CN1815845A - 移动通信终端的电池充电电流自我补偿装置及其补偿方法 - Google Patents

移动通信终端的电池充电电流自我补偿装置及其补偿方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种移动通信终端的电池充电电流自我补偿装置及其补偿方法，使对移动通信终端的电池的充电电流进行控制，从而可自行防止过电流及短路现象。本发明的电池充电电流自我补偿装置包含：充电电流控制部，检测出通过场效应管相加到电池的充电电流，并判断上述检测出的充电电流是否属于基准电流值的范围内，在上述判断的结果，当超出预设定的范围时，将检测出的充电电流与场效应管的功率分散对应的减少或增加并进行补偿；充电电流检测/处理部，检测出充电电流控制部中可变设定的充电电流值并进行存储，同时根据上述可变设定的充电电流值，向上述场效应管的栅极相加偏压电流。因此，可自行防止充电电路配件发生故障或发热问题导致的短路现象。

Description

移动通信终端的电池充电电流自我补偿装置及其补偿方法
技术领域
本发明涉及移动通信终端中内置的电池充电装置，尤其涉及一种移动通信终端的电池充电电流自我补偿装置及其补偿方法，使对移动通信终端的电池的充电电流进行控制，从而可自行防止过电流及短路(short)现象。
背景技术
一般来说，移动通信终端为供给自身动作所需的电源而使用电池，上述电池是可反复再使用的2次电池(可充电电池)，其开发使用有镍镉(Ni-Cd)电池、镍氢(Ni-MH)电池、锂离子(Li-ion)电池、锂聚合物(Li-polymer)电池。最近，作为移动通信终端的电池普遍使用具有优良的能量密度和循环寿命及其它性能的锂离子(Li-ion)电池。
在2次电池的情况下，当反复进行充电和放电操作时，在充放电反复的位置上将生成固融体并无法使用残留的容量，即，将产生用于记忆电池可使用的容量界限的记忆效果。因此，需要使用到电池允许的放电范围后再进行充电，从而提高电池的使用效率。
最近，移动通信终端中主要使用有如图1所示的内置于移动通信终端的充电电路。
图1是现有技术的移动通信终端中内置的充电装置的简单电路图；图2是一般的场效应管元件特性的图表；图3是利用现有技术的移动通信终端中内置的充电装置的充电方法的流程图。
如图1所示，现有技术中的内置于移动通信终端的充电装置，其包含有：充电电流驱动型场效应管(Field Effect Transistor；FET)(Q1)；连接于上述场效应管(Q1)的漏极(drain)和电池2的充电电流检测电阻(R2)；两端各连接于上述场效应管(Q1)的栅极(gate)和源极(source)的电阻(R1)；在上述场效应管(Q1)的源极中连接其阴极(cathode)的防逆流二极管(D1)；连接于上述充电电流检测电阻(R2)的两端，并对电阻中流动的充电电流进行检测的充电电流检测电路3；在上述场效应管(Q1)的栅极相加一定电流值的偏压电流，使控制上述场效应管(Q1)的导通/关断(ON/OFF)状态的恒流源4；用于向上述恒流源4输出移动的电流值并控制上述恒流源4的DAC(Digital-to-Analog Converter-数模转换器)5。
其中，上述恒流源4和数模转换器5及充电电流检测电路3内置于上述移动通信终端的基带芯片10中。
如图3所示，在如上结构的现有技术的移动通信终端的充电装置中，在充电适配器1连接于移动通信终端并连接电池的情况下，数模转换器5为使驱动内部的恒流源4而输出一定的初始充电电流值(步骤S1-S3)。上述输出的电流值将相加到场效应管(Q1)的栅极并导通(ON)上述场效应管(Q1)，与此同时，连接于栅极和源极两端的电阻中流动有电流并形成Vgs电压，通过上述形成的Vgs电压控制上述场效应管(Q1)中流动的充电电流量并进行充电(步骤S4)。
