CN201341029Y - 一种移动通讯工具用充电装置和电路 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种移动通讯工具用充电装置和电路，该装置包括电源适配器和座充，座充包括USB接口、主控充电管理模块、机槽检测输出模块和电池槽检测输出模块。电源适配器将输入电压转换后通过USB接口输入到座充中，主控充电管理模块分别通过机槽检测输出模块和电池槽检测输出模块与移动通讯工具和电池相连接。本实用新型所述充电装置采用双槽方式为移动通讯工具及其电池充电，与单槽方式的充电器相比，不需要人为拆卸，减少了人为参与的工作量，充电的对象可以根据设定的条件选择切换，降低了电源适配器的输出功率，同时也能缩小电源适配器的体积。

Description

一种移动通讯工具用充电装置和电路
技术领域
本实用新型涉及移动通讯领域，尤其涉及一种移动通讯工具用充电装置和电路。
背景技术
目前，移动通讯的终端产品，如对讲机、GoTa(开放式集群架构，Global openTrunking architecture)终端产品等在应急调度领域已得到广泛的应用，由于产品使用习惯及应用场合的特殊性，通常都是直接将移动通讯的终端产品放置在充电器上进行充电。
以对讲机为例，其充电器普遍采用两种设计方式：单槽方式和双槽方式。单槽方式只提供对讲机槽充电，双槽方式可满足对讲机槽和电池槽同时充电。在对讲机使用频度较高的场合下，单槽充电方式无法满足对讲机长时间使用的需求，一般的解决办法是厂家多配一块备用电池，但是由于充电器本身的限制，只能等原有电池充满并从对讲机上拆卸后，再将备用电池装配到对讲机上进行充电，此过程必须人为参与。在待充电池数量较多的情况下，人工参与量骤增，费时费力。双槽方式的充电器，在一定程度上解决了人为拆卸等问题，但在设计上，对讲机槽和电池槽普遍采用独立设计，即两路充电电路完全独立，为了保证各路的输出功率满足设计要求，其电源适配器总的功率输出必须大于两路充电电路输出功率的总和，因此电源适配器体积和功率较大，造成使用和携带上的不便。
实用新型内容
本实用新型解决的技术问题是，提供一种移动通讯工具用充电装置和电路，以双槽方式为移动通讯工具及其电池充电，降低电源适配器的输出功率。
本实用新型采用的技术方案是，所述移动通讯工具用充电装置包括电源适配器和座充，座充包括USB接口、主控充电管理模块、机槽检测输出模块和电池槽检测输出模块。电源适配器将输入电压转换后通过USB接口输入到座充中，主控充电管理模块分别通过机槽检测输出模块和电池槽检测输出模块与移动通讯工具和电池相连接。
采用上述技术方案，本实用新型至少具有下列优点：
本实用新型所述移动通讯工具用充电装置采用双槽充电方式，与单槽方式的充电器相比，可满足移动通讯工具和备用电池同时充电，无须人为拆卸。所述充电装置采用有智能管理功能的主控充电管理模块控制两路充电方式的交替和优先级，机槽的充电优先等级高于电池槽。在同一时刻，机槽和电池槽只有一路处于充电状态，因此，电源适配器总的输出功率只要大于等于两路中较大的那一路输出功率即可。通过此方法可以有效的降低电源适配器的总输出功率和体积。
附图说明
图1为本实用新型所述移动通讯工具用充电装置系统框图；
图2为本实用新型所述移动通讯工具用充电装置的充电状态切换示意图；
图3为主控充电管理模块的电路示意图；
图4为手机槽检测输出模块的电路示意图；
图5为电池槽检测输出模块的电路示意图。
具体实施方式
为更进一步阐述本实用新型为达成预定目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及具体实施例，对本实用新型提出的移动通讯工具用充电装置和电路详细说明如后。
