ИСТОЧНИК ПИТАНИЯ, СХЕМА ЗАРЯДКИ ИСТОЧНИКА ПИТАНИЯ, СПОСОБ ЗАРЯДКИ ИСТОЧНИКА ПИТАНИЯ И ТЕРМИНАЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО
POWER SOURCE, CHARGING CIRCUIT OF POWER SUPPLY, METHOD OF CHARGING POWER SUPPLY AND TERMINAL DEVICE

Перекрестные ссылки на связанные заявки
[0001] Настоящая заявка основана на международной заявке на патент PCT/CN2014/082951, поданной 24 июля 2014 года и ссылающейся на приоритет заявки на патент Китайской Народной Республики №201410010338.5, которая была зарегистрирована 9 января 2014 года и содержимое которой полностью включено в настоящий документ путем ссылки.
Область техники
[0002] Настоящее изобретение относится, в общем, к области технологий источников питания, а именно к источнику питания, схеме зарядки источника питания, способу зарядки источника питания и терминальному устройству.
Предпосылки создания изобретения
[0003] В настоящее время перезаряжаемые источники питания терминальных устройств, как правило, содержат аккумуляторный элемент («ячейку») и схему защиты, при этом аккумуляторный элемент представляет собой подсистему перезаряжаемого источника питания, предназначенную для накопления электрической энергии, а схему защиты применяют для обеспечения защиты в процессе зарядки и разрядки аккумуляторного элемента.
[0004] В перезаряжаемых источниках питания с одиночным аккумуляторным элементом (источники питания, содержащие одну «ячейку») обычно применяют режим зарядки неизменяющимися постоянным напряжением и током, то есть источник питания с одиночным аккумуляторным элементом сначала заряжают в режиме с сильным неизменяющимся постоянным током, а когда напряжение источника питания достигает порогового значения, его начинают заряжать в режиме с неизменяющимся постоянным напряжением, в котором ток зарядки постепенно уменьшается. Такой режим зарядки позволяет значительно продлить время зарядки неизменяющимся постоянным током, что позволяет снизить время зарядки неизменяющимся постоянным напряжением и сократить общее время зарядки в целом.
[0005] Однако поскольку в схеме управления зарядкой источника питания, как правило, измеряют напряжение на положительном электроде источника питания, а наличие защитного элемента и схемы защиты приводит к тому, что напряжение на положительном электроде источника питания является более высоким, чем напряжение на положительном электроде аккумуляторного элемента внутри источника питания, определение только того, что напряжение источника питания достигло порогового значения, не позволяет получить необходимой точности, и, следовательно, момент выдачи управляющего воздействия для переключения в режим зарядки неизменяющимся постоянным напряжением не является оптимальным, а значит, общее время зарядки источника питания является увеличенным, а скорость зарядки - пониженной.
Сущность изобретения
[0006] В вариантах осуществления настоящего изобретения предложены источник питания, схема зарядки источника питания, способ зарядки источника питания и терминальное устройство, предназначенные для повышения скорости зарядки источника питания и сокращения времени зарядки.
[0007] Для решения поставленной выше технической задачи в вариантах осуществления настоящего изобретения предложены технические решения, которые будут описаны ниже.
[0008] В соответствии с первым аспектом вариантов осуществления настоящего изобретения предложен способ зарядки источника питания, включающий: когда источник питания находится в состоянии зарядки, измерение, микросхемой управления источником питания, напряжения на положительном электроде аккумуляторного элемента внутри источника питания; и сравнение напряжения, измеренного на положительном электроде, с заранее заданным напряжением, и если определено, что напряжение на положительном электроде аккумуляторного элемента не ниже, чем заранее заданное напряжение, обеспечение изменения режима зарядки источника питания с режима зарядки неизменяющимся постоянным током на режим зарядки неизменяющимся постоянным напряжением.
[0009] В сочетании с первым аспектом настоящего изобретения, в первой возможной реализации первого аспекта, способ включает: электрическое соединение микросхемы управления источником питания с положительным электродом и отрицательным электродом аккумуляторного элемента, и когда источник питания находится в состоянии зарядки, измерение, микросхемой управления источником питания, напряжения между этими двумя электродами аккумуляторного элемента.
[0010] В сочетании с первой возможной реализацией первого аспекта настоящего изобретения, во второй возможной реализации первого аспекта, микросхему управления источником питания электрически соединяют с положительным электродом аккумуляторного элемента через контрольный вывод источника питания.
[0011] В сочетании с первым аспектом настоящего изобретения, в третьей возможной реализации первого аспекта, способ включает: когда источник питания находится в состоянии зарядки, определение в источнике питания, модулем защиты источника питания, напряжения на положительном электроде аккумуляторного элемента, и передачу значения напряжения, измеренного на положительном электроде, в микросхему управления источником питания.
[0012] В сочетании с третьей возможной реализацией первого аспекта настоящего изобретения, в четвертой возможной реализации первого аспекта, модуль защиты источника питания измеряет напряжение на положительном электроде аккумуляторного элемента и передает измеренное напряжение на положительном электроде аккумуляторного элемента в микросхему управления источником питания через контрольный вывод источника питания.
[0013] В сочетании со второй возможной реализацией первого аспекта настоящего изобретения, в пятой возможной реализации первого аспекта, контрольный вывод представляет собой вывод идентификации, или четвертый вывод, при этом четвертый вывод имеет функцию электрического соединения и функцию соединения связи.
[0014] В сочетании с третьей возможной реализацией первого аспекта настоящего изобретения, в шестой возможной реализации первого аспекта, способ включает также: измерение, модулем защиты источника питания, тока, протекающего через защитный элемент, включенный последовательно между отрицательным электродом аккумуляторного элемента и микросхемой управления источником питания, и когда измерено, что ток защитного элемента выходит за заранее заданный диапазон, размыкание защитного элемента.
