專利名稱：充電模式控制方法及電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種充電模式控制方法及電路，特別涉及一種帶USB接口的便攜式設(shè)備的充電模式控制方法及電路。
背景技術(shù)：
帶USB接口的便攜式設(shè)備如掌上電腦等信息存取量大、體積小、攜帶方便，所以自其問世以來一直備受用戶青睞。為使便攜式設(shè)備更好地便于用戶使用，使其帶電時間長，便攜式設(shè)備一般都內(nèi)置大容量的可充電電池，對于可充電電池充電的充電模式，現(xiàn)有技術(shù)主要有以下兩種方案。
方案一利用外部直流適配器將市電經(jīng)過變壓整流濾波穩(wěn)壓之后給便攜式設(shè)備提供充電電源對可充電電池充電。采用這種充電模式的優(yōu)點(diǎn)在于，只要有市電的地方就可以直接利用適配器對便攜式設(shè)備的可充電電池充電，而缺點(diǎn)在于，在充電期間便攜式設(shè)備和計算機(jī)等通信設(shè)備之間不能通過此充電接口進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。。
方案二利用USB接口將便攜式設(shè)備與計算機(jī)等通訊設(shè)備相連，通過USB接口對便攜式設(shè)備內(nèi)可充電電池充電。采取這種充電模式在對便攜式設(shè)備充電的同時便攜式設(shè)備與通訊設(shè)備之間還可以通過USB總線進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，使用起來十分方便，可按照USB 1.1和USB 2.0的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，USB每個端口的總線供電容量被限制在2.5瓦(0.5A@+5V)以內(nèi)，也就是說當(dāng)USB接口提供的充電電壓為+5V時，所能提供的充電電流最大不超過500mA，因而這個較小的充電電流限制了便攜式設(shè)備充電的速度。

發(fā)明內(nèi)容有鑒于此，提供一種充電模式控制方法，以根據(jù)不同的充電電源選取相應(yīng)的充電模式對便攜式設(shè)備的可充電池充電，以使便攜式設(shè)備在與通訊設(shè)備通訊的同時能對其內(nèi)的可充電電池快速充電。
有鑒于此，另提供一種充電模式控制電路，以根據(jù)不同的充電電源選取相應(yīng)的充電模式對便攜式設(shè)備的可充電池充電，以使便攜式設(shè)備在與通訊設(shè)備通訊的同時能對其內(nèi)的可充電電池快速充電。
有鑒于此，還提供一種可進(jìn)行充電模式控制的便攜式設(shè)備，以解決現(xiàn)有技術(shù)中便攜式設(shè)備在和計算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換同時不能對其可充電電池快速充電的缺點(diǎn)。
充電模式控制方法，用于控制可充電電池的充電模式，包括步驟過濾出一充電電源中的紋波信號；比較紋波信號與一參考電源所輸出的參考信號并輸出一波形信號；積分該波形信號后輸出一個控制信號；根據(jù)此控制信號，決定可充電電池的充電模式。其中所述充電電源包括一通訊設(shè)備與一適配裝置。所述充電模式包括一普通充電模式與一快速充電模式。當(dāng)過濾出的紋波信號電壓幅值小于參考信號的電壓幅值時以普通充電模式充電時，當(dāng)過濾出的紋波信號的電壓幅值大于參考信號的電壓幅值時以快速充電模式充電。
