CN105939040A - 一种电池的充电电路、充电方法及电子设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种电池的充电电路，包括：电源管理芯片及与电源管理芯片连接的电压检测芯片；电压检测芯片相对于电源管理芯片独立设置，且用于检测电池的电压，并将电池的电压反馈至电源管理芯片；电源管理芯片用于接收电池的电压，并将电池的电压与预设的电压进行比较，以调节外部电源对电池的充电模式。本发明还公开一种电池的充电方法及电子设备。通过上述方式，本发明利用独立设置的电压检测芯片来直接检测电池的电压，避开了利用电源管理芯片检测电压时的线路阻抗问题，使得检测到的电压更加准确，恒流充电模式的充电时间相对延长，从而提高充电效率，缩短电池的充电时间。

Description

一种电池的充电电路、充电方法及电子设备

技术领域

本发明涉及电子技术领域，特别是涉及一种电池的充电电路、充电方法及电子设备。

背景技术

手机的充电方式大多采用先恒流后恒压的充电方式，即在刚开始充电时采用恒流充电模式，这个阶段充电电流保持恒定，电池的电压逐渐升高，当电池的电压达到充电上限电压后再采用恒压充电模式，这个阶段电压不变，电流逐渐减小，在充电的最后阶段电流减小到系统设置的最小电流时，则停止充电。充电过程中通过手机中的电源管理芯片(Power Management IC，PMIC)对电池的电压进行监测，当电池的电压达到充电上限电压后，控制充电由恒流充电模式转为恒压充电模式。

如图1所示，电源管理芯片通过手机线路以及电池包线路与电池相连。由于手机线路阻抗R1、电池包线路阻抗R2以及场效应管阻抗R3的存在，在这些地方会有压降存在，因此，充电过程中PMIC检测到的电压是电池的实际电压与上述阻抗处的电压之和，即检测电压>实际电压，这样就会过早的控制电池进入恒压充电模式，从而降低了恒流充电时间，延长了恒压充电时间，且由于恒压充电的电流比恒流充电的电流小，因此电池总的充电时间变长。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种电池的充电电路、充电方法及电子设备，能够解决电源管理芯片检测到的电压偏高而导致电池充电时间变长的问题。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种电池的充电电路，包括：

电源管理芯片及与电源管理芯片连接的电压检测芯片；

电压检测芯片相对于电源管理芯片独立设置，且用于检测电池的电压，并将电池的电压反馈至电源管理芯片；

电源管理芯片用于接收电池的电压，并将电池的电压与预设的电压进行比较，以调节外部电源对电池的充电模式。

其中，电源管理芯片和电压检测芯片分别连接电池，其中电压检测芯片与电池之间的连接线路的阻抗小于电源管理芯片与电池之间的连接线路的阻抗。

其中，电压检测芯片的检测端与电池的两端直接连接。

其中，电压检测芯片与电池集成在同一电池包内，电池包包括电池、电压检测芯片及保护电路。

其中，预设的电压为充电上限电压，当电池的电压大于或等于充电上限电压时，电源管理芯片调节外部电源对电池的充电模式由恒流充电模式进入恒压充电模式。

其中，充电上限电压为4.2V、4.3V或4.4V。

其中，电源管理芯片包括充电电流调节模块及控制模块；

充电电流调节模块的一端连接外部电源，充电电流调节模块的另一端连接控制模块，用以接收控制模块的控制信号，并根据控制信号调节外部电源对电池的充电模式；

控制模块的另一端与电压检测芯片连接，以接收电压检测芯片反馈的电池的电压，并将电池的电压与预设的电压进行比较以输出控制信号至充电电流调节模块。

为解决上述技术问题，本发明采用的另一个技术方案是：提供一种电子设备，包括上述电池的充电电路。

为解决上述技术问题，本发明采用的又一个技术方案是：提供一种电池的充电方法，包括：

在对电池进行充电时，利用电压检测芯片检测电池的电压；

通过一电源管理芯片接收电压检测芯片反馈的电池的电压，并将电池的电压与预设的电压进行比较，以调节外部电源对电池的充电模式；

其中，电压检测芯片相对于电源管理芯片独立设置。

其中，电源管理芯片和电压检测芯片分别连接电池，其中电压检测芯片与电池之间的连接线路的阻抗小于电源管理芯片与电池之间的连接线路的阻抗。

其中，电压检测芯片的检测端与电池的两端直接连接。

本发明的有益效果是：区别于现有技术的情况，本发明通过电压检测芯片检测电池的电压，并将电池的电压反馈至电源管理芯片，利用电源管理芯片接收电池的电压，并将电池的电压与预设的电压进行比较，以调节外部电源对电池的充电模式，其中，电压检测芯片相对于电源管理芯片独立设置。通过这种方式，利用独立设置的电压检测芯片来直接检测电池的电压，避开了利用电源管理芯片检测电压时的线路阻抗问题，使得检测到的电池的电压更加准确，恒流充电模式的充电时间相对延长，从而提高充电效率，缩短电池的充电时间。

