CN216959347U - 一种应用于双电芯电池的充电系统和终端设备 - Google Patents

Abstract

本公开涉及一种应用于双电芯电池的充电系统和终端设备，包括：充电电路和双电芯电池；充电电路包括：第一电荷泵电路模块和第二电荷泵电路模块，第一电荷泵电路模块的输入端外接交直流适配器，第一电荷泵电路模块的输出端与第二电荷泵电路模块的输入端电连接，第二电荷泵电路模块的输出端与双电芯电池电连接；第一电荷泵电路模块将充电电压变换为第一目标电压值，第二电荷泵电路模块将第一目标电压值变换为第二目标电压值后输出第二目标电压值至双电芯电池。

Description

一种应用于双电芯电池的充电系统和终端设备

技术领域

本公开涉及电池充电技术领域，尤其涉及一种应用于双电芯电池的充电系统和终端设备。

背景技术

充电电池，是充电次数有限的可充电的电池，可配合充电器使用。通过对电池进行充电，可使电池被再次利用，有利于满足经济环保的需求。电池的充电过程为其放电过程的逆过程，具体地，为将电能转换成储存在电池中的化学能的过程。

目前的终端设备中，主要使用单电芯电池进行充电。但是，单电芯电池由于电池充满电时，电压在4.5V左右，当充电电流超过8A时，电池端电路板发热会很严重。对于此，通常电池连接器也需要更换为阻抗更小、通流更大的电池连接器，导致硬件成本增加；同时，电池端电路板内的走线及散热处理也会更加困难。为了满足散热需求，通常的单电芯的电池端的充电功率为36W左右，导致充电效率较低。

实用新型内容

为了解决上述技术问题或者至少部分地解决上述技术问题，本公开提供了一种应用于双电芯电池的充电系统和终端设备。

第一方面，本公开实施例提供了一种充电系统，包括：充电电路和双电芯电池；

所述充电电路包括：第一电荷泵电路模块和第二电荷泵电路模块，所述第一电荷泵电路模块的输入端外接交直流适配器，所述第一电荷泵电路模块的输出端与所述第二电荷泵电路模块的输入端电连接，所述第二电荷泵电路模块的输出端与所述双电芯电池电连接；

所述第一电荷泵电路模块将充电电压变换为第一目标电压值，所述第二电荷泵电路模块将所述第一目标电压值变换为第二目标电压值后输出所述第二目标电压值至所述双电芯电池。

可选的，所述充电电路还包括控制模块，所述控制模块的输入端与所述双电芯电池电连接，所述控制模块的输出端分别与所述第一电荷泵电路模块的控制端和所述第二电荷泵电路模块的控制端电连接；

所述控制模块根据所述双电芯电池的电量信息输出控制信号至所述第一电荷泵电路模块和所述第二电荷泵电路模块。

可选的，所述第一电荷泵电路模块包括：第一电容、第二电容、第三电容、第一晶体管、第二晶体管、第三晶体管和第四晶体管；

所述第一晶体管的输入端和所述第三电容的一端均连接所述交直流适配器，所述第三电容的另一端接地，所述第一晶体管的输出端、所述第二晶体管的输入端均连接所述第一电容的第一端，所述第一电容的另一端连接所述第四晶体管的输入端及所述第三晶体管的输出端，所述第四晶体管的输出端接地，所述第二晶体管的输出端、所述第三晶体管的输入端以及所述第二电容的一端均连接所述第二电荷泵电路模块的输入端，所述第二电容的另一端接地；

在电容串联阶段，所述第一晶体管和所述第三晶体管导通，所述第二晶体管和所述第四晶体管截止；

在电容并联阶段，所述第二晶体管和所述第四晶体管导通，所述第一晶体管和所述第三晶体管截止。

可选的，所述第一电荷泵电路模块包括：第四电容、第五电容、第六电容、第五晶体管、第六晶体管、第七晶体管和第八晶体管；

所述第五晶体管的输入端和所述第六电容的一端均连接所述第一电荷泵电路模块的输出端，所述第六电容的另一端接地，所述第五晶体管的输出端、所述第六晶体管的输入端均连接所述第四电容的第一端，所述第四电容的另一端连接所述第八晶体管的输入端及所述第七晶体管的输出端，所述第八晶体管的输出端接地，所述第六晶体管的输出端、所述第七晶体管的输入端以及所述第五电容的一端均连接所述双电芯电池，所述第五电容的另一端接地；

