一种多电池充放电装置及移动终端的制作方法

文档序号:16095594发布日期:2018-11-27 23:32阅读:179来源:国知局

本发明涉及充电电源领域,尤其涉及一种多电池充放电装置及移动终端。



背景技术:

目前,随着移动通信技术的快速发展,移动终端(如智能手机等)已成为人们日常生活中必不可少的电子消费品,随着智能手机越来越普及化,同时,智能手机的功能不断升级、优化,智能手机已经融入生活的各个方面,用户经常在各种场合各种地点使用智能手机。

其中,随着移动终端的显示屏越来越大、功能越来越强、CPU(central processing unit,中央处理器)的处理速度也越来越快,使得移动终端的耗电急剧增加,因此,对电池的续航能力要求越来越高,对电源的供电时间要求越来越高,为了不影响待机时间,移动终端配备的电池的容量也必将越来越大,然而,由于单个电池的容量的增大,会使电池充电时间增加,从而将降低用户的充电使用体验,因此,为了保证不增加电池充电时间,又能够延长电池的使用时间,提供了一种多电池并联的充电电源,也就是说,由多个并联的充电电池为移动终端用电负载供电,然而,由于多电池之间的连接关系是并联关系,当充电电池之间的电阻差异比较大时,导致充电电池之间将存在一定电压差,从而将出现电压大的充电电池对电压小的充电电池进行充电的现象,即将会出现多电池间的电流倒灌问题。

由此可知,在现有技术提供的多电池充放电装置中,当充电电池之间的电阻差异比较大时,将会出现多电池间的电流倒灌问题,这样不仅缩短了电源的供电时间,还将对充电电池造成一定损害,从而缩短了充电电池的使用寿命。



技术实现要素:

本发明实施例的目的是提供一种多电池充放电装置及移动终端,以解决当充电电池之间的电阻差异比较大时,将会出现多电池间的电流倒灌问题,这样不仅缩短了电源的供电时间,还将对充电电池造成一定损害,从而缩短了充电电池的使用寿命的技术问题。

为了解决上述技术问题,本发明实施例是这样实现的:

第一方面,本发明实施例提供了一种多电池充放电装置,包括:PMIC模块、至少两个充电电池、第一场效应管;

其中,每个所述充电电池通过场效应开关管与所述PMIC模块中的PWM电源模块相连接,各所述场效应开关管与所述PWM电源模块的连接端相互独立,每个所述充电电池与负载的连接通路上设置有所述第一场效应管;

所述第一场效应管,用于控制所述充电电池与所述负载之间连接通路的导通或断开。

第二方面,本发明实施例提供了一种移动终端,所述移动终端包括:至少一个负载和第一方面所述的多电池充放电装置;

所述多电池充放电装置,用于为所述至少一个负载供电。

本发明实施例中的多电池充放电装置及移动终端,该多电池充放电装置中每个充电电池通过场效应开关管与PMIC模块中的PWM电源模块相连接,以及利用第一场效应管控制充电电池与负载之间连接通路的导通或断开。即通过分别为每个充电电池配备一个场效应开关管,且各场效应开关管与PWM电源模块的连接端相互独立,来防止充电过程中电池之间存在电流倒灌现象,同时,在充电电池与任一负载之间的连接通路上均设置一个单向导通场效应管,来防止放电过程中电池之间存在电流倒灌现象,从而避免因电池之间存在电流倒灌而影响电池使用寿命,为实现多电池充放电需求提供技术支持,提高使用该装置作为电源供电的移动终端的待机时间。

附图说明

为了更清楚地说明本发明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作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动性的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的多电池充放电装置的第一种结构示意图;

图2a为本发明实施例提供的两充电电池的并联充放电电路示意图;

图2b为本发明实施例提供的两充电电池的并联充放电电路的等效电路示意图;

图3a为本发明实施例提供的多电池充放电装置中的单向导通场效应管的第一示意图;

图3b为本发明实施例提供的多电池充放电装置中的单向导通场效应管的第二示意图;

图4为本发明实施例提供的多电池充放电装置的第二种结构示意图;

图5为本发明实施例提供的多电池充放电装置的第三种结构示意图;

图6为本发明实施例提供的多电池充放电装置的第四种结构示意图;

图7为本发明实施例提供的多电池充放电装置的第五种结构示意图;

图8为本发明实施例提供的移动终端的结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案,下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅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作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都应当属于本发明保护的范围。

本发明实施例提供了一种多电池充放电装置及移动终端,通过分别为每个充电电池配备一个场效应开关管,且各场效应开关管与PWM电源模块的连接端相互独立,来防止充电过程中电池之间存在电流倒灌现象,同时,在充电电池与任一负载之间的连接通路上均设置一个单向导通场效应管,来防止放电过程中电池之间存在电流倒灌现象,从而避免因电池之间存在电流倒灌而影响电池使用寿命,为实现多电池充放电需求提供技术支持,提高使用该装置作为电源供电的移动终端的待机时间。

