專利名稱：手持式裝置的充電電路及其相關(guān)控制電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種手持式裝置的充電電路，特別是關(guān)于一種可省去高壓穩(wěn)壓組件的 充電電路。
背景技術(shù)：
手持式裝置(例如手機(jī))需要具備限壓功能，以避免不穩(wěn)定的充電器產(chǎn)生過(guò)高 的電壓傷害手持式裝置的內(nèi)部控制芯片，例如當(dāng)使用者誤使用不同規(guī)格的充電器來(lái)對(duì)手 持式裝置充電時(shí)，若該充電器提供的電壓高于控制芯片的操作電壓，而手持式裝置又沒(méi)有 對(duì)接收到的電壓進(jìn)行限壓時(shí)，控制芯片容易因此燒毀。一般的解決方法是外接一高壓穩(wěn) 壓器(high voltage regulator)于控制芯片，或是采用特殊的高壓制程(high voltage process)來(lái)設(shè)計(jì)控制芯片，以使控制芯片可耐高壓。然而，無(wú)論是高壓穩(wěn)壓器或高壓制程的 成本都不低，均會(huì)提高手持式裝置的生產(chǎn)成本。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種手持式裝置的充電電路及其相關(guān)控制電 路，可省去高壓穩(wěn)壓組件，降低手持式裝置的生產(chǎn)成本與復(fù)雜度。為了解決以上技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了如下技術(shù)方案本發(fā)明提供了一種手持式裝置的充電電路。該充電電路用來(lái)提供一外部電源所供 應(yīng)的電流以提供給該手持式裝置的電池進(jìn)行充電，該充電電路并包含有一電流調(diào)節(jié)電路、 一感測(cè)電路、一充電控制電路、一電壓限壓電路以及一限流電路。電流調(diào)節(jié)電路系用來(lái)接收 外部電源所供應(yīng)的電流并調(diào)整該電流以對(duì)電池進(jìn)行充電，感測(cè)電路系感測(cè)該電池的充電狀 態(tài)以產(chǎn)生一感測(cè)結(jié)果，而充電控制電路則根據(jù)感測(cè)結(jié)果產(chǎn)生一電流調(diào)節(jié)信號(hào)，電壓限壓電 路系限制輸入充電控制電路的電壓值，限流電路系限制輸入該電壓限壓組件的電流值。本發(fā)明還提供了一種手持式裝置的充電電路的控制電路。該控制電路用于依據(jù)一 外部電源的電壓及該手持式裝置的一電池的充電狀態(tài)，控制一電流調(diào)節(jié)電路調(diào)整對(duì)該電池 充電的電流，該控制電路并包含有一過(guò)電壓保護(hù)電路、一充電控制電路及一電壓限壓電路， 過(guò)電壓保護(hù)電路系根據(jù)該偵測(cè)值以決定是否產(chǎn)生一過(guò)電壓保護(hù)訊號(hào)，充電控制電路系根據(jù) 電池的充電狀態(tài)及該過(guò)電壓保護(hù)訊號(hào)，產(chǎn)生一電流調(diào)節(jié)信號(hào)，電壓限壓電路系限制輸入該 充電控制電路的電壓值。本發(fā)明采用的手持式裝置的充電電路及其相關(guān)控制電路，使用常壓制程組件來(lái)保 護(hù)手持式裝置的控制芯片不受過(guò)高的充電電壓影響而損毀，可省去高壓穩(wěn)壓組件或高壓制 程，進(jìn)而降低手持式裝置的生產(chǎn)成本與復(fù)雜度。


圖1為本發(fā)明充電電路的一實(shí)施例的示意圖。圖2為圖1中電壓限壓電路以及限流電路的一實(shí)施例的示意圖。
圖3為圖1的電壓限壓電路將充電器輸入充電控制電路的電壓Vc控制于箝位電 壓Vp內(nèi)的示意圖。圖4為圖1中電壓限壓電路以及限流電路的另一實(shí)施例的示意圖。圖5為本發(fā)明充電電路的另一實(shí)施例的示意圖。圖6為圖5的電壓限壓電路以及過(guò)電壓保護(hù)電路運(yùn)作的示意圖。主要組件符號(hào)說(shuō)明100充電電路110電流調(diào)節(jié)電路120感測(cè)電路130充電控制電路135驅(qū)動(dòng)電路140電壓限壓電路150限流電路160高壓封鎖電路170充電埠180電池190-H-* LL 心片210電壓偵測(cè)電路220過(guò)電壓保護(hù)電路
