一種充電電路及供電終端的製作方法
2023-07-10 18:55:36 1
本申請涉及電子設備技術領域，尤其涉及一種充電電路及供電終端。
背景技術：
為了進一步簡化手機接口，傳統的3.5mm的耳機接口被移除，從而配備了新型數字型耳機，這種新型耳機既可以進行有線連接(手機通過USB接口連接有線耳機)，也可以進行無線連接(手機通過無線連接耳機)。
傳統的耳機接受模擬信號，輸出音頻信號。而新型數字型耳機可以通過USB接口接收數位訊號，通過耳機中的音頻處理器將數位訊號轉換成模擬信號，再驅動揚聲器，產生聲音。由於無線耳機內置鋰電池一般容量較小(因為耳機需要做得輕，體積小)。通過有線連接時，如果手機或平板電腦能通過USB接口為無線耳機充電，則可以改善無線耳機的續航時間。
傳統的USB接口為輸出5V電壓，這樣需要將手機電池電壓升高至5V，然後對耳機進行充電。升高電壓越高，手機內的升壓電路的效率越低。對於耳機來說，一般來說，內置線性充電電路，輸入電壓(即上述升壓電路輸出電壓)越高，其充電電路效率越低。
現有技術不足在於：
通過USB接口為耳機充電時需要將手機電池電壓升高至5V，導致手機的升壓電路和耳機的充電電路效率均較低。
技術實現要素：
本申請實施例提出了一種充電電路及供電終端，以解決現有技術中通過USB接口為耳機充電時需要將手機電池電壓升高至5V，導致手機的升壓電路和耳機的充電電路效率均較低的技術問題。
本申請實施例提供了一種充電電路，包括：應用處理器AP、佔空比產生電路DutyGen、第一驅動電路DRV1、第二驅動電路DRV2和電壓調節電路，所述電壓調節電路包括第一電壓調節單元和第二電壓調節單元，所述應用處理器AP接收耳機的電池電壓和供電終端的電池電壓，通過比較耳機的電池電壓和供電終端的電池電壓輸出模式信號；在所述供電終端的電池電壓大於耳機的電池電壓時，所述模式信號為第一電平，在所述供電終端的電池電壓小於耳機的電池電壓時，所述模式信號為第二電平；
所述佔空比產生電路DutyGen在模式信號為第一電平時輸出降壓信號至所述第一驅動電路DRV1，所述第一驅動電路DRV1根據所述降壓信號驅動所述第一電壓調節單元將供電終端的電池電壓降低後輸出充電電壓；
所述佔空比產生電路DutyGen在模式信號為第二電平時輸出升壓信號至所述第二驅動電路DRV2，所述第二驅動電路DRV2根據所述升壓信號驅動所述第二電壓調節單元將供電終端的電池電壓升高後輸出充電電壓。
本申請實施例提供了一種供電終端，包括上述充電電路、電量計和電池，所述電量計與所述應用處理器AP相連，所述電池與所述電壓調節電路相連。
有益效果如下：
本申請實施例所提供的充電電路及供電終端，在供電終端的電池電壓大於耳機的電池電壓時，將供電終端的電池電壓降低後提供充電電壓，在供電終端的電池電壓小於耳機的電池電壓時，將供電終端的電池電壓升高後提供充電電壓；由於本申請實施例僅在供電終端電池電壓小於耳機電池電壓時才升壓，在供電終端電池電壓大於耳機電池電壓時則採用降壓模式充電，從而在一定程度上提高了供電終端的升壓電路的效率、以及耳機的充電電路的效率。
附圖說明
下面將參照附圖描述本申請的具體實施例，其中：
圖1示出了本申請實施例中充電電路的結構示意圖一；
圖2示出了本申請實施例中充電電路的結構示意圖二；
圖3示出了本申請實施例中供電終端的結構示意圖。
具體實施方式
為了使本申請的技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖對本申請的示例性實施例進行進一步詳細的說明，顯然，所描述的實施例僅是本申請的一部分實施例，而不是所有實施例的窮舉。並且在不衝突的情況下，本說明中的實施例及實施例中的特徵可以互相結合。
