一种移动终端、可直充电源适配器及充电方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于直流充电技术领域，具体地说，是涉及一种用于对移动终端内部的电 池进行充电的方法以及支持所述充电方法的移动终端和可直充电源适配器。
【背景技术】
[0002] 目前，便携式移动终端已经深入到人们生活的方方面面，成为引领半导体产业前 进的主导力量。目前的便携式移动终端大多采用可充电电池为产品内部的系统电路供电。 随着便携式产品所支持的功能日渐繁多，其系统电路的耗电量也随之增大，在电池容量有 限的情况下，产品充电后的续航时间逐渐缩短，导致充电操作变得越来越频繁。
[0003] 目前，广泛采用的电池充电方式主要有两种：一种是利用常规的电源适配器(充电 器）为电池充电，即标准DCP充电方式，这种常规电源适配器一般仅支持5V/9V/12V等固定 电压输出，输出电压的选择性相对较小，充电时间较长，例如一块手机电池从耗尽到充满电 所需的时间一般在3-4小时；另一种是利用主机(例如计算机等)为电池充电，即SDP充电方 式，这种充电方式，由于通过主机输出的充电电压恒定，且充电电流较小，因此需要比标准 DCP充电方式更长的充电时间。较长的充电时间严重影响着用户对便携式移动终端的日常 使用，在很大程度上降低了用户使用的满意度。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于提供一种移动终端、可直充电源适配器及充电方法，以加快电 池的充电速度。
[0005] 在一个方面，本发明提出了一种移动终端的充电方法，包括：移动终端检测到其 USB接口上有外部设备插入，判断USB接口的两个差分数据引脚是否短接；若未短接，则与 插入的外部设备进行USB通信；若USB通信失败，则与插入的外部设备进行UART通信；若 UART通信成功，则判定插入的外部设备是可直充电源适配器；然后，检测移动终端的电池 电压，若电池电压在预设的直充阈值的范围内，则所述电池由可直充电源适配器输出的充 电电压直接充电，并根据当前的电池电压确定可直充电源适配器的充电电压值。
[0006] 在采用可直充电源适配器为电子产品充电时，为了加快电池的充电速度，在电池 电压落在直充阈值的范围内时，本发明采用大电流直充的方式，利用适配器输出的充电电 压直接为电池充电，通过控制充电电流维持在较高的安全目标值上，以尽可能地缩短电池 充满电所需的时间。
[0007] 为了使充电电流能够维持在目标充电电流值上，需要根据电池电压的变化动态地 调整电源适配器输出的充电电压。为了实现充电电压的动态调节，本发明提出以下三种优 选设计方案： 方案一，移动终端根据检测到的电芯电压Vbat Mal查找预设的对照表，获取V bat Mal所处 区间段所对应的目标充电电压值Vwt，发送至可直充电源适配器，以确定可直充电源适配器 输出的充电电压值； 方案二，移动终端将检测到的电芯电压Vbat Mal发送至可直充电源适配器，通过可直充 电源适配器查找预设的对照表，以获取Vbat Mal所处的区间段所对应的目标充电电压值V _， 并接收可直充电源适配器调节输出的目标充电电压； 方案三，移动终端根据所述电池支持的最大端子电压以及电池内阻确定出充电电流最 大值Imax，继而根据Imax确定出当前电芯电压Vbat Mal所对应的目标充电电流值I tmg，进而根 据Itog结合充电线上的电阻阻值、移动终端的电路板上的电阻阻值以及电池内阻计算出目 标充电电压值V tjut，发送至可直充电源适配器，以确定所述可直充电源适配器输出的充电电 压值。
[0008] 其中，所述对照表优选采用以下方式生成： 针对范围在[S1，S2]区间内的电芯电压设置i个区间段，记为Xil~xi2; 针对每一个所述的区间段分别计算该区间段所对应的V^、Itmg和充电电流最大值 ImM，其中， Imaxmin((Vbat-maxVbat-real)ZRbat，lallow)， ItargImaxAI' V〇utVbat-real+Itarg* (Rline+Rboard+Rbat); 公式中，Rline为充电线上的电阻阻值，R移动终端的电路板上的电阻阻值，Rbat为 所述电池的内阻阻值，Vbatmax为所述电池支持的最大端子电压值，Iallw是在保证电池充电 安全的前提下选取的最大安全充电电流值，△ I为设定的电流差值； 根据参数Vbat Mal、Vwt、Itmg、Imax生成所述的对照表。
[0009] 优选的，所述直充阈值的范围为[S1，S2]，所述直充阈值的范围[S1，S2]与标准 DCP充电模式下的恒流充电阶段所对应的电池电压范围一致；当电池电压小于Sl时，通过 电源管理芯片对所述电池进行小电流预充；当电池电压大于S2时，通过电源管理芯片对所 述电池进行恒压充电；当所述电池电压在所述直充阈值的范围以外时，移动终端通知可直 充电源适配器输出其在默认情况下输出的恒定充电电压。
[0010] 进一步的，所述移动终端在检测到其USB接口的两个差分数据引脚短接时，判定 插入的外部设备是常规电源适配器，并启动标准的DCP充电模式。所述移动终端在检测到 其USB接口的两个差分数据引脚未短接且与插入的外部设备USB通信成功时，判定插入的 外部设备是主机，并启动标准的SDP充电模式。