本发明实施例中,移动终端包括但不限于手机、平板电脑、笔记本电脑、掌上电脑、车载终端、可穿戴设备等,本发明实施例以常见的智能手机为例进行说明。

图1为本发明一实施例提供的一种多电池充放电装置的示意图,如图1所示,该充放电装置包括:PMIC模块101、至少两个充电电池102、第一场效应管103;

其中,每个充电电池102通过场效应开关管104与上述PMIC模块101中的PWM电源模块1011相连接,各场效应开关管104与PWM电源模块1011的连接端相互独立,即各场效应开关管104与PWM电源模块1011相连接的接入端相互独立,因此,当场效应开关管104均闭合时各充电电池102与PWM电源模块1011的相连接的接入端相互独立,这样使得利用PWM电源模块1011控制充电的充电电路中各充电电池102之间并非直接并联连接,从而避免充电过程中充电电池102之间的电流倒灌现象;

其中,每个充电电池102与负载的连接通路上设置有上述第一场效应管103;该第一场效应管103,用于控制充电电池102与负载之间连接通路的导通或断开,具体的,当充电电池102之间的电压差值大于预设阈值时,电压值大的充电电池102连接的第一场效应管103满足正向导通条件,此时,电压值大的充电电池102为负载供电,而电压值小的充电电池102连接的第一场效应管103输入电压为反向电压,处于截止状态,此时,电压值小的充电电池102与负载之间的连接通路断开,这样使得利用多充电电池为负载供电的放电电路中各充电电池102之间并非直接并联连接,从而避免放电过程中充电电池102之间的电流倒灌现象。

具体的,PMIC模块101是指电源管理集成电路(Power Management IC),主要用来管理主机系统中的电源设备,常用于手机以及各种移动终端设备;PWM电源模块1011是指脉冲宽度调制(Pulse Width Modulation)电源模块,场效应开关管104在PMIC模块101的控制下闭合或断开;第一场效应管103具有单向导通特性,当第一场效应管103的输入电压满足正向导通条件时,自动切换到导通状态,而当第一场效应管103的输入电压不满足正向导通条件时,处于截止状态。

需要说明的是,在图1中,以多电池充放电装置为两个负载供电为例,即负载RL1和负载RL2,多电池充放电装置中的多充电电池为负载RL1和负载RL2供电,以使负载RL1和负载RL2正常运行。

针对智能手机而言,负载RL1包括:终端整机基本功能模块,例如,CCM、指纹、LCM、音频功放、触摸屏、红外传感器等,负载RL2包括:2G 3G 4GPA、PAPM(PA射频功放电源管理模块)等。

本发明实施例中,通过分别为每个充电电池102配备一个场效应开关管104,且各场效应开关管104与PWM电源模块1011的连接端相互独立,来防止充电过程中电池之间存在电流倒灌现象,同时,在充电电池102与任一负载之间的连接通路上均设置一个单向导通场效应管,来防止放电过程中电池之间存在电流倒灌现象,从而避免因电池之间存在电流倒灌而影响电池使用寿命,为实现多电池充放电需求提供技术支持,进而缩短充电所需时间,并提高使用该装置作为电源供电的移动终端的待机时间,提升用户使用体验。

具体的,如图2a所示,第一充电电池与第二充电电池的一端均接地,第一充电电池与第二充电电池的另一端相连,且与外接充电电源相连接,针对充电电池放电过程,第一充电电池与第二充电电池并联为负载RL供电。

如图2b所示,为图2a中示意的充放电电路的等效电路,每个充电电池等效于一个内阻和一个恒压源,即第一充电电池等效于内阻R1和恒压源1,第二充电电池等效于内阻R2和恒压源2;

例如,内阻R1和内阻R2的初始值均为100毫欧,随着充电电池的充放电使用,如果第二充电电池对应的内阻R2增加,变为250毫欧,而第一充电电池对应的内阻R1不变,仍为100毫欧,此时,在外接充电电源为第一充电电池和第二充电电池充电过程中,由于内阻R2大于内阻R1,流经第二充电电池的充电电流小于流经第一充电电池的充电电流,因此,第二充电电池的电压上升慢,而第一充电电池的电压上升快。

当第一充电电池的电压比第二充电电池的电压大预设值(例如,0.25V)时,第一充电电池在充电的同时,还将对第二充电电池放电,放电电流(即倒灌电流)为第一充电电池与第二充电电池的电压差除以内阻R2(不考虑RL负载,RL负载远远大于电池内阻,例如,0.25V/250毫欧=1A),这样将影响第一充电电池的使用寿命。

基于上述充电电池之间的电流倒灌现象,在本发明实施例中,充分利用单向导通场效应管的单向导通特性,以使充电电池之间的电压差值大于预设阈值时,其中一个充电电池连接的单向导通场效应管处于导通状态,而另一个充电电池连接的单向导通场效应管处于截止状态,即充放电装置中一个或多个电池内阻变化时,由于单向导通场效应管的单向导通特性,实现导通状态和截止状态的自动切换,这样避免出现多个充电电池的正负极直接并联的情况,进而即使充电电池之间的电压差值大于预设阈值,也不会出现电流倒灌现象。

