CN114336813A - 充电控制电路、充电芯片及充电设备 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种充电控制电路，包括电压转换电路、电压侦测电路、计时器和比较触发电路以及控制器。电压转换电路用于产生预设直流电压并通过输出接口输出，并对与输出接口连接的电容元件充电。电压侦测电路侦测输出接口输出的电压得到侦测电压。比较触发电路在侦测电压大于第一阈值电压及小于第二预设电压值时分别产生第一、第二触发信号。电压转换电路接收到所述第一、第二触发信号时分别关闭和开启。计时器分别响应第一、第二触发信号计时及停止计时。控制器根据计时时长、电容元件的电容值、第一、第二阈值电压计算输出接口输出的电流。本申请还提供充电芯片及充电设备。本申请可实现小电流充电以及电流侦测。

Description

充电控制电路、充电芯片及充电设备

技术领域

本发明涉及一种充电电路，特别涉及一种对充电过程进行控制的充电控制电路、具有所述充电控制电路的充电芯片及具有所述充电控制电路的充电设备。

背景技术

目前，随着电子产品的快速发展，智能手表、智能手环、无线耳机等具有小容量电芯的智能穿戴设备种类也越来越多，使用也越来越广泛。相应地，保证小容量电芯的智能穿戴产品进行良好充电的需求也越来越大。一般来说，由于智能穿戴设备采用的是小容量电芯，电芯容量较小，采用的充电电流也需要较小。例如，一般的智能穿戴设备需采用5-10mA(毫安)的电流进行充电，而对于一般的充电设备而言，该大小的电流已经是满足充满的条件了，即，当充电电流为5-10mA时，充电设备会进入待机或关闭状态。因此，对于具有小容量电芯的智能穿戴设备的充电来说，为了能将电芯容量少的设备充满电，就要求充电设备能够长时间维持5-10mA的充电电流不能进入待机/关机状态，只有当充电电流小于5mA或更小的值时才关闭。因此，充电设备对智能穿戴设备进行充电时，提高小电流的轻载关机精度成为了需要解决的问题。

现有的一种方案是在充电设备的输出端加采样电阻，再通过ADC(模数转换器)判断负载的充电电流来根据当前的充电电流进行充电管理，例如判断是否充满等等。然而，现有中，10bit的ADC一般检测精度为1-2mv，如果需要检测1-10mA小电流，采样电阻的电阻值需要为0.5欧姆-1欧姆，当充电设备处于大电流输出时损耗大，而且，需要增加10bit的ADC，成本高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种充电控制电路、充电芯片及充电设备，能够控制对有小容量电芯的智能穿戴设备等设备进行小电流充电及实现小电流充电过程中的电流侦测。

一方面，提供一种充电控制电路，所述充电控制电路包括电压转换模块、电压侦测模块、计时器、比较触发模块以及控制器。所述电压转换模块用于产生预设直流电压并通过一输出接口输出，以及对与所述输出接口连接的电容元件充电，其中，所述预设直流电压至少包括电压逐渐增大的斜坡电压部分。所述电压侦测模块用于侦测所述输出接口输出的电压得到一侦测电压。所述计时器用于进行计时。所述比较触发模块包括输入端以及输出端，所述输入端与所述电压侦测模块连接，所述输出端与所述电压转换模块以及所述计时器连接，所述比较触发模块用于将所述侦测电压与第一阈值电压以及第二阈值电压进行比较，并在所述侦测电压大于所述第一阈值电压时控制产生第一触发信号，以及在所述侦测电压小于所述第二阈值电压时产生第二触发信号，其中，所述第一阈值电压大于所述第二阈值电压。所述电压转换模块用于在接收到所述第一触发信号时关闭，停止输出所述预设直流电压，以及在接收到所述第二触发信号时开启，恢复输出所述预设直流电压。其中，所述计时器响应所述第一触发信号开始计时，并响应所述第二触发信号停止计时。其中，所述电容元件在所述电压转换模块接收到所述第一触发信号关闭时进行放电。所述控制器与所述计时器连接，用于获取所述计时器从开始计时到停止计时的计时时长，并根据所述计时时长、所述电容元件的电容值、所述第一阈值电压以及所述第二阈值电压计算得出所述输出接口当前输出的电流。

另一方面，提供一种充电芯片，所述充电芯片包括充电控制电路，所述充电控制电路包括电压转换模块、电压侦测模块、计时器、比较触发模块以及控制器。所述电压转换模块用于产生预设直流电压并通过一输出接口输出，以及对与所述输出接口连接的电容元件充电，其中，所述预设直流电压至少包括电压逐渐增大的斜坡电压部分。所述电压侦测模块用于侦测所述输出接口输出的电压得到一侦测电压。所述计时器用于进行计时。所述比较触发模块包括输入端以及输出端，所述输入端与所述电压侦测模块连接，所述输出端与所述电压转换模块以及所述计时器连接，所述比较触发模块用于将所述侦测电压与第一阈值电压以及第二阈值电压进行比较，并在所述侦测电压大于所述第一阈值电压时控制产生第一触发信号，以及在所述侦测电压小于所述第二阈值电压时产生第二触发信号，其中，所述第一阈值电压大于所述第二阈值电压。所述电压转换模块用于在接收到所述第一触发信号时关闭，停止输出所述预设直流电压，以及在接收到所述第二触发信号时开启，恢复输出所述预设直流电压。其中，所述计时器响应所述第一触发信号开始计时，并响应所述第二触发信号停止计时。其中，所述电容元件在所述电压转换模块接收到所述第一触发信号关闭时进行放电。所述控制器与所述计时器连接，用于获取所述计时器从开始计时到停止计时的计时时长，并根据所述计时时长、所述电容元件的电容值、所述第一阈值电压以及所述第二阈值电压计算得出所述输出接口当前输出的电流。