[0011] 基于上述移动终端的充电方法，本发明还提供了一种移动终端，设置有电池、USB 接口和微处理器；所述电池用于储存电能；所述USB接口用于插接外部设备；所述微处理器 在检测到所述USB接口上有外部设备插入时，对USB接口的两个差分数据引脚是否短接进 行判断；若未短接，则与插入的外部设备进行USB通信；若USB通信失败，则与插入的外部 设备进行UART通信；若UART通信成功，则判定插入的外部设备是可直充电源适配器；检测 所述电池的电压，若电池电压在预设的直充阈值的范围内，则控制可直充电源适配器输出 的充电电压对所述电池进行直充，并根据当前的电池电压确定所述可直充电源适配器的充 电电压值。
[0012] 进一步的，在所述移动终端中还设置有选通开关，连接在所述的USB接口与微处 理器之间，所述选通开关在默认状态下将所述USB接口的两个差分数据引脚与微处理器的 差分数据接口连通，用于微处理器与外部设备之间进行USB通信；当USB通信失败时，微处 理器控制所述选通开关切换，将所述USB接口的两个差分数据引脚与微处理器的UART接口 连通，与外部设备进行UART通信。
[0013] 再进一步的，在所述移动终端中还设置有直充开关和电源管理芯片；所述直充开 关连接在所述USB接口与电池之间，所述微处理器在检测到所述电池电压在预设的直充阈 值的范围内时，控制所述直充开关导通，将所述可直充电源适配器输出的充电电压直接传 送至所述电池，对所述电池进行直充；所述电源管理芯片连接在所述USB接口与电池之间， 所述微处理器在检测到所述电池电压在预设的直充阈值的范围以外时，控制所述电源管理 芯片接收所述可直充电源适配器输出的充电电压，并对所述电池充电。
[0014] 在另一方面，本发明还提出了一种可直充电源适配器的充电方法，包括：可直充电 源适配器检测到其充电接口与移动终端连接；通过所述充电接口的两个彼此断开的通信引 脚与移动终端进行UART通信，通信成功后，根据移动终端当前的电池电压确定可直充电源 适配器输出的充电电压值。
[0015] 为了对可直充电源适配器输出的充电电压进行调节，以满足电池在不同电芯电压 下的充电要求，本发明提出以下两种优选设计方案： 其一是，所述可直充电源适配器根据移动终端发送过来的目标充电电压值Vrat，调节其 输出的充电电压达到所述的目标充电电压值Vrat; 其二是，所述可直充电源适配器根据移动终端发送过来的电池电压，查找可直充电源 适配器中预设的对照表，获得当前电池电压所对应的目标充电电压值vwt，反馈给移动终 端，并调节所述可直充电源适配器输出的充电电压到达所述的目标充电电压值v wt。
[0016] 为了克服因电池内阻、线上阻抗可能随着温度、老化等因素发生变化所导致的实 际充电电流值Idlg偏离目标充电电流值较多的情况，以便于在允许的范围内尽可能地提升 充电电流，进一步加快充电速度，本发明设计所述可直充电源适配器接收移动终端发送过 来的目标充电电流值I tog和充电电流最大值I _，或者采用查找所述对照表的方式获得当 前电池电压所对应的目标充电电流值Itmg和充电电流最大值I _;所述可直充电源适配器 实时监测其输出的充电电流Idlg，若I ，则逐次将其输出的充电电压上调 A V，使通过可直充电源适配器实际输出的充电电流Idlg接近目标充电电流值I tmg;若I _与 Itog的差值的绝对值大于16或者I _大于I _，则所述可直充电源适配器停止输出充电电 源；其中，L表示所述可直充电源适配器的实际充电电流值与目标充电电流值的可控差异 范围。
[0017] 为了确保电池的充电安全，设计所述可直充电源适配器在默认状态下输出恒定充 电电压。
[0018] 基于上述可直充电源适配器的充电方法，本发明还提出了 一种可直充电源适配 器，设置有充电接口、交直流转换单元和控制单元；所述充电接口用于外接移动终端，包括 两个彼此断开的通信引脚；所述交直流转换单元用于将交流输入电源转换成移动终端所需 的充电电压，并通过所述充电接口输出；所述控制单元连接所述的充电接口，在所述充电接 口与移动终端连接后，通过所述通信引脚与移动终端进行UART通信，以调节所述交直流转 换单兀输出的充电电压。
[0019] 进一步的，在所述可直充电源适配器中还设置有电流监测单元和开关电路；所 述电流监测单元实时监测通过所述充电接口输出的充电电流Idlg，并反馈至所述的控制单 元；所述开关电路连接在所述交直流转换单元与充电接口之间；所述控制单元在检测到 Itog-IeS I ，控制所述交直流转换单元逐次上调其输出的充电电压，每次上调幅 度为A V，使通过所述充电接口输出的充电电流Idlg接近目标充电电流值Itmg;若检测到I _ 与Itmg的差值的绝对值大于I e或者I _大于充电电流最大值I _，则控制所述开关电路切 断所述交直流转换单元与充电接口之间的充电电压传输线路，避免继续充电可能引发的安 全隐患。其中，1表示所述可直充电源适配器的实际充电电流值与目标充电电流值的可控 差异范围；所述控制单元通过与移动终端通信，获取所述的目标充电电流值I tmjP充电电 流最大值1_;或者，所述控制单元根据移动终端发送过来的电池电压，查找预设的对照表， 获得当前电池电压所对应的目标充电电流值I tmg和充电电流最大值I _。
[0020] 在又一方面，本发明还提出了一种充电方法，应用在采用主机、常规电源适配器或 可直充电源适配器为移动终端的内置电池充电的过程中；包括：将移动终端与外部设备连 接；移动终端在检测到其USB接口上有外部设备插入时，判断USB接口的两个差分数据引脚 是否短接；若未短接，则与插入的外部设备进行USB通信；若USB通信失败，则移动终端与 插入的外部设备进行UART通信；若UART通信成功，则移动终端判定插入的外部设备是可直 充电源适配器；移动终端检测其电池的电压，若电池电压在预设