CN105552977B - 线性充电电路 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种线性充电电路，包括充电器、控制电路、电源管理芯片和电池，其中：充电器的第一输出电压通过控制电阻连接充电器的输出端，充电器的输出端连接控制电路的第一输入端，控制电路的第一输出端连接电池的输入端，控制电路的第二输入端连接电源管理芯片的输出端；充电器的输出端用于输出第二输出电压到控制电路的第一输入端，控制电路根据控制电路的第一输入端输入的电压和控制电路的第二输入端输入的电压调整控制电路的第一输出端输出的电压，进而调整电池的输入端的电压，控制电路的第二输入端输入的电压由电源管理芯片的输出端提供。实施本发明实施例，可以提高线性充电的充电效率，防止终端设备发热。

Description

线性充电电路

技术领域

本发明涉及电子电路技术领域，具体涉及一种线性充电电路。

背景技术

手机、平板电脑等终端设备的锂电池充电方式主要有两种，一种是开关充电，另一种是线性充电。开关充电效率高，成本也高，可以用在大电流充电；线性充电虽然成本较低，但是在充电电流较大时会导致终端设备发热严重，充电效率低。

发明内容

本发明实施例提供一种线性充电电路，可以防止终端设备发热，提高线性充电的充电效率。

本发明实施例提供了一种线性充电电路，包括：

包括充电器、控制电路、电源管理芯片和电池，其中：

所述充电器的第一输出电压通过控制电阻连接所述充电器的输出端，所述充电器的输出端连接所述控制电路的第一输入端，所述控制电路的第一输出端连接所述电池的输入端，所述控制电路的第二输入端连接所述电源管理芯片的输出端；

所述充电器的输出端用于输出第二输出电压到所述控制电路的第一输入端，所述第二输出电压由所述充电器的第一输出电压通过所述控制电阻输出，所述第一输出电压由所述充电器的变压器输出，所述控制电路根据所述控制电路的第一输入端输入的电压和所述控制电路的第二输入端输入的电压调整所述控制电路的第一输出端输出的电压，进而调整所述电池的输入端的电压，所述控制电路的第二输入端输入的电压由所述电源管理芯片的输出端提供。

在本发明实施例第一种可能的实现方式中，所述线性充电电路还包括检测电路，其中：

所述检测电路的第一输入端连接所述控制电路的第二输出端，所述检测电路的第二输入端连接所述控制电路的第三输出端，所述检测电路的第三输入端连接所述控制电路的第四输出端，所述检测电路的输出端连接所述电源管理芯片的输入端；

所述检测电路根据所述检测电路的第一输入端检测的所述控制电路的第二输出端信号、所述检测电路的第二输入端检测的所述控制电路的第三输出端信号和所述检测电路的第三输入端检测的所述控制电路的第四输出端信号调整所述检测电路的输出端信号，所述检测电路的输出端用于将所述检测电路的输出端信号输出至所述电源管理芯片的输入端，所述电源管理芯片根据所述电源管理芯片的输入端接收到的所述检测电路的输出端信号调整所述电源管理芯片的输出端电压。

结合本发明实施例第一种可能的实现方式，在本发明实施例第二种可能的实现方式中，所述控制电路包括三极管、场效应管、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻和第六电阻，其中：

所述第一电阻的第一端和所述三极管的发射极连接所述充电器的输出端，所述三极管的基极连接所述第二电阻的第一端，所述第二电阻的第二端连接所述场效应管的漏极，所述场效应管的栅极连接第三电阻的第一端，所述第三电阻的第二端连接所述第一电阻的第二端和所述控制电路的第三输入端，所述场效应管的源极连接所述电源管理芯片的输出端，所述三极管的集电极连接所述第四电阻的第一端和所述第五电阻的第一端，所述第四电阻的第二端连接所述检测电路的第一输入端，所述第五电阻的第二端连接第六电阻的第一端和所述电池的输入端，所述第六电阻的第二端连接所述检测电路的第二输入端，所述检测电路的输出端连接所述电源管理芯片的输入端；

