生的热量较小，不易出现过温等问题。

对于输出电压为固定电压的电源适配器，为了将电源适配器的输出电压与电池所需要的输入电压相匹配，或将电源适配器的输出电压与电子设备的系统电压(图1中未示出，图2中以VSYS示出)的输入电压相匹配，需要使用具有升降压功能的充电控制电路，例如：Buck-boost电路。

实际应用过程中，第一充电支路101和第二充电支路102的数量均可以根据电子设备中的充电控制电路可以占用的空间大小以及电子设备的电池充电需求等确定。多个第二充电支路102将同时分担电源适配器11对电池12的充电功率，故第二充电支路102的数量越多，则每个第二充电支路102所分担的充电功率越小，充电电流越低，越不容易发热。在本申请一具体应用示例中，第二充电电路102可以包括两个Buck-boost电路。

如此，在电源适配器支持可变电压的情况下，可以选择具有充电效率更高但是输入电压与输出电压为固定值的充电电路为电池进行充电。而在电源适配器不支持可变电压的情况下，可以选择具有升降压功能的充电电路。在保证电压适配性的电源适配器的适应性的同时，很大程度上提高了充电效率。

图2示出了本申请实施例充电控制电路的电路原理示意图。

参考图2，本申请实施例充电控制电路可以通过适配器插口VBUS与电源适配器连接，电源适配器的输出电压可以是3V-24V，还可以是3V-28V，或者3V-36V，或者其他适用的电压等级。充电控制电路的输出端与电池BATT连接，电池BATT可以包括1S-4S四个电池模组，电池还可以是其他数量的电池模组。本申请对此不做具体限定。充电控制电路的输出端系统电压VSYS处可以与电压转换器连接，将充电控制电路的输出电压转换电子设备具体用电模块所需要的电压，例如：1.5V、1.8V等。充电控制电路中Q1-Q8可以是NMOS场效应管，BATFET可以是PMOS场效应管，9个场效应管的参数根据实际应用过程中充电控制电路的需求进行选定，这里不做具体限定。

需要说明的是，在图2所示本申请实施例的充电控制电路中第一充电电路101所包括的开关电容变换器单元可以是电荷泵，并且这里示出了n个电荷泵，但是实际应用过程中，电荷泵的数量可以根据实际需求确定，本申请对此不做具体限定。同样的，第一充电电路101所包括的第二充电支路可以是Bunk-boost电路，并且这里示出了n个Bunk-boost电路，但是实际应用过程中，Bunk-boost电路的数量可以根据实际需求确定，本申请对此不做具体限定。

在本申请这一实施方式中，控制模块包括接收单元和第一控制单元，接收单元用于接收电池的电量值。第一控制单元，用于在适配器参数示出电源适配器具有可编程电压模块并且电量值大于或等于第一设定电量值的情况下，控制电源适配器选择通过第一充电电路101向电池充电。

进一步的，基于上述实施例，为了更好地对充电电路进行控制，选择合适的充电电路对电池进行充电，保证电子设备的安全。在本申请另一实施方式中，控制模块包括第二控制单元，用于在适配器参数示出电源适配器具有可编程电压模块并且电量值大于或等于第二设定电量值的情况下，控制电源适配器选择通过第二充电电路102向电池充电。其中，第二设定电量值大于第一设定电量值。

进一步的，基于上述实施例，在本申请另一实施方式中，控制模块还包括第三控制单元，用于在适配器参数示出电源适配器不具有可编程电压模块的情况下，控制电源适配器选择通过第二充电电路102向电池充电。

为了更清楚地对本申请实施例充电控制电路对电子设备的充电过程进行控制的控制过程进行说明。图3示出了本申请实施例充电控制电路对电子设备的充电过程进行控制的充电模式切换示意图。

参考图3，在电源适配器接入电子设备后，控制模块检测到电源适配器接入，则首先控制Buck-boost charger工作，并对电源适配器参数进行实时检测。在判断电源适配器具有可编程电压模块并且完成预充电的情况下，转换至通过充电效率更高的电荷泵对电池进行快速充电。这里，预充电的判断采用通用的预充电判断方法即可，例如可以设定在电池电量达到第一设定值的情况下，判定为完成对电池的预充电。例如：第一设定值为5％。

