JP2017529044A - 充電回路及び移動端末 - Google Patents

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Abstract

本発明は充電回路及び移動端末を提供する。充電回路は充電インタフェースと移動端末のバッテリーの間に配置される。充電回路は第一回路と、容量性結合素子と、第二回路と、を含む。該第一回路、該容量性結合素子、及び該第二回路は、順次に充電インタフェースとバッテリーの間に直列に接続されている。容量性結合素子は充電回路の直流(DC)電流路を切断する。本発明の実施形態によれば、充電回路のDC電流路は容量性結合素子により分離される。すなわち、充電回路においてDC電流路を有しない。第一回路が故障時、充電インタフェースからのDC電流は第二回路及びバッテリーに直接に出力せず、これによって、充電回路の信頼性を向上させる。【選択図】図2

Description

本願は、移動端末の分野に関し、特に充電回路及び移動端末に関する。
移動端末の使用の普及に伴い、充電回路は移動端末事業者の注目される課題になった。
図1は、従来技術において移動端末で用いる充電回路が示される回路図である。この充電回路は、MOSトランジスタと、制御回路と、ダイオードと、インダクタと、バッテリーと、を含むBUCK回路として知られている。充電時、変化する方形波電流を生成するために制御回路はMOSトランジスタをターンオン及びターンオフに制御する。方形波電流は、MOSトランジスタからインダクタに流れ、それから、インダクタにより電圧安定化が行われた後でバッテリーに流れる。
上述の充電プロセスはMOSトランジスタの破壊のリストを有する。MOSトランジスタの破壊の時、電流はインダクタ、電流/電圧検査回路、バッテリーに直接に流れる。これは、バッテリーが制限電圧を超えることを引き起こし、より重大な結果につながってもよい。
MOSトランジスタへのダメージの原因は次のとおりである。
MOSトランジスタは誤通電される。MOSトランジスタの両端における電圧は耐えうる最大電圧を超える。静電破壊またはサージである。
質の悪いMOSトランジスタである。または統合された製造技術の問題がある。
他の欠陥を有することができる。
以上の問題を回避し、MOSトランジスタの依頼性を向上させるために、MOSトランジスタのオン抵抗(RDSON)の値を増加させ、これによって、MOSトランジスタの電圧抵抗を向上させる。一方、高抵抗は順に、充電回路が容易に発熱すること及び低いエネルギー伝達効率などを引き起こす。
本発明は、移動端末における充電回路の依頼性を向上させる目的で、充電回路及び移動端末を提供する。
本発明の第一態様によれば、充電回路が提供される。充電インタフェースと移動端末のバッテリーの間に配置される充電回路は、第一回路と、容量性結合素子と、第二回路と、を含む。該第一回路、該容量性結合素子、及び該第二回路は、順次に充電インタフェースとバッテリー(電池)の間に直列に接続されている。容量性結合素子は充電回路の直流(DC)電流路を切断する。第一回路は、ブリッジアーム回路と、ブリッジアーム回路を制御する制御回路と、を含む。ブリッジアーム回路は、充電インタフェースと接続し、充電インタフェースから出力されて充電のために用いられるDCをACに転換するために、制御回路の制御下で容量性結合素子における容量を充電/放電するように構成される。第二回路は、第一回路により容量性結合素子を通して第二回路に結合されるACをバッテリー充電に適しているDCに調整するように構成される。
第一態様に基づいて、一実施形態において、容量結合素子は、容量を含み、ハーフブリッジ回路であるブリッジアーム回路は、第一スイッチトランジスタと、第二スイッチトランジスタと、を含む。第一スイッチトランジスタの第一端を充電インタフェースに接続し、第一スイッチトランジスタの第二端を容量の第一端に接続し、また、第一スイッチトランジスタの制御端を制御回路に接続する。第二スイッチトランジスタの第一端を第一スイッチトランジスタの第二端に接続し、第二スイッチトランジスタの第二端を接地し、第二スイッチトランジスタの制御端を制御回路に接続する。容量の第二端は第二回路を介して接地する。
