CN105207279A - 充放电电路和移动终端 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种充放电电路和一种移动终端，其中，充放电电路包括：第一接口、开关单元和电量储存单元，其中，第一接口通过开关单元连接至电量储存单元，还包括：第二接口、处理器、脉冲发生器、升压开关和滤波器，其中，第二接口通过升压开关与滤波器的一端连接，滤波器的另一端与电量存储单元电联接，滤波器对电量储存单元的输出电压进行升压处理；处理器在接收到来自第二接口的第一信号时，通过脉冲发生器控制升压开关导通，使电量储存单元通过第二接口对外供电。通过本发明的技术方案，终端可同时连接外部设备和电源，既可以对外部设备进行充电，也可以对终端本身充电。

Description

充放电电路和移动终端

技术领域

本发明涉及终端充电技术领域，具体而言，涉及一种充放电电路和一种移动终端。

背景技术

目前，移动终端的充电方案主要是三极管+MOS管充电通路，以手机为例，在检测到充电接口接入电源时，控制MOS管导通进而控制三极管导通，利用三极管的电流放大特性实现充电。虽然该方案基本实现了用户对充电的需求，但是当手机用于支持OTG（On-The-Go，设备连接协议）给外部供电时，没有办法实现对手机自身的充电，也就是说在电池电压不够的情况下，没有办法在用户需要OTG体验的情况下进行手机的续航。因此，手机在支持OTG外设时本身无法充电，续航能力很差，如果本身电量不够，根本无法通过手机实现一些功能，极大地影响了用户体验。

因此，如何在终端用于支持OTG给外部供电时，实现对终端自身的充电成为目前亟待解决的技术问题。

发明内容

考虑到上述背景技术，本发明提出了一种新的充放电电路，在对终端充电的同时，可对外供电。

有鉴于此，本发明提出了一种充放电电路，在为电量储存单元充电时，同时为外部设备供电，包括：第一接口、开关单元和电量储存单元，其中，所述第一接口通过所述开关单元连接至所述电量储存单元，还包括：第二接口、处理器、脉冲发生器、升压开关和滤波器，其中，所述第二接口通过所述升压开关与所述滤波器的一端连接，所述滤波器的另一端与所述电量存储单元电联接，所述滤波器对所述电量储存单元的输出电压进行升压处理；所述处理器在接收到来自所述第二接口的第一信号时，通过所述脉冲发生器控制所述升压开关导通，使所述电量储存单元通过所述第二接口对外供电。

本发明提供的充放电电路除了充电通路之外，还包括给外部设备充电的通路。在第二接口接入外部设备，第一接口接入电源时，处理器在检测到第二接口接入外部设备时，控制脉冲发生器向升压开关发送脉冲信号，使升压开关导通，滤波器对来自电量储存单元的输出电压进行升压处理，从而通过第二接口向外部设备充电，同时处理器在检测到第一接口接入电源时，控制开关单元导通，从而通过第一接口向电量储存单元充电，避免了现有技术中电量储存单元持续给外部设备供电而导致电量储存单元自身电量不够的问题。

本发明还提出了一种移动终端，包括上述任一项技术方案所述的充放电电路。该移动终端包括但不限于手机、平板电脑、可穿戴设备。

移动终端包括第一接口和第二接口，第二接口可接入外部设备，使移动终端为外部设备供电，第一接口可接入电源，为移动终端供电。因此，在第一接口接入电源且第二接口接入外部设备时，可实现给外部设备充电的同时对移动终端进行供电，从而避免了现有技术中移动终端持续给外部设备供电而导致移动终端自身电量不够的问题。

附图说明

图1示出了根据本发明的一个实施例的充放电电路的结构示意图；

图2示出了具有如图1所示的充放电电路的移动终端示意图。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

图1示出了根据本发明的一个实施例的充放电电路的结构示意图。

如图1所示，根据本发明的实施例充放电电路包括：第一接口4042、开关单元4010和电量储存单元4014，其中，第一接口4042通过开关单元4010连接至电量储存单元4014（电池），充放电电路还包括：第二接口4022、处理器108、脉冲发生器110、升压开关104和滤波器106，其中，

第二接口4022通过升压开关104与滤波器106的一端连接，滤波器106的另一端与电量存储单元电联接，滤波器106对电量储存单元的输出电压进行升压处理，并将经过升压处理的输出电压通过升压开关104传输至第二接口4022；