[0015] В соответствии со вторым аспектом вариантов осуществления настоящего изобретения предложена схема зарядки источника питания, включающая: источник питания и схему управления источником питания, при этом источник питания включает аккумуляторный элемент, схема управления источником питания электрически соединена с положительным электродом и отрицательным электродом аккумуляторного элемента внутри источника питания и измеряет напряжение на положительном электроде аккумуляторного элемента, а также управляет режимом зарядки источника питания в соответствии с измеренным напряжением аккумуляторного элемента.
[0016] В сочетании со вторым аспектом настоящего изобретения, в первой возможной реализации второго аспекта, источник питания включает также модуль защиты источника питания, при этом первый измерительный конец модуля защиты источника питания соединен с положительным электродом аккумуляторного элемента, а первый выходной конец модуля защиты источника питания соединен с третьим выводом микросхемы управления источником питания через контрольный вывод источника питания.
[0017] С сочетании со вторым аспектом настоящего изобретения, во второй возможной реализации второго аспекта, третий вывод микросхемы управления источником питания соединен с положительным электродом аккумуляторного элемента через контрольный вывод источника питания.
[0018] В сочетании с первой возможной реализацией второго аспекта настоящего изобретения или со второй возможной реализацией второго аспекта настоящего изобретения, в третьей возможной реализации второго аспекта, контрольный вывод источника питания представляет собой вывод идентификации, или четвертый вывод, источника питания, при этом четвертый вывод имеет функцию электрического соединения и функцию соединения связи.
[0019] В сочетании со вторым аспектом настоящего изобретения, в четвертой возможной реализации второго аспекта, первый защитный элемент включен последовательно между отрицательным электродом аккумуляторного элемента и отрицательным электродом источника питания, при этом модуль защиты источника питания дополнительно включает второй измерительный конец, третий измерительный конец и второй выходной конец, и второй измерительный конец модуля защиты источника питания электрически соединен с первым концом первого защитного элемента, третий измерительный конец электрически соединен со вторым концом первого защитного элемента, второй выходной конец электрически соединен с управляющим концом ключевого транзистора, при этом модуль защиты источника питания используют также для измерения тока, протекающего через первый защитный элемент, и когда этот ток превосходит заранее заданный диапазон, управляющий сигнал для отключения ключевого транзистора выдают через второй выходной конец.
[0020] В соответствии с третьим аспектом вариантов осуществления настоящего изобретения предложен источник питания, включающий положительный вывод, отрицательный вывод, контрольный вывод, аккумуляторный элемент, первый защитный элемент и второй защитный элемент, при этом положительный электрод аккумуляторного элемента соединен с положительным выводом источника питания через второй защитный элемент, а положительный электрод аккумуляторного элемента соединен с контрольным выводом источника питания, а также соединен с микросхемой управления источником питания через контрольный вывод, при этом отрицательный электрод аккумуляторного элемента соединен с отрицательным электродом источника питания через первый защитный элемент.
[0021] В сочетании с третьим аспектом настоящего изобретения, в первой возможной реализации третьего аспекта, источник питания включает также модуль защиты источника питания, при этом первый измерительный конец модуля защиты источника питания соединен с положительным электродом аккумуляторного элемента, а первый выходной конец модуля защиты источника питания соединен с контрольным выводом источника питания.
[0022] В сочетании с первой возможной реализацией третьего аспекта настоящего изобретения, во второй возможной реализации третьего аспекта, модуль защиты источника питания включает также второй измерительный конец, третий измерительный конец и второй выходной конец, при этом первый защитный элемент содержит ключевой транзистор, и второй измерительный конец соединен со вторым концом первого защитного элемента, а второй выходной конец соединен с управляющим концом ключевого транзистора и используется для переключения ключевого транзистора в состояние проводимости или в выключенное состояние в соответствии с измеренным током, протекающим через первый защитный элемент.
[0023] В сочетании со вторым аспектом настоящего изобретения или первой возможной реализацией второго аспекта настоящего изобретения, в третьей возможной реализации третьего аспекта, контрольный вывод источника питания представляет собой вывод идентификации, или четвертый вывод, источника питания, при этом четвертый вывод имеет функцию электрического соединения и функцию соединения связи.
[0024] В сочетании с четвертым аспектом вариантов осуществления настоящего изобретения предложено терминальное устройство, включающее: процессор и схему зарядки источника питания, предложенную во втором аспекте настоящего изобретения, при этом источник питания в схеме зарядки источника питания обеспечивает рабочее напряжение для соответствующих модулей в терминальном устройстве, а процессор используют для управления рабочим состоянием микросхемы управления источником питания в схеме зарядки источника питания, а также рабочими состояниями других модулей в терминальном устройстве.
[0025] Технические решения, предложенные в вариантах осуществления настоящего изобретения, могут давать следующие полезные результаты: способ зарядки источника питания позволяет выполнять непосредственное измерение напряжения между двумя электродами аккумуляторного элемента при помощи микросхемы управления источником питания, и если микросхема управления источником питания обнаруживает, что напряжение на положительном электроде аккумуляторного элемента достигло заранее заданного напряжения, микросхема управления источником питания обеспечивает изменение режима зарядки источника питания с режима зарядки неизменяющимся постоянным током на режим зарядки неизменяющимся постоянным напряжением. По сравнению со схемами зарядки, в которых напряжение измеряют на положительном электроде источника питания, в способе зарядки источника питания, предложенном настоящим изобретением, напряжение, при помощи микросхемы управления источником питания, измеряют непосредственно на аккумуляторном элементе, благодаря чему режим зарядки источника питания переключают в оптимальный момент времени, что позволяет максимизировать время зарядки неизменяющимся постоянным током и сократить общее время зарядки источника питания, повысив, таким образом, скорость его зарядки.