充電模式控制電路，用于控制可充電電池的充電模式，所述充電模式控制電路包括一濾波電路，用于過濾出充電電源中的紋波信號；一比較電路，用于比較紋波信號和一參考電源所輸出的參考信號并輸出一波形信號；一積分電路，用于積分此波形信號并輸出一控制信號；一充電控制電路，用于根據(jù)積分電路輸出的控制信號控制可充電電池的充電模式。其中，充電電源包括一通訊設(shè)備及一適配裝置。比較電路包括一比較器、與一參考信號產(chǎn)生電路，比較器包括一參考信號輸入端、一紋波信號輸入端以及一輸出端。參考信號輸入端與參考信號產(chǎn)生電路相連，紋波信號輸入端與濾波電路相連，輸出端與積分電路相連。此外，參考信號產(chǎn)生電路連接至參考電源，為比較器提供參考信號。所述充電控制電路包括一電源接口，直接與充電電源，一充電控制接口，與積分電路相連，以及一輸出接口，與充電電池相連。
可進(jìn)行充電模式控制的便攜式設(shè)備，其包括有一通用串行總線接口及一可充電電池，所述便攜式設(shè)備可通過所述通用串行總線接口接受連接于一轉(zhuǎn)接裝置的充電電源充電。所述便攜式設(shè)備還包括有一充電模式控制電路，所述充電模式控制電路包括一濾波電路，用于過濾出所述充電電源的紋波信號；一比較電路，用于比較該紋波信號幅值與一參考電源輸出的參考信號的幅值，并根據(jù)比較結(jié)果輸出一波形信號；一積分電路，用于積分該波形信號并輸出一控制信號；一充電控制電路，用于根據(jù)該控制信號對所述可充電電池采取相應(yīng)的充電模式充電。
相較于現(xiàn)有技術(shù)，所述充電模式控制方法、電路及裝置在不影響計算機(jī)等通訊設(shè)備和便攜式設(shè)備之間進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的基礎(chǔ)上，兼容了現(xiàn)有技術(shù)的普通充電模式的同時還提供了一種對便攜式設(shè)備快速充電模式。采用這種快速充電模式時，只需要在便攜式設(shè)備和連接于計算機(jī)的連接線之間加入一個連接至AC/DC適配裝置的轉(zhuǎn)接裝置，通過該AC/DC適配裝置可以為充電模式控制電路提供一個較大電流的充電電源，就可以使通訊設(shè)備和便攜式設(shè)備之間進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的同時對便攜式設(shè)備快速充電，使用起來很方便。

圖1是本發(fā)明充電模式控制電路一具體應(yīng)用的示意圖。
圖2是充電模式控制電路一實(shí)施方式的具體電路圖。
具體實(shí)施方式本實(shí)施例根據(jù)利用充電電源中紋波電壓幅值的大小不同，過濾出不同紋波；將此紋波與參考電源比較后輸出一波形信號；將此波形信號積分后作為充電模式的控制信號，決定對可充電電池采用相應(yīng)的模式充電。
參閱圖1，是充電模式控制電路一具體應(yīng)用的示意圖。在該具體應(yīng)用中，本實(shí)施例中的充電模式控制電路320置于一便攜式設(shè)備30中，以根據(jù)輸入的充電電源的不同控制便攜式設(shè)備30中可充電電池330的充電模式。便攜式設(shè)備30通過一轉(zhuǎn)接裝置20與一通訊設(shè)備(圖1中具體例舉為一計算機(jī)10)及一AC/DC適配裝置40相連，以便在和計算機(jī)10之間進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的同時，從AC/DC適配裝置40處獲取較大的充電電流，對可充電電池330以快速充電模式充電。
