CN211151586U - 一种充电控制电路及耳机充电盒 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种充电控制电路及耳机充电盒，该充电控制电路设于耳机充电盒中，包括连接器、控制开关、电流侦测电路、放大电路、滤波电路及微处理器电路；控制开关的输入端与连接器连接，控制开关的输出端与电流侦测电路的输入端连接，控制开关的受控端与微处理器电路的控制端连接；电流侦测电路的输出端与放大电路的输出端连接，放大电路的输出端与滤波电路的输入端连接，滤波电路的输出端与所述微处理器电路的采样输入端连接；在耳机充电针与连接器接通时，微处理器电路使控制开关打开，耳机、控制开关及电流侦测电路形成充电回路。本实用新型的技术方案能够有效提升充电电流的侦测准确度。

Description

一种充电控制电路及耳机充电盒

技术领域

本实用新型属于耳机技术领域，尤其涉及一种充电控制电路及耳机充电盒。

背景技术

随着蓝牙芯片技术的发展，TWS(True Wireless Stereo，真正无声立体)耳机得到了越来越广泛的应用。考虑到入耳后的人体工学设计，大部分入耳或半入耳式TWS耳机的体积都比较小巧。然而，TWS尺寸的越小，可选用的电池电量也越小。这样，就限制了耳机单次使用时长，需要借助TWS充电盒来保持长久的续航能力。

通常在耳机通过充电盒充电的过程中，需要对充电电流进行侦测，传统的充电盒耳机充电电流侦测技术通常采用以下两种方式：第一种情况，通过两个充电针中低压侧充电针针接一个小电阻来侦测充电电流，此时，大电流充电时能侦测到电流的大小，当耳机电池进入涓流充电时，由于电流太小，充电盒很难精确侦测到充电电流大小。第二种情况，有些充电盒带有三个连接针，除了两个充电针外，还有一个数据通讯针；充电电流检测通过耳机端芯片来检测出，再通过数据通讯针发送给充电盒，但此方式充电时需要耳机一直工作，或者不间断的工作，来借用耳机电流侦测功能检测电流大小，这样做更加复杂，并且消耗耳机和充电盒电流。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服上述现有技术的不足，提供了一种充电控制电路，其旨在提高耳机充电盒中的充电电流的侦测准确度。

本实用新型提出一种充电控制电路，设于耳机充电盒中，所述充电控制电路包括连接器、控制开关、电流侦测电路、放大电路、滤波电路及微处理器电路；

所述控制开关的输入端与所述连接器连接，所述控制开关的输出端与所述电流侦测电路的输入端连接，所述控制开关的受控端与所述微处理器电路的控制端连接；所述电流侦测电路的输出端与所述放大电路的输出端连接，所述放大电路的输出端与所述滤波电路的输入端连接，所述滤波电路的输出端与所述微处理器电路的采样输入端连接；其中，

所述微处理器电路，用于识别充电电流，以及在耳机充电针与所述连接器接通时，控制所述控制开关打开，使耳机、控制开关及电流侦测电路形成充电回路；所述放大电路，用于对所述电流侦测电路的输出信号进行放大处理，以方便所述微处理器电路识别。

可选地，所述电流侦测电路包括高压侧电流侦测电路和低压侧电流侦测电路，所述放大电路为差分放大电路。

可选地，所述高压侧电流侦测电路的输入端及所述差分放大电路的第一输入端均连接充电电源，所述高压侧电流侦测电路的输出端及所述差分放大电路的第二输入端均用于连接耳机的充电输入端；所述低压侧电流侦测电路的输入端及所述差分放大电路的第三输入端均用于连接耳机的充电输出端，所述低压侧电流侦测电路的输出端及所述差分放大电路的第四输入端均接地；所述差分放大电路的输出端与所述滤波电路连接，所述滤波电路的输出端与所述微处理器电路的采样输入端连接。

可选地，所述放大电路包括放大芯片、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第一电容、第二电容、第三电容及芯片电源；所述放大芯片的电源端、所述第二电容的第一端及所述芯片电源互联，所述第二电容的第二端接地；所述放大芯片的正向输入端、所述第一电阻的第一端及所述第一电容的第二端互联，所述第一电阻的第二端用于输入正向采样电流；所述放大芯片的反向输入端、所述第一电容的第一端及所述第二电阻的第一端互联，所述第一电阻的第二端用于输入反向采样电流；所述放大芯片的接地端接地，所述放大芯片的输出端与所述第三电阻的第二端连接，所述第三电阻的第一端与所述第三电容的第一端连接，用于输出经放大后的采样电流，所述第三电容的第二端接地。