如图3a所示,当单向导通场效应管的输入电压为正向电压且电压值大于正向导通电压时,即上正下负,单向导通场效应管内部的二极管先导通,从而VGS为负电压,基于单向导通场效应管的单向导通特性参数表可知,单向导通场效应管的VGS为负电压且在一定阀值(-1.0到-2.5V)时,单向导通场效应管DS导通,此时,单向导通场效应管满足单向导通条件,因此,单向导通场效应管处于导通状态;

如图3b所示,当单向导通场效应管的输入电压为反向电压时,即上负下正,单向导通场效应管内部的二极管处于截止状态,从而VGS为正电压,此时,单向导通场效应管不满足单向导通条件,因此,单向导通场效应管处于截止状态,也就是说,基于单向导通场效应管的输入电压的变化,单向导通场效应管自动在导通状态与截止状态之间自由切换。

具体的,上述第一场效应管103可以是图3a或图3b中所示的单向导通场效应管,即通过在P-MOSFET管的内部D/S极之间并联二极管,基于此,上述第一场效应管103包括:开关二极管和P沟道型场效应管;

上述开关二极管的P极与P沟道型场效应管的漏极(即D极)相连接,上述开关二极管的N极与P沟道型场效应管的源极(即S极)相连接;

当开关二极管的P极与N极的电压差大于正向导通电压时,第一场效应管103处于导通状态,即第一场效应管103的输入电压为正向电压且电压值大于正向导通电压,该输入电压由各充电电池102的电压决定;

当开关二极管的P极与N极的电压差不大于正向导通电压时,第一场效应管103处于截止状态,即第一场效应管103的输入电压为反向电压。

具体的,单向导通场效应管的单向导通特性是内部二极管P极与N极的电压差大于正向导通电压时,二极管首先导通后,使得VGS为负电压且保持在一定阀值(例如,-1.0到-2.5V)时,P-MOSFET管DS导通,而内部二极管P极与N极的电压差不大于正向导通电压时,二极管反向截止,VGS为正电压,P-MOSFET管DS断开,从而能够实现单向导通场效应管的导通状态与截止状态之间的自动切换,无需软件程序控制其通断状态,因此,即使移动终端出现软件问题(例如,死机或卡死)时,也能够自动保护各充电电池102在为负载供电时不会产生电流倒灌问题。

具体的,每个充电电池102与负载的连接通路上均设置一个第一场效应管103,该第一场效应管103中各电极与充电电池102和负载之间的连接关系为:第一场效应管103的漏极(即D极)与上述充电电池102相连接,第一场效应管103的源极(即S极)与上述负载相连接,第一场效应管103的栅极(即G极)接地。

进一步的,为了实现通过更大电流为充电电池102充电,从而缩短充电电池102的充电时间,提高充电电池102的充电效率,如图4所示,上述充放电装置还包括:充电控制模块105;

其中,上述充电控制模块105的输入端与用于连接外接电源的充电接口相连接,以及上述充电控制模块105的输出端与充电电池102相连接;

上述充电控制模块105,用于通过充电接口采集外接电源所提供的电能,并将该电能传输至充电电池102,以为充电电池102充电。

在本发明实施例中,通过增加充电控制模块105,实现与PMIC模块101同时为充电电池102充电,即由PMIC模块101和充电控制模块105两条充电通道为多充电电池充电,能够实现多电池并联大电流为充电电池102充电,从而缩短充电电池102的充电时间,提高充电电池102的充电效率。

进一步的,考虑到PMIC模块101是比较核心的元器件,为了防止PMIC模块101因采集充电接口的电信号出现电流冲击而导致其性能受损的情况,由新增的充电控制模块105来采集充电接口的电信号,并进行充电识别,在确定接入外接电源需要开始充电后,向PMIC模块101发送相应的指令,以触发通过PMIC模块101所在充电通道为充电电池102充电,基于此,上述充电控制模块105与PMIC模块101相连接;

上述充电控制模块105,用于采集充电接口的电信号,根据该电信号判断充电接口是否接入外接电源,在确定接入外接电源后,向上述PMIC模块101发送开始充电指令;

上述PMIC模块101,用于在接收到充电控制模块105发送的开始充电指令后,控制上述场效应开关管104切换至闭合状态,并将外接电源的电能传输至上述充电电池102,以为充电电池102充电。

进一步的,考虑到在采用充电控制模块105为充电电池102充电的充电通道中,也可能因充电电池102之间内阻相差比较大,导致充电电池102之间的电压差大于预设阈值,进而存在充电电池102间的电流倒灌现象,基于此,如图5所示,上述充放电装置还包括:第二场效应管106;

