CN209963778U

CN209963778U - 快充输入电路、移动终端、可穿戴设备、体脂称及电子烟

Info

Publication number: CN209963778U
Application number: CN201920621889.3U
Authority: CN
Inventors: 赖奕佳; 杨乐
Original assignee: Chipsea Technologies Shenzhen Co Ltd
Current assignee: Chipsea Technologies Shenzhen Co Ltd
Priority date: 2019-04-30
Filing date: 2019-04-30
Publication date: 2020-01-17
Anticipated expiration: 2029-04-30

Abstract

本实用新型提供了一种快充输入电路、移动终端、可穿戴设备、体脂称及电子烟，包括：接口、第一开关支路、蓄电池、第二开关支路、直流转换器和主控芯片，接口用于与电源适配器连接；开关电路包括第一开关支路及第二开关支路，第一开关支路的第一端和第二开关支路的第一端与接口连接，第一开关支路的第二端与蓄电池连接；直流转换器与第二开关支路的第二端及蓄电池连接；主控芯片包括协议识别子电路及通道控制子电路，协议识别子电路与接口和通道控制子电路连接，通道控制子电路与第一开关支路和第二开关支路的控制端和直流转换器连接。本实用新型可应用于任何需充电电子产品，能够通过市面上的任何一种电源适配器对电子产品进行充电。

Description

快充输入电路、移动终端、可穿戴设备、体脂称及电子烟

技术领域

本实用新型涉及电源技术领域，尤其涉及一种快充输入电路、移动终端、可穿戴设备、体脂称及电子烟。

背景技术

随着人们对充电速度要求越来越高，市面上涌现越来越多的快充协议。如高通的QC(Quick Charge，快充)2.0、QC3.0协议，联发科的MTK协议，华为的FCP(Fast ChargingProtocol，快充协议)、SCP(Super Charge Protocol，超级充电协议)，三星的AFC(AdaptiveFast Charging，自适应快速充电)协议以及USB-IF(USB Implementers Forum，USB标准化组织)的PD(Power Delivery，功率传输)协议、PPS(Programmable Power Supply，可编程电源) 协议。

正因为有众多的快充协议存在，市面上的电源适配器也是种类繁多，而电子产品只能通过专用的电源适配器进行快速充电，无疑给用户带来许多不便，影响用户体验。因此，对于电子产品来说，如何实现能够使用市面上的任何一种电源适配器给自身充电，成为一个亟待解决的问题。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提出一种快充输入电路，以解决电子产品只能通过专用的电源适配器进行快速充电技术问题。

一方面，为实现上述目的，根据本实用新型实施例提供一种快充输入电路，所述快充输入电路包括：

接口，所述接口用于与电源适配器连接；

开关电路，所述开关电路包括交替导通的第一开关支路及第二开关支路，所述第一开关支路的第一端和所述第二开关支路的第一端分别与所述接口连接，所述第一开关支路的第二端与所述蓄电池连接；

直流转换器，所述直流转换器分别与所述第二开关支路的第二端及所述蓄电池连接；

主控芯片，所述主控芯片包括协议识别子电路及通道控制子电路，所述协议识别子电路分别与所述接口和所述通道控制子电路连接，所述通道控制子电路分别与所述第一开关支路的控制端、所述第二开关支路的控制端和所述直流转换器连接。

进一步地，所述快充输入电路还包括：第一电流采样电阻，所述第一开关支路的所述第一端和所述第二开关支路的所述第一端分别通过所述第一电流采样电阻与所述接口连接；

所述主控芯片还包括第一电流检测子电路，所述第一电流检测子电路与所述通道控制子电路连接，所述第一电流检测子电路的两个电流采样端分别与所述第一电流采样电阻的两端连接。

