JP2017529043A - 充電回路及び移動端末 - Google Patents

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Abstract

本発明は充電回路及び移動端末を提供する。充電回路は充電インタフェースと移動端末のバッテリーの間に配置される。充電回路は第一回路と、磁気結合素子と、第二回路と、を含む。該第一回路、該磁気結合素子、及び該第二回路は、順次に充電インタフェースとバッテリーの間に直列に接続されている。本発明の実施形態によれば、充電回路のＤＣ電流路は磁気結合素子により分離される。すなわち、充電回路においてＤＣ電流路を有しない。第一回路が故障時、充電インタフェースからのＤＣ電流は第二回路及びバッテリーに直接に出力せず、これによって、充電回路の信頼性を向上させる。【選択図】図２

Description

本願は、移動端末の分野に関し、特に充電回路及び移動端末に関する。
移動端末の普及に伴い、充電回路は移動端末事業者の注目される課題になった。
図１は、従来技術において移動端末で用いる充電回路が示される回路図である。この充電回路は、ＭＯＳトランジスタと、制御回路と、ダイオードと、インダクタと、バッテリーと、を含むＢＵＣＫ回路として称される。充電時、変化する方形波電流を生成するために制御回路はＭＯＳトランジスタをターンオン／ターンオフに制御する。方形波電流は、ＭＯＳトランジスタからインダクタに流れ、それから、インダクタにより電圧安定化が行われた後でバッテリーに流れる。
上述の充電プロセスはＭＯＳトランジスタの破壊のリストを有する。ＭＯＳトランジスタの破壊の時、電流はインダクタ、電流／電圧検査回路、バッテリーに直接に流れる。これは、バッテリーが制限電圧を超えることを引き起こし、より重大な結果につながってもよい。
ＭＯＳトランジスタへのダメージの原因は次のとおりである。
ＭＯＳトランジスタは誤通電される。ＭＯＳトランジスタの両端における電圧は耐えうる最大電圧を超える。静電破壊またはサージである。
質の悪いＭＯＳトランジスタである。または統合された製造技術の問題がある。
他の欠陥を有することができる。
以上の問題を回避し、ＭＯＳトランジスタの依頼性を向上させるために、ＭＯＳトランジスタのオン抵抗（ＲＤＳＯＮ）の値を増加させ、これによって、ＭＯＳトランジスタの電圧抵抗を向上させる。一方、高抵抗は順に、充電回路が容易に発熱することと低いエネルギー伝達効率などを引き起こす。
本発明は、移動端末における充電回路の依頼性を向上させる目的で、充電回路及び移動端末を提供する。
本発明の第一態様によれば、充電回路が提供される。充電インタフェースと移動端末のバッテリー（電池）の間に配置される充電回路は、第一回路と、磁気結合素子と、第二回路と、を含む。該第一回路、該磁気結合素子、及び該第二回路は、順次に充電インタフェースとバッテリーの間に直列に接続されている。第一回路は、充電インタフェースから第一電流を受け、第一電流を変化した大きさ及び／又は方向を有する第二電流に転換するように構成される。磁気結合素子は、第一コイルと、第二コイルと、を含む。第一コイルを第一回路に接続し、第二コイルを第二回路に接続し、充電回路の直流（ＤＣ）電流路を切断するように、第一コイルと第二コイルとが互いに離隔される。磁気結合素子は、変化した大きさ及び／又は方向を有する第二電流を利用することにより、電磁誘導の仕方で第一コイルから第二コイルまでエネルギーを転換し、これによって、第三電流を生成する。第二電流は、第三電流を、バッテリーを充電するためにバッテリー充電に適している第四電流に調整するように構成される。
第一態様に基づいて、一実施形態において、第一回路は、ハーフブリッジ回路と、ハーフブリッジ回路を制御する制御回路とを含む。ハーフブリッジ回路は、第一スイッチトランジスタと、第二スイッチトランジスタと、を含む。第一スイッチトランジスタの第一端を充電インタフェースに接続し、第一スイッチトランジスタの第二端を第一コイルの第一端に接続し、また、第一スイッチトランジスタの制御端を制御回路に接続する。第二スイッチトランジスタの第一端を第一スイッチトランジスタの第二端に接続し、第二スイッチトランジスタの第二端を接地し、第二スイッチトランジスタの制御端を制御回路に接続する。第一コイルの第二端を接地する。