其中,每个充电电池102与上述充电控制模块105的连接通路上设置有上述第二场效应管106,该第二场效应管106,用于控制充电电池102与充电控制模块105之间连接通路的导通或断开。

同样的,上述第二场效应管106也可以是图3a或图3b中所示的单向导通场效应管,即通过在P-MOSFET管的内部D/S极之间并联二极管,基于此,上述第二场效应管106也包括:开关二极管和P沟道型场效应管;

其中,上述开关二极管的P极与P沟道型场效应管的漏极(即D极)相连接,上述开关二极管的N极与P沟道型场效应管的源极(即S极)相连接;

当开关二极管的P极与N极的电压差大于正向导通电压时,第二场效应管106处于导通状态,即第二场效应管106的输入电压为正向电压且电压值大于正向导通电压,该输入电压由充电控制模块105的输入电压和连接的充电电池102的电压决定;

当开关二极管的P极与N极的电压差不大于正向导通电压时,第二场效应管106处于截止状态,即第二场效应管106的输入电压为反向电压。

具体的,每个充电电池102与充电控制模块105的连接通路上均设置一个第二场效应管106,该第二场效应管106中各电极与充电电池102和充电控制模块105之间的连接关系为:第二场效应管106的漏极(即D极)与上述充电控制模块105相连接,第二场效应管106的源极(即S极)与上述充电电池102相连接,第二场效应管106的栅极(即G极)接地。

其中,当充电电池102之间的电压差值大于预设阈值时,即第二场效应管106的源极(即S极)的电压差值大于预设阈值,由于第二场效应管106的漏极(即D极)均与充电控制模块105相连接,即第二场效应管106的漏极(即D极)的电压值相同,此时,电压值小的充电电池102连接的第二场效应管106优先满足正向导通条件,因此,可以通过控制充电控制模块105的输出电压来控制与充电电池102连接的第二场效应管106不同时导通。具体的,充电控制模块105优选为电压值小的充电电池102充电,而电压值大的充电电池102连接的第二场效应管106处于截止状态,此时,电压值大的充电电池102与充电控制模块105之间的连接通路断开,这样使得利用充电控制模块105为多充电电池充电的电路中各充电电池102之间并非直接并联连接,从而避免充电过程中充电电池102之间的电流倒灌现象。

具体的,在采用充电控制模块105为充电电池102充电的充电通道中,需要对充电电压进行控制,以使两个充电电池102之间的电压差值大于预设阈值时,其中一个充电电池102连接的第一场效应管103处于导通状态,而另一个充电电池102连接的第二场效应管106处于截止状态,基于此,上述充电控制模块105,还用于获取各充电电池102的电压信号,根据各电压信号对应的当前电压值,控制向充电电池102传输的充电电压;具体的,可以由PMIC模块101采集各充电电池102的电压信号,并将采集到的电压信号传输至充电控制模块105。

其中,上述充电电压大于第一电压值且小于第二电压值、或者等于指定电压值,该第一电压值为当前电压值中最小值与第二场效应管106的正向导通电压之和,该第二电压值为当前电压值中目标值与第二场效应管106的正向导通电压之和,该目标值为首个比最小值大预设阈值的电压值,这样当充电电池102之间的电压差值大于预设阈值时,电压值小的充电电池102连接的第二场效应管106处于导通状态,而电压值大的充电电池102连接的第二场效应管106处于截止状态。

其中,以充电电池102的数量为3为例,如果第一充电电池、第二充电电池、第三充电电池的电压信号对应的当前电压值分别为:3.6V、3.9V、4.0V,第二场效应管106的正向导通电压为0.25V,由此可知,最小值为3.6V,目标值为3.9V(即首个比最小值大预设阈值的电压值),因此,第一电压值为3.85V,第二电压值为4.15V,即3.85V<充电电压<4.15V。

例如,充电控制模块105控制向充电电池传输的充电电压为4.0V,此时,与第一充电电池连接的第二场效应管106的D极与S极的电压差值为0.4V,其内置二极管满足正向导通条件,使得该第二场效应管106进入导通状态,而与第二充电电池连接的第二场效应管106的D极与S极的电压差值为0.1V,其内置二极管不满足正向导通条件,使得该第二场效应管106处于截止状态,同样的,与第三充电电压连接的第二场效应管106的D极与S极的电压差值为0V,其内置二极管不满足正向导通条件,使得该第二场效应管106也处于截止状态,这样第一充电电池、第二充电电池和第三充电电池与充电控制模块105的连接通路中,只有第一充电电池与充电控制模块105的连接通路导通,充电控制模块105为第一充电电池充电,进而使得利用充电控制模块105为多充电电池充电的电路中各充电电池之间并非直接并联连接,从而避免充电过程中充电电池之间的电流倒灌现象。

具体的,为了便于更好地对充电电池102的充电进行控制,分别为每个充电电池102配备一个充电IC,基于此,如图6所示,上述充电控制模块105包括:多个充电IC和微处理器MCU;