即，在上述电池2的充电过程中，通过场效应管(Q1)和充电电流检测电阻(R2)处理从上述充电适配器1相加的供给电压，并以恒定电流(CC)/恒定电压(DV)的形态进行电池充电。
其中，在控制充电电流量的方法中，通过充电电流检测电阻(R2)检测出电池2中相加的充电电流，根据充电电流差变更充电电流量并达到所需的电流值。
但是，如图2所示，由于一般的场效应管(Q1)在栅极的阈值电压(thresholdvoltage)，即时在电路中相加相同的DAC值，根据不同的试料具有不同的初始充电电流量(iDS1，iDS2)。更严重的情况下，上述充电电流量将超出1安培(A)并导致发生过电流的现象。
并且，上述充电适配器1的输出电压将影响上述场效应管(Q1)的功率分散，由于上述充电适配器1的电压较高，使在上述场效应管(Q1)中可能发生过热而损坏。
同时，在现有技术的充电装置中，当进行充电操作时，将通过充电电流检测电路3需要适当的充电电流值，但在部分具有较差特性的场效应管(Q1)的情况下，每次进行充电操作时，在充电初始将流动过大的充电电流，从而导致上述电池遭到损坏的现象。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种移动通信终端的电池充电电流自我补偿装置及其补偿方法，使检测出移动通信终端的电池中相加的充电电流和恒定电流之差，并根据上述检测出的电流差变更电池的充电电流，使自行防止初始充电电流的过电流及短路现象并提高充电电流的稳定性。
为实现上述目的，本发明中的移动通信终端的电池充电电流自我补偿装置，在针对充电适配器相加的供给电压通过场效应管相加到电池并充电的情况下，为控制由于场效应管而变动的充电电流保持一定值，该装置其特征在于，包含有如下几个部分：充电电流控制部，检测出通过场效应管相加到电池的充电电流，并判断上述检测出的充电电流是否属于基准电流值的范围内，在上述判断的结果，当超出预设定的范围时，将检测出的充电电流与场效应管的功率分散对应的减少或增加并进行补偿；充电电流检测/处理部，检测出充电电流控制部中可变设定的充电电流值并进行存储，同时根据上述可变设定的充电电流值，向上述场效应管的栅极(gate)相加偏压电流(bias)。
其中，上述充电电流为初始进行充电时生成的初始充电电流，其特征在于，还包含有：数模转换器，根据上述充电电流检测/处理部中检测出的充电电流值，对上述场效应管的栅极中相加的偏压电流进行控制。
并且，为实现上述目的，本发明中的移动通信终端的电池充电电流自我补偿方法，针对充电适配器相加的供给电压通过场效应管相加到电池并充电的情况下，为使控制由于场效应管而变动的充电电流保持一定值的方法中，其特征在于，包含有如下几个步骤：检测步骤，检测出通过上述场效应管相加到电池的充电电流；判断步骤，判断上述检测出的充电电流是否属于预设定的范围内；补偿步骤，在上述判断步骤中判断的结果，当上述检测出的充电电流属于预设定的范围内时，根据上述检测出的充电电流在上述场效应管的栅极中相加偏压电流；当上述检测出的充电电流不属于预设定的范围内时，对上述检测出的充电电流进行补偿后，根据上述补偿的充电电流在上述场效应管的栅极中相加偏压电流；充电步骤，通过上述各步骤后执行充电操作。
并且，本发明其特征在于，上述补偿步骤包含有：第1步骤，判断上述检测出的充电电流是否小于预设定的范围；第2步骤，在上述第1步骤中判断的结果，当上述检测出的充电电流小于预设定的范围时，将给上述检测出的充电电流值相加预设定的常数值，从而增加充电电流量并进行补偿；
或者，本发明其特征在于，上述补偿步骤包含有：第3步骤，判断上述检测出的充电电流是否大于预设定的范围；第4步骤，在上述第3步骤中判断的结果，当上述检测出的充电电流大于预设定的范围时，将给上述检测出的充电电流值减少预设定的常数值，从而减少充电电流量并进行补偿。
