CN204089284U - 一种智能充电电路及电子终端设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种智能充电电路及电子终端设备。智能充电电路的主机通过USB接口连接到电脑USB接口，通过电脑USB接口提供5V/500mA的工作电压；当主机处于开机状态时，系统电压为开关管Q2提供偏置电流，开关管Q2导通，Q1截止，充电电流Ichg=1000V/R2，从而实现对主机的小电流充电；当主机处于关机状态时，系统电压为0，开关管Q2截止，Q1导通，电阻R2、R3均接地，此时充电电流Ichg=（1000V/R3）+（1000V/R2），从而实现对主机的大电流充电。本实用新型根据主机的开关机状态不同，利用开关管电路实现智能切换充电电流，在主机开机时，采用小电流充电；在主机关机时，采用大电流充电。与现有技术相比，本实用新型采用主机状态不同，自动切换大小电流对主机充电的方式，避免了主机开机状态下，大电流供电导致功耗增大，工作温度升高的问题；同时解决了主机关机后，小电流充电，耗时过长以及充电不足的问题。

Description

一种智能充电电路及电子终端设备

技术领域

本实用新型涉及充电电路，具体涉及的是一种智能充电电路，其主要针对内置锂电池的电子产品，实现其在开机和关机不同状态下的自动智能充电。 

背景技术

现在很多内置锂电池的电子产品都带有USB接口(比如手机和平板电脑等)，此类电子产品通过USB接口连接电脑后，一方面可以实现电子产品与电脑之间的数据交互，另一方面还可以给电子产品内置的锂电池进行充电。 

然而由于电脑的USB口输出功率有限，一般为5V/500mA,因此为了保证电子产品的正常工作以及锂电池的正常充电，有必要对该产品的充电电路进行优化设计：当电子产品处于开机状态并连接电脑USB时，电脑USB接口电源输出要优先保证电子产品的正常工作，其次是采用小电流方式对锂电池慢速充电；而当电子产品处于关机状态并连接到电脑USB时，则需要采用大电流方式对电子产品内置锂电池进行快速充电。 

但是有些电子产品在设计时并没有考虑上述问题：这类电子产品工作时仍采用大电流方式充电，容易导致产品功耗增大，工作温度升高；或者电子产品关机后仍采用小电流方式充电，导致充电时间过长或者充不满电。 

实用新型内容

为此，本实用新型的目的在于提供一种智能充电电路，以解决现有电子产品连接电脑USB口工作时，采用大电流方式充电，容易导致产品功耗增大，工作温度升高的问题；同时本实用新型还解决了电子产品关机后仍采用小电流方式充电，导致充电时间过长或者充不满电的问题。 

本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的。 

一种智能充电电路，包括： 

一USB接口J1，与电脑USB接口连接，用于提供5V/500mA的工作电压； 

一电源芯片U1，其输入端通过开关SW1与USB接口J1连接，输出端连接等效主机工作负载R1，该电源芯片U1用于对上述5V/500mA的工作电压进行转换，并输出适合主机工作的系统电压Vsys； 

一充电芯片，其包括有与USB接口J1连接的输入端、与锂电池连接的管脚BAT以及设定充电电流的管脚PROG，所述管脚BAT输出电流Ichg到锂电池；所述管脚PROG输出为两路，一路通过电阻R2接地，一路通过电阻R3与开关管Q1连接；所述充电芯片根据公式Ichg＝1000V/RPROG设定充电电流，其中RPROG为与管脚PROG对地连接的电阻； 

一充电电流调节电路，包括有电阻R4、R5、R6、R7、R8和开关管Q2，所述开关管Q2的集电极分为两路，一路通过电阻R5与开关管Q1连接，一路接上拉电阻R6；电阻R4一端连接在开关管Q1和电阻R5之间，另一端接地；所述开关管Q2发射极接地，其基极分为两路，一路通过电阻R7接地，一路与电阻R8连接； 

其中，当主机开机时，开关管Q1截止，充电电流Ichg＝1000V/R2；当主机关机时，开关管Q1导通，充电电流Ichg＝(1000V/R2)+(1000V/R3)。 