进一步地，所述快充输入电路还包括：

第二电流采样电阻，所述第一开关支路的所述第一端通过所述第二电流采样电阻与所述接口连接；

第三电流采样电阻，所述第二开关支路的所述第一端通过所述第三电流采样电阻与所述接口连接；

所述主控芯片还包括第二电流检测子电路和第三电流检测子电路，所述第二电流检测子电路和所述第三电流检测子电路分别与所述通道控制子电路连接，所述第二电流检测子电路的两个电流采样端分别与所述第二电流采样电阻的两端连接，所述第三电流检测子电路的两个电流采样端分别与所述第三电流采样电阻的两端连接。

进一步地，所述第一开关支路包括：第一MOS晶体管和第二MOS晶体管，所述第一MOS晶体管的漏极与所述第二MOS晶体管的漏极连接，所述第一 MOS晶体管的源极作为所述第一开关支路的所述第一端，所述第二MOS晶体管的源极作为所述第一开关支路的所述第二端，所述第一MOS晶体管的栅极和第二MOS晶体管的栅极相连接并作为所述第一开关支路的控制端与所述通道控制子电路的第一控制端连接；

所述第二开关支路包括：第三MOS晶体管和第四MOS晶体管，所述第三MOS晶体管的漏极与所述第四MOS晶体管的漏极连接，所述第三MOS晶体管的源极作为所述第二开关支路的所述第一端，所述第四MOS晶体管的源极作为所述第二开关支路的所述第二端，所述第三MOS晶体管的栅极和第四MOS 晶体管的栅极相连接并作为所述第二开关支路的控制端与所述通道控制子电路的第二控制端连接。

进一步地，所述接口为Type-C型USB接口。

进一步地，所述直流转换器为输出电流电压可调节的直流电源转换器。

另一方面，本实用新型还提供一种移动终端，所述移动终端包括上述的快充输入电路。

又一方面，本实用新型还提供一种可穿戴设备，所述可穿戴设备包括上述的快充输入电路。

又一方面，本实用新型还提供一种体脂称，所述体脂称包括上述的快充输入电路。

又一方面，本实用新型还提供一种电子烟，所述电子烟包括上述的快充输入电路。

本实用新型实施例提供的快充输入电路通过所述主控芯片根据电源适配器所支持的快充协议，通过选择第一开关支路和第二开关支路的导通或断开，从而为蓄电池的快速充电，可实现使用市面上的任意电源充电器进行快速充电。且该模块是独立的充电模块，可应用于各类对快充输入有需求的电子产品。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的一快充输入电路的结构框图；

图2为本实用新型实施例提供的另一快充输入电路的结构框图；

图3为本实用新型实施例提供的又一快充输入电路的结构框图；

图4为本实用新型实施例提供的又一快充输入电路的电路图。

附图标记：

接口101；

TYPE-C型USB接口1011；

主控芯片102；

协议识别子电路1021；

通道控制子电路1022；

第一电流检测子电路1023；

第二电流检测子电路1024；

第三电流检测子电路1025；

开关电路103；

第一开关支路1031；

第二开关支路1032；

蓄电池104；

直流转换器105；

直流转换芯片1051；

电感106；

第一电流采样电阻107；

第二电流采样电阻108

第三电流采样电阻109。

本实用新型目的的实现、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

为了使本技术领域的成员更好地理解本实用新型方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术成员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。

在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本实用新型的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术成员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。

一方面，参阅图1，本实用新型提供一种快充输入电路，包括：接口101、主控芯片102、开关电路103、蓄电池104和直流转换器105。接口101用于与电源适配器连接；开关电路103包括交替导通的第一开关支路1031及第二开关支路10322，第一开关支路1031的第一端和第二开关支路1032的第一端分别与接口101连接，第一开关支路1031的第二端与蓄电池104连接，第二开关支路1032 的第二端通过直流转换器与蓄电池104连接，即直流转换器分别与第二开关支路1032的第二端及蓄电池104连接；主控芯片102包括协议识别子电路1021及通道控制子电路1022，协议识别子电路1021分别与接口101和通道控制子电路 1022连接，通道控制子电路1022分别与第一开关支路1031的控制端、第二开关支路1032的控制端和直流转换器105连接。

