基于单电池的多口快充电路及充电方法与流程

本发明属于快充技术的领域，具体涉及一种基于单电池的多口快充电路及充电方法。

背景技术：

在最相关的现有技术中，专利文献cn202011374722.5公开了一种基于单电池的多口快充电路，包括usb接口模块、电池管理模块和快充切换模块，如图1所示，快充切换模块包括与usb接口相对应的开关管，开关管的漏极与电压输入端连接，源极与电压输出端连接，栅极所为快充切换模块的控制输入端与电池管理模块的控制端连接。在实施时，以usb接口模块包括usba1和usba2为例，快充切换模块包开关管a1_mos和开关管a2_mos，开关管a1_mos的漏极对应a1_d，开关管a1_mos的源极对应a1_s，开关管a1_mos的栅极对应a1_g，开关管a2_mos的漏极对应a2_d，开关管a2_mos的源极对应a2_s，开关管a2_mos的栅极对应a2_g，其中电池管理模块包括控制单元u1，控制单元u1控制vout1和vout2的输出，其中，vout1对应开关管a1_mos，vout2对应开关管a2_mos，开关管a1_mos用来开关控制vout1，开关管a2_mos用来控制开关控制vout2，usb接口的dp和dm用于接受负载的快充申请，adc用于检测输出电流，可以用来判断是否处于轻载或者拔出状态。

该技术在实施中，如果vout1接收到快充申请了(a1_qc_ok)，那么vout1进入快充状态(a1_qc)；如果vout1没有接收到快充申请，就继续在普通充电；同理，如果vout2接收到快充申请了(a1_qc_ok)，那么vout2进入快充状态(a1_qc)；如果vout2没有接收到快充申请，就继续在普通充电。

尤其，当vout1口处于快充时，如果vout2口插入负载，那么这时候，先断开vout1口，然后vout1口和vout2口进入同时接受快充申请（a_neg）状态，如果vout1口先接收到快充请求，设定预设时间内，等vout2是否能接收到快充请求；如果在这个预设时间内接收到vout2快充请求，那么vout1口和vout2口同时快充（a_qc）；如果在一定时间内没有收到vout2的快充请求，那么vout1口和vout2口进入普通充电(a_5v)。同理，当vout2口处于快充时，如果vout1口插入负载，那么这时候，先断开vout2口，然后vout1口和vout2口进入同时接受快充申请（a_neg）状态，如果vout2口先接收到快充请求，设定预设时间内，等vout1是否能接收到快充请求；如果在这个预设时间内接收到vout1快充请求，那么vout1口和vout2口同时快充（a_qc）；如果在一定时间内没有收到vout1的快充请求，那么vout1口和vout2口进入普通充电(a_5v)。

在类似的现有技术中一般技术要点是当一个usb输出口正在快充时，其他一个或多个usb口申请电源进而根据申请类型转换为普通充电或快充，现有技术虽然可以实现在这种技术要点中的申请类型转换，但是其效率特别低，比如具体的当vout1口处于快充时，如果vout2口插入负载，那么这时候，先断开vout1口，然后vout1口和vout2口进入同时接受快充申请（a_neg）状态，如果vout1口先接收到快充请求，设定预设时间内，等vout2是否能接收到快充请求；如果在这个预设时间内接收到vout2快充请求，那么vout1口和vout2口同时快充（a_qc）；如果在一定时间内没有收到vout2的快充请求，那么vout1口和vout2口进入普通充电(a_5v)。可见上述的转换中当一个usb输出口正在快充时，其他一个或多个usb口申请电源时必要先切断所有usb口然后等待一个甚至多个时期才能确定好转换并完成继续充电。

技术实现要素：

为了克服现有的技术存在的不足,本发明提供一种基于单电池的多口快充电路及充电方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：基于单电池的多口快充电路，包括单电池、电池管理电路、中间桥电路、usb快充转换电路、转换开关电路和usb电路，所述的电池管理电路与单电池电连接，所述的电池管理电路还与中间桥电路、usb快充转换电路、转换开关电路分别电连接，所述的转换开关电路与usb电路电连接，所述的usb电路包括多个usb输出口，所述的中间桥电路用于当其与usb输出口电连接时为usb输出口提供最新的电压，当其不与usb输出口电连接时则与单电池电源电连接并且从单电池电源侧获取最新的电压且储备最新的电压以准备提供给usb输出口；所述的转换开关电路用于将usb输出口的电连接关系从与中间桥电路转换为与单电池电源连接或者将usb输出口的电连接关系从与单电池电源连接转换为中间桥电路。

