一种充电控制电路和一种充电电源设备的制作方法

本发明涉及一种充电控制电路和一种充电电源设备。

背景技术：

目前，便携式的电子设备如手机、蓝牙耳机等为人们的日常生活提供了很大便捷。然而，在现有技术中，为这些便携式设备充电时，充电电路通常只使用电阻搭建，无法实现对耳机等充电电流的精确检测。例如，由于检测误差较大，精度有限，在充电电流大约在15ma就截止不给耳机充电了，造成耳机无法充满。而随着新的耳机等便携产品的不断更新换代，对于充电的要求也越来越高，尤其因为耳机越来越小型化，只是电池体积容量首先，充电不满会导致耳机通话时间不够长的问题，影响正常使用。

因此，需要提供一种可以更精确地检测充电电流的方案，以尽可能的给耳机充满电保证通话时间。

技术实现要素：

鉴于现有技术耳机等便携式设备充电电流检测不精确，导致充电不满的问题，提出了本发明的一种充电控制电路和一种充电电源设备。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

依据本发明的一个方面，提供了一种充电控制电路，包括电压变换电路、采样电阻、放大电路和控制电路；

所述电压变换电路的输入端接充电电源，将所述充电电源的电压变换后经输出端输出给待充电设备；

所述采样电阻串联在所述电压变换电路的输出端上；

所述放大电路连接所述采样电阻的两端，所述放大电路的输出端与所述控制电路连接，所述放大电路采集所述采样电阻上的电压降，将所述电压降放大后输出给所述控制电路；

所述控制电路的控制端连接所述电压变换电路的使能端，以在所述放大后的电压降不大于预设值时关闭所述电压变换电路。

可选地，所述充电控制电路还包括第一电容、第二电容、第三电容和第四电容，所述第一电容和所述第二电容并联连接在所述电压变换电路的输入端与地之间，所述第三电容和所述第四电容并联连接在所述电压变换电路的输出端与地之间；所述第一电容和所述第二电容的容值不同，所述第三电容和所述第四电容的容值不同。

可选地，所述电压变换电路包括dc-dc升压芯片、电感、第一电阻、第二电阻和第三电阻；

所述dc-dc升压芯片的电源输入端接所述充电电源，所述电感连接在所述dc-dc升压芯片的电源输入端与升压整流开关输入端之间，所述dc-dc升压芯片的使能端连接所述控制电路的控制端，并经第一电阻下拉接地；所述dc-dc升压芯片的输出端由串联的第二电阻和第三电阻接地，所述dc-dc升压芯片的反馈端接至所述第二电阻和第三电阻的连接端。

可选地，所述采样电阻为阻值精度在1％以上的高精度电阻。

可选地，所述充电控制电路还包括第五电容和第六电容，所述第五电容和第六电容并联连接在所述采样电阻与所述电压变换电路的连接端与地之间，所述第五电容和所述第六电容容值不同。

可选地，所述放大电路包括放大芯片和第五电阻；所述放大芯片的两个输入端分别接在所述采样电阻的两端，所述放大芯片的输出端为所述放大电路的输出端；所述第五电阻连接在所述放大芯片的输出端与地之间。

可选地，所述放大芯片为ina216芯片，其电压降放大倍数为25、50、100或200。

可选地，所述放大电路包括第七电容，所述第七电容连接在所述放大电路的输出端与地之间。

可选地，所述放大电路还包括第六电阻，所述第六电阻串联在所述放大电路的输出端与所述控制电路之间。

依据本发明的另一个方面，提供了一种充电电源设备，该充电电源设备中设置有如上任一项所述的充电控制电路。

综上所述，本发明的有益效果是：

在充电电路中设置采样电阻和放大电路，利用放大电路获取采样电阻两端的电压降并放大，进而由控制电路接收该放大后的电压降作为检测值，控制充电截止，解决了原本充电电流过小导致无法检测使用的问题，从而达到在电流检测所不能达到的更小充电电流状态下控制充电截止的效果，尽可能给用电设备充满电，提高续航能力。

附图说明

图1为本发明一个实施例提供的一种充电控制电路结构示意图；

图2为本发明一个实施例提供的一种充电控制电路的电路连接示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

