一種充放電電路及充電寶的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于充放電電路技術(shù)領(lǐng)域，具體地說(shuō)，是涉及一種適用于充電寶/移動(dòng)電源等消費(fèi)類電子產(chǎn)品的充放電電路的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著移動(dòng)終端產(chǎn)品的不斷更新?lián)Q代，電池電量的續(xù)航能力得到前所未有的考驗(yàn)，因此一個(gè)新興產(chǎn)業(yè)一一充電寶(也可稱為移動(dòng)電源)應(yīng)運(yùn)而生，并且得到了廣泛應(yīng)用。
[0003]現(xiàn)有的充電寶產(chǎn)品，絕大多數(shù)都是通過(guò)5V的標(biāo)準(zhǔn)USB接口對(duì)內(nèi)置電池進(jìn)行充電。在內(nèi)置電池中一般都設(shè)置有多個(gè)電芯，所述的多個(gè)電芯都是通過(guò)并聯(lián)方式連接的。由于每一個(gè)電芯的輸出電壓通常在4.2V左右，而需要供電的外部設(shè)備(例如移動(dòng)終端產(chǎn)品)則往往需要5V電壓，因此，在利用充電寶對(duì)外部設(shè)備充電時(shí)，需要在充電寶中內(nèi)置BOOST升壓電路，將電池電壓升壓到5V后再對(duì)外輸出。
[0004]現(xiàn)有充電寶的這種電路設(shè)計(jì)主要存在三方面缺陷:其一是由于BOOST升壓電路的轉(zhuǎn)換效率低，因而導(dǎo)致內(nèi)置電池對(duì)外充電的損耗大；其二是發(fā)熱嚴(yán)重，充電寶變暖手寶；其三是由于內(nèi)置電池需要大電流輸出，因而導(dǎo)致內(nèi)置電池的利用率降低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種高效率和高電池利用率的充放電電路，通過(guò)改變電路中多個(gè)電芯在充電和放電過(guò)程的連接關(guān)系，從而可以改用降壓芯片代替?zhèn)鹘y(tǒng)電路中的BOOST升壓電路來(lái)滿足電芯輸出電壓到外部終端設(shè)備所需供電之間的轉(zhuǎn)換要求，由此提高了電池的轉(zhuǎn)換效率。
[0006]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn):
一種充放電電路，包括用于接收輸入電源的充電接口、用于輸出電流的放電接口以及用于儲(chǔ)存電能的多個(gè)電芯，所述的多個(gè)電芯分成M組，每組中的各個(gè)電芯并聯(lián)，所述M為大于I的正整數(shù)；在所述充放電電路中設(shè)置有M路充電芯片，其電源輸入引腳均與所述的充電接口相連接，M路充電芯片的電源輸出引腳分別與M組電芯的正極一對(duì)一連接；所述的M組電芯在充電時(shí)相互并聯(lián)，在放電時(shí)相互串聯(lián)，并且第一組電芯的正極連接一降壓芯片的電壓輸入端，所述降壓芯片用于將M組電芯輸出的電壓轉(zhuǎn)換成外部終端設(shè)備所需的供電電壓，其電壓輸出端通過(guò)一開關(guān)電路連接所述的放電接口 ；所述開關(guān)電路在充電接口有輸入電源接入時(shí)切斷降壓芯片與放電接口的連接通路，將通過(guò)充電接口接入的輸入電源傳輸至所述的放電接口，在充電接口無(wú)輸入電源接入時(shí)，將所述降壓芯片的電壓輸出端與所述的放電接口連通。
[0007]進(jìn)一步的，在所述的M組電芯中，第i組電芯的負(fù)極通過(guò)一串并聯(lián)選擇電路連接第i+Ι組電芯的正極，最后一組電芯的負(fù)極接地，所述i=l，2，……，M-1 ;所述串并聯(lián)選擇電路連接所述的充電接口，在所述充電接口有輸入電源接入時(shí)，控制第i組電芯的負(fù)極與第i+1組電芯的正極連通，在所述充電接口沒有輸入電源接入時(shí)，控制第i組電芯的負(fù)極接地。
[0008]作為所述串并聯(lián)選擇電路的一種優(yōu)選電路組建方式，本發(fā)明在所述串并聯(lián)選擇電路中設(shè)置有三個(gè)N溝道MOS管和兩個(gè)P溝道MOS管，其中，第一 N溝道MOS管的柵極接收通過(guò)充電接口接入的輸入電源，漏極連接第i組電芯的負(fù)極，源極接地；第二 N溝道MOS管的柵極接收通過(guò)充電接口接入的輸入電源，源極接地，漏極連接第三N溝道MOS管的柵極，并通過(guò)第一限流電阻連接一直流電源；所述第三N溝道MOS管的源極接地，漏極分別與兩個(gè)P溝道MOS管的柵極對(duì)應(yīng)連接；將第一 P溝道MOS管的漏極連接第i組電芯的負(fù)極，源極連接第二 P溝道MOS管的源極，并通過(guò)一配置電阻連接所述第三N溝道MOS管的漏極，所述第二P溝道MOS管的漏極連接第i+Ι組電芯的正極。
[0009]優(yōu)選的，所述配置電阻的阻值大于47ΚΩ ;所述直流電源可以是由所述電芯輸出的電壓經(jīng)穩(wěn)壓電路轉(zhuǎn)換生成的。