第一態様またはいずれか上記の実施形態に基づいて、別の実施形態において、容量性結合素子は、第一容量と、第二容量と、を含み、また、フルブリッジ回路であるブリッジアーム回路は、第一スイッチトランジスタと、第二スイッチトランジスタと、第三スイッチトランジスタと、第四スイッチトランジスタと、を含む。第一スイッチトランジスタの第一端を充電インタフェースに接続し、第一スイッチトランジスタの第二端を第一容量の第一端に接続し、また、第一スイッチトランジスタの制御端を制御回路に接続する。第二スイッチトランジスタの第一端を第一スイッチトランジスタの第二端に接続し、第二スイッチトランジスタの第二端を接地し、第二スイッチトランジスタの制御端を制御回路に接続する。第三スイッチトランジスタの第一端を充電インタフェースに接続し、第三スイッチトランジスタの第二端を第二容量の第一端に接続し、また、第三スイッチトランジスタの制御端を制御回路に接続する。第四スイッチトランジスタの第一端を第三スイッチトランジスタの第二端に接続し、第四スイッチトランジスタの第二端を接地し、第四スイッチトランジスタの制御端を制御回路に接続する。第一容量の第二端を第二回路に接続し、第二容量の第二端を第二回路に接続する。
第一態様またはいずれか上記の実施形態に基づいて、別の実施形態において、容量性結合素子における容量は、プリント回路基板(PCB)からなる容量とフレキシブルプリント回路(FPC)基板からなる容量の一つとすることができる。
第一態様またはいずれか上記の実施形態に基づいて、別の実施形態において、容量性結合素子における容量のサイズ、形、または厚さは、移動端末の構造に基づいて設計される。
第一態様またはいずれか上記の実施形態に基づいて、別の実施形態において、ブリッジアーム回路は、一つ以上の金属酸化物半導体電界效果トランジスタ(MOSFET)を含む。
第一態様またはいずれか上記の実施形態に基づいて、別の実施形態において、第二回路は、整流回路とフィルタ回路とを含む。
本発明の第二態様に基づいて、移動端末が提供される。移動端末は、充電インタフェースと、バッテリーと、第一態様または如何なる第一態様の実施形態に従う充電回路と、を含む。充電回路は、充電インタフェースとバッテリーの間に配置される。
第二様態に基づいて、一実施形態において、充電インタフェースはUSBインタフェースである。
第二態様またはいずれか上記の実施形態に基づいて、一実施形態において、移動端末は通常充電モード及び急速充電モードをサポートし、該急速充電モードにおける充電電流は該通常充電モードにおける充電電流より大きい。
上述の技術スキームにおいて、充電回路のDC電流路は容量性結合素子により分離される。すなわち、充電回路においてDC電流路を有しない。第一回路が故障時、充電インタフェースからのDC電流は第二回路及びバッテリーに直接に出力せず、これによって、充電回路の信頼性を向上させる。
本発明または従来技術における技術方案をより明確に説明するため、本明細書で用いられる添付図面の簡単な説明を以下に示される。明らかに、以下に示された図面は本発明のいくつかの実施例に過ぎず、当業者は、創造的労働を経ずにこれらの図面を基に他の図面を得られることに留意すべきである。
従来技術における充電回路を示す回路図である。 本発明の実施形態に係る充電回路を示す概略構成図である。 本発明の実施形態に係る充電回路を示す回路図である。 本発明の実施形態に係る充電回路を示す回路図である。 本発明の実施形態に係る移動端末を示す概略構成図である。
本発明の実施例における添付図面を用いて、本発明の実施形態における技術方案を明確且つ完全に説明する。当業者にとって、以下に説明した実施形態は本発明の一部の実施形態に過ぎず、創造的労働を経ずに得られる他の実施形態は、いずれも本発明の保護範囲に属することは明らかである。
図2は、本発明の実施形態に係る充電回路を示す概略構成図である。図2に示されるように、充電回路30は充電インタフェース10と端末のバッテリー20の間に配置される。充電回路30は、第一回路31と、容量性結合素子33と、第二回路32と、を含む。該第一回路31、該容量性結合素子33、及び該第二回路32は、順次に充電インタフェース10とバッテリー20の間に直列に接続されている。容量性結合素子33は充電回路30の直流(DC)電流路を切断する。
具体的には、第一回路31は、ブリッジアーム回路312と、該ブリッジアーム回路を制御する制御回路311と、を含む。ブリッジアーム回路312は、充電インタフェース10と接続し、充電インタフェース10から出力されて充電のために用いられるDCをACに転換するために、制御回路311の制御下で容量性結合素子33における容量を充電/放電するように構成される。
第二回路32は、第一回路31により容量性結合素子33を通して第二回路32に結合される交流(AC)をバッテリー充電に適しているDCに調整するように構成される。
この技術スキームにおいて、充電回路のDC電流路は容量性結合素子により分離される。すなわち、充電回路においてDC電流路を有しない。第一回路が故障時、充電インタフェースからのDC電流は第二回路及びバッテリーに直接に出力せず、これによって、充電回路の信頼性を向上させる。
