充電寶的制作方法
【專利摘要】一種充電寶，用于為便攜式電子裝置充電，所述充電寶包括電源管理芯片和電池。所述電源管理芯片包括負(fù)載類型檢測(cè)電路和電壓調(diào)節(jié)電路，所述負(fù)載類型檢測(cè)電路用于判斷所述便攜式電子裝置所需的充電電壓。所述電壓調(diào)節(jié)電路與所述負(fù)載類型檢測(cè)電路電性連接，用于根據(jù)所述便攜式電子裝置所需的充電電壓調(diào)節(jié)所述充電寶輸出的充電電壓。本實(shí)用新型的充電寶可有效縮短對(duì)便攜式電子裝置的充電時(shí)間。
【專利說明】充電寶
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本實(shí)用新型涉及充電【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種充電寶。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著便攜式電子裝置(如智能手機(jī)、平板電腦等)的廣泛應(yīng)用，由于便攜式電子裝置的電池存在技術(shù)瓶頸，電池的續(xù)航能力非常有限，而充電寶自身具有儲(chǔ)電單元可直接給便攜式電子裝置充電，且充電寶方便攜帶，因此，充電寶的使用越來越廣泛。
[0003]圖1繪示為現(xiàn)有的一種充電寶的架構(gòu)示意圖。請(qǐng)參見圖1，現(xiàn)有的充電寶10包括電源管理芯片12及電池14，電源管理芯片12內(nèi)設(shè)有升壓電路122和充電電路123，電源管理芯片12可通過USB (Universal Serial Bus，通用串行總線)端口與便攜式電子裝置100電性連接。電池14用于為電源管理芯片12提供電源，升壓電路122對(duì)電池14提供的直流輸入電壓進(jìn)行升壓調(diào)節(jié)，將其轉(zhuǎn)換為5V直流充電電壓，以對(duì)便攜式電子裝置100進(jìn)行充電。當(dāng)充電寶10上接入便攜式電子裝置100時(shí)，充電寶10內(nèi)部的負(fù)載判斷電路會(huì)判斷有便攜式電子裝置插入，充電寶10會(huì)自動(dòng)進(jìn)入充電狀態(tài)或使用者按下指示按鍵使充電寶10進(jìn)入充電狀態(tài)，電池14通過升壓電路122對(duì)外輸出5V充電電壓，便攜式電子裝置10進(jìn)入充電狀態(tài)。
[0004]然而，現(xiàn)有的充電寶10只支持5V的充電電壓輸出，考慮到USB線纜上通常會(huì)有200mohm (毫歐姆)的阻抗，若充電寶10能提供最大充電電流為IA (安培)，結(jié)合USB線纜上的損耗以及充電寶10的內(nèi)部充電電路123的充電效率(85%左右)，便攜式電子裝置100的電池電壓為3.7V時(shí)，電池的充電電流在1.1A左右((5V-0.2V)*lA*85%/3.7V=1.1A，其中
0.2V=200mohm*10_3*lA);如果便攜式電子裝置100的電池容量為IOOOOmAh (毫安培時(shí))，整個(gè)充電過程需要10多個(gè)小時(shí)。此外，即使充電寶10能提供最大充電電流為2A或以上，考慮到從便攜式電子裝置100充電輸入端到其內(nèi)部電池通道阻抗大約在150mohm，則從充電寶10輸出到便攜式電子裝置100內(nèi)部的電池通道上的MOSFET (Metal-Oxide-SemiconductorField-Effect Transistor,金氧半場(chǎng)效晶體管)損耗將會(huì)在0.7V以上,也即電壓跌落至少在0.7V以上；如果USB線纜上的阻抗再偏大或者充電寶10輸出電壓再偏低，會(huì)出現(xiàn)便攜式電子裝置100充電時(shí)間特別長(zhǎng)的現(xiàn)象，甚至很難支持將最大充電終止電壓為4.35V的電池充滿。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0005]本實(shí)用新型提供一種充電寶，可有效縮短對(duì)便攜式電子裝置的充電時(shí)間。
