CN103997076B - 便携式电子设备的充电电路 - Google Patents

Abstract

一种便携式电子设备的充电电路。所述电路包括：电流调节器，从外部充电器接收供电电流，并将接收的供电电流中的第一电流提供给电池，将接收的供电电流中的第二电流提供给便携式电子设备的负载；电流检测器，检测第一电流；电流控制器，根据检测的第一电流产生用于控制电流调节器接收的供电电流的控制信号，其中，电流调节器响应于控制信号控制接收的供电电流。

Description

便携式电子设备的充电电路

技术领域

本发明涉及一种充电电路领域。更具体地讲，涉及一种便携式电子设备的充电电路。

背景技术

随着科技的发展，各种便携式电子设备（例如，手机、掌上电脑、平板电脑等）的功能日益强大，支持的高功率负载（例如，视频通话软件、大型3D游戏软件，高码率视频播放软件等）的种类不断增多，随之而来的是电池的充电频率升高。因此，电池充电时间的问题受到越来越多的重视。

电池的整个充电过程分为涓流充电、恒流充电、恒压充电三个阶段，充电过程中便携式电子设备负载（例如，视频软件、音乐播放器、游戏软件等）的运行主要影响恒流充电阶段的充电时间。恒流充电阶段设备充电的供电电流为恒定电流（电池的最大充电电流）。当充电过程中设备运行时，充电电流一部分提供给便携式电子设备的负载，另一部分提供给电池充电，当负载消耗的电流变大时，电池充电的电流就会相应减小。例如，当恒流充电阶段充电器提供的供电电流为500mA（电池在恒流充电过程中所需的充电电流为500mA），便携式电子设备负载运行所需的电流为300mA时，电池的实际充电电流为200mA。因此，当设备高负荷运行时电池的充电时间将明显大于设备待机或者关机时的充电时间，甚至会出现电池电量越充越少的现象。

然而，随着便携式电子设备日益成为日常生活中不可或缺的一部分，很多情况下，不可避免地在充电过程中使用便携式电子设备。例如，重要的比赛直播，需要设备运行高码率的视频播放。如果这种情况下电池需要充电，则需要较长时间被限制在电源周围使用便携式电子设备，甚至当设备负载消耗的电流大于供电电流时，电池的电量会越充越少，最终导致设备关机不能正常使用。

因此，需要一种电池充电技术减少便携式电子设备高负荷运行情况下的电池充电时间。

发明内容

本发明的目的在于提供一种便携式电子设备的充电电路，从而可以保证充电过程中电池充电电流的稳定，能够有效提高设备在高负荷运行状态下对电池进行充电的充电效率。

本发明提供一种便携式电子设备的充电电路，其特征在于包括：电流调节器，从外部充电器接收供电电流，并将接收的供电电流中的第一电流提供给电池，将接收的供电电流中的第二电流提供给便携式电子设备的负载；电流检测器，检测第一电流；电流控制器，根据检测的第一电流产生用于控制电流调节器接收的供电电流的控制信号，其中，电流调节器响应于控制信号控制接收的供电电流。

可选地，当检测的第一电流小于预设值时，电流控制器产生用于增大电流调节器接收的供电电流的控制信号，当检测的第一电流大于预设值时，电流控制器产生用于降低电流调节器接收的供电电流的控制信号。

可选地，所述电流控制器包括：比较器，用于对检测的第一电流与预设值进行比较；信号发生器，根据比较器的比较结果产生用于控制电流调节器接收的供电电流的控制信号，其中，当检测的第一电流小于预设值时，信号发生器产生用于增大电流调节器接收的供电电流的控制信号，当检测的第一电流大于预设值时，信号发生器产生用于降低电流调节器接收的供电电流的控制信号。

可选地，所述电流检测器包括：电阻器，串联在电流调节器向电池提供第一电流的路径中；电压检测器，用于检测电阻器两端的电压差；电流计算器，根据电压检测器检测的电压差和电阻器的电阻值计算第一电流的电流值。

可选地，所述电流检测器包括：电阻器，串联在电流调节器向电池提供第一电流的路径中，差分放大器，差分放大器的两个输入端分别连接到电阻器的两端，其中，所述电流控制器包括：比较器，用于对差分放大器的输出端的电压与预设电压进行比较，信号发生器，根据比较器的比较结果产生用于控制电流调节器接收的供电电流的控制信号，其中，当差分放大器的输出端的电压小于预定电压时，信号发生器产生用于增大电流调节器接收的供电电流的控制信号，当差分放大器的输出端的电压大于预定电压时，信号发生器产生用于降低电流调节器接收的供电电流的控制信号。

可选地，所述电流调节器为三极管，所述三极管的发射极连接到外部充电器以接收供电电流，集电极连接到电池和便携式电子设备的负载，从而将第一电流提供给电池，并将第二电流提供给便携式电子设备的负载，基极连接到电流控制器以接收控制信号。

