充電寶及充電裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種充電寶及充電裝置。一種充電寶，可與一充電器電性連接，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可與所述充電器通訊并要求所述充電器輸出所述充電寶所需的充電電壓的充電器檢測電路。本實用新型還提出一種充電裝置，本實用新型的充電寶具有較短的充電時間，本實用新型的充電裝置可有效縮短對充電寶的充電時間。
【專利說明】充電寶及充電裝置【技術領域】
[0001 ] 本實用新型涉及充電【技術領域】，尤其涉及充電寶及充電裝置。
【背景技術】
[0002]隨著便攜式電子裝置(如智能手機、平板電腦等)的廣泛應用，由于便攜式電子裝置的電池存在技術瓶頸，電池的續航能力非常有限，而充電寶自身具有儲電單元可直接給便攜式電子裝置充電，且充電寶攜帶方便，因此，充電寶的使用越來越廣泛。
[0003]圖1繪示為現有的一種充電裝置的架構示意圖。請參見圖1，現有的充電裝置10包括充電寶12和用于為充電寶12充電的充電器14，充電寶12包括電源管理芯片122和電池124，電源管理芯片122內設有升壓電路122a和充電電路122b，升壓電路122a對電池124提供的電壓進行升壓調節，將其轉換為5V (伏特)的充電電壓，以對便攜式電子裝置進行充電。充電器14通過USB端口 142與充電寶12電性連接，可對充電寶12進行充電。
[0004]然而，現有的充電器14只支持5V的充電電壓輸出，考慮到USB線纜上通常會有200mohm (毫歐姆)的阻抗，若充電器14能提供最大充電電流為1.5A (安培)，結合USB線纜上的損耗以及充電寶12的內部充電電路122b的充電效率，充電寶12的電池124電壓為3.7V時， 電池的充電電流在1.6A左右((5V-0.3V) *1.5A*85%/3.7V=1.6A，其中其中
0.3V=200mohm*l(T3*l.5A);如果充電寶12的電池容量為1000OmAh (毫安培時)，整個充電過程需要8~10個小時甚至更長。對于一些容量動輒1000OmAH甚至20000mAH的充電寶12而言，采用目前標準輸出電壓為5V、輸出電流為1.5A的充電器14充電，可能需要充電10多個小時甚至20個小時才能將充電寶12充滿。此外，即使充電器14能提供最大充電電流為2A或以上，考慮到從充電寶12充電輸入端到其內部電池通道阻抗大約在150mohm，則從充電器14輸出到充電寶12電池124通道上的MOSFET (Metal-Oxide-SemiconductorField-Effect Transistor,金氧半場效晶體管)損耗大約在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器14輸出電壓再偏低，會出現充電寶12充電時間特別長的現象，甚至很難支持將最大充電終止電壓為4.35V的電池充滿。
實用新型內容
[0005]本實用新型提供一種充電寶，其具有較短的充電時間。
[0006]本實用新型還提供一種充電裝置，可有效縮短對充電寶的充電時間。
[0007]本實用新型提出一種充電寶，可與一充電器電性連接，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可與所述充電器通訊并要求所述充電器輸出所述充電寶所需的充電電壓的充電器檢測電路。
[0008]在本實用新型的一實施例中，所述充電寶所需的充電電壓為5伏特、7伏特、9伏特、12伏特或20伏特。
[0009]在本實用新型的一實施例中，所述電源管理芯片還包括用于對所述電池提供的電壓進行升壓調節的升壓電路和用于為便攜式電子裝置充電的充電電路。[0010]本實用新型還提出一種充電裝置，其包括充電寶和可為所述充電寶充電的充電器，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可與所述充電器通訊并要求所述充電器輸出所述充電寶所需的充電電壓的充電器檢測電路。
[0011]在本實用新型的一實施例中，所述充電器檢測電路和所述充電器均支持高通快充協議、三星快充協議及聯發科快充協議。
[0012]在本實用新型的一實施例中，所述充電寶通過USB端口與所述充電器電性連接。
[0013]在本實用新型的一實施例中，所述USB端口具有電源腳和兩個信號管腳，所述充電器檢測電路與所述電源腳及所述信號管腳電性連接。
[0014]在本實用新型的一實施例中，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。
[0015]在本實用新型的充電寶及充電裝置中，由于充電寶內部設有充電器檢測電路，充電器檢測電路可與充電器通訊，以將充電寶所需的充電電壓告知充電器，要求充電器輸出對應的充電電壓，有利于實現高壓充電，提升充電功率，縮短充電時間。