[0006]本實(shí)用新型提出一種充電寶，用于為便攜式電子裝置充電，所述充電寶包括電源管理芯片和電池。所述電源管理芯片包括負(fù)載類型檢測(cè)電路和電壓調(diào)節(jié)電路，所述負(fù)載類型檢測(cè)電路用于判斷所述便攜式電子裝置所需的充電電壓。所述電壓調(diào)節(jié)電路與所述負(fù)載類型檢測(cè)電路電性連接，用于根據(jù)所述便攜式電子裝置所需的充電電壓調(diào)節(jié)所述充電寶輸出的充電電壓。[0007]在本實(shí)用新型的一實(shí)施例中，所述充電寶還包括充電電路，所述充電電路與所述負(fù)載類型檢測(cè)電路和所述電壓調(diào)節(jié)電路電性連接，用于為所述便攜式電子裝置充電。
[0008]在本實(shí)用新型的一實(shí)施例中，所述負(fù)載類型檢測(cè)電路和所述便攜式電子裝置均支持高通快充協(xié)議、三星快充協(xié)議及聯(lián)發(fā)科快充協(xié)議。
[0009]在本實(shí)用新型的一實(shí)施例中，所述充電寶通過USB端口與所述便攜式電子裝置電性連接。
[0010]在本實(shí)用新型的一實(shí)施例中，所述USB端口具有電源腳和兩個(gè)信號(hào)管腳，所述負(fù)載類型檢測(cè)電路和所述電壓調(diào)節(jié)電路均與所述電源腳及所述信號(hào)管腳電性連接。
[0011]在本實(shí)用新型的一實(shí)施例中，所述USB端口還具有接地腳，所述電源管理芯片與所述接地腳電性連接。
[0012]在本實(shí)用新型的一實(shí)施例中，所述充電寶輸出的充電電壓為5伏特、7伏特、9伏特、12伏特或20伏特。
[0013]在本實(shí)用新型的充電寶中，由于充電寶內(nèi)部設(shè)有負(fù)載類型檢測(cè)電路和電壓調(diào)節(jié)電路，負(fù)載類型檢測(cè)電路可判斷便攜式電子裝置所需的充電電壓，電壓調(diào)節(jié)電路根據(jù)該充電電壓調(diào)節(jié)充電寶輸出的充電電壓，從而充電寶輸出的充電電壓等級(jí)可根據(jù)實(shí)際需求任意設(shè)定，可實(shí)現(xiàn)高壓充電，增加充電功率，縮短充電時(shí)間。
[0014]上述說明僅是本實(shí)用新型技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本實(shí)用新型的技術(shù)手段，而可依照說明書的內(nèi)容予以實(shí)施，并且為了讓本實(shí)用新型的上述和其它目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更明顯易懂，以下特舉較佳實(shí)施例，并配合附圖，詳細(xì)說明如下。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1繪示為現(xiàn)有的一種充電寶的架構(gòu)示意圖。
[0016]圖2繪示為本實(shí)用新型的充電寶的架構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017]為更進(jìn)一步闡述本實(shí)用新型為達(dá)成預(yù)定實(shí)用新型目的所采取的技術(shù)手段及功效，以下結(jié)合附圖及較佳實(shí)施例，對(duì)依據(jù)本實(shí)用新型提出的【具體實(shí)施方式】、結(jié)構(gòu)、特征及功效，詳細(xì)說明如后。
[0018]圖2繪示為本實(shí)用新型的充電寶的架構(gòu)示意圖。請(qǐng)參見圖2，本實(shí)用新型的充電寶20用于為便攜式電子裝置200充電，其包括電源管理芯片22和電池24，電源管理芯片22包括負(fù)載類型檢測(cè)電路222、電壓調(diào)節(jié)電路223和充電電路224。其中，負(fù)載類型檢測(cè)電路222可支持高通快充協(xié)議、三星快充協(xié)議及聯(lián)發(fā)科快充協(xié)議，用于判斷便攜式電子裝置200所需的充電電壓。電壓調(diào)節(jié)電路223與負(fù)載類型檢測(cè)電路222電性連接，用于根據(jù)負(fù)載類型檢測(cè)電路222判斷所得的便攜式電子裝置200所需的充電電壓調(diào)節(jié)充電寶20輸出的充電電壓，使得充電寶20輸出的電壓符合便攜式電子裝置200的充電電壓需求。充電電路224與負(fù)載類型檢測(cè)電路222及電壓調(diào)節(jié)電路223電性連接，用于為便攜式電子裝置200充電。
