发明内容
鉴于上述现有技术的不足之处,本发明的目的在于提供一种充电控制装置及移动终端,能在充电电流小于预设充电电流时,输出补偿充电电流,使总充电电流达到预设充电电流要求。
为了达到上述目的,本发明采取了以下技术方案:
一种移动终端的充电控制装置,其与移动终端的电源管理模块和充电接口连接,其包括:
用于检测充电类型的充电检测模块;
用于输出补偿充电电流的电流补偿模块;
用于检测充电电流,并控制电流补偿模块的工作的补偿检测模块;
所述充电检测模块连接充电接口、电流补偿模块和电源管理模块,所述补偿检测模块连接电流补偿模块和电源管理模块。
所述的移动终端的充电控制装置中,所述充电检测模块包括第一运算放大器、第二运算放大器、第一MOS管、第二MOS管、第三MOS管、第四MOS管、第一比较电阻和第二比较电阻;
所述第一运算放大器的正输入端连接第一MOS管的源极和第二MOS管的漏极、还通过第一比较电阻连接第一运算放大器的负输入端和电源管理模块,所述第一运算放大器的输出端连接第一MOS管的栅极、第二MOS管的栅极和电流补偿模块,所述第一MOS管的漏极和第二MOS管的源极均连接所述充电接口;
所述第二运算放大器的负输入端连接第三MOS管的源极和第四MOS管的漏极、还通过第二比较电阻连接第二运算放大器的正输入端和电源管理模块,所述第二运算放大器的输出端连接第三MOS管的栅极、第四MOS管的栅极和电流补偿模块。
所述的移动终端的充电控制装置中,所述充电检测模块还包括第一二极管和第二二极管,所述第一二极管的正极连接第一运算放大器的负输入端,所述第一二极管的负极连接电源管理模块;所述第二二极管的正极连接第二运算放大器的正输入端,所述第一二极管的负极连接电源管理模块。
所述的移动终端的充电控制装置中,所述电流补偿模块包括用于输出第一补偿充电电流的第一电流补偿单元和用于输出第二补偿充电电流的第二电流补偿单元;所述第一电流补偿单元串联在第一运算放大器的输出端和补偿检测模块的第一输入端之间,所述第二电流补偿单元串联在第二运算放大器的输出端和补偿检测模块的第二输入端之间。
所述的移动终端的充电控制装置中,所述第一电流补偿单元包括第一三极管、第二三极管、第一分压电阻、第二分压电阻和第一上拉电阻;
所述第一三极管的基极连接第一运算放大器的输出端,第一三极管的集电极连接第二三极管的基极、还通过第一上拉电阻连接充电接口、第一MOS管的漏极和第二MOS管的源极,第一三极管的发射极接地;所述第二三极管的集电极连接所述充电接口、第一MOS管的漏极和第二MOS管的源极,所述第二三极管的发射极通过第一分压电阻连接补偿检测模块的第一输入端和第二分压电阻的一端,第二分压电阻的另一端接地。
所述的移动终端的充电控制装置中,所述第二电流补偿单元包括第三三极管、第四三极管、第三分压电阻、第四分压电阻和第二上拉电阻;
所述第三三极管的基极连接第二运算放大器的输出端,第三三极管的集电极连接第四三极管的基极、还通过第二上拉电阻连接充电接口、第一MOS管的漏极和第二MOS管的源极,第三三极管的发射极接地;所述第四三极管的集电极连接所述充电接口、第一MOS管的漏极和第二MOS管的源极,所述第四三极管的发射极通过第三分压电阻连接补偿检测模块的第二输入端和第四分压电阻的一端,第四分压电阻的另一端接地。
所述的移动终端的充电控制装置中,所述补偿检测模块包括第三运算放大器、第四运算放大器、第三比较电阻和第四比较电阻;
所述第三运算放大器的正输入端通过第一分压电阻连接第二三极管的发射极、还通过第二分压电阻接地、也通过第三比较电阻连接第三运算放大器的负输入端和电源管理模块,所述第三运算放大器的输出端连接第一三极管的基极、第一MOS管的源极和第二MOS管的漏极;