具體實(shí)施例方式請(qǐng)參考圖1，其系本發(fā)明充電電路的一實(shí)施例的示意圖。充電電路100包含有一 電流調(diào)節(jié)電路110、一感測(cè)電路120、一充電控制電路130、一電壓限壓電路140、一限流電 路150，以及一充電埠170。充電電路100可應(yīng)用于一手持式裝置，例如手機(jī)、個(gè)人數(shù)字助理 (PDA)，以提供充電管理功能。當(dāng)該手持式裝置的充電器(圖中未顯示)插入充電端口 170 時(shí)，其系透過(guò)充電端口 170、電流調(diào)節(jié)電路110及感測(cè)電路120所形成的充電路徑對(duì)手持式 裝置的一電池180充電，其中感測(cè)電路120可藉由感測(cè)電池180的電壓值或感測(cè)充電路徑 上的電流值來(lái)偵測(cè)電池180的充電狀態(tài)，并將感測(cè)結(jié)果回授給充電控制電路130的一驅(qū)動(dòng) 電路135，再由驅(qū)動(dòng)電路135依據(jù)感測(cè)結(jié)果控制電流調(diào)節(jié)電路110，以調(diào)節(jié)提供至電池180 的電流大小。在一實(shí)施例中，感測(cè)電路120系包含一電阻，電流調(diào)節(jié)電路110系包含一晶體 管，而驅(qū)動(dòng)電路135系依據(jù)電阻的端電壓(其系對(duì)應(yīng)于電池180的電壓值)或電阻上的跨 壓(其系對(duì)應(yīng)于充電路徑上的電流值)來(lái)控制晶體管的開關(guān)程度，以控制充電器提供至電 池180的電流大小。充電控制電路130也會(huì)接受來(lái)自充電器提供的電源，如同先前技術(shù)中所述，不穩(wěn) 定的充電器產(chǎn)生的過(guò)高電壓可能使充電控制電路130受到損害，例如使用者誤使用不同規(guī) 格的充電器插入充電埠170，而該充電器提供的電壓高于充電控制電路130的操作電壓。為 了使充電控制電路130不受上述情況影響，電壓限壓電路140系用來(lái)限制充電器輸入充電 控制電路130的電壓值Vc，而限流電路150系用來(lái)限制流至電壓限壓電路140的電流值Ir。請(qǐng)參考圖2，其系顯示電壓限壓電路140以及限流電路150的一實(shí)施例，電壓限壓 電路140可以齊納二極管(Ziener diode)、并聯(lián)穩(wěn)壓器(shuntregulator)或其它主動(dòng)或 被動(dòng)的箝位(clamp)組件來(lái)加以實(shí)作，而限流電路150在本實(shí)施例中系一被動(dòng)組件，例如圖 標(biāo)的電阻。當(dāng)充電器提供的電壓Vin低于電壓限壓電路140的箝位電壓(clamp voltage) 時(shí)，如圖3所示，流過(guò)電壓限壓電路140的電流Ir幾乎為零，而電壓限壓電路140幾乎不動(dòng) 作，此時(shí)輸入充電控制電路130的電壓Vc約略等同于輸入的電壓Vin ；然而，當(dāng)充電器提供 的電壓Vin高于電壓限壓電路140的箝位電壓值Vp時(shí)，電壓限壓電路140導(dǎo)通，流過(guò)電壓限壓電路140的電流量Ir增大，使流向充電控制電路130的電流Ic維持定值，此時(shí)限流電路 150上跨有壓降，使輸入充電控制電路130的電壓Vc維持在電壓限壓電路140的箝位電壓 值Vp，其中電壓Vc系提供充電控制電路130正常工作用，若超過(guò)箝位電壓值Vp，可能造成 充電控制電路130過(guò)電壓燒毀。