針對現有技術的不足，本申請實施例提出了一種充電電路及供電終端，下面進行說明。
圖1示出了本申請實施例中充電電路的結構示意圖一，如圖所示，所述充電電路可以包括：應用處理器AP、佔空比產生電路DutyGen、第一驅動電路DRV1、第二驅動電路DRV2和電壓調節電路，所述電壓調節電路包括第一電壓調節單元和第二電壓調節單元，其中，
所述應用處理器AP接收耳機的電池電壓和供電終端的電池電壓，通過比較耳機的電池電壓和供電終端的電池電壓輸出模式(Mode)信號；在所述供電終端的電池電壓大於耳機的電池電壓時，所述Mode信號為第一電平，在所述供電終端的電池電壓小於耳機的電池電壓時，所述Mode信號為第二電平；
佔空比產生電路DutyGen在Mode信號為第一電平時輸出降壓(BUCKD)信號至第一驅動電路DRV1，所述第一驅動電路DRV1按所述BUCKD信號驅動第一電壓調節單元將供電終端的電池電壓降低後輸出充電電壓；在Mode信號為第二電平時輸出升壓(BSTD)信號至第二驅動電路DRV2，所述第二驅動電路DRV2按所述BSTD信號驅動第二電壓調節單元將供電終端的電池電壓升高後輸出充電電壓。
具體實施時，所述第一電平可以為高電平，所述第二電平可以為低電平。
本申請實施例所提供的充電電路，在供電終端的電池電壓大於耳機的電池電壓時，將供電終端的電池電壓降低後提供充電電壓，在供電終端的電池電壓小於耳機的電池電壓時，將供電終端的電池電壓升高後提供充電電壓，由於本申請實施例僅在供電終端電池電壓小於耳機電池電壓時才升壓，在供電終端電池電壓大於耳機電池電壓時則採用降壓模式充電，從而在一定程度上提高了供電終端的升壓電路和耳機的充電電路的效率。
實施中，所述應用處理器AP分別與USB接口的數據線D+、USB接口的數據線D-相連以及供電終端的電量計相連；所述佔空比產生電路DutyGen與所述應用處理器AP相連，用於接收所述應用處理器AP輸出的模式信號、供電終端的電池電壓以及耳機的電池電壓。
具體實施時，所述應用處理器AP的第一輸入端可以與USB接口的數據線D+相連，所述應用處理器AP的第二輸入端與USB接口的數據線D-相連，所述應用處理器AP的第三輸入端與供電終端的電量計相連；所述佔空比產生電路DutyGen與所述應用處理器AP的第一輸出端、第二輸出端和第三輸出端相連，所述應用處理器AP的第一輸出端輸出Mode信號，所述應用處理器AP的第二輸出端輸出供電終端的電池電壓，所述應用處理器AP的第三輸出端輸出耳機的電池電壓。
實施中，所述第一驅動電路DRV1的使能端與所述應用處理器AP相連，用於接收Mode信號；所述第一驅動電路DRV1的數據端與佔空比產生電路DutyGen相連；
在所述第一驅動電路DRV1使能端有效時，所述第一驅動電路DRV1通過數據端接收降壓信號，並驅動所述第一電壓調節單元將供電終端的電池電壓降低後輸出充電電壓；
在所述第一驅動電路DRV1使能端無效時，所述第一驅動電路DRV1控制所述第一電壓調節單元截止。
實施中，所述第二驅動電路DRV2的使能端與反相器INV1相連，所述反相器INV1與所述應用處理器AP相連，用於接收Mode信號，所述第二驅動電路DRV2的數據端與佔空比產生電路DutyGen相連；
在所述第二驅動電路DRV2使能端有效時，所述第二驅動電路DRV2通過數據端接收升壓信號，並驅動所述第二電壓調節單元將供電終端的電池電壓升高後輸出充電電壓；
在所述第二驅動電路DRV2使能端有效時，所述第二驅動電路DRV2控制所述第二電壓調節單元截止。
