一種可直充電源適配器的制造方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于直流充電技術領域，具體地說，是涉及一種為移動終端內部的電池進 行快速充電的電源適配器。
【背景技術】
[0002] 目前，便攜式電子產品（或稱移動終端）已經深入到人們生活的方方面面，成為引 領半導體產業前進的主導力量。而且，隨著科技的不斷進步，便攜式電子產品的種類也日益 繁多，例如MP3、MP4、PMP、MID、移動電視終端、平板電腦等，不僅能夠提供音頻、視頻播放等 娛樂功能，而且還可以提供導航、上網、商務、疾病診斷等多種服務功能，極大方便了人們的 生活。
[0003] 為了達到便于攜帶的目的，對于這種便攜式電子產品來說，都是通過在產品內部 設置可充電電池，利用可充電電池為產品的系統電路供電。隨著便攜式電子產品所支持的 功能日漸繁多，其系統電路的耗電量也隨之增大，在電池容量有限的情況下，產品充電后的 續航時間逐漸縮短，導致充電操作變得越來越頻繁。
[0004] 目前，廣泛采用的電池充電方式主要有兩種：一種是利用專門的電源適配器(充電 器）為電池充電，即標準DCP充電方式，這種電源適配器一般僅支持5V/9V/12V等固定電壓 輸出，輸出電壓的選擇性相對較小，充電時間較長，例如一塊手機電池從耗盡到充滿電所需 的時間一般在3-4小時；另一種是利用主機(例如計算機等）為電池充電，即SDP充電方式， 這種充電方式，由于通過主機輸出的充電電壓恒定，且充電電流較小，因此需要比標準DCP 充電方式更長的充電時間。較長的充電時間嚴重影響著用戶對便攜式電子產品的日常使 用，在很大程度上降低了用戶使用的滿意度。
【發明內容】
[0005] 本發明為了解決采用現有的常規電源適配器和主機為移動終端的內置電池充電 所存在的充電時間長的問題，提出了一種可直充電源適配器，可以動態地調整其輸出的充 電電壓，以加快充電速度，縮短充電時間，方便用戶的使用。
[0006] 為了解決上述技術問題，本發明采用以下技術方案予以實現： 一種可直充電源適配器，設置有充電接口、交直流轉換單元和控制單元；所述充電接口 用于外接移動終端，包括電源引腳、接地引腳和兩個彼此斷開的通信引腳；所述交直流轉換 單元用于將外部的交流輸入電源轉換成移動終端所需的充電電壓，并通過所述充電接口輸 出；所述控制單元連接所述的充電接口，在所述充電接口與移動終端連接后，通過所述通信 引腳與移動終端進行UART通信，以調節所述交直流轉換單元輸出的充電電壓。
[0007] 為了對可直充電源適配器輸出的充電電壓進行調節，以滿足電池在不同電芯電壓 下的充電要求，本發明提出以下兩種優選設計方案： 方案一，所述控制單元接收移動終端發送過來的目標充電電壓值Vciut，根據所述目標充 電電壓值Vciut調整通過所述交直流轉換單元輸出的充電電壓達到所述的目標充電電壓值 V〇Ut; 方案二，所述控制單元接收移動終端發送過來的電池電壓，若所述電池電壓在預設的 直充閾值的范圍內，則根據所述電池電壓查找其預設的對照表，獲得當前電池電壓所對應 的目標充電電壓值Vciut，反饋給移動終端，并調整通過所述交直流轉換單元輸出的充電電壓 到達所述的目標充電電壓值V ciut;若所述電池電壓在預設的直充閾值的范圍以外，則所述控 制單元控制所述交直流轉換單元輸出默認狀態下的恒定充電電壓。
[0008] 為了克服因電池內阻、線上阻抗可能隨著溫度、老化等因素發生變化所導致的實 際充電電流值I Ag偏離目標充電電流值較多的情況，以便于在允許的范圍內盡可能地提 升充電電流，進一步加快充電速度，本發明設計所述控制單元在移動終端的電池電壓在 預設的直充閾值的范圍內時，接收移動終端發送過來的目標充電電流值I tal^g和充電電流 最大值1_，或者采用查找所述對照表的方式獲得當前電池電壓所對應的目標充電電流 值I tog和充電電流最大值I 所述控制單元檢測通過充電接口輸出的充電電流I ^，若 ItogK I &〈I^g，則控制所述交直流轉換單元逐次上調其輸出的充電電壓Δν，使通過充 電接口輸出的實際充電電流Ι&接近目標充電電流值I 若I &與I talJ^差值的絕對值 大于L或者I &大于I _，則停止向所述充電接口輸出充電電壓；其中，L表示所述可直充 電源適配器的實際充電電流值與目標充電電流值的可控差異范圍。
[0009] 作為所述交直流轉換單元和控制單元的一種優選電路組建方案，本發明在所述交 直流轉換單元中設置有整流電路、變壓器單元、同步整流控制器和PWM控制器；在所述控制 單元中設置有控制器和數字電位器；所述整流電路將交流輸入電源整流成直流電源，輸出 至變壓器單元以轉換成充電電壓；所述控制器通過其UART接口連接所述的通信引腳，進而 與外部的移動終端進行UART通信，根據移動終端所需的充電電壓生成電壓調整指令發送 至所述的數字電位器，以改變數字電位器的有效電阻的阻值；所述數字電位器的電阻體與 一限流電阻串聯后，連接在變壓器單元的次級線圈的正極與地之間，所述電阻體的中間抽 頭連接同步整流控制器的參考電壓引腳；所述同步整流控制器根據數字電位器的有效電阻 的阻值變化調節PWM控制器輸出的PWM信號的占空比，利用所述PWM信號控制變壓器單元 的開關時序，進而調節通過變壓器單元轉換輸出的充電電壓的伏值。