可选地，当检测的第一电流小于预设值时，电流控制器增大作为控制信号的电流，当检测的第一电流大于预设值时，电流控制器降低作为控制信号的电流。

可选地，所述预设值为电池在恒流充电过程中所需的充电电流值。

根据本发明的便携式电子设备的充电电路，可以使设备在高负荷运行状态下的充电时间与设备待机或者关机时的充电时间相等，同时不会影响便携式电子设备的使用。此外，根据本发明，充电过程不会对电池造成损害。

将在接下来的描述中部分阐述本发明另外的方面和/或优点，还有一部分通过描述将是清楚的，或者可以经过本发明的实施而得知。

附图说明

通过下面结合附图进行的详细描述，本发明的上述和其它目的、特点和优点将会变得更加清楚，其中：

图1示出根据本发明的便携式电子设备的充电电路的框图。

图2示出图1的充电电路中的电流控制器的框图。

图3示出图1的充电电路中的电流检测器的框图。

图4示出根据本发明的便携式电子设备的充电电路的电路图。

具体实施方式

现在，将参照附图更充分地描述不同的示例实施例，其中，一些示例性实施例在附图中示出，其中，相同的标号始终表示相同的部件。

图1示出根据本发明的一个实施例的便携式电子设备的充电电路的框图。

如图1所示，根据本发明的便携式电子设备的充电电路100包括：电流调节器110、电流检测器120、电流控制器130。

电流调节器110从外部充电器接收供电电流，并将接收的供电电流中的第一电流I1提供给电池140，将接收的供电电流中的第二电流I2提供给便携式电子设备的负载150。电流调节器110可以是任何可以实现调节电流功能的电路、装置，例如三极管、金属-氧化层半导体场效晶体管（MOSFET）、可控硅等。

电流检测器120检测第一电流的电流I1。电流检测器120可以是任何用于检测电流的电路、装置。

电流控制器130根据电流检测器120检测的第一电流I1产生用于控制电流调节器110接收的供电电流的控制信号，其中，电流调节器110可以从电流控制器130接收控制信号。当检测的第一电流I1小于预设值时，电流控制器130产生用于增大电流调节器110接收的供电电流的控制信号，响应于控制信号，电流调节器110增大供电电流；当检测的第一电流I1大于预设值时，电流控制器130产生用于降低电流调节器110接收的供电电流的控制信号，响应于控制信号，电流调节器110降低供电电流。

这里，预设值为电池在恒流充电过程中所需的充电电流值。

例如，对于诸如手机、掌上电脑等便携式电子设备来说，它们的第一电流I1一般为500mA，如果电流检测器120检测的电流值小于500mA，电流控制器130就会产生用于增大电流调节器110供电电流的控制信号，电流调节器110响应于增大供电电流的控制信号，增大供电电流。

图2示出图1的充电电路中的电流控制器130的一个示例的框图。

如图2所示，电流控制器130包括：比较器131和信号发生器132。

比较器131对电流检测器120检测的第一电流与预设值进行比较。

信号发生器132根据比较器131的比较结果产生用于控制电流调节器110接收的供电电流的控制信号，其中，当检测的第一电流小于预设值时，信号发生器132产生用于增大电流调节器110接收的供电电流的控制信号，当检测的第一电流大于预设值时，信号发生器132产生用于降低电流调节器接收的供电电流的控制信号。例如，在电流调节器110为三极管的情况下，当检测的第一电流I1小于预设值时，信号发生器132增大作为控制信号的电流，当检测的第一电流I1大于预设值时，信号发生器132降低作为控制信号的电流。

图3示出图1的充电电路中的电流检测器120的一个示例的框图。

如图3所示，电流检测器120包括：电阻器121、电压检测器122、电流计算器123。

电阻器121串联在电流调节器向电池提供第一电流的路径中。流经电阻器121的电流即电池充电的电流。

电压检测器122用于检测电阻器两端的电压差。电压检测器可以是差分放大器等任何可以检测电压的器件。

电流计算器123根据电压检测器122检测的电压差和电阻器121的电阻值计算第一电流的电流值。所述电压差和电阻器的电阻值的比值为第一电流的电流值。

根据本发明的充电电路设备100可被应用于具有电池的各种电子装置（例如，手机、平板电脑、掌上电脑、数码相机等），作为专门的充电电路，或者作为充电电路的一部分。

图4示出根据本发明的另一个实施例的便携式电子设备的充电电路的电路图。

如图4所示，在一个示例中，电流调节器110可为三极管。三极管的发射极E连接到外部充电器以接收供电电流，集电极C连接到电池140和便携式电子设备的负载150，从而将第一电流I1提供给电池140，并将第二电流I2提供给便携式电子设备的负载150，基极B连接到电流控制器130以接收控制信号。