所述控制电路的第二输入端输入的电压由所述电源管理芯片的输出端提供，所述电源管理芯片根据所述电源管理芯片的输入端接收的所述检测电路的输出端信号调整所述电源管理芯片的输出端电压，所述检测电路根据所述检测电路的第一输入端检测的流过所述第五电阻的电流、所述检测电路的第二输入端检测的所述第五电阻两端的电压和所述检测电路的第三输入端检测的所述控制电路的第四输出端输出的电压调整所述检测电路的输出端信号，所述控制电路根据所述电源管理芯片的输出端输出到所述控制电路的第二输入端的电压调整所述三极管的发射极和集电极之间的电压，以使所述三极管工作在饱和状态。

结合本发明实施例第二种可能的实现方式，在本发明实施例第三种可能的实现方式中，所述控制电路还包括电容，所述电容的第一端连接所述第三电阻的第二端，所述电容的第二端接地。

结合本发明实施例第三种可能的实现方式，在本发明实施例第四种可能的实现方式中，所述三极管为PNP型三极管。

结合本发明实施例第三种可能的实现方式，在本发明实施例第五种可能的实现方式中，所述场效应管为N沟道增强型场效应管。

结合本发明实施例或本发明实施例第一种至第五种中任一种可能的实现方式，在本发明实施例第六种可能的实现方式中，所述控制电阻为功率电阻。

结合本发明实施例或本发明实施例第一种至第五种中任一种可能的实现方式，在本发明实施例第七种可能的实现方式中，所述控制电阻为多个阻值相同的普通电阻并联。

本发明实施例中，在线性充电时，通过在充电器中加入控制电阻，当充电电流较大时，控制电阻可以吸收大量热量，从而转移了终端设备中由于大电流导致的发热，解决了线性充电时终端设备发热严重的问题，从而可以提高线性充电的充电效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明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，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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是本发明实施例公开的一种线性充电电路；

图2是本发明实施例公开的另一种线性充电电路；

图3是本发明实施例公开的另一种线性充电电路；

图4是本发明实施例公开的另一种线性充电电路。

具体实施方式

下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施方式是本发明的一部分实施方式，而不是全部实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施方式，都应属于本发明保护的范围。

本发明实施例提供一种线性充电电路，可以防止终端设备发热，提高线性充电的充电效率。以下分别进行详细说明。

请参阅图1，图1是本发明实施例公开的一种线性充电电路。如图1所示，本实施例中所描述的线性充电电路包括充电器101、控制电路102、电源管理芯片103和电池104，其中：

充电器101的第一输出电压Vbus1通过控制电阻Rc连接充电器101的输出端Output1，充电器101的输出端Output1连接控制电路102的第一输入端Input1，控制电路102的第一输出端Output2连接电池104的输入端Input2，控制电路102的第二输入端Input3连接电源管理芯片103的输出端Output3；

充电器101的输出端Output1用于输出第二输出电压Vbus2到控制电路102的第一输入端Input1，第二输出电压Vbus2由充电器101的第一输出电压Vbus1通过控制电阻Rc输出，第一输出电压Vbus1由充电器101的变压器输出，控制电路102根据控制电路102的第一输入端Input1输入的电压和控制电路102的第二输入端Input3输入的电压调整控制电路102的第一输出端Output2输出的电压，进而调整电池104的输入端Input2的电压，控制电路102的第二输入端Input3输入的电压由电源管理芯片103的输出端Output3提供。

本发明实施例中，控制电路102、电源管理芯片103和电池104位于被充电的设备上，例如手机、平板电脑等终端设备，充电器101可以位于给终端设备进行充电的电源适配器中。充电器101包括变压器，变压器用于将充电器101输入端输入的电压(可以为100V～380V的民用电压，如220V)转换为第一输出电压Vbus1，控制电路102用于控制电池104的输入电压和输入电流，电源管理芯片103用于调节输入端Output3的电压，以使控制电路102的充电电流(即电池104的输入电流)较大，同时流过Rc的电流较大，通过Rc转移大量的热量以实现控制电路102发热较小且充电电流较大，从而解决了线性充电时终端设备发热严重的问题。