再一方面，提供一种充电设备，所述充电设备包括充电控制电路，所述充电控制电路包括电压转换模块、电压侦测模块、计时器、比较触发模块以及控制器。所述电压转换模块用于产生预设直流电压并通过一输出接口输出，以及对与所述输出接口连接的电容元件充电，其中，所述预设直流电压至少包括电压逐渐增大的斜坡电压部分。所述电压侦测模块用于侦测所述输出接口输出的电压得到一侦测电压。所述计时器用于进行计时。所述比较触发模块包括输入端以及输出端，所述输入端与所述电压侦测模块连接，所述输出端与所述电压转换模块以及所述计时器连接，所述比较触发模块用于将所述侦测电压与第一阈值电压以及第二阈值电压进行比较，并在所述侦测电压大于所述第一阈值电压时控制产生第一触发信号，以及在所述侦测电压小于所述第二阈值电压时产生第二触发信号，其中，所述第一阈值电压大于所述第二阈值电压。所述电压转换模块用于在接收到所述第一触发信号时关闭，停止输出所述预设直流电压，以及在接收到所述第二触发信号时开启，恢复输出所述预设直流电压。其中，所述计时器响应所述第一触发信号开始计时，并响应所述第二触发信号停止计时。其中，所述电容元件在所述电压转换模块接收到所述第一触发信号关闭时进行放电。所述控制器与所述计时器连接，用于获取所述计时器从开始计时到停止计时的计时时长，并根据所述计时时长、所述电容元件的电容值、所述第一阈值电压以及所述第二阈值电压计算得出所述输出接口当前输出的电流。

本申请的充电控制电路、充电芯片及充电设备，通过上述结构，所述电压转换模块的电压大于第一阈值电压时则将关闭，而通过所述电容元件放电，而当电容元件放电至低于第二阈值电压时，所述电压转换模块重新开启恢复输出电压，从而，可以使得输出接口输出的电压位于小电流充电所需的预设范围内，而可实现小电流充电。此外，本申请的充电控制电路无需使用高精度ADC，可以实现小电流充电时的电流侦测，以进一步实现小电流充电的管理。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明一些实施方式，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为本申请一实施例中的充电控制电路的电路框图。

图2为本申请一实施例中的充电控制电路的具体电路图。

图3为本申请一实施方式中的本申请一实施例中的输出接口输出的电压波形以及对应的第一比较信号、第二比较信号、触发信号的时序示意图。

图4为本申请另一实施例中的充电控制电路的具体电路图。

图5为本申请一实施方式中的充电控制电路中的电源转换电路产生的预设直流电压的波形示意图。

图6为本申请一实施方式中的充电芯片的结构框图。

图7为本申请一实施例中的充电设备的结构框图。

图8为本申请一实施例中的充电控制方法的流程图。

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，所描述的实施例仅仅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做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。

需要说明的是，在本发明实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。在本发明实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。本申请中的“连接”包括直接连接以及间接连接。

请参阅图1，为本申请一实施例中的充电控制电路100的电路框图。如图1所示，所述充电控制电路100包括电压转换模块1、电压侦测模块2，计时器3、比较触发模块4、以及控制器5。所述电压转换模块1用于产生预设直流电压并通过一输出接口201输出，以及对与所述输出接口201连接的电容元件202充电，其中，所述预设直流电压至少包括电压逐渐增大的斜坡电压部分。所述电压侦测模块2用于侦测所述输出接口201输出的电压得到一侦测电压。所述计时器用于进行计时。所述比较触发模块4包括输入端41以及输出端42，所述输入端41与所述电压侦测模块2连接，所述输出端42与所述电压转换模块1以及所述计时器3连接，所述比较触发模块4用于将所述侦测电压与第一阈值电压以及第二阈值电压进行比较，并在所述侦测电压大于所述第一阈值电压时控制产生第一触发信号，以及在所述侦测电压小于所述第二阈值电压时产生第二触发信号，其中，所述第一阈值电压大于所述第二阈值电压。

所述电压转换模块1用于在接收到所述第一触发信号时关闭，停止输出所述预设直流电压，以及在接收到所述第二触发信号时开启，恢复输出所述预设直流电压。所述计时器3用于响应所述第一触发信号开始计时，并响应所述第二触发信号停止计时。其中，所述电容元件202在所述电压转换模块1接收到所述第一触发信号关闭时进行放电。所述控制器5与所述计时器3连接，用于获取所述计时器3从开始计时到停止计时的计时时长，并根据所述计时时长、所述电容元件202的电容值、所述第一阈值电压以及所述第二阈值电压计算得出所述输出接口201当前输出的电流。