在电容串联阶段，所述第五晶体管和所述第七晶体管导通，所述第六晶体管和所述第八晶体管截止；

在电容并联阶段，所述第六晶体管和所述第八晶体管导通，所述第五晶体管和所述第七晶体管截止。

第二方面，本公开实施例提供一种终端设备，所述终端设备包括第一方面中任一项所述的充电系统。

本公开实施例提供的技术方案与现有技术相比具有如下优点：

本公开实施例提供的应用于双电芯电池的充电系统和终端设备，通过设置充电系统中的电池为双电芯电池，双电芯电池端电路板发热相对单电芯电池小很多，减小了电池端电路走线的发热。充电电路包括第一电荷泵电路模块和第二电荷泵电路模块，可降低充电电路的输入电流，减少充电电路输入端的充电线材，降低充电电路的发热，提高充电电路的安全性能。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。

为了更清楚地说明本公开实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本公开实施例提供的一种充电系统的结构示意图；

图2是本公开实施例提供的另一种充电系统的结构示意图；

图3是本公开实施例提供的一种第一电荷泵电路模块的结构示意图；

图4是本公开实施例提供的另一种第一电荷泵电路模块的结构示意图；

图5是本公开实施例提供的又一种第一电荷泵电路模块的结构示意图；

图6是本公开实施例提供的一种第二电荷泵电路模块的结构示意图；

图7是本公开实施例提供的另一种第二电荷泵电路模块的结构示意图；

图8是本公开实施例提供的又一种第二电荷泵电路模块的结构示意图；

图9是本公开实施例提供的一种终端设备的结构示意图。

其中，10、充电电路；20、双电芯电池；30、交直流适配器；110、第一电荷泵电路模块；120、第二电荷泵电路模块；C1、第一电容；C2、第二电容；C3、第三电容；C4、第四电容；C5、第五电容；C6、第六电容；Q1、第一晶体管；Q2、第二晶体管；Q3、第三晶体管；Q4、第四晶体管；Q5、第五晶体管；Q6、第六晶体管；Q7、第七晶体管；Q8、第八晶体管。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本公开的上述目的、特征和优点，下面将对本公开的方案进行进一步描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本公开，但本公开还可以采用其他不同于在此描述的方式来实施；显然，说明书中的实施例只是本公开的一部分实施例，而不是全部的实施例。

图1是本公开实施例提供的一种充电系统的结构示意图，如图1所示，充电系统包括：充电电路10和双电芯电池20，充电电路10包括第一电荷泵电路模块110和第二电荷泵电路模块120，第一电荷泵电路模块110的输入端外接交直流适配器30，第一电荷泵电路模块110的输出端与第二电荷泵电路模块120的输入端电连接，第二电荷泵电路模块120的输出端与双电芯电池20电连接；第一电荷泵电路模块110将充电电压变换为第一目标电压值，第二电荷泵电路模块120将第一目标电压值变换为第二目标电压值后输出第二目标电压值至双电芯电池20。

如图1所示，充电电路用于给双电芯电池20充电，通过设置充电系统中的电池为双电芯电池20，即一个电池里面有两个电芯串联在一起，采用双电芯电池，可以实现更大的充电功率，例如50W，60W，100W。此外，双电芯电池的充电电压是单电芯电池充电电压的2倍，相同的电池端的充电功率，双电芯电池的充电电流是单电芯电池充电电流的一半，因此双电芯电池端电路板发热相对单电芯电池小很多，此外，对应一定的输出功率(例如8A 4.5V)的情况下，(双电芯电池4A 9V)对电池连接器的阻抗要求也不是很高，电池端电路板PCB的走线及散热处理也会相对容易。

而设置充电电路包括第一电荷泵电路模块110和第二电荷泵电路模块120，若双电芯电池电压充满电9V、电池充电电流为10A，由于采用两个电荷泵电路模块串联，第二电荷泵电路模块120输入电流为5A，输入电压18V，第一电荷泵电路模块110输入电流为2.5A，输入电压36V，大大降低了充电电路的输入电流，减少了充电电路输入端的充电线材，降低了充电电路的发热，提高了充电电路的安全性能。此外，由于充电电路的输入电流小于3A，根据PD协议规范，线材也不需要增加e-mark芯片，降低了充电电路的线材成本。

本公开实施例提供的充电系统，通过设置充电系统中的电池为双电芯电池，双电芯电池端电路板发热相对单电芯电池小很多，减小了电池端电路走线的发热。充电电路包括第一电荷泵电路模块和第二电荷泵电路模块，可降低充电电路的输入电流，减少充电电路输入端的充电线材，降低充电电路的发热，提高充电电路的安全性能。

图2是本公开实施例提供的另一种充电系统的结构示意图，如图2所示，充电系统还包括控制模块130，控制模块130的输入端与双电芯电池20电连接，控制模块130的输出端分别与第一电荷泵电路模块110的控制端和第二电荷泵电路模块120的控制端电连接；