本发明实施例中，充电器101的输出端Output1用于输出第二输出电压Vbus2到控制电路102的第一输入端Input1，第二输出电压Vbus2由充电器101的第一输出电压Vbus1通过控制电阻Rc输出，第一输出电压Vbus1由充电器101的变压器输出，控制电路102根据控制电路102的第一输入端Input1输入的电压和控制电路102的第二输入端Input3输入的电压调整控制电路102的第一输出端Output2输出的电压，进而调整电池104的输入端Input2的电压和电池104的输入电流，通过在充电器101中加入控制电阻Rc，当充电电流较大时，控制电阻Rc可以吸收大量热量，从而转移了终端设备中由于大电流导致的发热，解决了线性充电时终端设备发热严重的问题，从而可以提高线性充电的充电效率。

请参阅图2，图2是本发明实施例公开的另一种线性充电电路。如图2所示，本实施例中所描述的线性充电电路除了包括图1所示的充电器101、控制电路102、电源管理芯片103和电池104之外，还包括检测电路105，其中：

检测电路105的第一输入端Input4连接控制电路102的第二输出端Output4，检测电路105的第二输入端Input5连接控制电路102的第三输出端Output5，检测电路105的第三输入端Input6连接控制电路102的第四输出端Output6，检测电路105的输出端Output7连接电源管理芯片103的输入端Input7；

检测电路105根据检测电路105的第一输入端Input4检测的控制电路102的第二输出端信号(Output4输出的信号)、检测电路105的第二输入端Input5检测的控制电路102的第三输出端信号(Output5输出的信号)和检测电路105的第三输入端Input6检测的控制电路102的第四输出端信号(Output6输出的信号)调整检测电路105的输出端信号(Output7输出的信号)，检测电路105的输出端Output7用于将检测电路105的输出端信号(Output7输出的信号)输出至电源管理芯片103的输入端Input7，电源管理芯片103根据电源管理芯片103的输入端Input7接收到的检测电路105的输出端信号(Output7输出的信号)调整电源管理芯片103的输出端电压(Output3输出的电压)。

本发明实施例中，检测电路105检测控制电路102的第二输出端信号(Output4输出的信号)、控制电路102的第三输出端信号(Output5输出的信号)和控制电路102的第四输出端信号(Output6输出的信号)，从而调整检测电路105的输出端信号(Output7输出的信号)，检测电路105通过输出端Output7将信号输出至电源管理芯片103的输入端Input7，电源管理芯片103根据电源管理芯片103的输入端Input7接收到的检测电路105的输出端信号(Output7输出的信号)调整电源管理芯片103的输出端电压(Output3输出的电压)。当检测电路105检测到控制电路102的第二输出端信号(Output4输出的信号)、控制电路102的第三输出端信号(Output5输出的信号)、控制电路102的第四输出端信号(Output6输出的信号)中的至少一个发生变化时，调整检测电路的输出端Output7的输出信号，电源管理芯片103根据电源管理芯片103的输入端Input7接收到的检测电路105的输出端信号(Output7输出的信号)的变化量调整电源管理芯片103的输出端电压(Output3输出的电压)，控制电路102根据电源管理芯片103的输出端电压调整控制电路102的第二输入端Input3的输入电压，以调整控制电路102的输出端Output2输出的电压信号和电流信号，从而调整电池104的输入电压和输入电流，以使控制电路102的充电电流(即电池104的输入电流)较大，同时流过Rc的电流较大，通过Rc转移控制电路102中的大量的热量以实现控制电路102发热较小且充电电流较大，从而解决了线性充电时终端设备发热严重的问题。实施本发明实施例，通过在充电器101中加入控制电阻Rc，当充电电流较大时，控制电阻Rc可以吸收大量热量，从而转移了终端设备中由于大电流导致的发热，解决了线性充电时终端设备发热严重的问题，从而可以提高线性充电的充电效率。

请参阅图3，图3是本发明实施例公开的另一种线性充电电路。如图3所示，本实施例中所描述的线性充电电路包括图2所示的充电器101、控制电路102、电源管理芯片103、电池104和检测电路105，具体的，控制电路102包括三极管T1、场效应管Q1、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5和第六电阻R6，其中：

