一种充电电路、电池包以及移动终端的制作方法

本发明涉及电池充电
技术领域：
，特别是涉及一种充电电路、电池包以及移动终端。
背景技术：
：随着点在的电子设备的不断发展，例如手机，其通常需要电池作为电子设备所需电力的主要来源，因此，对电子设备中的电池进行充电成为了用户必须要做的工作，如何对电池有效、快捷、安全地进行充电成为了一项非常重要的技术。在电池中的电芯过放电后，电芯电压(Vcell)会减小，为保证电芯的安全(防止发生电池爆炸，鼓包等危险)，充电电流在相应电芯低电压范围内需满足一定要求。但是一般检测电芯电压的地方在主板上，检测到的电压为VBAT，而由于充电回路中的MOS管上的体二极管有压差，导致VBAT与Vcell有误差。在充电时，当VABT达到预设电压V0，此时，Vcell往往还不到V0，而如果按照V0的标准对应的电流进行充电，会导致充电风险。技术实现要素：本发明主要解决的技术问题是提供一种充电电路、电池包以及移动终端，减小了Vcell和VBAT之间的压差，一方面能够降低电池低压充电风险，另一方面能够提高充电效率。为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种充电电路，包括电芯正极接口、电芯负极接口、与电芯正极接口连接的外接电源正极接口以及与电芯负极接口连接的外接电源负极接口，电芯正极接口以及电芯负极接口分别用于连接电芯的正极和负极，外接电源正极接口和外接电源负极接口分别用于连接外接电源的的正极和负极，以形成充电回路，另外，该充电电路还包括：第一MOS管，串联设置于充电回路中，第一MOS管的体二极管的导通方向与充电电流方向相同；控制电路，用于检测电芯的电压，并在电芯的电压满足第一预设条件时，控制第一MOS管截止，以及在电芯的电压满足第二预设条件时，控制第一MOS管导通；二极管，与第一MOS管并联，二极管的导通方向与第一MOS管的体二极管的导通方向相同。其中，还包括第二MOS管，与第一MOS管串联设置于充电回路中，第二MOS管的体二极管的导通方向与充电电流方向相反；控制电路用于在充电时，控制第二MOS管导通。其中，控制电路为控制芯片，包括：正极控制端，连接电芯正极接口；负极控制端，连接电芯负极接口；其中，控制芯片通过正极控制端以及负极控制端来检测电芯的电压；第一控制端，连接第一MOS管的栅极，控制芯片通过第一控制端来控制第一MOS管的导通和截止；第二控制端，连接第二MOS管的栅极，控制芯片通过第二控制端来控制第二MOS管的导通和截止。其中，第一MOS管为N型MOS管，其源极连接电芯负极接口；第二MOS管为N型MOS管，其漏极连接第一MOS管的漏极，其源极连接外接电源负极接口。其中，还包括：第一电容，连接于电芯正极接口以及电芯负极接口之间；第二电容，连接于外接电源正极接口以及外接电源负极接口之间。其中，还包括温度检测电路，用于检测充电电路的温度；控制电路还连接温度检测电路，用于在温度检测电路检测得到的温度大于预设值时，控制第二MOS管截止。其中，第一预设条件为电芯的电压小于2.5V，第二预设条件为电芯的电压大于或等于2.5V。其中，二极管为肖特基势垒二极管。为解决上述技术问题，本发明采用的另一个技术方案是：提供一种电池包，包括壳体以及设置于壳体内的电芯以及充电电路，其中，充电电路是如上的充电电路；其中，充电电路中的电芯正极接口以及电芯负极接口分别连接电芯的正极和负极，在对电池包进行充电时，充电电路中的外接电源正极接口以及外接电源负极接口分别连接外部电源的正极和负极。为解决上述技术问题，本发明采用的另一个技术方案是：提供一种移动终端，该移动终端包括如上的电池包。本发明的有益效果是：区别于现有技术的情况，本发明的充电电路包括：第一MOS管，串联设置于充电回路中，第一MOS管的体二极管的导通方向与充电电流方向相同；控制电路，用于检测电芯的电压，并在电芯的电压满足第一预设条件时，控制第一MOS管截止，以及在电芯的电压满足第二预设条件时，控制第一MOS管导通；二极管，与第一MOS管并联，二极管的导通方向与第一MOS管的体二极管的导通方向相同。