一種充電控制方法、裝置及一種pos終端的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種充電控制裝置，該裝置包括電壓監(jiān)測單元、控制單元和執(zhí)行單元；所述電壓監(jiān)測單元與執(zhí)行單元分別連接于充電器的輸出端和所述控制單元；所述控制單元用于控制所述執(zhí)行單元增大或減小充電器的輸出電流；所述電壓監(jiān)測單元用于判斷充電器的輸出電壓跌落值是否大于預(yù)設(shè)的閥值，并將判斷結(jié)果發(fā)送給控制單元；所述控制單元用于當(dāng)所述充電器的輸出電壓跌落值大于預(yù)設(shè)的閥值時，控制所述執(zhí)行單元減小充電器的輸出電流，當(dāng)充電器的輸出電壓跌落值小于或等于預(yù)設(shè)的閥值時，控制所述執(zhí)行單元增大充電器的輸出電流。本發(fā)明還公開一種所述充電控制裝置的充電控制方法和一種POS終端。本發(fā)明能有效提高充電器的充電效率。
【專利說明】-種充電控制方法、裝置及一種POS終端

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及電子設(shè)備充電領(lǐng)域，特別是涉及一種充電控制方法、裝置及一種P0S 終端。

【背景技術(shù)】
[0002] 移動電源，英文mobile power pack(簡稱MPP)，一種集供電和充電功能于一體的 便攜式充電器，可以給手機等數(shù)碼設(shè)備隨時隨地充電或待機供電。一般由鋰電芯或者干電 池作為儲電單元。區(qū)別于產(chǎn)品內(nèi)部配置的電池，也叫外掛電池。一般配備多種電源轉(zhuǎn)接頭， 通常具有大容量、多用途、體積小、壽命長和安全可靠等特點，是可隨時隨地為手機、數(shù)碼相 機、MP3、MP4、PDA、掌上電腦、掌上游戲機等多種數(shù)碼產(chǎn)品供電或待機充電的功能產(chǎn)品。
[0003] 充電寶（Charge Pal)是指可以直接給移動設(shè)備充電且自身具有儲電單元的裝置， 可提供較為充足的電力。由于智能手機盛行，又較為耗電，所以需要移動電源提供用戶較為 充足的電力。目前市場上功能性的充電寶，都配置的標準的USB輸出，基本能滿足市場上常 見的移動設(shè)備手機、MP3、MP4、PDA、PSP、藍牙耳機、數(shù)碼相機等多種數(shù)碼產(chǎn)品的充電需求。
[0004] 請參閱圖1和圖2,為充電寶電路的典型結(jié)構(gòu)和及其具體應(yīng)用。充電寶的實現(xiàn)方法 如下：
[0005] 當(dāng)充電寶的輸入端插入USB充電器時，充電寶處于充電狀態(tài)下，USB(5V)通過內(nèi)部 充電電路給鋰電池（3. 7V)充電；
[0006] 當(dāng)充電寶的輸出端插入手機等終端時，充電寶處于放電狀態(tài)下，鋰電池（3. 7V)通 過升壓電路產(chǎn)生5V，給手機等終端供電。
[0007] 該技術(shù)存在的技術(shù)缺點：
[0008] 1、由于充電寶無法識別前端USB充電器的供電能力，同時無法檢測后端用電終端 的負載情況，充電寶的充電電流為固定值。因此，無法根據(jù)前端USB充電器的供電能力，以 及后端用電終端的負載情況，動態(tài)調(diào)整充電電流。舉個例子：當(dāng)設(shè)定充電電流為1A時，無論 前端插入的USB充電器能提供1A\2A\3A，它都按照1A電流來充電。無法充分發(fā)揮USB充電 器的性能。又如，后端用電終端的電流變化，也無法動態(tài)調(diào)整充電電流。
[0009] 2、該方案從USB充電器后端用電終端，總共經(jīng)過3個1C，需要3次能量轉(zhuǎn)換 (1. USB充電器通過充電電路轉(zhuǎn)換能量到電池上2.電池通過升壓電路轉(zhuǎn)換能量為USB-5V 3. USB-5V接入手機，通過手機內(nèi)部的充電電路轉(zhuǎn)換能量到手機電池上）。充電裝置的集成 度低，需要多個1C完成功能，成本高；同時，能量轉(zhuǎn)換次數(shù)多，能量流失多，效率低。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0010] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是：提供一種充電控制裝置、該充電控制裝置的充電 控制方法及一種P0S機，本發(fā)明能夠有效提高充電器的充電效率。
