CN107769318A - 充电电路、装置、智能终端及充电方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种充电电路、装置、智能终端及充电方法，其中充电电路包括控制电路、开关电路及过冲保护电路；其中，控制电路，输出PWM控制信号；开关电路，根据PWM控制信号，将***电源输出的电源电压转换成预设电压后对电池进行充电；过冲保护电路，根据电池的充电电压、***电源电压及设定充电电压，判断电池是否处于过冲状态；若是，过冲保护电路输出使能信号至控制电路，使控制电路停止输出PWM控制信号。本发明技术方案能够提高充电的安全性及可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及充电技术领域，特别涉及一种充电电路、装置、智能终端及充电方法。
背景技术
现有的移动智能终端中，是通过集成的PMIC(Power Management IC，电源管理芯片)来供电。例如联发科公司的MT6328等系列PMIC，其PMIC电源输入引脚耐压范围最大值为4.5V。随着锂电池的满充电压越来越高，4.4V的满充电压成为了当前主流的锂电池参数。
因此对于上述***电压的瞬态过冲电压就提出了很高的要求。当电池电压为满充电压时，***瞬态的过冲就不能超过100毫伏，即过冲不超过2.3％，如果超过这个值，可能对***芯片造成损伤或烧掉。
对于上述情况，采用传统电压模控制方式和电流模控制方式的充电芯片，很容易出现瞬态过冲，会造成对移动智能终端的PMIC的工作造成很大影响甚至烧坏。
发明内容
本发明的主要目的是提供一种充电电路，旨在提高充电的安全性和可靠性。
为实现上述目的，本发明提出的充电电路，包括控制电路、开关电路及过冲保护电路；其中，
所述控制电路，输出PWM控制信号；
所述开关电路，根据所述PWM控制信号，将***电源输出的电源电压转换成预设电压后对电池进行充电；
所述过冲保护电路，根据电池的充电电压、***电源电压及设定充电电压，判断电池是否处于过冲状态；若是，所述过冲保护电路输出使能信号至所述控制电路，使控制电路停止输出PWM控制信号。
优选地，所述开关电路分别与所述控制电路、***电源连接，所述控制电路与所述过冲保护电路连接，所述过冲保护电路与所述开关电路连接。
优选地，所述过冲保护电路包括误差放大器及电压比较器；所述误差放大器的正相输入端输入检测到的电池电压，所述误差放大器的反相输入端输入设定充电电压，所述误差放大器输出端与所述电压比较器的正相输入端连接，所述电压比较器的反相输入端输入***电源电压，所述电压比较器的输出端与控制电路连接。
优选地，误差放大器对所述充电电压与所述设定充电电压的差值进行放大；电压比较器将放大后的差值与***电源电压进行比较；若放大后的差值大于***电源电压时，所述电压比较器输出使能信号至所述控制电路，控制电路停止输出PWM控制信号。
优选地，所述过冲保护电路还包括二极管，所述二极管的阳极与所述误差放大器的输出端连接，所述二极管的阴极与所述电压比较器的正相输入端连接。
优选地，所述过冲保护电路还包瞬态抑制二极管，所述瞬态抑制二极管的阴极接地，所述瞬态抑制二极管阳极与所述误差放大器连接。
本发明还提出一种充电装置，所述充电装置包括如上所述的充电电路。
本发明还提出一种智能终端，所述智能终端包括如上所述的充电装置。
本发明还提出一种智能终端的充电方法所述充电方法包括：
过冲保护电路获取电池的充电电压及***电源电压；
过冲保护电路根据所述充电电压、***电源电压及设定充电电压，判断电池是否处于过冲状态；
若是，所述过冲保护电路输出使能信号至所述控制电路，控制电路停止输出PWM控制信号。
优选地，所述过冲保护电路根据所述充电电压、***电源电压及设定充电电压，判断电池是否处于过冲状态包括：
对所述充电电压与所述设定充电电压的差值进行放大；
将放大后的差值与***电源电压进行比较；
若放大后的差值大于***电源电压时，判断电池处于过冲状态。
本发明技术方案通过设置控制电路、开关电路及过冲保护电路，形成了一种充电电路。本发明技术方案通过设置过冲保护电路，相当于形成了一个快速反馈环路，当电池的充电电压过大超过设定的阈值时，过冲保护电路就会快速输出使能信号，控制控制电路停止输出PWM控制信号，使得***电源电压停止给电池充电，防止因为***电源电压过大造成电池过冲，保护***不被损坏。本发明技术方案提高了充电的安全性和可靠性。
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示出的结构获得其他的附图。
图1为本发明充电电路一实施例的功能模块图；
图2为本发明充电电路一实施例的结构示意图；
图3为本发明智能终端的充电方法一实施例的第一流程图；
图4本发明智能终端的充电方法一实施例的第二流程图。
附图标号说明：
| 标号 | 名称 | 标号 | 名称 |
| 100 | 控制电路 | U1 | 控制芯片 |
| 200 | 开关电路 | U2 | 误差放大器 |
| 300 | 过冲保护电路 | U3 | 电压比较器 |
| D1 | 二极管 | TVS1 | 瞬态抑制二极管 |
