一种支持多电池快速充电的设备及装置的制造方法
【专利摘要】本实用新型实施例提供一种支持多电池快速充电的设备及装置，其中，所述装置包括适配器、处理器、充电芯片以及电压调节电路，所述适配器上包括DP端口，DM端口，充电电压输出端口以及接地端口，所述处理器上设置有第一调节端口和第二调节端口，所述电压调节电路包括第一调节支路和第二调节支路，其中，所述充电电压输出端口与所述充电芯片相连，所述第一调节支路分别与所述DP端口和所述第一调节端口相连，所述第二调节支路分别与所述DM端口和所述第二调节端口相连。本实用新型实施例提供的一种支持多电池快速充电的设备及装置，以解决当前使用多电池的电子设备无法进行快速充电的问题。
【专利说明】
-种支持多电池快速充电的设备及装置
技术领域
[0001] 本实用新型实施例设及快速充电技术领域，尤其设及一种支持多电池快速充电的 设备及装置。
【背景技术】
[0002] 随着电子产品行业的飞速发展，便携的电子设备越来越多地被人们使用。W手机 为例，手机的体验好坏受到很多因素的影响。其中一点就是能量问题。手机的能量来自于电 池，电池性能直接影响手机的使用时间。除了电池性能本身，手机的使用方式也影响手机电 池性能对手机体验的影响。
[0003] 起初，诺基亚智能机或MTK功能机，1000 mAh左右的电池足W保证运些手机一天W 上的使用时间。300-500mA的充电电流足W让运些手机W较为合理的速度充电。采用标准的 USB供电或者专用线充已经能够满足运些手机充电的需求。
[0004] 再后来，Windows MobiIe智能机和早期安卓智能机陆续出现，电池容量增加到了 1 SOOmAh左右。运时出现了USB BC1.1协议，所述USB BC1.1协议提供了 DCP (专用充电端口模 式），从而可W利用USB的数据引脚对充电器进行识别和区分，从而将标准USB端口的500mA 电流扩展到1.5A，满足了运些设备的充电需求。
[0005] 时代在变迁，大屏幕的智能手机当前已经十分普及，大屏幕智能手机的耗电达到 了一个新的高度。人对于手机的依赖程度也在日益加深。如今，手机已经成为人与世界沟通 (包括但不限于上网、通话），与自己内屯、沟通(包括游戏等）的工具。手机实际使用的时间比 率大大提高了。运对手机电池能量提出了极高的要求。同时手机设计趋向轻薄，不支持快速 更换电池，能量输入完全依赖充电、数据端口来进行。
[0006] 然而，手机的充电端口大小非但没有任何增加，反而朝着不断微型化的方向发展。 端口电接触面积的减小，随之而来的是接触电阻的增加和散热能力的下降，运使得端口能 够通过的电流降低，加大了对于手机充电的难度。
[0007] 目前，高通QC2. OHVDCP (高电压专用充电端口）的诞生可W较好地解决单节电池的 快速充电问题，然而QC2.0并不支持多电池的快速充电，运就使得某些使用多电池的电子设 备(例如微型投影仪)的快速充电无法得到保障，从而制约了运些电子设备的应用。 【实用新型内容】
[000引本实用新型实施例提供一种支持多电池快速充电的设备及装置，W解决当前使用 多电池的电子设备无法进行快速充电的问题。
[0009] 本实用新型实施例提供一种支持多电池快速充电的设备，所述设备包括处理器、 充电忍片W及电压调节电路，其中，
[0010] 所述处理器上设置有第一调节端口和第二调节端口；
[0011] 所述电压调节电路包括第一调节支路和第二调节支路；
[0012] 所述第一调节支路的一端与所述第一调节端口相连，所述第二调节支路的一端与 所述第二调节端口相连。
[0013] 本实用新型实施例提供一种支持多电池快速充电的装置，所述装置包括适配器和 上述的支持多电池快速充电的设备，其中，
[0014] 所述适配器上包括DP端口、DM端口、充电电压输出端口 W及接地端口；
[0015] 所述充电电压输出端口与所述充电忍片相连，所述第一调节支路分别与所述DP端 口和所述第一调节端口相连，所述第二调节支路分别与所述DM端口和所述第二调节端口相 连。
