控制电路、充电电路及电子设备的制作方法

本申请涉及技术领域，特别是涉及一种控制电路、充电电路及电子设备。

背景技术：

开关管广泛应用于充电系统中，用于开关充电、状态切换和安全保护等。开关管可以是nmos(n-metal-oxide-semiconductor，n型金属-氧化物-半导体)开光管。为保证充电系统的正常工作，控制器需要使用两个i/o(input/output，输入/输出)端口来完成nmos开关管的开、关两个状态，例如在需要关断开关管时，除了其中一个i/o端口停止输出信号，还需要另一个i/o端口将nmos开关管的栅极电压拉低，以避免nmos开关管关断不彻底导致器件烧毁。

然而，控制器的i/o端口资源非常珍贵，通常在电路中为完成其他复杂功能需要多个i/o端口配合，如果使用两个i/o端口控制通路的导通和关断，可能会影响到系统其他功能模块的设计，从而提高系统设计成本。

技术实现要素：

本申请实施例提供了一种控制电路、充电电路及电子设备，可以节约控制器的i/o端口，进而降低系统设计成本。

为了实现本申请的目的，本申请采用如下技术方案：

一种控制电路，用于控制开关电路的导通和关断，包括：

控制器电路，所述控制器电路包括驱动端，所述驱动端用于控制驱动信号的输出；

电压驱动电路，所述电压驱动电路的第一输入端连接所述驱动端，所述电压驱动电路的第二输入端接入第一电源电压，所述电压驱动电路用于在接收到所述驱动信号时，根据所述驱动信号将所述第一电源电压调整为驱动电压，还用于在未接收到所述驱动信号时，输出所述第一电源电压；

电压控制电路，所述电压控制电路的第一输入端连接所述驱动端，所述电压控制电路的第二输入端连接所述电压驱动电路的输出端，所述电压控制电路的控制端连接所述开关电路的受控端，所述电压控制电路用于在接收到所述驱动信号时，根据所述驱动电压控制所述开关电路导通，还用于在未接收到所述驱动信号时，根据所述第一电源电压控制所述开关电路关断。

一种充电电路，包括：

开关电路，所述开关电路的输入端用于与充电电源连接，所述开关电路的输出端用于与电池单元连接，所述开关电路用于导通或者关断所述充电电源与所述电池单元之间的充电通路；

如上所述的控制电路。

一种电子设备，包括：

如上所述的充电电路。

上述控制电路、充电电路及电子设备，其中，控制电路包括控制器电路、电压驱动电路及电压控制电路，控制器电路的驱动端控制驱动信号的输出，在电压驱动电路和电压控制电路均接收到驱动信号时，电压驱动电路根据驱动信号将第一电源电压调整为驱动电压，电压控制电路根据驱动电压控制开关电路导通；在电压驱动电路和电压控制电路均未接收到驱动信号时，电压驱动电路输出第一电源电压，电压控制电路根据第一电源电压控制开关电路关断。从而，通过控制器电路的一个端口与电压驱动电路及电压控制电路配合，实现对开关电路的导通、关断两种状态的控制，可以有效节省控制器电路的端口资源，降低成本。

附图说明

为了更清楚地说明本申请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申请的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为一实施例中控制电路的电路示意图；

图2为一实施例中控制电路的电路示意图；

图3为一实施例中控制电路的电路示意图；

图4为一实施例中控制电路的具体电路示意图；

图5为一实施例中充电电路的电路示意图。

具体实施方式

为了便于理解本申请，下面将参照相关附图对本申请进行更全面的描述。附图中给出了本申请的较佳的实施例。但是，本申请可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本申请的公开内容的理解更加透彻全面。

可以理解，本申请所使用的术语“第一”、“第二”等可在本文中用于描述各种元件，但这些元件不受这些术语限制。这些术语仅用于将第一个元件与另一个元件区分，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体地实施例的目的，不是旨在于限制本申请。

参见图1，图1为一实施例中的控制电路100的电路示意图。

在本实施例中，控制电路100包括控制器电路110、电压驱动电路120及电压控制电路130。控制电路100用于控制开关电路200的导通和关断。具体地，控制电路10的控制端与开关电路200的受控端连接，控制电路100通过控制端电压控制开关电路200的导通和关断。其中，控制电路100和开关电路200可以应用于充电电路中。示例性的，在充电电路中，开关电路200的输入端用于连接充电电源，开关电路200的输出端用于连接电池单元，通过开关电路200的导通或关断相应的导通或关断充电电源与电池单元之间的通路。