处理器108在接收到来自第二接口4022的第一信号（该第一信号是第二接口检测到外部设备接入向处理器通知的信号）时，通过脉冲发生器110控制升压开关104导通，使电量储存单元通过第二接口4022为所述外部设备供电。

充放电电路还包括：降压开关102，第二接口4022通过降压开关102与滤波器106的一端连接，滤波器106对第二接口4022的输出电压进行降压处理，并将经过降压处理的输出电压传输至电量储存单元；

处理器108还用于在接收到来自第二接口4022的第二信号（该第二信号是第二接口检测到接入电源时向处理器通知的信号）时，通过脉冲发生器110控制降压开关102导通，通过第二接口4022为电量储存单元供电。

进一步地，充放电电路还包括：检测电路406，连接至滤波器106的一端和开关单元4010，在第二接口4022接入外部设备且第一接口4042接入电源时，检测滤波器106的供电电流的大小和开关单元4010的充电电流的大小，并将检测结果发送至处理器；处理器108，连接至检测电路406和电量储存单元，根据电量储存单元储存的电量以及供电电流和充电电流的相对大小确定是否控制升压开关104断开，以停止为外部设备供电。

在图1中，实线表示充电通路，虚线表示控制通路，实线中的连接线10表示通信检测通路。

从图中可知，该方案实际包含两个充电通路，一个是三极管+MOS管充电通路，另一个是DC\DC（降压充电通路）。当圆形充电接口和USBOTG设备同时接入时，手机CPU通过通信检测通路检测到有外设接入时，会控制脉冲发生器发出脉冲方波，继而去控制升压开关工作（降压开关关闭），与后面的LC滤波实现给电池反向升压，给USB连接器电源接口一个稳定的5V电压，继而给外设供电，同时手机CPU还检测到圆形充电接口电源的接入，继而去控制MOS管导通再去控制三极管导通，利用三极管的电流放大特性实现充电。这样可以实现在手机给外设供电的同时还对手机进行充电，保证手机的续航。

而如果是单纯的USB接口充电和圆形充电同时插入时，手机检测到没有外接设备，而是AC交流充电，则会控制脉冲发生器去控制降压开关工作（升压开关关闭），经过LC滤波器对电信号进行降压处理，同时也控制圆形充电接口通路导通，实现双通路充电。可以注意到，LC滤波模块后面还带有分压反馈和比较放大器，分压反馈将LC滤波器处理的电压反馈至比较放大器，比较放大器将该电压与基准电压进行比较，根据比较结果，调节脉冲发生器输出的脉冲信号，从而通调节升压开关或降压开关的导通断开时间的占空比，完全可以实现自己的环路稳定和控制。

而且本方案在两个通路后面会连接到一个主通路上然后通过一个检测电路406输出给电池，该检测电路406还连接至手机CPU（处理器），可以检测当前整个手机的充电状态，如果手机本身还有电量，则手机CPU完全可以计算当前手机本身充电状态与耗电状态的对比和当前电池的电量来做一些节能省电措施，或者来确认如果支持当前的OTG设备，手机还可以续航多久，及时提醒用户充电。

在图1中示出了整合了两种充放电电路的结构，本领域技术人员应理解，实际上，还可以整合三个或三个以上充放电电路，考虑到电路板的面积和体积，优选采用图1所示充放电电路结构。在第二接口4022接入外部设备，第一接口4042接入电源时，通过第二接口4022向外部设备充电，同时通过第一接口4042向电量储存单元充电，避免了现有技术中电量储存单元持续给外部设备供电而导致电量储存单元自身电量不够的问题。另外，在对电量储存单元充电时，若第二接口4022未接入外部设备，则可以将第二接口4022和第一接口4042同时接入电源，即通过第二充放电电路402和第一充放电电路404同时向电量储存单元充电。

在第二接口4022接入外部设备，第一接口4042接入电源时，电量储存单元一方面接收外部电源的充电，自身电量增加；另一方面电量储存单元向外部设备供电，自身电量减少。如果电量储存单元本身电量不足，且单位时间的供电电量大于充电电量，则会导致电量储存单元的电量持续减少，在电量不足时，影响终端的正常工作。因此，加入检测电路406，检测供电电流以及充电电流，根据电量储存单元4014自身的电量以及供电电流与充电电流的大小关系，确定能否向外部设备供电，以避免因电量储存单元自身电量不够而停止工作。