下面以用于为手机充电的所述移动通讯工具用充电装置为例，对本实用新型的第一实施例进行详细说明，所述移动通讯工具用充电装置包括电源适配器和座充，如图1所示，座充包括USB接口、主控充电管理模块、手机槽检测输出模块和电池槽检测输出模块，电源适配器用于AC/DC转换，将220V的交流电压转换成稳定的5V直流电压，并通过USB接口输入到座充中，电源适配器的输出电流大于等于电池最小充电电流。座充主要用于充电管理及检测控制输出。
主控充电管理模块的电路图如图3所示，用于控制手机槽和电池槽两路充电方式的交替和优先级，手机槽的充电优先等级高于电池槽。在同一时刻，手机槽和电池槽只有一路处于充电状态。
主控芯片U1可以是名称为PN8204A的锂电池可编程充电控制专用集成电路芯片，该专用集成电路芯片包括四路充电LED指示灯控制端口：第一G指示灯控制端口LED G1、第一R指示灯控制端口LED R1、第二G指示灯控制端口LED G2、第二R指示灯控制端口LED R2，两路充电脉宽调制输出控制端口：第一充电脉宽调制输出控制端口PWM1、第二充电脉宽调制输出控制端口PWM2，两路充电电压取样端口：第一充电电压取样端口BT1、第二充电电压取样端口BT2，两路充电电流取样端口：第一充电电流取样端口CT1、第一充电电流取样端口CT2，以及一路插入检测端口KV和两路电压输入端口：第一电压输入端口V+、第二电压输入端口V-。其中，第一充电电压取样端口BT1和第二充电电压取样端口BT2是预留的端口，可以在需要对充电电压取样的情况下工作。
由于主控芯片U1主要是通过两路充电脉宽调制输出控制端口、两路充电电压取样端口、两路充电电流取样端口和一路插入检测端口KV来连接手机槽检测输出模块和电池槽检测输出模块，并对手机槽和电池槽进行充电管理及检测控制输出的，而主控芯片U1的其他外围电路连接是本领域技术人员所公知和常用的成熟电路，因此下面只大致介绍一下其他外围电路的连接情况，对其在本实用新型中所起的作用不作详述。
主控芯片U1的第一G指示灯控制端口LED G1、第一R指示灯控制端口LED R1分别通过第三电阻R3和第四电阻R4连接第一发光二极管组LED1的正极，第一发光二极管组LED1的负极接地。第二G指示灯控制端口LED G2、第二R指示灯控制端口LED R2分别通过第五电阻R5和第六电阻R6连接第二发光二极管组LED2的正极，第二发光二极管组LED2的负极接地。
第一电压输入端口V+通过第二电容C2接地，第二电压输入端口V-接地，第一电压输入端口V+与参考电压输入端Vref之间串联连接有第二电阻R2和可调分流稳压器U2，可调分流稳压器U2可以选用三端的可调分流稳压器TL431，给主控芯片U1提供稳定的参考电压，可调分流稳压器TL431的阴极接地，可调分流稳压器TL431的参考端和阳极相连并连接到主控芯片U1的参考电压输入端Vref，可调分流稳压器TL431的阳极与第二电阻R2相连。
USB接口可以选用五针的USB连接器USB_Mini5P，该USB连接器的总线端口VBUS通过第一电阻R1和上拉电阻R21与主控芯片的插入检测端口KV相连，同时总线端口VBUS通过第三电容C3接地，USB连接器中的识别端口ID、接地端口GND和外壳Shell同时接地。
第一电阻R1与第一电压输入端口V+连接的一端通过第一稳压管DZ1接地，第一稳压管DZ1主要功能是对USB接口输入的5V直流电压起到限定作用，为主控芯片U1提供稳定的供电电压。