通过上述方式，减小了Vcell和VBAT之间的压差，一方面能够降低电池低压充电风险，另一方面能够提高充电效率。附图说明图1是本发明充电电路第一实施方式的结构示意图；图2是本发明充电电路第二实施方式的电路示意图；图3是本发明电池包一实施方式的结构示意图；图4是本发明移动终端一实施方式的结构示意图。具体实施方式参阅图1，图1是本发明充电电路第一实施方式的结构示意图，该充电电路包括电芯正极接口B+、电芯负极接口B-、与电芯正极接口B+连接的外接电源正极接口P+以及与电芯负极接口B-连接的外接电源负极接口P-。其中，电芯正极接口B+以及电芯负极接口B-分别用于连接电芯11的正极和负极，外接电源正极接口P+和外接电源负极接口P-分别用于连接外接电源的的正极和负极，以形成充电回路。可选的，在对电子设备中的电池进行充电时，是通过主板连接外接电源和电池，因此，外接电源正极接口P+和外接电源负极接口P-之间的电压即为VBAT，而电芯正极接口B+和电芯负极接口B-之间的电压即为Vcell。其中，该充电电路还包括第一MOS管Q1、二极管D1以及控制电路12。其中：第一MOS管Q1，串联设置于充电回路中，第一MOS管Q1的体二极管的导通方向与充电电流方向相同。控制电路12，用于检测电芯11的电压，并在电芯11的电压满足第一预设条件时，控制第一MOS管Q1截止，以及在电芯的电压满足第二预设条件时，控制第一MOS管Q1导通。可以理解的，其中的第一预设条件和第二预设条件指电芯的电压是否达到指定的电压，这个指定的电压根据不同的电池容量或电池的型号有所差异，这里不作限定。可选的，第一预设条件为电芯的电压小于2.5V，第二预设条件为电芯的电压大于或等于2.5V。二极管D1，与第一MOS管Q1并联，二极管D1的导通方向与第一MOS管Q1的体二极管的导通方向相同。下面以一个具体的实施例对本实施方式的电路进行详细说明：请参阅下表，在本实施例中，电芯电压以及其在相应电压下的安全电流如下：Vcell0V-2V2V-2.5V2.5V-3V>3V备注ICHG要求<100mA<0.1C<0.1C<0.5CC：电芯容量在上述的充电电路中，若没有二极管D1，当Vcell小于2.5V时，第一MOS管截止，其寄生的体二极管导通。但由于第一MOS管Q1的体二极管的压差大致为0.5-0.6V，使得主板检测的VBAT可能大于Vcell0.5-0.6V。请参阅下表，以体二极管的压差为0.6V为例，系统设置的充电参数一般为：从上表中可以看到，在VBAT的取值为2V-3V这个区间时，IC可以设置的电流最小为128mA，但是此时Vcell还不到2V，容易导致充电风险。在上述的充电电路中，若设置有二极管D1，优选的，可以选择具有较低正向压降的二极管，能够使第一MOS管两端的降低至0.1V左右。请参阅下表，以压差为0.1V为例，系统设置的充电参数一般为：从上表中可以看到，增加了二极管D1后，充电电路具有以下好处：1、可以看到128mA的Vcell区间1.9V-3V.最小值1.9V非常接近2V，大大降低电池低压充电风险。2、在VBAT取值为2V-3V区间，实际设置的电流可以设置0.3C，如果以3000mAh容量的电池，则可设置900mA。大大降低此阶段的充电时间。参阅图2，图2是本发明充电电路第二实施方式的电路示意图。该充电电路包括电芯正极接口B+、电芯负极接口B-、与电芯正极接口B+连接的外接电源正极接口P+以及与电芯负极接口B-连接的外接电源负极接口P-。其中，电芯正极接口B+以及电芯负极接口B-分别用于连接电芯cell的正极和负极，外接电源正极接口P+和外接电源负极接口P-分别用于连接外接电源的的正极和负极，以形成充电回路。具体地，该充电电路还包括：控制芯片U，该控制芯片U为可充电电池保护芯片，具有高精度、高集成度的特点。