具体的，接口101用于与电源适配器连接，从电源适配器引入直流电。

主控芯片102包括协议识别子电路1021及通道控制子电路1022，协议识别子电路1021与接口101连接，通过接口101与连接到接口101的电源适配器进行快充协议通信，以获取电源适配器所支持的快充协议。通道控制子电路1022 根据电源适配器所支持的快充协议控制第一开关支路1031或第二开关支路 1032中导通，对蓄电池104进行快速充电。其中，当电源适配器支持PPS协议或者SCP协议时，通道控制子电路1022可控制第一开关支路1031导通并控制第二开关支路1032关断，此时接口及导通的第一开关支路1031形成第一充电回路，使电源适配器通过第一充电回路对蓄电池104进行直充。当电源适配器不支持PPS协议或者SCP协议低压直充时，例如，当电源适配器支持除了PPS协议和SCP协议之外的其他快充协议时，或者，当电源适配器不支持任何快充协议时，通道控制子电路1022可控制第一开关支路1031关断并且第二开关支路 1032导通，此时接口101、主控芯片102、第二开关支路1032及直流转换器105 之间构成了第二充电回路，其中直流转换器105用于对电源适配器输出的直流电进行电压转换和/或电流调节，从而输出合适的充电电流和/或充电电压为蓄电池104充电。

本实用新型实施例提供的快充输入电路，能根据电源适配器对各种快充协议的支持情况，无论电源适配器是否支持快充协议，或者电源适配器支持何种充电协议，均可通过相应的充电回路为蓄电池充电，实现使用市面上的任意电源充电器都能进行充电。该快充输入电路可应用于各类需要充电的电子产品，适用性广。

参阅图2，在本实用新型的第一实施例中，上述快充输入电路还包括第一电流采样电阻107，第一开关支路1031的第一端和第二开关支路1032的第一端分别通过第一电流采样电阻107与接口101连接；主控芯片102还包括第一电流检测子电路1023，第一电流检测子电路1023与通道控制子电路1022连接，第一电流检测子电路1023的两个电流采样端分别与第一电流采样电阻107的两端连接。

具体的，第一电流检测子电路1023通过第一电流采样引脚和第二电流采样引脚分别与第一电流采样电阻107的两端连接，从而对第一电流采样电阻 107两端的电压进行采样，通过两端的电压差值，以及第一电流采样电阻107 的电阻值，可分别获取第一电流采样电阻107上电流值。通过第一电流采样电阻107可对第一充电回路和第二充电回路上的电流采样，并将电流采样值传输至主控芯片102，在第一回路上的电流过大或过小时，主控芯片可通过接口与电源适配器进行协议沟通，以使电源适配器能根据第一回路上的电流值调整输出电压，进而调整蓄电池的充电电流和/或充电电压。当第二回路上的电流过大或过小时，主控芯片根据采样电流值控制直流转换器的输出电压和/或输出电流，进而调整蓄电池的充电电流和/或充电电压。

本实施例提供的快充输入电路通过第一电流采样电阻107进行电流采样，并根据采样的电流值调整蓄电池的充电电流和/或充电电压，保证充电效率并避免过流危险，从而保证充电安全及充电效率。

参阅图3，在本实用新型的第一实施例中，上述快充输入电路还包括：第二电流采样电阻108，第一开关支路1031的第一端通过第二电流采样电阻108 与接口101连接；第三电流采样电阻109，第二开关支路1032的第一端通过第三电流采样电阻109与接口101连接；主控芯片102还包括第二电流检测子电路 1024和第三电流检测子电路1025，第二电流检测子电路和第三电流检测子电路1025分别与通道控制子电路1022连接，第二电流检测子电路1024的两个电流采样端分别与第二电流采样电阻108的两端连接，第三电流检测子电路1025 的两个电流采样端分别与第三电流采样电阻109的两端连接。

