充電裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種充電裝置，涉及電源【技術(shù)領(lǐng)域】，根據(jù)充電電池電壓調(diào)節(jié)充電電流，充分利用USB輸出的電能量，提高了充電效率。該充電裝置包括：連接于電源輸出端的直流/直流轉(zhuǎn)換器DC/DC；連接于DC/DC與充電電池之間的電流調(diào)節(jié)單元；連接于電流調(diào)節(jié)單元與充電電池之間的電壓反饋單元；電壓反饋單元用于，根據(jù)充電電池電壓調(diào)節(jié)DC/DC的輸出電壓，使DC/DC的輸出電壓與充電電池電壓的差值保持不變；電流調(diào)節(jié)單元用于，為充電電池提供充電電流，并根據(jù)DC/DC的輸出電壓調(diào)節(jié)充電電流，使充電電流等于電源輸出端的輸出功率與DC/DC的輸出電壓的比值。
【專利說明】充電裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及電源【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種充電裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]目前支持充電的便攜式終端普遍支持通過個(gè)人計(jì)算機(jī)(Personal Computer, PC)的通用串行總線(Universal Serial Bus, USB)接口給電池充電，例如手機(jī)。但由于PC的USB接口輸出電壓和輸出電流分別限制為5V和500mA，如圖1所示，圖中縱坐標(biāo)Ic為充電電流，橫坐標(biāo)t為充電時(shí)間，一般充電的流程為先恒流充電，之后再恒壓充電，其中恒流充電使決定充電時(shí)間長短的根本因素，而恒流充電的過程并不能有效利用USB輸出的電能量，因此充電效率較低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的實(shí)施例提供一種充電裝置，根據(jù)充電電池電壓調(diào)節(jié)充電電流，充分利用USB輸出的電能量，提高了充電效率。
[0004]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的實(shí)施例采用如下技術(shù)方案:
[0005]一種充電裝置，包括:
[0006]連接于電源輸出端的直流/直流轉(zhuǎn)換器DC/DC ；
[0007]連接于所述DC/DC與充電電池之間的電流調(diào)節(jié)單元；
[0008]連接于所述電流調(diào)節(jié)單元與所述充電電池之間的電壓反饋單元；
[0009]所述電壓反饋單元用于，根據(jù)所述充電電池電壓調(diào)節(jié)所述DC/DC的輸出電壓，使所述DC/DC的輸出電壓與所述充電電池電壓的差值保持不變；
[0010]所述電流調(diào)節(jié)單元用于，為所述充電電池提供充電電流，并根據(jù)所述DC/DC的輸出電壓調(diào)節(jié)所述充電電流，使所述充電電流等于所述電源輸出端的輸出功率與所述DC/DC的輸出電壓的比值。
[0011 ] 本發(fā)明實(shí)施例中的充電裝置，將電源輸出端即USB接口的輸出電壓轉(zhuǎn)換為DC/DC的輸出電壓，并使DC/DC的輸出電壓以一定值略高于充電電池電壓，電流調(diào)節(jié)單元根據(jù)充電電池電壓調(diào)節(jié)充電電流，使充電電流與充電電池電壓的乘積接近USB接口的輸出功率，充分利用USB輸出的電能量，減少了充電時(shí)間，提高了充電效率。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0013]圖1為現(xiàn)有技術(shù)的充電曲線；
[0014]圖2為本發(fā)明實(shí)施例中一種充電裝置的電路示意圖；[0015]圖3為本發(fā)明實(shí)施例中的充電曲線與現(xiàn)有技術(shù)的充電曲線對比示意圖；
[0016]圖4為本發(fā)明實(shí)施例中另一種充電裝置的電路示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017]下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0018]如圖2所示，本發(fā)明實(shí)施例提供了 一種充電裝置，包括:
[0019]連接于電源輸出端的直流/直流轉(zhuǎn)換器(Direct Current/Direct Current, DC/DC);連接于DC/DC與充電電池bat之間的電流調(diào)節(jié)單元U3 ;連接于電流調(diào)節(jié)單元U3與充電電池bat之間的電壓反饋單元UO ；電壓反饋單元UO用于，根據(jù)充電電池bat電壓Vb調(diào)節(jié)DC/DC的輸出電壓\，使DC/DC的輸出電壓Va與充電電池電壓Vb的差值保持不變；電流調(diào)節(jié)單元U3用于，為充電電池bat提供充電電流Ic，并根據(jù)DC/DC的輸出電壓Va調(diào)節(jié)充電電流Ic，使充電電流Ic等于電源輸出端的輸出功率P與DC/DC的輸出電壓Va的比值。
[0020]具體地，電源輸出端可以為USB接口，USB接口上電，DC/DC將USB接口的輸出電壓轉(zhuǎn)換為DC/DC的輸出電壓\，使Va略大于Vb，充電電池bat的正極B連接于電流調(diào)節(jié)單元U3的輸出端，負(fù)極接地，在充電過程中，充電電池電壓Vb不斷增大，電壓反饋單元UO根據(jù)Vb的變化動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)DC/DC的輸出電壓隨著Vb的增大Va也增大，且使Va與Vb之間的差值保持不變，例如設(shè)定\始終比Vb高0.2V，電流調(diào)節(jié)單元U3根據(jù)Va的大小為充電電池bat提供充電電流Ic，使Ic=P/VA，其中P為USB接口的輸出功率，有IcXVa=P,而VA=VB+0.2V，由于Va與Vb之間的差值相對較小，因此IcXVb?P，即充電電流與電池電壓的乘積接近USB接口的輸出功率。若USB接口的輸出功率P=5VX 500mA，充電電池當(dāng)前電壓VB=3.4V，則此時(shí)Ic=5VX500mA/(3.4V+0.2V)，在充電的過程中，隨著Vb的增大，Ic不斷減小，但是始終保持Ic=P/VA。如圖1所示，現(xiàn)有技術(shù)在恒流充電階段，充電電流Ic被保持在400mA，不管此時(shí)充電電池電壓的變化，這樣就不能有效利用USB接口的輸出電能。如圖3所示，圖中縱坐標(biāo)Ic為充電電流，橫坐標(biāo)t為充電時(shí)間，11為現(xiàn)有技術(shù)的充電曲線，12為本實(shí)施例中充電裝置的充電曲線，可以看出，本發(fā)明實(shí)施例中的充電裝置減少了充電時(shí)間。需要說明的是，上述計(jì)算為純理論計(jì)算，未考慮能量損失和轉(zhuǎn)換效率。
[0021]本發(fā)明實(shí)施例中的充電裝置，根據(jù)充電電池電壓調(diào)節(jié)充電電流，使充電電流與充電電池電壓的乘積接近USB接口的輸出功率，充分利用USB輸出的電能量，減少了充電時(shí)間，提聞了充電效率。
[0022]如圖4所示，進(jìn)一步地，上述DC/DC包括:PWM單元U1、電感L和第一電容Cl。
[0023]其中，脈沖寬度調(diào)制(Pulse Width Modulation, PWM)單元Ul，包括輸入端Vin、輸出端SW、反饋端FB、開關(guān)端EN和接地端GND，其開關(guān)端EN連接于輸入端Vin，其接地端GND接地；PWM單元Ul的輸入端Vin連接于電源輸出端，即USB接口 ；電感L，其一端連接于PWM單元Ul的輸出端SW，另一端作為DC/DC的輸出端A ;第一電容Cl，其一端連接于DC/DC的輸出端A，另一端接地。具體地，PWM單元Ul通過控制內(nèi)部開關(guān)管(圖中未示出)的導(dǎo)通與斷開時(shí)間，將電源電壓調(diào)制成頻率一定、寬度可變的脈沖電壓，從而可以改變平均輸出電壓的大小。其中，PWM單元Ul可以為PWM芯片，例如MPS公司的MP2105。
[0024]進(jìn)一步地,上述電壓反饋單元UO包括:
[0025]連接于PWM單元Ul的反饋端FB與DC/DC的輸出端A之間的第一電阻Rl ;可調(diào)電阻單元U2,其第一端連接于PWM單元Ul的反饋端FB，其第二端接地，其控制端連接于充電電池bat的正極B;可調(diào)電阻單元U2用于根據(jù)充電電池電壓調(diào)節(jié)自身的電阻值，隨著充電電池電壓Vb增大，可調(diào)電阻單元U2的電阻值減小。由于電壓反饋單元UO可以根據(jù)可調(diào)電阻單元U2的電阻值與第一電阻Rl的電阻值來設(shè)定輸出電壓，例如，上述MP2105作為PWM單元Ul時(shí):可調(diào)電阻單元U2的電阻值=R1/(Va/0.6V-1)。因此，隨著可調(diào)電阻單元U2的電阻值減小，而第一電阻Rl的電阻值不變，使DC/DC的輸出電壓Va增大，從而使DC/DC的輸出電壓\與充電端電壓Vb之間的差值保持不變。
[0026]進(jìn)一步地，上述可調(diào)電阻單元U2可以包括:
[0027]金屬氧化物半導(dǎo)體(Metal-Oxide-Semiconductor, M0S)晶體管，其源極接地,其柵極作為可調(diào)電阻單元U2的控制端連接于充電電池bat的正極B ;上述MOS晶體管為N型MOS晶體管NMOS ；NM0S工作在可變電阻區(qū)，用于根據(jù)充電電池電壓Vb改變自身的溝道電阻值Rn，隨著充電電池電壓Vb增大，NMOS的溝道電阻值Rn減?。坏诙娮鑂2，其一端連接于NMOS的漏極，另一端連接于PWM單元Ul的反饋端FB ;第三電阻R3，其一端連接于PWM單元Ul的反饋端FB，另一端接地。具體地，隨著Rn減小，使得(R2+Rn)//R3減小，即可調(diào)電阻單元U2的電阻值減小。
[0028]進(jìn)一步地，電流調(diào)節(jié)單元U3可以包括:
[0029]三極管Q1，其發(fā)射極連接于DC/DC的輸出端A，其集電極連接于充電電池bat的正極B ;連接于DC/DC的輸出端A的三極管控制單元U4，其輸出端連接于三極管Ql的基極；三極管控制單元U4用于根據(jù)DC/DC的輸出電壓Va控制三極管Ql的基極電流，三極管Ql用于根據(jù)三極管Ql的基極電流調(diào)節(jié)充電電流Ic。具體地，三極管Ql工作在線性放大區(qū)，三極管控制單元U4輸出脈沖信號，如方波，根據(jù)DC/DC的輸出電壓Va控制脈沖信號的周期，三極管Ql通過三極管控制單元U4輸出到Ql基極的電流信號來控制Ql的集電極電流大小，Ql的集電極電流即充電電流Ic，使Ic=P/VA。
[0030]進(jìn)一步地，電流調(diào)節(jié)單元U3還可以包括:
[0031]連接于三極管Ql的集電極與充電電池bat的正極B之間的第四電阻R4 ;第四電阻R4的兩端連接于三極管控制單元U4，用于使三極管控制單元U4獲得第四電阻R4兩端的電壓差；三極管控制單元U4根據(jù)第四電阻R4兩端的電壓差和第四電阻R4的電阻值獲得充電電流Ic，使充電電流Ic作為反饋調(diào)整三極管Ql的基極電流，而三極管Ql的基極電流進(jìn)一步調(diào)整充電電流Ic,從而進(jìn)一步保證Ic=P/VA。
[0032]進(jìn)一步地，上述充電裝置還包括濾波電路，濾波電路具體包括:第二電容C2，作為電源輸入濾波，其一端連接于PWM單元Ul的輸入端Vin，其另一端接地；第三電容C3，其一端連接于DC/DC的輸出端A，另一端連接于PWM單元Ul的反饋端FB ;連接于充電電池bat的正極B與NMOS的柵極之間的第五電阻R5 ;第四電容C4，其一端連接于NMOS的柵極，其另一端接地；第五電容C5，其一端連接于PWM單元Ul的反饋端FB，另一端接地。其中，第二電容C2作為USB接口的輸入濾波，第三電容C3和第五電容C5作為電壓反饋單元UO的濾波，第四電容C4和第五電阻R5作為NMOS的柵極信號輸入濾波。[0033]具體的工作原理與上述實(shí)施例相同，在此不再贅述。
[0034]本發(fā)明實(shí)施例中的充電裝置，根據(jù)充電電池電壓調(diào)節(jié)充電電流，使充電電流與充電電池電壓的乘積接近USB接口的輸出功率，充分利用USB輸出的電能量，減少了充電時(shí)間，提聞了充電效率。