可充电电池保护芯片通过检测电池的电压、充放电电流以及环境温度等信息实现电池过充、过放、放电过电流、短路、充电过电流、温度保护等保护功能，通过外置电容来调节过充、过放、过电流保护延时。可选的，该可充电电池保护芯片可以是DW01(或312F)，下面以DW01为例，对其引脚进行介绍：引脚符号I/O功能1DOO放电保护执行端，与放电控制MOS管的G极连接2VMI/O过流/短路检测端3COO充电保护执行端，与充电控制MOS管的G极连接4NCI延迟时间测试端5VDDI正电源输入端6VSSI负电源输入端其中，正极控制端VDD，连接电芯正极接口B+；负极控制端VSS，连接电芯负极接口B-；其中，控制芯片U通过正极控制端VDD以及负极控制端VSS来检测电芯的电压。可选的，正极控制端VDD与电芯正极接口B+之间还连接第一电阻R1。正极控制端VDD与负极控制端VSS之间还连接第一电容C1。其中，第一控制端DO，连接第一MOS管Q1的栅极(G极)，控制芯片U通过第一控制端DO来控制第一MOS管Q1的导通和截止；第二控制端CO，连接第二MOS管Q2的栅极，控制芯片U通过第二控制端CO来控制第二MOS管Q2的导通和截止。可选的，在本实施方式中，第一MOS管Q1与第二MOS管Q2均为N型MOS管。第一MOS管Q1的源极(S极)连接电芯负极接口B-，第二MOS管Q2的漏极(D极)连接第一MOS管Q1的漏极，其源极连接外接电源负极接口P-。可选的，上述的第一MOS管Q1和第二MOS管Q2可以采用8205A芯片代替，8025A芯片其实质就是两个MOS管，其原理类似，这里不再赘述。另外，过流/短路检测端VM通过第二电阻R2连接到外接电源负极接口P-，外接电源正极接口P+与外接电源负极接口P-之间还连接有第二电容C2。其中，在第一MOS管Q1的源极和漏极两端并联一个肖特基势垒二极管D1。肖特基势垒二极管是利用金属与半导体接触形成的金属-半导体结原理制作的，其具有正向压降低的优点。可选的，该电路中还可以包括温度检测电路，用于检测充电电路的温度。如图2，在一种实施方式中，温度检测电路包括热敏电阻TH，其一端连接P-，另一端连接CPU。在另一种实施方式中，控制电路(控制芯片U)还连接温度检测电路，用于在温度检测电路检测得到的温度大于预设值时，控制第二MOS管截止，以使充电回路断开。下面对该电路的功能进行详细说明：(1)正常工作(即电芯为负载供电)当电芯电压Vcell在2.5V以上时，DO管脚和CO管脚均输出高电平，此时第一MOS管Q1、第二MOS管Q2均处于导通状态，相当于第一MOS管Q1的D极、S极间直通，第二MOS管Q2的的D极、S极间直通，此时电芯的负极与外接电源负极接口P-直接连通，该电路有电压输出，其电流回路如下：B+→P+→负载；P-→Q2→Q1→B-。(2)过放电保护当电芯通过外接的负载进行放电时，电芯两端的电压将慢慢降低，同时控制芯片U将通过电阻R1实时监测电芯电压，当电芯电压下降到2.5V(通常称为过放保护电压，在其他实施方式中，也可以设置为其他值，例如2.3V)时，认为电芯已处于过放电状态，DO管脚电压变为0，Q1截止，此时电芯的B-与P-之间处于断开状态，即电芯的放电回路被切断，电芯将停止放电。(3)电池充电无论电芯是否进入过放电状态，只要给该电路的P+与P-端之间加上充电电压，便立即从CO管脚输出高电平，Q2导通，即电芯的B-与P-连通，外接电源对电芯充电，其电流回路如下：外接电源正极→P+→B+→B-→Q1→Q2→P-→外接电源负极。(4)过充电保护充电时，当电池通过外接电源正常充电时，随着充电时间的增加，电芯两端的电压将逐渐升高，当电芯电压升高到预设值(通常为4.4V称为过充保护电压)时，判断电芯已处于过充电状态，便立即使CO管脚电压降为0V，Q2截止，此时B-与P-端之间处于断开状态并保持，即电芯的充电回路被切断，停止充电。