[0016] 本实用新型实施例提供的支持多电池快速充电的设备及装置，通过在支持多电池 充电的普通充电忍片的基础上，增加了适配器、电压调节电路W及处理器，从而可W根据快 速充电所需的电压，对适配器上的DP端口电压和DM端口电压进行调节，从而可W通过所述 DP端口电压和DM端口电压协同限定充电电压输出端口的电压，使得电子设备的充电电压能 够在5V，9V，12V W及20V运四个电压值中根据需要而变化，满足了多电池快速充电的需求。
【附图说明】
[0017] 为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例 或现有技术描述中所需要使用的附图逐一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是 本实用新型的一些实施例，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W根据运些附图获得其他的附图。
[0018] 图1为本实用新型实施例提供的一种支持多电池快速充电的装置结构示意图。
【具体实施方式】
[0019] 为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新 型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描 述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施 例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于 本实用新型保护的范围。
[0020] 图1为本实用新型实施例提供的一种支持多电池快速充电的装置结构示意图。如 图1所示，所述快速充电的装置包括适配器、处理器、充电忍片W及电压调节电路，所述适配 器上包括DP端口，DM端口，充电电压输出端口 W及接地端口，所述处理器上设置有第一调节 端口和第二调节端口，所述电压调节电路包括第一调节支路和第二调节支路，其中，所述充 电电压输出端口与所述充电忍片相连，所述第一调节支路分别与所述DP端口和所述第一调 节端口相连，所述第二调节支路分别与所述DM端口和所述第二调节端口相连。
[0021] 其中，所述第一调节端口和所述第一调节端口均为通用输入输出GPI0。
[0022] 需要说明的是，所述支持多电池快速充电的装置可W分为两部分，其中一部分为 适配器，另一部分为支持多电池快速充电的设备。所述设备可W包括处理器、充电忍片W及 电压调节电路，其中，所述处理器上设置有第一调节端口和第二调节端口；所述电压调节电 路包括第一调节支路和第二调节支路;所述第一调节支路的一端与所述第一调节端口相 连，所述第二调节支路的一端与所述第二调节端口相连。
[0023] 在实际应用场景中，所述适配器与所述快速充电的设备可W分开独立使用，在需 要对快速充电的设备进行充电时，可W通过type-C接口将适配器与快速充电的设备相连。 当然，所述适配器与所述快速充电的设备也可W组合使用，作为一套产品进行生产，本实用 新型对此并不做限定。
[0024] 在本实用新型实施例中，所述充电忍片为支持多电池充电的普通忍片，通过设置 电压调节电路W及适配器和处理器，从而可W对该普通忍片的充电电压进行调节，W满足 快速充电的需求。具体地，充电电压输出端口的输出电压可W由DM端口电压和DP端口电压 协同确定，具体地，所述充电电压输出端口的输出电压与DM端口电压和DP端口电压之间的 关系可W如表1所示：
[0025] 表1充电电压输出端口电压不意表 「nrpAl
[0027]由表1可见，当所述DP端口的电压为0.6V并且所述DM端口的电压为0.6V时，所述充 电电压输出端口的电压为12V;
[002引当所述DP端口的电压为3.3V并且所述DM端口的电压为0.6V时，所述充电电压输出 端口的电压为9V;