这里，对电池进行预充电的作用是有效保护电池中的电容、保险和直流接触器等；防止直接对电池接入大电流进行充电的瞬间，造成电容和直流接触器等开关器件的损坏。

在通过电荷泵对电池进行充电，电池的电量达到第二设定值的情况下，判定为快速充电完成，切换至Buck-boost charger工作，进入涓流模式为电池充电。例如：第二设定值为95％。

此外，在对电池进行充电过程中，实时检测电池温度，若电池温度超过设定温度阈值并且当前通过电荷泵对电池快速充电，可以切换至Buck-boost charger工作，利用Buck-boost电路为电池充电，或者直接停止对电池进行充电。若停止对电池进行充电，在电池温度下降的情况下可以切换至Buck-boost charger工作，利用Buck-boost电路为电池充电。

这里，需要说明的是，利用电荷泵对电池进行充电和利用Buck-boost电路为电池充电均属于快速充电。电荷泵对电池进行充电和利用Buck-boost电路为电池进行充电的充电效率更高，充电更快，这里将通过电荷泵对电池进行充电的过程描述为快速充电。

如此，对于实时检测的电池温度，在电池温度超过设定值的情况下，及时对充电方式进行调整，采用充电效率相对较低的充电电路对电池进行充电或者停止充电。有效减小电池过温对电池或电子设备的寿命带来的影响，并有效避免电池过温带来的安全问题。

在电源适配器拔出的情况下，停止对电池进行充电。

图4示出了本申请实施例充电控制方法的实现流程示意图。

参考图4，本申请实施例充电控制方法，至少包括如下流程：操作401，检测与充电控制电路连通的电源适配器的适配器参数，其中，充电控制电路包括并联连接在电源适配器和电池之间的第一充电电路101和第二充电电路102；操作402，根据适配器参数，控制电源适配器选择通过第一充电电路101或第二充电电路102向电池充电。

图4所示的充电控制方法中操作401-402的具体实施方法可以参考上述图1-3中对充电控制电路的描述，此处不再赘述。

本申请实施例提供的充电控制电路、充电控制方法和电子设备中，充电控制电路包括控制模块、第一充电电路101、第二充电电路102。其中，第一充电电路101和第二充电电路102并联之后串联连接在控制模块和电池之间，控制模块用于检测与充电控制电路连通的电源适配器的适配器参数，并根据适配器参数，控制电源适配器选择通过第一充电电路101或第二充电电路102向电池充电。如此，第一充电电路101和第一充电电路101可以适应不同类型的电源适配器。在电源适配器支持可变电压的情况下，能够选择具有快速充电功能的充电电路，而在电源适配器不支持可变电压的情况下，能够选择具有升降压功能的充电电路。在保证充电控制电路与电源适配器能够匹配使用同时，很大程度上提高了充电效率。

在上述实施例的基础上，为了进一步提高电子设备的效率，本申请还对上述充电控制电路输出至电子设备的系统电压VSYS处所配置的电压转换器进行了改进。如图5所示，示出了本申请另一实施例提供的进一步提高电子设备电源转换效率的电压转换电路的原理示意图。其中，图5中(a)图示出了现有技术中电压转换电路的原理示意图，图5中(b)图示出了本申请中电压转换电路的原理示意图。(b)图中本申请电压转换电路相对于(a)图现有技术的电压转换电路，增加了两组mosfet以及相应的选择电路，形成3组mosfet支路：轻载mosfet、中载mosfet和重载mosfet。控制器(PWM Control&Protect Logic)可以根据负载电流的大小，选择轻载mosfet、中载mosfet和重载mosfet中的一者。电压转换器的输入(VIN)可以与上文充电控制电路的输出连接，例如：图2中的系统电压(VSYS)。

举例说明，电压转换器支持电流为0-9A的负载，则可以在负载电流为0A～3A的轻载情况下，控制轻载mosfet导通，中载mosfet和重载mosfet关断。在负载电流为3A～6A的中载情况下，控制中载mosfet导通，轻载mosfet和重载mosfet关断。在负载电流为6A～9A的重载情况下，控制重载mosfet导通，轻载mosfet和中载mosfet关断。

图6示出了应用本申请另一实施例电压转换电路前后的电子设备的转换效率曲线对比图。其中应用图5的(b)图中本申请电压转换电路的情况下，电压转换效率曲线接近曲线501，而使用图5中(a)图现有技术的电压转换电路，电压转换效率为曲线502。很明显对于从轻载至重载的任意负载情况，曲线501中所示的电压转换效率均高于曲线502中的电压转换效率。由此，应用图5中(b)图中本申请电压转换电路，能够显著提升电压转换效率，尤其是对于轻载和重载的负载情况。

