CN100488001C - 移动终端对过放电锂电池充电的方法及电路 - Google Patents

移动终端对过放电锂电池充电的方法及电路 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种移动终端对过放电锂电池充电的方法及电路，属移动终端电源管理技术领域。该方法包括步骤：(1)预充电电路检测到终端***接口电压反映的锂电池电压处于过放电状态时开启，并输出控制电压以调节充电电路的充电电流控制电压，从而使充电电路的充电电流大于终端***的漏电流并尽可能保持在锂电池额定充电电流以下较小值；(2)预充电电路检测到移动终端***接口电压反映的锂电池电压达到终端最低工作电压时关闭，此后由终端***对锂电池的充电状态进行控制。本发明同时公开了一种实现前述移动终端对过放电锂电池充电的方法的电路。本发明仅通过在通用的充电电路旁增设由常用元件组成的预充电电路即可解决移动终端对过放电锂电池充电时***无法启动的问题。

Description

移动终端对过放电锂电池充电的方法及电路
技术领域
本发明涉及移动终端电源管理技术领域，具体地说涉及移动终端对锂电池充电的方法及其电路。
背景技术
锂电池是锂离子电池的简称，由于其化学特性，在电池电压降至过放电电压VDDL为2.4～2.5V时，电池进入过放电状态，一般电池内部的保护电路会使其处于输出锁定状态。当锂电池从过放电状态开始充电时，为了保护锂电池不被损坏，必须先进行小电流的预充电，预充电电流IPRE为10～30mA，待锂电池电压VBAT达到3V左右的移动终端最低工作电池电压VBATMINON时，移动终端开机，再进入主控制器可控的充电状态。
现在的移动终端基本上都用锂电池供电并为其提供相应的充电功能。由于锂电池的过放电电压低于移动终端的最低工作电池电压，在对处于过放电状态的锂电池充电时，移动终端的电源管理模块和主控制器处于不工作状态，预充电由硬件逻辑电路控制。由于移动终端的电源管理模块和主控制器处于不工作状态，使整个移动终端***处于不确定状态，***中由VBAT直接供电的设备，如液晶显示屏(LCD，Liquid Crystal Display)模块以及和弦芯片等会出现较大漏电流；而漏电流又会在移动终端***输入/输出(I/O)接口电压处形成电压源或负载，从而导致主控制器的I/O管脚有非零的电压输出。这样由主控制器控制的其它外设，如分离电源等也会因误触发而工作。因此，当锂电池电压处于VDDL与VBATMINON之间时，由于移动终端***的不确定状态，导致移动终端***会有较大的漏电流ID，当ID与IPRE满足下式时，移动终端将一直处于无法开机的状态，且锂电池一直处于过放电锁定状态。
IPRE≤ID
参见图1，下面就移动终端对锂电池的充电及供电电路说明如下：
其中，移动终端电源管理模块负责对整个移动终端***进行充电及供电管理；移动终端主控制器是整个移动终端***的控制中心；其它子***包括各种外设以及分离电源模块；在所述电源管理模块左侧并连接于充电电源VCHG与地线之间连接有通用的锂电池充电电路，该充电电路包括相互串联的锂电池VBAT，P沟道的充电绝缘栅场效应管(MosFET)G1，充电电流检测电阻Rsense以及二级管CR；VCHGs为充电电压检测端口电压；VCON为充电电流控制电压，根据P沟道的充电MosFET的输出特性，所述VCON通过控制G1的导通程度进而控制充电电流；Isense和VBATs分别用于检测电阻Rsense两端的电压，进而用于计算锂电池的充电电流。锂电池在充电的同时给整个移动终端***供电。VCORE为移动终端主控制器的内核供电电压，VINT为移动终端***接口电压。
在移动终端对过放电锂电池进行充电时，由于移动终端***的不确定状态，导致ID大于或等于IPRE，从而使锂电池一直处于过放电状态，无法使移动终端电源管理模块工作，进而使整个移动终端***无法启动。
现有解决移动终端对过放电锂电池充电时移动终端***无法启动的问题的方法有如下两种：
方法一，对整个移动终端***进行深入的分析，尽可能地消除由于***的不确定而造成的大漏电流现象，并改进设计，使IPRE大于ID；
虽然这是一种解决锂电池过放电时移动终端***无法启动问题最彻底的方法，但是由于此充电阶段整个移动终端***处于不确定状态，主控制器和其它外设的逻辑状态也会发生变化，在加上移动终端***器件的个体差异，要想彻底解决漏电流的问题，需耗费的时间和经济成本非常巨大。
方法二，将不能开机的锂电池从移动终端上取下后，放在座式充电器上进行充电，待充电完毕后再放入移动终端进行使用。
此种方法，实质上避开了移动终端对过放电锂电池充电时***无法启动的问题，并且由于需要增加额外的座式充电器，因此增加了经济成本，同时给用户的使用带来了不便。
发明内容
本发明的目的是解决移动终端对过放电锂电池充电时移动终端***无法启动的问题和不足，提供一种成本低廉并且易于实现的移动终端对过放电锂电池充电的方法及电路。
为解决上述问题，本发明采用如下技术方案：该移动终端对过放电锂电池充电的方法包括如下步骤：
(1)预充电电路检测到移动终端***接口电压反映的锂电池电压处于过放电状态时开启，并输出控制电压以调节充电电路的充电电流控制电压，从而使充电电路的充电电流大于移动终端***的漏电流同时小于或等于锂电池的额定充电电流；