本实用新型所述充电装置采用双槽充电方式，包括手机槽和电池槽，手机槽检测输出模块的电路图如图4所示，用于检测手机是否插入，以及手机充电过程中充电电流的情况，并通过发光二极管显示给用户。第一充电端口PORT1上设有三个外露的充电触点，依次是手机充电电源正极触点、插入检测触点和手机充电电源负极触点，手机充电电源正极触点连接第八电阻R8的一端，第八电阻R8的另一端连接主控芯片U1的第一充电电压取样端口BT1，同时，第八电阻R8与第一充电电压取样端口BT1连接的一端还通过第六电容C6和第七电阻R7组成的并联电路接地。插入检测触点与主控芯片U1的插入检测端口KV相连。手机充电电源负极触点通过第十二电阻R12接地，并通过第十四电阻R14与主控芯片U1的第一充电电流取样端口CT1相连，第十四电阻R14与第一充电电流取样端口CT1相连的一端还通过第九电容C9接地。
电池槽检测输出模块的电路图如图5所示，用于检测电池充电过程中充电电流的情况，并通过发光二极管显示给用户。第二充电端口PORT2上设有两个外露的充电触点，分别是电池充电正极触点、电池充电负极触点，主控芯片U1的第二充电电压取样端口BT2通过第十六电阻R16与电池充电正极触点相连，同时通过由第十三电容C13和第十三电阻R13组成的并联电路接地。主控芯片U1的第二充电电流取样端口CT2通过第二十二电阻R22与电池充电负极触点相连，同时通过第十六电容C16接地，电池充电负极触点通过第二十电阻R20接地。电池充电正极触点连接防反接二极管D6的负极，防反接二极管D6的正极分别连接电感L2、第二十三电阻R23、电解电容C15的一端，第二十三电阻R23与电解电容C15的另一端均接地，电感L2的另一端分别通过稳压管D3支路和电容电阻支路接地，该电容电阻支路由第十二电容C12和第十七电阻R17串联组成，同时电感L2的另一端还连接到场效应管Q2的漏极，场效应管Q2的源极和栅极之间连接有由第十八电阻R18和放电二极管D4组成的并联电路，放电二极管D4用于当场效应管Q2截止时快速放电以提高开关速率。防反接二极管D6用于防止场效应管Q2截止时电池通过其内部二极管反向放电。
场效应管Q2的源极连接到USB接口输入的+5V电源并通过第十一电容C11接地。场效应管Q2的栅极通过第十九电阻R19和第十七电容C17串联支路连接到主控芯片U1的第二充电脉宽调制输出控制端口PWM2。主控芯片U1通过第二充电脉宽调制输出控制端口PWM2控制场效应管Q2的导通和截止，实现充电电流的控制。
主控芯片U1通过插入检测端口KV的高低电平状态判断手机是否已插入手机槽，当手机插入本实用新型所述充电装置的手机槽时，主控芯片U1的插入检测端口KV与手机内部主板地相连，为低电平，此时利用插入检测和对手机充电电流检测可实现手机槽优先充电及与电池槽的充电交替。手机充电电流检测主要负责充电回路，即手机槽充电电源正负极回路的电流检测，在充电过程中，主控芯片U1通过第一电流取样端口CT1检测流过第十二电阻R12两端的电流，判断是否切换指示灯状态，即指示灯由红转绿。当检测到电流大于状态切换电流时，表示手机未充满，此时第一R指示灯控制端口LED R1输出高电平，第一发光二极管组LED1亮红灯；当检测到电流小于等于状态切换电流时，表示手机已充满，此时第一G指示灯控制端口LED G1输出高电平，第一发光二极管组LED1亮绿灯，同时切换到电池槽充电状态。状态切换电流可以根据不同的移动通讯设备的实际技术指标灵活设置。
当手机未插入手机槽即空载时，此插入检测端口KV通过上拉电阻R21变为高电平，主控芯片U1通过第一充电脉宽调制输出控制端口PWM1发出控制信号导通场效应管Q2以进入电池槽充电状态。