附图说明

图1是现有技术中电池的充电电路的原理示意图；

图2是本发明电池的充电电路第一实施方式的原理示意图；

图3是本发明电池的充电电路第一实施方式中电池充电的电流/电压与时间的关系示意图；

图4是本发明电池的充电电路第二实施方式的原理示意图；

图5是本发明电池的充电方法一实施方式的流程示意图。

具体实施方式

为使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明所提供的一种电池的充电电路、充电方法及电子设备做进一步详细阐述。

请参阅图2，本发明电池的充电电路第一实施方式，包括电源管理芯片11及与电源管理芯片11连接的电压检测芯片12。

电源管理芯片11是在电子设备系统中担负起对电能的变换、分配、检测及其他电能管理职责的芯片，电源管理芯片11中有检测电压的模块，现有技术在利用外部电源VCC对电池BAT进行充电的过程中，电源管理芯片11对电池BAT两端的电压进行检测，当检测到电池BAT的电压达到充电上限电压后，控制外部电源VCC对电池BAT的充电模式由恒流充电模式切换到恒压充电模式；

在这一过程中，由于电源管理芯片11到电池BAT的连接线路上存在线路阻抗，有些电源管理芯片11与电池BAT之间还连接有其他电路结构，如电流检测电路等，而且电池BAT周边通常还连接有过充、过放及短路保护电路(图中未示出)，这些电路结构中也存在线路阻抗或场效应管阻抗等，将这些电源管理芯片11到电池BAT之间存在的阻抗等效为图2中所示的等效线路阻抗R4，外部电源VCC经由电源管理芯片11对电池BAT进行充电时，电流在等效线路阻抗R4上有压降存在，使得电源管理芯片11检测到的电池BAT的电压要大于电池BAT的实际电压。

因此，本实施方式中，在电源管理芯片11外独立设置一电压检测芯片12，电压检测芯片12的检测端1/2可直接或间接连接在电池BAT的两端，电压检测芯片12的输出端3与电源管理芯片11连接；

电压检测芯片12与电池BAT之间的连接线路的阻抗R5小于电源管理芯片11与电池BAT之间的等效线路阻抗R4，这里所述的连接线路的阻抗R5同样也是电压检测芯片12到电池BAT两端的一系列电路结构的等效线路阻抗R5；

利用电压检测芯片12检测到的电压为等效线路阻抗R5上的电压与电池BAT的实际电压之和，可以看出，在充电电流Ⅰbat一致的情况下，由于等效线路阻抗变小，相应的等效线路阻抗上的电压也变小，电压检测芯片12检测到的电压更加接近电池BAT的实际电压，使得电压检测的结果更加准确。

图3是外部电源VCC对电池BAT充电时电压、电流与时间的关系示意图，对电池BAT的充电过程分为三个阶段，第一阶段是预充电模式，即0-t1时间段，当电池BAT的初始/空载电压低于预充电阈值时，首先要经过这一阶段，就单个电池BAT而言，这个阈值一般为3V，在此阶段，预充电电流大约为恒流充电阶段电流的10％左右；

第二阶段是恒流充电模式，即t1-t2时间段，这一阶段以最大充电电流对电池BAT进行恒电流充电，电池BAT充电最快，效率最高，这一阶段越长，电池BAT的充电效率越高，但是在利用最大充电电流对电池BAT进行充电的过程中，电池BAT的电压逐渐升高，当到达电池BAT所能承受的最大电压，即充电上限电压时，充电上限电压通常由电池BAT本身的性质决定，一般设为4.2V、4.3V或4.4V，需要降低充电电流，否则会对电池BAT造成损坏，从而进入第三阶段；

第三阶段为恒压充电模式，即t2-t3时间段，这一阶段的电压保持不变，电流逐渐降低，充电效率变低，当电流降到一定阈值时停止充电，电流停止充电的阈值一般可设置为100mA或150mA。