[0019]更具體地，充電寶20可具備IOOOOmAh或更高的容量，且可具有一個(gè)或多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的USB端口，能同時(shí)為多個(gè)便攜式電子裝置200充電。便攜式電子裝置200可為手機(jī)、平板電腦、PDA (Personal Digital Assistant,個(gè)人數(shù)字助理)或 GPS (Global Position System,全球定位系統(tǒng))裝置，但不以此為限。便攜式電子裝置200也支持高通快充協(xié)議、三星快充協(xié)議及聯(lián)發(fā)科快充協(xié)議。
[0020]充電寶20通過USB端口 202與便攜式電子裝置200電性連接，USB端口 202具有電源腳 VBUS、接地腳 GND 和兩個(gè)信號(hào)管腳 D+ (Digital Positive)、D- (Digital Minus),負(fù)載類型檢測(cè)電路222和電壓調(diào)節(jié)電路223均與電源腳VBUS及兩個(gè)信號(hào)管腳D+、D-電性連接，電源管理芯片22與接地腳GND電性連接。
[0021 ] 需要說明的是，在本實(shí)施例中，負(fù)載類型檢測(cè)電路222和便攜式電子裝置200均可同時(shí)支持高通快充協(xié)議、三星快充協(xié)議及聯(lián)發(fā)科快充協(xié)議，但本實(shí)用新型不以此為限，在其他實(shí)施例中，負(fù)載類型檢測(cè)電路222和便攜式電子裝置200可支持高通快充協(xié)議、三星快充協(xié)議及聯(lián)發(fā)科快充協(xié)議這三種協(xié)議的其中至少之一，且負(fù)載類型檢測(cè)電路222和便攜式電子裝置200可支持的協(xié)議具有對(duì)應(yīng)關(guān)系，例如，當(dāng)負(fù)載類型檢測(cè)電路222支持高通快充協(xié)議時(shí)，便攜式電子裝置200也對(duì)應(yīng)支持高通快充協(xié)議，如此，充電寶20即可實(shí)現(xiàn)與便攜式電子裝置200通訊，以判斷便攜式電子裝置200所需的充電電壓等級(jí)。高通快充協(xié)議例如為高通QC2.0 (Quick Charge2.0)快充協(xié)議，三星快充協(xié)議例如為三星FC快充協(xié)議，但不以此為限。
[0022]充電寶20的工作原理為:
[0023]使用時(shí)，當(dāng)充電寶20檢測(cè)到外部負(fù)載接入或被告知對(duì)外充電時(shí)，先向電源腳VBUS輸入5V電壓，便攜式電子裝置200判斷到電源腳VBUS上的電壓變化，并先依據(jù)BCl.2(Battery Chargingl.2)充電標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢測(cè)，判斷是否是專用充電裝置接口還是電腦的USB通訊口或者電腦的專用USB充電口。若判斷是專用充電裝置接口后，由于便攜式電子裝置200支持高通快充協(xié)議、三星快充協(xié)議及聯(lián)發(fā)科快充協(xié)議，便攜式電子裝置200會(huì)改變USB端口上的兩個(gè)信號(hào)管腳D+、D-的電壓，或者改變電源腳VBUS上的電流，而充電寶20內(nèi)集成有支持高通快充協(xié)議、三星快充協(xié)議及聯(lián)發(fā)科快充協(xié)議的負(fù)載類型檢測(cè)電路222，負(fù)載類型檢測(cè)電路222很容易判斷到電源腳VBUS的電流變化或者兩個(gè)信號(hào)管腳D+、D-上的電壓變化，并根據(jù)對(duì)應(yīng)規(guī)范確定需要向電源腳VBUS上輸出的何種等級(jí)的電壓。電壓調(diào)節(jié)電路223根據(jù)負(fù)載類型檢測(cè)電路222確定的需要向電源腳VBUS上輸出的電壓等級(jí)調(diào)節(jié)輸出相應(yīng)等級(jí)的充電電壓，從而實(shí)現(xiàn)聞壓充電。
[0024]在本實(shí)施例中，充電寶20內(nèi)部的電池24的電壓可為單節(jié)鋰電池小于4.5V (比如