从而，通过本申请中的充电控制电路100，所述电压转换模块1的电压大于第一阈值电压时则将关闭，而通过所述电容元件202放电，而当电容元件202放电至低于第二阈值电压时，所述电压转换模块1重新开启恢复输出电压，从而，可以使得输出接口201输出的电压位于小电流充电所需的预设范围内，而可实现小电流充电。此外，本申请的充电控制电路100无需使用高精度ADC，可以实现小电流充电时的电流侦测，而根据该侦测到的电流则可进一步实现小电流充电的管理。

其中，所述充控制电电路100可应用于一充电设备300(如图7所示)中，所述输出接口201可为所述充电设备300用于与待充电设备101连接的接口。

所述电容元件202为连接于所述输出接口201与地之间。所述电容元件202在所述电压转换模块1输出预设直流电压进行充电，并在所述电压转换模块1接收到所述第一触发信号关闭时进行放电。

从而，当所述电压转换模块1输出预设直流电压时，所述输出接口201输出的为所述预设直流电压，同时，所述电容元件202进行充电。而当电压转换模块1停止输出预设直流电压时，此时，由所述电容元件202进行放电，所述输出接口201输出的为所述电容元件202放电时的放电电压。

在一些实施例中，所述输出接口201以及所述电容元件202可位于所述充电控制电路100之外，例如，所述电容元件202可作为充电控制电路100的外围电路。显然，在其他实施例中，所述输出接口201和/或所述电容元件202也可为所述充电控制电路100中的结构，即，所述充电控制电路100也可包括前述的输出接口201和/或所述电容元件202。

其中，所述电压侦测模块2在所述电压转换模块1输出预设直流电压时，侦测所述输出接口201输出的预设直流电压得到对应的侦测电压，在所述电压转换模块1停止输出预设直流电压而所述电容元件202进行放电时，侦测所述输出接口201输出的所述电容元件202放电时的放电电压得到对应的侦测电压。

在一些实施例中，所述电压侦测模块2侦测得到的侦测电压与所述输出接口201输出的电压呈正比例关系，即，随着所述输出接口201输出的电压的增大而增大，以及随着所述输出接口201输出的电压的减小而减小。

进一步的，所述电压侦测模块2侦测得到的侦测电压可为所述输出接口201输出的电压的1/n，其中，n可为大于或等于1的自然数。显然，在一些实施例中，n也可以为大于1的非正整数，例如可以为1.5、2.5等值。

其中，所述控制器5根据所述计时时长、所述电容元件202的电容值、所述第一阈值电压以及所述第二阈值电压计算得出所述输出接口201当前输出的电流，可具体包括：所述控制器5计算所述第一阈值电压以及所述第二阈值电压的电压差值，然后计算所述电压差值与所述计时时长的比值，以及计算所述比值与所述电容元件202的电容值的乘积的n倍得到所述输出接口201输出的电流。

具体的，由于所述预设直流电压至少包括电压逐渐增大的斜坡电压部分，即，所述电压转换模块1输出的预设直流电压将逐渐增大，当增大到使得所述侦测电压达到所述第一阈值电压时，所述比较触发模块4产生第一触发信号，所述电压转换模块1在接收到所述第一触发信号时关闭，停止输出所述预设直流电压，所述计时器3响应所述第一触发信号开始计时，同时，所述电容元件202开始进行放电，而所述电容元件202此时的电压大致与所述电压转换模块1当前输出的预设直流电压相同，此时电压侦测模块2侦测到的侦测电压大致等于所述第一阈值电压。

当所述电容元件202进行放电时，所述输出接口201输出的电压为所述电容元件202的放电电压，由于所述放电电压随着放电的进行不断下降，当下降到使得所述侦测电压下降到所述第二阈值电压时，所述电压转换模块1在接收到所述第二触发信号时开启，恢复输出所述预设直流电压，所述计时器3响应所述第二触发信号停止计时。

因此，当所述电压侦测模块2侦测得到的侦测电压可为所述输出接口201输出的电压的1/n时，所述计时器3开始计时到停止计时的计时时长等于所述电容元件202的电压从n倍第一阈值电压下降到n倍第二阈值电压的时长。

设所述计时时长为t，所述电容元件202的电容值为C1，所述第一阈值电压为Vref1，所述第二阈值电压为Vref2，所述输出接口201输出的电流为I，则根据电容电压和电流的微分公式：

ΔI＝C1*(n*Vref1-n*Vref2)/t，可算出ΔI。其中，所述微分公式为电量守恒原理得出，设电容元件202的电量为Q，则，ΔI*t＝ΔQ＝C1*(n*Vref1-n*Vref2)，从而，可得出前述的微分公式：ΔI＝C1*(n*Vref1-Vn*ref2)/t。

由于所述电容元件202的电压从第一阈值电压下降到第二阈值电压的时长，也即所述计时时长t通常很短，因此，所述ΔI可视为等效为所述输出接口201在所述计时时长内的电流I。

即，所述输出接口201输出的电流I＝C1*(n*Vref1-n*Vref2)/t。因此，所述控制器5可计算所述第一阈值电压以及所述第二阈值电压的电压差值，然后计算所述电压差值与所述计时时长的比值，以及计算所述比值与所述电容元件202的电容值的乘积的n倍即可得到所述输出接口201输出的电流。