Краткое описание чертежей
[0026] Для более детального разъяснения вариантов осуществления настоящего изобретения и технических решений, упомянутых выше, ниже приведено краткое описание чертежей, которые будут использованы в дальнейшем описании вариантов осуществления настоящего изобретения или существующего уровня техники. Очевидно, что согласно этим чертежам специалисты в настоящей области техники могут, не прилагая творческих усилий, получать другие чертежи.
[0027] Фиг. 1а представляет собой блок-схему алгоритма, иллюстрирующую способ зарядки источника питания в соответствии с одним из примеров осуществления настоящего изобретения;
[0028] Фиг. 1b представляет собой график, иллюстрирующий время зарядки для способа зарядки источника питания в соответствии с одним из примеров осуществления настоящего изобретения;
[0029] Фиг. 2 представляет собой блок-схему алгоритма, иллюстрирующую еще один способ зарядки источника питания в соответствии с одним из примеров осуществления настоящего изобретения;
[0030] Фиг. 3 представляет собой структурную блок-схему, иллюстрирующую схему зарядки источника питания в соответствии с одним из примеров осуществления настоящего изобретения;
[0031] Фиг. 4 представляет собой структурную блок-схему, иллюстрирующую другую схему зарядки источника питания в соответствии с одним из примеров осуществления настоящего изобретения;
[0032] Фиг. 5 представляет собой структурную блок-схему, иллюстрирующую еще одну схему зарядки источника питания в соответствии с одним из примеров осуществления настоящего изобретения;
[0033] Фиг. 6 представляет собой структурную блок-схему, иллюстрирующую еще одну схему зарядки источника питания в соответствии с одним из примеров осуществления настоящего изобретения;
[0034] Фиг. 7 представляет собой структурную блок-схему, иллюстрирующую еще одну схему зарядки источника питания в соответствии с одним из примеров осуществления настоящего изобретения;
[0035] Фиг. 8 представляет собой структурную блок-схему, иллюстрирующую источник питания в соответствии с одним из примеров осуществления настоящего изобретения;
[0036] Фиг. 9 представляет собой структурную блок-схему, иллюстрирующую другой источник питания в соответствии с одним из примеров осуществления настоящего изобретения;
[0037] Фиг. 10 представляет собой структурную блок-схему, иллюстрирующую еще один источник питания в соответствии с одним из примеров осуществления настоящего изобретения;
[0038] Фиг. 11 представляет собой структурную блок-схему, иллюстрирующую еще одну схему зарядки источника питания соответствии с одним из примеров осуществления настоящего изобретения; и
[0039] Фиг. 12 представляет собой структурную блок-схему, иллюстрирующую еще одну схему зарядки источника питания в соответствии с одним из примеров осуществления настоящего изобретения;
[0040] Конкретные варианты осуществления изобретения в настоящем документе и на приложенных чертежах приведены исключительно для примера и будут боле подробно рассмотрены ниже. Чертежи не имеют целью каким-либо образом ограничить объем настоящего изобретения. Они приведены для иллюстрации замысла изобретения специалистам в настоящей области техники на примерах конкретных вариантов осуществления изобретения.
Подробное описание изобретения
[0041] Как правило, источники питания содержат аккумуляторный элемент и схему защиты, при этом схему защиты применяют для защиты аккумуляторного элемента в процессе зарядки и разрядки, когда ток зарядки или разрядки является слишком сильным, или напряжение на аккумуляторном элементе является слишком низким, при этом задачу защиты аккумуляторного элемента решают при помощи ограничения тока или при помощи отключения схемы, в которой расположен аккумуляторный элемент. Поскольку на схеме защиты присутствует определенное падение напряжения, напряжение на источнике питания не равно напряжению на аккумуляторном элементе внутри источника питания. Когда источник питания находится в состоянии зарядки, и напряжение на источнике питания достигает заранее заданного значения, напряжение на аккумуляторном элементе не достигает этого заранее заданного напряжения.
[0042] В вариантах осуществления настоящего изобретения предложен способ зарядки источника питания, в котором измеряют напряжение между двумя электродами аккумуляторного элемента в источнике питания и обеспечивают изменение режима зарядки источника питания с режима зарядки неизменяющимся постоянным током на режим зарядки неизменяющимся постоянным напряжением, когда определено, что напряжение на положительном электроде аккумуляторного элемента не ниже, чем заранее заданное напряжение, благодаря чему максимизируется время зарядки источника питания неизменяющимся постоянным током, сокращается общее время зарядки источника питания и повышается скорость зарядки источника питания.
[0043] Выше представлен базовый замысел настоящего изобретения, а для обеспечения более детального понимания настоящего изобретения специалистами в настоящей области техники оно будет подробно описано ниже со ссылками на приложенные чертежи.
[0044] Фиг. 1а представляет собой блок-схему алгоритма, иллюстрирующую способ зарядки источника питания в соответствии с одним из примеров осуществления настоящего изобретения. Способ применяют в схеме зарядки источника питания, при этом способ включает следующие шаги.
[0045] На шаге S110, когда источник питания находится в состоянии зарядки, микросхема управления источником питания измеряет напряжение на положительном электроде аккумуляторного элемента в источнике питания.
[0046] Необходимо пояснить, что источник питания в вариантах осуществления настоящего изобретения может представлять собой аккумулятор в мобильном терминальном устройстве (например, мобильном телефоне, КПК и т.п.) или может представлять собой средство накопления электроэнергии в других устройствах, которые настоящим изобретением не ограничены.
