一种充电保护电路及电子产品的制作方法

本实用新型属于电路技术领域，具体地说，是涉及一种充电保护电路以及采用所述充电保护电路设计的电子产品。

背景技术：

目前，安全生产和安全设计已经普及到了各个领域，音频类产品也更加关注安全性。耳机类产品在充电时，由于使用外部电源提供能量，若耳机或产品使用过程中出现异常情况，在充电时如果过大的电流对电池充电有可能会导致电池出现异常，严重时有可能出现鼓包和起火。因此，在各种电池类产品，包括耳机类产品，都会在充电线路上增加OCP（Over Current Protection）、OVP（Over Voltage Protection）芯片，对充电的电压和电流进行限制。

但若在系统关机情况下，插入充电线路，在系统启动瞬间的过程，各个芯片和功能模块都要进行初始上电和初始化，包括各个部分的储能元件（如电容、电感）的充电，由于各个功能模块的充放电对于电流的吸取很大，有的甚至达到几安培，而由于加入了OCP芯片对充电线路电流进行的限制，启动瞬间电流过大后，OCP启动了保护机制，导致系统启动异常，进而影响了关机状态下的充电功能，因此在很多耳机上出现了关机情况下，耳机不能充电的情况，而耳机类产品必须要保留在关机状态下耳机充电的功能，以保证耳机电池完全耗尽电能情况下可以充电。因此，很多芯片在使用过程中，要求在上电时不允许限制电流，但此举又与安全要求不符。

技术实现要素：

本实用新型提供了一种充电保护电路，既保证了控制电路的正常启动，又提高了充电的安全性。

为解决上述技术问题，本实用新型采用以下技术方案予以实现：

一种充电保护电路，包括OCP/OVP保护电路、电阻调整电路、控制电路、充电电池；所述OCP/OVP保护电路的电源输入端连接供电电源，所述OCP/OVP保护电路的电源输出端通过第一开关电路的开关通路连接充电电池；所述第一开关电路的控制端连接控制电路；所述控制电路的电源输入端连接OCP/OVP保护电路的电源输出端；所述电阻调整电路包括至少两路并联的电阻电路，每一路电阻电路的一端连接OCP/OVP保护电路的门限端，另一端接地；在其中一路电阻电路上连接有第二开关电路的开关通路，所述第二开关电路的控制端连接控制电路。

进一步的，所述第一开关电路包括第一开关管，所述第一开关管为高导通压降开关管；所述第一开关管的控制端连接控制电路，所述第一开关管的开关通路的一端连接OCP/OVP保护电路的电源输出端，另一端连接充电电池。

又进一步的，所述第二开关电路包括第二开关管和第三开关管，所述第二开关管和第三开关管均为高导通压降开关管；所述控制电路连接第三开关管的控制端，所述第三开关管的开关通路的一端通过上拉电阻连接供电电源，所述第三开关管的开关通路的另一端接地；所述第三开关管的开关通路的一端连接第二开关管的控制端，所述第二开关管的开关通路串联在所述其中一路电阻电路上。

更进一步的，所述电阻调整电路包括两路并联的电阻电路；其中一路电阻电路的一端连接OCP/OVP保护电路的门限端，另一端通过第二开关管的开关通路接地。

再进一步的，每一路电阻电路均包括一个电阻。

进一步的，所述第一开关管为NMOS管或NPN三极管；当所述第一开关管为NMOS管时，所述第一开关管的栅极连接控制电路，所述第一开关管的源极连接充电电池，所述第一开关管的漏极连接OCP/OVP保护电路的电源输出端；当所述第一开关管为NPN三极管时，所述第一开关管的基极连接控制电路，所述第一开关管的发射极连接充电电池，所述第一开关管的集电极连接OCP/OVP保护电路的电源输出端。

