CN209823477U - 充电电路和终端设备 - Google Patents

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Abstract

本实用新型实施例公开了一种充电电路和终端设备，以提高充电电路的安全性。该充电电路包括：OVP模块、充电控制模块和过流保护模块；其中，所述OVP模块的一端与Vbus电源线连接，所述OVP模块的另一端与所述充电控制模块连接；所述充电控制模块的一端与所述OVP模块连接，所述充电控制模块的另一端与电芯连接；所述过流保护模块设置在所述充电控制模块与所述电芯之间，用于在检测到流入所述电芯的电流大于预设阈值时，控制所述OVP模块开路。

Description

充电电路和终端设备
技术领域
本实用新型实施例涉及电路技术领域，尤其涉及一种充电电路和终端设备。
背景技术
随着终端设备(如手机)技术的迅猛发展，用户对手机的要求也越来越高，手机朝着屏幕更大、性能更强、应用场景更多的趋势不断发展，这对手机的快速充电能力和续航能力提出了更高的要求。
直充方案具有充电快速以及充电效率高的优点，越来越多的手机采用直充方案进行充电。直充方案通常是采用两个背靠背的NMOS管和直充控制单元进行充电控制，上述两个NMOS管在直充控制单元的控制下进行开通、关断来为手机电池快速充电。
采用直充方案可极大地提高手机的充电速度，但同时也存在一定的安全隐患，例如，上述NMOS管损坏或者是直充控制单元异常时，过大的电流则有可能直接流入电池，对充电安全性造成一定的安全隐患，甚至发生不可控的安全事故。
实用新型内容
本实用新型实施例提供一种充电电路和终端设备，以提高充电电路的安全性。
为了解决上述技术问题，本实用新型是这样实现的：
第一方面，提供了一种充电电路，包括：过压保护OVP模块、充电控制模块和过流保护模块；其中，
所述OVP模块的一端与Vbus电源线连接，所述OVP模块的另一端与所述充电控制模块连接；
所述充电控制模块的一端与所述OVP模块连接，所述充电控制模块的另一端与电芯连接；
所述过流保护模块设置在所述充电控制模块与所述电芯之间，用于在检测到流入所述电芯的电流大于预设阈值时，控制所述OVP模块开路。
第二方面，提供了一种终端设备，该终端设备包括如第一方面所述的充电电路。
在本实用新型实施例中，由于设置有OVP模块和过流保护模块，过流保护模块可以在检测到流入电芯的电流大于预设阈值时控制OVP模块开路，避免充电电流过大而造成的安全隐患，提高充电的安全性。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本实用新型的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：
图1是本实用新型的一个实施例提供的充电电路结构示意图；
图2是本实用新型的一个实施例提供的充电电路中的过流保护模块结构示意图；
图3是本实用新型的一个实施例提供的充电电路的过流保护模块结构示意图；
图4是本实用新型的一个实施例提供的充电电路结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
如图1所示，本实用新型实施例提供一种充电电路，主要包括：过压保护(OverVoltage Protection，OVP)模块、充电控制模块和过流保护模块，以下将结合图1，对上述充电电路包括的具体器件及其连接关系进行详细说明。
如图1所示，OVP模块主要包括有电阻R1、电阻R2、OVP控制单元和NMOS晶体管(N-Metal-Oxide-Semiconductor)Q1。
电阻R1和电阻R2串联连接在Vbus电源线和接地线之间，电阻R1和电阻R2主要为OVP控制单元起到分压作用。上述OVP控制单元的一端连接在电阻R1和电阻R2之间，另一端与NMOS晶体管Q1的栅极连接。NMOS晶体管Q1的漏极与Vbus电源线连接，NMOS晶体管Q1的源极与充电控制模块连接。OVP控制单元可以用来检测Vbus电源线的Vbus电压，并在检测到Vbus电压异常时，控制NMOS晶体管Q1开路，从而避免充电电压过大而带来的安全隐患。
本实用新型实施例中，OVP控制单元还包括有使能端CE，OVP控制单元可以是低电平(通常为0V)有效。
充电控制模块主要包括有两个背靠背连接的NMOS晶体管Q2和NMOS晶体管Q3，充电控制单元与NMOS晶体管Q2的栅极连接，充电控制单元同时与NMOS晶体管Q3的栅极连接。NMOS晶体管Q2的源极与OVP模块连接，NMOS晶体管Q2的源极为充电控制模块的电流输入端，NMOS晶体管Q2的漏极与NMOS晶体管Q1的漏极连接，NMOS晶体管Q1的源极与过流保护模块连接，NMOS晶体管Q3的源极为充电控制模块的电流输出端。
充电控制单元通过控制NMOS晶体管Q2和NMOS晶体管Q3的开通、关断来为电池(电芯)充电，并防止充电异常时发生电量倒灌。
实际应用中，充电控制模块不局限于图1所示的实施例中的直充方案，还可以是半压方案、DC-DC方案中的充电控制模块。
过流保护模块设置在充电控制模块与电芯之间，用于在检测到流入电池的电芯的电流大于预设阈值时，控制OVP模块开路，以下将对过流保护模块的工作原理进行详细介绍。
如图1所示，过流保护模块具体包括采样电阻R3、电压比较电路、应用处理器AP和逻辑门电路。
上述采样电阻R3连接在充电控制模块和电芯之间，采样电阻R3通常为阻值已经确定的精密电阻。