其中，上述外部电源VCC对电池BAT充电的各个阶段是由电源管理芯片11来控制，电压检测芯片12将检测到的电压反馈至电源管理芯片11，电源管理芯片11调整外部电源VCC对电池BAT的充电电流，从而完成各个阶段模式的转换。

电源管理芯片11控制外部电源VCC从恒流充电模式切换到恒压充电模式的条件是，检测到的电池BAT的电压大于或等于充电上限电压，也即图3中t2对应的电压值。因此要延长恒流充电模式的时间，就要使检测到的电池BAT的电压越晚到达充电上限电压越好，利用图2所示的电路得到的电压检测更加接近电池BAT实际电压，使得到达充电上限电压的时间延长，也就是恒流充电模式的时间t2变长，充电效率变高，完成充电的时间t3缩短。

请参阅图4，本发明电池的充电电路第二实施方式，包括电压检测芯片231、电源管理芯片22、外部电源VCC2、电池BAT2、保护电路233，其中电源管理芯片22包括充电电流调节模块221及控制模块222，各电路、模块及芯片之间的连接关系如图4所示，需知这种连接关系仅仅是示意性的，相互之间的连接可以是直接连接，或者通过一些接口等实现间接耦合，各模块之间的划分也可有其他方式，以实际需求为准。

本实施方式中，电压检测芯片231的检测端1/2直接连接在电池BAT2的两端，电池BAT2周边还连接有保护电路233，保护电路233实现过充、过放及短路保护功能，电压检测芯片231、电池BAT2与保护电路233集成在同一电池包23内，这里所述的电池BAT2指的是电芯，利用电压检测芯片231直接检测电芯两端的电压，外部线路的阻抗非常小，甚至可以忽略不计，检测到的电压值非常接近电池BAT2的实际电压。

外部电源VCC2通过电子设备的充电接口连接充电电流调节模块221，充电电流调节模块221用于调节外部电源VCC2对电池BAT2的充电电流大小，进而切换相应的充电模式。

再次参阅图3，整个电路的工作过程为：

在电池BAT2进行初始充电时，通过电压检测芯片231检测到当前电池BAT2的电压，电压检测芯片231将检测到的电压反馈至控制模块222，控制模块222对检测到的电压进行分析，如果电池BAT2的电压小于预充电模式的电压阈值，比如3V，控制模块222发出控制信号至充电电流调节模块221，充电电流调节模块221调节外部电源VCC2对电池BAT2的充电进入预充电模式，当然如果当前电池BAT2的电压大于或等于预充电模式的电压阈值，可以直接跳过预充电模式进入下一阶段；

需要说明的是，在其他实施方式中，预充电模式的电压检测可以是利用电源管理芯片22检测到的电池BAT2的电压，相比电压检测芯片231检测到的电压来说，电源管理芯片22检测到的电压偏高，可使预充电模式提前结束，更快地进入到恒流充电模式中。但是由于预充电模式的充电电流较小，利用电源管理芯片22或是利用电压检测芯片231检测到的电压值相差并不是很大，对充电效率的提高有限，因此即使是利用电压检测芯片231来检测预充电模式的电池BAT2的电压，总的来说仍然是很好地提高了充电效率。

当电压检测芯片231检测到电池BAT2的电压等于或大于预充电模式的电压阈值时，控制模块222发出控制信号，使充电电流调节模块221调节外部电源VCC2进入恒流充电模式，这一阶段内的电流恒定，电压持续上升，电压检测芯片231实时监控电池BAT2的电压，并将电压反馈至控制模块222，控制模块222中有预先存储的充电上限电压，比如4.3V，当检测到的电池BAT2的电压大于或等于充电上限电压时，控制模块222发出控制信号至充电电流调节模块221，调节外部电源VCC2对电池BAT2的充电电流，进入下一个恒压充电模式；

恒压充电模式时，电压保持恒定，电流逐渐减小，充电电流调节模块221检测到充电电流降到一定阈值，比如100mA时停止充电。

本实施方式中利用独立于电源管理芯片22的电压检测芯片231实时监控电池BAT2的电压，电池BAT2的电压接近于电芯实际的电压，使得控制模块222接收到的电池BAT2的电压更加准确，相比现有技术中利用电源管理芯片22检测到的电压值偏小，恒流充电模式中到达充电上限电压的时间变长，充电效率提高，电池BAT2的充电时间缩短。