便攜式設(shè)備30通過通用串行總線(Universal Serial Bus，USB)接口310與轉(zhuǎn)接裝置20的USB接口220相耦接，轉(zhuǎn)接裝置20又通過另一USB接口210與USB線纜50連接至計算機(jī)10的USB接口110。該轉(zhuǎn)接裝置20還通過線纜61與62連接至AC/DC適配裝置40。在該轉(zhuǎn)接裝置20內(nèi)部，USB接口210與USB接口220的引腳除Vcc斷開外其它三個引腳Ground、D+和D-均為直接耦合。線纜61與62分別與USB接口410的引腳Ground以及Vcc相連接。因此，通過轉(zhuǎn)接裝置20與計算機(jī)10及AC/DC適配裝置40的連接，便攜式設(shè)備30在無需終止與計算機(jī)10之間進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的情況下，可以從AC/DC適配裝置40處獲得大于500mA的充電電流以快速充電模式對可充電電池330充電。在具體實(shí)施方式
中，當(dāng)移走轉(zhuǎn)接裝置20后，計算機(jī)10的USB接口110和便攜式設(shè)備30的USB接口310通過USB線纜50直接相連接時，計算機(jī)10可以給整合在便攜式設(shè)備30內(nèi)的充電模式控制電路320提供一個電壓為(5±5％)V最大電流不超過500mA的充電電源，此時便攜式設(shè)備30可以在和計算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的同時以普通充電模式充電。
參閱圖2，是本實(shí)施方式中充電模式控制電路一具體電路圖，包括一濾波電路321、一保護(hù)電路325、一比較電路322、一積分電路323、一充電控制電路324及一可充電電池330。濾波電路321由一串聯(lián)電阻R1、電容C1(下簡稱為“串聯(lián)電阻電容”)與一并聯(lián)電阻R2、電容C2(下簡稱為“并聯(lián)電阻電容”)組成，串聯(lián)電阻電容的一端經(jīng)由一二極體D4后與便攜式設(shè)備30的USB接口310的Vcc1引腳相連，另一端經(jīng)由并聯(lián)電阻電容后接地。此外，串聯(lián)電阻電容與并聯(lián)電阻電容的串接處(圖2中所示a點(diǎn))還分別連接至保護(hù)電路325和比較電路322的一正相輸入端。保護(hù)電路325由一串聯(lián)的二極體D1、D2及一串聯(lián)的電阻R5、電容C4組成，二極體D1、D2置于濾波電路321與一參考電源Vcc2之間，二極體D1的陽極與濾波電路321中串聯(lián)電阻電容與并聯(lián)電阻電容的串接處a點(diǎn)相連，陰極與二極體D2的陽極相連，二極體D2的陰極經(jīng)由一二極體D3與參考電源Vcc2相連。電阻R5、電容C4順序置于參考電源Vcc2與地之間。此外，二極體D1、D2的串接處(圖2中所示b點(diǎn))與電阻R5、電容C4的串接處(圖2中所示c點(diǎn))還經(jīng)由一導(dǎo)線相連。
比較電路322包括一比較器CP、一經(jīng)由二極體D3連接至參考電原Vcc2的參考信號產(chǎn)生電路、以及一反饋電路。圖2所示中，參考信號產(chǎn)生電路由電阻R4與電阻R7串聯(lián)構(gòu)成，電阻R4經(jīng)由二極體D3與參考電源Vcc2相連，電阻R7與地相連。電阻R4與R7的串接處(圖2中所示d點(diǎn))連至比較器CP的反相輸入端。反饋電路由一反饋電阻R6構(gòu)成，反饋電阻R6一端連至電阻R4與R7的串接處d點(diǎn)，另一端連接至比較器CP的輸出端。在本實(shí)施方式中，由參考信號產(chǎn)生電路產(chǎn)生的參考信號Vref經(jīng)由比較器CP的反向輸入端輸入比較器CP，另，從充電電源(計算機(jī)10或AC/DC適配裝置40)處經(jīng)USB接口310的Vcc1引腳傳輸?shù)某潆婋妷篤in1經(jīng)濾波電路321濾波后成為紋波信號，該紋波信號從比較器CP的正相輸入端輸入比較器CP。比較器CP將該兩種信號比較后，輸出一波形信號至積分電路323中。