[0010] 優選的，在所述同步整流控制器與PWM控制器之間優選連接一光耦，將通過同步 整流控制器輸出的控制信號經光耦進行光電隔離后，再傳輸至所述的PWM控制器，以提高 PWM控制器的安全性。
[0011] 為了解決利用整流二極管對變壓器單元輸出的充電電壓進行整流所存在的導通 壓降大、功耗大的問題，本發明采用功率MOS管代替整流二極管連接在所述變壓器單元的 次級線圈的負極，利用同步整流控制器控制所述功率MOS管通斷，以實現對充電電壓的整 流處理，提高充電電壓的穩定性。
[0012] 為了在發生充電異常時，能夠及時地切斷充電電源，保證移動終端充電的安全性， 本發明在所述控制單元中還設置有電流監測單元和開關電路；所述電流監測單元實時監測 通過所述充電接口輸出的充電電流I dlg,并反饋至所述的控制器；所述開關電路連接在所述 交直流轉換單元與充電接口之間；所述控制器在檢測到所述充電電流I Ag異常時，控制所 述開關電路切斷所述交直流轉換單元與充電接口之間的充電電壓傳輸線路，停止充電電壓 的對外輸出。
[0013] 優選的，在所述電流監測單元中設置有電流采樣電阻和電流監測芯片；所述電流 采樣電阻串聯在充電電壓的傳輸線路中；所述電流監測芯片連接電流采樣電阻的兩端，檢 測電流采樣電阻兩端的電壓差，并對所述電壓差進行放大處理后，輸出采樣電壓，傳輸至所 述的控制器。
[0014] 進一步的，在所述電流監測單元中還設置有分壓電路，連接所述電流監測芯片，對 所述電流監測芯片輸出的采樣電壓進行分壓，以調整到所述控制器所能接受的接口電壓范 圍，傳輸至所述控制器的ADC接口，以用于檢測通過充電接口輸出的電流值。
[0015] 優選的，在所述開關電路中設置有開關管和升壓電路；所述開關管支持大電流通 過，其開關通路連接在充電電壓的傳輸線路中；所述升壓電路連接所述的控制器，在接收到 控制器輸出的有效使能信號時，輸出比所述充電電壓的伏值更高的開關電壓，傳輸至所述 開關管的控制極，控制所述開關管連通所述充電電壓的傳輸線路；所述控制器在檢測到通 過所述充電接口輸出的電流值超過所允許的電流范圍時，向所述升壓電路輸出無效的使能 信號，控制升壓電路停止輸出所述的開關電壓，繼而控制所述開關管切斷所述充電電壓的 傳輸線路，停止充電電壓的對外輸出。
[0016] 優選的，在所述控制單元中還可以進一步設置無線通信模塊，連接所述的控制器， 由此可以采用無線通信的方式實現可直充電源適配器與移動終端的數據交互，以進一步增 強通信的穩定性。
[0017] 與現有技術相比，本發明的優點和積極效果是：本發明通過改變常規電源適配器 輸出電壓恒定的固有模式，設計了一種支持輸出電壓動態可調的可直充電源適配器。通過 在所述可直充電源適配器中設計通信功能，使其與作為充電對象的移動終端進行定時通 信，以獲取移動終端內部電池的電壓變化，繼而根據電池電壓的變化動態地調整電源適配 器輸出的充電電壓的伏值，由此便可實現充電電流的大幅提升。利用所述充電電壓對移動 終端內部的電池進行大電流直充，可以加快電池的充電速度，縮短移動終端單次充電所需 的時間，由此便可以降低因移動終端需要頻繁、長時間充電給用戶日常使用造成的影響，在 很大程度上提升了用戶使用的滿意度。
[0018] 結合附圖閱讀本發明實施方式的詳細描述后，本發明的其他特點和優點將變得更 加清楚。
【附圖說明】
[0019] 為了更清楚地說明本發明實施例中的技術方案，下面將對實施例中所需要使用的 附圖作一簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發明的一些實施例，對于本領域 普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
[0020] 圖1為本發明所提出的可直充電源適配器與移動終端連接的一種實施例的電路 原理框圖； 圖2為圖1中可直充電源適配器的一種實施例的具體電路原理圖； 圖3為針對圖1所示移動終端所設計的一種充電方法的處理流程圖； 圖4為圖1所示移動終端與可直充電源適配器進行通信檢測的一種實施例的流程圖； 圖5為圖1所示移動終端與可直充電源適配器之間的定時通信檢測機制的一種實施例 的流程圖； 圖6為采用查表式直充控制策略的一種實施例的控制流程圖； 圖7為采用電壓跟隨式直充控制策略的一種實施例的控制流程圖。
【具體實施方式】
[0021] 下面結合附圖對本發明的【具體實施方式】作進一步詳細地說明。
[0022] 本發明針對內置有可充電電池的移動終端使用常規電源適配器進行充電時，由于 通過常規電源適配輸出的充電電壓恒定，充電電流在電源管理芯片的控制下不能太高，通 常在I. 5A以下，從而導致電池從耗盡到充滿電所需的時間較長的問題，提出了一種輸出電 壓動態可調的可直充電源適配器。所述可