具体的，第二电流检测子电路1024通过第三电流采样引脚和第四电流采样引脚分别与第二电流采样电阻108的两端连接，且通过第五电流采样引脚和第六电流采样引脚分别与第三电流采样电阻109的两端连接。从而对第二电流采样电阻108和第三电流采样电阻109两端的电压进行采样，通过两端的电压差值，以及第二电流采样电阻108、第三电流采样电阻1091的电阻值，可分别获取第二电流采样电阻108和第三电流采样电阻109上电流值。通过第二电流采样电阻108和第三电流采样电阻109对第一充电回路和第二充电回路上的电流进行采样，并将采样电流信息传输至主控芯片102，在第一回路或第二回路上的电流过大时，通过通道控制子电路1022控制第一开关支路1031或的第二开关支路1032断开，避免回路电流过大，产生危险。保证快充输入电路的充电安全，另外也通过通道控制子电路1022对直流转换器105进行参数配置，保证充电安全。

本实用新型实施例提供的快充输入电路通过第二电流采样电阻108和第三电流采样电阻109进行电流采样，并在回路电流过大时，主控芯片102控制第一开关支路1031、第二开关支路1032断开，从而实现可靠的保护设计，保证充电安全。

参阅图3和图4，更加具体的，在本实用新型的一个实施例中，接口101为 TYPE-C型USB接口1011。优选地，TYPE-C型USB接口1011符合USB-IF(USB Implementers Forum USB标准化组织)协会的通用串口总线Type-c线缆连接器标准规范。通过TYPE-C型USB接口1011可使得快充输入电路更好地适应现有的标准TYPE-C型USB电源适配器。

在一个实施例中，主控芯片102包括协议识别子电路1021、通道控制子电路1022、第二电流检测子电路1024、第三电流检测子电路1025和TYPE-C型 USB模块。如图4中所示，协议识别子电路通过TYPE-C型USB模块中的第一配置通道引脚CC1和第二配置通道引脚CC2分别与TYPE-C型USB接口1011的第一配置通道引脚CC1、第二配置通道引脚CC2连接；主控芯片102通过协议识别子电路1021与连接到TYPE-C型USB接口1011电源适配器进行快充协议通信，从而获取电源适配支持的快充协议。并根据电源适配支持的快充协议控制第一开关支路1031或第二开关支路1032的导通，从而为蓄电池104充电。

如图4中所示，第二电流检测子电路1024的两个电流采样端(SNSN、SPSP) 分别与第二电流采样电阻108的两端连接，第三电流检测子电路1025的两个电流采样端(SNSN2、SPSP2)分别与第三电流采样电阻109的两端连接。

优选地，第二电流采样电阻108或第三电流采样电阻109的阻值一般为5m Ω、10mΩ、15mΩ或20mΩ中的任意一种，电阻精度为±1％。

优选地，直流转换器105为输出电流电压可调节的直流电源转换芯片 1051，直流转换器105通过IIC(Inter-Integrated Circuit集成电路总线)总线接口101主控芯片102通信连接，主控芯片102通过IIC读取其电池电压值、输出电压值、电池端电流值、输出电流值。通过控制第一直流转换器105的输出电流电压，从而为充电设备提供合适的充电电压和功率，为蓄电池快速充电。另外，主控芯片102可根据第三电流采样电阻的电流值，通过IIC配置直流转换芯片1051的充电电流值、输出电压值、电池连接方式、电池特性、PWM频率和PWM死区时间。

进一步地，直流转换芯片1051的第一输出引脚LDO与主控芯片102的电源供电端VDD相连，主控芯片102的IIC总线的SCL、SDA端分别与直流转换芯片 1051的IIC总线的SCL、SDA端相连。电感106一端与直流转换芯片1051的电压转换端SW相连，电感106另一端与蓄电池104组的正极相连。主控芯片102的包括IIC总线模块，通过主控芯片102的IIC总线模块对直流转换芯片1051进行输出电流电压的配置，使得直流转换芯片1051可为蓄电池104提供所需的快充电源。

