CN207530551U - 一种充放电电路及移动终端 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例提供了一种充放电电路及移动终端，所述电路包括电源管理IC、电压管理IC、第一电池、第二电池、MCU、电荷泵及开关模块；本实用新型实施例可以灵活方便地实现对双电池充放电电路的串联、并联等连接方式的调整，在只供电的情况下解决双电池的均衡问题；在适配普遍的5V充电器时，采用单电池分别充电的方式使充放电电路有较好的兼容性；在适配大电压的标配充电器时，MCU可以控制第一电池及第二电池形成串联连接，实现高压直充的快速充电；可以满足双电池快速充电的需求，提高充放电电路的兼容性和适应性，避免供电时双电池的均衡问题，不需要增加额外的降压电路。

Description

一种充放电电路及移动终端

技术领域

本实用新型涉及电路技术领域，特别是涉及一种充放电电路及移动终端。

背景技术

在现在的移动终端的电池设计中，主要采用单节电池的设计方式，但是，随着用户对大电池容量及快速的充电速度需求的上升，仅采用大容量的单节电池设计已经不能满足用户的使用，而双电池的设计可以在保证电池总容量相当的前提下提高充电速度，让电池更加稳定，目前的双电池设计中，主要包括串联充电串联放电设计及并联充电并联放电设计。

串联充电串联放电设计主要在移动终端中采用两节串联的电池代替总容量相当的单节电池，该设计中通过串联的方式将电池电压提高一倍，在保持原有充电电流的情况下，可以实现充电速率的加倍，大幅缩短了充电时长；但是，该设计需要将两节电池始终串联起来进行充电，需要搭配配套的充电器才能实现充电功能，无法兼容市面上已经广泛普及的通用5V充电器。

而另一种并联充电并联放电设计，应用的相对较多，该设计的充电方案与单节电池设计的充电方案类似，当电池容量较大时充电速度相对较慢，难以实现快充的需求。

实用新型内容

本实用新型实施例提供了一种充放电电路，以解决移动终端中双电池串联充电时无法兼容普遍的5V充电器及双电池并联时难以实现快速充电的问题。为了解决上述问题，本实用新型实施例公开了一种充放电电路，所述电路包括电源管理IC、电压管理IC、第一电池、第二电池、微控制单元MCU、电荷泵及开关模块；

所述电源管理IC与所述第一电池连接；

所述开关模块包括第一开关、第二开关、第三开关、第四开关及第五开关，所述第一开关与所述电压管理IC及所述第一电池连接，所述第二开关与所述第一电池连接，所述第三开关与所述电源管理IC及所述第二电池连接，所述第四开关与所述第一电池及所述第二电池连接，所述第五开关与所述第二电池及所述电压管理IC连接；

所述MCU与所述电荷泵连接，所述电荷泵分别与所述第一开关、所述第二开关、所述第三开关、所述第四开关及所述第五开关连接；

所述MCU通过所述电荷泵控制所述第一开关、所述第二开关、所述第三开关、所述第四开关及所述第五开关的闭合或断开。

本实用新型实施例还公开了一种移动终端，包括所述的充放电电路。

本实用新型实施例包括以下优点：

本实用新型实施例可以灵活方便地实现对双电池充放电电路的串联、并联等连接方式的调整，在只供电的情况下解决双电池的均衡问题；在适配普遍的5V充电器时，采用单电池分别充电的方式使充放电电路有较好的兼容性；在适配大电压的标配充电器时，MCU可以控制第一电池及第二电池形成串联连接，实现高压直充的快速充电；可以满足双电池快速充电的需求，提高充放电电路的兼容性和适应性，避免供电时双电池的均衡问题，不需要增加额外的降压电路。

附图说明

图1是本实用新型实施例的一种充放电电路的结构框图；

图2是本实用新型实施例的另一种充放电电路的结构框图；

图3是本实用新型实施例的一种放电时充放电电路的等效电路图；

图4是本实用新型实施例的一种充电时充放电电路的等效电路图。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型实施例作进一步详细的说明。

参照图1，示出了本实用新型实施例的一种充放电电路的结构框图，所述电路包括电源管理IC(集成电路，integrated circuit)、电压管理IC、第一电池、第二电池、MCU(微控制单元，Microcontroller Unit)、电荷泵及开关模块，所述开关模块包括第一开关、第二开关、第三开关、第四开关及第五开关，具体可以包括：