第一態様またはいずれか上記の実施形態に基づいて、別の実施形態において、第一回路は、フルブリッジ回路と、フルブリッジ回路を制御する制御回路とを含む。フルブリッジ回路は、第一スイッチトランジスタと、第二スイッチトランジスタと、第三スイッチトランジスタと、第四スイッチトランジスタと、を含む。第一スイッチトランジスタの第一端を充電インタフェースに接続し、第一スイッチトランジスタの第二端を第一コイルの第二端に接続し、また、第一スイッチトランジスタの制御端を制御回路に接続する。第二スイッチトランジスタの第一端を第一スイッチトランジスタの第二端に接続し、第二スイッチトランジスタの第二端を接地し、第二スイッチトランジスタの制御端を制御回路に接続する。第三スイッチトランジスタの第一端を充電インタフェースに接続し、第三スイッチトランジスタの第二端を第一コイルの第一端に接続し、また、第三スイッチトランジスタの制御端を制御回路に接続する。第四スイッチトランジスタの第一端を第三スイッチトランジスタの第二端に接続し、第四スイッチトランジスタの第二端を接地し、第四スイッチトランジスタの制御端を制御回路に接続する。
第一態様またはいずれか上記の実施形態に基づいて、別の実施形態において、は、第一回路は、スイッチトランジスタと、スイッチトランジスタを制御する制御回路と、を含む。スイッチトランジスタの第一端を充電インタフェースに接続し、スイッチトランジスタの第二端を第一コイルの第一端に接続し、スイッチトランジスタの制御端を制御回路に接続する。第一コイルの第二端を接地する。
第一態様またはいずれか上記の実施形態に基づいて、別の実施形態において、は、第一回路におけるスイッチトランジスタは金属酸化物半導体電界效果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）である。
第一態様またはいずれか上記の実施形態に基づいて、別の実施形態において、第二回路は、整流回路とフィルタ回路とを含む。
本発明の第二態様によれば、移動端末が提供される。移動端末は、充電インタフェースと、バッテリーと、第一態様または如何なる第一態様の実施形態に従う充電回路と、を含む。充電回路は、充電インタフェースとバッテリーの間に配置される。
第二様態に基づいて、一実施形態において、充電インタフェースはＵＳＢインタフェースである。
第二様態またはいずれか上記の実施形態に基づいて、一実施形態において、バッテリーはリチウムバッテリーである。
第二態様またはいずれか上記の実施形態に基づいて、一実施形態において、移動端末は通常充電モード及び急速充電モードをサポートし、該急速充電モードにおける充電電流は該通常充電モードにおける充電電流より大きい。
上述の技術スキームにおいて、充電回路のＤＣ電流路は磁気結合素子により分離される。すなわち、充電回路においてＤＣ電流路を有しない。第一回路が故障時、充電インタフェースからのＤＣ電流は第二回路及びバッテリーに直接に出力せず、これによって、充電回路の信頼性を向上させる。
本発明または従来技術における技術方案をより明確に説明するため、本明細書で用いられる添付図面の簡単な説明を以下に示される。明らかに、以下に示された図面は本発明のいくつかの実施例に過ぎず、当業者は、創造的労働を経ずにこれらの図面を基に他の図面を得られることに留意すべきである。
従来技術における充電回路を示す回路図である。 本発明の実施形態に係る充電回路を示す概略構成図である。 本発明の実施形態に係る充電回路を示す回路図である。 本発明の実施形態に係る充電回路を示す回路図である。 本発明の実施形態に係る移動端末を示す概略構成図である。
本発明の実施例における添付図面を用いて、本発明の実施形態における技術方案を明確且つ完全に説明する。当業者にとって、以下に説明した実施形態は本発明の一部の実施形態に過ぎず、創造的労働を経ずに得られる他の実施形態は、いずれも本発明の保護範囲に属することは明らかである。