进一步地，当开关SW1接通时，电源芯片U1将5V电压转换为适合主机工作的系统电压Vsys，此时主机开机正常工作；同时，系统电压Vsys经过电阻R7、R8分压后，为开关管Q2提供偏置电流，此时Q2导通，其集电极由高电平变为低电平，Q1截止，充电电流Ichg＝1000V/R2。 

进一步地，当开关SW1关断时，系统电压Vsys＝0V，主机处于关机状态；同时，开关管Q2发射极与基极电压Veb＝0V，Q2载止，其集电极为高电平；5V电压经过R6、R5、R4分压后，为开关管Q1提供栅极电压，此时Q1导通，电阻R3通过Q1接地，充电电流Ichg＝ (1000V/R3)+(1000V/R2)。 

进一步地，所述开关管Q2为NPN型三极管。 

进一步地，所述开关管Q1为N型MOS管。 

本实用新型还提供了一种电子终端设备，包括上述智能充电电路，且通过USB接口J1与电脑USB接口连接。 

本实用新型主机通过USB接口连接到电脑USB接口，通过电脑USB接口提供5V/500mA的工作电压；当主机处于开机状态时，系统电压为开关管Q2提供偏置电流，开关管Q2导通，Q1截止，充电电流Ichg＝1000V/R2，从而实现对主机的小电流充电；当主机处于关机状态时，系统电压为0，开关管Q2截止，Q1导通，电阻R2、R3均接地，此时充电电流Ichg＝(1000V/R3)+(1000V/R2)，从而实现对主机的大电流充电。本实用新型根据主机的开关机状态不同，利用开关管电路实现智能切换充电电流，在主机开机时，采用小电流供电；在主机关机时，采用大电流供电。与现有技术相比，本实用新型采用主机状态不同，自动切换大小电流对主机充电的方式，避免了主机开机状态下，大电流充电导致功耗增大，工作温度升高的问题；同时解决了主机关机后，小电流充电，耗时过长以及充电不足的问题。 

附图说明

图1为本实用新型智能充电电路的电路原理图。 

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。 

请参阅图1所示，图1为本实用新型智能充电电路的电路原理图。本实用新型所述电路主要针对内置有锂电池、且具有USB接口的主机，当其与电脑USB接口连接时，根据主机的开关机状态对应实现对主机的慢、快充电。 

本实施例电路内置于主机(电子终端产品)中，当主机处于开机状态并连接电脑USB时，电脑USB电源需要优先保证主机的正常工作，其次则采用小电流方式对锂电池进行慢速充电，以防止大电流快速充电产生的热量与主机正常工作时的热量对应累加，造成主机内部主板等器件老化加速问题；当主机处于关机状态时，本电路则采用大电流方式对锂电池进行快速充电，由于主机关机，因此不会因工作而产生热量，此时可以选择大电流快速充电，提高充电效率。 

结合附图1，其中J1为主机的USB接口，其对应与电脑USB接口连接，用于提供5V/500mA的工作电压。 

U1为电源芯片，用于将J1提供的5V/500mA的工作电压转换为适合主机工作的系统电压Vsys，其输入端VIN通过开关SW1与USB接口J1连接，GND接地，输出端VOUT连接到电阻R1，并对应输出适合主机工作的系统电压Vsys，其中R1等效为主机工作负载。 

U2为充电芯片，包括有与USB接口J1连接的输入端VIN、与锂电池连接的管脚BAT、接地端GND以及设定充电电流的管脚PROG。其中管脚BAT输出电流Ichg到锂电池Li-Ion；管脚PROG输出为两路，一路通过电阻R2接地，一路通过电阻R3与开关管Q1连接；U2用于通过管脚PROG设定充电电流，其依据公式Ichg＝1000V/RPROG设定充电电流，其中RPROG为与管脚PROG连接的电阻R2、R3。 

电阻R4、R5、R6、R7、R8和开关管Q2构成充电电流调节电路，用于控制开关管Q1的通断，从而达到调节充电电流的目的。开关管Q2的集电极分为两路，一路通过电阻R5与开关管Q1连接，一路接电阻R6，而电阻R6接5V电压；电阻R4一端连接在开关管Q1和电阻R5之间，另一端接地；所述开关管Q2发射极接地，其基极分为两路，一路通过电阻R7接地，一路与电阻R8连接，电阻R8接入系统电压Vsys，该系统电压Vsys对应与UI输出的一致。 