[0047] В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения микросхема управления источником питания электрически соединена с положительным электродом и отрицательным электродом аккумуляторного элемента, и когда источник питания находится в состоянии зарядки, микросхема управления источником питания измеряет напряжение между положительным электродом и отрицательным электродом аккумуляторного элемента. Обычно отрицательный электрод аккумуляторного элемента соединяют с концом заземления, и следовательно, соответствующий вывод микросхемы управления источником питания также электрически соединен с концом заземления, поэтому для измерения напряжения на положительном электроде аккумуляторного элемента необходимо только, чтобы второй соответствующий вывод микросхемы управления источником питания был соединен с положительным электродом аккумуляторного элемента. Микросхема управления источником питания, с целью измерения напряжения на положительном электроде аккумуляторного элемента, электрически соединена с контрольным выводом источника питания, при этом контрольный вывод электрически соединен с положительным электродом аккумуляторного элемента.
[0048] В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения контрольный вывод источника питания может быть выводом, которой дополнительно введен в состав источника питания, при этом такой вновь добавленный вывод может быть электрически соединен с положительным электродом аккумуляторного элемента в источнике питания напрямую, и микросхема управления источником питания, с целью получения напряжения на положительном электроде аккумуляторного элемента, может измерять напряжение на вновь добавленном выводе источника питания.
[0049] Микросхема управления источником питания может также получать идентификационный номер источника питания, который является идентификатором источника питания, через вывод идентификации источника питания. На шаге S120 микросхема управления источником питания определяет, является ли напряжение, измеренное на положительном электроде аккумуляторного элемента, не меньшим, чем заранее заданное напряжение, и если определено, что напряжение на положительном электроде аккумуляторного элемента не ниже, чем заранее заданное напряжение, выполняют шаг S130; а в случае, когда напряжение на положительном электроде аккумуляторного элемента ниже, чем заранее заданное напряжение, осуществляют возврат к выполнению шага S110. Заранее заданное напряжение может быть определено согласно напряжению при полной зарядке источника питания, например, заранее заданное напряжение может быть равно 4,35 В.
[0050] На шаге S130 микросхема управления источником питания обеспечивает изменение режима зарядки источника питания с режима зарядки неизменяющимся постоянным током на режим зарядки неизменяющимся постоянным напряжением.
[0051] Фиг. 1b представляет собой график, иллюстрирующий зависимость напряжения зарядки и тока зарядки от времени в соответствии с одним из примеров осуществления настоящего изобретения, при этом горизонтальная ось представляет собой время, вертикальная ось слева - напряжение, а вертикальная ось справа - ток. Кривая 1 на фиг. 1b представляет собой кривую изменения напряжения зарядки в режиме зарядки неизменяющимся постоянным напряжением. Кривая 2 представляет собой кривую изменения тока зарядки, соответствующую способу зарядки источника питания, предложенному в данном варианте осуществления настоящего изобретения, а кривая 3 представляет собой кривую изменения тока зарядки для традиционного режима зарядки неизменяющимся постоянным током и неизменяющимся постоянным напряжением. Измерения показывают, что напряжение на положительном электроде аккумуляторного элемента выше, чем напряжение аккумуляторного элемента внутри источника питания; допустим при этом, что заранее заданное напряжение U0 равно 4,35 В, следовательно, когда измерено, что напряжение на положительном электроде аккумуляторного элемента достигает 4,35 В, после вычитания падения напряжения, может быть определено, что напряжение U1 аккумуляторного элемента источника питания равно 4,05 В. В этот момент времени режим зарядки источника питания переключают с режима зарядки неизменяющимся постоянным током на режим зарядки неизменяющимся постоянным напряжением, при этом соответствующее изменение тока зарядки показано на фиг. 3, а момент времени завершения зарядки - это момент t1; и если в способе зарядки источника питания, предложенном в настоящем изобретении, измерения показывают, что напряжение U0 на положительном электроде аккумуляторного элемента равно 4,35 В, режим зарядки источника питания изменяют с режима зарядки неизменяющимся постоянным током на режим зарядки неизменяющимся постоянным напряжением, при этом соответствующее изменение тока зарядки соответствует проиллюстрированному кривой 2, а момент времени завершения зарядки - это момент t0, причем можно видеть, что t0 меньше t1. Поскольку способ зарядки источника питания в соответствии с настоящим изобретением позволяет продлить время зарядки неизменяющимся постоянным током, соответствующее время зарядки неизменяющимся постоянным напряжением сокращается, благодаря чему сокращается общее время зарядки источника питания, и повышается скорость зарядки.
[0052] В способе зарядки источника питания, предложенном настоящим изобретением, когда источник питания находится в состоянии зарядки, микросхема управления источником питания измеряет напряжение непосредственно на положительном электроде аккумуляторного элемента внутри источника питания и управляет режимом зарядки источника питания в соответствии с напряжением, измеренным на положительном электроде. По сравнению со способом, в котором для управления режимом зарядки источника питания измеряют напряжение на положительном электроде источника питания, непосредственное измерение напряжение на положительном электроде аккумуляторного элемента обеспечивает высокую точность, при этом момент, в котором обеспечивается изменение режима зарядки источника питания с режима зарядки неизменяющимся постоянным током на режим зарядки неизменяющимся постоянным напряжением, является оптимальным, благодаря чему максимально увеличивается время зарядки неизменяющимся постоянным током, снижается общее время зарядки источника питания и повышается скорость зарядки.
[0053] Фиг. 2 представляет собой блок-схему алгоритма, иллюстрирующую другой способ управления источником питания в соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения, который отличается от варианта осуществления настоящего изобретения, показанного на фиг. 1, тем, что напряжение на положительном электроде аккумуляторного элемента измеряется модулем защиты источника питания. Способ применяют в схеме зарядки источника питания, при этом источник питания включает аккумуляторный элемент и модуль защиты источника питания; и способ может включать следующие шаги.
[0054] На шаге S210, когда источник питания находится в состоянии зарядки, модуль защиты источника питания измеряет напряжение на положительном электроде аккумуляторного элемента и передает значение напряжения, измеренного на положительном электроде, в микросхему управления источником питания.