因此，本申请中，无需采用高电阻值的电阻以及高精度的ADC，即可实现小电流充电过程中的电流侦测，降低了成本也减少了能量损耗。

其中，所述第一阈值电压、所述第二阈值电压、所述电容元件202的电容值均为在电路设计好之后不变的预设固定值，并可预先烧录/存储于所述控制器5中，所述控制器5可在需要时获取该些预设的所述第一阈值电压、所述第二阈值电压以及电容值，并从所述计时器3获取所述计时时长，而进行前述的计算。

请参阅图2，为本申请一实施例中的充电控制电路100的具体电路图。如图2所示，所述电压侦测模块2包括第一电阻R1以及第二电阻R2，所述第一电阻R1及所述第二电阻R2依次串联于所述输出接口201以及地之间，所述第一电阻R1以及第二电阻R2的连接节点N1的电压为所述侦测电压，所述比较触发模块4的输入端41与所述第一电阻R1以及第二电阻R2的连接节点连接，而获取所述侦测电压。

从而，设所述输出接口201输出的电压为Vout，所述侦测电压为Vd，第一电阻R1以及第二电阻R2的电阻值分别为R1、R2，则所述侦测电压Vd＝Vout*R2/(R1+R2)。

即，所述电压侦测模块2对所述输出接口201输出的电压进行了分压得到了所述侦测电压，所述侦测电压与所述输出接口201输出的电压呈正比例关系，且比例系数为R2/(R1+R2)，也即，前述的n＝(R1+R2)/R2。从而，通过设计所述第一电阻R1以及第二电阻R2的电阻值，而可得到相应的与所述输出接口201输出的电压呈特定比例关系的侦测电压。

例如，当R1＝R2时，所述n＝2，当R2＝2*R1时，所述n＝3，当R2显著的大于R1时，所述n大致等于1。

其中，如图2所示，所述比较触发模块4还包括比较电路43以及触发器44，所述比较电路43与所述触发器44依次连接于所述比较触发模块4的输入端41以及输出端42之间，所述比较电路43用于将所述侦测电压与第一阈值电压以及第二阈值电压进行比较，并在所述侦测电压大于所述第一阈值电压时控制产生第一比较信号，以及在所述侦测电压小于所述第二阈值电压时产生第二比较信号，所述触发器44在接收到所述第一比较信号时产生所述第一触发信号并通过所述输出端42输出，以及在接收到所述第二比较信号时，产生所述第二触发信号并通过所述输出端42输出。

即，在一些实施例中，所述比较触发模块4具体包括比较电路43以及触发器44，为通过比较电路43将所述侦测电压与第一阈值电压、第二阈值电压进行比较，并输出相应的比较信号，并通过所述触发器44来根据接收的比较信号输出对应的触发信号。

具体的，如图2所示，所述比较电路43包括第一比较器431以及第二比较器432，所述第一比较器431包括第一正相输入端4311、第一反相输入端4312以及第一输出端4313，所述第二比较器432包括第二正相输入端4321、第二反相输入端4322以及第二输出端4323。其中，所述第一正相输入端4311以及第二正相输入端4321均与所述比较触发模块4的输入端41连接而接收所述侦测电压，所述第一比较器431的第一反相输入端4312用于接入所述第一阈值电压，所述第二比较器432的第二反相输入端4322用于接入所述第二阈值电压。

所述触发器44包括第一信号输入端441、第二信号输入端442以及信号输出端443，所述第一信号输入端441与所述第一输出端4313连接，所述第二信号输入端442与所述第二输出端4323连接，所述触发器44的信号输出端443与所述比较触发模块4的输出端42连接。

其中，所述第一比较器431在所述侦测电压大于所述第一阈值电压时，通过所述第一输出端4313输出为上升沿信号的第一比较信号，所述第二比较器432的在所述侦测电压小于所述第二阈值电压时，通过所述第二输出端4323输出为下降沿的第二比较信号。所述触发器44在所述第一信号输入端441接收到所述为上升沿信号的第一比较信号时，控制输出所述第一触发信号，在所述第二信号输入端442接收到为下降沿信号的第二比较信号时，控制输出所述第二触发信号。

请一并参阅图3，为本申请一实施例中的输出接口201输出的电压波形、所述第一比较信号、第二比较信号以及触发信号的时序示意图。

其中，所述预设直流电压的斜坡电压部分为电压转换模块开启后输出的预设直流电压的第一部分。即，所述电压转换模块开启后输出的预设直流电压的初始的一段时间内输出的就是电压逐渐上升的斜坡电压部分。其中，所述斜坡电压部分的最大电压大于电压侦测模块2侦测的侦测电压等于所述第一阈值电压时所述输出接口201对应输出的电压。