又进一步的，所述第二开关管为NMOS管或NPN三极管；当所述第二开关管为NMOS管时，所述第二开关管的栅极连接第三开关管的开关通路的一端，所述第二开关管的开关通路串联在所述其中一路电阻电路上；当所述第二开关管为NPN三极管时，所述第二开关管的基极连接第三开关管的开关通路的一端，所述第二开关管的开关通路串联在所述其中一路电阻电路上。

更进一步的，所述第三开关管为NMOS管或NPN三极管；当所述第三开关管为NMOS管时，所述第三开关管的栅极连接控制电路，所述第三开关管的漏极通过上拉电阻连接供电电源，所述第三开关管的源极接地；所述第三开关管的漏极连接第二开关管的控制端；当所述第三开关管为NPN三极管时，所述第三开关管的基极连接控制电路，所述第三开关管的集电极通过上拉电阻连接供电电源，所述第三开关管的发射极接地；所述第三开关管的集电极连接第二开关管的控制端。

再进一步的，所述充电保护电路还包括采样电阻；所述采样电阻的一端通过第一开关电路的开关通路连接OCP/OVP保护电路的电源输出端；所述采样电阻的另一端连接充电电池的正极；所述控制电路的电池电压输入端连接充电电池的正极；所述控制电路的电阻电压采样端连接采样电阻的一端。

基于上述充电保护电路的设计，本实用新型还提出了一种电子产品，包括所述的充电保护电路。

与现有技术相比，本实用新型的优点和积极效果是：本实用新型的充电保护电路及电子产品，在控制电路未启动时，OCP/OVP保护电路的限流值较大，可以满足电路初始上电时对大电流的要求，避免由于OCP/OVP保护电路的限流保护导致上电异常，从而避免控制电路启动异常，保证控制电路正常启动，进而保证正常为充电电池充电；在控制电路启动后，OCP/OVP保护电路的限流值较小，OCP/OVP保护电路可以充分发挥限流保护作用，避免由于电流过大损坏整个电路，提高了整个电路的安全性以及充电过程的安全性。

结合附图阅读本实用新型实施方式的详细描述后，本实用新型的其他特点和优点将变得更加清楚。

附图说明

图1是本实用新型所提出的充电保护电路的一个实施例的电路框图；

图2是图1的电路原理图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步详细地说明。

本实施例的充电保护电路，主要包括OCP/OVP保护电路、电阻调整电路、控制电路MCU、充电电池Battery等，参见图1所示。

OCP/OVP保护电路的电源输入端Vin连接供电电源VBUS_IN，OCP/OVP保护电路的电源输出端Vout通过第一开关电路的开关通路连接充电电池Battery；第一开关电路的控制端连接控制电路，控制电路控制第一开关电路的通断，从而控制OCP/OVP保护电路与充电电池之间充电线路的通断；控制电路的电源输入端连接OCP/OVP保护电路的电源输出端Vout，OCP/OVP保护电路输出的电源为控制电路供电；而且，充电电池也为控制电路供电。

电阻调整电路包括至少两路并联的电阻电路，每一路电阻电路的一端连接OCP/OVP保护电路的门限端limit，另一端接地；在其中一路电阻电路上连接有第二开关电路的开关通路，第二开关电路的控制端连接控制电路，控制电路控制第二开关电路的通断，从而控制连接有第二开关电路的电阻电路的通断，进而改变了整个电阻调整电路的阻值，即改变了OCP/OVP保护电路的门限端与地之间的阻值，继而改变了OCP/OVP保护电路的限流值。电阻调整电路的阻值越大，OCP/OVP保护电路的限流值越小。如果供电电源流入OCP/OVP保护电路的电源输入端的电流值超过限流值，则OCP/OVP保护电路断开，OCP/OVP保护电路的电源输出端不输出电源。

OCP/OVP保护电路的门限端与地之间的阻值越大（即电阻调整电路的阻值越大），OCP/OVP保护电路的限流值越小。OCP/OVP保护电路根据门限端limit的电压变化，获知整个电阻调整电路的阻值变化，从而改变限流值。