在电池槽充电过程中，当检测到插入检测端口KV为低电平，并且第一电流取样端口CT1的电流大于状态切换电流时，表示手机未充满，主控芯片U1通过第二充电脉宽调制输出控制端口PWM2发出控制信号使场效应管Q2截止，无条件切换至对手机槽充电状态，从而实现手机槽优先充电功能及充电状态的切换，切换的过程如图2所示。
在充电过程中，主控芯片U1通过第二充电电流取样端口CT2检测流过第二十二电阻R22两端的电流，判断是否切换指示灯状态，即指示灯由红转绿。当检测到电流大于状态切换电流时，表示电池未充满，此时第二R指示灯控制端口LED R2输出高电平，第二发光二极管组LED2亮红灯；当检测到电流小于等于状态切换电流时，表示电池已充满，此时第二G指示灯控制端口LED G2输出高电平，第二发光二极管组LED2亮绿灯。
本实用新型第二实施例，一种移动通讯工具用充电电路，该充电电路各组成部分与第一实施例所述移动通讯工具用充电装置中各模块一一对应，且其电路组成和连接关系相同，该充电电路包括电源适配器和座充，座充包括USB接口、主控充电管理电路、机槽检测输出电路和电池槽检测输出电路，电源适配器将输入电压转换后通过USB接口输入到座充中，主控充电管理电路通过主控芯片(U1)与机槽检测输出电路和电池槽检测输出电路相连。
主控充电管理电路与机槽检测输出电路和电池槽检测输出电路连接的方式如下：
机槽检测输出电路的第一充电端口(PORT1)上依次设有手机充电电源正极触点、插入检测触点和手机充电电源负极触点，手机充电电源正极触点连接第八电阻(R8)的一端，第八电阻(R8)的另一端连接主控芯片(U1)的第一充电电压取样端口(BT1)，同时，第八电阻(R8)与第一充电电压取样端口(BT1)连接的一端还通过第六电容(C6)和第七电阻(R7)组成的并联电路接地；
插入检测触点与主控芯片(U1)的插入检测端口(KV)相连；
手机充电电源负极触点通过第十二电阻(R12)接地，并通过第十四电阻(R14)与主控芯片(U1)的第一充电电流取样端口(CT1)相连，第十四电阻(R14)与第一充电电流取样端口(CT1)相连的一端还通过第九电容(C9)接地；
电池槽检测输出电路的第二充电端口(PORT2)上设有电池充电正极触点、电池充电负极触点，主控芯片(U1)的第二充电电压取样端口(BT2)通过第十六电阻(R16)与电池充电正极触点相连，同时通过由第十三电容(C13)和第十三电阻(R13)组成的并联电路接地；
主控芯片(U1)的第二充电电流取样端口(CT2)通过第二十二电阻(R22)与电池充电负极触点相连，同时通过第十六电容(C16)接地，电池充电负极触点通过第二十电阻(R20)接地；
电池充电正极触点连接防反接二极管(D6)的负极，防反接二极管(D6)的正极分别连接电感(L2)、第二十三电阻(R23)、电解电容(C15)的一端，第二十三电阻(R23)与电解电容(C15)的另一端均接地，电感(L2)的另一端分别通过稳压管(D3)支路和电容电阻支路接地，该电容电阻支路由第十二电容(C12)和第十七电阻(R17)串联组成，同时电感(L2)的另一端还连接到场效应管(Q2)的漏极，场效应管(Q2)的源极和栅极之间连接有由第十八电阻(R18)和放电二极管(D4)组成的并联电路；
场效应管(Q2)的源极连接到USB接口输入的+5V电源并通过第十一电容(C11)接地，场效应管(Q2)的栅极通过第十九电阻(R19)和第十七电容(C17)串联支路连接到主控芯片(U1)的第二充电脉宽调制输出控制端口(PWM2)，主控芯片(U1)通过第二充电脉宽调制输出控制端口(PWM2)控制场效应管(Q2)的导通和截止。