在本实施例中，控制器电路110用于控制驱动信号的输出。

其中，控制器电路110包括驱动端，控制器电路110的驱动端分别与电压驱动电路120的第一输入端、电压控制电路130的第一输入端连接，控制器电路110的驱动端用于控制驱动信号的输出。

其中，驱动端控制驱动信号的输出，可以是在需要开关电路200导通时分别向电压驱动电路120和电压控制电路130输出驱动信号，在需要开关电路200关断时停止输出驱动信号；也可以是在需要开关电路200导通时分别向电压驱动电路120和电压控制电路130输出驱动信号，在需要开关电路200关断时输出低电平信号。从而通过控制器电路110的一个端口即可以实现对开关电路200的导通、关断两种状态的驱动，有效节省控制器电路110的端口资源。

其中，控制器电路110包括微控制器(microcontrollerunit，mcu)，微控制器的i/o端口可以直接或者间接地与电压驱动电路120的第一输入端、电压控制电路130的第一输入端连接。在需要开关电路200导通时微控制器的i/o端口输出驱动信号，在需要开关电路200关断时微控制器的i/o端口停止输出。从而，通过微控制器的一个i/o端口即可以实现对开关电路200的导通、关断两种状态的驱动，有效节省i/o端口资源，使得微控制器可以选择更小、成本更低的封装规格，降低成本。同时单个i/o端口控制开关逻辑，比两个i/o端口配合，控制更加便捷，且稳定性更高，有利于提高使用寿命。

一实施例中，驱动信号为pwm(pulsewidthmodulation，脉冲宽度调制)波，微控制器的i/o端口通过不断地输出高低电平来实现pwm波输出。当在需要开关电路200导通时，微控制器的i/o端口通过不断地输出高低电平来实现pwm波输出；在需要开关电路200关断时，微控制器的i/o端口停止输出pwm波或者仅输出低电平信号。

在本实施例中，电压驱动电路120的第一输入端连接控制器电路110的驱动端，电压驱动电路120的第二输入端接入第一电源电压，电压驱动电路120用于在接收到驱动信号时，根据驱动信号将第一电源电压调整为驱动电压，还用于在未接收到驱动信号时，输出第一电源电压。

在控制器电路110的驱动端输出驱动信号时，电压驱动电路120在驱动信号的驱动下实现电压调整的功能，能够将第一电源电压调整为驱动电压；在控制器电路110停止输出驱动信号时，电压驱动电路120直接输出未经调整的第一电源电压。

一实施例中，电压驱动电路120对第一电源电压的调整为升压调整，电压驱动电路120在驱动信号的驱动下，根据驱动信号的电压峰值将第一电源电压进行升压调整，调整为相对第一电源电压n倍电压峰值的电压，例如调整为相对第一电源电压2倍电压峰值的电压。在其他实施例中，也可以是对第一电源电压进行降压调整，具体根据开关电路200的导通条件和关断条件进行调整。

在本实施例中，电压控制电路130的第一输入端连接驱动端，电压控制电路130的第二输入端连接电压驱动电路120的输出端，电压控制电路130的控制端连接开关电路200的受控端，电压控制电路130用于在接收到驱动信号时，根据驱动电压控制开关电路200导通，还用于在未接收到驱动信号时，根据第一电源电压控制开关电路200关断。

其中，电压控制电路130的控制端用于控制开关电路200的导通和关断，电压控制电路130的控制端根据电压控制电路130第一输入端的输入电压和第二输入端的输入电压控制开关电路200受控端的电压，进而控制开关电路200的导通和关断。

一实施例中，开关电路200的输入端接入第一电源电压，开关电路200的输出端连接负载，若开关电路200的受控端电压大于开关电路200的输出端电压时，开关电路200导通，则：电压驱动电路120根据驱动信号对第一电源电压进行升压处理获得驱动电压，电压控制电路130在接收到驱动信号时，根据驱动电压将开关电路200受控端的电压保持为驱动电压，以使开关电路200导通；在未接收到驱动信号时，将开关电路200受控端电压由第一电源电压拉低至接近零以使开关电路200关断。

一实施例中，开关电路200的输入端接入第一电源电压，开关电路200的输出端连接负载，若开关电路200的受控端电压小于开关电路200的输入端电压时，开关电路200导通，则：电压驱动电路120根据驱动信号对第一电源电压进行降压处理获得驱动电压，电压控制电路130在接收到驱动信号时，根据驱动电压将开关电路200受控端的电压保持为驱动电压或者由驱动电压拉低至接近零，以使开关电路200导通；在未接收到驱动信号时，将开关电路200受控端电压保持为第一电源电压以使开关电路200关断。

