一种充放电电路及充电宝的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于充放电电路技术领域，具体地说，是涉及一种适用于充电宝/移动电源等消费类电子产品的充放电电路的结构设计。
【背景技术】
[0002]随着移动终端产品的不断更新换代，电池电量的续航能力得到前所未有的考验，因此一个新兴产业一一充电宝(也可称为移动电源)应运而生，并且得到了广泛应用。
[0003]现有的充电宝产品，绝大多数都是通过5V的标准USB接口对内置电池进行充电。在内置电池中一般都设置有多个电芯，所述的多个电芯都是通过并联方式连接的。由于每一个电芯的输出电压通常在4.2V左右，而需要供电的外部设备(例如移动终端产品)则往往需要5V电压，因此，在利用充电宝对外部设备充电时，需要在充电宝中内置BOOST升压电路，将电池电压升压到5V后再对外输出。
[0004]现有充电宝的这种电路设计主要存在三方面缺陷:其一是由于BOOST升压电路的转换效率低，因而导致内置电池对外充电的损耗大；其二是发热严重，充电宝变暖手宝；其三是由于内置电池需要大电流输出，因而导致内置电池的利用率降低。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于提供一种高效率和高电池利用率的充放电电路，通过改变电路中多个电芯在充电和放电过程的连接关系，从而可以改用降压芯片代替传统电路中的BOOST升压电路来满足电芯输出电压到外部终端设备所需供电之间的转换要求，由此提高了电池的转换效率。
[0006]为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案予以实现:
一种充放电电路，包括用于接收输入电源的充电接口、用于输出电流的放电接口以及用于储存电能的多个电芯，所述的多个电芯分成M组，每组中的各个电芯并联，所述M为大于I的正整数；在所述充放电电路中设置有M路充电芯片，其电源输入引脚均与所述的充电接口相连接，M路充电芯片的电源输出引脚分别与M组电芯的正极一对一连接；所述的M组电芯在充电时相互并联，在放电时相互串联，并且第一组电芯的正极连接一降压芯片的电压输入端，所述降压芯片用于将M组电芯输出的电压转换成外部终端设备所需的供电电压，其电压输出端通过一开关电路连接所述的放电接口 ；所述开关电路在充电接口有输入电源接入时切断降压芯片与放电接口的连接通路，将通过充电接口接入的输入电源传输至所述的放电接口，在充电接口无输入电源接入时，将所述降压芯片的电压输出端与所述的放电接口连通。
[0007]进一步的，在所述的M组电芯中，第i组电芯的负极通过一串并联选择电路连接第i+Ι组电芯的正极，最后一组电芯的负极接地，所述i=l，2，……，M-1 ;所述串并联选择电路连接所述的充电接口，在所述充电接口有输入电源接入时，控制第i组电芯的负极与第i+1组电芯的正极连通，在所述充电接口没有输入电源接入时，控制第i组电芯的负极接地。
[0008]作为所述串并联选择电路的一种优选电路组建方式，本发明在所述串并联选择电路中设置有三个N沟道MOS管和两个P沟道MOS管，其中，第一 N沟道MOS管的栅极接收通过充电接口接入的输入电源，漏极连接第i组电芯的负极，源极接地；第二 N沟道MOS管的栅极接收通过充电接口接入的输入电源，源极接地，漏极连接第三N沟道MOS管的栅极，并通过第一限流电阻连接一直流电源；所述第三N沟道MOS管的源极接地，漏极分别与两个P沟道MOS管的栅极对应连接；将第一 P沟道MOS管的漏极连接第i组电芯的负极，源极连接第二 P沟道MOS管的源极，并通过一配置电阻连接所述第三N沟道MOS管的漏极，所述第二P沟道MOS管的漏极连接第i+Ι组电芯的正极。