一実施形態のように、図3に示されるように、容量性結合素子33は、容量C1を含み、ハーフブリッジ回路であるブリッジアーム回路は、第一スイッチトランジスタT1と、第二スイッチトランジスタT2と、を含む。第一スイッチトランジスタT1の第一端を充電インタフェース10に接続し、第一スイッチトランジスタT1の第二端を容量C1の第一端に接続し、また、第一スイッチトランジスタT1の制御端を制御回路311に接続する。第二スイッチトランジスタT2の第一端を第一スイッチトランジスタT1の第二端に接続し、第二スイッチトランジスタT2の第二端を接地し、第二スイッチトランジスタT2の制御端を制御回路311に接続する。容量C1の第二端は第二回路32を介して接地する。バッテリー20を接地する。
本発明の実施形態において、容易に破壊するスイッチトランジスタ(MOSトランジスタのような)は第一回路内に配置される。スイッチトランジスタの破壊が生じる場合、第一回路はスイッチトランジスタを介してDCをACに転換することができない。これにより、充電インタフェースにおけるDC入力は充電インタフェースの後続のコンポーネント又はバッテリーに直接に与えられる。しかし、第一回路と第二回路の間に配置された容量性結合素子により、充電回路のDC電流路を切断することができ、したがって、DCが遮断される時ACが通電される。すなわち、第一回路におけるスイッチトランジスタは破壊され、又は故障された場合であっても充電インタフェースにおけるDC入力を第二回路に流すことができず、これによって、移動端末の充電回路の信頼性を向上させることができる。
また、容量性結合素子はよいアイソレーション性能を有する。したがって、従来技術のように、MOSトランジスタの耐圧を増大させ、その後回路の信頼性を向上させるために、オン抵抗を増加させるかわりに、本発明の実施形態において、第一回路におけるスイッチトランジスタのより低いオン抵抗が可能となり、これは、発熱及び損失を減らすと同時に、すべての充電回路のエネルギー移動効率を向上させる。
一実施形態のように、容量性結合素子33は、第一容量C1と、第二容量C2と、を含み、また、フルブリッジ回路であるブリッジアーム回路312は、第一スイッチトランジスタT1と、第二スイッチトランジスタT2と、第三スイッチトランジスタT3と、第四スイッチトランジスタT4と、を含む。第一スイッチトランジスタT1の第一端を充電インタフェース10に接続し、第一スイッチトランジスタT1の第二端を第一容量C1の第一端に接続し、また、第一スイッチトランジスタT1の制御端を制御回路311に接続する。第二スイッチトランジスタT2の第一端を第一スイッチトランジスタT1の第二端に接続し、第二スイッチトランジスタT2の第二端を接地し、第二スイッチトランジスタT2の制御端を制御回路311に接続する。第三スイッチトランジスタT3の第一端を充電インタフェース10に接続し、第三スイッチトランジスタT3の第二端を第二容量C2の第一端に接続し、また、第三スイッチトランジスタT3の制御端を制御回路311に接続する。第四スイッチトランジスタT4の第一端を第三スイッチトランジスタT3の第二端に接続し、第四スイッチトランジスタT4の第二端を接地し、第四スイッチトランジスタT4の制御端を制御回路311に接続する。第一容量C1の第二端を第二回路32に接続し、第二容量C2の第二端を第二回路32に接続する。
本発明の実施形態において、容易に破壊するスイッチトランジスタ(MOSトランジスタのような)は第一回路内に配置される。スイッチトランジスタの破壊が生じる時、第一回路はスイッチトランジスタを介してDCをACに転換することができない。これにより、充電インタフェースにおけるDC入力は充電インタフェースの後続のコンポーネント又はバッテリーに直接に与えられる。しかし、第一回路と第二回路の間に配置された容量性結合素子により、充電回路のDC電流路を切断することができ、したがって、DCが遮断される時ACが通電される。すなわち、第一回路におけるスイッチトランジスタは破壊され、又は故障された場合であっても充電インタフェースにおけるDC入力を第二回路に流すことができず、これによって、移動端末の充電回路の信頼性を向上させることができる。
また、容量性結合素子はよいアイソレーション性能を有する。したがって、従来技術のように、MOSトランジスタの耐圧を増大させ、その後回路の信頼性を向上させるために、オン抵抗を増加させる代わりに、本発明の実施形態において、第一回路におけるスイッチトランジスタのより低いオン抵抗が可能となり、これは、発熱及び損失を減らすと同時に、すべての充電回路のエネルギー移動効率を向上させる。
容量性結合素子33における容量は、プリント回路基板(PCB)からなる容量とフレキシブルプリント回路(FPC)基板からなる容量の一つとすることができる。