第一电阻R1的第一端和三极管T1的发射极连接充电器101的输出端Output1，三极管T1的基极连接第二电阻R2的第一端，第二电阻R2的第二端连接场效应管Q1的漏极，场效应管Q1的栅极连接第三电阻R3的第一端，第三电阻R3的第二端连接第一电阻R1的第二端和控制电路102的第三输入端Output6，场效应管Q1的源极连接电源管理芯片103的输出端Output3，三极管T1的集电极连接第四电阻R4的第一端和第五电阻R5的第一端，第四电阻R4的第二端连接检测电路105的第一输入端Input4，第五电阻R5的第二端连接第六电阻R6的第一端和电池104的输入端Input2，第六电阻R6的第二端连接检测电路105的第二输入端Input5，检测电路105的输出端Output7连接电源管理芯片103的输入端Input7；

控制电路102的第二输入端Input3输入的电压由电源管理芯片103的输出端Output3提供，电源管理芯片103根据电源管理芯片103的输入端Input7接收的检测电路105的输出端信号(Output7输出的信号)调整电源管理芯片103的输出端电压(Output3输出的电压)，检测电路105根据检测电路105的第一输入端Input4检测的流过第五电阻R5的电流、检测电路105的第二输入端Input5检测的第五电阻R5两端的电压和检测电路105的第三输入端Input6检测的控制电路102的第四输出端Output6输出的电压调整检测电路105的输出端信号(Output7输出的信号)，控制电路102根据电源管理芯片103的输出端Output3输出到控制电路102的第二输入端Input3的电压调整三极管T1的发射极和集电极之间的电压，以使三极管T1工作在饱和状态。

本发明实施例中，当充电器101对电池104进行充电时，电源管理芯片103通过输出端Output3输出的电压控制三极管T1两端的电压Vce(Vce为发射极和集电极之间的电压)的大小，以使三极管T1工作在饱和状态，Vce可以按照如下公式进行计算：

Vce＝Vbus1-Vbat-Ic×(R5+Rc)，

其中，Vbus1-Vbus2＝Ic×Rc；上述公式可以简化为：Vce＝Vbus2-Vbat-Ic×R5，Vbus1为充电器101的第一输出电压，Vbus1由充电器101中的变压器输出，Vbus2为充电器101的第二输出电压，Vbus2为Vbus1经过控制电阻Rc输出的电压，当Vbus1大小一定时，可以通过调节控制电阻Rc的大小来调节Vbus2的大小，Vbat为电池104的输入端电压(即电池104的充电电压)，Ic为三极管T1的集电极电流，由于三级管T1的放大倍数一般为几十倍，Ic与Ie(Ie为三极管T1的发射极电流)大小可以认为相等，可以通过调整Rc、Ic、Vbus1和Vbat的大小，以使Vce较小(如2.3V)，三极管T1处于饱和状态。Rc的大小可以直接调节，Rc可以按照如下公式进行计算：

Rc＝(Vbus1-Vbat-Vce)/Ic；

Ic可以通过检测电路的第一输入端Input4进行监测，Vbus1可以通过控制电路105的第三输入端Input6进行监测，Vbat可以通过检测电路的第二输入端Input5进行监测。由于Ic＝βIb，β为三极管T1的放大倍数，Ib为三极管T1的基极电流，当检测到三极管T1的集电极电流Ic发生变化时，可以通过电源管理芯片103的输出端Output3输出的电压调节三极管T1的基极电流Ib的大小，从而调整Ic以使电池104处于恒流充电状态，在恒流充电时(充电电流为Ic)，通过电源管理芯片103输出端Output3输出的电压调节三极管T1的基极电流Ib的大小，以使充电电流Ic为定值，且三极管两端的电压Vce为定值，则三极管T1的功耗为定值：P＝Ic×Vce，这样三极管发热处于定值，不会出现由于三极管T1发热从而导致三极管T1所在终端设备发热的现象，由于Vce较小，可以提高Ic的大小，以使电池104的充电电流较大，从而提高线性充电的充电效率。

优选的，如图3所示，控制电路还包括电容，电容的第一端连接第三电阻的第二端，电容的第二端接地。

优选的，如图3所示，三极管T1为PNP型三极管。

优选的，如图3所示，场效应管Q1为N沟道增强型场效应管。

优选的，如图3所示，控制电阻Rc为功率电阻。

其中，控制电阻Rc的功率为P＝Rc×Ic×Ic＝(Vbus1-Vbat-Vce)×Ic。

优选的，如图4所示，控制电阻Rc为多个阻值相同的普通电阻(普通电阻如图4中的r1、r2、r3、r4)并联。

以上对本发明实施例所提供的一种线性充电电路进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (7)