[0009]优选的，所述配置电阻的阻值大于47ΚΩ ;所述直流电源可以是由所述电芯输出的电压经稳压电路转换生成的。
[0010]作为所述开关电路的一种优选电路组建方式，本发明在所述开关电路中设置有两个N沟道MOS管和两个P沟道MOS管，其中，第四N沟道MOS管的栅极接收通过充电接口接入的输入电源，源极接地，漏极连接第五N沟道MOS管的栅极，并通过第二限流电阻连接一直流电源；所述第五N沟道MOS管的源极接地，漏极分别与第三和第四P沟道MOS管的栅极对应连接；将第三P沟道MOS管的漏极与所述降压芯片的电压输出端连通，源极连接第四P沟道MOS管的源极，并通过另一配置电阻连接第五N沟道MOS管的漏极，第四P沟道MOS管的漏极分别连通所述的充电接口和放电接口。
[0011]优选的，所述另一配置电阻的阻值大于47ΚΩ ;所述直流电源也可以直接由所述电芯输出的电压经稳压电路转换生成。
[0012]为了降低系统能耗，本发明对所述降压芯片的工作时序进行控制，通过生成一使能信号传输至降压芯片的使能端，由此对降压芯片进行使能控制；在本发明中，所述使能信号优选采用以下三种方式的其中之一生成:
(O由处理器根据充电接口和放电接口的插接状态生成；所述处理器在检测到充电接口无输入电源接入且放电接口有终端设备插入时，生成有效的使能信号输出至所述的降压芯片；
(2)由按键电路根据开机按键的按压状态生成；所述开机按键在需要启动充放电电路对插接到放电接口上的终端设备进行供电时被操作按下，继而生成相应的按键信号，将所述按键信号兼用作有效的使能信号输出至所述的降压芯片；
(3)由外插终端检测电路生成；所述外插终端检测电路在检测到有终端设备插入到所述放电接口上时，生成有效的使能信号输出至所述的降压芯片。
[0013]为了进一步降低系统能耗，本发明对M路充电芯片的工作时序进行控制，将所述M路充电芯片的使能引脚连接一使能控制电路，并通过一负温度系数的热敏电阻接地；在所述使能控制电路中设置有两个N沟道MOS管，其中，第六N沟道MOS管的栅极接收通过充电接口接入的输入电源，源极接地，漏极连接第七N沟道MOS管的栅极，并通过第三限流电阻连接直流电源；第七N沟道MOS管的源极接地，漏极分别与M路充电芯片的使能引脚对应连接。通过使能控制电路控制M路充电芯片仅在充电接口上有输入电源接入时启动运行，接收所述的输入电源，并对M组电芯进行充电控制。在充电过程中，若系统电路的温度过高，则可以通过逐渐降低的热敏电阻的阻值来拉低充电芯片的使能引脚电位，使充电芯片关闭，保护充电芯片避免其过热损坏。
[0014]基于上述充放电电路的结构设计，本发明还提出了一种采用所述充放电电路设计的充电宝，包括处理器、按键电路、用于接收输入电源的充电接口、用于输出电流的放电接口以及用于储存电能的多个电芯，所述的多个电芯分成M组，每组中的各个电芯并联，所述M为大于I的正整数；在所述充放电电路中设置有M路充电芯片，其电源输入引脚均与所述的充电接口相连接，M路充电芯片的电源输出引脚分别与M组电芯的正极一对一连接；所述的M组电芯在充电时相互并联，在放电时相互串联，并且第一组电芯的正极连接一降压芯片的电压输入端，所述降压芯片用于将M组电芯输出的电压转换成外部终端设备所需的供电电压，其电压输出端通过一开关电路连接所述的放电接口 ；所述开关电路在充电接口有输入电源接入时切断降压芯片与放电接口的连接通路，将通过充电接口接入的输入电源传输至所述的放电接口，在充电接口无输入电源接入时，将所述降压芯片的电压输出端与所述的放电接口连通。
[0015]优选的，将所述多个电芯平均分成两组，即M=2 ;所述充电接口和放电接口优选5V的标准USB接口，由此在满足对目前绝大多数移动终端设备的充电要求的同时，可以尽量简化电路结构，降低产