本实用新型涉及一种充电技术,特别是一种高效率快速充电系统。
背景技术:
提高设备的充电效率,可以采用减小充电电压与线性稳压电源电路两端电压间的差值来实现。现有的快充采用模式一般是提高输入电流的功率,或者采用提高输入电压或者采用提高输入电流的方式缩短充电时间,但是提高功率的方式对电池造成的一定的损坏。
技术实现要素:
本实用新型的目的在于提供一种高效率快速充电系统,包括充电管理子系统、线性稳压电源电路、输入电压。所述充电管理子系统用于测量设备电池两端的动态电压;所述线性稳压电源电路用于当输入电压有波动时维持电池端电压的稳定;所述输入电压至少一段时间内与线性稳压电源电路两端电压间的差值小于一阈值。
采用上述系统,所述输入电压在充电过程中一致保持与线性稳压电源电路两端电压间的差值小于一阈值。基于此目的本实用新型包括设置于充电器内的功率和电流控制子系统、输出电压控制子系统,以及设置于充电器和设备之间的双向通信通道和至少是充电器到设备的供电通道;所述充电管理子系统、线性稳压电源电路设置于设备中。其中通信通道中的信息至少包括电池两端的动态电压信息、电池的输入电流、电池的额定输入功率和充电器输出端口电压信息;所述功率和电流控制子系统对输入充电器的电流的功率和电流根据通信信息进行调控;所述输出电压控制子系统对充电器输出端口的电压进行采集且根据通信信息进行调控;所述供电通道传输调控后的电流。
本实用新型采用控制输入设备电池的电流电压与线性稳压电源电路两端电压间的差值维持在一很小的范围内,可以提高充电的效率。
下面结合说明书附图对本发明作进一步描述。
附图说明
图1是本实用新型中带充电器的原理示意图。
图2是本实用新型兼容普通充电器的原理示意图。
具体实施方式
缩小终端电池的充电时间可以通过增大电池功率来实现,但是提高充电效率,可以减小充电电压与线性稳压电源电路两端电压间的差值来实现。因此本实用新型涉及的系统通过控制输入至终端电池的电压与线性稳压电源电路两端电压间的差值在10~100mV,来提升充电效率。
根据上述原理,结合图1,一种高效率快速充电系统,包括充电器部分和设备部分,且充电器和设备之间存在双向通信通道和至少是充电器到设备的供电通道。通信通道和供电通道可以通过USB接口及接口中的帧来实现,其中通信通道中的信息至少包括电池两端的动态电压信息、电池的输入电流、电池的额定输入功率和充电器输出端口电压信息。
所述充电器包括充电器通信子系统、功率和电流控制子系统、输出电压控制子系统,所述设备中包括设备通信子系统、线性稳压电源电路、充电管理子系统和电池。
所述充电器通信子系统和设备通信子系统之间传递上述信息。
所述功率和电流控制子系统包括功率控制电路和电流控制电路,对输入充电器的市电或其他电源的电流的功率和电流根据通信信息进行调控。
所述输出电压控制子系统对充电器输出端口的电压进行采集且根据通信信息进行调控。
所述充电管理子系统包括侦测单元、处理单元、接收单元、发射单元。其中侦测单元实时侦测电池两端的动态电压值信息;接收单元接收充电器输出端口电压信息;处理单元用于监控输入电压与线性稳压电源电路两端的电压差并产生指令;发射单元用于传输指令至设备通信子系统。具体地,处理单元依据电压差通过通信通道向输出电压控制子系统发送指令调整输出电压,即输入电压,使得电压雅差一直处在阈值内。通过上述描述,使得充电器输出电压尽量接近电池允许的最大输入电压和设备内线路损耗之和。
本实用新型电压差的阈值为10~100mV,可以根据实际情况进行调整。
所述线性电源电路用于当使输入端口电压有波动时(接口接触阻抗变化,充电线电感效应等因素造成)保证电池端电压的稳定。
对于普通适配器,根据本实用新型的原理,本系统可以将上述充电器中的输出电压控制子系统设置于设备的输入端口。通过调节输入至设备中的电压,以获得相同的目的。本实用新型提出一种简易的系统,对于输入电压与线性稳压电源电路两端电压间的差值不大的情形下,采用线性电压电源电路对电池充电;对于上述电压差较大时,即输入电压明显大于电池两端电压时,则采取电压转换电路,将输入电压下降至电池允许的输入电压范围内。这样的做法虽然没能在电池两端电压存在动态的情形下输入电压也做相应的动态调整,但是依然可以提高充电效率。
基于上述原理,在设备中设置两条充电通道,第一条充电通道与线性电压转换器电路连接,第二条充电通道与电源电压转换电路连接。通道的选择由设置于设备中的充电管理子系统控制,控制方式如下:(1)当设备电池两端电压与线性稳压电源电路两端电压间的差值处于10~100mV时,选择第一条充电通道;(2)当设备电池两端电压小于输入设备电压超过100mV时,选择第二条通道。输入电压由充电管理子系统直接获取。
本系统是基于USB-PD基础上扩展而来,接口和线缆的定义都是基于此协议,设备识别,通信可靠。