4.2V)，電壓調(diào)節(jié)電路223可進(jìn)行升壓調(diào)節(jié)，充電寶20輸出的充電電壓除了常規(guī)的5V直流充電電壓外，還可為7V、9V、12V或20V等一系列高數(shù)值等級(jí)的直流充電電壓，有利于提高最大輸出功率，進(jìn)而提高便攜式電子裝置200的充電電流，縮短充電時(shí)間，但本實(shí)用新型不以此為限，在其他實(shí)施例中，充電寶20內(nèi)部的電池24的電壓值也可較高，電壓調(diào)節(jié)電路223根據(jù)實(shí)際充電需求進(jìn)行降壓調(diào)節(jié)，例如，充電寶20內(nèi)部的電池24的電壓為12.6V(三節(jié)串聯(lián)電池)，便攜式電子裝置200所需的充電電壓為9V，電壓調(diào)節(jié)電路223則進(jìn)行降壓調(diào)節(jié)，將充電寶20的輸出電壓調(diào)節(jié)為9V。因此，電壓調(diào)節(jié)電路223具有升壓調(diào)節(jié)和降壓調(diào)節(jié)的雙向調(diào)節(jié)功能。
[0025]通過調(diào)節(jié)充電電壓為何能縮短便攜式電子裝置200充電時(shí)間的原因說明如下:
[0026]以充電寶20輸出電壓9V、輸出電流2.1A、輸出功率P1’=9V*2.1A=18.9W(瓦)為例，與現(xiàn)有充電寶10 (參見圖1)的輸出電壓5V、輸出電流2.1A、輸出功率P2’=5V*2.1A=I0.5W比較，考慮到0.88W的USB線損，便攜式電子裝置200能得到的最大輸出充電功率分別為 Pl=18.9-0.88=18.02W 和 P2=10.5-0.88=9.62W,最大輸出充電功率提高(P1-P2) /P2=87.3%。如果兩種情況下便攜式電子裝置200內(nèi)部充電電路效率接近且內(nèi)部充電電路所能允許的最大充電電流足夠大，假定輸出電壓9V、輸出電流2.1A對(duì)應(yīng)恒流充電流II，電壓U時(shí)的充電時(shí)間為Tl，而輸出電壓5V、輸出電流2.1A對(duì)應(yīng)恒流充電流12，電壓U時(shí)的充電時(shí)間為T2 ;而根據(jù)公式電量Q=IT和功率P=UI可以得出，便攜式電子裝置200恒流充電的情況下可節(jié)省的充電時(shí)間比例為(T2-T1)/T2=(P1-P2)/P1=87.3/187.3=46.6%。
[0027]相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，現(xiàn)有技術(shù)中若USB線纜阻抗偏高，或者充電寶20輸出電壓偏低(比如為4.75V)，充電寶10 (參見圖1)的充電時(shí)間會(huì)大幅拉長(zhǎng)甚至充不滿；而在本實(shí)用新型中，由于向便攜式電子裝置200內(nèi)部充電電路輸入的充電電壓可遠(yuǎn)高于便攜式電子裝置200的電池的最大充電電壓，則可縮短充電時(shí)間且可避免電池充不滿的情況發(fā)生。
[0028]需要注意的是，本實(shí)施例只列出了常用的7V/9V/12V/20V等高于5V且被高通快充協(xié)議、三星快充協(xié)議及聯(lián)發(fā)科快充協(xié)議所支持“高壓”充電點(diǎn)，但本實(shí)用新型不限定充電寶20輸出的充電電壓值，本實(shí)用新型也可采用新的高壓充電協(xié)議以及不同的高充電電壓值。
[0029]綜上所述，本實(shí)用新型充電寶至少具有以下的優(yōu)點(diǎn):
[0030]1.在本實(shí)用新型的充電寶中，由于充電寶內(nèi)部設(shè)有負(fù)載類型檢測(cè)電路和電壓調(diào)節(jié)電路，負(fù)載類型檢測(cè)電路可判斷便攜式電子裝置所需的充電電壓，電壓調(diào)節(jié)電路根據(jù)該充電電壓調(diào)節(jié)充電寶輸出的充電電壓，從而充電寶輸出的充電電壓等級(jí)可根據(jù)實(shí)際需求任意設(shè)定，可實(shí)現(xiàn)高壓充電，增加充電功率，縮短充電時(shí)間。
[0031]2.本實(shí)用新型的充電寶的一個(gè)實(shí)施例中，充電寶的負(fù)載類型檢測(cè)電路和便攜式電子裝置均同時(shí)支持高通快充協(xié)議、三星快充協(xié)議及聯(lián)發(fā)科快充協(xié)議，從而實(shí)現(xiàn)充電寶與便攜式電子裝置間的相互通訊，方便確認(rèn)需要向電源腳VBUS上輸入何種等級(jí)的高壓。