所述电源管理IC与所述第一电池连接；

所述开关模块包括第一开关、第二开关、第三开关、第四开关及第五开关，所述第一开关与所述电压管理IC及所述第一电池连接，所述第二开关与所述第一电池连接，所述第三开关与所述电源管理IC及所述第二电池连接，所述第四开关与所述第一电池及所述第二电池连接，所述第五开关与所述第二电池及所述电压管理IC连接；

所述MCU与所述电荷泵连接，所述电荷泵分别与所述第一开关、所述第二开关、所述第三开关、所述第四开关及所述第五开关连接；

所述MCU通过所述电荷泵控制所述第一开关、所述第二开关、所述第三开关、所述第四开关及所述第五开关的闭合或断开。

优选地，当所述MCU通过所述电荷泵电路控制所述第三开关及所述第四开关断开，并控制所述第一开关、所述第二开关及所述第五开关闭合时，使所述第一电池及所述第二电池并联以向所述电压管理IC提供电流。

优选地，所述充放电电路包括充电接口，所述MCU在检测到所述充电接口有来自充电器的电流输入时通过所述电荷泵电路控制所述第一开关、所述第二开关及所述第三开关断开，同时控制所述第四开关及所述第五开关闭合，使所述第一电池及所述第二电池串联以接收电流输入。

本实用新型实施例中，所述充放电电路还包括过压保护IC，所述过压保护IC与所述电源管理IC连接，用于防止充电时所述第一电池和所述第二电池的充电电压过高。

具体而言，所述充放电电路还包括防反插MOS管，所述防反插MOS管与所述过压保护IC连接，用于防止电源反接。

实际应用到本实用新型实施例中，所述充电接口包括V_BUS引脚，所述充电接口通过所述V_BUS引脚与所述防反插MOS管进行连接，所述充电接口用于接收电流输入。

进一步地，所述MCU用于当检测到所述充电接口有来自充电器的电流输入时，通过所述电荷泵控制所述第三开关、所述第四开关及所述第五开关断开，同时控制所述第一开关、所述第二开关闭合，所述第一电池接收电流输入，当所述第一电池的接收电流输入完成后，通过所述电荷泵电路控制所述第三开关闭合，所述第二电池接收电流输入；所述第二开关的源极和所述第二电池的负极接参考地，其中，GND(Ground)表示参考地。

本实用新型实施例的充放电电路包括以下优点：本实用新型实施例可以灵活方便地实现对双电池充放电电路的串联、并联等连接方式的调整，在只供电的情况下解决双电池的均衡问题；在适配普遍的5V充电器时，采用单电池分别充电的方式使充放电电路有较好的兼容性；在适配大电压的标配充电器时，MCU可以控制第一电池及第二电池形成串联连接，实现高压直充的快速充电；可以满足双电池快速充电的需求，提高充放电电路的兼容性和适应性，避免供电时双电池的均衡问题，不需要增加额外的降压电路。

参照图2，示出了本实用新型实施例的一种充放电电路的结构框图，所述电路包括电源管理IC、电压管理IC、第一电池、第二电池、MCU、电荷泵及开关模块，所述开关模块包括第一开关、第二开关、第三开关、第四开关、第五开关，还可以包括第六开关，具体可以包括：

所述电源管理IC与所述第一电池连接；

所述第六开关与所述第一电池连接，所述第一开关与所述电压管理IC及所述第一电池连接，所述第二开关与所述第一电池连接，所述第三开关与所述第六开关及所述第二电池连接，所述第四开关与所述第一电池及所述第二电池连接，所述第五开关与所述第二电池及所述电压管理IC连接；

所述MCU与所述电荷泵连接，所述电荷泵分别与所述第一开关、所述第二开关、所述第三开关、所述第四开关、所述第五开关及所述第六开关连接；

所述MCU通过所述电荷泵控制所述第一开关、所述第二开关、所述第三开关、所述第四开关、所述第五开关及所述第六开关的闭合或断开；

当所述MCU通过所述电荷泵电路控制所述第六开关、所述第三开关及所述第四开关断开，并控制所述第一开关、所述第二开关及所述第五开关闭合时，使所述第一电池及所述第二电池并联以向所述电压管理IC提供电流；