在电量储存单元的电量小于预设值（例如总容量的百分之五十）时，表明电量储存单元中剩余的电量已经很少，如果此时供电电流大于充电电流，也即电量储存单元单位时间内向外部设备提供的电压大于外部电源向电量储存单元提供的电压，继续向外部设备供电，则电量储存单元中的电量会继续减少，甚至停止工作。因此，为避免电量储存单元因电量不足停止工作，在电量储存单元的电量小于预设值并且供电电流大于充电电流时，停止向所述外部设备供电，直至电量存储单元的电量大于预设值或充电电流大于供电电流时可以继续向外部设备供电。

当然，在第二接口4022连接外部设备，而第一接口4042未连接电源时，此时电量储存单元向外部设备供电，电量储存单元的电量持续减少，为避免因电量不足而停止工作，在电量储存单元的电量小于预设值时即停止向外部设备供电。此预设值可根据电量储存单元的使用环境自由设定，例如：在电量储存单元处于高耗电使用环境时，预设值可设定较大，以保证电量储存单元停止向外部设备供电后的工作时间；在电量储存单元处于待机或其他低耗电环境时，预设值可设定较小，以保证外部设备可得到足够的电量，同时保证电量存储单元停止向外部设备供电后的工作时间。

在上述技术方案中，优选地，所述检测电路406为检测电阻。例如：可以将检测电阻分别与滤波器的一端和三极管的一端连接，可以方便的检测出供电电流和充电电流的绝对和，以确定电量储存单元的电量是增加还是减少。

优选地，第二接口4022通过第一隔离电路12连接至处理器108，以对来自第二接口4022的直流进行隔离；第二接口4022通过第二隔离电路14连接至处理器108，以对来自第一接口4042的直流电进行隔离。

由于第一接口4042和第二接口除了对电量储存单元进行供电之外，还可以对处理器进行供电，因此，第二接口和第二接口的电源线均连接至处理器，为了防止电流相互干扰，在各接口与处理器之间的电源线上分别设置隔离电路，可有效防止第二接口4022的直流电与第一接口4042的直流电互相串扰。

在上述技术方案中，优选地，所述第一隔离电路和所述第二隔离均为二极管。由于二极管具有单向导通性，因此可选用二极管作为隔离电路来避免第第一接口4042和第二接口4022之间电流的相互干扰。

开关单元4010包括三极管和场效应管，其中，三极管的基极连接至场效应管的漏极，三极管的集电极连接至检测电路，三极管的发射极连接至第一接口，场效应管的源极连接至处理器。

在上述技术方案中，优选地，还包括：瞬态抑制二极管，连接至所述三极管的发射极。

在三极管与第一接口4042之间接入瞬态抑制二极管，可避免第一接口4042处由于静电效应或其他噪声信号产生的瞬间脉冲损坏三极管，有效的保护了开关单元4010。

下面以手机为例进行说明，当第二接口上有5V电源时，在检测到有充电器插入，激活处理器，处理器控制与第二接口连接的充电电路对电池进行充电；当第一接口上有5V电压时，同样激活处理器，然后在处理器的控制下对电池进行充电。如果第二接口4022和第一接口4042同时连接电源，则可以实现两个通路同时充电。

当第二接口连接外部设备时，可以通过手机的第一接口给手机进行充电。第二接口和第一接口代表两路充放电电路的接口，第二接口和第一接口共用一个管脚作为处理器的插入充电检测，并为处理器的相关充电模块供电，使处理器能够工作起来，为了防止两路充放电电路的电流互相干扰，需要在两个通路上分别增加一个二极管以组成隔离电路。

这样只要有两个充电电源，那么手机就可以实现两路同时充电，最大充电电流可以达到将近2A（第二接口对应的通路为1.2A，第一接口对应的通路为0.8A），不过这要求电池最大持续充电电流满足本发明的最大充电电流。第二接口可以是USB接口，第一接口可以是一个圆型或顶针形的接口，为了静电防护，需要在第一接口处接一个双向TVS（瞬态抑制二极管），这样就可以实现手机在连接外部设备时也可以保证良好的充电。

