多平台硬件动态充电指示及充电闸断装置的制作方法

本实用新型涉及电子设备技术领域，特别涉及一种多平台硬件动态充电指示及充电闸断装置。

背景技术：

在当今的小型终端设备迅速发展的情况下，各个大小平台的厂商推出了各种功能、各种类型的电源管理加音频处理芯片，来配套与之相关的核心芯片使用。但是有个问题就是由于技术和其他条件的限制，部分厂商的芯片无法做到内部自带充电指示的功能(例如，展讯9820)。同时当一些充电功能不是很完善的芯片构成充电电路时，在芯片未启动的情况下无法实现充电指示，而且在用户不拔出充电口时即使充满电后充电器也有可能继续送电到电池，这样会造成充电器或电源管理芯片严重的发热和一部分安全隐患。虽然增加部分厂商推出的外挂充电芯片可以解决这些问题，但是对于一些中低端机来说成本问题会增加而且原芯片功能有可能浪费。

技术实现要素：

本实用新型的目的旨在至少解决所述技术缺陷之一。

为此，本实用新型的目的在于提出一种多平台硬件动态充电指示及充电闸断装置，通过设置多个MOS管作为开断控制作用，通过MOS管和比较器的配合，控制LED显示电路的点亮或关闭，从而起到充电指示作用。

为了实现上述目的，本实用新型的实施例提供一种多平台硬件动态充电指示及充电闸断装置，包括：开断控制电路、判决电路和LED指示电路，其中，

所述开断控制电路包括第一PMOS管和第一NMOS管，所述第一NMOS管连接在外部电源输入端和所述第一PMOS管之间，用于控制所述第一PMOS管，所述第一PMOS管与后方的所述判决电路和LED指示电路并联连接，用于作为控制LED显示电路和整个充电电路的通断，其中，所述第一NMOS管的栅极和漏极之间连接第一电阻并连接到设备芯片的控制输出口，所述第一NMOS管的源极连接所述第一PMOS管的源极，所述第一NMOS管的漏极连接所述第一PMOS管的栅极，

所述判决电路包括第一比较器，所述第一比较器的正极端接充电电源，负极端接地，负向输入端通过分压电阻从充电电源上获取参考电压，正向输入端接电池，所述第一比较器的输出端输出判决信号，其中，当所述电池输入端的电压高于所述参考电压时，所述判决信号为高电平，当所述电池的输入端的电压低于所述参考电压时，所述判决信号为低电平；

所述LED指示电路包括：第二NMOS管、第三NMOS管和第一LED灯、第二LED灯，其中，所述第二NMOS管与所述第一LED灯串联连接，所述第三NMOS管与所述第二LED灯并联连接，所述第二NMOS管的栅极和第三NMOS管的栅极分别与所述判决电路的第一比较器的输出端相连，以根据所述判断电路输出的判决信号控制所述第一LED灯和第二LED灯的点亮和关闭，其中，当所述判决信号为高电平时，所述第一LED灯点亮，所述第二LED灯关闭；当所述判决信号为低电平时，所述第一LED灯关闭，所述第二LED灯点亮。

进一步，所述第一LED灯和所述第二LED灯显示颜色不同。

进一步，还包括：第二比较器，其中，所述第二比较器的正极端接充电电源，负极端接地，负向输入端通过分压电阻从充电电源上获取参考电压，正向输入端接电池，所述第二比较器的输出端接所述第三NMOS管的栅极，所述第一比较器的输出端接所述第二NMOS管的栅极，其中，所述第一比较器输出第一参考电压，所述第二比较器输出第二参考电压，所述第一参考电压低于所述第二参考电压。