具体的に、PCBからなる容量は、PCBシート及びシート上の銅箔からなる容量とすることができる。FPC基板からなる容量は、FPCにより設計されFPCからなる容量とすることができる。PCBからなる容量及びFPC基板からなる容量の主要な利点は、容量が、スマートフォンのような移動端末の形および構造にしたがって、任意の形と任意のサイズと任意の厚さとを有するように任意に設計され得る。
一実施形態のように、容量性結合素子における容量のサイズ、形、または厚さは、移動端末の構造に基づいて設計される。
一実施形態のように、ブリッジアーム回路は、一つ以上の金属酸化物半導体電界效果トランジスタ(MOSFET)を含む。
一実施形態のように、第二回路は、整流回路とフィルタ回路とを含む。
図5は、本発明の実施形態に係る移動端末を示す概略構成図である。図5に示されるように、移動端末50は、充電インタフェース51と、バッテリー52と、充電回路53と、を含む。充電回路53は、いずれか上述の充電回路30の実施態様を採用することができる。
上述の技術スキームにおいて、充電回路のDC電流路は容量性結合素子により分離される。すなわち、充電回路においてDC電流路を有しない。第一回路が故障時、充電インタフェースからのDC電流は第二回路及びバッテリーに直接に出力せず、これによって、充電回路の信頼性を向上させる。
一実施形態のように、充電インタフェース51はUSBインタフェースである。
一実施形態のように、移動端末50は通常充電モード及び急速充電モードをサポートし、該急速充電モードにおける充電電流は該通常充電モードにおける充電電流より大きい。
MOSトランジスタの破壊の現象は、急速充電をサポートする移動端末において特に重大であることが理解されるべきである。急速充電の時、MOSトランジスタの破壊により生じる回路の信頼性の欠如の問題に関して、本発明の実施形態に従う移動端末は良い解決方法となり得る。
いずれか実施形態で示される例示のユニットまたは例示のアルゴリズム工程が、電子的ハードウェア又は電子的ハードウェアとコンピュータ・ソフトウェアの組み合わせを介して達成されえることを、当業者は理解するであろう。ハードウェアかソフトウェアかが、技術スキームの特定応用及び設計制約に依存して採用されるべきである。特定応用のそれぞれは、本発明の実施形態で示される機能を達成するために異なる方法または仕方を用いられ得、これが本発明の保護範囲に属するものである。
デバイス、システム、ユニット又はモジュールは、本発明の実施形態に従う方法の対応する説明を参照することができ、本明細書で詳細に説明しない。
本発明の実施形態で示されるデバイス、システム、方法は、他の仕方により達成され得る。上述の実施形態に従うデバイスの構造は、本発明の例示のみである。デバイスにおけるユニットの分割は、論理機能に従う分割の一種であるため、実際に他の分割は存在する可能性がある。例えば、複数のユニットまたはコンポーネントは別のシステムに組み合わせされ得、または統合され得る。又は、いくつかの特徴は無視され得るが、いくつかのユニットは実行されない必要がある。一方、上述の互いの結合または直接結合または通信接続は、インタフェースを介することができ、デバイスまたはユニットの間接結合または通信接続は、電気的、機械的、または他の形となり得る。
上述の分割のコンポーネントとして説明されるユニットを物理的に分離しても分離しなくてもよい。ユニットとして示されるコンポーネントは物理的なユニットとしてもよい、又はそのコンポーネントは物理的なユニットとしなくてもよい。すなわち、一つの場所にあり、または複数のネットユニットで分布させる。本発明の実施形態を実現するために実際の必要によってそれらの部分のユニットまたはすべてのユニットを選択することができる。
さらに、様々な機能ユニットは1つの処理ユニットに統合され得る。二つ以上のユニットは一つのユニットに統合され得る。又は、ユニットのそれぞれを物理的に分離する。
本発明の開示した実施形態に従う技術スキームの作業または機能は、ソフトウェア機能ユニットの形および販売の形により達成され、または独立の商品として用いられる場合、コンピュータ可読記憶媒体で格納することができる。これによれば、本発明の技術スキームのすべてまたは部分は、記憶媒体で格納することができるソフトウェア商品の形で実現することができる。記憶媒体は、USBディスクと、リードオンリーメモリ(ROM)と、ランダムアクセスメモリ(RAM)と、磁気ディスクと、CDと、コンピュータ可読プログラムコード又はコンピュータ可読プログラム命令を格納するように構成され得る他の如何なる媒体と、を含む。コンピュータ可読プログラムコードは、データ処理装置(パソコン、サーバー又はネットワーク装置とすることができる)において実行される場合、上述した実施形態に記載された方法のすべてまたは部分を実行するように適合される。