所述第四运算放大器的负输入端通过第三分压电阻连接第四三极管的发射极、还通过第四分压电阻接地、也通过第四比较电阻连接第四运算放大器的正输入端和电源管理模块,所述第四运算放大器的输出端连接第三三极管的基极、第三MOS管的源极和第四MOS管的漏极。
所述的移动终端的充电控制装置中,所述补偿检测模块还包括第三二极管和第四二极管,所述第三二极管的正极连接第三运算放大器的负输入端,第三二极管的负极连接电源管理模块,所述第四二极管的正极连接第三运算放大器的正输入端,第四二极管的负极连接电源管理模块。
所述的移动终端的充电控制装置中,所述第一三极管和第三三极管均为PNP三极管,第二三极管和第四三极管均为NPN三极管,所述第一MOS管和第三MOS管均为NMOS管,第二MOS管和第四MOS管均为PMOS管。
一种移动终端,其包括充电接口、电源管理模块和上述的充电控制装置,所述充电控制装置与移动终端的电源管理模块和充电接口连接。
相较于现有技术,本发明提供的充电控制装置及移动终端,通过充电检测模块检测充电类型,并由补偿检测模块判断是否需要补偿充电电流,在充电电流小于预设充电电流时开启电流补偿模块输出补偿充电电流,使总的充电电流达到预设充电电流要求,从而缩短充电时间,提升用户体验效果。
具体实施方式
本发明提供一种充电控制装置及移动终端,能对充电器充电和电脑充电分开进行检测,并且对充电器充电补偿电流和电脑充电补偿电流分开检测避免误判。因此本发明包括四个分支,其中,第一路分支用于检测充电器的充电电流,当充电器的充电电流小于1A时,开启第二路分支输出充电器的充电补偿电流;第三路分支用于检测电脑充电,当电脑充电的电流小于500mA时,开启第四路分支输出电脑的充电补偿电流;这四个分支相应独立。
为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确,以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
以智能手机为例,智能手机采用充电器充电时其预设充电电流为1A,采用电脑充电时,其预设充电电流为500mA,但在实际充电时,采用充电器充电的充电电流一般小于850mA,采用电脑充电时的充电电流一般小于490mA。本发明根据实际充电电流大小,设置充电器充电时的补偿充电电流为150mA,设置电脑充电时的补偿充电电流为10mA。
请参阅图1,本发明提供的移动终端的充电控制装置移动终端的电源管理模块10和充电接口J1连接,其包括充电检测模块20、电流补偿模块30和补偿检测模块40。其中,所述电源管理模块10包括PM8029电源管理芯片,充电电流通过第16管脚P16进入PM8029电源管理芯片中,实现对移动终端的电池充电。
所述充电检测模块20连接充电接口J1、电流补偿模块30和电源管理模块10,用于检测充电类型判断是充电器充电还是电脑充电,所述补偿检测模块40用于检测是否需要,在充电电流达不到预设充电电流要求时,控制电流补偿模块30开启,输出相应的补偿充电电流,在充电电流达到预设充电电流要求时,控制电流补偿模块30关闭,不输出补偿充电电流。
本发明实施例中,所述充电检测模块20包括第一运算放大器Q1、第二运算放大器Q2、第一MOS管M1、第二MOS管M2、第三MOS管M3、第四MOS管M4、第一比较电阻R11和第二比较电阻R12。其中,所述第一运算放大器Q1和第二运算放大器Q2的失调电压为5mV,其供电部分均由电池输出的VBATT电压供电。所述第一比较电阻R11和第二比较电阻R12的阻值均为0.01Ω。所述第一MOS管M1和第三MOS管M3均为NMOS管,在基极为高电平时导通,第二MOS管M2和第四MOS管M4均为PMOS管,在基极为低电平时导通。