限流電路150提供了限流功用，使電流Ir不會(huì)急遽上升， 電壓限壓電路140不需汲入大量的電流Ir即可將電壓Vc限制在其箝位電壓值Vp內(nèi)，使充 電控制電路130不因輸入電壓Vin無(wú)法正常運(yùn)作。圖4為電壓限壓電路140以及限流電路150的另一實(shí)施例的示意圖。在本實(shí)施例 中，限流電路150更包含一主動(dòng)組件，例如圖標(biāo)的晶體管，當(dāng)電壓Vc超過(guò)箝位電壓值Vp時(shí) (電流Ic不變，電流Ir增加)，電壓限壓電路140會(huì)降低限流電路150中晶體管的基極電 壓，使通過(guò)晶體管的射、集極電流下降，使壓Vc降低，且不超過(guò)箝位電壓值Vp。上述設(shè)計(jì)亦 可避免電壓Vc超過(guò)箝位電壓值Vp，而使充電控制電路130不因輸入電壓Vin無(wú)法正常運(yùn) 作。電壓限壓電路140的箝位電壓值系依據(jù)充電控制電路130的可操作電壓范圍或最 高耐電壓值而設(shè)計(jì)，如此可確保充電控制電路130不會(huì)因?yàn)槌潆娖鞯倪^(guò)電壓而損毀。在一 實(shí)施例中，充電控制電路130及電壓限壓電路140系整合于手持式裝置的一芯片190內(nèi)，藉 由電壓限壓電路140將電壓Vc控制在低壓/常壓組件可操作的電壓范圍內(nèi)，例如設(shè)計(jì)箝位 電壓值為6V，芯片190不需采用特殊的高壓制程也可具備高壓防護(hù)的功能。充電電路100更可包含一高壓封鎖(blocking)電路160，耦接于電流調(diào)節(jié)電路 110、限流電路150以及驅(qū)動(dòng)電路135之間，在一實(shí)施例中，高壓封鎖電路160系包含一NMOS 晶體管，閘極端耦接于限流電路150，源極端耦接于電流調(diào)節(jié)電路110，而汲極端耦接于驅(qū) 動(dòng)電路135，故NMOS晶體管的汲極電壓可被閘極電壓所控制。因此，當(dāng)充電器所提供的電壓 Vin過(guò)高時(shí)，高壓封鎖電路160可隔離輸入電壓Vin及驅(qū)動(dòng)電路135，避免驅(qū)動(dòng)電路135因 過(guò)電壓而燒毀，以確保驅(qū)動(dòng)電路135仍然能正常運(yùn)作。此外，如圖5所示，充電電路100更可包含一電壓偵測(cè)電路210以及一過(guò)電壓保護(hù) (over voltage protection, 0VP)電路220，其中電壓偵測(cè)電路210系用來(lái)偵測(cè)充電器的輸 出電壓值Vin以產(chǎn)生一偵測(cè)值，而過(guò)電壓保護(hù)電路220則根據(jù)該偵測(cè)值判斷是否啟動(dòng)過(guò)電 壓保護(hù)功能，通知驅(qū)動(dòng)電路135關(guān)閉電流調(diào)節(jié)電路110以停止對(duì)電池180充電。在一實(shí)施例 中，電壓偵測(cè)電路210系一分壓電路(voltage divider)，用來(lái)偵測(cè)電壓Vin并對(duì)芯片190 的接口提供限壓保護(hù)，而分壓的系數(shù)則可依據(jù)芯片190的操作電壓來(lái)設(shè)計(jì)，舉例來(lái)說(shuō)，當(dāng)分 壓系數(shù)為4，而充電器提供的最高電壓為24V時(shí)，經(jīng)過(guò)分壓而輸入過(guò)電壓保護(hù)電路220的最 高電壓為6V，并不會(huì)超出芯片190的耐電壓范圍。電壓偵測(cè)電路210的偵測(cè)值接著輸入過(guò)電壓保護(hù)電路220，過(guò)電壓保護(hù)電路220系 比較該偵測(cè)值與一參考值來(lái)判斷是否啟動(dòng)過(guò)電壓保護(hù)功能，且參考值系依據(jù)電流調(diào)節(jié)電路 110的操作功率而設(shè)定。