控制模块130根据双电芯电池20的电量信息输出控制信号至第一电荷泵电路模块110和第二电荷泵电路模块120。

示例性的，如图2所示，充电电路10还包括控制模块130，控制模块130根据获取到的双电芯电池20的电量信息输出控制信号至第一电荷泵电路模块110和第二电荷泵电路模块120，控制第一电荷泵电路模块110和第二电荷泵电路模块120打开，进而实现充电电路对双电芯电池20充电。

图3是本公开实施例提供的一种第一电荷泵电路模块的结构示意图，如图3所示，第一电荷泵电路模块110包括：第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3、第一晶体管Q1、第二晶体管Q2、第三晶体管Q3和第四晶体管Q4；第一晶体管Q1的输入端和第三电容C3的一端均连接交直流适配器30，第三电容C3的另一端接地，第一晶体管Q1的输出端、第二晶体管Q25的输入端均连接第一电容C1的第一端，第一电容C13的另一端连接第四晶体管Q4的输入端及第三晶体管Q3的输出端，第四晶体管Q4的输出端接地，第二晶体管Q2的输出端、第三晶体管Q3的输入端以及第二电容C2的一端均连接第二电荷泵电路模块120的输入端，第二电容C2的另一端接地。

在电容串联阶段，第一晶体管Q1和第三晶体管Q3导通，第二晶体管Q2和第四晶体管Q4截止；在电容并联阶段，第二晶体管Q2和第四晶体管Q4导通，第一晶体管Q1和第三晶体管Q3截止。

如图3所示，第一电荷泵电路模块110通过第一电容C1和第二电容C2切换实现降压，由于第一电荷泵电路模块110中没有电感器件，因此第一电荷泵电路模块110中不存在电感的能量损耗，从而使充电电路10的充电效率更高，噪声更小，电磁干扰更小。

第一电荷泵电路模块110包括第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3、第一晶体管Q1、第二晶体管Q2、第三晶体管Q3和第四晶体管Q4，通过控制第一晶体管Q1、第二晶体管Q2、第三晶体管Q3和第四晶体管Q4的导通与关断，实现第一电容C1和第二电容C2的串联和并联，从而实现第一电荷泵电路模块110输入电压是输出电压的2倍，输入电流是输出电流的一半。具体的，如图4所示，第一电荷泵电路模块110的输入电压为VIN，输入电流为I，当第一晶体管Q1和第三晶体管Q3导通，第二晶体管Q2和第四晶体管Q4截止，第一电容C1和第二电容C2的串联，第一电容C1的电压约等于VIN/2，第二电容C2的电压约等于VIN/2，此时，第一电荷泵电路模块110输出至第二电荷泵电路模块120的充电电压为VIN/2。如图5所示，当第二晶体管Q2和第四晶体管Q4导通，第一晶体管Q1和第三晶体管Q3截止，第一电容C1和第二电容C2的并联，此时，第一电荷泵电路模块110输出至第二电荷泵电路模块120的电流为2I，实现第一电荷泵电路模块110输入电压是输出电压的2倍，输入电流是输出电流的一半。

图6是本公开实施例提供的第二电荷泵电路模块的结构示意图，如图6所示，第二电荷泵电路模块120包括：第四电容C4、第五电容C5、第六电容C6、第五晶体管Q5、第六晶体管Q6、第七晶体管Q7和第八晶体管Q8；第五晶体管Q5的输入端和第六电容C6的一端均连接第一电荷泵电路模块110的输出端，第六电容C6的另一端接地，第五晶体管Q5的输出端、第六晶体管Q6的输入端均连接第四电容C4的第一端，第四电容C4的另一端连接第八晶体管Q8的输入端及第七晶体管Q7的输出端，第八晶体管Q8的输出端接地，第六晶体管Q6的输出端、第七晶体管Q7的输入端以及第五电容C5的一端均连接双电芯电池20，第五电容C5的另一端接地。

在电容串联阶段，第五晶体管Q5和第七晶体管Q7导通，第六晶体管Q6和第八晶体管Q7截止；在电容并联阶段，第六晶体管Q6和第八晶体管Q8导通，第五晶体管Q5和第七晶体管Q7截止。

如图6所示，第二电荷泵电路模块120通过第四电容C1和第五电容C2切换实现降压，由于第二电荷泵电路模块120中没有电感器件，因此第二电荷泵电路模块120中不存在电感的能量损耗，从而使充电电路10的充电效率更高，噪声更小，电磁干扰更小。