| L1 | 第一电感 | VCC | ***电源 |
| Q1 | 第一开关管 | Q3 | 第三开关管 |
| Q2 | 第二开关管 | C1 | 第一电容 |
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
另外，在本发明中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当人认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
本发明提出一种充电电路。
参照图1及图2，在本发明实施例中，该充电电路包括控制电路100、开关电路200及过冲保护电路300；其中，
所述控制电路100，输出PWM控制信号；
所述开关电路200，根据所述PWM控制信号，将***电源输出的电源电压转换成预设电压后对电池进行充电；
所述过冲保护电路300，根据电池的充电电压Vbat、***电源电压Vvsys及设定充电电压Vcv，判断电池是否处于过冲状态；若是，所述过冲保护电路输出使能信号至所述控制电路，使控制电路停止输出PWM控制信号。
需要说明的是，本实施例中的智能终端的电源管理中，采用的具有功率路径管理的充电管理芯片，即在***电源和电池之间通过开关电路200实现NVDC(Narrow VoltageDirect Current，窄电压直流充电)的功率路径管理功能。
开关电路200可以是采用MOSFET、IGBT或其他能实现开关功能的开关管。开关管的一端与***电源连接，另一端与电池的充电端连接，开关管的控制端与控制电路100连接。控制电路100输出PWM控制信号，通过调整PWM信号的周期，即可调整开关管的导通频率。
本实施例中，开关电路包括第一开关管Q1、第二开关管Q2、第三开关管Q3、第一电感L1及第一电容C1。其中，第一开关管Q1的输入端Vin与输入的电源连接，第一开关管Q1的输出端与第二开关管Q2的输入端连接，第二开关管Q2的输出端接地，第一开关管Q1的受控端及第二开关管Q2的受控端均与所述控制电路100连接，用于接收PWM控制信号。第一电感L1的第一端与所述第一开关管Q1的输出端连接，第一电感L1的第二端输出***电源。
第一电容C1的第一端与所述第一电感L1的第二端连接，第一电容C1的第二端接地。第三开关管Q3的输入端与所述第一电感L1的第二端连接，第三开关管Q3的输出端与电池连接，第三开关管Q3的受控端与所述控制电路100连接。
本实施例中，控制电路包括PWM芯片U1及驱动芯片U4，控制芯片U1包括使能端EN和控制端CTL，控制芯片U1的控制端CTL与驱动芯片U4的输入端连接，驱动芯片U4的驱动端与开关电路连接。其中，使能端输入电平信号为高电平时，PWM芯片U1停止输出PWM控制信号。
本发明技术方案通过设置控制电路100、开关电路200及过冲保护电路300，形成了一种充电电路。本发明技术方案通过设置过冲保护电路300，相当于形成了一个快速反馈环路，当电池的充电电压Vbat过大超过设定的阈值时，过冲保护电路300就会快速输出使能信号，使得控制电路100停止输出PWM控制信号，使得***电源电压Vvsys停止给电池充电，防止因为***电源电压Vvsys过大造成电池过冲，保护***不被损坏。本发明技术方案提高了充电的安全性和可靠性。
进一步地，所述开关电路200分别与所述控制电路100、***电源VCC连接，所述控制电路100与所述过冲保护电路300连接，所述过冲保护电路300与所述开关电路200连接。
参照图2，进一步地，所述过冲保护电路300包括误差放大器U2及电压比较器U3；所述误差放大器U2的正相输入端输入检测到的电池电压，所述误差放大器U2的反相输入端输入设定充电电压Vcv，所述误差放大器U2输出端与所述电压比较器U3的正相输入端连接，所述电压比较器U3的反相输入端输入***电源电压Vvsys，所述电压比较器U3的输出端与控制电路100连接。
进一步地，误差放大器U2对所述充电电压Vbat与所述设定充电电压Vcv的差值进行放大；电压比较器U3将放大后的差值与***电源电压Vvsys进行比较；若放大后的差值大于***电源电压Vvsys时，所述电压比较器U3输出使能信号至所述控制电路100，控制电路100停止输出PWM控制信号。
如图2所示，在恒压充电模式工作时，误差放大器U2输出作为电压比较器U3的正相输入端端输入，而电压比较器U3的负相输入端则输入***电源电压Vvsys。环路工作时，通过环路调节，误差放大器U2输出保持在恒压充电模式的设定值，而***电源的电压围绕恒压充电模式的设定值上下波动，当***电源输出至电池的充电电压Vbat低于设定充电电压Vcv设定时，控制电路100输出PWM控制信号，而当***瞬态去掉负载时，***电源会因为负载的瞬态去掉而上升超过设定充电电压Vcv，此时电压比较器U3输出为1，控制控制电路100不输出PWM控制信号，没有PWM控制信号输出，则***电源电压Vvsys输出电压不会上升，如果***电源电压Vvsys一直高于设定充电电压Vcv值，则一直不会输出PWM控制信号，直到***电压低于设定充电电压Vcv值。
