充电电路、充电仓及穿戴设备的制作方法

1.本发明涉及充电仓技术领域，尤其是涉及充电电路、充电仓及穿戴设备。


背景技术：

2.现有的智能穿戴充电仓，一般采用了集成ic(integrated circuit，集成电路)解决方案。但是由于集成ic存在内置检测电路精度的不足的问题，会在输出电流检测上，使用较大阻值的采样电阻，以检测轻载电流。但这会导致输出电流增大时，起分担的电压越大，从而拉低输出电压，造成效率下降和发热的问题，使得充电仓端的电池利用率低。
3.满足同等输出能力的情况下，如果提高电池的容量与冗余输出电压，会因为输出电压的拉低，使得负载端输入电压低，从而导致负载端充电不稳定和负载端无法以满载电流充电等问题。而如果从五金触点上改善接触阻抗，可以降低路径压差损耗，提高冗余值，但是会造成产品成本增加的问题。整体而言，现有充电仓存在输出损耗大、输出效率低和负载端充电与供电不稳定等问题，从而影响用户使用体验。同时，为满足负载充电而提高电池容量，还会带来尺寸增大和成本上升等问题。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本发明的目的在于提供充电电路、充电仓及穿戴设备，该充电电路中，通过输出控制电路降低充电电路阻抗，进而降低充电仓的电压损耗，提高充电仓的输出效率，确保充电仓的可靠性，进而降低成本减小充电仓尺寸，提高用户体验。
5.第一方面，本发明实施例提供了一种充电电路，应用于穿戴设备的充电仓，所述充电电路包括：升压电路、输出控制电路和单片机；所述单片机分别与所述输出控制电路和所述升压电路相连；所述升压电路与所述输出控制电路相连；
6.所述输出控制电路，用于在输出触点接入负载后，输出电平变化至所述升压电路；
7.所述升压电路，用于根据所述电平变化，输出中断信号至所述单片机；
8.所述单片机，用于在接收所述中断信号，且判定所述负载接入所述输出控制电路后，发送升压指令至所述升压电路，以使所述升压电路在接收到所述升压指令后对所述输出控制电路供电；
9.所述输出控制电路，还用于根据所述升压电路的供电电压，为所述负载供电。
10.进一步的，所述输出控制电路包括mos管(metal-oxide-semiconductor field-effect transistor,mosfet，金氧半场效晶体管)开关q1和采样电阻r4；
11.所述采样电阻r4与所述单片机的adc1引脚相连；
12.所述mos管开关q1分别与所述升压电路的vsys-5v引脚、所述升压电路的vol引脚和所述单片机的5vout_en引脚相连。
13.进一步的，所述mos管开关q1的内阻为20毫欧，采样电阻r4的内阻为80毫欧。
14.进一步的，所述升压电路包括集成电路u2和电池，所述集成电路u2和所述电池相连；充电时，所述集成电路u2独立工作，用于为所述电池充电。
15.进一步的，所述充电电路还包括：供电电路，所述供电电路分别与所述单片机和电池相连；
16.所述供电电路，用于为所述单片机供电。
17.进一步的，所述充电电路还包括：电池电压采样电路和电池温度检测电路，所述电池电压采样电路和所述电池温度检测电路分别与所述单片机相连。
18.进一步的，所述单片机还用于检测所述输出控制电路分压值，判断所述分压值是否在预设分压区间，如果所述分压值在所述预设分压区间内，则所述输出控制电路持续为所述负载供电；如果所述分压值不在所述预设分压区间，则使所述升压电路和所述单片机进入休眠模式至所述负载卸载后再次上载。
19.进一步的，所述输出控制电路还用于在静态时，接收所述升压电路输出的高电平，以形成开漏状态；
20.其中，所述静态为所述升压电路和所述单片机均进入休眠模式。
21.第二方面，本发明实施例提供了一种充电仓，包括设备本体，还包括上述任一项所述的充电电路；所述充电电路设置在所述设备本体内。
22.第三方面，本发明实施例提供了一种穿戴设备，包括设备本体，还包括上述的充电仓；所述充电仓为所述设备本体充电。