但是需要注意的是，两路充电需要设置一些参数，例如充电截止电压，过温保护的温度参数等应一致或在一定范围之内，以防止手机端进行一些误操作。至于布局方面，这两路充电最好都靠近电池端子，但是两路充电本身应留有一定距离，一方面防止温升，另一方面两个充放电通路靠近会限制充电电流，可能会导致实际充电电流降低。另外，在图1中是把检测电路406移到总电流通路上，即两路充放电电路连接起来的通路，在另一实施方式中，还可以在每一充放电电路的充电通路上均设置一个检测电路406。因此，在图1中，检测电阻上流过的是总通路的电流，处理器可以直接控制整个通路的电流，也可以更直接的去控制整个状态，比如说，根据检测电阻上电流（充电与耗电电流之和，结合电池电量，可以简单预测手机续航时间，如果支持OTG的续航时间，则可以根据预测结果来提醒用户并控制强行关断OTG）可以决定手机是否可以提供OTG功能，如果电量很低，手机耗电又很大，这时就会关断OTG功能。

根据本发明的实施例的移动终端，包括上述实施例中任一项所述的充放电电路。如图2所示，根据本发明的移动终端202包括至少两个充电接口（4022和4042）。

通过在移动终端中加入充放电电路400，当移动终端连接外部设备时，移动终端的第一接口4042可以接入电源，在移动终端通过第二接口4022向外部设备充电时，电源可以通过第一接口4042向移动终端充电，从而避免了现有技术中移动终端持续给外部设备供电而导致移动终端自身电量不够的问题。另外，在对移动终端充电时，若第二接口4022未接入外部设备，则可以将第二接口4022和第一接口4042同时接入电源。

以上结合附图详细说明了本发明的技术方案，本发明提出了一种新的充放电技术，集成多种充放电电路，在对终端充电的同时，可对外供电，还设置了隔离电路来解决互相干扰的问题，并设计了充电管理策略，在满足OTG功能时，能够保证终端的正常使用。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种充放电电路，包括：第一接口、开关单元和电量储存单元，其中，所述第一接口通过所述开关单元连接至所述电量储存单元，其特征在于，还包括：第二接口、处理器、脉冲发生器、升压开关和滤波器，其中，

所述第二接口通过所述升压开关与所述滤波器的一端连接，所述滤波器的另一端与所述电量存储单元电联接，所述滤波器对所述电量储存单元的输出电压进行升压处理；

所述处理器在接收到来自所述第二接口的第一信号时，通过所述脉冲发生器控制所述升压开关导通，使所述电量储存单元通过所述第二接口对外供电。

2.根据权利要求1所述的充放电电路，其特征在于，还包括：

检测电路，所述检测电路的一端连接至所述电量储存单元，另一端分别与所述滤波器的另一端和所述开关单元连接，在所述第二接口接入外部设备且所述第一接口接入电源时，检测所述滤波器的供电电流的大小和所述开关单元的充电电流的大小，并将检测结果发送至所述处理器；

所述处理器根据所述电量储存单元储存的电量以及供电电流和充电电流的相对大小确定是否控制所述升压开关断开，以停止为所述外部设备供电。

3.根据权利要求2所述的充放电电路，其特征在于，所述处理器还用于在所述电量储存单元储存的电量小于等于预设值，且所述供电电流大于所述充电电流时，通过所述脉冲发生器控制所述升压开关断开，以停止向所述外部设备供电。

4.根据权利要求2所述的充放电电路，其特征在于，所述检测电路为检测电阻。

5.根据权利要求1所述的充放电电路，其特征在于，还包括：

降压开关，所述第二接口通过所述降压开关与所述滤波器的一端连接，所述滤波器对所述第二接口的输出电压进行降压处理；

所述处理器还用于在接收到来自所述第二接口的第二信号时，通过所述脉冲发生器控制所述降压开关导通，通过所述第二接口为所述电量储存单元供电。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的充放电电路，其特征在于，所述第二接口通过第一隔离电路连接至所述处理器，以对来自所述第二接口的直流进行隔离；

所述第二接口通过第二隔离电路连接至所述处理器，以对来自所述第一接口的直流电进行隔离。

7.根据权利要求6所述的充放电电路，其特征在于，所述第一隔离电路和所述第二隔离电路均为二极管。

8.一种移动终端，其特征在于，包括如权利要求1至7中任一项所述的充放电电路。