其中,每个上述充电IC通过上述第二场效应管106与上述充电电池102相连接;

上述微处理器MCU,用于获取各充电电池102的电压信号,根据各电压信号对应的当前电压值,判断是否存在比最小值大预设阈值的电压值;具体的,将多个当前电压值进行比对,以确定多充电电池同时导通充电是否存在电流倒灌现象,当确定存在电流倒灌现象时,控制充电电池102的充电电压,使得存在电流倒灌现象的充电电池102不同时导通。

若是,则确定最小值和首个比该最小值大预设阈值的目标值;将大于第一电压值且小于第二电压值的电压确定为充电电池102的充电电压,其中,该第一电压值为最小值与第二场效应管106的正向导通电压之和,该第二电压值为目标值与第二场效应管106的正向导通电压之和;

若否,则将指定电压值确定为充电电池102的充电电压,其中,该指定电压值大于第三电压值,该第三电压值为当前电压值中最大值与第二场效应管106的正向导通电压之和;

在确定出充电电压后,向充电IC传输携带确定出的充电电压的控制指令;

上述充电IC,用于根据接收到的控制指令,控制向充电电池102传输的充电电压;

上述第二场效应管106,用于控制充电电池102与充电IC之间连接通路的导通或断开。

具体的,可以通过PMIC模块101获取各充电电池102的电压信号,并将该电压信号传输至微处理器MCU,以使微处理器MCU根据各充电电池102的电压信号控制充电IC的充电电流大小,或者控制控制充电IC停止或开始充电。

当多个当前电压值中电压值的差值大于预设阈值(即在多个当前电压值中存在比最小值大预设阈值的电压值),说明对应的充电电池102同时导通充电将出现电流倒灌的现象,因此,需要控制小于目标值的充电电池102连接的第二场效应管106处于导通状态,而大于等于目标值的充电电池102连接的第二场效应管106处于截止状态,即保证当前电压值比较小的充电电池102连接的第二场效应管106满足正向导通条件,而当前电压值比较大的充电电池102连接的第二场效应管106不满足正向导通条件。其中,由于充电电压大于第一电压值(最小值与第二场效应管106的正向导通电压之和)且小于第二电压值(目标值与第二场效应管106的正向导通电压之和),此时,当前电压值小于目标值的充电电池102连接的第二场效应管106处于导通状态,而当前电压值大于或等于目标值的充电电池102连接的第二场效应管106处于截止状态。

当多个当前电压值中最大值与最小值的差值不大于预设阈值(即在多个当前电压值中不存在比最小值大预设阈值的电压值),说明多充电电池同时导通充电不会出现电流倒灌的现象,因此,直接按照指定电压值为充电电池102充电即可,该指定电压值能够使得各第二场效应管106均满足正向导通条件,即使得各充电电池102连接的第二场效应管106均处于导通状态。

具体的,在一个优选实施例中,如图7所示,以两个充电电池为例,即多电池充放电装置中包括:主充电电池和从充电电池,分别设置于主充电电池、从充电电池与负载RL2之间连接通路的单向导通场效应管为D3和D4,分别设置于主充电电池、从充电电池与负载RL1之间连接通路的单向导通场效应管为D5和D6,设置于主充电电池与充电IC2之间连接通路的单向导通场效应管为D1,设置于从充电电池与充电IC2之间连接通路的单向导通场效应管为D2,主充电电池、从充电电池分别通过场效应开关管Q1和Q2与PMIC模块中的PWM电源模块相连接,各场效应开关管与PWM电源模块的连接端相互独立,微处理器MCU分别于充电IC2、充电IC2、PMIC模块相连接。

优选的,为了便于PMIC模块统一控制,将场效应开关管Q1、场效应开关管Q2、控制场效应开关管Q1通断的第一Batt FET Control模块、控制场效应开关管Q2通断的第二Batt FET Control模块均设置于PMIC模块内;

另外,由于负载RL1耗电比较小,消耗的电流较小,因此,相较于单向导通场效应管D1、D2,单向导通场效应管D5和D6可以做得体积比较小,因而也可以将负载RL1与充电电池连接通路上的单向导通场效应管D5和D6也设置于PMIC模块内。

其中,(1)针对单向导通场效应管D3和D4,单向导通场效应管的漏极(即D极)与充电电池相连接,单向导通场效应管的源极(即S极)与负载RL2相连接,单向导通场效应管的栅极(即G极)接地;具体的,单向导通场效应管D3的漏极的电压为Vbat1(即主充电电池的电压),单向导通场效应管D4的漏极的电压为Vbat2(即从充电电池的电压);

(2)针对单向导通场效应管D5和D6,单向导通场效应管的漏极(即D极)与充电电池相连接,单向导通场效应管的源极(即S极)与负载RL1相连接,单向导通场效应管的栅极(即G极)接地;具体的,单向导通场效应管D5的漏极的电压为Vbat1(即主充电电池的电压),单向导通场效应管D6的漏极的电压为Vbat2(即从充电电池的电压);