假设电阻调整电路包括N路并联的电阻电路，N≥2，在其中一路电阻电路上连接有第二开关电路的开关通路。

在控制电路未启动状态下，供电电源接入：当供电电源刚接入、控制电路未启动时，第一开关电路关断，第二开关电路导通，OCP/OVP保护电路的门限端可以通过任一路电阻电路接地，电阻调整电路的阻值为N路电阻电路并联后的阻值。当控制电路启动后，控制第二开关电路关断，OCP/OVP保护电路的门限端不能通过连接有第二开关电路的电阻电路接地，电阻调整电路的阻值为N-1路电阻电路并联后的阻值。可以看出，控制电路启动后的电阻调整电路的阻值比控制电路未启动时的电阻调整电路的阻值增大了，导致OCP/OVP保护电路的限流值变小了。即控制电路未启动时，电阻调整电路的阻值小，OCP/OVP保护电路的限流值大；控制电路启动后，电阻调整电路的阻值大，OCP/OVP保护电路的限流值小，此时的限流值为理论上正常充电时的限流值。

因此，本实施例的充电保护电路，在控制电路未启动时，OCP/OVP保护电路的限流值较大，可以满足电路初始上电时对大电流的要求，避免由于OCP/OVP保护电路的限流保护导致上电异常，从而避免控制电路启动异常，保证控制电路正常启动，进而保证正常为充电电池充电；在控制电路启动后，OCP/OVP保护电路的限流值较小， OCP/OVP保护电路可以充分发挥限流保护作用，避免由于电流过大损坏整个电路，提高了整个电路的安全性以及充电过程的安全性。

本实施例的充电保护电路，在控制电路启动前，控制第二开关电路导通，将OCP/OVP保护电路的限流值调大，保证控制电路正常稳定启动；在控制电路启动后，控制第二开关电路关断，OCP/OVP保护电路的限流值较小，恢复正常充电时的限流值；从而解决了由于OCP/OVP保护电路的限流保护导致控制电路启动异常、进而无法正常充电的问题。本实施例的充电保护电路，防止在控制电路关机状态下，启动瞬间因OCP/OVP保护电路限流值小而引起控制电路启动失败的问题、进而导致充电失败的现象；从而实现在控制电路关机状态下启动正常，同时保证正常充电，保证充电的安全性。

当OCP/OVP保护电路的电源输入端Vin输入的电压超过限压值时，OCP/OVP保护电路断开，输出端Vout不输出电源。

控制电路启动后，控制第一开关电路导通，保证OCP/OVP保护电路与充电电池之间充电线路的导通，保证正常为充电电池充电，也保证充电的安全性。

在本实施例中，第一开关电路包括第一开关管Q1，第一开关管Q1为高导通压降开关管；第一开关管Q1的控制端连接控制电路，第一开关管Q1的开关通路的一端连接OCP/OVP保护电路的电源输出端Vout，另一端连接充电电池。当控制电路输出高电平至第一开关管Q1的控制端时，第一开关管Q1导通，供电电源经OCP/OVP保护电路、第一开关管Q1的开关通路为充电电池充电；当控制电路输出低电平至第一开关管Q1的控制端时，第一开关管Q1关断，供电电源无法为充电电池充电。通过设计第一开关管Q1实现OCP/OVP保护电路与充电电池之间充电线路的通断，提高了充电的安全性；而且，结构简单、使用的元器件较少，便于搭建、成本低、便于实现。

在本实施例中，第一开关管Q1为NMOS管或NPN三极管。当第一开关管Q1为NMOS管时，参见图2所示，第一开关管Q1的栅极连接控制电路，第一开关管Q1的源极连接充电电池，第一开关Q1管的漏极连接OCP/OVP保护电路的电源输出端Vout。当第一开关管为NPN三极管时，第一开关管Q1的基极连接控制电路，第一开关管Q1的发射极连接充电电池，第一开关管Q1的集电极连接OCP/OVP保护电路的电源输出端Vout。通过将第一开关管Q1选择为NMOS管或NPN三极管，不仅性能稳定、便于控制，而且成本低。