随着所述预设直流电压逐渐增大，在所述预设直流电压的斜坡电压部分上升至最大值之前，所述电压侦测模块2侦测得到的侦测电压就会大于或等于所述第一阈值电压，从而所述比较触发模块4产生第一触发信号而使得所述电压转换模块1关闭，然后，由所述电容元件202进行放电，所述输出接口201输出的为所述电容元件202放电时的放电电压，所述放电电压随着放电的进行不断下降，当下降到使得所述侦测电压下降到所述第二阈值电压时，所述电压转换模块1在接收到所述第二触发信号时又重新开启，恢复输出所述预设直流电压中的斜坡电压部分，并对所述电容元件202充电。

从而，如图3所示，由于所述电压转换模块1周期性地关闭打开，最终所述输出接口201输出的电压Vout会形成周期信号，且每个周期的电压为由所述电压转换模块1输出的逐渐上升的部分斜坡电压以及所述电容元件202放电时逐渐下降的斜坡电压组成的三角形电压波。其中，每个周期内所述电容元件202的放电时长即为前述计时器3的计时时长t。

因此，本申请中，所述输出接口201通过输出该三角形电压波对待充电设备101进行充电。如前所述，在一些实施例中，所述电压侦测模块2侦测得到的侦测电压可为所述输出接口201输出的电压的1/n，而所述侦测电压达到所述第一阈值电压时，所述比较触发模块4产生第一触发信号，所述电压转换模块1在接收到所述第一触发信号时关闭，停止输出所述预设直流电压，当所述电容元件202进行放电时，由于所述放电电压随着放电的进行不断下降，当下降到使得所述侦测电压下降到所述第二阈值电压时，所述电压转换模块1在接收到所述第二触发信号时开启，恢复输出所述预设直流电压，此时所述输出接口201输出的电压会再次上升。

因此，设所述第一阈值电压为Vref1，所述第二阈值电压为Vref2，所述输出接口201输出的电压将被限制在n*Vref2～n*Vref1的范围内。从而，通过设置侦测电压与所述输出接口201输出的电压的比例系数以及所述第一阈值电压为、所述第二阈值电压的大小，则可控制所述输出接口201输出的电压的范围，而可提供小电流充电下所需的电压。

如图3所示，所述第一比较器431在所述侦测电压大于所述第一阈值电压时，通过所述第一输出端4313输出为上升沿信号的第一比较信号OP1，其中，本申请中，所述侦测电压大于所述第一阈值电压时，指的是所述侦测电压从小于第一阈值电压变化到大于所述第一阈值电压的时刻。从而，所述第一比较器431输出的第一比较信号OP1将从低电平跳变为高电平，而形成上升沿信号。此时，第二比较器432的第二输出端4323持续输出高电平信号。此时，所述触发比较模块4，也即所述触发器44输出的触发信号EN变为低电平，即，输出为低电平的第一触发信号。

而由于所述触发比较模块4输出第一触发信号使得所述电压转换模块1关闭，由电容元件202放电，因此，所述侦测电压将很快下降到小于所述第一阈值电压，所述第一比较器431输出的第一比较信号OP1将恢复为低电平。

所述第二比较器432在所述侦测电压小于所述第二阈值电压时，通过所述第二输出端4323输出为下降沿的第二比较信号。其中，本申请中，所述侦测电压小于所述第一阈值电压时，指的是所述侦测电压从大于第二阈值电压变化到小于所述第二阈值电压的时刻。从而，所述第二比较器432输出的第二比较信号OP2将从高电平跳变为低电平，而形成下升沿信号。此时，第一比较器431的第一输出端4313持续输出低电平信号。此时，所述触发比较模块4输出的触发信号EN变为高电平，即，输出为高电平的第二触发信号。

其中，本申请中，所述触发器44输出的第一触发信号以及第二触发信号为反相信号，例如分别为低电平以及高电平，且为持续输出，直到满足输出另一触发信号时才翻转到另一个信号。其中，所述触发器44可设置为仅响应所述第一信号输入端441输入的上升沿信号以及所述第二信号输入端442输入的下降沿信号，即，所述触发器44仅仅在所述第一信号输入端441接收到所述第一输出端4313输出的上升沿信号的第一比较信号OP1时才进行信号翻转，输出第一触发信号，以及仅仅在所述第二信号输入端442接收到所述第二输出端4323输出的下升沿信号的第二比较信号OP2时才进行信号翻转，翻转为输出第二触发信号。

其中，所述触发器44输出的实际为一个触发信号，例如，如图3所示波形的信号，本申请中的所述第一触发信号以及所述第二触发信号实际上为所述触发器44在不同时间点输出的电位相反的信号段。

其中，如图1及2所示，在本申请一些实施例中，所述比较触发模块4的输出端42可直接与所述电压转换模块1以及所述计时器3连接，所述电压转换模块1为接收到所述比较触发模块4的输出端42输出的第一触发信号时关闭，以及在接收到所述比较触发模块4的输出端42输出的第二触发信号时开启。所述计时器3响应所述第一触发信号开始计时，指的是所述计时器3接收到所述第一触发信号时开始计时；所述计时器3响应所述第二触发信号停止计时，指的是所述计时器3接收到所述第二触发信号停止计时。

如图1及图2所示，所述电压转换模块1包括使能端EN1，所述计时器3包括使能端EN2，具体的，所述比较触发模块4的输出端42是直接与所述电压转换模块1的使能端EN1以及所述计时器3的使能端EN2连接。其中，所述电压转换模块1的使能端EN1以及所述计时器3的使能端EN2接收到相同电平的触发信号时，所述电压转换模块1以及所述计时器3中的一个开启/工作，另一个停止开启/工作。