本实施例提供的控制电路，包括控制器电路110、电压驱动电路120及电压控制电路130，控制器电路110的驱动端控制驱动信号的输出，在电压驱动电路120和电压控制电路130均接收到驱动信号时，电压驱动电路120根据驱动信号将第一电源电压调整为驱动电压，电压控制电路130根据驱动电压控制开关电路200导通；在电压驱动电路120和电压控制电路130均未接收到驱动信号时，电压驱动电路120输出第一电源电压，电压控制电路130根据第一电源电压控制开关电路200关断。从而，通过控制器电路110的一个端口与电压驱动电路120及电压控制电路130配合，即可以实现对开关电路200的导通、关断两种状态的控制，可以有效节省控制器电路110的端口资源，降低成本。

参见图2，图2为一实施例中的控制电路的电路示意图。

在本实施例中，电压控制电路130包括电压控制模块131、第一开关模块132及第二开关模块133。

其中，电压控制模块131的输入端为电压控制电路130的第一输入端；第一开关模块132的输入端为电压控制电路130的第二输入端，第一开关模块132的受控端连接电压控制模块131的输出端；第二开关模块133的输入端为电压控制电路130的第二输入端，第二开关模块133的受控端连接第一开关模块132的控制端，第二开关模块133的控制端为电压控制电路130的控制端。

在本实施例中，电压控制模块131用于在接收到驱动信号时控制第一开关模块132导通，在未接收到驱动信号时控制第一开关模块132关断。

其中，电压控制模块131用于控制第一开关模块132的导通和关断。

一实施例中，电压控制模块131通过输出端电压或电流控制第一开关模块132的导通和关断：在接收到驱动信号时，电压控制模块131输出端输出一稳定的且足够使第一开关模块132导通的电压或电流，在未接收到驱动信号时电压控制模块131输出端电压或电流为零。

一实施例中，电压控制模块131为稳压模块，驱动信号向电压控制模块131提供电源，电压控制模块131对电源进行稳压处理后输出，以使第一开关模块132导通。示例性的，电压控制模块131可以通过续流二极管和电容等器件实现稳流输出或稳压输出。

在本实施例中，第一开关模块132用于在第一开关模块132导通时控制第二开关模块133关断，在第一开关模块132关断时控制第二开关模块133导通。

其中，第一开关模块132用于控制第二开关模块133的导通和关断。

一实施例中，第一开关模块132通过控制端电压控制第二开关模块133的导通和关断，第一开关模块132的控制端电压与第一开关模块132的开关状态及第一开关模块132的输入端电压相关，当第一开关模块132处于关断状态时其控制端电压接近于输入端电压，当第一开关模块132处于导通状态时其控制端电压将被拉低至接近于零。

具体地，当第一开关模块132导通时，其输入端电压为驱动电压，其控制端电压将由驱动电压被拉低至接近于零，控制端电压不足以控制第二开关模块133导通，从而第二开关模块133处于关断状态；当第一开关模块132关断时，其输入端电压为第一电源电压，其控制端电压接近其输入端电压，即接近第一电源电压，足以控制第二开关模块133导通，从而使第二开关模块133处于导通状态。

在本实施例中，第二开关模块133用于在第二开关模块133关断时输入驱动电压，且控制第二开关模块133的控制端电压为驱动电压以使开关电路200导通，在第二开关模块133导通时输入第一电源电压，且将控制端电压由第一电源电压拉低至零以使开关电路200关断。

其中，第二开关模块133用于通过控制其控制端电压的大小控制开关电路200的导通和关断。第二开关模块133的控制端电压与第二开关模块133的开关状态及第二开关模块133的输入端电压相关，当第二开关模块133处于关断状态时其控制端电压接近于输入端电压，当第二开关模块133处于导通状态时其控制端电压将被拉低至接近于零。

具体地，当第二开关模块133导通时，其输入端电压为第一电源电压，控制端电压由第一电源电压被拉低至接近于零，控制端电压不足以控制开关电路200导通，从而开关电路200处于关断状态；当第二开关模块133关断时，其输入端电压为驱动电压，其控制端电压接近其输入端电压，即接近驱动电压，足以控制开关电路200导通，从而使开关电路200处于导通状态。