本发明的技术构思是：在充电电路中设置采样电阻和放大电路，采样电阻串联在充电线路上，放大电路采集采样电阻两端的电压降并放大，控制电路接收该放大后的电压降作为检测值，以控制充电截止，解决了原本充电电流过小导致无法检测使用的问题，从而达到在更小的充电电流状态下控制充电截止的效果，尽可能给用电设备充满电，提高续航能力。

图1示意性地示出了本发明充电控制电路的结构示意图，如图1所示，一种充电控制电路，包括电压变换电路110、采样电阻120、放大电路130和控制电路130。

电压变换电路110的输入端接充电电源，将充电电源的电压变换后经输出端输出给待充电设备。

采样电阻120串联在电压变换电路110的输出端上。放大电路130连接采样电阻120的两端，放大电路130的输出端与控制电路140连接，放大电路130采集采样电阻120上的电压降，将电压降放大后输出给控制电路140。在本发明的一些实施例中，采样电阻120为精度在1％以上的高精度电阻，以精确采集检测充电电流，提高充电截止电流的控制精度。

控制电路140的控制端连接电压变换电路110的使能端，以在放大后的电压降不大于预设值时关闭电压变换电路110。因为充电电流是随充电程度升高而降低的，所以当控制电路140判断放大后的电压降不大于预设值时，可知充电电流已达到足够小，充电已经达到足够充满的程度，从而控制电路140关闭电压变换电路110，停止充电。其中，控制电路140可以通过电压比较器等电子元器件实现，或者，控制电路140也可以采用mcu控制器来实现，在此情况下，该放大后的电压降信号输出到mcu控制器的模数转换采样端，如图2电路连接图所示。

由于本充电控制电路实施例不是直接检测充电电流，而是通过放大电路130获取采样电阻120的电压降并放大，作为检测值发送给控制电路140，从而借助电压降的采集放大，解决了原本充电电流过小导致无法检测的问题，以使充电过程能够在更小的充电电流下截止，尽可能给耳机等便携设备充满电，提高便携设备的续航能力。相比于单纯通过电阻搭建的电流检测电路，通过放大电路130和采样电阻120的配合，可以实现更高精度的充电控制，提高对用电设备的充电程度，提高续航能力。

图2为本发明一个实施例提供的一种充电控制电路的电路连接示意图，其中采样电阻120为电阻r4，放大电路130包括放大芯片u6和外围电阻电容，放大芯片u6的两个输入端in+和in-分别连接在采样电阻r4的两端。

如图2所示，该充电控制电路还包括第一电容c1、第二电容c2、第三电容c3和第四电容c4，第一电容c1和第二电容c2并联连接在电压变换电路110的输入端与地之间，第三电容c3和第四电容c4并联连接在电压变换电路110的输出端与地之间。其中，第一电容c1和第二电容c2的容值不同，第三电容c3和第四电容c4的容值不同，从而可以分别对不同频率的干扰信号进行滤波，以提高输入电源和输出电源的稳定性。

电压变换电路110包括dc-dc升压芯片u4、电感l1、第一电阻r1、第二电阻r2和第三电阻r3。

其中，dc-dc升压芯片u4的电源输入端vbat接充电电源，电感l1连接在dc-dc升压芯片u4的电源输入端vbat与升压整流开关输入端sw之间。dc-dc升压芯片u4的使能端en连接控制电路140的控制端uc_en，并经第一电阻下拉r1接地。dc-dc升压芯片的输出端vout经由串联的第二电阻r2和第三电阻r3接地，dc-dc升压芯片u4的反馈端fb接至第二电阻r2和第三电阻r3的连接端。

dc-dc升压芯片u4的使能端经第一电阻r1下拉接地，从而在控制端uc_en无信号输出时下拉为稳定的低电平，防止电压抖动造成误触。

在图2所示电路中，dc-dc升压芯片为tps61070芯片。tps61070是一款具有90％高效率的同步升压转换器，当使能端en接高电平时正常工作，可提供高达5.5v的输出电压。如图2所示，通过第二电阻r2和第三电阻r3组成的电阻分压器实现输出电压的调节，在本发明的一些实施例中，第二电阻r2和第三电阻r3均采用精度在1％以上的高精度电阻，以提高输出电压调整的精确度。