本实用新型所述移动通讯工具用充电装置和电路采用双槽充电方式，可满足手机和备用电池同时充电，无须人为拆卸。所述充电装置采用有智能管理功能的主控芯片U1控制手机槽和电池槽两路充电方式的交替和优先级。利用插入检测和手机槽充电电源正负极回路实现手机槽优先充电及与电池槽的充电交替，手机槽的充电优先等级高于电池槽。当手机与电池都放入座充时，手机处于充电状态，电池处于等待充电状态，检测手机端充电回路电流，当手机充满电即充电电流小于状态切换电流时或手机离开手机槽时，切换到电池槽充电状态。充电装置在任何时候都要检测手机插入的状态，此状态决定充电装置充电状态的切换。通过交替优先充电方式，在同一时刻，手机槽和电池槽只有一路处于充电状态，因此，电源适配器总的输出功率只要大于等于两路中较大的那一路输出功率即可。通过此方法可以有效的降低电源适配器的总输出功率和体积。
本实用新型提出的移动通讯工具用充电装置和电路还可以用于对讲机、GoTa终端产品等移动通讯终端设备及其电池的充电过程。
通过具体实施方式的说明，可对本实用新型为达成预定目的所采取的技术手段及功效得以更加深入且具体的了解，然而所附图示仅是提供参考与说明之用，并非用来对本实用新型加以限制。

Claims (8)

1、一种移动通讯工具用充电装置，包括电源适配器和座充，其特征在于，座充包括USB接口、主控充电管理模块、机槽检测输出模块和电池槽检测输出模块，电源适配器将输入电压转换后通过USB接口输入到座充中，主控充电管理模块分别通过机槽检测输出模块和电池槽检测输出模块与手机和电池相连接。
2、根据权利要求1所述的移动通讯工具用充电装置，其特征在于，主控充电管理模块中包括主控芯片(U1)，主控芯片(U1)通过两路充电脉宽调制输出控制端口、两路充电电压取样端口、两路充电电流取样端口和一路插入检测端口(KV)来连接机槽检测输出模块和电池槽检测输出模块。
3、根据权利要求1或2所述的移动通讯工具用充电装置，其特征在于，在机槽检测输出模块的中，第一充电端口(PORT1)上依次设有手机充电电源正极触点、插入检测触点和手机充电电源负极触点，手机充电电源正极触点连接第八电阻(R8)的一端，第八电阻(R8)的另一端连接主控芯片(U1)的第一充电电压取样端口(BT1)，同时，第八电阻(R8)与第一充电电压取样端口(BT1)连接的一端还通过第六电容(C6)和第七电阻(R7)组成的并联电路接地；
插入检测触点与主控芯片(U1)的插入检测端口(KV)相连；
手机充电电源负极触点通过第十二电阻(R12)接地，并通过第十四电阻(R14)与主控芯片(U1)的第一充电电流取样端口(CT1)相连，第十四电阻(R14)与第一充电电流取样端口(CT1)相连的一端还通过第九电容(C9)接地。
4、根据权利要求3所述的移动通讯工具用充电装置，其特征在于，在电池槽检测输出模块中，第二充电端口(PORT2)上设有电池充电正极触点、电池充电负极触点，主控芯片(U1)的第二充电电压取样端口(BT2)通过第十六电阻(R16)与电池充电正极触点相连，同时通过由第十三电容(C13)和第十三电阻(R13)组成的并联电路接地；
主控芯片(U1)的第二充电电流取样端口(CT2)通过第二十二电阻(R22)与电池充电负极触点相连，同时通过第十六电容(C16)接地，电池充电负极触点通过第二十电阻(R20)接地；
电池充电正极触点连接防反接二极管(D6)的负极，防反接二极管(D6)的正极分别连接电感(L2)、第二十三电阻(R23)、电解电容(C15)的一端，第二十三电阻(R23)与电解电容(C15)的另一端均接地，电感(L2)的另一端分别通过稳压管(D3)支路和电容电阻支路接地，该电容电阻支路由第十二电容(C12)和第十七电阻(R17)串联组成，同时电感(L2)的另一端还连接到场效应管(Q2)的漏极，场效应管(Q2)的源极和栅极之间连接有由第十八电阻(R18)和放电二极管(D4)组成的并联电路；
