CN201167243Y - 充电电路及具有所述充电电路的移动通信设备 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种充电电路及具有所述充电电路的移动通信设备，通过将所述充电电路独立设置在PCB板上远离主芯片的位置处，并连接在充电电源端子与电池充电端子之间，不仅可以减少移动通信设备在充电过程中的发热现象，保障整机运行的稳定性；而且通过在充电电路的输出电流配置引脚上连接阻值可变的调节电路，进而可以根据插入的不同外接充电器种类而采用不同的最大输出电流对手机电池进行充电，电路结构简单可靠。与此同时，本实用新型通过采用在手机基带处理主芯片外部设计充电电路的方式对手机电池进行充电，从而解决了手机在基带芯片没有电源管理设计时的充电问题，进一步扩大了所述充电电路的适用领域。
Description
技术领域
本实用新型属于电源电路技术领域，具体地说，是涉及一种可对电池进行充电控制的充电电路设计以及具有所述充电电路的移动通信设备。
背景技术
移动技术的发展日新月异，人们对它的依赖也与日俱增。蜂窝式移动通信设备既给用户带来了使用上的灵活方便，又给人们带来了巨大的财富。电池充电是每一款手机在设计过程中都要面临的一个技术问题，随着手机功能的日益增多，显示屏的逐渐增大，使得手机在使用过程中的耗电量迅速增大。为了减少用户频繁充电所带来的使用上的不便，对手机电池的容量也提出了更高的要求。电池容量大，就意味着充电时间长，为了缩短手机电池的充电时间，需要手机能够根据电池剩余容量确定充电模式，即快速充电、预速充电或是补足充电等，以完成快速、有效的充电任务。
对于现有的手机来说，其充电功能均被集成在电源管理芯片内部，手机的充电电路和大量的LDO低压差线性稳压器、DC/DC转换电路均被集中在PCB板上某一小的区域内，进而使得手机在充电时的散热问题不能得到很好地解决；加之电源管理芯片在手机PCB板上的设计位置较主芯片较近，因此，充电过程中产生的热量也会对主芯片造成一定的影响，从而降低了手机的整机性能。
实用新型内容
本实用新型为了解决现有手机充电电路由于集成在电源管理芯片内部，导致充电过程中散热效果不好、引起手机过热的问题，提供了一种全新的充电电路结构，通过在电源管理芯片外部设计独立的充电电路，使其较之PCB板上的主芯片距离较远，从而有效避免了手机在充电过程中由于大功率器件的散热效果不好等特点而导致的手机过热现象，有效确保了手机产品的整机性能。
为解决上述技术问题，本实用新型采用以下技术方案予以实现：
一种充电电路，独立设置在PCB板上远离主芯片的位置，其输入端连接充电电源端子，输出端连接电池的充电端子。
其中，所述充电电源端子可以是交流适配器的直流电源输出端子，以将外部引入的交流电源转换为低压直流电源为充电电路供电；亦或者是USB接口的电源端子，通过USB接口引入直流电源为充电电路提供工作电压。
进一步的，在所述充电电路中包含有一独立的充电芯片，其输入引脚连接所述的充电电源端子，输出引脚连接所述的电池充电端子；此外，在其输出电流配置引脚上还连接有一阻值可变的调节电路，所述调节电路的输入端连接主芯片，接收其输出的控制信号，进而根据所述控制信号改变连接到充电芯片输出电流配置引脚上的阻值，以达到根据充电模式不同改变充电芯片输出电流大小的设计目的。
作为所述调节电路的其中一种实现形式，在所述调节电路中包含有多个配置电阻和一个开关电路；其中，所述充电芯片的输出电流配置引脚一方面通过第一配置电阻接地，另一方面通过由第二配置电阻和开关电路的开关通路串联而成的支路接地，所述开关电路的控制端连接主芯片，接收其输出的控制信号，进而确定其开关通路的通断状态。
具体来讲，在所述开关电路中包含有一MOS管，其栅极连接主芯片，接收主芯片输出的控制信号，源极接地，漏极通过所述的第二配置电阻连接充电芯片的输出电流配置引脚。
再进一步的，为了使用户能够实时监测到当前的充电状态，将所述充电芯片的状态引脚连接主芯片，进而向主芯片输出当前的充电状态，以供其监控，进而达到保护使用者安全的设计目的。
结合上述充电电路结构，本实用新型又提供了一种具有所述充电电路的移动通信设备，通过将电池充电电路独立设计于电源管理芯片之外，且布置在PCB板上远离主芯片的位置处，从而有效避免了手机在充电过程中由于大功率器件的散热效果不好等特点而导致的手机过热现象。
与现有技术相比，本实用新型的优点和积极效果是：本实用新型通过在PCB布板设计上使充电电路远离电源管理芯片和基带处理主芯片，从而可以有效减少手机在充电过程中的发热现象，保障其整机运行的稳定性。另一方面，所述充电电路对输入的工作电压适应范围广，可以适应多种不同的充电器，并可以根据插入的不同外接充电器种类而采用不同的电流值对手机电池进行充电，电路结构简单可靠。与此同时，本实用新型通过采用在基带处理主芯片外部设计充电电路的方式对手机电池进行充电，从而解决了手机在基带芯片没有电源管理设计时的充电问题，进一步扩大了所述充电电路的适用领域。