図２は、本発明の実施形態に係る充電回路を示す概略構成図である。図２に示されるように、充電回路３０は充電インタフェース１０と端末のバッテリー２０の間に配置される。充電回路３０は、第一回路３１と、磁気結合素子３３と、第二回路３２と、を含む。該第一回路３１、該磁気性結合素子３３、及び該第二回路３２は、順次に充電インタフェース１０とバッテリー２０の間に直列に接続されている。
第一回路３１は、充電インタフェース１０から第一電流を受け、第一電流を変化した大きさ及び／又は方向を有する第二電流に転換するように構成される。
磁気結合素子３３は、第一コイル３３１と、第二コイル３３２と、を含む。第一コイル３３１を第一回路３１に接続し（すなわち、第一回路３１に結合する）、第二コイル３３２を第二回路３２に接続し、充電回路３０の直流（ＤＣ）電流路を切断するように、第一コイル３３１と第二コイル３３２とが互いに離隔される。磁気結合素子３３は、変化した大きさ及び／又は方向を有する第二電流を利用することにより、電磁誘導の仕方で第一コイル３３１から第二コイル３３２までエネルギーを転換し、これによって、第三電流を生成する（すなわち、第三電流は、第二コイル３３２において生成され、第二回路３２に出力される。）
第二回路３２は、第一回路３１により磁気性結合素子３３を通して第二回路３２に結合される交流（ＡＣ）をバッテリー充電に適しているＤＣに調整するように構成される。
この技術スキームにおいて、充電回路のＤＣ電流路は磁気結合素子により分離される。すなわち、充電回路においてＤＣ電流路を有しない。第一回路が故障時、充電インタフェースからのＤＣ電流は第二回路及びバッテリーに直接に出力せず、これによって、充電回路の信頼性を向上させる。
一実施形態のように、図３に示されるように、第一回路３１は、ハーフブリッジ回路３１２と、ハーフブリッジ回路を制御する制御回路３１１とを含む。ハーフブリッジ回路３１２は、第一スイッチトランジスタＴ１と、第二スイッチトランジスタＴ２と、を含む。第一スイッチトランジスタＴ１の第一端を充電インタフェース１０に接続し、第一スイッチトランジスタＴ１の第二端を第一コイル３３１の第一端に接続し、また、第一スイッチトランジスタＴ１の制御端を制御回路３１１に接続する。第二スイッチトランジスタＴ２の第一端を第一スイッチトランジスタＴ１の第二端に接続し、第二スイッチトランジスタＴ２の第二端を接地し、第二スイッチトランジスタＴ２の制御端を制御回路３１１に接続する。第一コイル３３１の第二端を接地する。さらに、第二コイル３３２の両端を、それぞれに第二回路３２及びグランドに接続することができる。また、第二回路３２は接地され得る。
本発明の実施形態において、容易に破壊するスイッチトランジスタ（ＭＯＳトランジスタのような）は第一回路内に配置される。スイッチトランジスタの破壊が生じる場合、第一回路はスイッチトランジスタを介してＤＣをＡＣに転換することができない。これにより、充電インタフェースにおけるＤＣ入力は充電インタフェースの後続のコンポーネント又はバッテリーに直接に与えられる。しかし、第一回路と第二回路の間に配置された磁気結合素子により、充電回路のＤＣ電流路を切断することができる。すなわち、第一回路におけるスイッチトランジスタは破壊され、又は故障された場合であっても充電インタフェースにおけるＤＣ入力を第二回路に流すことができず、これによって、移動端末の充電回路の信頼性を向上させることができる。
また、磁気結合素子はよいアイソレーション性能を有する。したがって、従来技術のように、ＭＯＳトランジスタの耐圧を増大させ、その後回路の信頼性を向上させるために、オン抵抗を増加させる代わりに、本発明の実施形態において、第一回路におけるスイッチトランジスタのより低いオン抵抗が可能となり、これは、発熱及び損失を減らすと同時に、すべての充電回路のエネルギー移動効率を向上させる。