實施中，所述第一電壓調節單元可以包括：第一PMOS管MP1、第一NMOS管MN1和第一電感L1，所述第二電壓調節單元包括：第二PMOS管MP2、第二NMOS管MN2和第二電感L2；
所述MP1的柵極與第一驅動電路DRV1的第一輸出端相連，所述MN1的柵極與第一驅動電路DRV1的第二輸出端相連，所述MP1的襯底與所述第一驅動電路DRV1的第三輸出端相連，所述MP1的源極與所述MN1的漏極相連並連接至所述L1的第一端，所述MN1的襯底和源極接地；
所述MN2的柵極與所述第二驅動電路DRV2的第一輸出端相連，所述MP2的柵極與所述第二驅動電路DRV2的第二輸出端相連，所述MP2的襯底與所述第二驅動電路DRV2的第三輸出端相連，所述MN2的襯底和源極接地，所述MN2的漏極和MP2的漏極相連並連接至所述L2的第一端，所述L2的第二端與所述MP1的漏極相連並連接至供電終端的電源端(CHG端)，所述MP2的源極與所述L1的第二端相連並連接至USB接口的電源端(USBP端)。
實施中，在Mode信號為第一電平時，所述第一驅動電路DRV1通過控制第一輸出端和第二輸出端交替導通MP1和MN1，所述第一驅動電路DRV1的第三輸出端輸出CHG信號，所述第二驅動電路DRV2通過第一輸出端輸出低電平控制MN2截止、通過第二輸出端輸出高電平控制MP2截止，所述第二驅動電路DRV2的第三輸出端輸出CHG信號；
在Mode信號為第二電平時，所述第二驅動電路DRV1通過控制其第一輸出端和第二輸出端交替導通MP2和MN2，所述第二驅動電路DRV2的第三輸出端輸出USBP信號，所述第一驅動電路DRV1通過第一輸出端輸出高電平控制MP1截止、通過第二輸出端輸出低電平控制MN1截止，所述第一驅動電路DRV1的第三輸出端輸出USBP信號。
實施中，在Mode信號為第一電平時，所述佔空比產生電路DutyGen按下式產生BUCKD信號的佔空比：
BUCKD信號的佔空比＝(EPBAT+VDROP)/MPBAT，
輸出的所述充電電壓為所述BUCKD信號的佔空比與所述供電終端的電池電壓的乘積；
在Mode信號為第二電平時，所述佔空比產生電路DutyGen按下式產生BSTD信號的佔空比：
BSTD信號的佔空比＝1-MPBAT/(EPBAT+VDROP)，
輸出的所述充電電壓為所述BSTD信號的佔空比與所述供電終端的電池電壓的乘積；
其中，EPBAT為耳機的電池電壓，MPBAT為供電終端的電池電壓，VDROP為預設電壓。
實施中，所述VDROP可以由耳機充電控制電路能工作的最小電壓差決定。
由於本申請實施例在計算佔空比時，均以耳機充電控制電路能夠工作的最小電壓差為根據，因此，供電終端的電池電壓並不需要升至5V，只需根據耳機充電控制電路能工作的最小電壓差升壓即可，從而進一步降低了充電電壓，提高了供電終端的升壓電路的效率以及耳機的充電電路的效率。
實施中，所述VDROP取值範圍可以為30mV～500mV。
基於同一發明構思，本申請還提供了一種供電終端，包括上述充電電路、電量計和電池，所述電量計與所述應用處理器AP相連，所述電池與所述電壓調節電路相連。
實施中，所述供電終端可以為手機、平板電腦等。
本申請實施例所提供的供電終端，其包含的充電電路在供電終端的電池電壓大於耳機的電池電壓時，將供電終端的電池電壓降低後提供充電電壓，在供電終端的電池電壓小於耳機的電池電壓時，將供電終端的電池電壓升高後提供充電電壓，由於僅在供電終端電池電壓小於耳機電池電壓時才升壓，在供電終端電池電壓大於耳機電池電壓時則採用降壓模式充電，從而在一定程度上提高了供電終端的升壓電路和耳機的充電電路的效率。
為了便於本申請的實施，下面以實例進行說明。