同理，基于上文充电控制方法，本申请实施例还提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有程序，当程序被处理器执行时，使得处理器至少执行如下的操作步骤：操作401，检测与充电控制电路连通的电源适配器的适配器参数，其中，充电控制电路包括并联连接在电源适配器和电池之间的第一充电电路101和第二充电电路102；操作402，根据适配器参数，控制电源适配器选择通过第一充电电路101或第二充电电路102向电池充电。

进一步，基于如上文充电控制电路，本申请实施例还提供了一种电子设备，电子设备包括上述充电控制电路。

这里需要指出的是：以上对针对充电控制方法和电子设备实施例的描述，与前述图1至3所示的充电控制电路实施例的描述是类似的，具有同前述图1至3所示的充电控制电路实施例相似的有益效果，因此不做赘述。对于本申请充电控制方法和电子设备实施例中未披露的技术细节，请参照本申请前述图1至3所示的充电控制电路实施例的描述而理解，为节约篇幅，因此不再赘述。

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。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的设备和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的设备实施例仅仅是示意性的，例如，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，如：多个单元或组件可以结合，或可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另外，所显示或讨论的各组成部分相互之间的耦合、或直接耦合、或通信连接可以是通过一些接口，设备或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性的、机械的或其它形式的。

上述作为分离部件说明的单元可以是、或也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是、或也可以不是物理单元；既可以位于一个地方，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全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本申请各实施例中的各功能单元可以全部集成在一个处理单元中，也可以是各单元分别单独作为一个单元，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中；上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用硬件加软件功能单元的形式实现。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：移动存储设备、只读存储器(Read Only Memory，ROM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

或者，本申请上述集成的单元如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也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，本申请实施例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)执行本申请各个实施例方法的全部或部分。而前述的存储介质包括：移动存储设备、ROM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上，仅为本申请的具体实施方式，但本申请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申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种充电控制电路，所述充电控制电路包括：控制模块、第一充电电路、第二充电电路；

所述第一充电电路和所述第二充电电路并联之后串联连接在所述控制模块和电池之间；

所述控制模块用于检测与所述充电控制电路连通的电源适配器的适配器参数，并根据所述适配器参数，控制所述电源适配器选择通过所述第一充电电路或所述第二充电电路向所述电池充电。

2.根据权利要求1所述的充电控制电路，

所述第一充电电路的输入电压与输出电压的第一电压比为固定值；

所述第二充电电路的输入电压与输出电压的第二电压比为可变电压比值。

3.根据权利要求1所述的充电控制电路，所述第一充电电路包括开关和第一充电支路。

4.根据权利要求3所述的充电控制电路，所述第一充电电路包括一个开关电容变换器单元或多个并联的开关电容变换器单元。

5.根据权利要求1所述的充电控制电路，所述第二充电电路包括：一个具有升降压功能的第二充电支路或多个并联的具有升降压功能的第二充电支路。

6.根据权利要求1所述的充电控制电路，所述控制模块包括：

接收单元，用于接收所述电池的电量值；

第一控制单元，用于在所述适配器参数示出所述电源适配器具有可编程电压模块并且所述电量值大于或等于第一设定电量值的情况下，控制所述电源适配器选择通过所述第一充电电路向所述电池充电。

7.根据权利要求6所述的充电控制电路，所述控制模块包括：

第二控制单元，用于在所述适配器参数示出所述电源适配器具有可编程电压模块并且所述电量值大于或等于第二设定电量值的情况下，控制所述电源适配器选择通过所述第二充电电路向所述电池充电；

其中，所述第二设定电量值大于所述第一设定电量值。

8.根据权利要求6所述的充电控制电路，所述控制模块包括：

第三控制单元，用于在所述适配器参数示出所述电源适配器不具有可编程电压模块的情况下，控制所述电源适配器选择通过所述第二充电电路向所述电池充电。

9.一种充电控制方法，所述方法包括：

检测与充电控制电路连通的电源适配器的适配器参数，其中，所述充电控制电路包括并联连接在所述电源适配器和电池之间的第一充电电路和第二充电电路；

根据所述适配器参数，控制所述电源适配器选择通过所述第一充电电路或所述第二充电电路向所述电池充电。

10.一种电子设备，所述电子设备包括权利要求1-8中任一项所述的充电控制电路。

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