在一實(shí)施例中，當(dāng)過(guò)電壓保護(hù)電路220判斷充電器的電壓Vin高于 參考值時(shí)，為避免過(guò)熱損傷充電路徑上的組件，驅(qū)動(dòng)電路135系將電流調(diào)節(jié)電路110完全關(guān) 閉，使流經(jīng)電流調(diào)節(jié)電路110的電流量為0，否則因?yàn)殡妷篤in很高，只要稍微有電流流過(guò)， 還是會(huì)在電流調(diào)節(jié)電路110上產(chǎn)生相當(dāng)大的功率消耗，使電流調(diào)節(jié)電路110燒毀。如圖所示，充電控制電路130、電壓限壓電路140以及過(guò)電壓保護(hù)電路220可整合 于手持式裝置的芯片190內(nèi)，由相同的常壓半導(dǎo)體制程所制成，例如標(biāo)準(zhǔn)互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)制程，如此一來(lái)，芯片190無(wú)需外接高壓穩(wěn)壓器或是采用特殊的高壓制程，即 可忍受充電器的過(guò)電壓，可降低手持式裝置的生產(chǎn)成本。接下來(lái)將以圖6為例說(shuō)明電壓限壓電路140與過(guò)電壓保護(hù)電路220的運(yùn)作。當(dāng)充 電器插入充電埠170時(shí)，若充電器提供的電壓Vin維持在正常操作電壓Vnmial，例如5V，電壓 限壓電路140與過(guò)電壓保護(hù)電路220不會(huì)運(yùn)作，而充電控制電路130依據(jù)感測(cè)電路120的 感測(cè)結(jié)果調(diào)整電流調(diào)節(jié)電路110的開關(guān)程度以使電池180穩(wěn)定的充電，直到電池180達(dá)到 飽合狀態(tài)為止。當(dāng)充電器的電壓Vin不穩(wěn)定，高于箝位電壓Vp (例如6V)時(shí)，電壓限壓電路 140將輸入充電控制電路130的電壓值Vc箝制在6V，而(Vin-Vp)的電壓差則跨在限流電 路150上，使充電控制電路130可在正常操作電壓范圍內(nèi)工作，此時(shí)過(guò)電壓保護(hù)電路220仍 然不運(yùn)作。而當(dāng)充電器的電壓Vin持續(xù)升高，并高于過(guò)電壓保護(hù)點(diǎn)V。vp時(shí)，過(guò)電壓保護(hù)電路 220啟動(dòng)過(guò)電壓保護(hù)功能，控制驅(qū)動(dòng)電路130將電流調(diào)節(jié)電路110關(guān)閉并停止對(duì)電池180充 電，以保護(hù)充電路徑上的組件不因過(guò)熱而損毀。充電電路100系利用將電壓限壓組件(例如并聯(lián)穩(wěn)壓器)運(yùn)用于手持式裝置中， 實(shí)現(xiàn)過(guò)電壓的保護(hù)，由于電壓限壓電路140、充電控制電路130及過(guò)電壓保護(hù)電路220均可 為常壓制程組件，故芯片190可采用常壓制程，有助于降低手持式裝置的生產(chǎn)成本與復(fù)雜度。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，凡依本發(fā)明權(quán)利要求所做的均等變化與修 飾，皆應(yīng)屬本發(fā)明的涵蓋范圍。
權(quán)利要求
1.一種手持式裝置的充電電路，用來(lái)接收一外部電源所供應(yīng)的電流以提供給該手持式 裝置的一電池進(jìn)行充電，其特征在于，該充電電路包含有一電流調(diào)節(jié)電路，耦接于該外部電源及該電池，用來(lái)接收該外部電源所供應(yīng)的電流，并 調(diào)整該電流以對(duì)電池進(jìn)行充電；一感測(cè)電路，耦接于該電池，用來(lái)感測(cè)該電池的充電狀態(tài)以產(chǎn)生一感測(cè)結(jié)果；一充電控制電路，耦接于該感測(cè)電路以及該電流調(diào)節(jié)電路，用來(lái)根據(jù)該感測(cè)結(jié)果，產(chǎn)生 一電流調(diào)節(jié)信號(hào)；一電壓限壓電路，耦接于該充電控制電路，用來(lái)限制輸入該充電控制電路的電壓值；以及一限流電路，耦接于該電壓限壓電路及該外部電源，用來(lái)限制輸入該電壓限壓電路的 電流值；其中該電流調(diào)節(jié)電路依據(jù)該電流調(diào)節(jié)信號(hào)，調(diào)整該電流以對(duì)電池進(jìn)行充電。