積分電路323由一串聯(lián)置于比較器CP的輸出端與地之間的電阻R3與電容C3組成。電阻R3連接比較器CP的輸出端，電容C3接地，電阻R3與電容C3的串接處(圖2中所示e點(diǎn))連接至充電控制電路324的充電控制接口Cn。充電控制電路324的電源接口Pin與便攜式設(shè)備30的USB接口310的Vcc1引腳相連，其輸出接口Out與待充電的可充電電池330相連。在本實(shí)施方式中，濾波電路321過濾從USB接口310的Vcc1引腳輸出的充電電壓Vin1后，輸出一紋波電壓(即紋波信號)Vout1至比較電路322。比較電路322將紋波信號Vout1的電壓幅值與參考信號產(chǎn)生電路產(chǎn)生的參考信號Vref的電壓值比較，輸出一波形信號Vout2至積分電路323，積分電路323積分該波形信號后輸出一控制信號Vout3送至充電控制電路324的充電控制接口Cn，充電控制電路324根據(jù)該控制信號Vout3自動識別充電電源計算機(jī)10或AC/DC適配裝置40，從而控制從電源接口Pin處流入與從輸出接口Out流出的電流的大小，以此控制可充電電池330的充電模式。
從USB接口310的Vcc1引腳輸出的充電電壓Vin1經(jīng)二極體D4后輸出的電壓中，具有不同的電壓頻率，濾波電路210過濾出某一頻率的交流電壓即具相應(yīng)電壓幅值的紋波信號Vout1。在具體應(yīng)用中，由于從AC/DC適配裝置40與從計算機(jī)10經(jīng)由USB接口310的Vcc1引腳輸出的充電電壓Vin1的純潔度不同，因而過濾出的紋波信號Vout1的電壓幅值大小也不同。例如，從AC/DC適配裝置40處傳輸來的充電電壓Vin1經(jīng)過濾后所得的紋波信號Vout1最大電壓幅值Vm1一般大于100mV，而從計算機(jī)10處傳來的充電電壓Vin1經(jīng)過濾后所得的紋波信號Vout1最大幅值Vm2一般小于100mV。
比較電路322將紋波信號Vout1的電壓幅值與參考信號Vref的電壓值相比較后，輸出一個相對應(yīng)的波形信號Vout2。在本發(fā)明的具體實(shí)施方式
中，參考信號Vref的電壓值應(yīng)介于這兩個紋波信號最大電壓幅值Vm1、Vm2之間，例如設(shè)置參考信號Vref的電壓值為100mV，當(dāng)比較電路322正相輸入端輸入的紋波信號Vout1來自計算機(jī)10時，該紋波電壓最大電壓幅值Vm1低于參考信號Vref的電壓值，因而輸出的波形信號Vout2為一持續(xù)的低電平信號；當(dāng)其輸入的紋波信號Vout1來自AC/DC適配裝置40時，該紋波中的最大電壓幅值Vm2與參考信號Vref的電壓值相比有高有低，因而輸出波形信號Vout2為一矩形波形式。
積分電路323積分從比較電路322輸出的波形信號Vout2后輸出一相應(yīng)的控制信號Vout3，以決定充電控制電路324的控制模式。當(dāng)波形信號Vout2為一持續(xù)的低電平信號時，經(jīng)積分后輸出的控制信號Vout3仍為一持續(xù)的低電平；當(dāng)波形信號Vout2波形為一矩形波時，經(jīng)積分后輸出控制信號Vout3為一鋸齒波或三角波等形式。
充電控制電路324根據(jù)根據(jù)積分后的控制信號Vout3作為其充電模式的控制信號，決定對可充電電池330采取相應(yīng)的充電模式充電。當(dāng)充電控制電路324接受的控制信號Vout3為鋸齒波或三角波等形式的波形時，其識別充電電源來自AC/DC適配裝置40，從而決定對可充電電池330采取充電電流大于500mA的快速充電模式進(jìn)行充電；當(dāng)充電控制電路324接受的控制信號Vout3為持續(xù)低電平時，其識別充電電源來自計算機(jī)10，從而決定對可充電電池330采取充電電流小于500mA的普通充電模式進(jìn)行充電。