进一步，当所述电池输入端的电压位于所述第一参考电压和第二参考电压之间时，所述第一LED灯点亮，第二LED灯点亮，显示混色；

当所述电池输入端的电压位于所述第一参考电压以下时，所述第一LED灯关闭，第二LED灯点亮；

当所述电池输入端的电压位于所述第二参考电压以上时，所述第一LED灯点亮，第二LED灯关闭。

进一步，还包括：第二比较器、第三LED灯、第二PMOS管和第四NMOS管，其中，所述第二比较器的正极端接充电电源，负极端接地，负向输入端通过分压电阻从充电电源上获取参考电压，正向输入端接电池，所述第二比较器的输出端接所述第二NMOS管的栅极，所述第一比较器的输出端接所述第三NMOS管的栅极，

所述第三LED灯、第二PMOS管和第四NMOS管依次连接，其中，所述第三LED灯的一端接电源，另一端接所述第二PMOS管的源极，所述第二PMOS管的漏极接所述第四NMOS管的漏极，所述第四NMOS管的源极接地，所述第二PMOS管的栅极接所述第二NMOS管的栅极，所述第四NMOS管的栅极接电源，其中，所述第一比较器输出第一参考电压，所述第二比较器输出第二参考电压，所述第一参考电压低于所述第二参考电压。

进一步，当所述电池输入端的电压位于所述第一参考电压和第二参考电压之间时，所述第三LED灯点亮；

当所述电池输入端的电压位于所述第一参考电压以下时，所述第一LED灯和第三LED灯关闭，第二LED灯点亮；

当所述电池输入端的电压位于所述第二参考电压以上时，所述第一LED灯点亮，第二LED灯和第三LED灯关闭。

进一步，所述第一LED灯为绿色灯，所述第二LED灯为红色灯，所述第三LED灯为黄色灯。

根据本实用新型实施例的多平台硬件动态充电指示及充电闸断装置，通过设置多个MOS管作为开断控制作用，通过MOS管和比较器的配合，控制LED显示电路的点亮或关闭，从而起到充电指示作用。并且，本实用新型可以实现两个、三个甚至多个LED显示的控制。通过结构简单的电路便可以实现硬件动态充电指示以及充电闸断功能。本实用新型适用很多平台，可以在不靠软件的情况下实现充电指示，不让用户以为机器坏掉；通过状态的变化指示充电状态，同时支持充电电路完全断开，具有成本低、结果简单、控制效果好的特点。

本实用新型附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为根据本实用新型实施例的多平台硬件动态充电指示及充电闸断装置的示意图；

图2为根据本实用新型实施例的双色指示的动态充电指示及闸断的电路图；

图3为根据本实用新型实施例的三色指示灯混色原理图；

图4为根据本实用新型一个实施例的动态充电指示及闸断的电路图；

图5为根据本实用新型另一个实施例的动态充电指示及闸断的电路图。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

本实用新型提出一种多平台硬件动态充电指示及充电闸断装置，可以解决现有的不带充电指示功能的移动处理平台配套的电源管理芯片无法实现动态充电指示的问题，以及实现从充电端断开电路或者仅断开指示灯电路的功能，实现更多的充电指示状态。

如图1所示，本实用新型实施例的多平台硬件动态充电指示及充电闸断装置，包括：开断控制电路100、判决电路200和LED指示电路300。

具体的，开断控制电路100包括第一PMOS管Q3和第一NMOS管Q4，第一NMOS管Q4连接在外部电源输入端和第一PMOS管Q3之间，用于控制第一PMOS管Q3，第一PMOS管Q3与后方的判决电路200和LED指示电路300并联连接，用于作为控制LED指示电路300和整个充电电路的通断，实现在芯片没有启动前是正常通路，在芯片启动后可以控制充电通路的闸开。其中，第一NMOS管Q4的栅极和漏极之间连接第一电阻并连接到设备芯片的控制输出口，第一NMOS管Q4的源极连接第一PMOS管Q3的源极，第一NMOS管Q4的漏极连接第一PMOS管Q3的栅极。