23.本发明实施例提供了充电电路、充电仓及穿戴设备，应用于穿戴设备的充电仓，充电电路包括：升压电路、输出控制电路和单片机；单片机分别与输出控制电路和升压电路相连；升压电路与输出控制电路相连；输出控制电路，用于在输出触点接入负载后，输出电平变化至升压电路；升压电路，用于根据电平变化，输出中断信号至单片机；单片机，用于在接收中断信号，且判定负载接入输出控制电路后，发送升压指令至升压电路，以使升压电路在接收到升压指令后对输出控制电路供电；输出控制电路，还用于根据升压电路的供电电压，为负载供电。该充电电路中，通过输出控制电路降低充电电路阻抗，进而降低充电仓的电压损耗，提高充电仓的输出效率，确保充电仓的可靠性，进而降低成本减小充电仓尺寸，提高用户体验。
24.本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
25.为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
26.为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
27.图1为本发明实施例一提供的充电电路中集成电路内部结构示意图；
28.图2为本发明实施例一提供的充电电路示意图；
29.图3为本发明实施例一提供的输出控制电路示意图；
30.图4为本发明实施例一提供的升压电路示意图；
31.图5为本发明实施例一提供的供电电路示意图；
32.图6为本发明实施例一提供的单片机示意图；
33.图7为本发明实施例一提供的电池电压采样电路和电池温度检测电路；
34.图8为本发明实施例二提供的充电电路放电时工作流程图。
35.图标：1-升压电路；2-输出控制电路；3-单片机；b1-电池；l1-电感；u1-单片机集成电路；u2-集成电路；u3-线性低压差稳压器；q1-mos管开关；q2-第二mos管开关；e8-第八二极管；e9-第九二极管；r1-第一电阻；r2-第二热敏电阻；r3-第三电阻；r4-采样电阻；r6-第六电阻；r7-第七电阻；r9-第九电阻；r10-第十电阻；r11-第十一电阻；r14-第十四分压电阻；r15-第十五分压电阻；c1-第一电容；c2-第二电容；c3-第三电容；c4-第四电容；c6-第六电容；c7-第七电容；c10-第十滤波电容；c13-第十三储能电容；c14-第十四储能电容；c17-第十七电容。
具体实施方式
36.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
37.相关技术中，智能穿戴设备的充电仓一般采用集成ic解决方法，但是由于集成ic存在内置检测电路精度的不足的问题，会在输出电流检测上，使用较大阻值的采样电阻，以检测轻载电流。
38.参照图1，充电电路的集成电路u2中内置用来做充电开关的mos管(mosfet，金氧半场效晶体管)开关，在100ma电流时，典型阻抗为400mω。实测200ma输出时实测电压降低0.2v，推断内部综合阻抗为1ω阻抗，采用单片机实现完整功能时，有效输出为4.8v/200ma。
39.因此，在实际应用中输出电流越大时，起分担作用的电压越大，从而会拉低输出电压，进而造成效率下降和发热等问题，使得充电仓端的电池利用率低。
40.通常，为满足同等输出能力，会提高电池容量与冗余输出电压，但这会造成产品尺寸增大和充电端成本上升的问题。并且由于输出电压的拉低，会造成负载端输入电压低，引起负载端充电不稳定，负载端无法已满载电流充电从而影响使用和用户体验。而如果从五金触点上改善接触阻抗，可以降低路径压差损耗，以提高冗余值，但会推高产品成本。
41.基于此，本发明实施例提供了一种充电电路、充电仓及穿戴设备，该技术可以应用于穿戴设备的充电仓中。为便于对本实施例进行理解，下面对本发明实施例进行详细介绍。
42.实施例一：
43.图2为本发明实施例一提供的充电电路示意图。
44.参照图2，该充电电路应用于穿戴设备的充电仓，充电电路包括：升压电路1、输出控制电路2和单片机3；单片机3分别与输出控制电路2和升压电路1相连；升压电路1与输出控制电路2相连。
