电流增大模块及电子终端制造技术

本发明专利技术涉及一种电流增大模块及电子终端。该电流增大模块包括转换电容、输出端电容、切换开关组、以及切换控制单元；输出端电容的第一端连接在充电电源输出端、第二端接地；转换电容通过切换开关组连接在充电电源输入端和输出端电容之间，形成第一充电线路和第二充电线路；第一充电线路为充电电源输入端接入的输入电压经过转换电容到达输出端电容；第二充电线路为断开输入电压，并且转换电容的输出叠加到输出端电容的输出；切换控制单元根据接入的控制信号控制切换开关组在第一充电线路和第二充电线路之间切换。实现降低线缆传输电流的最大值，进而具有降低线缆损耗、提高传输效率、提高线缆通用性、减少电子终端的发热等优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及快速充电
，尤其涉及一种电流增大模块及电子终端。
技术介绍
随着便携电子终端，特别是智能电子终端配置的提升，对电量的消耗量也越来越大。近年来，相同体积下电池容量提升技术遇到瓶颈，已经不能满足智能便携电子终端的续航要求，导致的结果是便携电子终端的充电频率越发频繁，充电次数的增加导致花在充电上的时间也越来越长，已经严重影响到了用户体验。如图1所示，是现有技术中电子终端的示例充电环境的框图。该环境包括充电设备10，该充电设备10能够经由充电输出连接器11提供充电电流。充电设备10可以具有电源插头13以获得来自常规电力插座的电力，以及使用常规组件(未示出)，以将交流电(AC)转换成预定电压的直流电(DC)，该预定电压适用于经由常规电缆20对电子终端30进行充电。在另一种现有技术中，电源插头13可以是连接到常规组件(未示出)的常规DC电源插头(未示出)，该常规组件将进入的DC电流和电压转变成用于对电子终端30进行充电的适当的DC电流和电压。在另一现有技术中，充电设备10可以包括电池12，该电池12用于在没有可以使用的AC电源或充电设备10不包括电源插头的情况下来提供充电电流。充电设备10的示例包括：输出功率在100W以内，输出电压在20V以下的充电设备，包括但不限于手机充电器/设备、便携计算机充电器/设备、USB接口充电器/设备、台式计算机和便携式计算机等。充电设备10的充电输出连接器11经由兼容类型的连接器21连接到电缆20的一端。电缆20的另一端经由兼容类型的连接器22连接到电子终端30的连接器31。当电缆20耦合到充电设备10和电子终端30时，充电设备10的连接器11将表现为至电子终端30的充电输出端口。电子终端30的接口将表现为充电输入端口。在另一现有技术中，电缆20的连接器21和充电设备10的连接器11被组合成不可以从充电设备10拆分的一个连接器。电子终端30是能够经由连接器31接收充电电流的任何便携式设备，以及对电子终端30内耦合到电子终端30的电池32进行充电。电子终端30的一些示例包括便手机、携式电话、mp3/mp4播放器、笔记本电脑、智能手表、智能手环、平板电脑和个人游戏机等。为了缩短充电时间，需要使用较大的充电电流对电池充电，电流从充电设备经充电线缆传输到便携电子终端过程中会依次经过充电设备、充电线缆、便携电子终端内部充电线路及若干连接器，最后才到达充电电池，这些位置均存在不可忽略的电阻，由公式P＝I2*R，电流增加3倍，发热量会增大9倍，损耗会增加9倍。现有的第一种快速充电技术：充电设备通过加大输出电流的方式在单位时间内将更大的功率经过充电线缆输入到便携电子终端给电池充电，简称低压快充。低压快充需要加粗线缆及走线导体横截面积、增加连接器金手指数量及加厚镀金层，的方式降低线缆、走线及连接器功率损耗，使用此类技术的便携电子终端充电时对线缆阻抗十分敏感，必须使用专用的低阻抗线缆才能进行快速充电，如果更换通用的USB线缆则不能安全的进行快速充电。现有的第二种快速充电技术：充电设备通过升高输出电压的方式在单位时间内将更大的功率经过充电线缆输入到便携电子终端给电池充电，简称高压快充。高压快充需要在便携电子终端中增加直流加压装置，目前普遍使用电感充放电方式来做直流降压。电感充放电做直流降压的技术典型转化效率为90％。充电设备输出24W的功率，在电感充放电直流降压单元损耗的功率为2.4W。另外，第一现有技术使用分别放置在充电设备中的单片机与放置在便携电子终端中的单片机的输入输出接口对连的方式传输充电设备与便携电子终端之间的沟通信号。其接口的低电平噪声容限和高电平噪声容限不足，当线缆IRdrop大于一定程度时，便携电子终端与充电设备之间的通信不能稳定进行。第二现有技术在电子终端端通过以一定规律大电流小电流交替抽电的方式完成对充电设备的单向沟通，第一缺点是只能便携电子终端对充电设备单向通信，充电设备无法对便携电子终端发送信号，第二缺点是传输的指令有限，不能实现充电设备输出电压的密集调整，第二缺点是传输过程中充电电流不可避免地减小，延长了充电时间。第三现有技术通过便携电子终端交替改变第一信号线和第二信号线的电平实现便携电子终端对充电设备沟通，第一缺点是只能便携电子终端对充电设备单向通信，充电设备无法对便携电子终端发送信号，第二缺点是传输的指令有限，不能实现充电设备输出电压的密集调整。如图2所示，是图1的充电环境的连接关系示意图，在一个通用的电子终端充电行为中：充电设备10输出电流经由连接器11电源脚流经充电线缆连接器21的电源脚，经过充电线缆的电源线流到连接器22的电源脚，再流到电子终端充电输入连接器31的电源脚，流经电子终端充电输入回路线路及电芯后，耦合到充电输入连接器31的地脚，再一次经由充电线缆连接器22的地脚，充电线缆的地线，充电线缆的连接器21的地脚，回到充电设备10的充电输出连接器11的地脚。在该回路中，依次通过电源线缆及连接器串联等效电阻RS121，RS201，RS231；电子终端内部走线串联等效电阻Rpcb1，Rpcb2，电芯等效电阻Rcell；地线缆及连接器串联等效电阻RS232，RS202，RS122。上述现有技术中至少存在以下技术问题：1、通信稳定性问题充电设备10经由电缆20对电子终端30充电时，电流依次通过电源线及连接器串联等效电阻RS121，RS201，RS231，电子终端充电线路等效电阻Rpcb1，Rpcb2；然后依次通过地线及连接器串联等效电阻RS232，RS202，RS122回到充电设备10。被设计为高压快充的电源路径串联等效电阻Rhp＝RS121+RS201+RS231+Rpcb1被设计为150mR，地回路串联等效电阻Rhg＝Rpcb2+RS232+RS202+RS122被设计为150mR，设计最大充电电流为Imax＝3A，则地回路压降为ΔVgnd＝Rgnd*Imax＝0.45V。被设计为低压快充的充电设备到电子终端的缆地回路串联等效电阻Rhg＝Rpcb2+RS232+RS202+RS12被设计为60mR，设计最大充电电流为Imax＝6A，则地回路初始压降为ΔVgnd＝Rgnd*Imax＝0.36V。随着线缆插接次数的增加连接器插针出现磨损、氧化、变形之后地回路中RS122和RS232增大20mR，则地回路串联等效电阻增大为60mR+本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可用于充电的电流增大模块，其特征在于，包括转换电容、输出端电容、切换开关组、以及切换控制单元；所述输出端电容的第一端连接在充电电源输出端、第二端接地；所述转换电容通过所述切换开关组连接在充电电源输入端和所述输出端电容之间，形成第一充电线路和第二充电线路；所述第一充电线路为所述充电电源输入端接入的输入电压经过所述转换电容到达所述输出端电容；所述第二充电线路为断开所述充电电源输入端接入的输入电压，并且所述转换电容的输出叠加到所述输出端电容的输出；所述切换控制单元与所述切换开关组连接，根据接入的控制信号控制所述切换开关组在所述第一充电线路和第二充电线路之间切换。

