一種移動終端、可直充電源適配器及充電方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于直流充電技術(shù)領(lǐng)域，具體地說，是涉及一種用于對移動終端內(nèi)部的電 池進行充電的方法以及支持所述充電方法的移動終端和可直充電源適配器。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前，便攜式移動終端已經(jīng)深入到人們生活的方方面面，成為引領(lǐng)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)前 進的主導(dǎo)力量。目前的便攜式移動終端大多采用可充電電池為產(chǎn)品內(nèi)部的系統(tǒng)電路供電。 隨著便攜式產(chǎn)品所支持的功能日漸繁多，其系統(tǒng)電路的耗電量也隨之增大，在電池容量有 限的情況下，產(chǎn)品充電后的續(xù)航時間逐漸縮短，導(dǎo)致充電操作變得越來越頻繁。
[0003] 目前，廣泛采用的電池充電方式主要有兩種：一種是利用常規(guī)的電源適配器(充電 器）為電池充電，即標(biāo)準(zhǔn)DCP充電方式，這種常規(guī)電源適配器一般僅支持5V/9V/12V等固定 電壓輸出，輸出電壓的選擇性相對較小，充電時間較長，例如一塊手機電池從耗盡到充滿電 所需的時間一般在3-4小時；另一種是利用主機(例如計算機等)為電池充電，即SDP充電方 式，這種充電方式，由于通過主機輸出的充電電壓恒定，且充電電流較小，因此需要比標(biāo)準(zhǔn) DCP充電方式更長的充電時間。較長的充電時間嚴(yán)重影響著用戶對便攜式移動終端的日常 使用，在很大程度上降低了用戶使用的滿意度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于提供一種移動終端、可直充電源適配器及充電方法，以加快電 池的充電速度。
[0005] 在一個方面，本發(fā)明提出了一種移動終端的充電方法，包括：移動終端檢測到其 USB接口上有外部設(shè)備插入，判斷USB接口的兩個差分?jǐn)?shù)據(jù)引腳是否短接；若未短接，則與 插入的外部設(shè)備進行USB通信；若USB通信失敗，則與插入的外部設(shè)備進行UART通信；若 UART通信成功，則判定插入的外部設(shè)備是可直充電源適配器；然后，檢測移動終端的電池 電壓，若電池電壓在預(yù)設(shè)的直充閾值的范圍內(nèi)，則所述電池由可直充電源適配器輸出的充 電電壓直接充電，并根據(jù)當(dāng)前的電池電壓確定可直充電源適配器的充電電壓值。
[0006] 在采用可直充電源適配器為電子產(chǎn)品充電時，為了加快電池的充電速度，在電池 電壓落在直充閾值的范圍內(nèi)時，本發(fā)明采用大電流直充的方式，利用適配器輸出的充電電 壓直接為電池充電，通過控制充電電流維持在較高的安全目標(biāo)值上，以盡可能地縮短電池 充滿電所需的時間。
[0007] 為了使充電電流能夠維持在目標(biāo)充電電流值上，需要根據(jù)電池電壓的變化動態(tài)地 調(diào)整電源適配器輸出的充電電壓。為了實現(xiàn)充電電壓的動態(tài)調(diào)節(jié)，本發(fā)明提出以下三種優(yōu) 選設(shè)計方案： 方案一，移動終端根據(jù)檢測到的電芯電壓Vbat Mal查找預(yù)設(shè)的對照表，獲取V bat Mal所處 區(qū)間段所對應(yīng)的目標(biāo)充電電壓值Vwt，發(fā)送至可直充電源適配器，以確定可直充電源適配器 輸出的充電電壓值； 方案二，移動終端將檢測到的電芯電壓Vbat Mal發(fā)送至可直充電源適配器，通過可直充 電源適配器查找預(yù)設(shè)的對照表，以獲取Vbat Mal所處的區(qū)間段所對應(yīng)的目標(biāo)充電電壓值V _， 并接收可直充電源適配器調(diào)節(jié)輸出的目標(biāo)充電電壓； 方案三，移動終端根據(jù)所述電池支持的最大端子電壓以及電池內(nèi)阻確定出充電電流最 大值Imax，繼而根據(jù)Imax確定出當(dāng)前電芯電壓Vbat Mal所對應(yīng)的目標(biāo)充電電流值I tmg，進而根 據(jù)Itog結(jié)合充電線上的電阻阻值、移動終端的電路板上的電阻阻值以及電池內(nèi)阻計算出目 標(biāo)充電電壓值V tjut，發(fā)送至可直充電源適配器，以確定所述可直充電源適配器輸出的充電電 壓值。