[0029] 当所述DP端口的电压为3.3V并且所述DM端口的电压为3.3V时，所述充电电压输出 端口的电压为20V;
[0030] 当所述DP端口的电压为0.6V并且所述DM端口接地时，所述充电电压输出端口的电 压为5V。
[0031] 由此可见，通过改变DP端口 W及DM端口的电压，从而可W使得DP端口电压和DM端 口电压符合预设的对应关系，从而进一步地可W确定出充电电压输出端口的电压。运样，充 电电压输出端口的电压便可W在5V，9V，12VW及20V运四个电压值中根据需要而变化。由于 充电的功率为充电电压与充电电流的乘积，那么在充电电流较小的情况下，可W通过增加 充电电压而增加充电的功率，从而可W实现快速充电。
[0032] 在本实用新型实施例中，所述第一调节支路和所述第二调节支路的电路构成均可 W相同。W第一调节支路为例，所述第一调节支路可W由串联的MOS管和电阻构成，其中， MOS管的第一端口可W与所述处理器上的第一调节端口相连，第二端口可W与电阻值为IOk Q的电阻相连，第S端口可W与0.6V的直流电压相连。运样，处理器可W通过第一调节端 口，向所述MOS管下达升压或者降压驱动信号，从而可W控制MOS管的第二端口的输出电流， 运样便可W改变加载于DP端口上的电压值。
[0033] 对于DM端口电压值的改变过程与DP端口类似，运里便不再寶述。
[0034] 需要说明的是，在表1中注明的0.6V，3.3V均可W视为电压的标称值，在实际应用 场景中，电压值范围在0.325V至2V之间的电压均可W视为0.6V，而电压值大于2V的电压均 可W视为3.3V。运样，一旦DM端口和DP端口的电压满足上述的电压范围时，便可W对充电电 压输出端口的电压进行限定。
[0035] 下面，本实用新型实施例将描述该快速充电装置的工作原理。
[0036] 在电子设备内的电池充电电路，按照功能进行划分可W分为两个部分，一个为测 量、反馈控制部分，另一个为电压电流变化部分。在实际应用中，运两个部分往往可W集成 在一个模块中。
[0037] 所述测量、反馈控制部分负责监测电池充电的关键参数(例如电池充电电流、电池 当前电压、电池溫度），根据预先设定好的电池充电算法，调节如充电电流等参数，或者关断 充电。W手机为例，手机充电电路的测量和反馈控制部分，通常可W通过软件编程来调节某 些参数。甚至有些手机充电的测量、反馈控制部分大部分功能都是由软件来完成。大多数手 机对裡电池充电的控制算法都是基于恒流-恒压过程或者其变种。恒流恒压充电的过程，大 体上可W理解为:首先在电池低于其充电限制电压（W往手机是4.2v，现在常见4.35v)时， W-个恒定电流对电池充电。
[0038] 运个恒定电流的大小与电池容量的比值(称为充电电流倍率)与手机电池充电速 度关系密切。要提高手机的充电速度，提高充电电流倍率是一个有效的手段。但是手机电池 对充电电流倍率的接受能力有限，过大的充电电流倍率会导致手机电池的循环衰减增加， 甚至有可能导致电池安全问题。目前大多数手机电池可W接受0.5-1倍的充电电流倍率。比 如对3000mAh的手机电池，0.5-1倍的充电电流倍率就对应着1500mA-3000mA的充电电流。通 过优化电池结构和配方，可W让电池接受更大的充电电流倍率。
[0039] 当电池通过恒定电流充电达到电池的充电限制电压后，通过逐渐减小充电电流来 维持运个充电限制电压不变。因为裡离子电池电压除了随电池充满度提高而上升外，充电 电流越大，电池的电压也越高，因此在充满度不断提高的情况下，减小充电电流可W让电池 电压维持恒定，运就是恒压过程。当充电电流减小到预定值后，充电电流会关断，充电即告 完成。
[0040] 同样W手机为例，所述电压电流变换部分的电路功能是将从手机充电端口得到的 电能，在测量、反馈控制部分的控制下，转换为电池的充电电流。由于手机充电端口输入的 电压通常是5v、9v之类的电压，与电池电压(3.0V-4.35V，随电量和充电电流发生变化)并不 匹配，因此需要进行变换。也就是说，决定手机电池充电电压、电流的是测量、反馈控制部分 预先设定好的充电程序。输入电压高一点或者低一点，只要还在电压电流变换部分允许的 范围内，都会由电压电流变换部分变换成程序设定好的值。