第一PMOS管Q3串联在充电通路上担当开关的角色，其位置决定了开断控制电路100的功能：当第一PMOS管Q3串联在外部电源输入和芯片充电输入端(也就是后一级)之间，LED指示电路300并联在后端时，这个开断控制电路100可以实现动态指示电路和整个充电电路的通断，也就是关闭的情况下外部的充电无法进入设备。

当充电通路正常连通，第一PMOS管Q3及后面的动态指示电路全部并联于充电端时，这个开断电路便仅仅是用于控制动态充电指示部分。第一PMOS管Q3的控制，也就是栅极电压是由第一NMOS管Q4的状态决定的。第一NMOS管Q4接在外部电源输入端和第一PMOS管Q3的栅极之间，源极接在外部电源输入端，漏极接在第一PMOS管Q3的栅极。同时第一NMOS管Q4的栅极和漏极之间通过一个阻值较大的第一电阻连接并连到设备芯片的控制输出口。在本实用新型的实施例中，第一电阻使用的是500K，可以尽可能遏制反向电流。由于需要在此处给第一PMOS管Q3提供一个默认的低电平，因此选用的控制端口必须要有默认的内部下拉，而且第一NMOS管Q4的栅压控制电平需要与设备芯片的输出控制脚相匹配。例如，如果选用普通的1.8V的GPIO控制脚，则需要1.8V或更低一些便可以开启的NMOS管。

判决电路200用以判决电池状态，包括第一比较器U1A，第一比较器U1A的正极端接充电电源，负极端接地，负向输入端通过分压电阻从充电电源上获取参考电压，正向输入端接电池，第一比较器U1A的输出端输出判决信号，其中，当电池输入端的电压高于参考电压时，判决信号为高电平，当电池的输入端的电压低于参考电压时，判决信号为低电平。

具体的，当只需要判断一个电压标准时，只要一个单电压比较器便可以实现，此时可以实现两种灯的指示，比如红和绿。第一比较器U1A此时供电的正端是接到充电电源上，负端接到地上面去。第一比较器U1A负向输入端IN-通过两个分压电阻(R2，R3)从充电的电源电压上获得一个参考电压，此处可以通过调节分压电阻的值来控制判决标准电压。第一比较器U1A的正向输入端IN+接到电池的输出上面。第一比较器U1A的输出端输出的判决信号，为最终的判决电路200部分的输出结果，直接接到后端LED灯指示部分的控制MOS管上。当然为了正常输出高电平，还需要一个上拉电阻将输出端接到地上面去，推荐1K到10K，此处选择了电阻R4，阻值4.7K。当电池输入端的电压在设定的标准值以上时，第一比较器U1A会输出一个高电平；而当电池输入端的电压低于设定的标准电压时，第一比较器U1A会输出一个低电平。这样便实现了电池电压所在范围的判别。

LED指示电路300可以实现两路及以上的状态指示，比如红色、绿色；红色、橙色、绿色或者更多。当只需要最基础的红色、绿色指示时，只需要一个简单的输出信号判决便可以实现不同电压状态下不同的指示颜色。由于需要同一个电平的变化指示不同的状态，因此红灯和绿灯需要两个不同的电路来实现这个功能。

下面结合图2进行详细说明。其中，LED1为红灯，LED2为绿灯；V1为模拟外部充电输入端，V2为模拟电视电压输入端，V3为模拟芯片控制输出信号，U1A为比较器。

LED指示电路300包括：第二NMOS管Q1、第三NMOS管Q2和第一LED灯LED2、第二LED灯LED1。其中，第二NMOS管Q1与第一LED灯LED2串联连接，第三NMOS管Q2与第二LED灯LED1并联连接，第二NMOS管Q1的栅极和第三NMOS管Q2的栅极分别与判决电路200的第一比较器U1A的输出端相连，以根据判断电路输出的判决信号控制第一LED灯LED2和第二LED灯LED1的点亮和关闭。