结合附图阅读本实用新型实施方式的详细描述后，本实用新型的其他特点和优点将变得更加清楚。
附图说明
图1是充电芯片的系统原理框图；
图2是本实用新型所提出的充电电路原理图；
图3是充电电池在充电过程的不同阶段其充电电压和充电电流的状态示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型的具体实施方式进行详细地描述。
本实用新型为了减少由于充电电路在充电过程中产生的大量热量对手机内部其它电路造成的不良影响，采用在电源管理芯片外部独立设计充电电路的实现方式将充电电路布置在手机内部PCB板上远离电源管理芯片和主芯片的位置处，所述主芯片在手机电路中可以指基带处理芯片。
在所述充电电路中包含有一独立的充电芯片，所述充电芯片可以采用目前市面上出现的体积小且集成有大功率场效应管FET和电流电压检测等器件的高集成度充电芯片实现，如图1所示的充电芯片IC2004，这样不仅可以减少硬件电路设计中对PCB板的面积要求，而且可以使最大充电电流达到1A，完全满足新一代手机由于功能多而使耗电量增加需要使用大容量电池的需要。
如图1所示，将充电芯片IC2004的输入引脚IN与交流适配器IC2001的直流电源输出端子VDC相连接，利用交流适配器IC2001将外部引入的交流电源转换为低压直流电源为充电芯片IC2004提供工作电压。
当电池电量处于不同的电压值时，手机吸收的充电电流应该相应的做出改变，各阶段的电池电压和手机端相应的最大吸收电流的对应曲线如图3所示，本实用新型所设计的充电电路要完全符合图3曲线所示的电池电压和手机吸收最大电流的对应关系。在本实用新型中所使用的充电芯片IC2004，其输出引脚OUT具有自动电压检测功能，可以对电池电压进行实时监控，从而可以在充电电池电压的不同阶段对其电压值进行判断，进而对电池采取不同大小的电流进行充电。而充电芯片IC2004的输出电流配置引脚Iset则可以根据不同阻值的负载电阻Rset来确定充电输出的最大电流，从输出引脚OUT得到当前电压后，再通过设置Iset引脚上的负载电阻Rset的阻值，便可以控制当前所要输出的充电电流即为手机当前所能吸收的最大电流，从而达到快速充电且保护电池的设计目的。
实施例一，参见图2所示，本实施例具体阐述了采用上述充电芯片IC2004所组建的充电电路结构。其中，充电芯片IC2004的输入引脚I N通过两个并联接地的滤波电容C2020、C2021连接充电电源端子VCHG。所述充电电源端子VCHG可以是交流适配器IC2001的直流电源输出端子VDC，亦或者是USB接口的电源端子。充电芯片IC2004的输出引脚OUT连接电池的充电端子VPH_PWR；片选引脚CE接收手机主芯片发出的片选信号CHG_CE，并通过下拉电阻R2021接地，进而确定其何时进入工作状态。为了实现对其输出的最大电流进行有效调节，在充电芯片IC2004的输出电流配置引脚Iset上设计了一阻值可变的调节电路，通过所述调节电路接收主芯片输出的控制信号，进而根据所述控制信号改变连接到Iset引脚上的阻值，以达到根据外接的充电器种类不同而采用不同的电流值对手机电池进行充电，进而保护充电设备的设计目的。
在本实施例中，所述调节电路可以采用两个配置电阻外加一个开关电路的结构形式来实现。其中，充电芯片IC2004的输出电流配置引脚Iset一方面通过第一配置电阻R2018接地，另一方面通过由第二配置电阻R2019和开关电路的开关通路串联而成的支路接地；所述开关电路的控制端连接主芯片，接收其输出的控制信号，进而确定其开关通路的通断状态，使Iset引脚上的负载电阻阻值要么为第一配置电阻R2018的阻值，要么为第一和第二配置电阻R2018、R2019并联后的阻值，进而达到改变最大输出电流的目的。
如图2所示，本实施例的开关电路可以具体采用一N沟道MOS管Q2003实现，其栅极G连接主芯片，接收主芯片输出的控制信号USB_DET，并通过下拉电阻R2017接地；源极S接地；漏极D通过第二配置电阻R2019连接充电芯片IC2004的输出电流配置引脚Iset。主芯片对插入的充电器种类进行检测，进而通过其输出端(具体可以采用其GPIO口实现)输出控制信号USB_DET，以控制MOS管Q2003的通断状态。
当主芯片检测到插入的充电器为交流适配器时，输出高电平控制信号USB_DET，控制MOS管Q2003导通，从而使第一配置电阻R2018与第二配置电阻R2019并联连接到充电芯片IC2004的输出电流配置引脚Iset上。此时，充电芯片IC2004根据其输出电流配置引脚Iset上的阻值，确定其输出的最大电流值，比如650mA，以满足手机电池的充电要求。在充电过程中，充电芯片IC2004通过其输出引脚OUT检测当前电池的电压值，进而改变其输出的电流值，以控制手机进入不同的充电模式，例如：快速充电模式、涓流充电模式、补足充电模式等等，以缩短电池的充电时间。