所述第一运算放大器Q1的正输入端连接第一MOS管M1的源极和第二MOS管M2的漏极、还通过第一比较电阻R11连接第一运算放大器Q1的负输入端和电源管理模块10,所述第一运算放大器Q1的输出端连接第一MOS管M1的栅极、第二MOS管M2的栅极和电流补偿模块30,所述第一MOS管M1的漏极和第二MOS管M2的源极均连接所述充电接口J1。当移动终端采用数据线连接电脑充电时,如果充电电流小于500mA,即小于500mA×0.01=5mV,则第一运算放大器Q1的正输入端和负输入端的电压差小于第一运算放大器Q1的输入失调电压5mV,则第一运算放大器Q1输出低电平信号,同时补偿检测模块开启电流补偿模块30。
所述第二运算放大器Q2的负输入端连接第三MOS管M3的源极和第四MOS管M4的漏极、还通过第二比较电阻R12连接第二运算放大器Q2的正输入端和电源管理模块10,所述第二运算放大器Q2的输出端连接第三MOS管M3的栅极、第四MOS管M4的栅极和电流补偿模块30。当移动终端采用充电器充电时,如果充电电流小于1A,即小于1000mA×0.01=10mV,大于5mV,则第二运算放大器Q2的负输入端和正输入端的电压的差大于第二运算放大器Q2的输入失调电压5mV,则第二运算放大器Q2输出低电平信号,同时补偿检测模块开启电流补偿模块30。
本发明的充电检测模块20在检测充电器充电和电脑充电时,相互独立、互不干扰。当电脑充电时,最大充电电流为500mA时,500mA×0.01=5mV,不小于第一运算放大器Q1的输入失调电压,则第一运算放大器Q1输出高电平信号,第一MOS管M1导通,第二MOS管M2截止不打开补偿电流,充电电流通VBUS-IN过第一比较电阻R11输入电源管理模块10中。
同理,当充电器充电时,最大充电电流为1000mA时,1000mA×0.01=10mV,大于第二算放大器Q2的输入失调电压,则第二运算放大器Q2输出高电平信号,第三MOS管M3导通、第四MOS管M4截止不打开补偿电流,充电电流通VCHG-IN过第二比较电阻R12输入电源管理模块10中。
在继续参阅图1,在本发明的充电控制装置中,其充电检测模块20根据充电类型设置有用于输出第一补偿充电电流的第一电流补偿单元301和用于输出第二补偿充电电流的第二电流补偿单元302。所述第一电流补偿单元301串联在第一运算放大器Q1的输出端和补偿检测模块40的第一输入端1之间,可输出150mA的补偿充电电流对充电器的充电电流进行补偿。所述第二电流补偿单元302串联在第二运算放大器Q2的输出端和补偿检测模块40的第二输入端2之间可输出10mA的补偿充电电流对电脑的充电电流进行补偿。
具体实施时,所述第一电流补偿单元301包括第一三极管A1、第二三极管A2、第一分压电阻R1、第二分压电阻R2和第一上拉电阻R5。其中,所述第一三极管A1为PNP三极管,第二三极管A2为NPN三极管,第一上拉电阻R5的阻值为1KΩ,用于稳定所述第一三极管A1。
所述第一三极管A1的基极连接第一运算放大器Q1的输出端,第一三极管A1的集电极连接第二三极管A2的基极、还通过第一上拉电阻R5连接充电接口J1、第一MOS管M1的漏极和第二MOS管M2的源极,第一三极管A1的发射极接地;所述第二三极管A2的集电极连接所述充电接口J1、第一MOS管M1的漏极和第二MOS管M2的源极,所述第二三极管A2的发射极通过第一分压电阻R1连接补偿检测模块40的第一输入端和第二分压电阻R2的一端,第二分压电阻R2的另一端接地。
由于电脑充电的补偿电流最大为10mA,充电接口J1输出的充电电压信号VCHG为4.2V,又4.2V/10mA=420Ω,则第一分压电阻R1和第二分压电阻R2的阻值均为为210Ω。