45.图3为本发明实施例一提供的输出控制电路示意图。
46.参照图3，输出控制电路包括mos管开关q1和采样电阻r4，采样电阻r4与单片机的
adc1引脚相连。
47.mos管开关q1分别与升压电路的vsys-5v引脚、升压电路的vol引脚和单片机的5vout_en引脚相连。
48.这里，输出控制电路还包括：5v+输出触点、5v-输出触点、第三电阻r3、第七电阻r7、第八二极管e8、第九二极管e9和第一电容c1。
49.其中，升压电路的vol引脚连接mos管开关q1和5v+输出触点之间。
50.第一电容c1、采样电阻r4和第九二极管e9并联，其公共端分别与单片机的adc1(模拟/数字转换)引脚和5v-输出触点相连，另一端分别接地。
51.第三电阻r3的一端与单片机的5vout_en引脚相连，另一端分别与第七电阻的一端和mos管开关q1的一端相连，第七电阻的另一端与5v+输出触点相连。
52.第八二极管e8的一端分别与5v+输出触点和mos管开关q1的一端相连。
53.进一步的，q1的内阻为20毫欧，采样电阻r4的内阻为80毫欧。
54.这里，mos管开关q1和采样电阻r4合计阻抗为100mω＝0.1r，作为辅助电路，在跳过u2内部检测控制电路，做旁路输出时，降压为0.1r
×
200ma＝20mv＝0.02v,压损为u2独立实现方式的10％，有效输出为4.98v/200ma，提升了3.6％的输出效率。
55.图4为本发明实施例一提供的升压电路示意图。
56.参照图4，升压电路包括集成电路u2和电池b1，集成电路u2和电池b1相连；充电时，集成电路u2独立工作，用于为电池b1充电。
57.这里，升压电路还包括5v的vbus输入端、电感l1、第一电阻r1、第六电阻r6、第九电阻r9、第十电阻r10、第十一电阻r11、第二电容c2、第三电容c3、第四电容c4和第六电容c6。
58.其中，集成电路u2集成了充电、升压、内置负载检测、内置输出电流检测、iic数据通讯接口，外置功率电感配合充电或升压操作等。
59.集成电路u2的22引脚与第一电阻r1的一端相连，第一电阻r1的另一端接地。
60.集成电路u2的13引脚分别连接第九电阻r9的一端和单片机的sda引脚，集成电路u2的14引脚分别连接第十电阻r10的一端和单片机的scl引脚，集成电路u2的15引脚分别连接第十一电阻r11的一端和单片机的irq引脚，第九电阻r9、第十电阻r10和第十一电阻r11的另一端并联。
61.集成电路u2的1脚、2脚和3脚与第六电阻r6的一端和第二电容c2的一端相连，第六电阻r6的另一端与第三电容c3相连。
62.集成电路u2的4脚、5脚与第四电容c4的一端相连。
63.第二电容c2的另一端、第三电容c3的另一端和第四电容c4的另一端分别与集成电路u2的6脚相连接地。
64.集成电路u2的7脚和8脚与电感l1的一端相连，电感l1的另一端与集成电路u2的9脚分别连接第六电容c6和电池b1之间，第六电容c6的另一端和电池b1的另一端分别接地。
65.集成电路u2的12脚、19脚和25脚分别接地。
66.图5为本发明实施例一提供的供电电路示意图。
67.参照图5，充电电路还包括：供电电路，供电电路分别与单片机和电池相连；
68.供电电路，用于为单片机供电。
69.这里，供电电路(mcu)包括线性低压差稳压器u3、第十三储能电容c13和第十四储
能电容c14，线性低压差稳压器u3的3脚和4脚与第十三储能电容c13的一端相连，用于接收电池b1的供电，第十三储能电容c13的另一端接地。
70.线性低压差稳压器u3的1脚与第十四储能电容c14的一端相连，为单片机提供3.3v的稳定电压。
71.线性低压差稳压器u3的2脚和5脚接地。
72.图6为本发明实施例一提供的单片机示意图。
73.参照图6，单片机集成电路u1的17脚与供电电路相连，第七电容c7的一端和第十七电容c17的一端分别连接在单片机集成电路u1的17脚与供电电路之间，第七电容c7的另一端和第十七电容c17的另一端分别接地。