在本实施例中，第二开关电路包括第二开关管Q2和第三开关管Q3，第二开关管Q2和第三开关管Q3均为高导通压降开关管；控制电路连接第三开关管Q3的控制端，第三开关管Q3的开关通路的一端通过上拉电阻R4连接供电电源，第三开关管Q3的开关通路的另一端接地；第三开关管Q3的开关通路的一端连接第二开关管Q2的控制端，第二开关管Q2的开关通路串联在所述其中一路电阻电路上。

当控制电路输出低电平至第三开关管Q3 的控制端时，第三开关管Q3关断；由于第二开关管Q2的控制端被上拉电阻R4和供电电源拉高，因此，第二开关管Q2导通，因此，OCP/OVP保护电路的门限端可以通过任一路电阻电路接地，电阻调整电路的阻值为N路电阻电路并联后的阻值。当控制电路输出高电平至第三开关管Q3 的控制端时，第三开关管Q3导通，供电电源提供电流经电阻R4、Q3的开关通路流入地，第二开关管Q2的控制端被拉低，第二开关管Q2关断，因此，OCP/OVP保护电路的门限端不能通过串联有第二开关管的电阻电路接地，电阻调整电路的阻值为N-1路电阻电路并联后的阻值。通过设计上述两个开关管实现电阻调整电路的阻值调整，既避免由于OCP/OVP保护电路的限流保护导致上电异常，从而避免控制电路启动异常，进而保证正常为充电电池充电；又提高了充电的安全性；而且，结构简单、使用的元器件较少，便于搭建、成本低、便于实现。

在本实施例中，第二开关管Q2为NMOS管或NPN三极管。当第二开关管Q2为NMOS管时，参见图2所示，第二开关管Q2的栅极连接第三开关管Q3的开关通路的一端，第二开关管Q2的开关通路串联在所述其中一路电阻电路上。当所述第二开关管Q2为NPN三极管时，所述第二开关管Q2的基极连接第三开关管Q3的开关通路的一端，所述第二开关管Q2的开关通路串联在所述其中一路电阻电路上。通过将第二开关管Q2选择为NMOS管或NPN三极管，不仅性能稳定、便于控制，而且成本低。

在本实施例中，第三开关管Q3为NMOS管或NPN三极管。当第三开关管Q3为NMOS管时，参见图2所示，第三开关管Q3的栅极连接控制电路，第三开关管Q3的漏极通过上拉电阻R4连接供电电源，第三开关管Q3的源极接地；第三开关管Q3的漏极连接第二开关管Q2的控制端。当第三开关管Q3为NPN三极管时，第三开关管Q3的基极连接控制电路，第三开关管Q3的集电极通过上拉电阻R4连接供电电源，第三开关管Q3的发射极接地；第三开关管Q3的集电极连接第二开关管Q2的控制端。通过将第三开关管Q3选择为NMOS管或NPN三极管，不仅性能稳定、便于控制，而且成本低。

在本实施例中，电阻调整电路包括两路并联的电阻电路；其中一路电阻电路的一端连接OCP/OVP保护电路的门限端，另一端通过第二开关管Q2的开关通路接地；另一路电阻电路直接串联在OCP/OVP保护电路的门限端与地之间。当第二开关管Q2处于导通状态时，电阻调整电路的阻值为这两路电阻电路并联后的阻值；当第二开关管Q2处于关断状态时，电阻调整电路的阻值另一路电阻电路的阻值。Q2关断状态时的电阻调整电路的阻值比Q2导通状态时的电阻调整电路的阻值增大了。通过设置两路并联的电阻电路，既能实现电阻调整电路的阻值的调整，继而实现OCP/OVP保护电路的限流值的调整，又使得电路结构简单、便于搭建、成本低、便于实现。