相似地,所述第二电流补偿单元302包括第三三极管A3、第四三极管A4、第三分压电阻R3、第四分压电阻R4和第二上拉电阻R6;其中,所述第三三极管A3为PNP三极管,第四三极管A4为NPN三极管,第二上拉电阻R6的阻值为1KΩ,用于稳定所述第三三极管A3。
所述第三三极管A3的基极连接第二运算放大器Q2的输出端,第三三极管A3的集电极连接第四三极管A4的基极、还通过第二上拉电阻R6连接充电接口J1、第一MOS管M1的漏极和第二MOS管M2的源极,第三三极管A3的发射极接地;所述第四三极管A4的集电极连接所述充电接口J1、第一MOS管M1的漏极和第二MOS管M2的源极,所述第四三极管A4的发射极通过第三分压电阻R3连接补偿检测模块40的第二输入端和第四分压电阻R4的一端,第四分压电阻R4的另一端接地。
由于,充电器充电时的补偿电流最大为150mA,充电接口J1输出的充电电压信号VCHG为4.2V,又4.2V/150mA=28Ω,则第三分压电阻R3和第四分压电阻R4的阻值均为14Ω。
请继续参阅图1,在本发明的充电控制装置中,所述补偿检测模块40包括第三运算放大器Q3、第四运算放大器Q4、第三比较电阻R13和第四比较电阻R14。所述第三运算放大器Q3和第四运算放大器Q4的失调电压为0.1mV,第三运算放大器Q3和第四运算放大器Q4的供电部分均由电池输出的VBATT电压供电。所述第三比较电阻R13和第四比较电阻R14的阻值均为0.01Ω。
所述第三运算放大器Q3的正输入端通过第一分压电阻R1连接第二三极管A2的发射极、还通过第二分压电阻R2接地、也通过第三比较电阻R13连接第三运算放大器Q3的负输入端和电源管理模块10,所述第三运算放大器Q3的输出端连接第一三极管A1的基极、第一MOS管M1的源极和第二MOS管M2的漏极。
所述第四运算放大器Q4的负输入端通过第三分压电阻R3连接第四三极管A4的发射极、还通过第四分压电阻R4接地、也通过第四比较电阻R14连接第四运算放大器Q4的正输入端和电源管理模块10,所述第四运算放大器Q4的输出端连接第三三极管A3的基极、第三MOS管M3的源极和第四MOS管M4的漏极。
所述第三运算放大器Q3和第四运算放大器Q4用于在第一运算放大器Q1和第二运算放大器Q2检测充电类型的同时,判断是否需要开启充电补偿模块,即当移动终端采用电脑充电需要补偿时,第三运算放大器Q3输出低电平,使第一三极管A1和第二三极管A2导通,当移动终端采用充电器充电需要补偿时,第四运算放大器Q4输出低电平,使第三三极管A3和第四三极管A4导通。
应当说明的是,本实施例中的第一三极管A1、第二三极管A2、第三三极管A3和第四三极管A4还可以采用其它型号的电子元件代替。如第一三极管A1可采用NPN三极管加反相器的电路结构来代替,也可以采用相应类型的MOS管代替,此处不应理解为对本发明的限制。
为了保护第一运算放大器Q1和第二运算放大器Q2,所述充电检测模块20包括第一二极管D1和第二二极管D2,所述第一二极管D1的正极连接第一运算放大器Q1的负输入端,所述第一二极管D1的负极连接电源管理模块10;所述第二二极管D2的正极连接第二运算放大器Q2的正输入端,所述第一二极管D1的负极连接电源管理模块10。该第一二极管D1和第二二极管D2可以防止电流信号倒灌,干扰其他信号损坏第一运算放大器Q1和第二运算放大器Q2。
为了保护第三运算放大器Q3和第四运算放大器Q4,所述补偿检测模块40还包括第三二极管D3和第四二极管D4,所述第三二极管D3的正极连接第三运算放大器Q3的负输入端,第三二极管D3的负极连接电源管理模块10,所述第四二极管D4的正极连接第三运算放大器Q3的正输入端,第四二极管D4的负极连接电源管理模块10。该第三二极管D3和第四二极管D4可以防止电流信号倒灌,干扰其他信号损坏第三运算放大器Q3和第四运算放大器Q4。