一実施形態のように、第一回路は、フルブリッジ回路３１３と、フルブリッジ回路を制御する制御回路３１１とを含む。フルブリッジ回路３１３は、第一スイッチトランジスタＴ１と、第二スイッチトランジスタＴ２と、第三スイッチトランジスタＴ３と、第四スイッチトランジスタＴ４と、を含む。第一スイッチトランジスタＴ１の第一端を充電インタフェース１０に接続し、第一スイッチトランジスタＴ１の第二端を第一コイル３３１の第二端に接続し、また、第一スイッチトランジスタＴ１の制御端を制御回路３１１に接続する。第二スイッチトランジスタＴ２の第一端を第一スイッチトランジスタＴ１の第二端に接続し、第二スイッチトランジスタＴ２の第二端を接地し、第二スイッチトランジスタＴ２の制御端を制御回路３１１に接続する。第三スイッチトランジスタＴ３の第一端を充電インタフェース１０に接続し、第三スイッチトランジスタＴ３の第二端を第一コイル３３１の第一端に接続し、また、第三スイッチトランジスタＴ３の制御端を制御回路３１１に接続する。第四スイッチトランジスタＴ４の第一端を第三スイッチトランジスタＴ３の第二端に接続し、第四スイッチトランジスタＴ４の第二端を接地し、第四スイッチトランジスタＴ４の制御端を制御回路３１１に接続する。さらに、第二コイル３３２の両端を第二回路３２に接続することができ、第二回路は接地され得る。
本発明の実施形態において、容易に破壊するスイッチトランジスタ（ＭＯＳトランジスタのような）は第一回路内に配置される。スイッチトランジスタの破壊が生じる場合、第一回路はスイッチトランジスタを介してＤＣをＡＣに転換することができない。これにより、充電インタフェースにおけるＤＣ入力は充電インタフェースの後続のコンポーネント又はバッテリーに直接に与えられる。しかし、第一回路と第二回路の間に配置された磁気結合素子により、充電回路のＤＣ電流路を切断することができる。すなわち、第一回路におけるスイッチトランジスタは破壊され、又は故障された場合であっても充電インタフェースにおけるＤＣ入力を第二回路に流すことができず、これによって、移動端末の充電回路の信頼性を向上させることができる。
また、磁気結合素子はよいアイソレーション性能を有する。したがって、従来技術のように、ＭＯＳトランジスタの耐圧を増大させ、その後回路の信頼性を向上させるために、オン抵抗を増加させる代わりに、本発明の実施形態において、第一回路におけるスイッチトランジスタのより低いオン抵抗が可能となり、これは、発熱及び損失を減らすと同時に、すべての充電回路のエネルギー移動効率を向上させる。
一実施形態のように、第一回路３１は、スイッチトランジスタと、スイッチトランジスタを制御する制御回路と、を含む。スイッチトランジスタの第一端を充電インタフェースに接続し、スイッチトランジスタの第二端を第一コイル３１１の第一端に接続し、また、スイッチトランジスタの制御端を制御回路に接続する。第一コイルの第二端を接地する。
本発明の実施形態の技術スキームは従来技術への僅かな改造によって充電回路の信頼性を向上させることができる。
一実施形態のように、第一回路におけるスイッチトランジスタは、金属酸化物半導体電界效果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）を含む。
一実施形態のように、第二回路は、整流回路とフィルタ回路とを含む。
図５は、本発明の実施形態に係る移動端末を示す概略構成図である。図５に示されるように、移動端末５０は、充電インタフェース５１と、バッテリー５２と、充電回路５３と、を含む。充電回路５３は、いずれか上述の充電回路３０の実施態様を採用することができる。
上述の技術スキームにおいて、充電回路のＤＣ電流路は磁気結合素子により分離される。すなわち、充電回路においてＤＣ電流路を有しない。第一回路が故障時、充電インタフェースからのＤＣ電流は第二回路及びバッテリーに直接に出力せず、これによって、充電回路の信頼性を向上させる。
一実施形態のように、充電インタフェース５１はＵＳＢインタフェース
である。
一実施形態のように、バッテリー２０はリチウムバッテリーである。
一実施形態のように、移動端末５０は通常充電モード及び急速充電モードをサポートし、該急速充電モードにおける充電電流は該通常充電モードにおける充電電流より大きい。
ＭＯＳトランジスタの破壊の現象は、急速充電をサポートする移動端末において特に重大であることが理解されるべきである。急速充電の時、ＭＯＳトランジスタの破壊により生じる回路の信頼性の欠如の問題に対して、本発明の実施形態に従う移動端末は良い解決方法となり得る。