【技术特征摘要】
1.一种可用于充电的电流增大模块，其特征在于，包括转换电容、输出
端电容、切换开关组、以及切换控制单元；
所述输出端电容的第一端连接在充电电源输出端、第二端接地；
所述转换电容通过所述切换开关组连接在充电电源输入端和所述输出端
电容之间，形成第一充电线路和第二充电线路；
所述第一充电线路为所述充电电源输入端接入的输入电压经过所述转换
电容到达所述输出端电容；
所述第二充电线路为断开所述充电电源输入端接入的输入电压，并且所
述转换电容的输出叠加到所述输出端电容的输出；
所述切换控制单元与所述切换开关组连接，根据接入的控制信号控制所
述切换开关组在所述第一充电线路和第二充电线路之间切换。
2.根据权利要求1所述的电流增大模块，其特征在于，所述切换开关组
包括第一电源开关、第二电源开关、第三电源开关、以及第四电源开关；
所述第一电源开关的电源输入端与所述充电电源输入端连接；所述第一
电源开关的电源输出端同时与所述转换电容的第一端、所述第四电源开关的
电源输入端连接；
所述第二电源开关的电源输入端与所述转换电容的第二端连接，所述第
二电源开关的电源输出端接地；
所述第三电源开关的电源输入端与所述转换电容的第二端连接；
所述第三电源开关的电源输出端、所述第四电源开关的电源输出端连接
至所述输出端电容。
3.根据权利要求2所述的电流增大模块，其特征在于，所述切换控制单

\t元包括正向缓冲器、反向缓冲器；
所述正向缓冲器的输入端和所述反向缓冲器的输入端同时连接到控制输
入端接入所述控制信号；
所述正向缓冲器的输出端连接至所述第一电源开关和第三电源开关的控
制输入端；
所述反向缓冲器的输出端连接至所述第二电源开关和第四电源开关的控
制输入端；
当所述正向缓冲器控制所述所述第一电源开关和第三电源开关闭合时，
所述反向缓冲器控制所述第二电源开关和第四电源开关断开，接通所述第一
充电线路；
当所述正向缓冲器控制所述所述第一电源开关和第三电源开关断开时，
所述反向缓冲器控制所述第二电源开关和第四电源开关闭合，接通所述第二
充电线路。
4.根据权利要求1-3任一项所述的电流增大模块，其特征在于，所述电
流增大模块还包括输入端电容，所述输入端电容的第一端连接在充电电源输
入端、第二端接地，用于稳定所述充电电源输入端接入的输入电压；
所述控制信号为时钟源信号，占空比为50％。
5.一种可快速充电的电子终端，其特征在于，包括权利要求1-4任一项
所述的电流增大模块、充电控制单元、充电输入连接器、以及充电电池；
所述充电输入连接器接入充电电源至所述电流增大模块的充电电源输入
端；
所述充电控制单元输出控制信号至...

【专利技术属性】
技术研发人员：王富明，
申请(专利权)人：珠海市魅族科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44