74.单片机集成电路u1的5vout_en引脚和adc1引脚分别与输出控制电路相连；单片机集成电路u1的irq引脚、scl引脚和sda引脚分别与升压电路相连；单片机集成电路u1的adc2引脚和ntc_vcc引脚分别与电池电压采样电路相连；单片机集成电路u1的adc3引脚和ntc_vcc引脚分别与电池温度检测电路相连。
75.图7为本发明实施例一提供的电池电压采样电路和电池温度检测电路。
76.参照图7，充电电路还包括：电池电压采样电路和电池温度检测电路，电池电压采样电路和电池温度检测电路分别与单片机相连。
77.这里，电池电压采样电路包括第二mos管开关q2，第十四分压电阻r14、第十五分压电阻r15和第十滤波电容c10。第二mos管开关q2的第一端与第十四分压电阻r14的一端相连，第二mos管开关q2的第二端与单片机的ntc_vcc引脚相连，第二mos管开关q2的第三端与第十五分压电阻r15的一端相连。
78.第十四分压电阻r14的另一端与电池相连，第十五分压电阻r15的另一端接地。
79.第十滤波电容c10的一端与单片机的adc2引脚相连，另一端接地。
80.电池温度检测电路包括第五电容c5，第十二电阻r12和第二热敏电阻r2(ntc)，其中，上拉10k的第十二电阻r12，下接第二ntc电阻r2。
81.第十二电阻r12和第二热敏电阻r2之间连接单片机的adc3引脚，第十二电阻r12的另一端连接单片机的ntc_vcc引脚，第二热敏电阻r2的另一端接地。
82.第五电容c5的一端连接于第十二电阻r12和第二热敏电阻r2连接单片机的adc3引脚上，第五电容c5的另一端接地。
83.本发明实施例提供了充电电路，应用于穿戴设备的充电仓，充电电路包括：升压电路、输出控制电路和单片机；单片机分别与输出控制电路和升压电路相连；升压电路与输出控制电路相连；输出控制电路，用于在输出触点接入负载后，输出电平变化至升压电路；升压电路，用于根据电平变化，输出中断信号至单片机；单片机，用于在接收中断信号，且判定负载接入输出控制电路后，发送升压指令至升压电路，以使升压电路在接收到升压指令后对输出控制电路供电；输出控制电路，还用于根据升压电路的供电电压，为负载供电。该充电电路中，通过输出控制电路跳过集成电路内部检测控制电路，做旁路输出，降低充电电路阻抗，可以降低充电仓的电压损耗，提高充电仓的输出效率，进而减小充电仓尺寸，从而降低成本。
84.实施例二：
85.图8为本发明实施例二提供的充电电路放电时工作流程图。
86.参照图8，应用于穿戴设备的充电仓的充电电路放电时工作流程为：
87.步骤s101，输出控制电路，在输出触点接入负载后，输出电平变化至升压电路。
88.这里，输出控制电路在5v+接触点和5v-接触点接触负载后，vol引脚上的高电平被拉低。
89.步骤s102，升压电路，根据电平变化，输出中断信号至单片机。
90.这里，升压电路检测到vol引脚上的状态变化，通过irq引脚输出中断信号至单片机中的u1。
91.其中，输出控制电路通过连接升压电路的vol引脚进行负载检测。
92.步骤s103，单片机，在接收中断信号，且判定负载接入后，发送升压指令至升压电路，以使升压电路在接收到升压指令后对输出控制电路供电。
93.这里，单片机中u1通过iic接口查询，确定负载接入后，指令升压电路中的u2打开5v升压功能，此时，vsys-5v引脚具有5v供电功能。
94.同时，单片机的5vout-en引脚有开漏转为低电平。
95.步骤s104，输出控制电路，根据升压电路的供电电压，为负载供电。
96.这里，根据单片机的5vout-en引脚的低电平信号，q1开关打开，供电至负载端。
97.其中，q1为vsys-5v引脚的开关管，q1的导通状态由单片机通过5vout_en引脚控制。
98.进一步的，单片机还用于检测输出控制电路分压值，判断分压值是否在预设分压区间，如果分压值在预设分压区间内，则输出控制电路持续为负载供电；如果分压值不在预设分压区间，则使升压电路和单片机进入休眠模式至负载卸载后再次上载。
99.这里，预设分压区间为16mv-1.6mv。