例如，在所述电压转换模块1的使能端EN1以及所述计时器3的使能端EN2均接收到低电平的第一触发信号时，所述电压转换模块1关闭，而所述计时器3启动计时，在所述电压转换模块1的使能端EN1以及所述计时器3的使能端EN2均接收到高电平的第二触发信号时，所述电压转换模块1开启，而所述计时器3则停止计时。

请参阅图4，为另一实施例中的充电控制电路100的具体电路图。如图4所示，所述充电控制电路100还包括反相器6，所述反相器6连接于所述比较触发模块4的输出端42与所述计时器3之间，所述反相器6用于对所述比较触发模块输出的第一触发信号或第二触发信号进行反相，所述计时器3在接收到所述第一触发信号的反相信号时开始计时，并在接收到所述第二触发信号的反相信号时停止计时。

即，在另一实施例中，所述计时器3响应所述第一触发信号开始计时，指的是所述计时器3接收到所述第一触发信号的反相信号时开始计时；所述计时器3响应所述第二触发信号停止计时，指的是所述计时器3接收到所述第二触发信号的反相信号时停止计时。

其中，在如图4所示的另一实施例中，所述计时器3以及所述电压转换模块1均为高电平触发处于开启/工作的元器件，通过设置所述反相器6，能够实现在电压转换模块1关闭的同时，所述计时器3开启进行计时，以及在所述电压转换模块1开启的同时，所述计时器3停止计时。

显然，例如如附图2所示的，如前所述的，所述反相器也可为非必要元件，所述电压转换模块1可为高电平触发开启/工作，而所述计时器3可为低电平触发工作/开启，或者，所述计时器3本身可以集成反相器。

其中，在本申请的一些实施例中，所述控制器5还与所述电压转换模块1连接，用于在所述输出接口201当前输出的电流小于预设电流阈值时，控制所述电压转换模块1持续关闭或经过预设时长后控制所述电压转换模块1持续关闭。

其中，所述预设电流阈值可为进行小电流充电的智能穿戴设备等待充电设备101充满时的电流阈值。

从而，所述控制器5在计算得到所述输出接口201当前输出的电流后，将所述输出接口201当前输出的电流与所述预设电流阈值进行比较，当所述输出接口201当前输出的电流小于预设电流阈值时，确定所述待充电设备101的电量已经充满，则控制所述电压转换模块1立即关闭，且持续关闭。或者，所述控制器5经过预设时长，例如经过10分钟后控制所述电压转换模块1持续关闭，从而，可继续以更小的电流进行补充充电后，再控制电压转换模块1持续关闭。从而，通过控制所述电压转换模块1持续关闭，可有效节省能耗。

在其他实施例中，所述控制器5也可以不控制所述电压转换模块1持续关闭，而继续以前述的方式对待充电设备101充电。

其中，所述电压转换模块1可为数控型DC(直流)-DC转换器，在接收到相应的电平信号时处于关闭或开启。例如，如前所述的，所述电压转换模块1在接收到为低电平的第一触发信号时关闭，在接收到为高电平的第二触发信号时开启。其中，所述电压转换模块1可将接收到的直流电转换为所述预设直流电压。

其中，本申请中，所述电容元件202可包括单个电容，也可以包括多个串联的电容，或者包括多个并联的电容，所述电容元件202的整体电容值为前述的电容值C1。

其中，如图2、4所示，本申请中的输出接口201包括正极端V+以及负极端V-，前述的“所述电容元件202为连接于所述输出接口201与地之间”指的是所述电容元件202连接于所述输出接口201的正极端V+与地之间，前述的“所述第一电阻R1及所述第二电阻R2依次串联于所述输出接口201以及地之间”也指的是所述第一电阻R1及所述第二电阻R2依次串联于所述输出接口201的正极端以及地之间，前述的输出接口201输出的电压也指的是所述输出接口201的正极端V+的电压，等等。其中，所述输出接口201的负极端V-接地。

请参阅图5，为所述电源转换电路1产生的预设直流电压Vc的波形示意图，其中，在一些实施例中，所述电源转换电路1输出的预设直流电压除了包括为第一部分的斜坡电压部分之外，还可包括第二部分。其中，所述第二部分可为脉冲直流部分，且所述脉冲直流部分的时长显著大于所述斜坡电压部分，例如，所述斜坡电压部分可仅仅维持10秒，然后，输出的均为脉冲直流部分。

即，如果没有前述的比较触发模块4对所述电源转换电路1的反复触发开启及关闭的循环过程，所述电源转换电路1在输出所述斜坡电压部分后，实际上还会输出脉冲直流。其中所述脉冲直流可以用于对手机、平板电脑等具有较大电芯容量的终端设备进行充电。