具体来说，第一LED灯LED2采用第二NMOS管Q1对灯进行控制，当判决电路200给出一个高电平指示时，第二NMOS管Q1开启，第一LED灯LED2点亮；而当判决电路200给出的是低电平指示时，第二NMOS管Q1关闭，第一LED灯LED2也会关闭。

第二LED灯LED1则使用一个不同的控制方式：当判决电路200输出高电平时，第三NMOS管Q2打开，此时电流流向通路将会导向这边，而上面的电阻起到限流作用，在这种情况下，第二LED灯LED1关闭。当判决电路200给出的是低电平指示时，电流通路会导向第二LED灯LED1一侧，第二LED灯LED1点亮。

为了简化逻辑，因此使用了最简单的电路，所以此部分电路可能会有部分漏电流，调整电阻可以把这个电流闸到LED灯的最小导通电流附近，比如本实用新型采用510欧姆的电阻将电流限制到了5mA左右，这个电流是供电端，也就是充电端的消耗而不是终端的消耗，因此是可接受的；如果后面想要完全闸断，实现0消耗也可以。

综上，当判决信号为高电平时，第一LED灯LED2点亮，第二LED灯LED1关闭；当判决信号为低电平时，第一LED灯LED2关闭，第二LED灯LED1点亮。

在本实用新型的一个实施例中，第一LED灯LED2和第二LED灯LED1显示颜色不同。其中，第一LED灯LED2可以为绿色，第二LED灯LED1可以为红色。

需要说明的是，为了实现更为精确、更为复杂的电量指示。例如，三色的充电指示时，就需要再添加一些电路。在本实用新型的一个实施例中，三色指示包括两种实现方式：一种是让红色和绿色同时亮来实现光的混色(如图3所示)，从而表现出黄色，这种实现电路比较简单一些；另一种是添加第三个灯，这种实现方式比较复杂，但是可拓展性也更强，用同样的思路可以加到四灯、五灯等甚至更多。

(1)不增加LED灯，增加第二比较器U2A，混色实现

该实现方式采用红灯、绿灯不同步显示。电池电压的中间状态使用红色和绿色同时亮的方法来实现，这时会由于混色显示为黄色。这种情况下整体电路构成的三个部分的可能会发生一些变化：1、开断控制电路100不做变化。2、判决电路200增加一个额外的第二比较器U2A来实现对第二个电压的指示，该第二比较器U2A的其他部分接法和第一个比较器完全一致，不同的是参考输入部分(IN-)和输出。这个比较器的参考输入和第一个比较器一起将电池电压分为三个范围：第一参考电压、第二参考电压、第一参考电压和第二参考电压之间。

LED指示电路300的两个灯的接法做一些更改，绿灯接到低标准电压的第一比较器U1A输出，红灯接到高标准电压的第二比较器U2A输出。如此便可以实现高电压标准点以下红灯亮，低电压标准点以上绿灯亮，那么最终状态就是低电压标准点以下红灯亮绿灯不亮，低电压标准点和高电压标准点之间红灯亮绿灯亮，而高电压标准点以上绿灯亮红灯不亮。

如图4所示，LED1为红灯，LED2为绿灯；V1为模拟外部充电输入端，V2为模拟电视电压输入端，V3为模拟芯片控制输出信号，U1A为比较器1，U2A为比较器2。

第二比较器U2A的正极端接充电电源，负极端接地，负向输入端通过分压电阻(R7、R8)从充电电源上获取参考电压，正向输入端接电池，第二比较器U2A的输出端接第三NMOS管Q2的栅极，第一比较器U1A的输出端接第二NMOS管Q1的栅极，其中，第一比较器U1A输出第一参考电压，第二比较器U2A输出第二参考电压，第一参考电压低于第二参考电压。