可选地，所述电流侦测电路包括采样电阻及调节电阻，所述调节电阻的第一端为所述电流侦测电路的输入端，所述调节电阻的第二端与所述采样电阻的第一端连接，其连接节点为所述电流侦测电路的输出端，所述采样电阻的第二端接地。

可选地，所述控制开关包括晶体管，所述晶体管的栅极为所述控制开关的受控端，所述晶体管的漏极为所述控制开关的输入端，所述晶体管的源极为所述控制开关的输出端。

可选地，还包括升压电路，所述升压电路的受控端与所述微处理器电路连接，所述升压电路的输出端与所述连接器连接。

可选地，所述升压电路包括升压芯片、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第四电容、第五电容、第一电感及电池电源；所述升压芯片的电压输入端、所述电池电源、所述第五电容的第一端及所述第一电感的第一端互联；所述升压芯片的开关控制端与所述第一电感的第二端连接，所述升压芯片的使能端与所述第六电阻的第二端连接，其连接节点为所述升压电路的受控端；所述第六电阻的第一端、所述升压芯片的接地端、所述第五电阻的第二端及所述第四电容的第二端均接地；所述升压芯片的反馈端、所述第四电阻的第二端及所述第五电阻的第一端互联，所述升压芯片的电压输出端、所述第四电阻的第一端及所述第四电容的第一端互联，其连接节点为所述升压电路的输出端。

可选地，所述连接器包括多个充电接口，每一所述充电接口包括两个充电针和一个通讯针。

本实用新型还提出一种耳机充电盒，包括壳体及安装在所述壳体内的如前所述的充电控制电路。

基于此电路设计，在本实用新型的技术方案中，由于通过放大电路对电流侦测电路侦测到的采样电流进行了放大处理，故在充电电流很小时，也可以侦测到充电电流，从而提高充电电流的侦测准确度，换言之，本充电控制电路包括高动态范围高精度的对充电电流进行检测的电流侦测电路和可放大采样电流的放大电路，故在对耳机的电池进行充电的过程中，从开始时的大电流的常流充电到后面的小电流的常压充电，都能够精确侦测到充电电流大小；同时，在充电完成时，微处理器电路控制充电回路断开，充电电路进入待机状态，可以避免电能浪费，这样、在整个充电过程中，在侦测充电电流时，都无需考虑耳机是处于工作状态还是睡眠状态，非常方便。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型充电控制电路的电路模块结构示意图；

图2为本实用新型充电控制电路中的高压侧电流侦测电路、低压侧电流侦测电路和放大电路的电路模块结构示意图；

图3为本实用新型充电控制电路的电路结构示意图。

附图标号说明：

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用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

本实用新型实施例提供一种充电控制电路。

请参阅图1，在一实施例中，本充电控制电路具体用于给TWS耳机充电的耳机充电盒中。该充电控制电路包括连接器1、控制开关2、电流侦测电路3、放大电路4、滤波电路5及微处理器电路6。控制开关2的输入端与连接器1连接，控制开关2的输出端与电流侦测电路3的输入端连接，控制开关2的受控端与微处理器电路6的控制端连接；电流侦测电路3的输出端与放大电路4的输出端连接，放大电路4的输出端与滤波电路5的输入端连接，滤波电路5的输出端与微处理器电路6的采样输入端连接。其中，控制开关2的作用是当TWS耳机放入耳机充电盒(未示出)时，两个充电PIN接上TWS耳机负载的一瞬间，会有一个触发信号发送到包括微处理器电路6的微处理器，告诉微处理器有耳机放入耳机充电盒，需要打开开关，使TWS耳机开始充电；电流侦测电路3用于当耳机开始充电时，有充电电流流入电流侦测电路3，将电流信号转换成电压信号，并输出到后端的放大电路4中；放大电路4主要是将电流侦测电路3的电压信号进行放大，并可以依据电压信号的大小选用不同增益的放大电路，以增大电压分辨率。滤波电路5主要用于对放大电路4输出的信号进行杂波滤除，即实现干扰信号滤除；微处理器的微处理器电路6主要用于对滤除后的信号进行ADC采样处理，然后将充电电流信号转换成指令信息，并进行存储记录或发送等相关操作。