电压比较电路的输入端连接在采样电阻R3的两端，电压比较电路的输出端与OVP模块连接，具体是与OVP模块中的OVP控制单元的使能端连接。电压比较电路可以在检测到电阻R3两端的电压高出或等于预设电压阈值时输出第一开路信号VC，第一开路信号VC可以是高电平信号；在检测到电阻R3两端的电压低于上述预设电压阈值时不输出信号，其中，第一开路信号VC用于控制OVP模块开路。
终端设备的应用处理器(简称AP)的输入端连接在采样电阻R3的两端，AP的输出端与OVP模块连接，具体是与OVP模块中的OVP控制单元的使能端连接。AP可以在检测到电阻R3两端的电压高出或等于预设电压阈值时输出第二开路信号S1，第二开路信号S1可以是高电平信号；在检测到电阻R3两端的电压低于上述预设电压阈值时不输出信号，其中，第二开路信号S1用于控制OVP模块开路。
如图1所示，电压比较电路的输出端和AP的输出端，这两者与OVP控制单元的使能端之间还可以连接有逻辑电路，该逻辑电路具体可以是或门逻辑电路或与门逻辑电路。
可以理解，逻辑电路是或门逻辑电路时，电压比较电路的输出端和AP这两者的至少之一检测到电阻R3两端的电压异常时，即可输出开路信号(第一开路信号VC和/或第二开路信号S1)，从而使OVP控制单元控制NMOS晶体管Q1开路，从而对充电电路起到双重保护作用。
逻辑电路是与门逻辑电路时，电压比较电路的输出端和AP这两者均检测到电阻R3两端的电压异常时，即可输出开路信号(第一开路信号VC和第二开路信号S1)，从而使OVP控制单元控制NMOS晶体管Q1开路，在保证充电电路的安全性的同时，提高过流保护模块的可靠性，避免电压比较电路检测的电压不准确或AP检测的电压不准确时将NMOS晶体管Q1开路而影响正常充电。
本实用新型实施例提供的充电电路，由于设置有OVP模块和过流保护模块，过流保护模块可以在检测到流入电芯的电流大于预设阈值时控制OVP模块开路，避免充电电流过大而造成的安全隐患，提高充电的安全性。
本实用新型实施例可以防止在终端设备插充电器的状态下，充电控制模块的NMOS管由于不可控因素损害，而导致大电流流入电池端造成的安全隐患，保证充电的安全性。
另外，过流保护模块包括有电压比较电路、AP和逻辑电路，电压比较电路和AP均可以用于间接检测流入电芯的电流是否大于预设阈值，上述逻辑电路是或门逻辑电路时，能够对充电电路起到双重保护作用；上述逻辑电路是与门逻辑电路时，不仅保证充电电路的安全性，还可以提高过流保护模块的可靠性。
可以理解，在其他的实施例中，如图2所示，过流保护模块可以仅仅包括有电压比较电路和采样电阻R3，省略AP和逻辑电路，电压比较电路和采样电阻R3的连接关系以及工作原理可以参见图1所示的实施例，在此不再赘述。
在另一个实施例中，如图3所示，过流保护模块可以仅仅包括有AP和采样电阻R3，省略电压比较电路和逻辑电路，AP和采样电阻R3的连接关系以及工作原理可以参见图1所示的实施例，在此不再赘述。
在图1所示的实施例中，逻辑电路的输出端与OVP控制单元的使能端CE连接，当然，在其他的实施例中，如果OVP控制单元的使能端CE没有设置引脚，则如图4所示，逻辑电路的输出端则可以与OVP控制单元的电压接入端连接，这样，当采样电阻R3的两端电压正常时，逻辑电路输出为高阻状态，不影响OVP模块正常工作；当采样电阻R3的两端电压异常时，逻辑电路输出高电平控制信号拉高电阻R1和电阻R2之间的电压，这样，OVP模块判定为Vbus电压过压超过OVP保护电压，即关闭NMOS晶体管Q1，同样可以避免充电电流过大而带来的安全隐患。
基于图1所示的实施例，在其他的实施例中，上述过流保护模块可以设置为：负温度系数NTC电阻和电阻检测电路，具体的电路连接关系为：
NTC电阻连接在充电控制模块和电芯之间，电阻检测电路的输入端连接在NTC电阻的两端，电阻检测电路的输出端与OVP模块连接；电阻检测电路在检测到流入电芯的电流大于预设阈值时(具体可以是NTC电阻的电阻异常，例如小于预设阻值)向所述OVP模块输出第三开路信号，第三开路信号用于控制OVP模块开路，具体的工作原理可以参见图1所示的实施例，在此不再赘述。
基于本实用新型上述各个实施例提供的充电电路，本实用新型实施例还提供一种终端设备，该终端设备包括如前文几个实施例描述的任一充电电路。
上述终端设备包括但不限于手机、平板电脑、个人数字处理器、车载电脑、相机、音乐播放器、手提电脑、电子书阅读器或导航仪等。
本实用新型实施例提供的终端设备能够达到与前文几个实施例中介绍的充电电路相同或等同的技术效果，在此不再赘述。
需要说明的是，在本文中，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、物品或者装置不仅包括那些要素，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、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本实用新型的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质(如ROM/RAM、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台终端(可以是手机，计算机，服务器，空调器，或者网络设备等)执行本实用新型各个实施例所述的方法。
上面结合附图对本实用新型的实施例进行了描述，但是本实用新型并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下，在不脱离本实用新型宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，均属于本实用新型的保护之内。