[0041] 所述电压电流变换部分的电路类型，往往可W分为W下两种：
[0042] i.线性变换电路。
[0043] 所述线性变换电路实质上是一个由测量、反馈控制部分调控的可变电阻。通过电 阻将充电器电压高于电池电压的部分，通过发热的形式消耗掉。举例说明，比如当充电端口 输入的电压是5v，电池电压是3.7v，需要1000 mA的充电电流。那么让可变电阻的阻值刚好为 1.3 Q即可满足。运个可变电阻的阻值只要能够不断变化，就能够完成恒流恒压的全过程。 由基尔霍夫定律可知，运个电路的输入电流等于输出电流。因此，提高输入电压对于运个电 路来说，只会使更多的输入功率通过电阻耗散掉，而不会提高电池的充电功率。此外，当充 电电流很大的时候，发热功率也很大。因此，运种电路不适用于现在需要大电流充电且空间 有限的手机充电。
[0044] ii.开关变换电路。
[0045] 所述开关变换电路可W利用高速开关(通常由MOSFET来实现)和电感来使输入电 压降低到电池电压。并在测量、反馈控制部分调控下控制充电电流。运个电路的输出电流和 电压与输入电流和电压的关系可W能量守恒定律求得:输入电压*输入电流*效率=输出电 压*输出电流。现在新型手机中，所述的效率可W达到90% W上。正是利用了运种开关变换 电路，本实用新型实施例才能够将输入的高电压和较小的电流转换为电池的电压和较大的 充电电流。
[0046] 举例说明：电池电压为3.7v，需要2A电池充电电流。充电电路效率90%，忽略其他 电阻造成的压降。输入端口电压为9 . Ov，则输入端口通过的电流需要：3.7V*2.0A/90 % / 9.Ov = O.91A，可见本实用新型实施例通过提高输入电压确实能够有效降低输入端口的电 流。
[0047] 在本实用新型实施例中，当支持多电池快速充电装置与电子设备建立连接时，所 述快速充电装置可W与所述电子设备建立握手过程。WAmlroid手机为例，所述握手过程可 W如下所述：
[0048] 当将所述快速充电装置通过数据线连到手机上时，所述快速充电装置默认让DM端 口和DP端口短接，此时，手机端探测到的充电器类型为DCP(专用充电端口模式）。此时充电 电压输出端口的电压为5v，手机可W按照默认的速度正常充电。若手机开启了快速充电模 式，那么Android用户空间的hvdcp进程将会启动，从而可W与所述快速充电装置中的处理 器建立连接，并且通过所述处理器上的第一调节端口向第一调节支路中MOS管的第一端口 发送升压信号。运样便可W开始在DP端口上加载0.325V的电压。当运个电压维持1.25s后， 所述快速充电装置将断开DP端口和DM端口的短接状态。此时，DM端口上的电压将会下降。当 手机端检测到DM端口上的电压下降后，hvdcp进程会读取手机内部/sys/class/power_ supply/usb/vol1:age_max的值，如果该值是9000000(mV)，那么手机便可W继续与所述快速 充电装置中的处理器进行指令传输，从而可W设置DP端口上的电压为3.3V，DM端口上的电 压为0.6V。运样，充电电压输出端口的输出电压便可W为9v。当然，随着上述voltage_max的 值的改变，所述DP端口和DM端口上的电压也会随之改变，从而可W实现在5V，9V，12V W及 20V运四个电压值中根据需要而变化。
[0049] 由上可见，本实用新型实施例通过在支持多电池充电的普通充电忍片的基础上， 增加了适配器、电压调节电路W及处理器，从而可W根据快速充电所需的电压，对适配器上 的DP端口电压和DM端口电压进行调节，从而可W通过所述DP端口电压和DM端口电压协同限 定充电电压输出端口的电压，使得电子设备的充电电压能够在5V，9V，12VW及20V运四个电 压值中根据需要而变化，满足了多电池快速充电的需求。