在本实施例中，每一路电阻电路均包括一个电阻，既能实现电阻调整电路的阻值的调整，继而实现OCP/OVP保护电路的限流值的调整，又使得电阻电路的结构简单、便于搭建、成本低、便于实现。

例如，电阻调整电路包括两路并联的电阻电路，其中一路电路电阻包括电阻R3，另一端电阻电路包括电阻R2。第二开关管Q2的开关通路的一端通过电阻R3连接OCP/OVP保护电路的门限端，另一端接地；OCP/OVP保护电路的门限端通过电阻R2接地。当第二开关管Q2导通时，电阻调整电路的阻值R=R2//R3；当第二开关管Q2关断时，电阻调整电路的阻值R=R2。根据实际需要，可以通过改变R3的值来调整限流值，避免在启动过程中因为OCP/OVP保护电路的限流而导致启动异常。

OCP/OVP保护电路的门限电压为U，则OCP/OVP保护电路的限流值I=U/R。当供电电源流入OCP/OVP保护电路的电源输入端Vin的电流值超过限流值I时，OCP/OVP保护电路断开，OCP/OVP保护电路的电源输出端Vout不输出电源，则控制电路断电，OCP/OVP保护电路与充电电池之间的充电线路断开。

在本实施例中，充电保护电路还包括采样电阻R1；采样电阻R1的一端通过第一开关电路的开关通路连接OCP/OVP保护电路的电源输出端Vout；采样电阻R1的另一端连接充电电池的正极；控制电路的电池电压输入端VBAT连接充电电池的正极；充电电池的负极连接控制电路的GND；控制电路的电阻电压采样端VBAT_Sense连接采样电阻R1的一端。控制电路通过电池电压输入端VBAT和电阻电压采样端VBAT_Sense可以获知R1两端的压差，进而可以获知流经R1的电流，从而可以控制输出至第一开关电路的控制端的电压，从而控制充电电流。

在本实施例中，控制电路MCU可以选为CSR8670芯片，CSR8670的输出端CHG_EXT连接第一开关管Q1的控制端，CSR8670的输出端SMPS_1.8V连接第三开关管Q3的控制端，CSR8670的电源输入端VCHG连接OCP/OVP保护电路的电源输出端Vout。当CSR8670未启动时，CSR8670的输出端CHG_EXT和输出端SMPS_1.8V为低电平，因此，Q1关断，Q3关断、Q2导通。当CSR8670启动后，CSR8670的引脚CHG_EXT和引脚SMPS_1.8V输出高电平，Q1导通，Q3导通、Q2关断。

在本实施例中，OCP/OVP保护电路可采用多种过流过压保护芯片实现，也可以采用元器件进行搭建，以实现在正常充电过程中超过限流值和超过限压值时关断通路、关闭充电功能，以防止电路过载过热而可能引起的安全事故。例如，选为BQ24314芯片，BQ24314的门限电压U=25V。当第二开关管Q2导通时，限流值I=U/R= 25/( R2//R3)。当第二开关管Q2关断时，限流值I=U/R= 25/ R2。

控制电路启动后，即控制电路处于正常开机状态下，无论供电电源接入与否，控制电路控制Q3导通、Q2关断，限流值I=U/R= 25/ R2。

基于上述充电保护电路的设计，本实施例还提出了一种电子产品，包括所述的充电保护电路。

通过在电子产品中设计所述的充电保护电路，在电子产品的控制电路未启动时，可以满足初始上电时对大电流的要求，避免由于OCP/OVP保护电路的限流保护导致上电异常，从而避免控制电路启动异常，保证控制电路正常启动，进而保证正常为充电电池充电；在控制电路启动后，OCP/OVP保护电路的限流值较小，OCP/OVP保护电路可以充分发挥限流保护作用，避免由于电流过大损坏整个电路，提高了整个电路的安全性以及充电过程的安全性，提高了电子产品的安全性。

当然，上述说明并非是对本实用新型的限制，本实用新型也并不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本实用新型的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本实用新型的保护范围。