进一步，其特征是：所述的将usb输出口的电连接关系从与中间桥电路转换为与单电池电源连接过程中，至少存在一定时间，在该时间内usb输出口既与中间桥电路电连接也与单电池电源电连接；将usb输出口的电连接关系从与单电池电源连接转换为中间桥电路过程中，至少存在一定时间，在该时间内usb输出口既与中间桥电路电连接也与单电池电源电连接。

进一步，其特征是：所述的将usb输出口的电连接关系从与中间桥电路转换为与单电池电源连接或者将usb输出口的电连接关系从与单电池电源连接转换为中间桥电路具体的：当在先的一个或多个usb输出口与单电池电源电连接并且正在快充时，后来的一个或多个usb口申请单电池电源时首先将在先的正在快充的usb输出口全部电连接转换为与中间桥电路连接并且由中间桥电路给在先的正在充电的usb输出口短时间内继续提供快充电压；如果后来的一个或多个usb口申请电源获得是快充电压，则原先正在快充的usb输出口全部电连接重新转换为与单电池电源电连接并且由单电池电源电为所有usb输出口提供快充电压；如果后来的一个或多个usb口申请电源获得是非快充电压，则等到中间桥电路的电压下降到非快充电压时，原先正在快充的usb输出口全部电连接重新转换为与单电池电源电连接并且由单电池电源电为所有usb输出口提供非快充电压。

进一步，所述的非快充电压包括5v电压，所述的快充电压包括5.2v电压、5.5v电压。

进一步，所述的中间桥电路包括一个触发器u3以及若干电阻、电容及开关电路，第一电阻r1的一端与电池管理电路电连接，第一电阻r1的另外一端与触发器u3的输入端、第一usb口usba1的电源端、第二usb口usba2的电源端、第一电容c1的充放电端、第二电容c2的充放电端、第一电阻r2的一端分别电连接，所述的触发器u3的输出端与电池管理电路电连接，其中的第一电阻r1的一端与电池管理电路电连接用于通过电池管理电路从单电池侧获取电源给第一电容c1的充放电端、第二电容c2的充放电端进行充电以支持“中间桥电路不与usb输出口电连接时则与单电池电源电连接并且从单电池电源侧获取最新的电压且储备最新的电压以准备提供给usb输出口”，所述的“第一电阻r1的另外一端与触发器u3的输入端、第一usb口usba1的电源端、第二usb口usba2的电源端、第一电容c1的充放电端、第二电容c2的充放电端、第一电阻r2的一端分别电连接”使得第一电阻r1的另外一端、触发器u3的输入端、第一usb口usba1的电源端、第二usb口usba2的电源端、第一电容c1的充放电端、第二电容c2的充放电端均在同一个电位，这样所述的触发器u3的输入端可以向电池管理电路反馈第一电容c1的充放电端、第二电容c2的充放电端的电压以避免对电容充电时电压过高，而且第一电容c1的充放电端、第二电容c2的充放电端能够与第一电子开关s1和第二电子开关s2电连接，以支持“中间桥电路与usb输出口电连接时为usb输出口提供最新的电压”。

所述的触发器u3的输入端还可以向电池管理电路反馈第一电容c1的充放电端、第二电容c2的充放电端的电压以避免电容放电时电压过低。

所述的触发器u3采用施密特触发器。

进一步，所述的中间桥电路包括一个触发器以及若干电阻、电容及开关电路，所述的若干电容并联并且等效为一个综合电容电路，且每一电容所在支路均设置一个电子开关，所述的若干电容的额定电压不完全相同，该综合电容电路充电时每一个电容均获得低于额定电压的电压数值，综合电容电路放电并且尤其给多路usb输出口放电时控制部分电子开关导通并使得参与放电的所有电容电流在时间坐标量上的积分恰好等于多路usb输出口对电流的总需求。

基于单电池的多口快充电路的充电方法，包括步骤：

当在先的一个或多个usb输出口与单电池电源电连接并且正在快充时，后来的一个或多个usb口申请单电池电源时首先将在先的正在快充的usb输出口全部电连接转换为与中间桥电路连接并且由中间桥电路给在先的正在充电的usb输出口短时间内继续提供快充电压；如果后来的一个或多个usb口申请电源获得是快充电压，则原先正在快充的usb输出口全部电连接重新转换为与单电池电源电连接并且由单电池电源电为所有usb输出口提供快充电压；如果后来的一个或多个usb口申请电源获得是非快充电压，则等到中间桥电路的电压下降到非快充电压时，原先正在快充的usb输出口全部电连接重新转换为与单电池电源电连接并且由单电池电源电为所有usb输出口提供非快充电压。

