一种手机上实现120瓦快速充电的大电流充电电路的制作方法

1.本实用新型涉及通信技术领域，具体为一种手机上实现120瓦快速充电的大电流充电电路。


背景技术：

2.电子产品充电一直以来带给人们的都不是很愉快的体验，充电速度慢成为人们抱怨最多的原因，因而快充技术就在这种情况下应运而生了。另一方面，智能手机的兴起使得手机耗电量急速上升，而成本、电池技术都限制了电池续航时间，在没有办法解决电池续航问题的时候，为使用者提供更快的充电速度成了解决手机待机问题较为有效的方法，因此，为实现手机快充技术需要提出一种快速充电的大电流充电电路。
3.基于此，本实用新型设计了一种手机上实现120瓦快速充电的大电流充电电路。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于提供一种手机上实现120瓦快速充电的大电流充电电路，以解决背景技术中提出的为实现手机快充技术需要提出一种快速充电的大电流充电电路的问题。
5.为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种手机上实现120瓦快速充电的大电流充电电路，包括usb type-c接口、4:2降压型divider charge ic1芯片、4:2降压型divider charge ic2芯片、switch charge ic3、pd controller ic4、ap ic5和电池；所述usb type-c接口通过vbus管脚电性连接至并联设置的4:2降压型divider charge ic1芯片、4:2降压型divider charge ic2芯片和switch charge ic3；所述usb type-c接口通过cc管脚电性连接至pd controller ic4；所述4:2降压型divider charge ic1芯片、4:2降压型divider charge ic2芯片和switch charge ic3的并联输出端电性连接至电池，所述电池通过adc电性连接至ap ic5；所述ap ic5通过i2c1、i2c2、i2c3、i2c4分别与pd controller ic4、4:2降压型divider charge ic1芯片、4:2降压型divider charge ic2芯片、switch charge ic3电性连接；所述ap ic5与pd controller ic4之间还设置有“中断检测”电性连接。
6.作为本实用新型的进一步方案，所述usb type-c接口的网络定义为a1(gnd)、a12（gnd）、b1（gnd）、b12（gnd）、a4（vbus）、a9（vbus）、b4（vbus）、b9（vbus）为充电管脚，vbus为正极，gnd为负极；a2（tx1+）、a3（tx1-）、a10（rx2-）a11（rx2+）、b2（tx2+）、b3（tx2-）、b10（rx1-）、b11（rx1+）为usb3.1数据传输网络；a6（d+）、a7（d-）、b6（d+）、b7（d-）为usb2.0数据传输网络；a5（cc1）、b5（cc2）为pd（power delivery）通信协议传输网络；a8（sbu1）、b8（sbu2）为音频传输网络。
7.作为本实用新型的进一步方案，所述4:2降压型divider charge ic1芯片和4:2降压型divider charge ic2芯片采用nu2205芯片。
8.作为本实用新型的进一步方案，所述switch charge ic3为开关充电芯片，且所述
switch charge ic3采用max77960芯片。
9.作为本实用新型的进一步方案，所述pd controller ic4采用rt1715芯片。
10.作为本实用新型的进一步方案，所述ap ic5为手机的cpu芯片，所述ap ic5通过i2c1读取pd controller ic5的状态，所述ap ic5通过adc接口读取电池电压。
11.与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：ap ic5芯片控制整个充电的过程，ap ic5通过i2c1读取pd controller ic5芯片的状态，判断pd协议传输的情况，从而得知充电器是否为快充原装充电器，是否有处于快充升压状态；ap ic5芯片通过adc接口读取电池电压，通过电池电压判断是否需要打开4:2降压型divider charge ic1芯片和4:2降压型divider charge ic2芯片实现快充，还是通过switch charge ic3实现涓流和恒压充电，智能调节匹配，实现安全稳定的快速充电。
附图说明
12.为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
13.图1为本实用新型一种手机上实现120瓦快速充电的大电流充电电路的电路原理示意图；
14.图2为本实用新型一种手机上实现120瓦快速充电的大电流充电电路的usb type-c接口的管脚网络定义示意图。
具体实施方式
15.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。
16.请参阅图1，本实用新型提供一种技术方案：一种手机上实现120瓦快速充电的大电流充电电路，包括usb type-c接口、4:2降压型divider charge ic1芯片、4:2降压型divider charge ic2芯片、switch charge ic3、pd controller ic4、ap ic5和电池；所述usb type-c接口通过vbus管脚电性连接至并联设置的4:2降压型divider charge ic1芯片、4:2降压型divider charge ic2芯片和switch charge ic3；所述usb type-c接口通过cc管脚电性连接至pd controller ic4；所述4:2降压型divider charge ic1芯片、4:2降压型divider charge ic2芯片和switch charge ic3的并联输出端电性连接至电池，所述电池通过adc电性连接至ap ic5；所述ap ic5通过i2c1、i2c2、i2c3、i2c4分别与pd controller ic4、4:2降压型divider charge ic1芯片、4:2降压型divider charge ic2芯片、switch charge ic3电性连接；所述ap ic5与pd controller ic4之间还设置有“中断检测”电性连接。
17.请参阅图2，所述usb type-c接口的网络定义为a1(gnd)、a12（gnd）、b1（gnd）、b12（gnd）、a4（vbus）、a9（vbus）、b4（vbus）、b9（vbus）为充电管脚，vbus为正极，gnd为负极；a2