采用本发明的电池充电电流自我补偿装置及方法，可自行防止充电电路的配件发生故障或发热问题导致的短路现象，从而使电池的损失最小化并提高了系统的稳定性。并且，将在移动通信终端中内置既定的算法，使在用户初始进行充电操作时，移动通信终端中将进行自我补偿操作，从而在制造时无需添加附加操作便可实现初始充电电流的稳定化。
附图说明
图1是现有技术的移动通信终端中内置的充电装置的简单电路图；
图2是一般的场效应管元件特性的图表；
图3是利用现有技术的移动通信终端中内置的充电装置的充电方法的流程图；
图4是本发明中的移动通信终端的电池充电电流自我补偿装置的系统图；
图5是利用本发明中的移动通信终端的电池充电电流自我补偿装置的补偿方法的流程图。
其中，附图标记：
110：场效应管                    120，130：第一，第二电阻
140：电池                        150：二极管
160：充电适配器(adepter)         200：基带芯片
210：充电电流检测电路            220：恒定电流(constant current)
230：数模转换器(D-A converter)   240：充电电流控制部
250：充电电流检测/处理部
具体实施方式
下面参照附图对本发明中的有益实施例进行详细的说明。
图4是本发明中的移动通信终端的电池充电电流自我补偿装置的系统图；
图5是利用本发明中的移动通信终端的电池充电电流自我补偿装置的补偿方法的流程图。
参照附图4，本发明中的移动通信终端的电池充电电流自我补偿装置，其包含有：场效应管(Field Effect Transistor：FET)110、第一，第二电阻120、130、电池140、二极管150、充电电流检测电路210、恒流源220、数模转换器230、充电电流控制部240及充电电流检测/处理部250。
其中，上述场效应管(FET：Field Effect Transistor)110是具有源极(Source)、漏极(Drain)、栅极(Gate)三极的半导体元件，它通过上述栅极和源极之间的电压(Vgs)发生的静电场控制源极和漏极之间的电流(Ids)。上述场效应管110将通过后述的恒流源220相加的一定值的电流起到开关作用。
上述第一电阻120用于相加电压的作用，它的两端各连接于上述场效应管110的栅极(gate)和源极(source)，并根据从上述场效应管110的源极到栅极的电流形成Vgs电压。
上述第二电阻130的一端连接于上述场效应管110的漏极，同时另一端连接于电池120的一端，上述第二电阻130用于限制电流的作用，即，它用于控制上述电池120中相加的充电电流。
上述二极管150连接于上述充电适配器160和场效应管110的源极之间，用于防止产生逆向电流。
上述充电电流检测电路210连接于上述第二电阻130的两端，用于检测上述第二电阻130中流动的充电电流并进行监控。
上述恒流源220将一定电流值的偏压电流相加给上述场效应管110的栅极，从而控制上述场效应管110的导通/关断状态。
上述数模转换器230是将数字信号转换为模块信号的装置，它将上述进行转换的信号，即，将一定的充电电流值(以下称‘DAC值’)相加给上述恒流源220，使对上述场效应管110中相加的电流值进行控制。
上述充电电流控制部240将充电电流检测电路210中检测出的充电电流与基准充电电流值(预设定的基准值，以下称‘目标充电电流值’)进行比较，在上述比较的结果，当上述充电电流值属于相应的范围内时，将利用当前的DAC值执行充电；当上述充电电流值不属于相应的范围内时，则减少或增加当前的DAC值。其中，上述相应的范围指的是目标充电电流值±误差值相应的范围，与之对应的部分将在后面进行详细的说明。
上述充电电流检测/处理部250检测出通过上述充电电流控制部240变更的DAC值并进行存储，同时将上述检测出的DAC值传送给上述数模转换器230，从而可通过上述恒流源220向上述场效应管110的栅极相加偏压电流。