优选的，第一开关支路1031包括：第一MOS晶体管Q1和第二MOS晶体管 Q2，第一MOS晶体管Q1的漏极与第二MOS晶体管Q2的漏极连接，第一MOS 晶体管Q1的源极作为第一开关支路1031的第一端，第二MOS晶体管Q2的源极作为第一开关支路1031的第二端，第一MOS晶体管Q1的栅极和第二MOS晶体管Q2的栅极相连接并作为第一开关支路1031的控制端与通道控制子电路1022 的第一控制端GPIO1连接；

优选的，第二开关支路1032包括：第三MOS晶体管Q3和第四MOS晶体管 Q4，第三MOS晶体管Q3的漏极与第四MOS晶体管Q4的漏极连接，第三MOS 晶体管Q3的源极作为第二开关支路1032的第一端，第四MOS晶体管Q4的源极作为第二开关支路1032的第二端与直流转换器105连接，第三MOS晶体管Q3 的栅极和第四MOS晶体管Q4的栅极相连接并作为第二开关支路1032的控制端与通道控制子电路1022的第二控制端GPIO2连接。

优选地，第一MOS晶体管Q1、第二MOS晶体管Q2、第三MOS晶体管Q3 和第四MOS晶体管Q4分别为P型MOS晶体管。

在一个实施例中，快充输入电路还包括储能子电路。储能子电路连接直流转换器及蓄电池。如图4所示，储能子电路至少包括电感106。可选的，储能子电路还可包括储能电容。优选地，蓄电池104包括锂电池保护电路和多个锂电池，锂电池和锂电池保护电路设置在锂电池模块内，锂电池保护电路用于对对锂电池进行充放电保护。锂电池包括刚壳型锂电池和/或软包型锂电池。锂电池连接方式可按1串、2串、3串、4串、5串或6串并联和/或串联的方式连接。

在一个实施例中，本实用新型还提供了一种移动终端，该移动终端包括上述任一实施例的快充输入电路，通过该快充输入电路，可以使用市面上的任何一种电源适配器为移动终端充电。其中，该移动终端可以是任何可充电的移动电子设备，包括但不限于手机、笔记本电脑、平板电脑、掌上电脑、电纸书阅读器等。

在一个实施例中，本实用新型还提供了一种体脂称，该体脂称包括上述任一实施例的快充输入电路，通过该快充输入电路，可以使用市面上的任何一种电源适配器为体脂称充电。

在一个实施例中，本实用新型还提供了一种可穿戴设备，该可穿戴设备包括上述任一实施例的快充输入电路，通过该快充输入电路，可以使用市面上的任何一种电源适配器为可穿戴设备充电。该可穿戴设备包括但不限于智能手环、智能手表、智能眼镜、智能服装、头戴式显示器等。

在一个实施例中，本实用新型还提供了一种电子烟，该电子烟包括上述任一实施例的快充输入电路，通过该快充输入电路，可以使用市面上的任何一种电源适配器为电子烟充电。

为了便于理解本实用新型，以下对本实用新型的工作原理做进一步介绍，当需要对移动终端、体脂称、可穿戴设备、电子烟或其他电子产品进行充电时，通过接口101将电子产品与电源适配器连接。主控芯片102检测到有电源适配器接入后，通过协议识别子电路1021及接口与电源适配器进行快充协议通信，以检测电源适配器是否支持PPS协议或者SCP协议。当接入的电源适配器支持PPS协议或者SCP协议时，通道控制子电路1022接通第一开关支路1031 并关断第二开关支路1032，通过第一充电回路对蓄电池104进行直充充电。此时，若蓄电池电压为满电压，则对蓄电池进行恒压控制。若蓄电池电压未达到满电压时，则控制直充电流为适配器能力值和电池倍率电流值中的最小值。