应该理解，电流调节器110不限于三极管，其他诸如MOSFET、可控硅的各种能够控制电流的元件可被用作本发明的电流调节器。

电流检测器120可包括：电阻器121，串联在电流调节器向电池提供第一电流的路径中；差分放大器122，差分放大器122的两个输入端分别连接到电阻器121的两端。

电流控制器130可包括比较器131，用于对差分放大器122的输出端的电压与预设电压进行比较，信号发生器132，根据比较器131的比较结果产生用于控制电流调节器110接收的供电电流的控制信号，其中，当差分放大器122的输出端的电压小于预定电压时，信号发生器131产生用于增大电流调节器110接收的供电电流的控制信号，当差分放大器122的输出端的电压大于预定电压时，信号发生器132产生用于降低电流调节器110接收的供电电流的控制信号。

例如，在电流调节器110为三极管的情况下，当差分放大器122的输出端的电压小于预定电压时，信号发生器132增大作为控制信号的电流，当差分放大器122的输出端的电压大于预定电压时，信号发生器132降低作为控制信号的电流。

所述实施例中的预定电压由下面公式给出：

V=I×(A×R)

其中，I为电池在恒流充电过程中所需的充电电流，A为差分放大器的放大倍数，R为电阻器的电阻值。

例如，电池在恒流充电过程中所需的充电电流为500mA，差分放大器放大倍数为10，电阻器的电阻值为0.1Ω，则预定电压为0.5V。

根据本发明的便携式电子设备的充电电路，可以保证在便携式电子设备高负荷运行（视频通话、大型3D游戏、高码率视频播放等）状态下，电池恒流充电过程中的充电电流为一个稳定值（电池在恒流充电过程中所需的充电电流值），有效提高了设备在高负荷运行状态下对电池进行充电的充电效率。

尽管已经参照其示例性实施例具体显示和描述了本发明，但是本领域的技术人员应该理解，在不脱离权利要求所限定的本发明的精神和范围的情况下，可以对其进行形式和细节上的各种改变。

Claims (7)

1.一种便携式电子设备的充电电路，其特征在于包括：

电流调节器，从外部充电器接收供电电流，并将接收的供电电流中的第一电流提供给电池，将接收的供电电流中的第二电流提供给便携式电子设备的负载；

电流检测器，检测第一电流；

电流控制器，根据检测的第一电流产生用于控制电流调节器接收的供电电流的控制信号，其中，电流调节器响应于控制信号控制接收的供电电流，

其中，当检测的第一电流小于预设值时，电流控制器产生用于增大电流调节器接收的供电电流的控制信号，当检测的第一电流大于预设值时，电流控制器产生用于降低电流调节器接收的供电电流的控制信号。

2.如权利要求1所述的充电电路，其中，所述电流控制器包括：

比较器，用于对检测的第一电流与预设值进行比较；

信号发生器，根据比较器的比较结果产生用于控制电流调节器接收的供电电流的控制信号，

其中，当检测的第一电流小于预设值时，信号发生器产生用于增大电流调节器接收的供电电流的控制信号，当检测的第一电流大于预设值时，信号发生器产生用于降低电流调节器接收的供电电流的控制信号。

3.如权利要求1所述的充电电路，其中，所述电流检测器包括：

电阻器，串联在电流调节器向电池提供第一电流的路径中；

电压检测器，用于检测电阻器两端的电压差；

电流计算器，根据电压检测器检测的电压差和电阻器的电阻值计算第一电流的电流值。

4.如权利要求1所述的充电电路，其中，所述电流检测器包括：

电阻器，串联在电流调节器向电池提供第一电流的路径中，

差分放大器，差分放大器的两个输入端分别连接到电阻器的两端，

其中，所述电流控制器包括：

比较器，用于对差分放大器的输出端的电压与预设电压进行比较，

信号发生器，根据比较器的比较结果产生用于控制电流调节器接收的供电电流的控制信号，

其中，当差分放大器的输出端的电压小于预定电压时，信号发生器产生用于增大电流调节器接收的供电电流的控制信号，当差分放大器的输出端的电压大于预定电压时，信号发生器产生用于降低电流调节器接收的供电电流的控制信号。

5.如权利要求1所述的充电电路，其中，所述电流调节器为三极管，所述三极管的发射极连接到外部充电器以接收供电电流，集电极连接到电池和便携式电子设备的负载，从而将第一电流提供给电池，并将第二电流提供给便携式电子设备的负载，基极连接到电流控制器以接收控制信号。

6.如权利要求5所述的充电电路，其中，当检测的第一电流小于预设值时，电流控制器增大作为控制信号的电流，当检测的第一电流大于预设值时，电流控制器降低作为控制信号的电流。

7.如权利要求1所述的充电电路，其中，所述预设值为电池在恒流充电过程中所需的充电电流值。