[0055] В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения модуль защиты источника питания передает напряжение, измеренное на положительном электроде аккумуляторного элемента, в микросхему управления источником питания через контрольный вывод источника питания. Контрольный вывод может быть новым, например, четвертым выводом, который дополнительно введен в состав источника питания, при этом четвертый вывод может иметь функцию электрического соединения и функцию соединения связи.
[0056] В еще одном из вариантов осуществления настоящего изобретения модуль защиты источника питания передает напряжение, измеренное на положительном электроде аккумуляторного элемента, в микросхему управления источником питания через вывод идентификации источника питания, и в то же время микросхема управления источником питания, через вывод идентификации источника питания, может также получать идентификационный номер источника питания, который представляет собой идентификатор источника питания. Вывод идентификации источника питания является многофункциональным выводом, при этом он имеет функцию электрического соединения и функцию соединения связи. Такой режим не требует введения в состав источника питания еще одного нового вывода, благодаря чему снижается стоимость изготовления источника питания.
[0057] На шаге S220 микросхема управления источником питания определяет, является ли напряжение на положительном электроде аккумуляторного элемента не меньшим, чем заранее заданное напряжение, и если определено, что напряжение на положительном электроде аккумуляторного элемента не ниже, чем заранее заданное напряжение, выполняют шаг S230; а в случае, когда напряжение на положительном электроде аккумуляторного элемента ниже, чем заранее заданное напряжение, осуществляют возврат к выполнению шага S210.
[0058] На шаге S230 обеспечивают изменение режима зарядки источника питания с режима зарядки неизменяющимся постоянным током на режим зарядки неизменяющимся постоянным напряжением.
[0059] В способе зарядки источника питания, предложенном в вариантах осуществления настоящего изобретения, модуль защиты источника питания из состава источника питания измеряет напряжение на положительном электроде аккумуляторного элемента и передает напряжение, измеренное на положительном электроде аккумуляторного элемента, в микросхему управления источником питания, а микросхема управления источником питания управляет режимом зарядки источника питания в соответствии с принятым напряжением на положительном электроде аккумуляторного элемента. По сравнению со способом, в котором для управления режимом зарядки источника питания измеряют напряжение на положительном электроде источника питания, непосредственное измерение напряжение на положительном электроде аккумуляторного элемента обеспечивает высокую точность, при этом момент, в котором обеспечивается изменение режима зарядки источника питания с режима зарядки неизменяющимся постоянным током на режим зарядки неизменяющимся постоянным напряжением, является оптимальным, благодаря чему максимально увеличивается время зарядки неизменяющимся постоянным током, снижается общее время зарядки источника питания и повышается скорость зарядки.
[0060] В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения, основанном на варианте осуществления настоящего изобретения, проиллюстрированном на фиг. 2, модуль защиты источника питания используют также для определения состояния защитного элемента внутри аккумуляторного элемента, и когда в источнике питания возникает аварийная ситуация, аккумуляторный элемент защищают при помощи обеспечения отключения защитного элемента. Способ может также включать следующие шаги.
[0061] 1) Модуль защиты источника питания измеряет ток, протекающий через защитный элемент, включенный последовательно межу отрицательным электродом аккумуляторного элемента и микросхемой управления источником питания; и
[0062] 2) когда определено, что ток через защитный элемент выходит из заранее заданного диапазона, защитный элемент размыкают. Защитный элемент может содержать ключевой транзистор, при этом защитный элемент может размыкать защитный элемент при помощи обеспечения отключения ключевого транзистора, в результате чего достигается защита аккумуляторного элемента.
[0063] В соответствии с описанным выше вариантом осуществления способа зарядки источника питания, в настоящем изобретении предложена также схема зарядки источника питания.
[0064] Фиг. 3 представляет собой структурную блок-схему, иллюстрирующую схему зарядки источника питания в соответствии с одним из примеров осуществления настоящего изобретения. В соответствии с иллюстрацией фиг. 3, схема зарядки источника питания включает источник питания 100 и микросхему 200 управления источником питания, при этом источник питания включает положительный вывод, отрицательный вывод, вывод идентификации и четвертый вывод 4. Источник питания 100 включает по меньшей мере аккумуляторный элемент и схему защиты (не показана на фиг. 3) внутри него. Отрицательный электрод аккумуляторного элемента электрически соединен с отрицательным электродом источника питания, и, как правило, отрицательный электрод источника питания электрически соединен с концом заземления.
[0065] Второй защитный элемент 110 включен между положительным электродом аккумуляторного элемента и положительным электродом источника питания, при этом второй защитный элемент 110 может представлять собой терморезистор, имеющий положительный температурный коэффициент, и когда ток зарядки или ток разрядки аккумуляторного элемента является слишком сильным, температура терморезистора увеличивается, значение импеданса терморезистора резко повышается, и это обеспечивает ограничение тока, что исключает воздействие на аккумуляторный элемент сильного тока и обеспечивает защиту аккумуляторного элемента; а после устранения неисправности температура терморезистора снижается, и он возвращается в состояние низкого импеданса.
[0066] Источник питания в вариантах осуществления настоящего изобретения может представлять собой аккумулятор в мобильном терминальном устройстве (например, мобильном телефоне, КПК и т.п.) или может представлять собой средство накопления электроэнергии в других устройствах, которые настоящим изобретением не ограничены.
[0067] Первый вывод 1 микросхемы 200 управления источником питания электрически соединен с положительным выводом источника питания, второй вывод 2 электрически соединен с отрицательным электродом источника питания, третий вывод 3 соединен с положительным электродом аккумуляторного элемента 101 через четвертый вывод 4 источника питания, при этом четвертый вывод имеет функцию электрического соединения и функцию соединения связи. Вывод идентификации источника питания электрически соединен с выводом идентификации микросхемы управления источником питания.