在此需说明的是，连接器1用于供耳机连接耳机充电盒电源输出，使耳机通过耳机充电盒充电，并提供相互通讯功能。具体地，连接器1包括两个充电针，当然也可带有多个充电针，其中一个充电针与耳机的充电输入端连接，另一个充电针与耳机的充电输出端连接。在本实施例中，控制开关2可设置于充电电源VCC与连接器1之间，当然，于其他实施例中，也可设置于连接器1与接地线之间。当耳机与连接器1接通时，若控制开关2处于开启状态，则充电电源VCC输出的电流经耳机、控制开关2到电流侦测电路3形成充电回路，耳机充电；若控制开关2处于关闭状态，则充电电源VCC输出的电流不能到地，耳机不充电。

具体地，当耳机充电针尚未与连接器1接通时，微处理器电路6使控制开关2关断，上述充电回路处于断开状态。当耳机充电针与连接器1接通时，微处理器电路6受到触发，使控制开关2打开，上述充电回路连通，耳机充电。放大电路4将电流侦测电路3两端的电压进行放大处理，这样，在涓流充电时，虽然落在电流侦测电路3两端的电压较小，但是微处理器电路6能识别出放大电路4输出的电压，根据放大电路4的放大倍数，就能计算出落在电流侦测电路3两端的电压，进而计算出充电电流。这样，当耳机充满电时，微处理器电路6可使得控制开关2关断，耳机充电盒进入待机状态，以节省功耗，同时耳机也可以从耳机充电盒获得充满状态的信息时，也进入睡眠状态。

基于此电路设计，在本实施例中，由于通过放大电路4对电流侦测电路3侦测到的采样电流进行了放大处理，故在充电电流很小时，也可以侦测到充电电流，从而提高充电电流的侦测准确度，换言之，本充电控制电路包括高动态范围高精度的对充电电流进行检测的电流侦测电路3和可放大采样电流的放大电路4，故在对耳机的电池进行充电的过程中，从开始时的大电流的常流充电到后面的小电流的常压充电，都能够精确侦测到充电电流大小，从而克服了在常压充电过程中涓流电流太小而不能通过微处理器采样来精确显示的问题，而且在常流充电过程中也相应地提升了对充电电流的采样精度，进而实现了TWS耳机放入耳机充电盒后，对充电电流进行全阶段和高精度侦测的目的；同时，通过对充电电流的精确侦测，还能够准确预判耳机充电完成的时间，在充电完成时，微处理器电路6控制充电回路断开，充电电路和耳机均由充电工作状态进入整机睡眠待机状态，从而可以节省整体功耗，这样，在整个充电过程中，即在侦测充电电流时，都无需考虑耳机是处于工作状态还是睡眠状态，非常方便。

进一步地，请参阅图2和图3，在第二实施例中，电流侦测电路3包括高压侧电流侦测电路31和低压侧电流侦测电路32，放大电路4为差分放大电路41，用于将充电电流转换后的电压信号差分放大到适当电压水平。具体地，高压侧电流侦测电路31的输入端及差分放大电路41的第一输入端均连接充电电源VCC，高压侧电流侦测电路31的输出端及差分放大电路41的第二输入端均用于连接耳机的充电输入端；低压侧电流侦测电路32的输入端及差分放大电路41的第三输入端均用于连接耳机的充电输出端，低压侧电流侦测电路32的输出端及差分放大电路41的第四输入端均接地；差分放大电路41的输出端与滤波电路5连接，滤波电路5的输出端与微处理器电路6的采样输入端连接。可以理解，在充电回路中，通常通过接一个小的毫欧级的分流电阻就可以对充电电流进行检测，该分流电阻越小，对耳机待机空载或充电过程中的电流损耗就越小，也有利于电源稳定，但侦测电流的精度就会相应降低，甚至根本检测不到小电流，但在本实施例中，分流电阻可以接到充电回路中的高压侧即高压侧电流侦测电路31或者低压侧即低压侧电流侦测电路32中，通过在分流电阻的两端引线到差分放大电路41，从而实现对分流电阻的侦测到的压差进行适度的放大，然后，放大的电压信号经过滤波电路5的滤波处理后再输入到微控制器进行采样分析；这样，采用高压侧电流侦测电路31和低压侧电流侦测电路32分别对充电电流进行侦测，并采用差分放大电路41分别对高压侧侦测电流及低压侧侦测电流进行放大处理，可以进一步提高电流侦测的准确度。换言之，在本实施例中，通过外接的高压侧分流侦测电路、低压侧分流侦测电路或者两种一起的电流侦测电路检测到电流信号进行适当的共模差分放大输出，输出的信号可以满足负载端充电电流从大电流到小电流全范围高精度显示。在此需特别说明的是，放大电路41的放大的范围要适应耳机整个充电阶段的电流范围，不能超过后面微控制器的内部参考电压范围。