保護(hù)電路325用于防止充電電壓Vin1瞬間過大時對電路造成的損害。此外，在USB接口310的Vcc1引腳和參考電源Vcc2的輸入端加入二極體D3、D4，可以在防止充電電源與參考電源Vcc2之間相互干擾的同時過濾掉充電電壓Vin1、參考電源Vcc2的輸出中的負(fù)脈沖。正常情況下，充電電壓Vin1經(jīng)過濾波電路210后的紋波電壓幅值遠(yuǎn)小于參考電源Vcc2的輸出電壓，保護(hù)電路325中的二極體D1工作在截止?fàn)顟B(tài)。當(dāng)充電電壓Vin1瞬間過大，經(jīng)過濾波電路210后的紋波電壓幅值大于參考電源Vcc2的輸出電壓時，保護(hù)電路220中的二極體D1工作在導(dǎo)通狀態(tài)，保護(hù)電路工作，通過電容C4放電防止瞬間過高的充電電壓Vin1對電路造成的損害。
本發(fā)明關(guān)于比較電路322的參考信號Vref的電壓值不限于100mV，根據(jù)輸入的充電電源具體情況的不同，Vref的電壓值只要介于兩充電電源的紋波信號Vout1的最大電壓幅值Vm1、Vm2之間就可以實(shí)現(xiàn)信號的比較。
權(quán)利要求
1.一種充電模式控制方法，用于控制可充電電池的充電模式，其特征在于，包括步驟過濾出一充電電源中的紋波信號；比較紋波信號與一參考電源輸出的參考信號并根據(jù)比較結(jié)果輸出一波形信號；將該波形信號積分后輸出一個控制信號；根據(jù)此控制信號，選取可充電電池的充電模式。
2.如權(quán)利要求1所述的充電模式控制方法，其特征在于，所述充電電源包括一通訊設(shè)備與一適配裝置。
3.如權(quán)利要求2所述的充電模式控制方法，其特征在于，所述充電模式包括一普通充電模式與一快速充電模式。
4.如權(quán)利要求3所述的充電模式控制方法，其特征在于，當(dāng)充電電源為通訊設(shè)備，過濾出的紋波信號電壓幅值小于參考信號的電壓幅值時，以普通充電模式充電時，當(dāng)充電電源為適配裝置，過濾出的紋波信號的電壓幅值大于參考信號的電壓幅值時，以快速充電模式充電。
5.一種充電模式控制電路，用于控制可充電電池的充電模式，其特征在于所述充電模式控制電路包括一濾波電路，用于過濾出一充電電源中的紋波信號；一比較電路，用于比較所述紋波信號的幅值和一參考電源輸出的參考信號的幅值并根據(jù)比較結(jié)果輸出一波形信號；一積分電路，用于積分所述波形信號并輸出一控制信號；一充電控制電路，用于根據(jù)所述控制信號控制可充電電池的充電模式。
6.如權(quán)利要求5所述的充電模式控制電路，其特征在于，所述充電電源包括一通訊設(shè)備及一適配裝置。
7.如權(quán)利要求5所述的充電模式控制電路，其特征在于，所述比較電路包括一比較器、與一參考信號產(chǎn)生電路，所述比較器包括多個輸入端及一輸出端，所述多個輸入端包括一參考信號輸入端以及一紋波信號輸入端。
8.如權(quán)利要求7所述的充電模式控制電路，其特征在于，所述參考信號產(chǎn)生電路連接至參考電源，包括在參考電源與地之間串接的兩電阻(R4、R7)，兩電阻在其串接處連接至比較器的參考信號輸入端。
9.如權(quán)利要求8所述的充電模式控制電路，其特征在于，所述濾波電路連接至比較器的紋波信號輸入端，所述積分電路連接至比較器的輸出端。
10.如權(quán)利要求9所述的充電模式控制電路，其特征在于，所述比較電路還包括一反饋電路，置于比較器的輸出端與參考信號輸入端之間。
11.如權(quán)利要求5所述的充電模式控制電路，其特征在于，還包含一保護(hù)電路，置于濾波電路與參考電源之間，防止充電電源瞬時過大時對電路造成損害。