いずれか実施形態で示される例示のユニットまたは例示のアルゴリズム工程が、電子的ハードウェア又は電子的ハードウェアとコンピュータ・ソフトウェアの組み合わせを介して達成されえることを、当業者は理解するであろう。ハードウェアかソフトウェアかが、技術スキームの特定応用及び設計制約に依存して採用されるべきである。特定応用のそれぞれは、本発明の実施形態で示される機能を達成するために異なる方法または仕方を用いられ得、これが本発明の保護範囲に属するものである。
デバイス、システム、ユニット又はモジュールは、本発明の実施形態に従う方法に対応する説明を参照することができ、本明細書で詳細に説明しない。
本発明の実施形態で示されるデバイス、システム、方法は、他の仕方により達成され得る。上述の実施形態に従うデバイスの構成は、本発明の例示のみである。デバイスにおけるユニットの分割は、論理機能に従う分割の一種であるため、実際に他の分割は存在する可能性がある。例えば、複数のユニットまたはコンポーネントは別のシステムに組み合わせされ得、または統合され得る。又は、いくつかの特徴は無視され得るが、いくつかのユニットは実行されない必要がある。一方、示され、若しくは議論された相互結合または直接結合または通信接続は、インタフェースを介することができ、デバイスまたはユニットの間接結合または通信接続は、電気的、機械的、または他の形となり得る。
上述の分割のコンポーネントとして説明されるユニットを物理的に分離しても分離しなくてもよい。ユニットとして示されるコンポーネントは物理的なユニットとしてもよい、又はそのコンポーネントは物理的なユニットとしなくてもよい。すなわち、一つの場所にあり、または複数のネットユニットで分布させる。本発明の実施形態を実現するために実際の必要によってそれらの部分のユニットまたはすべてのユニットを選択することができる。
さらに、様々な機能ユニットは一つの処理ユニットに統合され得る。二つ以上のユニットは一つのユニットに統合され得る。又は、ユニットのそれぞれを物理的に分離する。
本発明の開示した実施形態に従う技術スキームの作業または機能は、ソフトウェア機能ユニットの形および販売の形により達成され、または独立の商品として用いられる場合、コンピュータ可読記憶媒体で格納することができる。これによれば、本発明の技術スキームのすべてまたは部分は、記憶媒体で格納することができるソフトウェア商品の形で実現することができる。記憶媒体は、ＵＳＢディスクと、リードオンリーメモリ（ＲＯＭ）と、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）と、磁気ディスクと、ＣＤと、コンピュータ可読プログラムコード又はコンピュータ可読プログラム命令を格納するように構成され得る他の如何なる媒体と、を含む。コンピュータ可読プログラムコードは、データ処理装置（パソコン、サーバー又はネットワーク装置とすることができる）において実行される場合、上述した実施形態に記載された方法のすべてまたは部分を実行するように適合される。
上述の説明は、本発明の好ましい実施形態のみであるが、本発明を限定するものではない。本発明のために当業者が複数の変更及び変形を行ってもよい。本発明の思想を逸脱しないことを前提とする場合、当業者が如何なる変更、同等置換、改良等を実施しても、本発明の保護範囲に属するものであると理解されるべきである。

Claims (10)

  1. 充電インタフェースと移動端末のバッテリー（電池）の間に配置される充電回路であって、
    第一回路と、磁気結合素子と、第二回路と、を含み、
    前記第一回路と、前記磁気結合素子と、前記第二回路は、順次に前記充電インタフェースと前記バッテリーの間に直列に接続され、
    前記第一回路は、前記充電インタフェースから第一電流を受け、前記第一電流を変化した大きさ及び／又は方向を有する第二電流に転換するように構成され、
    前記磁気結合素子は、第一コイルと、第二コイルとを含み、