具体如图3所示，放大电路4包括放大芯片(未示出)、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3及芯片电源VS；放大芯片的电源端VS、第二电容C2的第一端及芯片电源VS互联，第二电容C2的第二端接地；放大芯片的正向输入端IN+、第一电阻R1的第一端及第一电容C1的第二端互联，第一电阻R1的第二端用于输入正向采样电流；放大芯片的反向输入端IN-、第一电容C1的第一端及第二电阻R2的第一端互联，第一电阻R1的第二端用于输入反向采样电流；放大芯片的接地端GND接地，放大芯片的输出端OUT与第三电阻R3的第二端连接，第三电阻R3的第一端与第三电容C3的第一端连接，用于输出经放大后的采样电流，第三电容C3的第二端接地。在此，放大芯片的型号可选为INA180A3ADBV。

具体地，电流侦测电路3包括采样电阻Rs及调节电阻Rt，调节电阻Rt的第一端为电流侦测电路3的输入端，调节电阻Rt的第二端与采样电阻Rs的第一端连接，其连接节点为电流侦测电路3的输出端，采样电阻Rs的第二端接地。

具体地，控制开关2包括晶体管Qs，晶体管Qs的栅极为控制开关2的受控端，晶体管Qs的漏极为控制开关2的输入端，晶体管Qs的源极为控制开关2的输出端。在此，晶体管Qs可选为NMOS管。

此外，充电控制电路还包括升压电路7、放大电路4的电源控制电路8及充电接口保护电路9。其中，升压电路7的受控端与微处理器电路6连接，升压电路7的输出端与连接器1连接。放大电路4的电源控制电路8用于对放大电路4中的芯片电源VS进行控制，在放大电路4工作时将芯片电源VS打开，在放大电路4不工作时将芯片电源VS关闭，以节省电能。充电接口保护电路9用于对整个电路进行充电防护和ESD防护，提高耳机充电盒安全性。

具体的，升压电路7包括升压芯片(未示出)、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第四电容C4、第五电容C5、第一电感L1及电池电源VBAT；升压芯片的电压输入端VIN、电池电源VBAT、第五电容C5的第一端及第一电感L1的第一端互联；升压芯片的开关控制端SW与第一电感L1的第二端连接，升压芯片的使能端EN与第六电阻R6的第二端连接，其连接节点为升压电路7的受控端；第六电阻R6的第一端、升压芯片的接地端GND、第五电阻R5的第二端及第四电容C4的第二端均接地；升压芯片的反馈端FB、第四电阻R4的第二端及第五电阻R5的第一端互联，升压芯片的电压输出端VOUT、第四电阻R4的第一端及第四电容C4的第一端互联，其连接节点为升压电路7的输出端。在此，升压芯片的型号可选为SN1807032。

下面结合图1至图3，具体说明下本充电控制电路的工作原理。

当耳机与连接器1接通时，充电控制电路被唤醒。具体的，连接器1包括两个充电接口(如图3所示连接1中的两个充电接口)，用于供两只耳机供电。每个充电接口均包括两个充电针(如图3所示P1+1、P1-2和P2+1、P2-2)和一个通讯针(如图3所示P1-1和P2-1)。通讯针与微处理器电路6中的通讯接口连通，在将耳机放入充电接口时，充电接口中的通讯针完成耳机与微处理器电路6之间的通讯，提示微处理器电路6耳机将要充电。

此时，一方面，微处理器电路6控制升压电路7启动，使升压电路7对电池电压VBAT进行升压处理，为耳机提供充电电源VCC；另一方面，微处理器电路6控制晶体管Qs打开，使耳机充电电源VCC与耳机的充电回路打开，进行耳机充电。

在耳机充电过程中，调节电阻Rt和采样电阻Rs串接在耳机充电回路中，有电流流经调节电阻Rt和采样电阻Rs，采样电阻Rs两端形成电势差。该电势差经第一电阻R1和第二电阻R2输入至放大芯片，放大芯片将该电势差(电压)进行放大处理，并将放大处理后的电压输入至微处理器电路6，以供微处理器电路6识别出当前的充电电流。可以理解的是，当放大电路4的放大倍数和采样电阻Rs的阻值稳定时，微处理器电路6可以识别出当前的充电电流。

在耳机充电完成时，充电接口中的通讯针将充电完成消息发送给微处理器电路6，微处理器电路6控制晶体管Qs截止，切断耳机充电电源VCC与耳机的充电回路。至此，充电控制电路进入待机状态，耳机进入睡眠状态。直到耳机下一次充电时，重复上述过程。