所述MCU在检测到所述充电接口有来自充电器的电流输入时通过所述电荷泵电路控制所述第一开关、所述第二开关及所述第三开关断开，同时控制所述第六开关、所述第四开关及所述第五开关闭合，使所述第一电池及所述第二电池串联以接收电流输入。

具体而言，当MCU检测到所述充电接口有来自充电器的电流输入时，即系统端开始通过端口与充电器建立双向通信过程中，检测到充电时采用的充电器是大电压的标配充电器时，则所述MCU通过所述电荷泵电路控制所述第一开关、所述第二开关及所述第三开关断开，同时控制所述第六开关、所述第四开关及所述第五开关闭合，使所述第一电池及所述第二电池串联以接收电流输入，在电池电压在特定电压区间，实现基于第一电池及第二电池的高压直充方案，此时大电流从充电器端通过第六开关进入串联的第一电池及第二电池，实现对双电池的快速充电，系统端供电由第二电池通过第五开关供给，需要说明的是，该标配充电器的大电压是相对于普遍的5V充电器而言的，该标配充电器的充电电压可以是9V或12V或以上，本实用新型实施例对此不作具体的限制。

需要说明的是，该第六开关由一对NMOS(N-Metal-Oxide-Semiconductor，N型金属-氧化物-半导体)管组成，不仅可以实现开关功能，在V_BUS和电池的充电通路上，第六开关可以实现防倒灌功能，即防止第一电池和/或第二电池的电流反向流向充电器。

本实用新型实施例中，第一开关至第六开关都是由导通阻抗更低的两只NMOS管组成，NMOS管为电压驱动型器件，需要在栅极提供一个驱动电压Vg，使得Vgs>Vgs(th)，其中，Vgs(th)为开启电压，Vgs为耐压值，Vg电压越高时NMOS管的导通阻抗越低，在充放电电路中，MCU控制Charge pump(电荷泵)输出驱动信号控制各开关。

参照图3，示出了本实用新型实施例的一种放电时充放电电路的等效电路图，该充放电电路应用于移动终端，当移动终端未处于充电状态时，即未连接充电器，只供电给移动终端时，所述MCU通过所述电荷泵电路控制所述第六开关、所述第三开关及所述第四开关断开，并控制所述第一开关、所述第二开关及所述第五开关闭合时，使所述第一电池及所述第二电池并联以向电压管理IC提供电流；可以避免第一电池及第二电池直接并联时由于电池本身内阻及容量差异而出现两电池倒灌的问题，在本实用新型实施例中，可以由MCU通过电荷泵控制第一开关及第五开关先后导通，即让两个电池先后去给电源管理IC供电，可以通过对两节电池的电压和电量检测，默认由电量高的电池先给电源管理IC供电，当两个电池的电量基本一致时再控制两节电路并联同时给电源管理IC供电，或分别给电源管理IC供电，通过此控制方式可以解决双电池的均衡问题。

参照图4，示出了本实用新型实施例的一种充电时充放电电路的等效电路图，当MCU检测到所述充电接口有来自充电器的电流输入时，MCU用于通过所述电荷泵控制所述第六开关、所述第三开关、所述第四开关及所述第五开关断开，同时控制所述第一开关、所述第二开关闭合，所述第一电池接收电流输入，当所述第一电池的接收电流输入完毕后，通过所述电荷泵电路控制所述第三开关闭合，所述第二电池接收电流输入，具体而言，当移动终端与充电器进行连接，即MCU检测到有电流输入时，将供电状态切换成单电池供电状态，并按照预先的设置给第一电池先充电，此时第一开关、第二开关为闭合状态，其余开关为断开状态，整个充放电电路相当于传统的单电池充放电电路，当第一电池的电量充满后，再闭合第三开关给第二电池进行充电，通过此控制方式，可以使得移动终端兼容普遍的5V充电器，极大改善充放电电路的适应性。