而当主芯片检测到插入的充电器为通过USB接口进行充电的充电设备时，比如采用计算机提供供电电源，通过其USB接口对手机电池进行充电时，则主芯片通过其输出端输出低电平控制信号USB_DET，控制MOS管Q2003截止，此时，充电芯片IC2004的Iset引脚上的负载电阻阻值为第一配置电阻R2018的阻值。此时，充电芯片IC2004根据其输出电流配置引脚Iset上的阻值，确定其输出的最大电流值，比如450mA，不仅满足了手机电池的充电要求，而且起到了有效保护充电设备的设计目的。
当然，所述调节电路也可以采用多个配置电阻外加多个开关电路组建而成，这样可以对充电芯片IC2004的Iset引脚实现多种阻值配置，其连接结构可以参考图2所示的设计方式。同样的，组成开关电路的开关元件也可以采用除MOS管之外的其它元件或者芯片实现，本实施例不限于此。
除此之外，将充电芯片IC2004的两个状态引脚STAT1、STAT2引出，与主芯片的相应管脚相连接，便可以由主芯片对当前的充电状态进行实时监控，从而达到保护使用者安全的设计目的。
综上所述，采用本实用新型的充电电路结构可以实现以下功能：
1、通过判断充电电池的电压，进而采取不同的电流对电池进行充电，以求达到保护电池的目的；
2、PCB布板设计使充电电路远离电源管理芯片和基带处理芯片，从而可以有效减少手机在充电过程中的发热现象；
3、可以根据插入的不同外接充电器种类而采用不同的电流值对手机电池进行充电，从而达到保护笔记本等便携设备USB接口的功能；
4、所述充电芯片对输入的工作电压适应范围广，可以适应多种不同的充电器；
5、充电截止条件不仅仅对电池电压进行判断，还对充电电源进行判断，从而更好地使电池达到完全充满的效果。
当然，上述充电电路也可以应用于除手机以外的其它移动通信设备中或者其它内置有充电电池和充电电路的电子设备中，本实用新型不限于此。
应当指出的是，以上所述仅是本实用新型的一种优选实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。
Claims (10)
1、一种充电电路，其特征在于：所述充电电路独立设置在PCB板上远离主芯片的位置，其输入端连接充电电源端子，输出端连接电池的充电端子。
2、根据权利要求1所述的充电电路，其特征在于：在所述充电电路中包含有一独立的充电芯片，其输入引脚连接所述的充电电源端子，输出引脚连接所述的电池充电端子。
3、根据权利要求2所述的充电电路，其特征在于：在所述充电芯片的输出电流配置引脚上连接有一阻值可变的调节电路，所述调节电路的输入端连接主芯片，接收其输出的控制信号，进而根据所述控制信号改变连接到充电芯片输出电流配置引脚上的阻值。
4、根据权利要求3所述的充电电路，其特征在于：在所述调节电路中包含有多个配置电阻和一个开关电路；其中，所述充电芯片的输出电流配置引脚一方面通过第一配置电阻接地，另一方面通过由第二配置电阻和开关电路的开关通路串联而成的支路接地，所述开关电路的控制端连接主芯片，接收其输出的控制信号，进而确定其开关通路的通断状态。
5、根据权利要求4所述的充电电路，其特征在于：在所述开关电路中包含有一MOS管，其栅极连接主芯片，接收主芯片输出的控制信号，源极接地，漏极通过所述的第二配置电阻连接充电芯片的输出电流配置引脚。
6、根据权利要求1至5中任一项所述的充电电路，其特征在于：所述充电电源端子为交流适配器的直流电源输出端子或者是USB接口的电源端子，主芯片检测出不同电源端子的类型，并把该控制信号输出到调节电路的输入端。
7、根据权利要求2至5中任一项所述的充电电路，其特征在于：所述充电芯片的状态引脚连接主芯片，向主芯片输出当前充电状态供其监控。
8、一种移动通信设备，其特征在于：包含有独立的电池充电电路，设置在PCB板上远离主芯片的位置，其输入端连接充电电源端子，输出端连接电池的充电端子。
9、根据权利要求8所述的移动通信设备，其特征在于：在所述充电电路中包含有一独立的充电芯片，其输入引脚连接所述的充电电源端子；输出引脚连接所述的电池充电端子；在其输出电流配置引脚上连接有一阻值可变的调节电路，所述调节电路的输入端连接主芯片，接收其输出的控制信号，进而根据所述控制信号改变连接到充电芯片输出电流配置引脚上的阻值。
10、根据权利要求9所述的移动通信设备，其特征在于：在所述调节电路中包含有多个配置电阻和一个开关电路；其中，所述充电芯片的输出电流配置引脚一方面通过第一配置电阻接地，另一方面通过由第二配置电阻和开关电路的开关通路串联而成的支路接地，所述开关电路的控制端连接主芯片，接收其输出的控制信号，进而确定其开关通路的通断状态。
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