[0016]上述說明僅是本實用新型技術方案的概述，為了能夠更清楚了解本實用新型的技術手段，而可依照說明書的內容予以實施，并且為了讓本實用新型的上述和其它目的、特征和優點能夠更明顯易懂，以下特舉較佳實施例，并配合附圖，詳細說明如下。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0017]圖1繪示為現有的一種充電裝置的架構示意圖。
[0018]圖2繪示為本實用新型的充電裝置的架構示意圖。
【具體實施方式】
[0019]為更進一步闡述本實用新型為達成預定實用新型目的所采取的技術手段及功效，以下結合附圖及較佳實施例，對依據本實用新型提出的【具體實施方式】、結構、特征及功效，詳細說明如后。
[0020]圖2繪示為本實用新型的充電裝置的架構示意圖。請參見圖2，本實用新型的充電裝置20包括充電寶22和充電器24，充電寶22可隨身攜帶，其可具有多個USB端口，能同時為多個便攜式電子裝置充電；便攜式電子裝置可為手機、平板電腦、PDA(Personal DigitalAssistant,個人數字助理)或GPS (Global Position System,全球定位系統)裝置,但不以此為限。充電器24可與充電寶22電性連接，用于為充電寶22充電，使充電寶22儲存一定的電能。
[0021]充電寶22包括電源管理芯片222和電池224，其中，電源管理芯片222包括升壓電路222a、充電電路222b和充電器檢測電路222c ；升壓電路222a用于對電池24提供的電壓進行升壓調節，將其轉換為便攜式電子裝置的充電電壓(通常為5V的充電電壓)。充電電路222b用于為便攜式電子裝置充電，充電電路222b除了支持常規的5V電壓充電，還支持7V、9V、12V或20V等一系列高數值等級的電壓充電。充電器檢測電路222c可支持高通快充協議、三星快充協議及聯發科快充協議，用于與充電器24通訊并要求充電器24輸出充電寶22所需的充電電壓，充電寶22所需的充電電壓例如為5V、7V、9V、12V或20V。電池224可為鋰離子電池，但不以此為限。[0022]充電器24也支持高通快充協議、三星快充協議及聯發科快充協議，通過USB端口242與充電寶22電性連接，USB端口 242具有電源腳VBUS、接地腳GND和兩個信號管腳D+(Digital Positive),D-(Digital Minus)，充電器檢測電路222c與電源腳VBUS及兩個信號管腳D+、D-電性連接，電源管理芯片222與接地腳GND電性連接。充電器24輸出的充電電壓可為 5V、7V、9V、12V 或 20V。
[0023]需要說明的是，在本實施例中，充電器檢測電路222c和充電器24均可同時支持高通快充協議、三星快充協議及聯發科快充協議，但本實用新型不以此為限，在其他實施例中，充電器檢測電路222c和充電器24可支持高通快充協議、三星快充協議及聯發科快充協議這三種協議的其中至少之一，且充電器檢測電路222c和充電器24可支持的協議具有對應關系，例如，當充電器檢測電路222c支持高通快充協議時，充電器24也對應支持高通快充協議，如此，充電寶22即可實現與充電器24通訊，以將充電寶22所需的充電電壓告知充電器24。高通快充協議例如為高通QC2.0 (Quick Charge2.0)快充協議，三星快充協議例如為三星FC快充協議，但不以此為限。
[0024]充電裝置20的工作原理為:
[0025]當使用充電器24為充電寶22充電時，將充電寶22與充電器24連接，充電寶22的充電器檢測電路222c檢測到有電壓輸入，先作簡單的5V電壓判斷，接著，充電寶22的充電器檢測電路222c與充電器24基于高通快充協議、三星快充協議或聯發科快充協議進行通訊，充電器24可以通過電源腳VBUS的電流值或者兩個信號管腳D+、D-上的電壓幅值獲知充電寶22需要何種等級的充電電壓，充電器24輸出充電寶22所需等級的充電電壓。然后，充電電路222b根據輸入的充電電壓等級，以及鋰離子電池224的化學特性，對電池224進行預充、恒流、恒壓等充電。具體地，當電池224的電壓低于2V時，可進行預充；當電池224的電壓在2V至4.2V之間時，可進行恒流充電；當電池224的電壓高于4.2V時，可進行恒壓充電。
[0026]由于充電寶22和充電器24均支持高通快充協議、三星快充協議及聯發科快充協議，充電寶22與充電器24能夠在電源腳VBUS上或者信號管腳D+、D-上進行通訊，要求充電器24輸出除常規的5V直流充電電壓外，還可輸出7V、9V、12V或20V等一系列高數值等級的直流充電電壓，提高最大充電功率，縮短充電時間。
[0027]采用高數值等級的充電電壓為何能縮短充電寶22充電時間的原因說明如下:
[0028]以充電器24能輸出電壓9V、輸出電流1.5A、輸出功率Ρ1' =9V*1.5A=13.5ff(瓦)為例，與現有充電器14 (參見圖1)的輸出電壓5V、輸出電流1.5A、輸出功率P2，=5V氺1.5A=7.5W比較，考慮到0.45W的USB線損，充電寶22能得到的最大輸出充電功率分別為Pl=13.5-0.45=13.05W和P2=7.5-0.45=7.05W，最大輸入充電功率提高(P1-P2) /P2=85%。如果兩種情況下充電寶22內部充電電路效率接近且內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1.5A對應恒流充電流II，電壓U時的充電時間為Tl，而輸出電壓5V、輸出電流1.5A對應恒流充電流12，電壓U時的充電時間為T2 ；而根據公式電量Q=IT和功率Ρ=Π可以得出，充電寶22恒流充電的情況下可節省的充電時間比例為(Τ2-Τ1) /Τ2= (Ρ1-Ρ2) /Pl=85/185=46%。
[0029]相對于現有技術，現有技術中若USB線纜阻抗偏高，或者充電器24輸出電壓偏低(比如為4.75V)，充電寶12 (參見圖1)的充電時間會大幅拉長甚至充不滿；而在本實用新型中，由于向充電寶22內部充電電路輸入的充電電壓可遠高于充電寶22的電池的最大充電電壓，則縮短充電時間且可避免電池充不滿的情況發生。
[0030]需要注意的是，本實施例只列出了常用的7V/9V/12V/20V等高于5V且被高通快充協議、三星快充協議及聯發科快充協議所支持“高壓”充電點，但本實用新型不限定充電電壓的數值，在其他實施例中，也可采用新的高壓充電協議以及不同數值的充電電壓。充電寶22內部在電源腳VBUS輸入端可增加一過壓保護芯片，防止充電寶22燒壞。
[0031]綜上所述，本實用新型充電寶及充電裝置至少具有以下的優點:
[0032]1.在本實用新型的充電寶及充電裝置中，由于充電寶內部設有充電器檢測電路，充電器檢測電路可與充電器通訊，以將充電寶所需的充電電壓告知充電器，要求充電器輸出對應的充電電壓，有利于實現高壓充電，增加充電功率，縮短充電時間。
[0033]2.本實用新型的充電寶及充電裝置的一個實施例中，充電器和充電寶的充電器檢測電路均同時支持高通快充協議、三星快充協議及聯發科快充協議，實現充電寶和充電器間的相互通訊，從而充電器可較容易獲知充電寶需要何種等級的充電電壓，有利于實現高壓充電。
[0034]3.本實用新型的充電寶及充電裝置的一個實施例中，充電寶具有多個USB端口，能同時為多個便攜式電子裝置充電。
[0035]4.本實用新型的充電寶及充電裝置的一個實施例中，在充電寶內部可增加一過壓保護芯片，防止充電寶燒壞，提高充電寶的安全性能。
[0036]以上所述，僅是本實用新型的較佳實施例而已，并非對本實用新型作任何形式上的限制，雖然本實用新型已以較佳實施例揭露如上，然而并非用以限定本實用新型，任何熟悉本專業的技術人員，在不脫離本實用新型技術方案范圍內，當可利用上述揭示的技術內容作出些許更動或修飾為等同變化的等效實施例，但凡是未脫離本實用新型技術方案內容，依據本實用新型的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本實用新型技術方案的范圍內。
【權利要求】
1.一種充電寶(22)，可與一充電器(24)電性連接，所述充電寶(22)包括電源管理芯片(222)和電池(224)，其特征在于，所述電源管理芯片(222)包括可與所述充電器(24)通訊并要求所述充電器(24)輸出所述充電寶(22)所需的充電電壓的充電器檢測電路(222c)。
2.如權利要求1所述的充電寶(22)，其特征在于:所述充電寶(22)所需的充電電壓為5伏特、7伏特、9伏特、12伏特或20伏特。
3.如權利要求1所述的充電寶(22)，其特征在于:所述電源管理芯片(222)還包括用于對所述電池(224)提供的電壓進行升壓調節的升壓電路(222a)和用于為便攜式電子裝置充電的充電電路(222b)。
4.一種充電裝置(20 )，其包括充電寶(22 )和可為所述充電寶(22 )充電的充電器(24)，所述充電寶(22)包括電源管理芯片(222)和電池(224)，其特征在于，所述電源管理芯片(222)包括可與所述充電器(24)通訊并要求所述充電器(24)輸出所述充電寶(22)所需的充電電壓的充電器檢測電路(222c )。
5.如權利要求4所述的充電裝置(20)，其特征在于:所述充電器檢測電路(222c)和所述充電器(24)均支持高通快充協議、三星快充協議及聯發科快充協議。
6.如權利要求4所述的充電裝置(20)，其特征在于:所述充電寶(22)通過USB端口(242)與所述充電器(24)電性連接。
7.如權利要求6所述的充電裝置(20)，其特征在于:所述USB端口(242)具有電源腳(VBUS)和兩個信號管腳(D+、D-)，所述充電器檢測電路(222c)與所述電源腳(VBUS)及所述信號管腳(D+、D-)電性連接。
8.如權利要求7所述的充電裝置(20)，其特征在于:所述USB端口(242)還具有接地腳(GND)，所述電源管理芯片(222)與所述接地腳(GND)電性連接。
【文檔編號】H02J7/00GK203800644SQ201420058900
【公開日】2014年8月27日 申請日期:2014年2月7日 優先權日:2014年2月7日
【發明者】魯慧鋒, 李娜 申請人:魯慧鋒, 李娜