本实用新型实施例的充放电电路包括以下优点：本实用新型实施例可以灵活方便地实现对双电池充放电电路的串联、并联等连接方式的调整，在只供电的情况下解决双电池的均衡问题；在适配普遍的5V充电器时，采用单电池分别充电的方式使充放电电路有较好的兼容性；在适配大电压的标配充电器时，MCU可以控制第一电池及第二电池形成串联连接，实现高压直充的快速充电；可以满足双电池快速充电的需求，提高充放电电路的兼容性和适应性，避免供电时双电池的均衡问题，不需要增加额外的降压电路。

本实用新型实施例还公开了一种移动终端，包括上述任一项的充放电电路。

具体地，移动终端可以包括手机、平板电脑、个人数字助理(PDA，PersonalDigital Assistant)、车载电脑、导航仪或智能穿戴设备等。

本实用新型实施例的移动终端包括以下优点：本实用新型实施例可以灵活方便地实现对双电池充放电电路的串联、并联等连接方式的调整，在只供电的情况下解决双电池的均衡问题；在适配普遍的5V充电器时，采用单电池分别充电的方式使充放电电路有较好的兼容性；在适配大电压的标配充电器时，MCU可以控制第一电池及第二电池形成串联连接，实现高压直充的快速充电；可以满足双电池快速充电的需求，提高充放电电路的兼容性和适应性，避免供电时双电池的均衡问题，不需要增加额外的降压电路。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者终端设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者终端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者终端设备中还存在另外的相同要素。

以上对本实用新型实施例所提供的一种充放电电路及移动终端，进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。

Claims (10)

1.一种充放电电路，其特征在于，所述电路包括电源管理IC、电压管理IC、第一电池、第二电池、MCU、电荷泵及开关模块；

所述电源管理IC与所述第一电池连接；

所述开关模块包括第一开关、第二开关、第三开关、第四开关及第五开关，所述第一开关与所述电压管理IC及所述第一电池连接，所述第二开关与所述第一电池连接，所述第三开关与所述电源管理IC及所述第二电池连接，所述第四开关与所述第一电池及所述第二电池连接，所述第五开关与所述第二电池及所述电压管理IC连接；

所述MCU与所述电荷泵连接，所述电荷泵分别与所述第一开关、所述第二开关、所述第三开关、所述第四开关及所述第五开关连接；

所述MCU通过所述电荷泵控制所述第一开关、所述第二开关、所述第三开关、所述第四开关及所述第五开关的闭合或断开。

2.根据权利要求1所述的充放电电路，其特征在于，所述充放电电路包括充电接口，所述MCU用于在检测到所述充电接口有来自充电器的电流输入时通过所述电荷泵电路控制所述第一开关、所述第二开关及所述第三开关断开，同时控制所述第四开关及所述第五开关闭合，使所述第一电池及所述第二电池串联以接收电流输入。

3.根据权利要求2所述的充放电电路，其特征在于，所述充放电电路还包括过压保护IC，所述过压保护IC与所述电源管理IC连接，用于防止充电时所述第一电池和所述第二电池的充电电压过高。

4.根据权利要求3所述的充放电电路，其特征在于，所述充放电电路还包括防反插MOS管，所述防反插MOS管与所述过压保护IC连接，所述防反插MOS管用于防止电源反接。

5.根据权利要求4所述的充放电电路，其特征在于，所述充电接口包括V_BUS引脚，所述充电接口通过所述V_BUS引脚与所述防反插MOS管进行连接，所述充电接口用于接收电流输入。

6.根据权利要求2所述的充放电电路，其特征在于，所述MCU用于当检测到所述充电接口有来自充电器的电流输入时，通过所述电荷泵控制所述第三开关、所述第四开关及所述第五开关断开，同时控制所述第一开关、所述第二开关闭合，所述第一电池接收电流输入，当所述第一电池的接收电流输入完成后，通过所述电荷泵电路控制所述第三开关闭合，所述第二电池接收电流输入。

7.根据权利要求1所述的充放电电路，其特征在于，所述充放电电路还包括第六开关，所述第六开关用于防止第一电池和/或第二电池的电流流向充电器。

8.根据权利要求1所述的充放电电路，其特征在于，所述第二开关的源极和所述第二电池的负极接参考地。

9.一种移动终端，其特征在于，包括权利要求1-8中任一项所述的充放电电路。

10.根据权利要求9所述的移动终端，其特征在于，所述移动终端包括手机、平板电脑、个人数字助理、车载电脑或导航仪。