[0068] Микросхема 200 управления источником питания измеряет напряжение на положительном электроде аккумуляторного элемента 101 через четвертый вывод источника питания и управляет режимом зарядки источника питания в соответствии с напряжением, измеренным на положительном электроде аккумуляторного элемента, при этом режим зарядки включает режим зарядки неизменяющимся постоянным током или режим зарядки неизменяющимся постоянным напряжением.
[0069] Когда микросхема 200 управления источником питания обнаруживает, что напряжение на положительном электроде аккумуляторного элемента не ниже, чем заранее заданное напряжение, микросхема 200 управления источником питания обеспечивает переключение режима зарядки источника питания с режима зарядки неизменяющимся постоянным током на режим зарядки неизменяющимся постоянным напряжением.
[0070] В схеме зарядки источника питания, предложенной в данном варианте осуществления настоящего изобретения, третий вывод микросхемы управления источником питания электрически соединен с положительным электродом аккумуляторного элемента внутри источника питания через четвертый вывод источника питания. Благодаря этому обеспечивается измерение напряжения непосредственно на положительном электроде аккумуляторного элемента, и соответственно, если сравнивать такую схему зарядки источника питания со схемой измерения напряжения на положительном электроде источника питания, она позволяет увеличить время зарядки неизменяющимся постоянным током, сократить общее время зарядки источника питания и повысить скорость зарядки.
[0071] Фиг. 4 представляет собой структурную блок-схему, иллюстрирующую другую схему зарядки источника питания соответствии с одним из примеров осуществления настоящего изобретения, которая отличается от схемы зарядки источника питания, проиллюстрированной на фиг. 3 тем, что источник питания также имеет в своем составе модуль 102 защиты источника питания.
[0072] Первый измерительный конец модуля 102 защиты источника питания электрически соединен с положительным электродом аккумуляторного элемента, первый выходной конец, в качестве четвертого вывода 4 источника питания, электрически соединен с микросхемой 200 управления источником питания, при этом четвертый вывод 4 имеет также функцию соединения связи. Модуль 102 защиты источника питания измеряет напряжение на положительном электроде аккумуляторного элемента через первый измерительный конец и передает значение напряжения, измеренного на положительном электроде, в микросхему 200 управления источником питания через четвертый вывод 4.
[0073] Микросхема 200 управления источником питания определяет, является ли принятое напряжение на положительном электроде аккумуляторного элемента не меньшим, чем заранее заданное напряжение, и если напряжение на положительном электроде не ниже, чем заранее заданное напряжение, микросхема 200 управления источником питания обеспечивает переключение режима зарядки источника питания с режима зарядки неизменяющимся постоянным током на режим зарядки неизменяющимся постоянным напряжением, благодаря чему максимально увеличивается время зарядки неизменяющимся постоянным током, снижается общее время зарядки источника питания и повышается скорость зарядки.
[0074] Фиг. 5 представляет собой структурную блок-схему, иллюстрирующую схему зарядки источника питания в соответствии с одним из примеров осуществления настоящего изобретения, которая отличается от варианта осуществления настоящего изобретения, проиллюстрированного на фиг. 4, тем, что модуль 102 защиты источника питания передает напряжение, измеренное на положительном электроде аккумуляторного элемента, в микросхему управления источником питания через вывод идентификации источника питания. То есть вывод идентификации источника питания является многофункциональным выводом для электрического соединения и соединения связи, при этом отсутствует необходимость добавления нового вывода источника питания, благодаря чему снижается стоимость изготовления схемы зарядки источника питания.
[0075] Первый измерительный конец модуля 102 защиты источника питания электрически соединен с положительным электродом аккумуляторного элемента, а его первый выходной конец электрически соединен с выводом идентификации источника питания, при этом модуль 102 защиты источника питания передает напряжение, измеренное на положительном электроде аккумуляторного элемента, в микросхему 200 управления источником питания через вывод идентификации источника питания. Микросхема 200 управления источником питания определяет, является ли принятое напряжение на положительном электроде аккумуляторного элемента не меньшим, чем заранее заданное напряжение, и если напряжение на положительном электроде не ниже, чем заранее заданное напряжение, микросхема 200 управления источником питания обеспечивает переключение режима зарядки источника питания с режима зарядки неизменяющимся постоянным током на режим зарядки неизменяющимся постоянным напряжением, благодаря чему максимально увеличивается время зарядки неизменяющимся постоянным током, сокращается общее время зарядки источника питания и повышается скорость зарядки.
[0076] В схеме зарядки источника питания, предложенной данным вариантом осуществления настоящего изобретения, напряжение на положительном электроде аккумуляторного элемента, которое измерено модулем защиты источника питания внутри источника питания, передают в микросхему управления источником питания с использованием существующего вывода идентификации источника питания, имеющего многофункциональный режим, соответственно, в источнике питания не требуется добавление нового вывода, благодаря чему снижается стоимость изготовления схемы зарядки источника питания.
[0077] Фиг. 6 представляет собой структурную блок-схему с иллюстрацией еще одной схемы зарядки источника питания в соответствии с одним из примеров осуществления настоящего изобретения, в которой отрицательный электрод аккумуляторного элемента внутри источника питания соединен с первым защитным элементом, при этом модуль защиты источника питания в варианте осуществления настоящего изобретения, показанном на фиг. 6, имеет функцию размыкания защитного элемента с целью защиты аккумуляторного элемента от повреждения при возникновении в источнике питания аварийной ситуации, при помощи определения состояния защитного элемента внутри источника питания, то есть модуль защиты источника питания в данном варианте осуществления настоящего изобретения может одновременно определять состояние защитного элемента внутри источника питания и измерять напряжение на положительном электроде аккумуляторного элемента, а также передавать напряжение, измеренное на положительном электроде аккумуляторного элемента, в микросхему управления источником питания.
[0078] В соответствии с иллюстрацией фиг. 6, первый защитный элемент 103 включен последовательно с отрицательным электродом аккумуляторного элемента, при этом первый защитный элемент 103 содержит ключевой транзистор; и модуль 102 защиты источника питания также включает второй измерительный конец, третий измерительный конец и второй выходной конец.