进一步地，所述过冲保护电路300还包括二极管D1，所述二极管D1的阳极与所述误差放大器U2的输出端连接，所述二极管D1的阴极与所述电压比较器U3的正相输入端连接。
易于理解的是，二极管D1具有单相导电特性，因此，通过设置二极管D1，防止过冲保护电路300中的电流反向流动，从而防止对电压比较器U3的干扰，提高电路的稳定性。
进一步地，所述过冲保护电路300还包瞬态抑制二极管TVS1，所述瞬态抑制二极管TVS1的阴极接地，所述瞬态抑制二极管TVS1阳极与所述误差放大器U2连接。
TVS(Transient Voltage Suppressor，瞬态抑制二极管TVS1)芯片，新型高效电路防护器件，它具有极快的响应时间(亚纳秒级)和相当高的浪涌吸收能力。当它的两端经受瞬间的高能量冲击时，TVS能以极高的速度把两端间的阻抗值由高阻抗变为低阻抗，以吸收一个瞬间大电流，把它的两端电压箝制在一个预定的数值上，从而保护后面的电路元件不受瞬态高压尖峰脉冲的冲击。通过设置瞬态抑制二极管TVS1，对后级元器件进行保护。
本发明还提出一种充电装置，该充电装置包括充电电路，该充电电路的具体结构参照上述实施例，由于本充电装置采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。
本发明还提出一种智能终端，所述智能终端包括如上所述的充电装置。该智能终端可以是智能手机、平板电脑等。
基于上述充电电路，本发明还提出一种智能终端的充电方法所述充电方法包括：
S100、过冲保护电路300获取电池的充电电压Vbat及***电源电压Vvsys；
S200、过冲保护电路300根据所述充电电压Vbat、***电源电压Vvsys及设定充电电压Vcv，判断电池是否处于过冲状态；
S300、若是，所述过冲保护电路300输出使能信号至所述控制电路100，控制电路100停止输出PWM控制信号。
进一步地，所述过冲保护电路300根据所述充电电压Vbat、***电源电压Vvsys及设定充电电压Vcv，判断电池是否处于过冲状态包括：
S210、误差放大器U2对所述充电电压Vbat与所述设定充电电压Vcv的差值进行放大；
S220、电压比较器U3将放大后的差值与***电源电压Vvsys进行比较；
S230、若放大后的差值大于***电源电压Vvsys时，判断电池处于过冲状态。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (10)
1.一种充电电路，其特征在于，包括控制电路、开关电路及过冲保护电路；其中，
所述控制电路，输出PWM控制信号；
所述开关电路，根据所述PWM控制信号，将***电源输出的电源电压转换成预设电压后对电池进行充电；
所述过冲保护电路，根据电池的充电电压、***电源电压及设定充电电压，判断电池是否处于过冲状态；若是，所述过冲保护电路输出使能信号至所述控制电路，使控制电路停止输出PWM控制信号。
2.如权利要求1所述的充电电路，其特征在于，所述开关电路分别与控制电路、***电源连接，所述控制电路与所述过冲保护电路连接，所述过冲保护电路与所述开关电路连接。
3.如权利要求1所述的充电电路，其特征在于，所述过冲保护电路包括误差放大器及电压比较器；所述误差放大器的正相输入端输入检测到的电池电压，所述误差放大器的反相输入端输入设定充电电压，所述误差放大器输出端与所述电压比较器的正相输入端连接，所述电压比较器的反相输入端输入***电源电压，所述电压比较器的输出端与控制电路连接。
4.如权利要求3所述的充电电路，其特征在于，误差放大器对所述充电电压与所述设定充电电压的差值进行放大；电压比较器将放大后的差值与***电源电压进行比较；若放大后的差值大于***电源电压时，所述电压比较器输出使能信号至所述控制电路，使控制电路停止输出PWM控制信号。
5.如权利要求3所述的充电电路，其特征在于，所述过冲保护电路还包括二极管，所述二极管的阳极与所述误差放大器的输出端连接，所述二极管的阴极与所述电压比较器的正相输入端连接。
6.如权利要求3所述的充电电路，其特征在于，所述过冲保护电路还包瞬态抑制二极管，所述瞬态抑制二极管的阴极接地，所述瞬态抑制二极管阳极与所述误差放大器连接。
7.一种充电装置，其特征在于，所述充电装置包括如权利要求1-6任意一项所述的充电电路。
8.一种智能终端，其特征在于，所述智能终端包括如权利要求7所述的充电装置。
9.一种权利要求8所述的智能终端的充电方法，其特征在于，所述充电方法包括：
过冲保护电路获取电池的充电电压及***电源电压；
过冲保护电路根据所述充电电压、***电源电压及设定充电电压，判断电池是否处于过冲状态；
若是，所述过冲保护电路输出使能信号至所述控制电路，使控制电路停止输出PWM控制信号。
10.如权利要求9所述的充电方法，其特征在于，所述过冲保护电路根据所述充电电压、***电源电压及设定充电电压，判断电池是否处于过冲状态包括：
对所述充电电压与所述设定充电电压的差值进行放大；
将放大后的差值与***电源电压进行比较；
若放大后的差值大于***电源电压时，判断电池处于过冲状态。
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