上述充电电流检测/处理部250和充电电流控制部240、数模转换器230、恒流源220、充电电流检测电路210可各个独立内置于移动通信终端中，如图所示，上述装置也可一体内置于移动通信终端的基带芯片200中。
由此，上述场效应管110的栅极中连接有恒流源220，上述场效应管110的栅极和恒流源220端子之间连接有与源极连接的第一电阻120，上述场效应管110的源极则连接二极管150的阴极。此外，上述场效应管110的漏极中连接有与电池120连接的第二电阻130，同时，上述第二电阻130的两端连接有充电电流检测电路210，并连接用于变更上述恒流源220的电流量的数模转换器230。并且，上述充电电流检测电路210中依次连接充电电流控制部240及充电电流检测/处理部250。为使上述充电电流检测/处理部250中输出的充电电流值相加给数模转换器230，上述充电电流检测/处理部250和数模转换器230将相互进行连接。
在如上结构的本发明中的移动通信终端的电池充电电流自我补偿装置中，当连接有充电适配器160时，移动通信终端内部的数模转换器230将输出DAC值，从而供给用于驱动场效应管110的恒流源(偏压电流)。由此，上述场效应管110的栅极和源极之间将流动第一电阻120中流动的电流并在两端之间形成电压(Vgs)，同时根据上述形成的电压(Vgs)调节上述场效应管110中流动的充电电流量。
下面参照附图5对充电电流量的调节方法进行说明。
首先，当连接有充电适配器160并连接电池140时，上述数模转换器230与现有技术中相同的输出一定常数值的DAC值，从而驱动移动通信终端内部的恒流源220(步骤S100，S110)。
此时，当没有连接上述充电适配器160时，将返回到开始步骤，与上述情况相同，当没有连接电池140时，将返回到开始步骤并再判断充电适配器160的连接与否。
接着，判断是否第一次启动本发明中的自由补偿装置进行第一次充电(步骤S120)，在上述判断的结果，当是第一次进行充电的情况下，将通过上述数模转换器230输出一定常数值的初始DAC值(步骤S130)；在上述判断的结果，当不是第一次进行充电的情况下，则利用之前决定的初始DAC值进行充电(步骤S160)。
在前一步骤S120中第一次进行充电的情况下，将上述数模转换器230输出的DAC值通过恒流源220相加给上述场效应管110的栅极和源极，从而形成上述DAC值对应的Vgs电压，并根据上述形成的Vgs电压控制上述场效应管110中流动的电流(步骤S140)。
其中，充电电流量可通过连接于上述第二电阻130的两端的充电电流检测电路210进行检测，接着，充电电流控制部240将上述检测出的充电电流量与目标充电电流值进行比较并分析(步骤S140)。
此时，通过如下的数学式1判断上述检测的充电电流值是否属于目标充电电流值到许用误差(tolerance)的范围内。
【数学式1】
[检测出的充电电流]＝[目标充电电流值]±C(许用误差)
在上述判断的结果，当上述检测出的充电电流值属于目标充电电流值的误差范围内时，将存储当前的DAC值并以存储的DAC值进行电池充电，其中的充电模式则以恒定电流或恒定电压模式进行(步骤S150~S170)。
在上述判断的结果，当上述检测出的充电电流值不属于目标充电电流值的误差范围内时，分析上述检测出的充电电流值是否小于上述目标充电电流值减去许用误差(C)的值，当是小于上述目标充电电流值减去许用误差(C)的值时，将在检测出的充电电流值中相加预设定的既定值(k)，使增加当前的DAC值进行控制后，将反复执行前一步骤的如数学式1的计算步骤(步骤S142、S144)。在执行上述操作的结果，当满足条件时将通过设定的DAC值进行电池充电。