本申請所提供的電路可以置於手機或平板電腦中，可以為藍牙耳機充電。其中，所述電路可以包括應用處理器(AP)、佔空比產生電路(DutyGen)、第一驅動電路(DRV1)、第二驅動電路(DRV2)、PMOS管MP1和MP2、NMOS管MN1和MN2、反相器INV1、電感L1和L2。
應用處理器接收來自D+、D-的輸入信號，D+、D-為USB接口的數據線，應用處理器通過USB接口與藍牙耳機通信，藍牙耳機通過其內置的耳機電池電量計讀取藍牙耳機電池電壓數據，通過USB接口將電池電壓輸出到手機裡的應用處理器中，手機裡的應用處理器通過手機裡的電量計讀取手機電池的電壓數據。應用處理器比較藍牙耳機電池電壓和手機電池電壓，來產生輸出信號Mode：
如果手機電池電壓大於藍牙耳機電池電壓，則Mode信號為高電平，表示以降壓模式進行工作，以提供充電電壓USBP；
如果手機電池電壓小於藍牙耳機電池電壓，則Mode信號為低電平，表示以升壓模式進行工作，以提供充電電壓USBP。
應用處理器也將手機電池電壓數據輸出至MPBAT，同時將耳機電池電壓數據輸出至EPBAT上。佔空比產生電路通過Mode信號選擇不同計算方法，產生輸出信號BUCKD和BSTD。
當Mode信號為高電平時，佔空比產生電路根據下面公式計算產生BUCKD的佔空比：
BUCKD＝(EPBAT+VDROP)/MPBAT
其中，BUCKD為BUCKD信號的佔空比，EPBAT為EPBAT信號數據，代表耳機電池的電壓，MPBAT為MPBAT信號數據，代表手機電池的電壓，VDROP為一個固定電壓數據，例如100mV。VDROP取值範圍可以為30mV～500mV，由藍牙耳機中充電控制電路能工作的最小電壓差決定。
當Mode信號為低電平時，佔空比產生電路根據下面公式計算產生BOOSTD(簡稱BSTD)的佔空比：
BOOSTD＝1-MPBAT/(EPBAT+VDROP)
其中，BOOSTD為BOOSTD信號的佔空比，EPBAT為EPBAT信號數據，代表耳機電池的電壓，MPBAT為MPBAT信號數據，代表手機電池的電壓，VDROP為一個固定電壓數據，例如100mV。VDROP取值範圍可以為30mV～500mV，由藍牙耳機中充電控制電路能工作的最小電壓差決定。
當Mode信號為高電平時，驅動器DRV1根據BUCKD信號驅動MP1和MN1。MP1導通的佔空比與BUCKD信號的佔空比一樣，當MP1不導通時，MN1導通。DRV1按照降壓佔空比*手機電池電壓的降壓比例將手機電池電壓降壓後對耳機進行充電。當Mode信號為低電平時，DP1信號為高電平，導致MP1截止，DN1信號為低電平，導致MN1截止。
當Mode信號為高電平時，PB1輸出為CHG信號；當Mode信號為低電平時，PB1輸出為USBP信號。
當Mode信號為低電平時，反相器INV1的輸出為高電平，驅動器DRV2根據BOOSTD信號驅動MP2和MN2。MN1導通的佔空比與BOOSTD信號的佔空比一樣，當MN1不導通時，MP1導通。DRV2按照升壓佔空比*手機電池電壓的升壓比例將手機電池電壓升壓後對耳機進行充電。當Mode信號為高電平時，反相器INV1的輸出為低電平，DP2為高電平，導致MP2截止，此時DN2為低電平，導致MN2截止。
當Mode信號為高電平時，PB2輸出為CHG信號；當Mode信號為低電平時，PB2輸出為USBP信號。
USBP端與USB接口的電源正極相連，CHG信號端與手機電源正極相連。
儘管已描述了本申請的優選實施例，但本領域內的技術人員一旦得知了基本創造性概念，則可對這些實施例作出另外的變更和修改。所以，所附權利要求意欲解釋為包括優選實施例以及落入本申請範圍的所有變更和修改。