[0010]作為所述開關(guān)電路的一種優(yōu)選電路組建方式，本發(fā)明在所述開關(guān)電路中設(shè)置有兩個(gè)N溝道MOS管和兩個(gè)P溝道MOS管，其中，第四N溝道MOS管的柵極接收通過(guò)充電接口接入的輸入電源，源極接地，漏極連接第五N溝道MOS管的柵極，并通過(guò)第二限流電阻連接一直流電源；所述第五N溝道MOS管的源極接地，漏極分別與第三和第四P溝道MOS管的柵極對(duì)應(yīng)連接；將第三P溝道MOS管的漏極與所述降壓芯片的電壓輸出端連通，源極連接第四P溝道MOS管的源極，并通過(guò)另一配置電阻連接第五N溝道MOS管的漏極，第四P溝道MOS管的漏極分別連通所述的充電接口和放電接口。
[0011]優(yōu)選的，所述另一配置電阻的阻值大于47ΚΩ ;所述直流電源也可以直接由所述電芯輸出的電壓經(jīng)穩(wěn)壓電路轉(zhuǎn)換生成。
[0012]為了降低系統(tǒng)能耗，本發(fā)明對(duì)所述降壓芯片的工作時(shí)序進(jìn)行控制，通過(guò)生成一使能信號(hào)傳輸至降壓芯片的使能端，由此對(duì)降壓芯片進(jìn)行使能控制；在本發(fā)明中，所述使能信號(hào)優(yōu)選采用以下三種方式的其中之一生成:
(O由處理器根據(jù)充電接口和放電接口的插接狀態(tài)生成；所述處理器在檢測(cè)到充電接口無(wú)輸入電源接入且放電接口有終端設(shè)備插入時(shí)，生成有效的使能信號(hào)輸出至所述的降壓芯片；
(2)由按鍵電路根據(jù)開機(jī)按鍵的按壓狀態(tài)生成；所述開機(jī)按鍵在需要啟動(dòng)充放電電路對(duì)插接到放電接口上的終端設(shè)備進(jìn)行供電時(shí)被操作按下，繼而生成相應(yīng)的按鍵信號(hào)，將所述按鍵信號(hào)兼用作有效的使能信號(hào)輸出至所述的降壓芯片；
(3)由外插終端檢測(cè)電路生成；所述外插終端檢測(cè)電路在檢測(cè)到有終端設(shè)備插入到所述放電接口上時(shí)，生成有效的使能信號(hào)輸出至所述的降壓芯片。
[0013]為了進(jìn)一步降低系統(tǒng)能耗，本發(fā)明對(duì)M路充電芯片的工作時(shí)序進(jìn)行控制，將所述M路充電芯片的使能引腳連接一使能控制電路，并通過(guò)一負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻接地；在所述使能控制電路中設(shè)置有兩個(gè)N溝道MOS管，其中，第六N溝道MOS管的柵極接收通過(guò)充電接口接入的輸入電源，源極接地，漏極連接第七N溝道MOS管的柵極，并通過(guò)第三限流電阻連接直流電源；第七N溝道MOS管的源極接地，漏極分別與M路充電芯片的使能引腳對(duì)應(yīng)連接。通過(guò)使能控制電路控制M路充電芯片僅在充電接口上有輸入電源接入時(shí)啟動(dòng)運(yùn)行，接收所述的輸入電源，并對(duì)M組電芯進(jìn)行充電控制。在充電過(guò)程中，若系統(tǒng)電路的溫度過(guò)高，則可以通過(guò)逐漸降低的熱敏電阻的阻值來(lái)拉低充電芯片的使能引腳電位，使充電芯片關(guān)閉，保護(hù)充電芯片避免其過(guò)熱損壞。
[0014]基于上述充放電電路的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，本發(fā)明還提出了一種采用所述充放電電路設(shè)計(jì)的充電寶，包括處理器、按鍵電路、用于接收輸入電源的充電接口、用于輸出電流的放電接口以及用于儲(chǔ)存電能的多個(gè)電芯，所述的多個(gè)電芯分成M組，每組中的各個(gè)電芯并聯(lián)，所述M為大于I的正整數(shù)；在所述充放電電路中設(shè)置有M路充電芯片，其電源輸入引腳均與所述的充電接口相連接，M路充電芯片的電源輸出引腳分別與M組電芯的正極一對(duì)一連接；所述的M組電芯在充電時(shí)相互并聯(lián)，在放電時(shí)相互串聯(lián)，并且第一組電芯的正極連接一降壓芯片的電壓輸入端，所述降壓芯片用于將M組電芯輸出的電壓轉(zhuǎn)換成外部終端設(shè)備所需的供電電壓，其電壓輸出端通過(guò)一開關(guān)電路連接所述的放電接口 ；所述開關(guān)電路在充電接口有輸入電源接入時(shí)切斷降壓芯片與放電接口的連接通路，將通過(guò)充電接口接入的輸入電源傳輸至所述的放電接口，在充電接口無(wú)輸入電源接入時(shí)，將所述降壓芯片的電壓輸出端與所述的放電接口連通。
[0015]優(yōu)選的，將所述多個(gè)電芯平均分成兩組，即M=2 ;所述充電接口和放電接口優(yōu)選5V的標(biāo)準(zhǔn)USB接口，由此在滿足對(duì)目前絕大多數(shù)移動(dòng)終端設(shè)備的充電要求的同時(shí)，可以盡量簡(jiǎn)化電路結(jié)構(gòu)，降低產(chǎn)