[0008] 其中，所述對照表優(yōu)選采用以下方式生成： 針對范圍在[S1，S2]區(qū)間內(nèi)的電芯電壓設(shè)置i個區(qū)間段，記為Xil~xi2; 針對每一個所述的區(qū)間段分別計算該區(qū)間段所對應(yīng)的V^、Itmg和充電電流最大值 ImM，其中， Imaxmin((Vbat-maxVbat-real)ZRbat，lallow)， ItargImaxAI' V〇utVbat-real+Itarg* (Rline+Rboard+Rbat); 公式中，Rline為充電線上的電阻阻值，R移動終端的電路板上的電阻阻值，Rbat為 所述電池的內(nèi)阻阻值，Vbatmax為所述電池支持的最大端子電壓值，Iallw是在保證電池充電 安全的前提下選取的最大安全充電電流值，△ I為設(shè)定的電流差值； 根據(jù)參數(shù)Vbat Mal、Vwt、Itmg、Imax生成所述的對照表。
[0009] 優(yōu)選的，所述直充閾值的范圍為[S1，S2]，所述直充閾值的范圍[S1，S2]與標(biāo)準(zhǔn) DCP充電模式下的恒流充電階段所對應(yīng)的電池電壓范圍一致；當(dāng)電池電壓小于Sl時，通過 電源管理芯片對所述電池進行小電流預(yù)充；當(dāng)電池電壓大于S2時，通過電源管理芯片對所 述電池進行恒壓充電；當(dāng)所述電池電壓在所述直充閾值的范圍以外時，移動終端通知可直 充電源適配器輸出其在默認(rèn)情況下輸出的恒定充電電壓。
[0010] 進一步的，所述移動終端在檢測到其USB接口的兩個差分?jǐn)?shù)據(jù)引腳短接時，判定 插入的外部設(shè)備是常規(guī)電源適配器，并啟動標(biāo)準(zhǔn)的DCP充電模式。所述移動終端在檢測到 其USB接口的兩個差分?jǐn)?shù)據(jù)引腳未短接且與插入的外部設(shè)備USB通信成功時，判定插入的 外部設(shè)備是主機，并啟動標(biāo)準(zhǔn)的SDP充電模式。
[0011] 基于上述移動終端的充電方法，本發(fā)明還提供了一種移動終端，設(shè)置有電池、USB 接口和微處理器；所述電池用于儲存電能；所述USB接口用于插接外部設(shè)備；所述微處理器 在檢測到所述USB接口上有外部設(shè)備插入時，對USB接口的兩個差分?jǐn)?shù)據(jù)引腳是否短接進 行判斷；若未短接，則與插入的外部設(shè)備進行USB通信；若USB通信失敗，則與插入的外部 設(shè)備進行UART通信；若UART通信成功，則判定插入的外部設(shè)備是可直充電源適配器；檢測 所述電池的電壓，若電池電壓在預(yù)設(shè)的直充閾值的范圍內(nèi)，則控制可直充電源適配器輸出 的充電電壓對所述電池進行直充，并根據(jù)當(dāng)前的電池電壓確定所述可直充電源適配器的充 電電壓值。
[0012] 進一步的，在所述移動終端中還設(shè)置有選通開關(guān)，連接在所述的USB接口與微處 理器之間，所述選通開關(guān)在默認(rèn)狀態(tài)下將所述USB接口的兩個差分?jǐn)?shù)據(jù)引腳與微處理器的 差分?jǐn)?shù)據(jù)接口連通，用于微處理器與外部設(shè)備之間進行USB通信；當(dāng)USB通信失敗時，微處 理器控制所述選通開關(guān)切換，將所述USB接口的兩個差分?jǐn)?shù)據(jù)引腳與微處理器的UART接口 連通，與外部設(shè)備進行UART通信。
[0013] 再進一步的，在所述移動終端中還設(shè)置有直充開關(guān)和電源管理芯片；所述直充開 關(guān)連接在所述USB接口與電池之間，所述微處理器在檢測到所述電池電壓在預(yù)設(shè)的直充閾 值的范圍內(nèi)時，控制所述直充開關(guān)導(dǎo)通，將所述可直充電源適配器輸出的充電電壓直接傳 送至所述電池，對所述電池進行直充；所述電源管理芯片連接在所述USB接口與電池之間， 所述微處理器在檢測到所述電池電壓在預(yù)設(shè)的直充閾值的范圍以外時，控制所述電源管理 芯片接收所述可直充電源適配器輸出的充電電壓，并對所述電池充電。
[0014] 在另一方面，本發(fā)明還提出了一種可直充電源適配器的充電方法，包括：可直充電 源適配器檢測到其充電接口與移動終端連接；通過所述充電接口的兩個彼此斷開的通信引 腳與移動終端進行UART通信，通信成功后，根據(jù)移動終端當(dāng)前的電池電壓確定可直充電源 適配器輸出的充電電壓值。