1.一种线性充电电路，其特征在于，包括充电器、控制电路、电源管理芯片和电池，其中：

所述充电器的第一输出电压通过控制电阻连接所述充电器的输出端，所述充电器的输出端连接所述控制电路的第一输入端，所述控制电路的第一输出端连接所述电池的输入端，所述控制电路的第二输入端连接所述电源管理芯片的输出端；

所述充电器的输出端用于输出第二输出电压到所述控制电路的第一输入端，所述第二输出电压由所述充电器的第一输出电压通过所述控制电阻输出，所述第一输出电压由所述充电器的变压器输出，所述控制电路根据所述控制电路的第一输入端输入的电压和所述控制电路的第二输入端输入的电压调整所述控制电路的第一输出端输出的电压，进而调整所述电池的输入端的电压，所述控制电路的第二输入端输入的电压由所述电源管理芯片的输出端提供；

所述线性充电电路还包括检测电路，其中：

所述检测电路的第一输入端连接所述控制电路的第二输出端，所述检测电路的第二输入端连接所述控制电路的第三输出端，所述检测电路的第三输入端连接所述控制电路的第四输出端，所述检测电路的输出端连接所述电源管理芯片的输入端；

所述检测电路根据所述检测电路的第一输入端检测的所述控制电路的第二输出端信号、所述检测电路的第二输入端检测的所述控制电路的第三输出端信号和所述检测电路的第三输入端检测的所述控制电路的第四输出端信号调整所述检测电路的输出端信号，所述检测电路的输出端用于将所述检测电路的输出端信号输出至所述电源管理芯片的输入端，所述电源管理芯片根据所述电源管理芯片的输入端接收到的所述检测电路的输出端信号调整所述电源管理芯片的输出端电压。

2.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述控制电路包括三极管、场效应管、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻和第六电阻，其中：

所述第一电阻的第一端和所述三极管的发射极连接所述充电器的输出端，所述三极管的基极连接所述第二电阻的第一端，所述第二电阻的第二端连接所述场效应管的漏极，所述场效应管的栅极连接第三电阻的第一端，所述第三电阻的第二端连接所述第一电阻的第二端和所述控制电路的第三输入端，所述场效应管的源极连接所述电源管理芯片的输出端，所述三极管的集电极连接所述第四电阻的第一端和所述第五电阻的第一端，所述第四电阻的第二端连接所述检测电路的第一输入端，所述第五电阻的第二端连接第六电阻的第一端和所述电池的输入端，所述第六电阻的第二端连接所述检测电路的第二输入端，所述检测电路的输出端连接所述电源管理芯片的输入端；

所述控制电路的第二输入端输入的电压由所述电源管理芯片的输出端提供，所述电源管理芯片根据所述电源管理芯片的输入端接收的所述检测电路的输出端信号调整所述电源管理芯片的输出端电压，所述检测电路根据所述检测电路的第一输入端检测的流过所述第五电阻的电流、所述检测电路的第二输入端检测的所述第五电阻两端的电压和所述检测电路的第三输入端检测的所述控制电路的第四输出端输出的电压调整所述检测电路的输出端信号，所述控制电路根据所述电源管理芯片的输出端输出到所述控制电路的第二输入端的电压调整所述三极管的发射极和集电极之间的电压，以使所述三极管工作在饱和状态。

3.根据权利要求2所述的电路，其特征在于，所述控制电路还包括电容，所述电容的第一端连接所述第三电阻的第二端，所述电容的第二端接地。

4.根据权利要求3所述的电路，其特征在于，所述三极管为PNP型三极管。

5.根据权利要求3所述的电路，其特征在于，所述场效应管为N沟道增强型场效应管。

6.根据权利要求1-5任一项所述的电路，其特征在于，所述控制电阻为功率电阻。

7.根据权利要求1-5任一项所述的电路，其特征在于，所述控制电阻为多个阻值相同的普通电阻并联。