(2)预充电电路检测到移动终端***接口电压反映的锂电池电压达到移动终端最低工作电压时关闭，此后由移动终端充电***对锂电池的充电状态进行控制。
该移动终端对过放电锂电池充电的电路包括充电电源，连接在充电电源与地线之间的充电电路，以及用于对所述充电电路的充电电流控制电压进行控制的预充电电路，所述预充电电路的电源端与充电电源相接，用来对充电电源进行分压，另一输入端与移动终端主控制器的VINT端相接，用来检测移动终端***接口电压；所述预充电电路的输出端与移动终端电源管理模块的VCON端相接，用来调节充电电路的充电电流控制电压。
根据上述本发明技术方案，通过预充电电路对充电电路的充电电流控制电压的控制使充电电路的充电电流大于移动终端***的漏电流，待锂电池电压达到移动终端最低工作电压时，再由移动终端***对锂电池的充电状态进行控制，有效地避免了锂电池在过放电状态下充电时，因漏电流大于或者等于充电电流，而使锂电池一直处于过放电状态，进而使整个移动终端***无法启动的问题。又由于预充电电路采用的电子元器件较少且较为常用，使本发明具备实现简单、成本低廉的优点。
附图说明
图1是现有移动终端的锂电池充电和供电电路示意图；
图2是本发明移动终端对过放电锂电池充电的电路示意图；
图3是利用本发明移动终端对过放电锂电池充电电路的充电电路时序图。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例，进一步说明本发明的技术特征和功能特色，目的是能够更好地说明本发明，但不是用来限制本发明的保护范围。
参见图2，本发明移动终端对过放电锂电池充电的电路，该电路包括充电电源，连接在充电电源与地线之间的充电电路，还包括用于对所述充电电路的充电电流控制电压VCON进行控制的预充电电路，所述预充电电路的电源端与充电电源VCHG相接，用来对充电电源VCON进行分压，输入端与移动终端主控制器的VINT端相接，用来检测移动终端***接口电压；所述预充电电路的输出端与移动终端电源管理模块的VCON端相接，用来调节充电电路的充电电流控制电压VCON。
参见图2和图3，该预充电电路为达林顿电路，其包括电阻R1、R2、R3和R4，NPN型三极管D1、D2，所述等值限流电阻R3、R4串联，连接在所述充电电源与地线之间，用来从充电电源VCON分压；所述NPN型三极管D2的基极与电阻R2相接，所述电阻R2的另一端与移动终端主控制器的VINT端相接，用来检测移动终端***接口电压VINT；所述NPN型三极管D1的集电极与电阻R1相接，所述电阻R1的另一端与移动终端电源管理模块的VCON端相接，用来调节充电电路的充电电流控制电压；所述NPN型三极管D1、D2的发射极与地线相接；且电阻R3、R4的接点与NPN型三极管D1的基极和NPN型三极管D2的集电极的接点相接。
所述电阻R1的阻值范围为[0，100K]，用来调节VCON端的充电电流控制电压的大小，进而充电电路的充电电流大于移动终端***的漏电流同时小于或等于锂电池的额定充电电流；所述电阻R2的阻值范围为[1，10K]，用来调节移动终端***接口电压VINT高低电平的分界。
下面对该预充电电路的工作原理说明如下：
以移动终端***接口电压VINT作为预充电电路的输入控制电压。在锂电池处于过放电预充电阶段且移动终端***接口电压VINT达到稳定之前，预充电电路启动并通过其输出的控制电压来调节充电电路的充电电流控制电压VCON，从而控制G1的导通程度进而使充电电路的充电电流大于移动终端***的漏电流，同时为减小因大电流对过放电锂电池的损伤，又使充电电流尽可能保持在锂电池额定充电电流以下的较小值，在此过程中锂电池电压VBAT不断上升；当VBAT达到VBATMINON时，移动终端主处理器及移动终端电源管理模块开始工作并为***提供各路电源，待移动终端***接口电压VINT稳定后，预充电电路对充电电流控制电压的控制失效，进入移动终端***可控的充电状态，此时因移动终端***的不确定状态而造成的漏电流不复存在，充电电路的预充电电流变小。
下面对该预充电电路的工作方式说明如下：
当充电电源VCHG有效，即为5～6V时，且锂电池处于过放电预充电阶段，预充电电路检测到VINT处于不稳定状态即为低电平时，预充电电路开启，此时预充电电路中NPN型三极管D2截止，NPN型三极管D1导通，此时充电电流控制电压VCON被拉低，根据P沟道的充电MosFET的输出特性——在栅极电压被拉低后，其源—漏极等效导通电阻变小，从而使充电电流增高，通过调节电阻R1的阻值来控制VCON的大小，进而控制充电电路的充电电流，此过程中锂电池电压VBAT不断上升；当VBAT达到VBATMINON时，移动终端主处理器及移动终端电源管理模块开始工作并向移动终端***提供各路电源，当预充电电路检测到VINT输出处于稳定状态即为高电平时，预充电电路中NPN型三极管D2导通，NPN型三极管D1截止，预充电电路对P沟道的充电绝缘栅场效应管G1的栅极控制电压VCON而言高阻，使预充电电路关闭，此后由移动终端***对锂电池的充电状态进行控制。
上述具体实施方式以较佳实施例对本发明进行了说明，但这只是为了便于理解而举的一个形象化的实例，不应被视为是对本发明范围的限制。同样，根据本发明的技术方案及其较佳实施例的描述，可以做出各种可能的等同改变或替换，而所有这些改变或替换都应属于本发明权利要求的保护范围。