    前記第一コイルを前記第一回路に接続し、前記第二コイルを前記第二回路に接続し、前記充電回路の直流（ＤＣ）電流路を切断するように、前記第一コイルと前記第二コイルとが互いに離隔され、
    前記磁気結合素子は、第三電流を生成するために、変化した大きさ及び／又は方向を有する前記第二電流を利用することにより、電磁誘導の仕方で前記第一コイルから前記第二コイルまでエネルギーを転換するように構成され、
    前記第二電流は、前記第三電流を、バッテリーを充電するように前記バッテリーの充電に適している第四電流に調整するように構成される。
  2. 前記第一回路は、ハーフブリッジ回路と、前記ハーフブリッジ回路を制御する制御回路と、を含み、
    前記ハーフブリッジ回路は、第一スイッチトランジスタと、第二スイッチトランジスタと、を含み、
    前記第一スイッチトランジスタは、前記充電インタフェースに接続されるように構成される第一端と、前記第一コイルの第一端に接続される第二端と、前記制御回路に接続される制御端と、を有し、
    前記第二スイッチトランジスタは、前記第一スイッチトランジスタの第二端に接続される第一端と、接地されるように構成される第二端と、前記制御回路に接続される制御端と、を有し、
    前記第一コイルは接地されるように構成される第二端を有する、請求項１に記載の充電回路。
  3. 前記第一回路は、フルブリッジ回路と、前記フルブリッジ回路を制御する制御回路と、を含み、
    前記フルブリッジ回路は、第一スイッチトランジスタと、第二スイッチトランジスタと、第三スイッチトランジスタと、第四スイッチトランジスタと、を含み、
    前記第一スイッチトランジスタは、前記充電インタフェースに接続されるように構成される第一端と、前記第一コイルの第二端に接続される第二端と、前記制御回路に接続される制御端と、を有し、
    前記第二スイッチトランジスタは、前記第一スイッチトランジスタの第二端に接続される第一端と、接地されるように構成される第二端と、前記制御回路に接続される制御端と、を有し、
    前記第三スイッチトランジスタは、前記充電インタフェースに接続されるように構成される第一端と、前記第一コイルの第一端に接続される第二端と、前記制御回路に接続される制御端と、を有し、
    前記第四スイッチトランジスタは、前記第三スイッチトランジスタの第二端に接続される第一端と、接地されるように構成される第二端と、前記制御回路に接続される制御端と、を有する、請求項１に記載の充電回路。
  4. 前記第一回路は、スイッチトランジスタと、前記スイッチトランジスタを制御する制御回路と、を含み、
    前記スイッチトランジスタは、前記充電インタフェースに接続されるように構成される第一端と、前記第一コイルの第一端に接続される第二端と、前記制御回路に接続される制御端と、を含み、
    前記第一コイルは、接地されるように構成される第二端と、を有する、請求項１〜３のうちのいずれか１項に記載の充電回路。
  5. 前記第一回路における前記スイッチトランジスタは、金属酸化物半導体電界效果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）である、請求項１〜４のうちのいずれか１項に記載の充電回路。
  6. 前記第二回路は、整流回路とフィルタ回路とを含む、請求項１〜５のうちのいずれか１項に記載の充電回路。
  7. 移動端末は、充電インタフェースと、バッテリーと、請求項１〜６のうちのいずれか１項の記載に従う充電回路と、を含み、
    前記充電回路は、前記充電インタフェースと前記バッテリーの間に配置される。
  8. 前記充電インタフェースはＵＳＢインタフェースである、請求項７に記載の移動端末。
  9. 前記バッテリーはリチウムバッテリーである、請求項７または８に記載の移動端末。
  10. 前記移動端末は、通常充電モード及び急速充電モードをサポートし、前記急速充電モードにおける充電電流は前記通常充電モードにおける充電電流より大きい、請求項７〜９のうちのいずれか１項に記載の移動端末。

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