场效应管(Q2)的源极连接到USB接口输入的+5V电源并通过第十一电容(C11)接地，场效应管(Q2)的栅极通过第十九电阻(R19)和第十七电容(C17)串联支路连接到主控芯片(U1)的第二充电脉宽调制输出控制端口(PWM2)，主控芯片(U1)通过第二充电脉宽调制输出控制端口(PWM2)控制场效应管(Q2)的导通和截止。
5、根据权利要求2或4所述的移动通讯工具用充电装置，其特征在于，主控芯片(U1)为可编程充电控制专用集成电路芯片。
6、根据权利要求1或2或4所述的移动通讯工具用充电装置，其特征在于，USB接口为五针的USB连接器。
7、一种移动通讯工具用充电电路，包括电源适配器和座充，其特征在于，座充包括USB接口、主控充电管理电路、机槽检测输出电路和电池槽检测输出电路，电源适配器将输入电压转换后通过USB接口输入到座充中，主控充电管理电路通过主控芯片(U1)与机槽检测输出电路和电池槽检测输出电路相连。
8、根据权利要求7所述的移动通讯工具用充电电路，其特征在于，主控充电管理电路与机槽检测输出电路和电池槽检测输出电路连接的方式如下：
机槽检测输出电路的第一充电端口(PORT1)上依次设有手机充电电源正极触点、插入检测触点和手机充电电源负极触点，手机充电电源正极触点连接第八电阻(R8)的一端，第八电阻(R8)的另一端连接主控芯片(U1)的第一充电电压取样端口(BT1)，同时，第八电阻(R8)与第一充电电压取样端口(BT1)连接的一端还通过第六电容(C6)和第七电阻(R7)组成的并联电路接地；
插入检测触点与主控芯片(U1)的插入检测端口(KV)相连；
手机充电电源负极触点通过第十二电阻(R12)接地，并通过第十四电阻(R14)与主控芯片(U1)的第一充电电流取样端口(CT1)相连，第十四电阻(R14)与第一充电电流取样端口(CT1)相连的一端还通过第九电容(C9)接地；
电池槽检测输出电路的第二充电端口(PORT2)上设有电池充电正极触点、电池充电负极触点，主控芯片(U1)的第二充电电压取样端口(BT2)通过第十六电阻(R16)与电池充电正极触点相连，同时通过由第十三电容(C13)和第十三电阻(R13)组成的并联电路接地；
主控芯片(U1)的第二充电电流取样端口(CT2)通过第二十二电阻(R22)与电池充电负极触点相连，同时通过第十六电容(C16)接地，电池充电负极触点通过第二十电阻(R20)接地；
电池充电正极触点连接防反接二极管(D6)的负极，防反接二极管(D6)的正极分别连接电感(L2)、第二十三电阻(R23)、电解电容(C15)的一端，第二十三电阻(R23)与电解电容(C15)的另一端均接地，电感(L2)的另一端分别通过稳压管(D3)支路和电容电阻支路接地，该电容电阻支路由第十二电容(C12)和第十七电阻(R17)串联组成，同时电感(L2)的另一端还连接到场效应管(Q2)的漏极，场效应管(Q2)的源极和栅极之间连接有由第十八电阻(R18)和放电二极管(D4)组成的并联电路；
场效应管(Q2)的源极连接到USB接口输入的+5V电源并通过第十一电容(C11)接地，场效应管(Q2)的栅极通过第十九电阻(R19)和第十七电容(C17)串联支路连接到主控芯片(U1)的第二充电脉宽调制输出控制端口(PWM2)，主控芯片(U1)通过第二充电脉宽调制输出控制端口(PWM2)控制场效应管(Q2)的导通和截止。
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