Claims (9)

1.一种移动终端对过放电锂电池充电的方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：
(1)预充电电路检测到移动终端***接口电压反映的锂电池电压处于过放电状态时开启，并输出控制电压以调节充电电路的充电电流控制电压，从而使充电电路的充电电流大于移动终端***的漏电流同时小于或等于锂电池的额定充电电流；
(2)预充电电路检测到移动终端***接口电压反映的锂电池电压达到移动终端最低工作电压时关闭，此后由移动终端充电***对锂电池的充电状态进行控制。
2.如权利要求1所述的移动终端对过放电锂电池充电的方法，其特征在于，所述预充电电路检测到移动终端***接口电压反映的锂电池电压处于过放电状态，具体为，当锂电池电压处于过放电状态时，所述移动终端***接口电压处于低电平。
3.如权利要求1或2所述的移动终端对过放电锂电池充电的方法，其特征在于，所述预充电电路检测到移动终端***接口电压反映的锂电池电压达到移动终端最低工作电压，具体为，当锂电池电压达到最低工作电压后，所述移动终端***接口电压处于高电平。
4.一种移动终端对过放电锂电池充电的电路，该电路包括充电电源，连接在充电电源与地线之间的充电电路，其特征在于，该电路还包括用于对所述充电电路的充电电流控制电压进行控制的预充电电路，所述预充电电路的电源端与充电电源相接，用来对充电电源进行分压，输入端与移动终端主控制器的VINT端相接，用来检测移动终端***接口电压；所述预充电电路的输出端与移动终端电源管理模块的VCON端相接，用来调节充电电路的充电电流控制电压。
5.如权利要求4所述的移动终端对过放电锂电池充电的电路，其特征在于，所述预充电电路为达林顿电路。
6.如权利要求5所述的移动终端对过放电锂电池充电的电路，其特征在于，所述达林顿电路包括电阻R1、R2、R3和R4，NPN型三极管D1、D2，所述电阻R3、R4串联，连接在所述充电电源与地线之间；所述NPN型三极管D2的基极与电阻R2相接，所述电阻R2的另一端与移动终端主控制器的VINT端相接；所述NPN型三极管D1的集电极与电阻R1相接，所述电阻R1的另一端与移动终端电源管理模块的VCON端相接；所述NPN型三极管D1、D2的发射极与地线相接；且电阻R3、R4的接点与NPN型三极管D1的基极和NPN型三极管D2的集电极的接点相接。
7.如权利要求6所述的移动终端对过放电锂电池充电的电路，其特征在于，所述电阻R1的阻值范围为[0，100K]，用来调节VCON端的充电电流控制电压，使充电电路的充电电流大于移动终端***的漏电流同时小于或等于锂电池的额定充电电流。
8.如权利要求6所述的移动终端对过放电锂电池充电的电路，其特征在于，所述电阻R2的阻值范围为[1，10K]，用来调节VINT端高低电平的分界。
9.如权利要求6所述的移动终端对过放电锂电池充电的电路，其特征在于，电阻R3、R4的阻值配比为1：1。
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