本实用新型电路的充电电流由与U2管脚PROG连接的电阻R2、R3设定。将USB接口 J1连接到电脑时，USB为产品提供5V/500mA的工作电压，同时给充电芯片U2供电，为锂电池提供充电电流。 

如果开关SW1接通，U1将5V电压转换为适合主机工作的系统电压Vsys，主机开始正常工作；同时，Vsys经过R7、R8分压后，为开关管Q2提供偏置电流，此时Q2导通，其集电极由5V左右的高电平变为低电平；因为Q1为N型MOS管，而此时VGS＝0V，Q1截止。根据充电电流设定公式，此时的充电电流为Ichg＝1000V/R2，此时为小电流充电。 

如果开关SW1关断，Vsys＝0V，主机外于关机状态；同时，三极管Q2的基极与发射极电压Vbe＝0V，Q2载止，其集电极为高电平；5V电压经过R4、R5、R6分压后，为Q1提供G极(栅极)电压，由于VGS(栅极与源极电压)为高电平，Q1导通，电阻R3通过Q1接GND(地)。根据充电电流设定公式，此时的充电电流Ichg＝(1000V/R3)+(1000V/R2)，此时为大电流充电， 

综上所述，本实用新型通过主机的开关机状态实现开关管的通断控制，当主机开机工作时，Q1载止，充电电流为Ichg＝1000V/R2，实现对主机的小电流慢充；当主机关机时，Q1导通，充电电流为Ichg＝(1000V/R2)+(1000V/R3)，实现对主机的大电流快充。 

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。 

Claims (6)

1.一种智能充电电路，其特征在于，包括： 

一USB接口J1，与电脑USB接口连接，用于提供5V/500mA的工作电压； 

一电源芯片U1，其输入端通过开关SW1与USB接口J1连接，输出端连接等效主机工作负载R1，该电源芯片U1用于对上述5V/500mA的工作电压进行转换，并输出适合主机工作的系统电压Vsys； 

一充电芯片，其包括有与USB接口J1连接的输入端、与锂电池连接的管脚BAT以及设定充电电流的管脚PROG，所述管脚BAT输出电流Ichg到锂电池；所述管脚PROG输出为两路，一路通过电阻R2接地，一路通过电阻R3与开关管Q1连接；所述充电芯片根据公式Ichg＝1000V/RPROG设定充电电流，其中RPROG为与管脚PROG对地连接的电阻； 

一充电电流调节电路，包括有电阻R4、R5、R6、R7、R8和开关管Q2，所述开关管Q2的集电极分为两路，一路通过电阻R5与开关管Q1连接，一路接上拉电阻R6；电阻R4一端连接在开关管Q1和电阻R5之间，另一端接地；所述开关管Q2发射极接地，其基极分为两路，一路通过电阻R7接地，一路与电阻R8连接； 

其中，当主机开机时，开关管Q1截止，充电电流Ichg＝1000V/R2；当主机关机时，开关管Q1导通，充电电流Ichg＝(1000V/R2)+(1000V/R3)。 

2.如权利要求1所述的智能充电电路，其特征在于，当开关SW1接通时， 电源芯片U1将5V电压转换为适合主机工作的系统电压Vsys，此时主机开机正常工作；同时，系统电压Vsys经过电阻R7、R8分压后，为开关管Q2提供偏置电流，此时Q2导通，其集电极由高电平变为低电平，Q1截止，充电电流Ichg＝1000V/R2。 

3.如权利要求1所述的智能充电电路，其特征在于，当开关SW1关断时，系统电压Vsys＝0V，主机处于关机状态；同时，开关管Q2发射极与基极电压Veb＝0V，Q2载止，其集电极为高电平；5V电压经过R6、R5、R4分压后，为开关管Q1提供栅极电压，此时Q1导通，电阻R3通过Q1接地，充电电流Ichg＝(1000V/R3)+(1000V/R2)。 

4.如权利要求3所述的智能充电电路，其特征在于，所述开关管Q2为NPN型三极管。 

5.如权利要求3所述的智能充电电路，其特征在于，所述开关管Q1为N型MOS管。 

6.一种电子终端设备，其特征在于，包括如权利要求1～5任一所述的智能充电电路，且通过USB接口J1与电脑USB接口连接。