（tx1+）、a3（tx1-）、a10（rx2-）a11（rx2+）、b2（tx2+）、b3（tx2-）、b10（rx1-）、b11（rx1+）为usb3.1数据传输网络；a6（d+）、a7（d-）、b6（d+）、b7（d-）为usb2.0数据传输网络；a5（cc1）、b5（cc2）为pd（power delivery）通信协议传输网络；a8（sbu1）、b8（sbu2）为音频传输网络。
18.具体的，4:2降压型divider charge ic1芯片和4:2降压型divider charge ic2芯片可采用nu2205芯片，此时4:2降压型divider charge ic1芯片和4:2降压型divider charge ic2芯片为同一颗芯片。能够将type c接口输入的20v6a电压电流改变为10v12a，nu2205芯片采用 4:2 电荷泵架构，这种架构和集成 fet 进行了优化，可实现 50% 的占空比，电荷泵技术是一种特殊的直流-直流（dc-dc）变压方式，利用电容储能，快速通断，实现输出电压减半、输出电流加倍。这种方式相比于传统的开关电源方式，不需要电感元件，转化效率可达 95% 以上。nu2205 在内部结构方面进行了创新，提高了工作效率，同时可以调节工作频率。在 4:2 的工作模式下，最高效率可以达到 98%，此电荷泵技术实现将高压底电流输入改变为低压高电流输出，从而减少了充电电缆的损耗并限制了应用中的温升。双相架构降低了输入电容要求，同时降低了输出电压纹波，这样将有助于减少快速充电情况下芯片的发热。
19.具体的，switch charge ic3为开关充电芯片，采用max77960芯片，该芯片主要实现电池电压在6.6v以下或者电池电压在8.4v以上时候的充电，此芯片可针对5v的充电器输出进行内部升压后给2节锂电池串联情况下的充电。
20.具体的，pd controller ic4采用rt1715芯片，实现type c usb pd通信，rt1715是符合最新usb-c型接口和pd标准的usb-c型接口控制器，内部包含完整的c型接口收发器和rp及rd电阻，可完成usb-c型接口的连接和方向检测。它所集成的usb bmc电力输送协议物理层可容许最高120w的电力传输和角色交换，其中的pd部分可全面支持符合usb-c型接口规范的替代接口；本实用新型中rt1715实现手机端和充电器端的握手以及pd（power delivery）协议传输实现充电器电压从5v升压到20v。
21.具体的，ap ic5为手机的cpu芯片，主要是控制整个充电的过程，通过i2c1读取pd controller ic5芯片rt1715的状态，判断pd协议传输的情况，从而得知充电器是否为快充原装充电器，是否有处于快充升压状态；ap ic5芯片通过adc接口读取电池电压，通过电池电压判断是否需要打开4:2降压型divider charge ic1芯片和4:2降压型divider charge ic2芯片实现快充，还是通过switch charge ic3实现涓流和恒压充电。
22.在实际应用中，4:2降压型divider charge ic1芯片作为降压使用，将输入的最高电压20v降低到10v。然后直接给电池充电。switch charge ic3为开关充电芯片，当电池电压低于6.6v以及高于8.4v时作为充电使用。pd controller ic4芯片为cc协议芯片，作为手机和充电器端通信使用，通过此芯片通信成功后让充电器电压从默认的5v升压到20v，实现快充。ap ic5芯片为手机的cpu芯片，作为整个充电的控制单元，由于充电电流特别大，普通的单节锂电池已经无法实现，此实用新型的电池采用采用两节锂电池串联的形式。故整个电池包的电压范围为0v-8.4v之间，工作电压范围为6.8v-8.4v之间。
23.在实际应用中，预充阶段：ap ic5芯片通过adc读取电池电压，当电池电压小于6.6v时，ap ic5芯片通过i2c1告知pd controller ic4芯片rt1715，让其通过cc协议告知充电器端不需要升压进行快充，只需要充电器输出5v电压，ap ic5芯片通过i2c2和i2c3关闭4:2降压型divider charge ic1芯片nu2205和4:2降压型divider charge ic2芯片nu2205，
不需要实现快充，ap ic5芯片通过i2c4打开switch charge ic4芯片max77960，充电器输出的5v2a电压电流通过switch charge ic4芯片max77960后到达电池进行涓流充电；
24.快充阶段：ap ic5芯片通过adc读取电池电压，当电池电压大于等于6.6v时，ap ic5芯片通过i2c1告知pd controller ic5芯片rt1715，让其通过cc协议告知充电器端需要升压实现快充，充电器从5v电压开始升压，升压到20v6a输出，从type c接口将20v6a的电压电流给到4:2降压型divider charge ic1芯片nu2205和4:2降压型divider charge ic2芯片nu2205，nu2205输入端电压电流来自type c接口，从充电器输输出20v6a，每颗nu2205实现输出10v6a电压和电流；共实现10v12a电压电流输出，同时ap ic5芯片通过i2c4关闭switch charge ic4芯片max77960，实现输出10v12a的电压电流，直接输入电池给电池充电；
25.恒压阶段：ap ic5芯片通过adc读取电池电压，当电池电压等于8.4v时，ap ic5芯片通过i2c1告知pd controller ic5芯片rt1715，让其通过cc协议告知充电器端关闭升压，只需要充电器输出5v电压，ap ic5芯片通过i2c2和i2c3关闭4:2降压型divider charge ic1芯片nu2205和4:2降压型divider charge ic2芯片nu2205，不需要实现快充，充电器输出的5v电压输出给switch charge ic4芯片max77960，ap ic5芯片通过i2c4打开switch charge ic4芯片max77960，充电器端的5v2a电压电流经过switch charge ic4芯片max77960后到达电池实现恒压充电，智能调节匹配，实现安全稳定的快速充电。
26.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
27.以上公开的本实用新型优选实施例只是用于帮助阐述本实用新型。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该实用新型仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本实用新型的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本实用新型。本实用新型仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