(3)针对单向导通场效应管D1和D2,单向导通场效应管的漏极(即D极)与充电IC相连接,单向导通场效应管的源极(即S极)与充电电池相连接,单向导通场效应管的栅极(即G极)接地;具体的,单向导通场效应管D1的漏极的电压为充电IC1的输出电压,单向导通场效应管D2的漏极的电压为充电IC2的输出电压,单向导通场效应管D1的源极的电压为Vbat1(即主充电电池的电压),单向导通场效应管D2的源极的电压为Vbat2(即从充电电池的电压)。

首先,针对主充电电池和从充电电池的充电过程,充电IC1采集USB插座的电信号,根据该电信号判断充电器是否插入USB插座,在确定插入(即接入外接电源)后,向微处理器MCU传输相应的指示信号,以使微处理器MCU向PMIC模块发送开始充电指令;具体的,充电IC1支持的正常工作电压范围,当输入端电压高于该电压范围的下限值时,判断插入的充电器有效,当输入端电压高于该电压范围的上限值时,充电IC1将进入过压保护状态;在开始充电以后,USB插座充电电流经过防反插模块、过压保护模块(overvoltage protection,OVP模块)流向PMIC模块和充电IC1、充电IC2;

其中,充电IC具有过压保护功能,具体的,通过设置充电IC的输入端过压保护门限值,当VUSB上电压高于该过压保护门限值时,充电IC控制OVP模块关断充电通路,并进行过压保护事件报警,从而保护PMIC模块,提升PMIC模块的可靠性。

其中,第一充电通道为:通过第一Batt FET Control模块和第二Batt FET Control模块分别控制场效应开关管Q1、场效应开关管Q2导通,由PMIC模块中的PWM电源模块经过场效应开关管Q1、场效应开关管Q2为主充电电池和从充电电池充电;同时,由PMIC模块中的PWM电源模块经过电源网络VPH_PWR给负载RL1供电;以及由PMIC模块中的PWM电源模块经过场效应开关管Q1、场效应开关管Q2、单向导通场效应管D3和D4给负载RL2供电;

利用第一充电通道为主充电电池和从充电电池充电的过程中,由于各场效应开关管与PWM电源模块的连接端相互独立,即当场效应开关管均闭合时各充电电池与PWM电源模块的连接端相互独立,这样使得利用PWM电源模块控制充电的充电电路中各充电电池之间并非直接并联连接,从而避免充电过程中充电电池之间的电流倒灌现象。

第二充电通道为:PMIC模块向微处理器MCU发送控制信号,由微处理器MCU控制充电IC1、充电IC2经过单向导通场效应管D1和D2为主充电电池和从充电电池充电。

例如,单向导通场效应管的正向导通电压为0.25V,主充电电池的内阻小于从充电电池的内阻,充电IC开始为充电电池前,主充电电池的电压值为3.9V,从充电电池的电压值为3.6V,由此可知,最小值为3.6V,目标值为3.9V(即首个比最小值大预设阈值的电压值),因此,第一电压值为3.85V,第二电压值为4.15V,即3.85V<充电电压<4.15V。

具体的,充电IC控制向充电电池传输的充电电压为4.0V,此时,与从充电电池连接的单向导通场效应管为D2的D极与S极的电压差值为0.4V,其内置二极管满足正向导通条件,使得该单向导通场效应管为D2进入导通状态,而与主充电电池连接的单向导通场效应管为D1的D极与S极的电压差值为0.1V,其内置二极管不满足正向导通条件,使得该单向导通场效应管为D1处于截止状态,这样充电电池与充电IC的连接通路中,只有从充电电池与充电IC2的连接通路导通,充电IC2为从充电电池充电,进而使得利用充电IC为多充电电池充电的电路中主充电电池与从充电电池之间并非直接并联连接,从而避免充电过程中充电电池之间的电流倒灌现象。

其次,针对主充电电池和从充电电池的放电过程,充电IC1检测到插入USB插座的充电器拔出后,向微处理器MCU传输相应的指示信号,以使微处理器MCU向PMIC模块发送停止充电指令,PMIC模块控制PWM电源模块停止工作,主充电电池通过场效应开关管Q1、单向导通场效应管D5给负载RL1供电,且从充电电池通过场效应开关管Q2、单向导通场效应管D6给负载RL1供电;以及主充电电池通过单向导通场效应管D3给负载RL2供电,且从充电电池通过单向导通场效应管D4给负载RL2供电。

在充电电池为负载供电过程中,一旦主充电电池与从充电电池之间的电压差大于预设阈值时,其中一个充电电池连接的单向导通场效应管处于导通状态,而另一个充电电池连接的单向导通场效应管处于截止状态,具体为:

例如,单向导通场效应管的正向导通电压为0.25V,主充电电池的内阻小于从充电电池的内阻,主充电电池和从充电电池充电完成后,Vbat1的电压值为4.0V,Vbat2的电压值为3.7V,如果主充电电池与从充电电池直接并联,主从充电电池之间将出现电流倒灌现象,然而,针对主充电电池与从充电电池为负载RL2供电的过程,由于主充电电池与负载RL2之间设置有单向导通场效应管D3,从充电电池与负载RL2之间设置有单向导通场效应管D4,当Vbat1与Vbat2的电压差值大于正向导通电压时,单向导通场效应管D3进入导通状态,单向导通场效应管D4处于截止状态,因此,主充电电池与从充电电池并非直接并联,从而不会出现电流倒灌现象;

具体的,单向导通场效应管D3的输入电压为正向电压,单向导通场效应管D3进入导通状态,在单向导通场效应管D3导通后,单向导通场效应管D4的源极(即S极)的电压值为4.0V,而单向导通场效应管D4的漏极(即D极)的电压值为3.7V,此时,单向导通场效应管D4的输入电压为反向电压,因此,单向导通场效应管D4处于截止状态。

同样的,针对主充电电池与从充电电池为负载RL1供电的过程,由于主充电电池与负载RL1之间设置有单向导通场效应管D5,从充电电池与负载RL1之间设置有单向导通场效应管D6,当Vbat1与Vbat2的电压差值大于正向导通电压时,单向导通场效应管D5进入导通状态,单向导通场效应管D6处于截止状态,因此,主充电电池与从充电电池并非直接并联,从而不会出现电流倒灌现象。

本发明实施例中的多电池充放电装置,该多电池充放电装置中每个充电电池通过场效应开关管与PMIC模块中的PWM电源模块相连接,以及利用第一场效应管控制充电电池与负载之间连接通路的导通或断开。即通过分别为每个充电电池配备一个场效应开关管,且各场效应开关管与PWM电源模块的连接端相互独立,来防止充电过程中电池之间存在电流倒灌现象,同时,在充电电池与任一负载之间的连接通路上均设置一个单向导通场效应管,来防止放电过程中电池之间存在电流倒灌现象,从而避免因电池之间存在电流倒灌而影响电池使用寿命,为实现多电池充放电需求提供技术支持,提高使用该装置作为电源供电的移动终端的待机时间。

为进一步说明上述多电池充放电装置涉及的移动终端,本发明还提供一种设有本发明提供的多电池充放电装置的移动终端,图8为本发明实施例提供的移动终端的结构示意图,该移动终端可以为上述多电池充放电装置涉及的移动终端。

图8为实现本发明各个实施例的一种移动终端的硬件结构示意图,图8所示的移动终端800包括但不限于:射频单元801、网络模块802、音频输出单元803、输入单元804、传感器805、显示单元806、用户输入单元807、接口单元808、存储器809、处理器180、以及电源811等部件。本领域技术人员可以理解,图8中示出的移动终端结构并不构成对移动终端的限定,移动终端可以包括比图示更多或更少的部件,或者组合某些部件,或者不同的部件布置。在本发明实施例中,移动终端包括但不限于手机、平板电脑、笔记本电脑、掌上电脑、车载终端、可穿戴设备、以及计步器等。

其中,上述射频单元801可用于收发信息或通话过程中,信号的接收和发送,具体的,将来自基站的下行数据接收后,给处理器180处理;另外,将上行的数据发送给基站。通常,射频单元801包括但不限于天线、至少一个放大器、收发信机、耦合器、低噪声放大器、双工器等。此外,射频单元801还可以通过无线通信系统与网络和其他设备通信。

移动终端通过网络模块802为用户提供了无线的宽带互联网访问,如帮助用户收发电子邮件、浏览网页和访问流式媒体等。

音频输出单元803可以将射频单元801或网络模块802接收的或者在存储器809中存储的音频数据转换成音频信号并且输出为声音。而且,音频输出单元803还可以提供与移动终端800执行的特定功能相关的音频输出(例如,呼叫信号接收声音、消息接收声音等等)。音频输出单元803包括扬声器、蜂鸣器以及受话器等。

输入单元804用于接收音频或视频信号。输入单元804可以包括图形处理器(Graphics Processing Unit,GPU)8041和麦克风8042,图形处理器8041对在视频捕获模式或图像捕获模式中由图像捕获装置(如摄像头)获得的静态图片或视频的图像数据进行处理。处理后的图像帧可以显示在显示单元806上。经图形处理器8041处理后的图像帧可以存储在存储器809(或其它存储介质)中或者经由射频单元801或网络模块802进行发送。麦克风8042可以接收声音,并且能够将这样的声音处理为音频数据。处理后的音频数据可以在电话通话模式的情况下转换为可经由射频单元801发送到移动通信基站的格式输出。