如图2电路连接图所示，该充电控制电路还包括第五电容c5和第六电容c6，第五电容c5和第六电容c6并联连接在采样电阻r4与电压变换电路110的连接端与地之间，第五电容c5和第六电容c6容值不同，以滤除不同频率的纹波干扰，进一步提高输出电压的稳定性。

在本发明的一些实施例中，放大电路130包括放大芯片u6和第五电阻r5，放大芯片u6的两个输入端分别接在采样电阻r4的两端，放大芯片u6的输出端out为放大电路130的输出端；第五电阻r5连接在放大芯片u6的输出端out与地之间，当无充电电流供检测时，该第五电阻r5将放大电路u6的输出端out下拉为稳定的低电平，避免向控制电路140输出干扰信号。

在本发明的一些实施例中，放大芯片u6为ina216芯片，其电压降放大倍数为25、50、100或200。在本图2所示电路连接示意图中，该电路为蓝牙耳机充电，采样电阻r4为阻值200m欧姆、精度1％的高精度电阻，放大芯片u6的电压降放大倍数为25。当然，根据不同的充电需求，可以适应性调整采样电阻r4的阻值和放大芯片u6的电压降放大倍数，以适应蓝牙耳机、智能手机等不同用电设备的需求。

在本发明的一些实施例中，放大电路130还包括第七电容c7，第七电容c7连接在放大电路130的输出端与地之间，即放大芯片u6的输出端out与地之间，用于滤除纹波冲击，防止充电开始时，突然产生的电压降信号对控制电路140的输入端，如mcu的模数采样端造成电压冲击，避免损坏mcu。

在本发明的一些实施例中，放大电路130还包括第六电阻r6，第六电阻r6串联在放大电路的输出端与控制电路140之间，即放大芯片u6的输出端out与控制电路140之间，以进行限流，防止放大后的电压降过高，产生过大的电流，危害mcu。

结合图2，具体介绍本电路的工作原理如下：

充电电源vbat为3.3v到4.2v的电池电源，通过u4升压后给待充电设备充电，并利用vhs+线路上的r4和u6同步检测充电电流的大小，根据检测结果大小控制u4的打开和关闭。

正常充电时，充电电流较大，检测值大于预设值，此时mcu通过控制端uc_en使能(即拉高电平)u4的3脚，充电电源vbat经过c1和c2的滤波后，输入到u4的电源输入脚6脚vbat，从而u4的输出脚5脚会有输出，具体的输出电压为4.81v。输出电压经过电容c3、c4、c5和c6滤波，再经过采样电阻r4后输出给待充电设备充电。u6的输入脚1,3脚实时采集r4两端的电压，采集的电压经内部放大25倍，输出给mcu的adc管脚供mcu实时采集电压。mcu将采集到的模拟信号转换为数字信号与预设值进行比较，从而确定充电电流是否已经低至预设水平，即充电是否完全。具体地，通过简单的欧姆定律换算关系，就可利用采集到的电压换算出流经r4的电流，例如mcu的adc管脚检测到的ice_sense电压为0.5v，换算后得到充电电流为：(0.5v/25)/0.2ω＝0.1a＝100ma。实际中，为了简化计算过程，可以在mcu中预置由截止电流换算后的电压预设值，从而直接与采集到的电压值比较。例如，为了尽可能给耳机充满电，设置更小的充电截止电流，如5ma，由于5ma*200mω*25＝25mv，因此只要检测到ice_sense反馈的电压达到25mv或者更小，就将u4的使能脚3脚通过uc_en拉低(不使能)，使u4停止升压充电，从而达到控制充电在5ma电流时截止的设计目的，相比目前直接检测充电电流导致精度不高，只能控制充电电流在15ma截止的充电控制方法，对用电设备的充电更完全，能够有效提高续航能力，且这种充电控制方式也不需要依靠检测电池电压的充电控制芯片，成本更低，适用性更广。

本发明还公开了一种充电电源设备，该充电电源设备中设置有如上任一项的充电控制电路，从而可以更精确地控制充电过程，在更小的充电电流下截止充电，提高充电量，该充电电源设备可以是电源适配器，也可以是充电宝等。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，在本发明的上述教导下，本领域技术人员可以在上述实施例的基础上进行其他的改进或变形。本领域技术人员应该明白，上述的具体描述只是更好的解释本发明的目的，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。