100.具体地，放电时，单片机的u1通过adc1引脚，检测采样电阻r4上的分压来判定通过电流，如果采样电阻r4上的分压在16mv-1.6mv，其对应的通过电流为200ma-20ma内，则持续供电。
101.如果采样电阻r4上的分压连续5s高于16mv，则判定为负载端异常，单片机的u1关断q1，并指令u2停止升压，u1和/或u2进入休眠模式，直到负载卸载后再次上载。
102.如果采样电阻r4上的分压连续5s低于1.6mv，则判定为轻载，说明负载端充满，单片机的u1关断q1，并指令u2停止升压，u1和/或u2进入休眠模式，直到负载卸载后再次上载。
103.同时，工作中，单片机的adc2和adc3引脚会持续检测电池电压和电池温度，当检测到电池电压低于3v将自动关机，当检测到电池处于0-65
°
允许工作，其他温度则停充停放。
104.进一步的，控制电路还用于在静态时，接收升压电路输出的高电平，以形成开漏状态；
105.其中，静态为升压电路和单片机均进入休眠模式。
106.这里，静态时升压电路的u2和单片机的u1均进入休眠模式，u2在vol引脚上输出高电平，单片机的5vout_en引脚为开漏状态。
107.进一步的，充电时，升压电路的u2独立工作，为电池b1充电。
108.本发明实施例提供了充电电路，应用于穿戴设备的充电仓，充电电路包括：升压电路、输出控制电路和单片机；单片机分别与输出控制电路和升压电路相连；升压电路与输出控制电路相连；输出控制电路，用于在输出触点接入负载后，输出电平变化至升压电路；升
压电路，用于根据电平变化，输出中断信号至单片机；单片机，用于在接收中断信号，且判定负载接入输出控制电路后，发送升压指令至升压电路，以使升压电路在接收到升压指令后对输出控制电路供电；输出控制电路，还用于根据升压电路的供电电压，为负载供电。该充电电路中，通过降低充电电路阻抗，可以降低充电仓的电压损耗，提高充电仓的输出效率，确保充电仓的可靠性，进而减小充电仓尺寸，从而降低成本，提高用户体验。
109.本发明实施例还提供一种充电仓，包括设备本体，还包括上述充电电路实现上述实施例提供的充电仓电路；充电电路设置在设备本体内。
110.该充电仓仓中，通过降低充电电路阻抗，可以降低充电仓的电压损耗，提高充电仓的输出效率，确保充电仓的可靠性，进而减小充电仓尺寸，从而降低成本，提高用户体验。
111.本发明实施例还提供一种穿戴设备，包括设备本体，还包括上述充电仓；充电仓为设备本体充电，具有执行上述实施例的充电过程。
112.该包含充电仓的穿戴设备，输出效率和可靠性更高，设备的体积更小，同时用户体验高。
113.本发明实施例所提供的计算机程序产品，包括存储了程序代码的计算机可读存储介质，所述程序代码包括的指令可用于执行前面方法实施例中所述的方法，具体实现可参见方法实施例，在此不再赘述。
114.所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统和装置的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
115.另外，在本发明实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
116.所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read-only memory)、随机存取存储器(ram，random access memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
117.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
118.最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻
易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。