第二电荷泵电路模块120包括第四电容C4、第五电容C5、第六电容C6、第五晶体管Q5、第六晶体管Q6、第七晶体管Q7和第八晶体管Q8，通过控制第五晶体管Q5、第六晶体管Q6、第七晶体管Q7和第八晶体管Q8的导通与关断，实现第四电容C4和第五电容C5的串联和并联，从而实现第二电荷泵电路模块120输入电压是输出电压的2倍，输入电流是输出电流的一半。具体的，如图7所示，第二电荷泵电路模块120的输入电压为VIN，输入电流为I，当第五晶体管Q5和第七晶体管Q7导通，第六晶体管Q6和第八晶体管Q7截止，第四电容C4和第五电容C5的串联，第一电容C1的电压约等于VIN/2，第二电容C2的电压约等于VIN/2，此时，第二电荷泵电路模块120输出至双电芯电池20的充电电压为VIN/2。如图8所示，当第六晶体管Q6和第八晶体管Q8导通，第五晶体管Q5和第七晶体管Q7截止，第四电容C4和第五电容C5的并联，此时，第二电荷泵电路模块120输出至双电芯电池20的充电电流为2I，实现第二电荷泵电路模块120输入电压是输出电压的2倍，输入电流是输出电流的一半。

图9是本公开实施例提供的一种终端设备的结构示意图，终端设备100包括上述任一实施例所述的充电系统，具有上述任一实施例的有益效果。

需要说明的是，终端设备100可以是电脑、手机等，本公开实施例不对终端设备的类型进行具体限定。

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、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本公开的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本公开。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本公开的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本公开将不会被限制于本文所述的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (3)

1.一种应用于双电芯电池的充电系统，其特征在于，包括：充电电路和双电芯电池；

所述充电电路包括：第一电荷泵电路模块和第二电荷泵电路模块，所述第一电荷泵电路模块的输入端外接交直流适配器，所述第一电荷泵电路模块的输出端与所述第二电荷泵电路模块的输入端电连接，所述第二电荷泵电路模块的输出端与所述双电芯电池电连接；

所述第一电荷泵电路模块将充电电压变换为第一目标电压值，所述第二电荷泵电路模块将所述第一目标电压值变换为第二目标电压值后输出所述第二目标电压值至所述双电芯电池；

其中，所述第一电荷泵电路模块包括：第一电容、第二电容、第三电容、第一晶体管、第二晶体管、第三晶体管和第四晶体管；

所述第一晶体管的输入端和所述第三电容的一端均连接所述交直流适配器，所述第三电容的另一端接地，所述第一晶体管的输出端、所述第二晶体管的输入端均连接所述第一电容的第一端，所述第一电容的另一端连接所述第四晶体管的输入端及所述第三晶体管的输出端，所述第四晶体管的输出端接地，所述第二晶体管的输出端、所述第三晶体管的输入端以及所述第二电容的一端均连接所述第二电荷泵电路模块的输入端，所述第二电容的另一端接地；

在电容串联阶段，所述第一晶体管和所述第三晶体管导通，所述第二晶体管和所述第四晶体管截止；

在电容并联阶段，所述第二晶体管和所述第四晶体管导通，所述第一晶体管和所述第三晶体管截止；

所述第二电荷泵电路模块包括：第四电容、第五电容、第六电容、第五晶体管、第六晶体管、第七晶体管和第八晶体管；

所述第五晶体管的输入端和所述第六电容的一端均连接所述第一电荷泵电路模块的输出端，所述第六电容的另一端接地，所述第五晶体管的输出端、所述第六晶体管的输入端均连接所述第四电容的第一端，所述第四电容的另一端连接所述第八晶体管的输入端及所述第七晶体管的输出端，所述第八晶体管的输出端接地，所述第六晶体管的输出端、所述第七晶体管的输入端以及所述第五电容的一端均连接所述双电芯电池，所述第五电容的另一端接地；

在电容串联阶段，所述第五晶体管和所述第七晶体管导通，所述第六晶体管和所述第八晶体管截止；

在电容并联阶段，所述第六晶体管和所述第八晶体管导通，所述第五晶体管和所述第七晶体管截止。

2.根据权利要求1所述的充电系统，其特征在于，所述充电电路还包括控制模块，所述控制模块的输入端与所述双电芯电池电连接，所述控制模块的输出端分别与所述第一电荷泵电路模块的控制端和所述第二电荷泵电路模块的控制端电连接；

所述控制模块根据所述双电芯电池的电量信息输出控制信号至所述第一电荷泵电路模块和所述第二电荷泵电路模块。

3.一种终端设备，其特征在于，所述终端设备包括权利要求1-2任一项所述的充电系统。

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