[0050] 本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部 分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统实 施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所W描述的比较简单，相关之处参见方法实施例 的部分说明即可。
[0051] 最后应说明的是:上面对本实用新型的各种实施方式的描述W描述的目的提供给 本领域技术人员。其不旨在是穷举的、或者不旨在将本实用新型限制于单个公开的实施方 式。如上所述，本实用新型的各种替代和变化对于上述技术所属领域技术人员而言将是显 而易见的。因此，虽然已经具体讨论了一些另选的实施方式，但是其它实施方式将是显而易 见的，或者本领域技术人员相对容易得出。本实用新型旨在包括在此已经讨论过的本实用 新型的所有替代、修改、和变化，W及落在上述申请的精神和范围内的其它实施方式。
【主权项】
1. 一种支持多电池快速充电的设备，其特征在于，所述设备包括处理器、充电芯片以及 电压调节电路，其中， 所述处理器上设置有第一调节端口和第二调节端口； 所述电压调节电路包括第一调节支路和第二调节支路； 所述第一调节支路的一端与所述第一调节端口相连，所述第二调节支路的一端与所述 第二调节端口相连。2. 根据权利要求1所述的支持多电池快速充电的设备，其特征在于，所述第一调节支路 包括第一MOS管和第一电阻，所述第一MOS管上设置有第一端口、第二端口以及第三端口，其 中， 所述第一端口与所述第一调节端口相连，所述第二端口与所述第一电阻的一端相连， 所述第三端口与直流电压相连，所述第一电阻的另一端接地。3. 根据权利要求1所述的支持多电池快速充电的设备，其特征在于，所述第二调节支路 包括第二MOS管和第二电阻，所述第二MOS管上设置有第一端口、第二端口以及第三端口，其 中， 所述第一端口与所述第二调节端口相连，所述第二端口与所述第二电阻的一端相连， 所述第三端口与直流电压相连，所述第二电阻的另一端接地。4. 根据权利要求1所述的支持多电池快速充电的设备，其特征在于，所述第一调节端口 和所述第一调节端口均为通用输入输出GPIO。5. -种支持多电池快速充电的装置，其特征在于，所述装置包括适配器和如权利要求 1-4任一项所述的支持多电池快速充电的设备，其中， 所述适配器上包括DP端口、DM端口、充电电压输出端口以及接地端口； 所述充电电压输出端口与所述充电芯片相连，所述第一调节支路分别与所述DP端口和 所述第一调节端口相连，所述第二调节支路分别与所述DM端口和所述第二调节端口相连。6. 根据权利要求5所述的支持多电池快速充电的装置，其特征在于，所述充电电压输出 端口的电压由所述DP端口的电压以及所述DM端口的电压协同限定。7. 根据权利要求6所述的支持多电池快速充电的装置，其特征在于，所述充电电压输出 端口的电压由所述DP端口的电压以及所述DM端口的电压协同限定具体包括： 当所述DP端口的电压为0.6V并且所述DM端口的电压为0.6V时，所述充电电压输出端口 的电压为12V; 当所述DP端口的电压为3.3V并且所述DM端口的电压为0.6V时，所述充电电压输出端口 的电压为9V; 当所述DP端口的电压为3.3V并且所述DM端口的电压为3.3V时，所述充电电压输出端口 的电压为20V; 当所述DP端口的电压为0.6V并且所述DM端口接地时，所述充电电压输出端口的电压为 5V〇8. 根据权利要求5所述的支持多电池快速充电的装置，其特征在于，所述适配器与所述 支持多电池快速充电的设备之间的接口为type-C接口。
【文档编号】H02J7/00GK205610243SQ201620099107
【公开日】2016年9月28日
【申请日】2016年1月30日
【发明人】王海华, 郑屹
【申请人】乐视致新电子科技（天津）有限公司