本发明的有益效果是，本申请中当一个usb输出口正在快充时，其他一个或多个usb口申请电源时不需要切断所有usb口，也不需要等待一个甚至多个时期确定转换，而且转换中在先充电的usb输出口完全不需要切断电源，而且无论后申请的usb输出口是不是快充类型，在先充电的usb输出口都不需要切断电源，而后申请的usb输出口则可以做到随插随用，在前充电的usb输出口也完全不受后者的任何影响，实现平稳过渡的转换，另外当一个usb输出口正在非快充时，其他一个或多个usb口申请电源时也不需要切断所有usb口，也不需要等待一个甚至多个时期确定转换。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是现有技术中的相关电路图。

图2是本申请实施例的整体电路连接框图。

图3是本申请实施例的一种细化的电路连接图。

具体实施方式

在具体实施中，本申请的整体实施例，如图2所示的，基于单电池的多口快充电路包括单电池、电池管理电路、中间桥电路、usb快充转换电路、转换开关电路和usb电路，所述的电池管理电路与单电池电连接，所述的电池管理电路还与中间桥电路、usb快充转换电路、转换开关电路分别电连接，所述的转换开关电路与usb电路电连接，所述的usb电路包括多个usb输出口，所述的中间桥电路用于当其与usb输出口电连接时为usb输出口提供最新的电压，当其不与usb输出口电连接时则与单电池电源电连接并且从单电池电源侧获取最新的电压且储备最新的电压以准备提供给usb输出口；所述的转换开关电路用于将usb输出口的电连接关系从与中间桥电路转换为与单电池电源连接或者将usb输出口的电连接关系从与单电池电源连接转换为中间桥电路，在实施中，电池管理电路、usb快充转换电路和usb电路以及电路的连接均可以采用习知电路，所述的中间桥电路包括多个电容或电容式电路还包括专门的控制电路或习知的控制电路，实施中中间桥电路与usb输出口电连接时为usb输出口提供最新的电压，当中间桥电路不与usb输出口电连接时则与单电池电源电连接并且从单电池电源侧获取最新的电压且储备最新的电压以准备提供给usb输出口；所述的转换开关电路可以将usb输出口的电连接关系从与中间桥电路转换为与单电池电源连接或者将usb输出口的电连接关系从与单电池电源连接转换为中间桥电路，即可以支持实现“中间桥电路与usb输出口电连接时为usb输出口提供最新的电压，当中间桥电路不与usb输出口电连接时则与单电池电源电连接并且从单电池电源侧获取最新的电压且储备最新的电压以准备提供给usb输出口”。

比如在实施中，所述的将usb输出口的电连接关系从与中间桥电路转换为与单电池电源连接或者将usb输出口的电连接关系从与单电池电源连接转换为中间桥电路具体的：当在先的一个或多个usb输出口与单电池电源电连接并且正在快充时，后来的一个或多个usb口申请单电池电源时首先将在先的正在快充的usb输出口全部电连接转换为与中间桥电路连接并且由中间桥电路给在先的正在充电的usb输出口短时间内继续提供快充电压；如果后来的一个或多个usb口申请电源获得是快充电压，则原先正在快充的usb输出口全部电连接重新转换为与单电池电源电连接并且由单电池电源电为所有usb输出口提供快充电压；如果后来的一个或多个usb口申请电源获得是非快充电压，则等到中间桥电路的电压下降到非快充电压时，原先正在快充的usb输出口全部电连接重新转换为与单电池电源电连接并且由单电池电源电为所有usb输出口提供非快充电压。这样本申请中当一个usb输出口正在快充时，其他一个或多个usb口申请电源时不需要切断所有usb口，也不需要等待一个甚至多个时期确定转换，而且转换中在先充电的usb输出口完全不需要切断电源，而且无论后申请的usb输出口是不是快充类型，在先充电的usb输出口都不需要切断电源，而后申请的usb输出口则可以做到随插随用，在前充电的usb输出口也完全不受后者的任何影响，实现平稳过渡的转换。