[0011] 為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：
[0012] 一種充電控制裝置，包括電壓監(jiān)測單元、控制單元和執(zhí)行單元；所述電壓監(jiān)測單元 與執(zhí)行單元分別連接于充電器的輸出端和所述控制單元；所述控制單元用于控制所述執(zhí)行 單元增大或減小充電器的輸出電流；所述電壓監(jiān)測單元用于判斷充電器的輸出電壓跌落值 是否大于預(yù)設(shè)的閥值，并將判斷結(jié)果發(fā)送給控制單元；所述控制單元用于當(dāng)所述充電器的 輸出電壓跌落值大于預(yù)設(shè)的閥值時，控制所述執(zhí)行單元減小充電器的輸出電流，當(dāng)充電器 的輸出電壓跌落值小于或等于預(yù)設(shè)的閥值時，控制所述執(zhí)行單元增大充電器的輸出電流。
[0013] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供的另一技術(shù)方案為：
[0014] 一種P0S終端，所述P0S終端包括以上技術(shù)方案所述的充電控制裝置。
[0015] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明還提供一技術(shù)方案為：
[0016] 一種以上所述的充電控制裝置的充電控制方法，包括步驟：S1、增大充電器的輸出 電流；S2、判斷充電器的輸出電壓跌落值是否大于預(yù)設(shè)的閥值，若是，則減小充電器的輸出 電流，若否，則跳轉(zhuǎn)至步驟S1。
[0017] 本發(fā)明的有益效果在于：區(qū)別于現(xiàn)有技術(shù)中，充電器無法動態(tài)調(diào)整充電電流，充電 效率低，本發(fā)明技術(shù)方案通過主動增大充電器的輸出電流，并判斷充電器的輸出電壓跌落 值是否大于預(yù)設(shè)的閥值，若所述跌落值小于預(yù)設(shè)的閥值，則說明充電器的帶負載能力充足， 此時，繼續(xù)增大充電器的輸出電流，從而充分發(fā)揮充電器的充電能力，提高充電器的充電效 率；若所述跌落值大于預(yù)設(shè)的閥值，則說明充電器的供電能力不足，或者充電電流過大，此 時，減小充電器的輸出電流，從而使充電器能自適應(yīng)前端供電以及后端充電負載。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0018] 圖1為現(xiàn)有技術(shù)中充電寶的電路結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019] 圖2為現(xiàn)有技術(shù)中充電寶給充電負載充電的電路結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020] 圖3為本發(fā)明一實施方式中充電控制裝置的電路示意圖；
[0021] 圖4為本發(fā)明一實施方式中充電控制裝置的電路示意圖；
[0022] 圖5為本發(fā)明一實施方式中充電控制裝置的具體電路示意圖；
[0023] 圖6為本發(fā)明一實施方式中P0S終端的示意圖；
[0024] 圖7為圖5所示充電控制裝置的控制執(zhí)行流程圖；
[0025] 圖8為本發(fā)明一實施方式中充電控制裝置的充電控制方法的執(zhí)行流程圖。
[0026] 主要標號說明：
[0027] 10-執(zhí)行單元；20-電壓監(jiān)測單元；30-控制單元；40-升壓單元。

【具體實施方式】
[0028] 為詳細說明本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容、構(gòu)造特征、所實現(xiàn)目的及效果，以下結(jié)合實施方式 并配合附圖詳予說明。
[0029] 本發(fā)明最關(guān)鍵的構(gòu)思在于：通過主動調(diào)整充電器的輸出電流大小，并監(jiān)測充電器 的輸出電壓跌落值，充分發(fā)揮充電器的充電效率。