当P+端与P-端接上放电负载后，虽然Q2截止，但其内部的体二极管的导通方向与放电回路的电流方向相同，所以仍可对负载放电。当电芯两端电压低于预设值(通常为4.3V，称为过充保护恢复电压)时，将退出过充电保护状态，CO管脚重新输出高电平，Q2导通，即B-端与P-端又重新接上，电芯又能进行正常的充放电。(5)过流保护由于MOS开关管饱和导通时也存在内阻，所以有电流流过时MOS开关管的D、S极间就会产生压降。控制芯片U通过VSS端以及VM端实时检测MOS开关管上的压降。当负载电流增大时，Q1或Q2上的压降也必然增大，当该压降达到0.2V时，便判断负载电流到达了极限值，于是其DO管脚电压降为0V，Q1截止，切断电芯的放电回路，实现过电流保护。(6)过温保护热敏电阻TH紧贴电芯安装。当电子设备长时间处于大功率工作状态时(如手机长时间处于通话状态)，电芯温度会上升，则电阻TH阻值会逐渐下降，CPU对TH阻值进行检测，当阻值下降到CPU设定阈值时，CPU立即发出关机指令，让电池停止对其供电，只维持很小的待机电流，从而达到保护电池的目的。特别地，在上述的充电过程中，若是对过放的电芯进行充电，其初始的电压值小于2.5V，此时在P+和P-连接外接电源后，CO输出高电平而DO输出0，此时Q1截止，但Q1内部的体二极管导通方向与充电电流方向相同，仍然能够进行充电。其中，Q1的体二极管的压降大概为0.5-0.6V，当主板(或CPU)检测的VBAT电压达到2.5V时，而电芯真实的电压Vcell仅在1.9V-2.0V左右，根据上述第一实施方式中的表格可以知道，在此时采用128mA进行充电会产生安全风险。在Q1上并联一个二极管D1后，Q1两端的压降仅为0.1V左右，通过这种方式，在主板(或CPU)检测的VBAT电压达到2.5V时，而电芯真实的电压Vcell也在2.4V-2.5V左右，两者之间相差不大，减小了充电的安全风险。区别于现有技术，本实施方式的充电电路包括：第一MOS管，串联设置于充电回路中，第一MOS管的体二极管的导通方向与充电电流方向相同；控制电路，用于检测电芯的电压，并在电芯的电压满足第一预设条件时，控制第一MOS管截止，以及在电芯的电压满足第二预设条件时，控制第一MOS管导通；二极管，与第一MOS管并联，二极管的导通方向与第一MOS管的体二极管的导通方向相同。通过上述方式，减小了Vcell和VBAT之间的压差，一方面能够降低电池低压充电风险，另一方面能够提高充电效率。参阅图3，图3是本发明电池包一实施方式的结构示意图。该电池包包括壳体31以及设置于壳体31内的电芯32以及充电电路33。其中，充电电路33中的电芯正极接口B+以及电芯负极接口B-分别连接电芯32的正极和负极，在对电池包进行充电时，充电电路中的外接电源正极接口P+以及外接电源负极接口P-分别连接外部电源的正极和负极，在电池对外部负载进行供电时，充电电路中的外接电源正极接口P+以及外接电源负极接口P-分别连接外部负载的正极和负极。其中，充电电路33是如上述任意一种实施方式所介绍的充电电路，其电路结构、工作原理类似，这里不再赘述。本实施方式中的电池包所采用的保护电路是如上各个实施方式中的充电电路，其通过减小了Vcell和VBAT之间的压差，一方面能够降低电池低压充电风险，另一方面能够提高充电效率，从而提高了电池包的安全性能。参阅图4，图4是本发明移动终端一实施方式的结构示意图，该移动终端40至少包括电池包41以及主板42。在移动终端40工作时，电池包41向主板42提供电压。在对电池包进行充电时，移动终端上的充电接口连接外部电源和电池包41，以对电池包41进行充电。其中，电池包是如上述实施方式中介绍的电池包，电池包中的充电电路是如上述实施方式中介绍的电路，其电路结构、工作原理类似，这里不再赘述。以上所述仅为本发明的实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的
技术领域：
，均同理包括在本发明的专利保护范围内。当前第1页1 2 3