因此，本申请中，所述控制器5还可以根据当前的待充电设备101的类型开启所述比较触发模块4或者关闭所述比较触发模块4。具体的，所述控制器5在当前的待充电设备101的类型为具有小容量电芯的智能穿戴设备时，控制开启所述比较触发模块4，即，使得所述比较触发模块4可进行前述的操作，而控制所述电源转换电路1循环开启及关闭，而将输出接口201输出的电压限制在一定范围内，实现小电流充电。而当所述控制器5确定当前的待充电设备101的类型为具有较大容量电芯的手机、平板电脑等终端设备时，控制关闭所述比较触发模块4，此时，所述电源转换电路1将在输出所述斜坡电压部分后，持续通过所述输出接口201输出脉冲直流，而对手机、平板电脑等具有较大电芯容量的终端设备。

因此，本申请中的充电控制电路100不但可以实现对具有小容量电芯的智能穿戴设备进行充电及管理，也能够实现对手机、平板电脑等具有较大电芯容量的终端设备充电。

其中，所述控制器5可在输出接口201接入待充电设备101时，获取所述待充电设备101的设备标识等确定所述待充电设备101的类型。

请参阅图6，为本申请一实施例中的充电芯片200的结构框图。在一些实施例中，所述充电芯片200包括前述的充电控制电路100，其中，所述电容元件202可为所述充电芯片200的外围电路。显然，在一些实施例中，所述电容元件202也可整合在所述充电芯片200的内部。在一些实施例中，所述输出接口201也可以指所述充电芯片200的电压输出引脚，即，所述输出接口201也可为与所述充电芯片200或所述充电控制电路100整合的结构。

进一步的，所述充电芯片可为支持快速充电的快速充电芯片。所述充电芯片200可应用于充电设备中实现小电流的充电和充电过程中的管理。

其中，如前所述，所述充电控制电路100以及充电芯片200还可实现对手机、平板电脑等这些普通智能终端进行充电，上述充电控制电路100以及充电芯片200的结构仅仅重点介绍了实现小电流的充电以及充电过程中的管理的元件结构。

请参阅图7，为本申请一实施例中的充电设备300的结构框图。在一些实施例中，所述充电设备300包括前述的充电控制电路100，或者包括前述的充电芯片200。

其中，当所述输出接口201以及所述电容元件202为位于所述充电控制电路100或充电芯片200之外的元件结构时，所述充电设备300还包括所述输出接口201以及所述电容元件202。

其中，所述输出接口201可为所述充电设备300的充电接口，例如，可为USB接口。

其中，所述充电设备300可为充电适配器、可移动电源，也可以为可以对其他设备供电的手机、平板电脑等终端设备。

在一些实施例中，当所述充电设备300为充电适配器时，所述充电设备300还可包括电源插头以及桥式整流电路，所述电源插头用于接入市电电源，所述桥式整流电路用于将所述电源插头接入的市电电源转换为直流电，所述桥式整流电路可连接于所述电源插头与所述电源转换单元1之间，所述电源转换单元1用于将所述桥式整流电路输出的直流电压转换为相应的预设直流电压。

其中，所述充电设备还可包括其他元件，由于与本发明改进无关，故不再赘述。

请参阅图8，为本申请一实施例中的充电控制方法的流程图。所述充电控制方法应用于所述充电控制电路100、所述充电芯片200以及所述充电设备300。如图7所示，所述充电控制方法包括：

801：通过电压转换模块产生预设直流电压并通过一输出接口输出，以及对与所述输出接口连接的电容元件充电；其中，所述预设直流电压至少包括电压逐渐增大的斜坡电压部分。

802：通过电压侦测模块侦测所述输出接口输出的电压得到一侦测电压。

803：将所述侦测电压与第一阈值电压以及第二阈值电压进行比较。其中，如果所述侦测电压大于所述第一阈值电压时，则执行步骤804，如果所述侦测电压小于所述第二阈值电压，则执行步骤805。

804：在所述侦测电压大于所述第一阈值电压时控制产生第一触发信号，以使得所述电压侦测模块关闭，停止输出所述预设直流电压，并使得计时器开始计时。

805：在所述侦测电压小于所述第二阈值电压时产生第二触发信号，以使得所述电压侦测模块开启，恢复输出所述预设直流电压，并使得所述计时器停止计时；

806：获取所述计时器从开始计时到停止计时的计时时长，并根据所述计时时长、所述电容元件的电容值、所述第一阈值电压以及所述第二阈值电压计算得出所述输出接口当前输出的电流。

其中，所述充电控制方法还可包括其他步骤，还可包括前述的充电控制电路100执行的操作对应的步骤或者进一步的更具体步骤，例如：所述“通过电压侦测模块侦测所述输出接口输出的电压得到一侦测电压”包括：在所述电压转换模块输出预设直流电压时，通过所述电压侦测模块侦测所述输出接口输出的预设直流电压得到对应的侦测电压，在所述电压转换模块停止输出预设直流电压而所述电容元件进行放电时，通过所述电压侦测模块侦测所述输出接口输出的所述电容元件放电时的放电电压得到对应的侦测电压。

具体的，所述充电控制方法包括的其他步骤或者更具体的步骤可参照前述的充电控制电路100的相关描述。

从而，通过本申请中的充电控制电路100、充电芯片200、充电设备300以及充电控制方法，所述电压转换模块的电压大于第一阈值电压时则将关闭，而通过所述电容元件放电，而当电容元件放电至低于第二阈值电压时，所述电压转换模块重新开启恢复输出电压，从而，可以使得输出接口输出的电压位于小电流充电所需的预设范围内，而可实现小电流充电。此外，本申请的充电控制电路无需使用高精度ADC，可以实现小电流充电时的电流侦测，而根据该侦测到的电流则可实现小电流充电的管理。