[0030] 請參閱圖3, 一種充電控制裝置，包括電壓監(jiān)測單元20、控制單元30和執(zhí)行單元 10 ;
[0031] 所述電壓監(jiān)測單元20與執(zhí)行單元10分別連接于充電器的輸出端和所述控制單元 30 ；
[0032] 所述控制單元30用于控制所述執(zhí)行單元10增大或減小充電器的輸出電流；
[0033] 所述電壓監(jiān)測單元20用于判斷充電器的輸出電壓跌落值是否大于預(yù)設(shè)的閥值， 并將判斷結(jié)果發(fā)送給控制單元30 ;
[0034] 所述控制單元30用于當(dāng)所述充電器的輸出電壓跌落值大于預(yù)設(shè)的閥值時，控制 所述執(zhí)行單元10減小充電器的輸出電流，當(dāng)充電器的輸出電壓跌落值小于或等于預(yù)設(shè)的 閥值時，控制所述執(zhí)行單元10增大充電器的輸出電流。
[0035] 從上述描述可知，本發(fā)明的有益效果在于：本實施方式充電控制裝置與不同的充 電器連接使用時，通過主動增大充電器的輸出電流，并監(jiān)測充電器的輸出電壓，判斷充電器 的輸出電壓跌落值是否會大于預(yù)設(shè)的閥值，若檢測到充電器的輸出電壓跌落值小于預(yù)設(shè)的 閥值，則說明該充電器的充電能力充沛，此時，繼續(xù)增大充電器的輸出電流，當(dāng)所述跌落值 大于預(yù)設(shè)的閥值，則說明該充電器的充電能力不夠，此時減小充電器的輸出電流，從而能夠 根據(jù)不同的充電器的充電能力選擇適當(dāng)?shù)某潆婋娏?，充分發(fā)揮充電器的充電能力，提高充 電器的充電效率。
[0036] 進一步的，在本實施方式中，所述執(zhí)行單元10為M0S管，M0S管的柵極連接于所述 控制單元30, M0S管的漏極連接于充電器的輸出端，M0S管的源極連接充電負載。
[0037] 當(dāng)M0S管的Vgs〈0時（Vgs為柵極與源極電壓），M0S管上的RDSon (導(dǎo)通電阻）為 無窮大…，此時M0S管的輸出電流（即充電器的輸出電流）約等于0 ;當(dāng)M0S管的Vgs逐步 增大時，M0S管的RDSon將逐步減小，M0S管的輸出電流（即充電器的輸出電流）逐步增大。 因此，控制單元30通過控制M0S管的Vgs (柵極與源極電壓）就可控制執(zhí)行單元10的輸出 電流。
[0038] 在其他一些實施方式中，所述執(zhí)行單元10可以是恒壓源或恒流源，控制單元30根 據(jù)電壓監(jiān)測單元20的輸出結(jié)果控制恒壓源或恒流源改變其輸出電流大小。
[0039] 請參閱圖4,進一步的，在本實施方式中，在所述執(zhí)行單元10與充電器輸出端之間 串聯(lián)有升壓單元40,所述升壓單元40用于將充電器的輸出電壓值提升至預(yù)定的電壓值。因 大多數(shù)的充電器的輸出電壓都是固定的，因此，充電器的只能用于給比其輸出電壓小的充 電負載進行充電，本實施方式在充電控制裝置的執(zhí)行單元10之前設(shè)置了升壓單元40 (即所 述升壓單元40串聯(lián)于充電器的輸出端與所述執(zhí)行單元10之間），從而使該充電控制裝置可 以與更多的充電器適配，具有更大的應(yīng)用范圍，
[0040] 例如，充電器的輸出電壓為5V，而充電負載的充電電壓為8V，在一般情況下，該充 電器是無法給所述充電負載進行充電，但在本實施方式中，所述充電控制裝置設(shè)置有升壓 單元40,通過所述升壓單元40可以將充電器的輸出電壓提升至大于8V的其他值，因此，通 過本充電控制裝置就可對所述充電負載進行充電。
[0041] 請參閱圖5,進一步的，在本實施方式中，所述升壓單元40包括電感L1、電容C1、第 一 M0S 管 Q1 和第二 M0S 管 Q2 ;
[0042] 所述電感的一端連接于充電器的輸出端，電感L1的另一端分別連接于第一 M0S管 Q1的源極和第二M0S管Q2的漏極，所述第一 M0S管Q1和第二M0S管Q2的柵極分別連接 于所述控制單元30,第一 M0S管Q1的漏極分別連接所述電容C1以及執(zhí)行單元10 (M0S管 Q3)。
[0043] 所述升壓單元40的工作原理為：