当接入的电源适配器不支持PPS协议或者SCP协议低压直充，例如当电源适配器支持除了PPS协议和SCP协议之外的其他快充协议时，或者，当电源适配器不支持任何快充协议时，通道控制子电路1022控制第一开关支路1031关断并且第二开关支路1032导通，通过第二充电回路对蓄电池104进行充电。此时，可判断电源适配器的电流能力是否小于蓄电池104的充电倍率值；当电源适配器的电流能力小于蓄电池104的充电倍数时，则配置直流转换器输出的充电电流为电源适配器电流能力值；当电源适配器的电流能力大于等于蓄电池104的充电倍数时，则配置直流转换器输出的充电电流为蓄电池104的充电倍率值。

本实用新型实施例提供的快充输入电路通过主控芯片102根据电源适配器所支持的快充协议，通过选择第一开关支路1031和第二开关支路1032的导通或断开，从而为蓄电池104的快速充电，可实现使用市面上的任意电源充电器进行快速充电。例如包括对市面上的快充协议包括PPS、SCP低压直冲协议充电器。且该模块是独立的充电模块，可应用于各类对快充输入有需求的电子产品。

需要说明的是，由于本实用新型上述任一实施例提供的快充输入电路是独立的充电模块，可应用于对快充输入有需求的各类电子产品中，并不限于上述列举的具体应用实施例。还例如：移动电源、小家电、玩具等。

以上仅为本实用新型的实施例，但并不限制本实用新型的专利范围，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术成员来而言，其依然可以对前述各具体实施方式所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等效替换。凡是利用本实用新型说明书及附图内容所做的等效结构，直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理在本实用新型专利保护范围之内。

Claims

1.一种快充输入电路，包括蓄电池，其特征在于，包括：

接口，所述接口用于与电源适配器连接；

2.根据权利要求1所述的快充输入电路，其特征在于，所述快充输入电路还包括：第一电流采样电阻，所述第一开关支路的所述第一端和所述第二开关支路的所述第一端分别通过所述第一电流采样电阻与所述接口连接；

3.根据权利要求2所述的快充输入电路，其特征在于，所述快充输入电路还包括：

4.根据权利要求2或3所述的快充输入电路，其特征在于，所述第一开关支路包括：第一MOS晶体管和第二MOS晶体管，所述第一MOS晶体管的漏极与所述第二MOS晶体管的漏极连接，所述第一MOS晶体管的源极作为所述第一开关支路的所述第一端，所述第二MOS晶体管的源极作为所述第一开关支路的所述第二端，所述第一MOS晶体管的栅极和第二MOS晶体管的栅极相连接并作为所述第一开关支路的控制端与所述通道控制子电路的第一控制端连接；

所述第二开关支路包括：第三MOS晶体管和第四MOS晶体管，所述第三MOS晶体管的漏极与所述第四MOS晶体管的漏极连接，所述第三MOS晶体管的源极作为所述第二开关支路的所述第一端，所述第四MOS晶体管的源极作为所述第二开关支路的所述第二端，所述第三MOS晶体管的栅极和第四MOS晶体管的栅极相连接并作为所述第二开关支路的控制端与所述通道控制子电路的第二控制端连接。

5.根据权利要求1-3任意一项所述的快充输入电路，其特征在于，所述接口为Type-C型USB接口。

6.根据权利要求1-3任意一项所述的快充输入电路，其特征在于，所述直流转换器为输出电流电压可调节的直流电源转换器。

7.一种移动终端，其特征在于，所述移动终端包括如权利要求1至6中任一项所述的快充输入电路。

8.一种可穿戴设备，其特征在于，所述可穿戴设备包括如权利要求1至6中任一项所述的快充输入电路。

9.一种体脂称，其特征在于，所述体脂称包括如权利要求1至6中任一项所述的快充输入电路。

10.一种电子烟，其特征在于，所述电子烟包括如权利要求1至6中任一项所述的快充输入电路。