相反，当上述检测出的充电电流值大于上述目标充电电流值减去许用误差(C)的值时，分析上述检测出的充电电流值是否大于上述目标充电电流值相加许用误差(C)的值(步骤S146)，当上述检测出的充电电流值大于上述目标充电电流值相加许用误差(C)的值时，将在检测出的充电电流值中减去预设定的既定值(k)，使减小当前的DAC值进行控制后，将反复执行前一步骤的如数学式1的计算步骤，并通过符合条件的最终设定的DAC值进行电池充电(步骤S148)。
同时，当上述检测出的充电电流值小于上述目标充电电流值相加许用误差(C)的值时，将返回到判断是否属于目标充电电流值到许用误差(tolerance)范围内的前一步骤并反复执行如上所述的条件步骤，从而通过符合条件的最终设定的DAC值进行电池充电。
根据如上所述的本发明，解决了在现有技术的场效应管构成的充电电路中由于上述场效应管的特性差异引起的初始流动过大充电电流的问题，使可自行防止充电电路的配件发生故障或发热问题导致的短路现象，从而使电池的损失最小化并提高了系统的稳定性。
并且，在本发明的电池充电电流自我补偿装置及方法中，将在移动通信终端中内置既定的算法，使在用户初始进行充电操作时，移动通信终端中将进行自我补偿操作，从而在制造时无需添加附加操作便可实现初始充电电流的稳定化。
当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (6)

1.一种移动通信终端的电池充电电流自我补偿装置，在针对充电适配器相加的供给电压通过场效应管相加到电池并充电的情况下，为使控制由于场效应管而变动的充电电流保持一定值，其特征在于，包含有如下几个部分：
充电电流控制部，检测出通过场效应管相加到电池的充电电流，并判断上述检测出的充电电流是否属于基准电流值的范围内，在上述判断的结果，当超出预设定的范围时，将检测出的充电电流与场效应管的功率分散对应的减少或增加并进行补偿；
充电电流检测/处理部，检测出充电电流控制部中可变设定的充电电流值并进行存储，同时根据上述可变设定的充电电流值，向上述场效应管的栅极相加偏压电流。
2.根据权利要求1所述的移动通信终端的电池充电电流自我补偿装置，其特征在于，还包含有：
数模转换器，根据上述充电电流检测/处理部中检测出的充电电流值，对上述场效应管的栅极中相加的偏压电流进行控制。
3.根据权利要求1或2所述的移动通信终端的电池充电电流自我补偿装置，其特征在于，上述充电电流为初始进行充电时生成的初始充电电流。
4.一种移动通信终端的电池充电电流自我补偿方法，针对充电适配器相加的供给电压通过场效应管相加到电池并充电的情况下，为使控制由于场效应管而变动的充电电流保持一定值的方法中，其特征在于，包含有如下几个步骤：
检测步骤，检测出通过上述场效应管相加到电池的充电电流；
判断步骤，判断上述检测出的充电电流是否属于预设定的范围内；
补偿步骤，在上述判断步骤中判断的结果，当上述检测出的充电电流属于预设定的范围内时，根据上述检测出的充电电流在上述场效应管的栅极中相加偏压电流；当上述检测出的充电电流不属于预设定的范围内时，对上述检测出的充电电流进行补偿后，根据上述补偿的充电电流在上述场效应管的栅极中相加偏压电流；
充电步骤，通过上述各步骤后执行充电操作。
5.根据权利要求4所述的移动通信终端的电池充电电流自我补偿方法，其特征在于，上述补偿步骤包含有：
第1步骤，判断上述检测出的充电电流是否小于预设定的范围；
第2步骤，在上述第1步骤中判断的结果，当上述检测出的充电电流小于预设定的范围时，将给上述检测出的充电电流值相加预设定的常数值，从而增加充电电流量并进行补偿。
6.根据权利要求4所述的移动通信终端的电池充电电流自我补偿方法，其特征在于，上述补偿步骤包含有：
第3步骤，判断上述检测出的充电电流是否大于预设定的范围；
第4步骤，在上述第3步骤中判断的结果，当上述检测出的充电电流大于预设定的范围时，将给上述检测出的充电电流值减少预设定的常数值，从而减少充电电流量并进行补偿。
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