本申请还提出一种耳机充电盒，包括壳体及如上所述的充电控制电路，充电控制电路安装在壳体内。该充电控制电路可参照上述实施例，由于本耳机充电盒采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。

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、等同替换或改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种充电控制电路，设于耳机充电盒中，其特征在于，所述充电控制电路包括连接器、控制开关、电流侦测电路、放大电路、滤波电路及微处理器电路；

所述控制开关的输入端与所述连接器连接，所述控制开关的输出端与所述电流侦测电路的输入端连接，所述控制开关的受控端与所述微处理器电路的控制端连接；所述电流侦测电路的输出端与所述放大电路的输出端连接，所述放大电路的输出端与所述滤波电路的输入端连接，所述滤波电路的输出端与所述微处理器电路的采样输入端连接；其中，

所述微处理器电路，用于识别充电电流，以及在耳机充电针与所述连接器接通时，控制所述控制开关打开，使耳机、控制开关及电流侦测电路形成充电回路；所述放大电路，用于对所述电流侦测电路的输出信号进行放大处理，以方便所述微处理器电路识别。

2.如权利要求1所述的充电控制电路，其特征在于，所述电流侦测电路包括高压侧电流侦测电路和低压侧电流侦测电路，所述放大电路为差分放大电路。

3.如权利要求2所述的充电控制电路，其特征在于，所述高压侧电流侦测电路的输入端及所述差分放大电路的第一输入端均连接充电电源，所述高压侧电流侦测电路的输出端及所述差分放大电路的第二输入端均用于连接耳机的充电输入端；所述低压侧电流侦测电路的输入端及所述差分放大电路的第三输入端均用于连接耳机的充电输出端，所述低压侧电流侦测电路的输出端及所述差分放大电路的第四输入端均接地；所述差分放大电路的输出端与所述滤波电路连接，所述滤波电路的输出端与所述微处理器电路的采样输入端连接。

4.如权利要求1所述的充电控制电路，其特征在于，所述放大电路包括放大芯片、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第一电容、第二电容、第三电容及芯片电源；所述放大芯片的电源端、所述第二电容的第一端及所述芯片电源互联，所述第二电容的第二端接地；所述放大芯片的正向输入端、所述第一电阻的第一端及所述第一电容的第二端互联，所述第一电阻的第二端用于输入正向采样电流；所述放大芯片的反向输入端、所述第一电容的第一端及所述第二电阻的第一端互联，所述第一电阻的第二端用于输入反向采样电流；所述放大芯片的接地端接地，所述放大芯片的输出端与所述第三电阻的第二端连接，所述第三电阻的第一端与所述第三电容的第一端连接，用于输出经放大后的采样电流，所述第三电容的第二端接地。

5.如权利要求1所述的充电控制电路，其特征在于，所述电流侦测电路包括采样电阻及调节电阻，所述调节电阻的第一端为所述电流侦测电路的输入端，所述调节电阻的第二端与所述采样电阻的第一端连接，其连接节点为所述电流侦测电路的输出端，所述采样电阻的第二端接地。

6.如权利要求1所述的充电控制电路，其特征在于，所述控制开关包括晶体管，所述晶体管的栅极为所述控制开关的受控端，所述晶体管的漏极为所述控制开关的输入端，所述晶体管的源极为所述控制开关的输出端。

7.如权利要求1所述的充电控制电路，其特征在于，还包括升压电路，所述升压电路的受控端与所述微处理器电路连接，所述升压电路的输出端与所述连接器连接。

8.如权利要求7所述的充电控制电路，其特征在于，所述升压电路包括升压芯片、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第四电容、第五电容、第一电感及电池电源；所述升压芯片的电压输入端、所述电池电源、所述第五电容的第一端及所述第一电感的第一端互联；所述升压芯片的开关控制端与所述第一电感的第二端连接，所述升压芯片的使能端与所述第六电阻的第二端连接，其连接节点为所述升压电路的受控端；所述第六电阻的第一端、所述升压芯片的接地端、所述第五电阻的第二端及所述第四电容的第二端均接地；所述升压芯片的反馈端、所述第四电阻的第二端及所述第五电阻的第一端互联，所述升压芯片的电压输出端、所述第四电阻的第一端及所述第四电容的第一端互联，其连接节点为所述升压电路的输出端。

9.如权利要求1所述的充电控制电路，其特征在于，所述连接器包括多个充电接口，每一所述充电接口包括两个充电针和一个通讯针。

10.一种耳机充电盒，其特征在于，包括壳体及安装在所述壳体内的如权利要求1-9任意一项所述的充电控制电路。

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