以下结合图1以手机充电为例,对本发明的充电控制装置的充电控制过程进行详细说明:
当手机采用数据线插入电脑充电时,充电接口输出充电电压VCHG后,电脑输出490-500mA的充电电流由于第一MOS管M1自身二极管的特性先启动工作模式使第一运算放大器Q1输出检测信号,当输出高电平时第一MOS管M1导通,充电信号VBUS_IN经过第一比较电阻R11、第一二极管D1进入电源管理芯片的第16脚(即充电信号输入脚)。此时充电器这一路(即第一运算放大器Q1所在的支路)处于断开状态不工作,因为第三MOS管M3所在的支路是提供充电器充电的,且由于充电器的充电电流大且补偿电流也比较大,通过优先先充电原则,当电脑充电时,较小的充电电流只能使第一MOS管M1上有电流流过使第一运算放大器Q1输出高电平,而且由于电流充电的补偿电流小,则第二运算放大器Q2这一支路不工作。本发明只需根据充电电流的大小选择相应的NMOS管即可。
在第一比较电阻R11上有电流流过后,第一运算放大器Q1开始工作,如果充电电流小于500mA,即小于500mA×0.01=5mV,此时第一运算放大器Q1的正输入端和负输入端的电压差小于第一运算放大器Q1的输入失调电压5mV,则第一运算放大器Q1输出低电平信号,使第二MOS管M2和第一三极管A1导通,第一MOS管M1截止。由于第二三极管A2受控于第一三极管A1,又因第一三极管A1导通,则第二三极管A2导通。
第三运算放大器Q3作为电脑充电补偿电流的检测器件检测到电脑充电需要补偿,同时输出低电平信号,使第一三极管A1、第二三极管A2导通。第二三极管A2导通时最大补偿电流为10mA,则第三运算放大器Q3的正输入端与负输入端的电压差小于10mA×0.01=0.1mV,即小于第三运算放大器Q3的输入失调电压0.1mV,则第三运算放大器Q3输出低电平信号,使第一三极管A1导通,则第二三极管A2的基极有高电平信号输入而导通。此时,第一分压电阻R1和第二分压电阻R2输出的补偿电流经过第三二极管D3输出充电补偿信号VBUS1-IN进入电源管理芯片的第16脚。
当电脑不需要补偿补偿充电电流时,则第一运算放大器Q1的正极输入端的电压信号大于负极输入端的电压信号,第一运算放大器Q1输出高电平,使第二MOS管M2截止,第一三极管A1、第二三极管A2截止,补偿电路这一支路被切断,第一MOS管导通,充电信号VBUS_IN经过第一比较电阻R11进入电源管理芯片的第16脚。
当手机采用充电器充电时,充电接口输出充电电压VCHG后,充电器输出850-1000mA的充电电流,由于第三MOS管Q3自身二极管的特性,先启动工作模式使第二运算放大器Q2输出检测信号,当输出高电平时第三MOS管Q3导通,充电信号VCHG_IN经过第二比较电阻R12、第二二极管D2进入电源管理芯片的第16脚,同时第四运算放大器Q4开始检测是否需要补偿。此时电脑充电这一路(即第二运算放大器Q2所在的支路)处于断开状态不工作,因为第一MOS管M1所在的支路是提供电脑器充电的,且由于电脑充电的充电电流小且补偿电流也比较小,通过优先先充电原则,当充电器充电时,较大的充电电流只能使第三MOS管M3上有电流流过使第二运算放大器Q2输出高电平,而且由于电流充电的补偿电流大,则第一运算放大器Q1这一支路不工作。本发明只需根据充电电流的大小选择相应的NMOS管即可。
在第二比较电阻R12上有电流流过后,第二运算放大器Q2开始工作如果充电电流小于1A,即小于1000mA×0.01=10mV,大于5mV,则第二运算放大器Q2的负输入端和正输入端的电压差大于第二运算放大器Q2的输入失调电压5mV,即第二运算放大器Q2的负输入端输入的电压信号大于正输入端输入的电压信号,则第二运算放大器Q2输出低电平信号,使第四MOS管M4和第三三极管M3导通,第三MOS管M3截止。由于第四三极管A4受控于第三三极管A3,又因第三三极管A3导通,则第四三极管A4导通。