[0035]以上所述，僅為本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)以所述權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1.一種充電裝置，其特征在于，包括: 連接于電源輸出端的直流/直流轉(zhuǎn)換器DC/DC ； 連接于所述DC/DC與充電電池之間的電流調(diào)節(jié)單元； 連接于所述電流調(diào)節(jié)單元與所述充電電池之間的電壓反饋單元； 所述電壓反饋單元用于，根據(jù)所述充電電池電壓調(diào)節(jié)所述DC/DC的輸出電壓，使所述DC/DC的輸出電壓與所述充電電池電壓的差值保持不變； 所述電流調(diào)節(jié)單元用于，為所述充電電池提供充電電流，并根據(jù)所述DC/DC的輸出電壓調(diào)節(jié)所述充電電流，使所述充電電流等于所述電源輸出端的輸出功率與所述DC/DC的輸出電壓的比值。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的充電裝置，其特征在于， 所述DC/DC包括: 脈沖寬度調(diào)制PWM單元，其輸入端連接于所述電源輸出端； 電感，其第一端連接于所述PWM單元的輸出端，其第二端作為所述DC/DC的輸出端連接于所述電流調(diào)節(jié)單元； 第一電容，其一端連接于所述DC/DC的輸出端，另一端接地。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的充電裝置，其特征在于， 所述電壓反饋單元包括: 連接于所述PWM單元的反饋端與所述DC/DC的輸出端之間的第一電阻； 可調(diào)電阻單元，其第一端連接于所述PWM單元的反饋端，其第二端接地，其控制端連接于所述充電電池； 所述可調(diào)電阻單元用于根據(jù)所述充電電池電壓調(diào)節(jié)自身的電阻值，隨著所述充電電池電壓增大，所述可調(diào)電阻單元的電阻值減小，以使所述DC/DC的輸出電壓增大。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的充電裝置，其特征在于， 所述可調(diào)電阻單元包括: 金屬氧化物半導(dǎo)體MOS晶體管，其源極接地，其柵極作為所述可調(diào)電阻單元的控制端連接于所述充電電池； 所述MOS晶體管為N型MOS晶體管NMOS ； 所述NMOS用于根據(jù)所述充電電池電壓改變自身的溝道電阻值，隨著所述充電電池電壓增大，所述NMOS的溝道電阻值減??； 第二電阻，其一端連接于所述NMOS的漏極，另一端連接于所述PWM單元的反饋端； 第三電阻，其一端連接于所述PWM單元的反饋端，另一端接地。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的充電裝置，其特征在于， 所述電流調(diào)節(jié)單元包括: 三極管，其發(fā)射極連接于所述DC/DC的輸出端，其集電極連接于所述充電電池； 連接于所述DC/DC的輸出端的三極管控制單元，其輸出端連接于所述三極管的基極； 所述三極管控制單元用于根據(jù)所述DC/DC的輸出電壓控制所述三極管的基極電流； 所述三極管用于根據(jù)所述三極管的基極電流調(diào)節(jié)所述充電電流。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的充電裝置，其特征在于， 所述電流調(diào)節(jié)單元還包括:連接于所述三極管的集電極與所述充電電池之間的第四電阻； 所述第四電阻的兩端連接于所述三極管控制單元，用于使所述三極管控制單元獲得所述第四電阻兩端的電壓差； 所述三極管控制單元根據(jù)所述第四電阻兩端的電壓差和所述第四電阻的電阻值獲得所述充電電流，使所述充電電流作為反饋調(diào)整所述三極管的基極電流。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的充電裝置，其特征在于，還包括: 第二電容，其一端連接于所述PWM單元的輸入端，其另一端接地； 第三電容，其一端連接于所述DC/DC的輸出端，另一端連接于所述PWM單元的反饋端； 連接于所述充電電池與所述NMOS的柵極之間的第五電阻； 第四電容，其一端連接于所述NMOS的柵極，其另一端接地； 第五電容，其一端 連接于所述PWM單元的反饋端,另一端接地。
【文檔編號】H02J7/00GK103457306SQ201210183264
【公開日】2013年12月18日 申請日期:2012年6月5日 優(yōu)先權(quán)日:2012年6月5日
【發(fā)明者】羅汝林 申請人:華為終端有限公司