在具体实施中，所述的将usb输出口的电连接关系从与中间桥电路转换为与单电池电源连接过程中，至少存在一定时间，在该时间内usb输出口既与中间桥电路电连接也与单电池电源电连接；将usb输出口的电连接关系从与单电池电源连接转换为中间桥电路过程中，至少存在一定时间，在该时间内usb输出口既与中间桥电路电连接也与单电池电源电连接；在实施中“将usb输出口的电连接关系从与中间桥电路转换为与单电池电源连接过程中或者相反的转换过程中，如果可以存在一定时间，在该时间内usb输出口既与中间桥电路电连接也与单电池电源电连接”则可以完成usb输出口的电连接转换过程中从不脱离电源的连接，实现平稳过渡的转换。

在更具体的实施中，如图3所示的，电池管理电路、usb快充转换电路和usb电路以及电路的连接均可以采用习知电路，所述的电池管理电路、usb快充转换电路分别为u1和u2，所述的usb电路至少包括两个usb输出口即第一usb口usba1和第二usb口usba2，所述的转换开关电路包括第一电子开关s1和第二电子开关s2，所述的中间桥电路包括一个触发器u3以及若干电阻、电容及开关电路，第一电阻r1的一端与电池管理电路电连接，第一电阻r1的另外一端与触发器u3的输入端、第一usb口usba1的电源端、第二usb口usba2的电源端、第一电容c1的充放电端、第二电容c2的充放电端、第一电阻r2的一端分别电连接，所述的触发器u3的输出端与电池管理电路电连接，其中的第一电阻r1的一端与电池管理电路电连接用于通过电池管理电路从单电池侧获取电源给第一电容c1的充放电端、第二电容c2的充放电端进行充电以支持“中间桥电路不与usb输出口电连接时则与单电池电源电连接并且从单电池电源侧获取最新的电压且储备最新的电压以准备提供给usb输出口”，所述的“第一电阻r1的另外一端与触发器u3的输入端、第一usb口usba1的电源端、第二usb口usba2的电源端、第一电容c1的充放电端、第二电容c2的充放电端、第一电阻r2的一端分别电连接”使得第一电阻r1的另外一端、触发器u3的输入端、第一usb口usba1的电源端、第二usb口usba2的电源端、第一电容c1的充放电端、第二电容c2的充放电端均在同一个电位，这样所述的触发器u3的输入端可以向电池管理电路反馈第一电容c1的充放电端、第二电容c2的充放电端的电压以避免对电容充电时电压过高，而且第一电容c1的充放电端、第二电容c2的充放电端能够与第一电子开关s1和第二电子开关s2电连接，以支持“中间桥电路与usb输出口电连接时为usb输出口提供最新的电压”。

在实施中所述的触发器可以采用施密特触发器，在实施中第一电容c1、第二电容c2的额定电压均高于快充电压。

所述的触发器u3的输入端还可以向电池管理电路反馈第一电容c1的充放电端、第二电容c2的充放电端的电压以避免电容放电时电压过低。

在具体实施中，比如，当第一usb口usba1与单电池电源电连接（通过电池管理电路和转换开关电路）并且正在快充时，后来的第二usb口usba2申请单电池电源时首先将在先的第一usb口usba1电连接转换为与中间桥电路连接（通过转换开关电路的电子开关）并且由中间桥电路的第一电容c1的充放电端、第二电容c2的充放电端的电压给在先的正在充电的usb输出口短时间内继续提供快充电压；如果后来的第二usb口usba2申请电源获得是快充电压（习知的电路及控制方法完成），则第一usb口usba1与中间桥电路连接（通过转换开关电路的电子开关）重新转换为第一usb口usba1与单电池电源电连接并且由单电池电源电为所有usb输出口提供快充电压；如果后来的第二usb口usba2申请电源获得是非快充电压（即普通电压），则等到中间桥电路的第一电容c1的充放电端、第二电容c2的充放电端的电压下降到非快充电压（即普通电压）时，则第一usb口usba1与中间桥电路连接（通过转换开关电路的电子开关）重新转换为第一usb口usba1与单电池电源电连接并且由单电池电源电为所有usb输出口提供非快充电压（即普通电压）。