[0044] 控制單元通過控制第一 M0S管Q1和第二M0S管Q2的柵極，來控制第一 M0S管Q1 和第二M0S管Q2的打開和關(guān)閉。在初始狀態(tài)下，Q1打開，Cl電壓等于USB輸入電壓5V ;控 制單元控制關(guān)閉Q1，打開Q2,那么電感上的電壓差為5V，所以電感上的電流以u/ L = |的 斜率增加，隨著電感電流增加，電感里儲存了一定能量；控制單元控制打開Q1，關(guān)閉Q2,由 于電感電流不能突變的特性，電感電流繼續(xù)通過Q1流向C1，即電感開始給電容充電，電容 兩端電壓升高；控制單元重復(fù)控制打開和關(guān)閉Q1 Q2,保持C1電壓高于輸入電壓。C1升壓 電壓值取決于打開和關(guān)閉Q1 Q2的PWM占空比。根據(jù)電感的秒伏平衡 Vin Vo-Vin
[0045] l〇n =--Ton, /off =-Toff L L
[0046] Ion = Ioff Ion vo - vm
[0047] --=- Toff Vin
[0048] 可得：Vo = (Ton/Toff+1) *Vin，即通過控制Ton Toff可以控制升壓電壓值。
[0049] 所述第一 M0S管和第二M0S管接收控制單元30發(fā)送PWM信號（脈寬調(diào)制信號）， 控制所述第一 M0S管和第二M0S管的導(dǎo)通占空比，從而控制第一 M0S管的源極的輸出電壓。 因此，控制單元30通過輸出不同占空比的PWM信號給第一 M0S管和第二M0S管即可控制升 壓單兀40輸出不同的輸出電壓。
[0050] 本實施方式中，所述控制單元30控制PWM信號輸出，使得升壓單元40的輸出電壓 等于電池電壓再加上0. 2V，即保持Q3兩端的電壓差始終等于0. 2V?？刂茊卧?0同時控制 Q3的RDSon (導(dǎo)通電阻），使得充電電流=0. 2V/RDSon，RDSon (導(dǎo)通電阻）的大小，決定了 充電電流的大小。所述升壓單兀40的輸出電壓可以根據(jù)控制單兀30輸出的PWM信號升商 或降低，實現(xiàn)升壓單元40輸出電壓可調(diào)，從而，可以與更多的充電器適配使用，進一步擴大 的該充電控制裝置的使用范圍。
[0051] 請參閱圖7,以下就圖5所示的充電控制裝置的工作過程及原理進行說明：
[0052] 1、首先，升壓單元內(nèi)的電感L1和2個M0S管第一 M0S管L1和第二M0S管L2以及 電容C1，構(gòu)成一個"升壓輸出"電路，充電器USB 5V通過這一升壓單元，產(chǎn)生一個Vbat+0. 2V 的輸出電壓。
[0053] 2、初始狀態(tài)下，M0S管Q3(執(zhí)行單元）的Vgs〈0,那么M0S管Q3上的RDSon為無窮 大那么充電電流=〇· 2V/RDSon ~ 0。
[0054] 3、控制單元開始工作后，會按照步進逐步增加 M0S管Q3的Vgs電壓，M0S管Q3上 的RDSon按步進減小，那么充電電流=0· 2V/RDSon步進增大。
[0055] 4、增加充電電流，會使得輸入端的USB 5V電壓跌落。電壓監(jiān)測單元會監(jiān)測輸入電 壓的跌落情況，當(dāng)輸入電壓跌落幅值達到電壓監(jiān)測單元內(nèi)部比較器觸發(fā)值后，控制單元會 立即按10mS的步進減小M0S管Q3的Vgs電壓到0,來增大M0S管Q3上的RDSon，最終使得 充電電流=〇. 2V/RDSon，步進減小。
[0056] 5、當(dāng)充電器輸出電壓恢復(fù)到另一觸發(fā)值后，控制單元會控制M0S管Q3按100mS的 步進增大M0S FET的Vgs電壓，來減小M0S FET的RDSon，進而重新增大充電電流。
[0057] 整個充電電流在4、5步驟間不斷重復(fù)，這樣可以達到充電效率最大化。
[0058] 進一步的，在本實施方式中，所述充電控制裝置的電壓監(jiān)測單元、控制單元、升壓 單元和執(zhí)行單元集成在同一 1C里面，大大減小了充電控制裝置的成本和PCB板空間；同時 也減小了電能轉(zhuǎn)換過程的能量流失。