参见图3，图3为一实施例中的控制电路的电路示意图。

在本实施例中，电压驱动电路120包括第一调压模块121和第二调压模块122。

其中，第一调压模块121的第一输入端为电压驱动电路120的第一输入端，第一调压模块121的第二输入端为电压驱动电路120的第二输入端；第二调压模块122的第一输入端连接第一调压模块121的输出端，第二调压模块122的第二输入端为电压驱动电路120的第一输入端，第二调压模块122的输出端为电压驱动电路120的输出端。

其中，第一调压模块121的第一输入端和第二调压模块122的第二输入端均为电压驱动电路120的第一输入端，用于接收驱动信号；第一调压模块121的第二输入端用于接入第一电源电压。

在本实施例中，在电压驱动电路120接收到驱动信号时，第一调压模块121用于根据驱动信号将第一电源电压调整为第二电源电压，第二调压模块122用于根据驱动信号将第二电源电压调整为驱动电压。

其中，第一调压模块121和第二调压模块122在接收到驱动信号时，在驱动信号的驱动下能够实现电压调整的功能，第一调压模块121能够将第一电源电压调整为第二电源电压，第二调压模块122能够将第二电源电压调整为驱动电压。

一实施例中，第一调压模块121对第一电源电压的调整为升压调整，在驱动信号的驱动下，根据驱动信号的电压峰值将第一电源电压进行升压调整，调整为相对第一电源电压1倍电压峰值的电压。第二调压模块122对第二电源电压的调整为升压调整，在驱动信号的驱动下，根据驱动信号的电压峰值将第二电源电压进行升压调整，调整为相对第二电源电压1倍电压峰值的电压。从而，在驱动信号的驱动下，第一调压模块121和第二调压模块122通过升压处理后将第一电源电压调整为相对第一电源电压2倍电压峰值的电压，即驱动电压等于第一电源电压加上2倍电压峰值。

在本实施例中，在电压驱动电路120未接收到驱动信号时，第一调压模块121用于将第一电源电压输出至第二调压模块122，第二调压模块122用于将第一电源电压输出至电压控制电路130。

其中，第一调压模块121和第二调压模块122在未接收到驱动信号时，不具备电压调整功能，未对第一电源电压进行调压处理。

参见图4，图4为一实施例中的控制电路的电路示意图。

在本实施例中，第二开关模块133包括：第一电阻r1和第一三极管q1；其中，第一电阻r1的第一端为第二开关模块133的输入端，第一电阻r1的第二端与第一三极管q1的集电极共接为第二开关模块133的控制端，第一三极管q1的基极为第二开关模块133的受控端，第一三极管q1的发射极接地。

在本实施例中，第一开关模块132包括：第二电阻r2和第二三极管q2；其中，第二电阻r2的第一端为第一开关模块132的输入端，第二电阻r2的第二端与第二三极管q2的集电极共接为第一开关模块132的控制端，第二三极管q2的基极为第一开关模块132的受控端，第二三极管q2的发射极接地。

在本实施例中，电压控制模块131包括：第一二极管d1和第一电容c1；其中，第一二极管d1的正极为电压控制模块131的输入端，第一二极管d1的负极、第一电容c1的第一端共接为电压控制模块131的输出端，第一电容c1的第二端接地。

在本实施例中，第一调压模块121包括：第二二极管d2、第三二极管d3、第二电容c2及第三电容c3；其中，第二二极管d2的正极接入第一电源电压，第二二极管d2的负极、第二电容c2的第一端及第三二极管d3的正极共接，第二电容c2的第二端为第一调压模块121的输入端，第三二极管d3的负极与第三电容c3的第一端共接为第一调压模块121的输出端，第三电容c3的第二端接地。

在本实施例中，第二调压模块122包括：第四二极管d4、第五二极管d5、第四电容c4及第五电容c5；其中，第四二极管d4的正极为第二调压模块122的第一输入端，第四二极管d4的负极、第四电容c4的第一端及第五二极管d5的正极共接，第四电容c4的第二端为第二调压模块122的输入端，第五二极管d5的负极与第五电容c5的第一端共接为第二调压模块122的输出端，第五电容c5的第二端接地。

在本实施例中，开关电路200包括一个nmos开关管m1，nmos开关管m1的栅极为开关电路200的受控端，nmos开关管m1的漏极接入第一电源电压，nmos开关管m1的源极连接负载。需要说明的是，在其他实施例中，开关电路200可以包括多个nmos开关管或者多个pmos开关管或者是nmos开关管和pmos开关管的组合，控制电路根据开关电路200的具体器件的设置情况进行逻辑的调整。例如当开关电路200可以包括多个串联的nmos开关管时，控制电路的控制端分别与多个nmos开关管的栅极连接，且电压驱动电路120对第一电源电压进行升压处理；当开关电路200可以包括多个串联的pmos开关管时，控制电路的控制端分别与多个pmos的栅极连接，且电压驱动电路120对第一电源电压进行降压处理。