12.如權(quán)利要求5所述的充電模式控制電路，其特征在于，所述充電控制電路包括一電源接口，直接與充電電源，一充電控制接口，與積分電路相連，以及一輸出接口，與充電電池相連。
13.一種可進(jìn)行充電模式控制的便攜式設(shè)備，其包括有一通用串行總線接口及一可充電電池，所述便攜式設(shè)備可通過所述通用串行總線接口接受連接于一轉(zhuǎn)接裝置的充電電源充電，其特征在于，所述便攜式設(shè)備還包括有一充電模式控制電路，所述充電模式控制電路包括一濾波電路，用于過濾出所述充電電源的紋波信號；一比較電路，用于比較該紋波信號幅值與一參考電源輸出的參考信號的幅值，并根據(jù)比較結(jié)果輸出一波形信號；一積分電路，用于積分該波形信號并輸出一控制信號；一充電控制電路，用于根據(jù)該控制信號對所述可充電電池采取相應(yīng)的充電模式充電。
14.如權(quán)利要求13所述的便攜式設(shè)備，其特征在于，所述充電模式包括一快速充電模式與一普通充電模式。
15.如權(quán)利要求14所述的便攜式設(shè)備，其特征在于，所述充電電源包括一適配裝置與一通訊設(shè)備，當(dāng)充電電源為適配裝置時，充電控制電路對可充電電池采取快速充電模式充電，當(dāng)充電電源為通訊設(shè)備時，對可充電電池采取普通充電模式充電。
16.如權(quán)利要求13所述的便攜式設(shè)備，其特征在于，所述比較電路包括一比較器、與一參考信號產(chǎn)生電路，所述比較器包括一參考信號輸入端與一紋波信號輸入端。
17.如權(quán)利要求16所述的便攜式設(shè)備，其特征在于，所述參考信號產(chǎn)生電路連接至參考電源，包括在參考電源與地之間串接的兩電阻(R4、R7)，兩電阻在其串接處連接至比較器的參考信號輸入端。
18.如權(quán)利要求17所述的便攜式設(shè)備，其特征在于，所述比較電路還包括一反饋電路，置于比較器的輸出端與參考信號輸入端之間。
19.如權(quán)利要求13所述的便攜式設(shè)備，其特征在于，還包含一保護(hù)電路，置于濾波電路與參考電源之間，防止充電電源瞬時過大時對電路造成損害。
20.如權(quán)利要求13所述的便攜式設(shè)備，其特征在于所述轉(zhuǎn)接裝置的輸入接口與輸出接口相對應(yīng)的Vcc引腳相互斷開，相對應(yīng)的Ground引腳、D+、D-引腳相互耦接。
21.如權(quán)利要求20所述的便攜式設(shè)備，其特征在于所述轉(zhuǎn)接裝置通過其輸出接口的Vcc引腳與Ground引腳經(jīng)一電力線連接至適配器。
全文摘要
本發(fā)明揭示了一種充電模式控制方法及電路，該充電模式控制電路主要包括濾波電路、比較電路、充電控制電路、積分電路和保護(hù)電路五部分。充電模式控制方法包括步驟過濾出充電電源中紋波；比較此紋波與參考電源后輸出一波形訊號；積分此波形訊號并輸出一控制訊號；根據(jù)此控制訊號自動選擇可充電電池的充電模式。當(dāng)便攜式設(shè)備通過USB連接線與計算機(jī)相連時以普通充電模式充電；需快速充電時，只需在便攜式設(shè)備和計算機(jī)之間加一個帶AC/DC適配器的轉(zhuǎn)接轉(zhuǎn)置，就可以在進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的同時以快速充電模式充電，使用起來很方便。
文檔編號H02J7/10GK1933280SQ20051003735
公開日2007年3月21日 申請日期2005年9月16日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月16日
發(fā)明者鐘新鴻, 王漢哲, 潘俊維, 謝冠宏 申請人:鴻富錦精密工業(yè)(深圳)有限公司, 鴻海精密工業(yè)股份有限公司