移动终端800还包括至少一种传感器805,比如光传感器、运动传感器以及其他传感器。具体地,光传感器包括环境光传感器及接近传感器,其中,环境光传感器可根据环境光线的明暗来调节显示面板8061的亮度,接近传感器可在移动终端800移动到耳边时,关闭显示面板8061和/或背光。作为运动传感器的一种,加速计传感器可检测各个方向上(一般为三轴)加速度的大小,静止时可检测出重力的大小及方向,可用于识别移动终端姿态(比如横竖屏切换、相关游戏、磁力计姿态校准)、振动识别相关功能(比如计步器、敲击)等;传感器805还可以包括指纹传感器、压力传感器、虹膜传感器、分子传感器、陀螺仪、气压计、湿度计、温度计、红外线传感器等,在此不再赘述。

显示单元806用于显示由用户输入的信息或提供给用户的信息。显示单元806可包括显示面板8061,可以采用液晶显示器(Liquid Crystal Display,LCD)、有机发光二极管(Organic Light-Emitting Diode,OLED)等形式来配置显示面板8061。

用户输入单元807可用于接收输入的数字或字符信息,以及产生与移动终端的用户设置以及功能控制有关的键信号输入。具体地,用户输入单元807包括触控面板8071以及其他输入设备8072。触控面板8071,也称为触摸屏,可收集用户在其上或附近的触摸操作(比如用户使用手指、触笔等任何适合的物体或附件在触控面板8071上或在触控面板8071附近的操作)。触控面板8071可包括触摸检测装置和触摸控制器两个部分。其中,触摸检测装置检测用户的触摸方位,并检测触摸操作带来的信号,将信号传送给触摸控制器;触摸控制器从触摸检测装置上接收触摸信息,并将它转换成触点坐标,再送给处理器180,接收处理器180发来的命令并加以执行。此外,可以采用电阻式、电容式、红外线以及表面声波等多种类型实现触控面板8071。除了触控面板8071,用户输入单元807还可以包括其他输入设备8072。具体地,其他输入设备8072可以包括但不限于物理键盘、功能键(比如音量控制按键、开关按键等)、轨迹球、鼠标、操作杆,在此不再赘述。

进一步的,触控面板8071可覆盖在显示面板8061上,当触控面板8071检测到在其上或附近的触摸操作后,传送给处理器180以确定触摸事件的类型,随后处理器180根据触摸事件的类型在显示面板8061上提供相应的视觉输出。虽然在图8中,触控面板8071与显示面板8061是作为两个独立的部件来实现移动终端的输入和输出功能,但是在某些实施例中,可以将触控面板8071与显示面板8061集成而实现移动终端的输入和输出功能,具体此处不做限定。

接口单元808为外部装置与移动终端800连接的接口。例如,外部装置可以包括有线或无线头戴式耳机端口、外部电源(或电池充电器)端口、有线或无线数据端口、存储卡端口、用于连接具有识别模块的装置的端口、音频输入/输出(I/O)端口、视频I/O端口、耳机端口等等。接口单元808可以用于接收来自外部装置的输入(例如,数据信息、电力等等)并且将接收到的输入传输到移动终端800内的一个或多个元件或者可以用于在移动终端800和外部装置之间传输数据。

存储器809可用于存储软件程序以及各种数据。存储器809可主要包括存储程序区和存储数据区,其中,存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序(比如声音播放功能、图像播放功能等)等;存储数据区可存储根据手机的使用所创建的数据(比如音频数据、电话本等)等。此外,存储器809可以包括高速随机存取存储器,还可以包括非易失性存储器,例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他易失性固态存储器件。

处理器180是移动终端的控制中心,利用各种接口和线路连接整个移动终端的各个部分,通过运行或执行存储在存储器809内的软件程序和/或模块,以及调用存储在存储器809内的数据,执行移动终端的各种功能和处理数据,从而对移动终端进行整体监控。处理器180可包括一个或多个处理单元;优选的,处理器180可集成应用处理器和调制解调处理器,其中,应用处理器主要处理操作系统、用户界面和应用程序等,调制解调处理器主要处理无线通信。可以理解的是,上述调制解调处理器也可以不集成到处理器180中。

移动终端800还可以包括给各个部件(负载)供电的电源811(比如电池),优选的,电源811可以通过电源管理系统与处理器180逻辑相连,从而通过电源管理系统实现管理充电、放电、以及功耗管理等功能。其中,该电源811包括本发明前述实施例提供的任一种多电池充放电装置,或者至少有一个电源811是在本发明前述实施例提供的任一种多电池充放电装置的基础上变更实施的。

另外,移动终端800包括一些未示出的功能模块,在此不再赘述。

应注意到:相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项,因此,一旦某一项在一个附图中被定义,则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

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,或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系,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”等仅用于区分描述,而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中,还需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“设置”、“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。

最后应说明的是:上面结合附图对本发明的实施例进行了描述,用以说明本发明的技术方案,但是本发明并不局限于上述的具体实施方式,本发明的保护范围并不局限于此,上述的具体实施方式仅仅是示意性的,而不是限制性的,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所述以权利要求的保护范围为准。

当前第1页1 2 3 
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1