[0032]3.本實(shí)用新型的充電寶的一個(gè)實(shí)施例中，充電寶的電壓調(diào)節(jié)電路具有升壓調(diào)節(jié)和降壓調(diào)節(jié)的雙向調(diào)節(jié)功能，通過電壓調(diào)節(jié)電路的調(diào)節(jié)作用，充電寶可輸出高于輸入電壓的充電電壓，也可輸出低于輸入電壓的充電電壓，以滿足不同種類的便攜式電子裝置的充電需求。
[0033]4.本實(shí)用新型的充電寶的一個(gè)實(shí)施例中，充電寶具有多個(gè)USB端口，能同時(shí)為多個(gè)便攜式電子裝置充電。
[0034]以上所述，僅是本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并非對(duì)本實(shí)用新型作任何形式上的限制，雖然本實(shí)用新型已以較佳實(shí)施例揭露如上，然而并非用以限定本實(shí)用新型，任何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員，在不脫離本實(shí)用新型技術(shù)方案范圍內(nèi)，當(dāng)可利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容作出些許更動(dòng)或修飾為等同變化的等效實(shí)施例，但凡是未脫離本實(shí)用新型技術(shù)方案內(nèi)容，依據(jù)本實(shí)用新型的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本實(shí)用新型技術(shù)方案的范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種充電寶(20)，用于為便攜式電子裝置(200)充電，所述充電寶(20)包括電源管理芯片(22)和電池(24)，其特征在于，所述電源管理芯片(22)包括負(fù)載類型檢測(cè)電路(222 )和電壓調(diào)節(jié)電路(223 )，所述負(fù)載類型檢測(cè)電路(222 )用于判斷所述便攜式電子裝置(200)所需的充電電壓，所述電壓調(diào)節(jié)電路(223)與所述負(fù)載類型檢測(cè)電路(222)電性連接，用于根據(jù)所述便攜式電子裝置(200)所需的充電電壓調(diào)節(jié)所述充電寶(20)輸出的充電電壓。
2.如權(quán)利要求1所述的充電寶(20)，其特征在于:所述充電寶(20)還包括充電電路(224),所述充電電路(224)與所述負(fù)載類型檢測(cè)電路(222)及所述電壓調(diào)節(jié)電路(223)電性連接，用于為所述便攜式電子裝置(200)充電。
3.如權(quán)利要求1所述的充電寶(20)，其特征在于:所述負(fù)載類型檢測(cè)電路(222)和所述便攜式電子裝置(200)均支持高通快充協(xié)議、三星快充協(xié)議及聯(lián)發(fā)科快充協(xié)議。
4.如權(quán)利要求1所述的充電寶(20)，其特征在于:所述充電寶(20)通過USB端口(202)與所述便攜式電子裝置(200)電性連接。
5.如權(quán)利要求4所述的充電寶(20)，其特征在于:所述USB端口(202)具有電源腳(VBUS)和兩個(gè)信號(hào)管腳(D+、D-)，所述負(fù)載類型檢測(cè)電路(222)和所述電壓調(diào)節(jié)電路(223)均與所述電源腳(VBUS)及所述信號(hào)管腳(D+、D-)電性連接。
6.如權(quán)利要求5所述的充電寶(20)，其特征在于:所述USB端口(202)還具有接地腳(GND)，所述電源管理芯片(22)與所述接地腳(GND)電性連接。
7.如權(quán)利要求1所述的充電寶(20)，其特征在于:所述充電寶(20)輸出的充電電壓為5伏特、7伏特、9伏特、12伏特或20伏特。
【文檔編號(hào)】H02J7/00GK203800645SQ201420058966
【公開日】2014年8月27日 申請(qǐng)日期:2014年2月7日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月7日
【發(fā)明者】魯慧鋒, 李娜 申請(qǐng)人:魯慧鋒, 李娜