Claims (10)

1.一种充电电路，其特征在于，包括：过压保护OVP模块、充电控制模块和过流保护模块；其中，
所述OVP模块的一端与Vbus电源线连接，所述OVP模块的另一端与所述充电控制模块连接；
所述充电控制模块的一端与所述OVP模块连接，所述充电控制模块的另一端与电芯连接；
所述过流保护模块设置在所述充电控制模块与所述电芯之间，用于在检测到流入所述电芯的电流大于预设阈值时，控制所述OVP模块开路。
2.如权利要求1所述的充电电路，其特征在于，所述过流保护模块包括：采样电阻和电压比较电路；其中，
所述采样电阻连接在所述充电控制模块和所述电芯之间，所述电压比较电路的输入端连接在所述采样电阻的两端，所述电压比较电路的输出端与所述OVP模块连接；
所述电压比较电路在检测到所述采样电阻两端的电压大于预设阈值时向所述OVP模块输出第一开路信号，所述第一开路信号用于控制所述OVP模块开路。
3.如权利要求2所述的充电电路，其特征在于，所述过流保护模块还包括：应用处理器；其中，
所述应用处理器的输入端连接在所述采样电阻的两端，所述应用处理器的输出端与所述OVP模块连接；
所述应用处理器在检测到所述采样电阻两端的电压大于所述预设阈值时向所述OVP模块输出第二开路信号，所述第二开路信号用于控制所述OVP模块开路。
4.如权利要求3所述的充电电路，其特征在于，所述过流保护模块还包括有逻辑电路；其中，
所述逻辑电路的输入端与所述电压比较电路的输出端和所述应用处理器的输出端连接，所述逻辑电路的输出端与所述OVP模块连接。
5.如权利要求4所述的充电电路，其特征在于，
所述逻辑电路的输出端与所述OVP模块的使能端连接；或
所述逻辑电路的输出端与所述OVP模块的电压接入端连接。
6.如权利要求4所述的充电电路，其特征在于，
所述逻辑电路包括或门逻辑电路或与门逻辑电路。
7.如权利要求1所述的充电电路，其特征在于，所述过流保护模块包括：负温度系数NTC电阻和电阻检测电路；其中，
所述NTC电阻连接在所述充电控制模块和所述电芯之间，所述电阻检测电路的输入端连接在所述NTC电阻的两端，所述电阻检测电路的输出端与所述OVP模块连接；
所述电阻检测电路在检测到所述NTC电阻的电阻小于预设阻值时向所述OVP模块输出第三开路信号，所述第三开路信号用于控制所述OVP模块开路。
8.如权利要求1所述的充电电路，其特征在于，所述OVP模块包括有第一NMOS晶体管，所述过流保护模块具体用于在检测到流入所述电芯的电流大于预设阈值时，控制所述第一NMOS晶体管开路。
9.如权利要求1所述的充电电路，其特征在于，所述充电控制模块包括有第二NMOS晶体管、第三NMOS晶体管和充电控制单元；其中，
所述第二NMOS晶体管的源极为电流输入端；
所述第三NMOS晶体管的源极为电流输出端；
所述第二NMOS晶体管的漏极和所述第三NMOS晶体管的漏极连接；
所述充电控制单元与所述第二NMOS晶体管的栅极和所述第三NMOS晶体管的栅极均连接。
10.一种终端设备，其特征在于，还包括如权利要求1至9任一项所述的充电电路。
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