需要说明的是，上述两种实施方式中提到的数字仅仅是为了举例，并不做任何限定。

上述两种实施方式的电池的充电电路，不仅可实现对电池充电的功能，还可应用于电池的过放电预警电路中，在电源管理芯片外接一预警电路，在电子设备处于关机状态时，电压检测芯片检测电池的电压，并将电池的电压反馈至电源管理芯片，电源管理芯片将接收到的电池的电压和预设的预警电压进行比较，当电池的电压等于或小于预设的预警电压时，电源管理芯片控制预警电路发出预警信号，通知用户及时对电池进行充电。

其中，电压检测芯片可以通过电池直接供电，也可以通过电源管理芯片供电。预警电压通常设置为小于系统中预设的使电子设备自动关机时的电压，且大于电池的保护电路开启过放保护时的过放截止电压。

通过这种方式，在电子设备关机后对电池的电压进行监控并提供预警信息，可以提醒用户及时充电，避免电池过放造成的伤害。

本发明电子设备一实施方式，电子设备可以是手机、平板电脑、笔记本电脑、智能可穿戴设备或电动玩具等，这些电子设备包括有上述实施方式中提到的任一电池的充电电路。

请参阅图5，本发明电池的充电方法一实施方式，包括：

S1：在对电池进行充电时，利用电压检测芯片检测电池的电压；

S2：通过一电源管理芯片接收电压检测芯片反馈的电池的电压，并将电池的电压与预设的电压进行比较，以调节外部电源对电池的充电模式，其中，电压检测芯片相对于电源管理芯片独立设置。

通过这种方式，电源管理芯片和电压检测芯片与电池分别连接，电压检测芯片与电池之间的连接线路的阻抗小于电源管理芯片与电池之间的连接线路的阻抗，使得电压检测芯片检测到的电池的电压更加准确，更加接近实际的电池的电压，使恒流充电模式中到达充电上限电压的时间变长，充电效率提高，缩短电池充电时间。

以上所述仅为本发明的实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种电池的充电电路，其特征在于，包括：

电源管理芯片及与所述电源管理芯片连接的电压检测芯片；

所述电压检测芯片相对于所述电源管理芯片独立设置，且用于检测所述电池的电压，并将所述电池的电压反馈至所述电源管理芯片；

所述电源管理芯片用于接收所述电池的电压，并将所述电池的电压与预设的电压进行比较，以调节外部电源对所述电池的充电模式。

2.根据权利要求1所述的电池的充电电路，其特征在于，

所述电源管理芯片和所述电压检测芯片分别连接所述电池，其中所述电压检测芯片与所述电池之间的连接线路的阻抗小于所述电源管理芯片与所述电池之间的连接线路的阻抗。

3.根据权利要求2所述的电池的充电电路，其特征在于，

所述电压检测芯片的检测端与所述电池的两端直接连接。

4.根据权利要求2所述的电池的充电电路，其特征在于，

所述电压检测芯片与所述电池集成在同一电池包内，所述电池包包括所述电池、所述电压检测芯片及保护电路。

5.根据权利要求1所述的电池的充电电路，其特征在于，

所述预设的电压为充电上限电压，当所述电池的电压大于或等于所述充电上限电压时，所述电源管理芯片调节所述外部电源对所述电池的充电模式由恒流充电模式进入恒压充电模式。

6.根据权利要求5所述的电池的充电电路，其特征在于，

所述充电上限电压为4.2V、4.3V或4.4V。

7.根据权利要求1所述的电池的充电电路，其特征在于，

所述电源管理芯片包括充电电流调节模块及控制模块；

所述充电电流调节模块的一端连接所述外部电源，所述充电电流调节模块的另一端连接所述控制模块，用以接收所述控制模块的控制信号，并根据所述控制信号调节所述外部电源对所述电池的充电模式；

所述控制模块的另一端与所述电压检测芯片连接，以接收所述电压检测芯片反馈的所述电池的电压，并将所述电池的电压与预设的电压进行比较以输出所述控制信号至所述充电电流调节模块。

8.一种电子设备，包括如权利要求1-7任一所述的电池的充电电路。

9.一种电池的充电方法，其特征在于，包括：

在对电池进行充电时，利用电压检测芯片检测所述电池的电压；

通过一电源管理芯片接收所述电压检测芯片反馈的所述电池的电压，并将所述电池的电压与预设的电压进行比较，以调节外部电源对所述电池的充电模式；

其中，所述电压检测芯片相对于所述电源管理芯片独立设置。

10.根据权利要求9所述的电池的充电方法，其特征在于，

所述电源管理芯片和所述电压检测芯片分别连接所述电池，其中所述电压检测芯片与所述电池之间的连接线路的阻抗小于所述电源管理芯片与所述电池之间的连接线路的阻抗。