[0059] 請參閱圖6,本發(fā)明還提供另一實施方式，一種P0S終端，該P0S終端設(shè)置有以上實 施方式所述的充電控制裝置，所述充電控制裝置設(shè)置于P0S終端的充電輸入接口與P0S終 端的內(nèi)置電池間。因所述充電控制裝置能夠根據(jù)與之連接的充電器的充電能力，相應(yīng)的調(diào) 整充電電流（即執(zhí)行單元輸出電流和充電器輸出電流），當(dāng)充電器的充電能力（即帶充電負 載能力）強時，提高充電電流，當(dāng)充電器的充電能力較小時，適當(dāng)?shù)慕档统潆婋娏鳎瑥亩?夠充分發(fā)揮充電器的充電能力，提高充電效率。
[0060] 以下是采用不同充電能力的充電器對本發(fā)明P0S終端和現(xiàn)有P0S終端進行充電的 比對數(shù)據(jù)：
[0061] 對比充電電流，如表一所示：
[0062]

【權(quán)利要求】
1. 一種充電控制裝置，其特征在于，包括電壓監(jiān)測單元、控制單元和執(zhí)行單元； 所述電壓監(jiān)測單元與執(zhí)行單元分別連接于充電器的輸出端和所述控制單元； 所述控制單元用于控制所述執(zhí)行單元增大或減小充電器的輸出電流； 所述電壓監(jiān)測單元用于判斷充電器的輸出電壓跌落值是否大于預(yù)設(shè)的閥值，并將判斷 結(jié)果發(fā)送給控制單元； 所述控制單元用于當(dāng)所述充電器的輸出電壓跌落值大于預(yù)設(shè)的閥值時，控制所述執(zhí)行 單元減小充電器的輸出電流，當(dāng)充電器的輸出電壓跌落值小于或等于預(yù)設(shè)的閥值時，控制 所述執(zhí)行單元增大充電器的輸出電流。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的充電控制裝置，其特征在于，在所述執(zhí)行單元與充電器輸出 端之間串聯(lián)有升壓單元，所述升壓單元用于將充電器的輸出電壓值提升至預(yù)定的電壓值。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的充電控制裝置，其特征在于，所述執(zhí)行單元為恒壓源或恒流 源。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的充電控制裝置，其特征在于，所述執(zhí)行單元為MOS管，MOS管 的柵極連接于所述控制單元，MOS管的漏極連接于充電器的輸出端，MOS管的源極連接充電 負載。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的充電控制裝置，其特征在于，所述升壓單元包括電感、電容、 第一 MOS管和第二MOS管； 所述電感的一端連接于充電器的輸出端，電感的另一端分別連接于第一 MOS管的源極 和第二MOS管的漏極，所述第一 MOS管和第二MOS管的柵極分別連接于所述控制單元，第一 MOS管的漏極分別連接所述電容以及執(zhí)行單元。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的充電控制裝置，其特征在于，所述電壓監(jiān)測單元、控制單元、 升壓單元和執(zhí)行單元集成在同一 1C里面。
7. -種POS終端，其特征在于，所述POS終端包括上述權(quán)利要求1?6任一所述的充電 控制裝置。
8. -種權(quán)利要求1至6任一所述的充電控制裝置的充電控制方法，其特征在于，包括步 驟： 51、 增大充電器的輸出電流； 52、 判斷充電器的輸出電壓跌落值是否大于預(yù)設(shè)的閥值，若是，則減小充電器的輸出電 流，若否，則跳轉(zhuǎn)至步驟S1。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的充電控制裝置的充電控制方法，其特征在于，在所述步驟S2 后還包括步驟： 53、 判斷充電器的輸出電壓是否恢復(fù)到預(yù)設(shè)的觸發(fā)值，若是，則跳轉(zhuǎn)至步驟S1，若否，則 減小充電器的輸出電流。
【文檔編號】H02J7/00GK104158241SQ201410375116
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2014年8月1日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月1日
【發(fā)明者】胡利國 申請人:福建聯(lián)迪商用設(shè)備有限公司