2.如權(quán)利要求1所述的充電電路，其特征在于，更包含有一電壓偵測(cè)電路，耦接于該外部電源，用來(lái)偵測(cè)該外部電源的輸出電壓值以產(chǎn)生一偵 測(cè)值；以及一過(guò)電壓保護(hù)電路，耦接于該電壓偵測(cè)電路以及該充電控制電路，用來(lái)根據(jù)該偵測(cè)值 以決定是否產(chǎn)生一過(guò)電壓保護(hù)訊號(hào)；其中該充電控制電路根據(jù)該過(guò)電壓保護(hù)訊號(hào)啟動(dòng)過(guò)電壓保護(hù)功能。
3.如權(quán)利要求2所述的充電電壓，其特征在于，該過(guò)電壓保護(hù)電路系比較該偵測(cè)值與 一參考值來(lái)以決定是否產(chǎn)生過(guò)電壓保護(hù)訊號(hào)，且該參考值系依據(jù)該電流調(diào)節(jié)電路的操作電 壓范圍而設(shè)定。
4.如權(quán)利要求1所述的充電電路，其特征在于，該電壓限壓電路與該充電控制電路整 合在同一集成電路中，并由標(biāo)準(zhǔn)互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(CM0Q制程所制成。
5.如權(quán)利要求1所述的充電電路，其特征在于，該限流電路包含有一被動(dòng)組件。
6.如權(quán)利要求1所述的充電電路，其特征在于，該限流電路包含有一主動(dòng)組件。
7.如權(quán)利要求1所述的充電電路，其特征在于，該電壓限壓電路、該充電控制電路及該 電壓限壓電路整合在同一集成電路中，并標(biāo)準(zhǔn)互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體制程所制成。
8.一種手持式裝置的充電電路的控制電路，用于依據(jù)一外部電源的電壓及該手持式裝 置的一電池的充電狀態(tài)，控制一電流調(diào)節(jié)電路調(diào)整對(duì)該電池充電的電流，其特征在于，該控 制電路包含有一過(guò)電壓保護(hù)電路，耦接于該外部電源，用來(lái)根據(jù)該偵測(cè)值以決定是否產(chǎn)生一過(guò)電壓 保護(hù)訊號(hào)；一充電控制電路，耦接于該電池、該電流調(diào)節(jié)電路及該過(guò)電壓保護(hù)電路，用來(lái)根據(jù)該電 池的充電狀態(tài)及該過(guò)電壓保護(hù)訊號(hào)，產(chǎn)生一電流調(diào)節(jié)信號(hào)；以及一電壓限壓電路，耦接于該外部電壓，用來(lái)限制輸入該充電控制電路的電壓值。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種手持式裝置的充電電路及其相關(guān)控制電路，其系以一電流調(diào)節(jié)電路接收一外部電源所供應(yīng)的電流以提供給手持式裝置的一電池進(jìn)行充電，以一感測(cè)電路感測(cè)該電池的充電狀態(tài)以產(chǎn)生一感測(cè)結(jié)果，以一充電控制電路根據(jù)感測(cè)結(jié)果調(diào)節(jié)提供至該電池的電流量，并以一電壓限壓電路限制該外部電源輸入充電控制電路的電壓值，以及一限流電路來(lái)限制流至該電壓限壓組件的電流值。由于電壓限壓電路及充電控制電路均可為常壓制程組件，有助于降低手持式裝置的生產(chǎn)成本與復(fù)雜度。
文檔編號(hào)H02J7/06GK102104268SQ20091025818
公開日2011年6月22日 申請(qǐng)日期2009年12月22日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月22日
發(fā)明者林宋宜, 王弘毅, 陳冠宇 申請(qǐng)人:晨星半導(dǎo)體股份有限公司, 晨星軟件研發(fā)(深圳)有限公司