第四运算放大器Q4作为充电器充电补偿电流的检测器件检测到充电器充电需要补偿,同时输出低电平信号,使第四三极管A4、第三三极管A3导通。由于充电器充电的补偿电流是150mA,则当充电线上的充电电流为850mA时,第二运算放大器Q2输出低电平信号,同时补偿电流的检测器件第四运算放大器Q4也输出低电平信号使第四三极管A4、第三三极管A3导通,输出150mA补偿补充信号VCHG1-IN,该补偿补充信号VCHG1-IN经过第三比较电阻R13输入电源管理芯片的第16脚。
当充电器充电不需要补偿充电电流时,则第二运算放大器Q2的正极输入端的电压信号大于负极输入端的电压信号,第二运算放大器Q2输出高电平信号,使第四MOS管M4截止,第四三极管A4、第三三极管A3截止,补偿电流这一路被切断,第三MOS管M3导通,充电电流直接由,第三MOS管M3,经过第二比较电阻R12和第二二极管输入电源管理芯片的第16脚。
本发明的充电控制装置中,当手机采用电脑充电时,检测电脑充电的第一运算放大器Q1的正输入端电压信号小于输入失调电压5mV,第一运算放大器Q1输出低电平,此时充电器充电这一路是断开的,所以当电脑充电时,充电器不能给手机充电。并且当手机采用电脑充电时,充电电流信号不会进入第二运算放大器Q2。如果充电电流信号进入第二运算放大器Q2,则最大充电电流信号500mA×0.01=5mV,小于第二运算放大器Q2的输入失调电压,即第二运算放大器Q2的负输入端与正输入端的电压差小于第二运算放大器Q2的输入失调电压。则第二运算放大器Q2输出高电平信号,使第四MOS管M4截止,则在电脑充电时,充电信号VCHG不经过第二运算放大器Q2的这路信号。
同理,当手机采用充电器充电时,检测电脑充电的第二运算放大器Q2的负输入端电压信号小于输入失调电压5mV,第二运算放大器Q2输出低电平,此时电脑充电这一路是断开的,所以当充电器充电时,电脑不能给手机充电。当手机采用充电器充电时,充电电流信号不会进入第一运算放大器Q1。如果充电电流信号进入第一运算放大器Q1,则最大充电电流信号1000mA×0.01=10mV,大于第一运算放大器Q1的输入失调电压,即第一运算放大器Q1的正输入端与负输入端的电压差大于第一运算放大器Q1的输入失调电压。则第一运算放大器Q1输出高电平信号,使第二MOS管M2截止,则在充电器充电时,充电信号VCHG信号不经过第一运算放大器Q1的这路信号。
所以,本发明的充电控制装置采用电脑充电和充电器充电的部分,具有相互独立性,不会存在同时充电的问题,也不会存在补偿电路同时给这两路充电电路补偿充电电流的问题。
本发明还对应提供一种移动终端,包括充电接口、电源管理模块和充电控制装置,所述充电控制装置与移动终端的电源管理模块和充电接口连接,检测移动终端是采用充电器充电还是采用电脑充电,并且在检测到需要补偿时,开启电流补偿模块输出相应的补偿充电电流进行充电,从而缩短充电时间,提升用户体验效果,由于上文已对该充电控制装置进行了详细描述,此处不再赘述。
综上所述,本发明通过充电检测模块检测充电类型,并由补偿检测模块判断是否需要补偿充电电流,在充电电流小于预设充电电流时开启电流补偿模块输出补偿充电电流,使总的充电电流达到预设充电电流要求,从而缩短充电时间,提升用户体验效果。
可以理解的是,对本领域普通技术人员来说,可以根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变,而所有这些改变或替换都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。