[0015] 為了對可直充電源適配器輸出的充電電壓進行調(diào)節(jié)，以滿足電池在不同電芯電壓 下的充電要求，本發(fā)明提出以下兩種優(yōu)選設(shè)計方案： 其一是，所述可直充電源適配器根據(jù)移動終端發(fā)送過來的目標(biāo)充電電壓值Vrat，調(diào)節(jié)其 輸出的充電電壓達到所述的目標(biāo)充電電壓值Vrat; 其二是，所述可直充電源適配器根據(jù)移動終端發(fā)送過來的電池電壓，查找可直充電源 適配器中預(yù)設(shè)的對照表，獲得當(dāng)前電池電壓所對應(yīng)的目標(biāo)充電電壓值vwt，反饋給移動終 端，并調(diào)節(jié)所述可直充電源適配器輸出的充電電壓到達所述的目標(biāo)充電電壓值v wt。
[0016] 為了克服因電池內(nèi)阻、線上阻抗可能隨著溫度、老化等因素發(fā)生變化所導(dǎo)致的實 際充電電流值Idlg偏離目標(biāo)充電電流值較多的情況，以便于在允許的范圍內(nèi)盡可能地提升 充電電流，進一步加快充電速度，本發(fā)明設(shè)計所述可直充電源適配器接收移動終端發(fā)送過 來的目標(biāo)充電電流值I tog和充電電流最大值I _，或者采用查找所述對照表的方式獲得當(dāng) 前電池電壓所對應(yīng)的目標(biāo)充電電流值Itmg和充電電流最大值I _;所述可直充電源適配器 實時監(jiān)測其輸出的充電電流Idlg，若I ，則逐次將其輸出的充電電壓上調(diào) A V，使通過可直充電源適配器實際輸出的充電電流Idlg接近目標(biāo)充電電流值I tmg;若I _與 Itog的差值的絕對值大于16或者I _大于I _，則所述可直充電源適配器停止輸出充電電 源；其中，L表示所述可直充電源適配器的實際充電電流值與目標(biāo)充電電流值的可控差異 范圍。
[0017] 為了確保電池的充電安全，設(shè)計所述可直充電源適配器在默認(rèn)狀態(tài)下輸出恒定充 電電壓。
[0018] 基于上述可直充電源適配器的充電方法，本發(fā)明還提出了 一種可直充電源適配 器，設(shè)置有充電接口、交直流轉(zhuǎn)換單元和控制單元；所述充電接口用于外接移動終端，包括 兩個彼此斷開的通信引腳；所述交直流轉(zhuǎn)換單元用于將交流輸入電源轉(zhuǎn)換成移動終端所需 的充電電壓，并通過所述充電接口輸出；所述控制單元連接所述的充電接口，在所述充電接 口與移動終端連接后，通過所述通信引腳與移動終端進行UART通信，以調(diào)節(jié)所述交直流轉(zhuǎn) 換單兀輸出的充電電壓。
[0019] 進一步的，在所述可直充電源適配器中還設(shè)置有電流監(jiān)測單元和開關(guān)電路；所 述電流監(jiān)測單元實時監(jiān)測通過所述充電接口輸出的充電電流Idlg，并反饋至所述的控制單 元；所述開關(guān)電路連接在所述交直流轉(zhuǎn)換單元與充電接口之間；所述控制單元在檢測到 Itog-IeS I ，控制所述交直流轉(zhuǎn)換單元逐次上調(diào)其輸出的充電電壓，每次上調(diào)幅 度為A V，使通過所述充電接口輸出的充電電流Idlg接近目標(biāo)充電電流值Itmg;若檢測到I _ 與Itmg的差值的絕對值大于I e或者I _大于充電電流最大值I _，則控制所述開關(guān)電路切 斷所述交直流轉(zhuǎn)換單元與充電接口之間的充電電壓傳輸線路，避免繼續(xù)充電可能引發(fā)的安 全隱患。其中，1表示所述可直充電源適配器的實際充電電流值與目標(biāo)充電電流值的可控 差異范圍；所述控制單元通過與移動終端通信，獲取所述的目標(biāo)充電電流值I tmjP充電電 流最大值1_;或者，所述控制單元根據(jù)移動終端發(fā)送過來的電池電壓，查找預(yù)設(shè)的對照表， 獲得當(dāng)前電池電壓所對應(yīng)的目標(biāo)充電電流值I tmg和充電電流最大值I _。
[0020] 在又一方面，本發(fā)明還提出了一種充電方法，應(yīng)用在采用主機、常規(guī)電源適配器或 可直充電源適配器為移動終端的內(nèi)置電池充電的過程中；包括：將移動終端與外部設(shè)備連 接；移動終端在檢測到其USB接口上有外部設(shè)備插入時，判斷USB接口的兩個差分?jǐn)?shù)據(jù)引腳 是否短接；若未短接，則與插入的外部設(shè)備進行USB通信；若USB通信失敗，則移動終端與 插入的外部設(shè)備進行UART通信；若UART通信成功，則移動終端判定插入的外部設(shè)備是可直 充電源適配器；移動終端檢測其電池的電壓，若電池電壓在預(yù)設(shè)