在本实施例中，控制器电路110输出pwm信号，pwm信号的电压峰值为v1，以下对本实施例中的控制电路的原理进行说明：

当控制器电路110的驱动端输出pwm信号时：

第二二极管d2、第三二极管d3、第二电容c2及第三电容c3组成的第一调压模块121在接入pwm信号时对第二电容c2及第三电容c3进行充电以实现对第一电源电压v2进行升压处理，产生第二电源电压；第四二极管d4、第五二极管d5、第四电容c4及第五电容c5组成的第二调压模块122再对第二电源电压进行升压处理，最终第五二极管d5的负极产生相对v2高两倍v1峰值的电压，即驱动电压＝v2+2v1(理想情况下，4个二级管压降为零)，足够开启nmos开关管m1。

第一二极管d1和第一电容c1组成的电压控制模块131在接入pwm信号时，通过第一二极管d1和第一电容c1能产生一个稳定的足够开启第一三极管q1的电流，第一三极管q1导通后将第二三极管q2的基极电压拉低，第二三极管q2的基极电压不足以产生一个足够开启第二三极管q2的电流，此时第二三极管q2的基极电压关断，第二三极管q2的集电极电压保持为驱动电压，足够开启nmos开关管m1。

当控制器电路110的驱动端停止输出pwm信号时：

第二二极管d2、第三二极管d3、第二电容c2及第三电容c3组成的第一调压模块121和第四二极管d4、第五二极管d5、第四电容c4及第五电容c5组成的第二调压模块122不在对第一电源电压进行升压处理，最终第五二极管d5的负极输出第一电源电压。

第一二极管d1和第一电容c1组成的电压控制模块131没有产生一个稳定的足够开启第一三极管q1的电流，第一三极管q1关断，第一三极管q1的集电极和第二三极管q2的栅极电压较高足够开启第二三极管q2，第二三极管q2的集电极和发射极导通，nmos开关管m1的栅极电压被拉低接近于0，nmos开关管m1关断。

参见图5，图5为一实施例中的充电电路10的电路示意图。

在本实施例中，充电电路10包括开关电路200和如上实施例的控制电路100。

其中，开关电路200的输入端用于与充电电源连接，开关电路200的输出端用于与电池单元连接，开关电路200用于导通或者关断充电电源与电池单元之间的充电通路。

其中，控制电路100的控制端与开关电路200的受控端连接，控制电路100用于控制开关电路200的导通或关断。

在一实施例中，开关电路200包括：开关管，开关管的受控端与控制电路100的控制端连接，开关管的输入端用于与充电电源连接，开关管的输出端用于与电池单元连接。

本实施例提供的充电电路，包括开关电路200和控制电路，控制电路能够通过控制器电路110的一个端口与电压驱动电路120及电压控制电路130配合，实现对开关电路200的导通、关断两种状态的控制，从而实现对充电电源与电池单元之间的充电通路导通、关断两种状态的控制，可以有效节省控制器电路110的端口资源，降低成本。

本申请还提供了一种电子设备，该电子设备包括充电电路。

一实施例中，电池单元设置在待充电设备中，电子设备用于在开关电路导通时，向待充电设备的电池单元充电。

其中，电子设备可以是适配器、移动电源(充电宝、旅充)、车载充电器等具有给待充电设备充电功能的充电设备。

一实施例中，充电电源设置在充电设备中，电子设备包括电池单元。在所述开关电路导通时，所述充电设备向所述电子设备的所述电池单元充电。

其中，电子设备可以是手机、电脑、电动汽车、游戏设备、摄像设备、移动电源、智能电子设备(例如电子书、电子烟、手表、手环、智能眼镜、扫地机器人等)、小型电子产品(例如，无线耳机、蓝牙音响、电动牙刷、可充电无线鼠标等)等具有电池单元的待充电设备。

本实施例提供的电子设备，包括充电电路，充电电路能够通过控制器电路的一个端口与电压驱动电路及电压控制电路配合，实现对开关电路的导通、关断两种状态的控制，从而实现对所述充电电源与所述电池单元之间的充电通路导通、关断两种状态的控制，进而使电子设备实现充电或者被充电的控制，可以有效节省控制器电路的端口资源，降低电子设备的制作成本。

以上实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。