[0079] Второй измерительный конец модуля 102 защиты источника питания электрически соединен с первым концом первого защитного элемента 103, третий измерительный конец электрически соединен со вторым концом первого защитного элемента 103, а второй выходной конец электрически соединен с управляющим концом ключевого транзистора; при этом модуль защиты источника питания используют также для измерения тока, протекающего через первый защитный элемент 103, и когда ток выходит из заранее заданного диапазона, через второй выходной конец выдают управляющий сигнал на отключение ключевого транзистора. Благодаря этому, при слишком сильном токе зарядки или токе разрядки источника питания, обеспечивается размыкание первого защитного элемента 103 для предотвращения воздействия на аккумуляторный элемент сильного тока, что гарантирует защиту аккумуляторного элемента и продлевает срок его службы.
[0080] В качестве ключевого транзистора может быть выбран МОП-транзистор (металл-окисел-полупроводник), при этом управляющим концом ключевого транзистора будет являться электрод затвора МОП-транзистора. Альтернативно, в качестве ключевого транзистора могут применяться и транзисторы других типов.
[0081] В схеме зарядки источника питания, предложенной в данном варианте осуществления настоящего изобретения, на основе функции, внутренне присущей исходному защиты источника питания из состава источника питания, добавлена новая функция измерения напряжения на положительном электроде аккумуляторного элемента, и соответственно, по сравнению с добавлением нового функционального модуля, это позволяет снизить площадь, занимаемую топологией схемы внутри источника питания, и следовательно, уменьшить объем схемы зарядки источника питания, а также уменьшить объем терминального устройства, в котором применяют такую схему зарядки источника питания.
[0082] Фиг. 7 представляет собой структурную блок-схему, иллюстрирующую схему зарядки источника питания в соответствии с одним из примеров осуществления настоящего изобретения, которая отличается от варианта осуществления настоящего изобретения, проиллюстрированного на фиг. 6, тем, что первый выходной конец модуля защиты источника питания электрически соединен с выводом идентификации источника питания, то есть вывод идентификации источника питания используют в качестве многофункционального вывода для электрического соединения и соединения связи. Модуль защиты источника питания может одновременно определять состояние первого защитного элемента в источнике питания и измерять напряжение на положительном электроде аккумуляторного элемента, а также передавать значение напряжения, измеренного на положительном электроде, в микросхему 200 управления источником питания через вывод идентификации источника питания.
[0083] После введения в схему зарядки источника питания, предложенную в данном варианте осуществления настоящего изобретения, новой функции для микросхемы защиты источника питания из состава источника питания, в схеме зарядки источника питания, дополнительно, вывод идентификации источника питания дополнительно используют в многофункциональном режиме, то есть вывод идентификации имеет функцию электрического соединения и функцию соединения связи, без необходимости добавления нового вывода в источнике питания, что снижает стоимость изготовления источника питания, а также снижает стоимость изготовления схемы зарядки источника питания.
[0084] В соответствии с описанным выше вариантом осуществления способа зарядки источника питания, в настоящем изобретении предложен также вариант осуществления источника питания.
[0085] Фиг. 8 представляет собой структурную блок-схему, на которой показан источник питания в соответствии с одним из примеров осуществления настоящего изобретения и которая аналогична структуре источника питания в схеме зарядки источника питания, показанной на фиг. 3. Источник питания в вариантах осуществления настоящего изобретения может представлять собой аккумулятор в мобильном терминальном устройстве (например, мобильном телефоне, планшетном компьютере и т.п.) или может представлять собой средство накопления электроэнергии в других устройствах, которые настоящим изобретением не ограничены.
[0086] Выводы источника питания включают положительный вывод, отрицательный вывод, вывод идентификации и четвертый вывод 4, при этом источник 100 питания имеет в своем составе аккумуляторный элемент 101 и схему защиты (не показана на фиг. 8). Положительный электрод аккумуляторного элемента электрически соединен с четвертым выводом источника питания, при этом с его помощью напряжение на положительном электроде аккумуляторного элемента передают в микросхему управления источником питания, через четвертый вывод 4.
[0087] При этом положительный электрод аккумуляторного элемента включен последовательно с концом второго защитного элемента 110, а второй конец второго защитного элемента 110 используют в качестве положительного вывода источника питания. Второй защитный элемент 110 может представлять собой терморезистор с положительным температурным коэффициентом, и когда ток зарядки или ток разрядки аккумуляторного элемента является слишком сильным, температура терморезистора увеличивается, значение импеданса терморезистора резко повышается, ограничивая ток, что исключает воздействие на аккумуляторный элемент сильного тока и обеспечивает защиту аккумуляторного элемента; а после устранения неисправности температура терморезистора снижается, и он возвращается в состояние низкого импеданса.
[0088] В источнике питания, предложенном в данном варианте осуществления настоящего изобретения, положительный электрод аккумуляторного элемента внутри источника питания электрически соединен с четвертым выводом источника питания, благодаря чему микросхема управления источником питания измеряет напряжение непосредственно на положительном электроде аккумуляторного элемента, через четвертый вывод источника питания, и микросхема управления источником питания управляет режимом зарядки источника питания в соответствии с напряжением на положительном электроде аккумуляторного элемента.
[0089] Фиг. 9 представляет собой структурную блок-схему с иллюстрацией другого источника питания в соответствии с одним из примеров осуществления настоящего изобретения, которая аналогична структуре источника питания в схеме зарядки источника питания, показанной на фиг. 4.