上述の説明は、本発明の好ましい実施形態のみであるが、本発明を限定するものではない。本発明のために当業者が複数の変更及び変形を行ってもよい。本発明の思想を逸脱しないことを前提とする場合、当業者が如何なる変更、同等置換、改良等を実施しても、本発明の保護範囲に属するものであると理解されるべきである。

Claims (10)

  1. 充電インタフェースと移動端末のバッテリー(電池)の間に配置される充電回路であって、
    第一回路と、容量性結合素子と、第二回路と、前記容量性結合素子により切断される前記充電回路の直流(DC)電流路と、を含み、
    前記第一回路と、前記容量性結合素子と、前記第二回路は、順次に前記充電インタフェースと前記バッテリーの間に直列に接続され、
    前記第一回路は、ブリッジアーム回路と、前記ブリッジアーム回路を制御する制御回路と、を含み、
    前記ブリッジアーム回路は、前記充電インタフェースと接続し、前記充電インタフェースから出力され充電のために用いられるDCをACに転換するために、前記制御回路の制御下で前記容量性結合素子における容量を充電/放電するように構成され、
    前記第二回路は、前記第一回路により前記容量性結合素子を通して前記第二回路に結合される交流(AC)を前記バッテリーの充電に適しているDCに調整するように構成される。
  2. 前記容量性結合素子は容量を含み、
    前記ブリッジアーム回路は、ハーフブリッジ回路であり、
    前記ブリッジアーム回路は、第一スイッチトランジスタと、第二スイッチトランジスタと、を含み、
    前記第一スイッチトランジスタは、前記充電インタフェースに接続されるように構成される第一端と、前記容量の第一端に接続される第二端と、前記制御回路に接続される制御端と、を有し、
    前記第二スイッチトランジスタは、前記第一スイッチトランジスタの第二端に接続される第一端と、接地されるように構成される第二端と、前記制御回路に接続される制御端と、を有し、
    前記容量は、前記第二回路と前記バッテリーを介して接地されるように構成される第二端を有する、請求項1に記載の充電回路。
  3. 前記容量性結合素子は第一容量と、第二容量と、を含み、
    前記ブリッジアーム回路は、フルブリッジ回路であり、
    前記ブリッジアーム回路は、第一スイッチトランジスタと、第二スイッチトランジスタと、第三スイッチトランジスタと、第四スイッチトランジスタと、を含み、
    前記第一スイッチトランジスタは、前記充電インタフェースに接続されるように構成される第一端と、前記第一容量の第一端に接続される第二端と、前記制御回路に接続される制御端と、を有し、
    前記第二スイッチトランジスタは、前記第一スイッチトランジスタの第二端に接続される第一端と、接地されるように構成される第二端と、前記制御回路に接続される制御端と、を有し、
    前記第三スイッチトランジスタは、前記充電インタフェースに接続されるように構成される第一端と、前記第二容量の第一端に接続される第二端と、前記制御回路に接続される制御端と、を有し、
    前記第四スイッチトランジスタは、前記第三スイッチトランジスタの第二端に接続される第一端と、接地されるように構成される第二端と、前記制御回路に接続される制御端と、を有し、
    前記第一容量は、前記第二回路に接続される第二端を有し、
    前記第二容量は、前記第二回路に接続される第二端を有する、請求項1に記載の充電回路。
  4. 前記容量性結合素子における前記容量は、プリント回路基板(PCB)からなる容量とフレキシブルプリント回路(FPC)基板からなる容量の一つとすることができる、請求項1に記載の充電回路。
  5. 前記容量性結合素子における前記容量のサイズ、形、または厚さは、前記移動端末の構造に基づいて設計される、請求項1〜4のうちのいずれか1項に記載の充電回路。
  6. 前記ブリッジアーム回路は、一つ以上の金属酸化物半導体電界效果トランジスタ(MOSFET)を含む、請求項1〜5のうちのいずれか1項に記載の充電回路。
  7. 前記第二回路は、整流回路とフィルタ回路とを含む、請求項1〜6のうちのいずれか1項に記載の充電回路。
  8. 移動端末は、充電インタフェースと、バッテリーと、請求項1〜7のうちのいずれか1項の記載に従う充電回路と、を含み、
    前記充電回路は、前記充電インタフェースと前記バッテリーの間に配置される。
  9. 前記充電インタフェースはUSBインタフェースである、請求項8に記載の移動端末。
  10. 前記移動端末は、通常充電モード及び急速充電モードをサポートし、前記急速充電モードにおける充電電流は前記通常充電モードにおける充電電流より大きい、請求項8または9に記載の移動端末。

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