当电池输入端的电压位于第一参考电压和第二参考电压之间时，第一LED灯LED2点亮，第二LED灯LED1点亮，显示混色；

当电池输入端的电压位于第一参考电压以下时，第一LED灯LED2关闭，第二LED灯LED1点亮；

当电池输入端的电压位于第二参考电压以上时，第一LED灯LED2点亮，第二LED灯LED1关闭。

(2)增加额外的第三LED灯LED3、第二比较器U2A、第二PMOS管Q6和第四NMOS管Q5

添加一个额外的黄灯，在不同的电压范围分别让不同的灯亮。同样电路的构成会有变化:1、开断控制电路100不需要改变。2、判决电路200需要添加一个额外的第二比较器U2A。3、LED指示电路300，首先需要添加一个额外的指示黄灯，同时在黄灯的通路上串联一个第二PMOS管Q6和一个第四NMOS管Q5来控制该通路的通断。

黄灯通路上的第二PMOS管Q6的栅极需要与控制绿灯通路的第二NMOS管Q1的栅极一起，接到高标准电压的比较器的输出端；而黄灯通路上的第四NMOS管Q5的栅极和另外一个红灯的控制第三NMOS管Q2的栅极一起连接到低标准电压比较器的输出端。这样的话低标准电压以下红灯会亮，高标准电压以上绿灯会亮。而且只有当电压范围在低标准电压和高标准电压之间时，黄灯通路上的第二PMOS管Q6和第四NMOS管Q5会同时打开，这个时候黄灯才会亮。总的来说，第二种三灯的思路和实现方法可以进行拓展，运用到更多灯的指示上面。

如图5所示，LED1为红灯，LED2为绿灯，LED3为黄灯；V1为模拟外部充电输入端，V2为模拟电视电压输入端，V3为模拟芯片控制输出信号，U1A为比较器1，U2A为比较器2。

第二比较器U2A、第三LED灯LED3、第二PMOS管Q6和第四NMOS管Q5，其中，第二比较器U2A的正极端接充电电源，负极端接地，负向输入端通过分压电阻(R7、R8)从充电电源上获取参考电压，正向输入端接电池，第二比较器U2A的输出端接第二NMOS管Q1的栅极，第一比较器U1A的输出端接第三NMOS管Q2的栅极。

第三LED灯LED3、第二PMOS管Q6和第四NMOS管Q5依次连接，其中，第三LED灯LED3的一端接电源，另一端接第二PMOS管Q6的源极，第二PMOS管Q6的漏极接第四NMOS管Q5的漏极，第四NMOS管Q5的源极接地，第二PMOS管Q6的栅极接第二NMOS管Q1的栅极，第四NMOS管Q5的栅极接电源，其中，第一比较器U1A输出第一参考电压，第二比较器U2A输出第二参考电压，第一参考电压低于第二参考电压。

当电池输入端的电压位于第一参考电压和第二参考电压之间时，第三LED灯LED3点亮；

当电池输入端的电压位于第一参考电压以下时，第一LED灯LED2和第三LED灯LED3关闭，第二LED灯LED1点亮；

当电池输入端的电压位于第二参考电压以上时，第一LED灯LED2点亮，第二LED灯LED1和第三LED灯LED3关闭。

在本实用新型的一个实施例中，第一LED灯LED2为绿色灯，第二LED灯LED1为红色灯，第三LED灯LED3为黄色灯。

根据本实用新型实施例的多平台硬件动态充电指示及充电闸断装置，通过设置多个MOS管作为开断控制作用，通过MOS管和比较器的配合，控制LED显示电路的点亮或关闭，从而起到充电指示作用。并且，本实用新型可以实现两个、三个甚至多个LED显示的控制。通过结构简单的电路便可以实现硬件动态充电指示以及充电闸断功能。本实用新型适用很多平台，可以在不靠软件的情况下实现充电指示，不让用户以为机器坏掉；通过状态的变化指示充电状态，同时支持充电电路完全断开，具有成本低、结果简单、控制效果好的特点。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。本实用新型的范围由所附权利要求及其等同限定。