[0090] В соответствии с иллюстрацией фиг. 9, источник питания дополнительно включает модуль 102 защиты источника питания, при этом первый измерительный конец модуля 102 защиты источника питания электрически соединен с положительным электродом аккумуляторного элемента, первый выходной конец, в качестве четвертого вывода источника питания, электрически соединен с микросхемой 200 управления источником питания, при этом четвертый вывод имеет также функцию соединения связи, и при этом модуль защиты источника питания измеряет напряжение на положительном электроде аккумуляторного элемента через первый измерительный конец и передает напряжение, измеренное на положительном электроде аккумуляторного элемента, в микросхему 200 управления источником питания через четвертый вывод.
[0091] Фиг. 10 представляет собой структурную блок-схему с иллюстрацией еще одного источника питания в соответствии с одним из примеров осуществления настоящего изобретения, которая аналогична структуре источника питания в схеме зарядки источника питания, показанной на фиг. 5, и отличается от источника питания, показанного на фиг. 9, тем, что первый выходной конец модуля 102 защиты источника питания электрически соединен с выводом идентификации источника питания, при этом модуль 102 защиты источника питания передает напряжение, измеренное на положительном электроде аккумуляторного элемента, в микросхему управления источником питания через вывод идентификации источника питания. То есть вывод идентификации источника питания используют как многофункциональный вывод для электрического соединения и соединения связи, при этом отсутствует необходимость добавления нового вывода источника питания, благодаря чему снижается стоимость изготовления схемы зарядки источника питания.
[0092] Фиг. 11 представляет собой структурную блок-схему с иллюстрацией еще одного источника питания в соответствии с одним из примеров осуществления настоящего изобретения, которая аналогична структуре источника питания в схеме зарядки источника питания, показанной на фиг. 6, и отличается от источника питания, показанного на фиг. 9, тем, что модуль 102 защиты источника питания может одновременно определять состояние защитного элемента внутри источника питания и измерять напряжение на положительном электроде аккумуляторного элемента, а также передавать измеренное напряжение на положительном электроде в микросхему управления источником питания.
[0093] Первый защитный элемент 103 включен последовательно с отрицательным электродом микросхемы, при этом первый защитный элемент 103 содержит ключевой транзистор; и при этом модуль 102 защиты источника питания также включает второй измерительный конец, третий измерительный конец и второй выходной конец.
[0094] Второй измерительный конец модуля 102 защиты источника питания электрически соединен с первым концом первого защитного элемента 103, третий измерительный конец электрически соединен со вторым концом первого защитного элемента 103, а второй выходной конец электрически соединен с управляющим концом ключевого транзистора; при этом модуль защиты источника питания используют также для измерения тока, протекающего через первый защитный элемент 103, и когда ток выходит из заранее заданного диапазона, через второй выходной конец выдают управляющий сигнал на отключение ключевого транзистора. Благодаря этому, при слишком сильном токе зарядки или токе разрядки источника питания, обеспечивается размыкание первого защитного элемента 103 для предотвращения воздействия на аккумуляторный элемент сильного тока, что гарантирует защиту аккумуляторного элемента и продлевает срок его службы.
[0095] Фиг. 12 представляет собой структурную блок-схему с иллюстрацией еще одного источника питания в соответствии с одним из примеров осуществления настоящего изобретения, которая аналогична структуре источника питания в схеме зарядки источника питания, показанной на фиг. 6, и отличается от источника питания, показанного на фиг. 11, тем, что первый выходной конец модуля защиты источника питания электрически соединен с выводом идентификации источника питания, то есть вывод идентификации источника питания используют как многофункциональный вывод для электрического соединения и соединения связи, при этом отсутствует необходимость добавления нового вывода источника питания, благодаря чему снижается стоимость изготовления схемы зарядки источника питания.
[0096] В соответствии с рассмотренным выше вариантом осуществления схемы зарядки источника питания в настоящем изобретении предложено также терминальное устройство, включающее: процессор, любую из схем зарядки источника питания, предложенную рассмотренными выше вариантами осуществления настоящего изобретения, и другие модули, при этом упомянутые другие модули могут включать радиочастотную (RF, Radio Frequency) схему, запоминающее устройство для считываемого носителя данных, блок ввода, дисплейный блок, датчик, аудиосхему и модуль Wi-Fi, или аналогичные устройства.
[0097] При этом источник питания обеспечивает, в схеме зарядки источника питания, рабочее напряжение для различных модулей из состава терминального устройства; и процессор применяют для управления рабочими состояниями микросхемы управления источником питания в схеме зарядки источника питания, а также другими модулями в терминальном устройстве.
[0098] Соответствующие варианты осуществления настоящего изобретения в данном документе описаны как выполняющиеся пошагово, при этом за описанием аналогичных или сходных частей можно обращаться к различным вариантам осуществления настоящего изобретения, т.е. в каждом из вариантов осуществления настоящего изобретения могут быть описаны различные части из других вариантов осуществления настоящего изобретения, и при этом за описанием соответствующих друг другу частей можно обращаться к описанию соответствующих вариантов осуществления настоящего изобретения. Все модули, или их часть, могут быть выбраны с целью решения задач, стоящих перед настоящим изобретениям, в соответствии с конкретными потребностями. Специалисты в данной области техники могут, не прилагая творческих усилий, понимать и реализовывать настоящее изобретение.
[0099] Следует понимать, что в соответствующем контексте указывающие на отношения термины, такие как «первый» или «второй», применяются исключительно для отличения одного объекта или операции от другого объекта или другой операции, при этом они не обязательно подразумевают или требуют наличия реального порядка или отношения между этими объектами или операциями. При этом термины «включает», «содержит» или любые другие их варианты подразумевают неисключающее включение, то есть процедура, способ, изделие или устройство, которые включают последовательность элементов, могут включать не только эти, но и другие элементы, не перечисленные явно, а также могут включать дополнительные элементы, изначально присущие процедуре, способу, изделию или устройству. Без дополнительного ограничения, элементы, определенные выражением «включает», не исключают факта включения процессом, способом, изделием или устройством других аналогичных элементов.