本文参照了各种示范实施例进行说明。然而，本领域的技术人员将认识到，在不脱离本文范围的情况下，可以对示范性实施例做出改变和修正。例如，各种操作步骤以及用于执行操作步骤的组件，可以被删除、修改或结合到其他步骤中。

以上是本发明实施例的实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明实施例原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种充电控制电路，其特征在于，所述充电控制电路包括：

电压转换电路，用于产生预设直流电压并通过一输出接口输出，以及对与所述输出接口连接的电容元件充电；

电压侦测电路，用于侦测所述输出接口输出的电压得到一侦测电压；

计时器，用于进行计时；

比较触发电路，包括输入端以及输出端，所述输入端与所述电压侦测电路连接，所述输出端与所述电压转换电路以及所述计时器连接，所述比较触发电路用于将所述侦测电压与第一阈值电压以及第二阈值电压进行比较，并在所述侦测电压大于所述第一阈值电压时控制产生第一触发信号，以及在所述侦测电压小于所述第二阈值电压时产生第二触发信号，其中，所述第一阈值电压大于所述第二阈值电压；

所述电压转换电路，用于在接收到所述第一触发信号时关闭，停止输出所述预设直流电压，以及在接收到所述第二触发信号时开启，恢复输出所述预设直流电压；

所述计时器，用于响应所述第一触发信号开始计时，并响应所述第二触发信号停止计时；

其中，所述电容元件在所述电压转换电路接收到所述第一触发信号关闭时进行放电；

所述充电控制电路还包括控制器，所述控制器与所述计时器连接，用于获取所述计时器从开始计时到停止计时的计时时长，并根据所述计时时长、所述电容元件的电容值、所述第一阈值电压以及所述第二阈值电压计算得出所述输出接口当前输出的电流。

2.根据权利要求1所述的充电控制电路，其特征在于，所述电压侦测电路在所述电压转换电路输出预设直流电压时，侦测所述输出接口输出的预设直流电压得到对应的侦测电压，在所述电压转换电路停止输出预设直流电压而所述电容元件进行放电时，侦测所述输出接口输出的所述电容元件放电时的放电电压得到对应的侦测电压。

3.根据权利要求1所述的充电控制电路，其特征在于，所述电压侦测电路侦测所述输出接口输出的电压得到的侦测电压与所述输出接口输出的电压呈正比例关系。

4.根据权利要求3所述的充电控制电路，其特征在于，所述电压侦测电路侦测所述输出接口输出的电压得到的侦测电压为所述输出接口输出的电压的1/n，其中，n为大于或等于1的数。

5.根据权利要求4所述的充电控制电路，其特征在于，所述控制器计算所述第一阈值电压以及所述第二阈值电压的电压差值，然后计算所述电压差值与所述计时时长的比值，以及计算所述比值与所述电容元件的电容值的乘积的n倍得到所述输出接口输出的电流。

6.根据权利要求1所述的充电控制电路，其特征在于，所述电压侦测电路包括第一电阻以及第二电阻，所述第一电阻及所述第二电阻串联于所述输出接口以及地之间，所述第一电阻以及第二电阻的连接节点的电压为所述侦测电压，所述比较触发电路的输入端与所述第一电阻以及第二电阻的连接节点连接，而获取所述侦测电压。

7.根据权利要求6所述的充电控制电路，其特征在于，所述比较触发电路包括比较电路以及触发器，所述比较电路与所述触发器依次连接于所述比较触发电路的输入端以及输出端之间，所述比较电路用于将所述侦测电压与第一阈值电压以及第二阈值电压进行比较，并在所述侦测电压大于所述第一阈值电压时控制产生第一比较信号，以及在所述侦测电压小于所述第二阈值电压时产生第二比较信号，所述触发器在接收到所述第一比较信号时产生所述第一触发信号并通过所述输出端输出，以及在接收到所述第二比较信号时，产生所述第二触发信号并通过所述输出端输出。

8.根据权利要求7所述的充电控制电路，其特征在于，所述比较电路包括第一比较器以及第二比较器，所述第一比较器包括第一正相输入端、第一反相输入端以及第一输出端，所述第二比较器包括第二正相输入端、第二反相输入端以及第二输出端，所述第一正相输入端以及第二正相输入端均与所述比较触发电路的输入端连接而接收所述侦测电压，所述第一比较器的第一反相输入端用于接入所述第一阈值电压，所述第二比较器的第二反相输入端用于接入所述第二阈值电压，所述触发器包括第一信号输入端、第二信号输入端以及信号输出端，所述第一信号输入端与所述第一输出端连接，所述第二信号输入端与所述第二输出端连接，所述触发器的信号输出端与所述比较触发电路的输出端连接。

9.一种充电芯片，其特征在于，所述充电芯片包括如权利要求1-8任一项所述的充电控制电路。

10.一种充电设备，其特征在于，所述充电设备包括如权利要求1-8任一项所述的充电控制电路。

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