技术特征：
1.一种手机上实现120瓦快速充电的大电流充电电路，其特征在于，包括usb type-c接口、4:2降压型divider charge ic1芯片、4:2降压型divider charge ic2芯片、switch charge ic3、pd controller ic4、ap ic5和电池；所述usb type-c接口通过vbus管脚电性连接至并联设置的4:2降压型divider charge ic1芯片、4:2降压型divider charge ic2芯片和switch charge ic3；所述usb type-c接口通过cc管脚电性连接至pd controller ic4；所述4:2降压型divider charge ic1芯片、4:2降压型divider charge ic2芯片和switch charge ic3的并联输出端电性连接至电池，所述电池通过adc电性连接至ap ic5；所述ap ic5通过i2c1、i2c2、i2c3、i2c4分别与pd controller ic4、4:2降压型divider charge ic1芯片、4:2降压型divider charge ic2芯片、switch charge ic3电性连接；所述ap ic5与pd controller ic4之间还设置有“中断检测”电性连接。2.根据权利要求1所述的一种手机上实现120瓦快速充电的大电流充电电路，其特征在于，所述usb type-c接口的网络定义为a1(gnd)、a12（gnd）、b1（gnd）、b12（gnd）、a4（vbus）、a9（vbus）、b4（vbus）、b9（vbus）为充电管脚，vbus为正极，gnd为负极；a2（tx1+）、a3（tx1-）、a10（rx2-）a11（rx2+）、b2（tx2+）、b3（tx2-）、b10（rx1-）、b11（rx1+）为usb3.1数据传输网络；a6（d+）、a7（d-）、b6（d+）、b7（d-）为usb2.0数据传输网络；a5（cc1）、b5（cc2）为pd（power delivery）通信协议传输网络；a8（sbu1）、b8（sbu2）为音频传输网络。3.根据权利要求1所述的一种手机上实现120瓦快速充电的大电流充电电路，其特征在于，所述4:2降压型divider charge ic1芯片和4:2降压型divider charge ic2芯片采用nu2205芯片。4.根据权利要求1所述的一种手机上实现120瓦快速充电的大电流充电电路，其特征在于，所述switch charge ic3为开关充电芯片，且所述switch charge ic3采用max77960芯片。5.根据权利要求1所述的一种手机上实现120瓦快速充电的大电流充电电路，其特征在于，所述pd controller ic4采用rt1715芯片。6.根据权利要求1所述的一种手机上实现120瓦快速充电的大电流充电电路，其特征在于，所述ap ic5为手机的cpu芯片，所述ap ic5通过i2c1读取pd controller ic5的状态，所述ap ic5通过adc接口读取电池电压。

技术总结
本实用新型公开了一种手机上实现120瓦快速充电的大电流充电电路，包括USB TYPE-C接口、4:2降压型divider charge IC1芯片、4:2降压型divider charge IC2芯片、Switch charge IC3、PD controller IC4、AP IC5和电池；所述USB TYPE-C接口通过VBUS管脚电性连接至并联设置的4:2降压型divider charge IC1芯片、4:2降压型divider charge IC2芯片和Switch charge IC3；所述USB TYPE-C接口通过CC管脚电性连接至PD controller IC4；所述4:2降压型divider charge IC1芯片、4:2降压型divider charge IC2芯片和Switch charge IC3的并联输出端电性连接至电池，所述电池通过ADC电性连接至AP IC5。本实用新型通过电池电压判断是否需要打开快充或采用涓流和恒压充电，智能调节匹配，实现安全稳定的快速充电。实现安全稳定的快速充电。实现安全稳定的快速充电。


技术研发人员：王仕强 张帆 李少成
受保护的技术使用者：上海豪成通讯科技有限公司
技术研发日：2021.10.15
技术公布日：2022/4/15