在实施中，所述的非快充电压包括5v电压，所述的快充电压包括5.2v电压、5.5v电压。

在具体实施中，比如，当第一usb口usba1与单电池电源电连接（通过电池管理电路和转换开关电路）并且以5.5v电压正在快充时，后来的第二usb口usba2申请单电池电源时首先将在先的第一usb口usba1电连接转换为与中间桥电路连接（通过转换开关电路的电子开关）并且由中间桥电路的第一电容c1的充放电端、第二电容c2的充放电端的电压给在先的正在充电的usb输出口短时间内继续提供快充5.5v电压；如果后来的第二usb口usba2申请电源获得是5.5v电压（习知的电路及控制方法完成），则第一usb口usba1与中间桥电路连接（通过转换开关电路的电子开关）重新转换为第一usb口usba1与单电池电源电连接并且由单电池电源电为所有usb输出口提供5.5v快充电压；如果后来的第二usb口usba2申请电源获得是5v电压，则等到中间桥电路的第一电容c1的充放电端、第二电容c2的充放电端的电压下降到5v电压时，则第一usb口usba1与中间桥电路连接（通过转换开关电路的电子开关）重新转换为第一usb口usba1与单电池电源电连接并且由单电池电源电为所有usb输出口提供5v电压。

可以理解的，本申请在其他的使用情况中比如在先usb输出口已经是非快充电压，则后续usb输出口无论申请的是何种类型的电压也都不会影响之前usb输出口的充电进程。

比如，当在先的一个或多个usb输出口与单电池电源电连接并且正在普通的充电时，后来的一个或多个usb口申请单电池电源时首先将在先的正在普通充电usb输出口全部电连接转换为与中间桥电路连接并且由中间桥电路给在先的正在充电的usb输出口短时间内继续提供普通的充电电压；如果后来的一个或多个usb口申请电源获得是快充电压，则原先正在普通的充电的usb输出口全部电连接重新转换为与单电池电源电连接并且由单电池电源电为所有usb输出口提供快充电压；如果后来的一个或多个usb口申请电源获得是非快充电压，，原先正在普通的充电的usb输出口全部电连接重新转换为与单电池电源电连接并且由单电池电源电为所有usb输出口提供非快充电压。可见，另外当一个usb输出口正在非快充时，其他一个或多个usb口申请电源时也不需要切断所有usb口，也不需要等待一个甚至多个时期确定转换。

在更进一步的实施中，在实施中因为给多路usb输出口放电时对电流的量以及稳定性要求都比较高，为了避免电流和电压可能突变，所述的中间桥电路包括一个触发器以及若干电阻、电容及开关电路，所述的若干电容并联并且等效为一个综合电容电路，且每一电容所在支路均设置一个电子开关，所述的若干电容的额定电压不完全相同，该综合电容电路充电时每一个电容均获得低于额定电压的电压数值，综合电容电路放电并且尤其给多路usb输出口放电时控制部分电子开关导通并使得参与放电的所有电容电流在时间坐标量上的积分恰好等于多路usb输出口对电流的总需求，通过这样可以更加精准和稳定控制电容对多路usb输出口放电电流，并使得每一个usb输出口都可以获得持续稳定的电流。

本申请基于单电池的多口快充电路的充电方法，包括：当在先的一个或多个usb输出口与单电池电源电连接并且正在快充时，后来的一个或多个usb口申请单电池电源时首先将在先的正在快充的usb输出口全部电连接转换为与中间桥电路连接并且由中间桥电路给在先的正在充电的usb输出口短时间内继续提供快充电压；如果后来的一个或多个usb口申请电源获得是快充电压，则原先正在快充的usb输出口全部电连接重新转换为与单电池电源电连接并且由单电池电源电为所有usb输出口提供快充电压；如果后来的一个或多个usb口申请电源获得是非快充电压，则等到中间桥电路的电压下降到非快充电压时，原先正在快充的usb输出口全部电连接重新转换为与单电池电源电连接并且由单电池电源电为所有usb输出口提供非快充电压。

本申请基于单电池的多口快充电路的充电方法还包括：当在先的一个或多个usb输出口与单电池电源电连接并且正在普通的充电时，后来的一个或多个usb口申请单电池电源时首先将在先的正在普通充电usb输出口全部电连接转换为与中间桥电路连接并且由中间桥电路给在先的正在充电的usb输出口短时间内继续提供普通的充电电压；如果后来的一个或多个usb口申请电源获得是快充电压，则原先正在普通的充电的usb输出口全部电连接重新转换为与单电池电源电连接并且由单电池电源电为所有usb输出口提供快充电压；如果后来的一个或多个usb口申请电源获得是非快充电压，，原先正在普通的充电的usb输出口全部电连接重新转换为与单电池电源电连接并且由单电池电源电为所有usb输出口提供非快充电压。