一种充电电路、充电系统以及电子雾化装置

技术领域

本申请涉及电子雾化设计技术领域，尤其是涉及一种充电电路、充电系统以及电子雾化装置。

背景技术

电子雾化装置的功能越来越丰富，性能越来越强大，想要延长设备的续航时间，一是提升电池容量，二是缩短充电时间，目前电池容量提升遇到了技术瓶颈，因此使用快充技术缩短充电时间得到越来越多的应用。

伴随着快充技术的发展，出现了各种各样的快充协议，例如高通的QC(QuickCharge)，华为的FCP(Fast ChargingProtocol)、SCP(Super Charge Protocol，超级充电协议)，三星的AFC(AdaptiveFast Charging，自适应快速充电)协议以及USB-IF(USBImplementers Forum)的PD(Power Delivery，功率传输)协议，使用这些协议可以实现低压大电流和高压小电流两种快充方式。

目前采用的低压大电流快充方式，需要提高充电电流，充电线上的功率损耗将增加，发热严重，超过电缆的承受能力后将无法再增加电流，存在一定的应用局限性。而另外一种高压小电流快充方式，可以降低电缆损耗，但目前均采用电感式开关降压方式，由于电感体积大，直流电阻大，转换效率低，而电子雾化器内部空间寸土寸金，限制了充电功率的提升。

发明内容

本申请提供一种充电电路、充电系统以及电子雾化装置，该充电电路能够实现快速充电，并且能够降低充电线缆上的热量。

为解决上述技术问题，本申请提供的第一个技术方案为：提供一种充电电路，充电电路包括：控制芯片；电池；电荷泵，连接所述控制芯片和所述电池，并连接所述充电电路的充电接口以接收外部电源，其中，所述电荷泵处于工作状态时，所述电荷泵在所述控制芯片的控制下将所述外部电源提供的输入电压和输入电流配置成充电电压和充电电流以对所述电池进行充电；其中，所述输入电压大于所述充电电压，所述输入电流小于所述充电电流。

其中，在所述电荷泵处于工作状态时，所述输入电压为所述充电电压的倍数，所述充电电流为所述输入电流的倍数。

其中，所述充电电路进一步包括：充电管理芯片，连接所述控制芯片和所述电池，并连接所述充电电路的所述充电接口以接收所述外部电源，其中，当所述充电电路处于第一充电阶段时，所述控制芯片控制所述电荷泵处于工作状态，通过所述电荷泵配置所述充电电压和所述充电电流以对所述电池进行充电；当所述充电电路处于第二充电阶段时，所述控制芯片控制所述充电管理芯片处于工作状态，通过所述充电管理芯片配置所述充电电压和所述充电电流以对所述电池进行充电；其中，所述第二充电阶段的所述充电电流小于所述第一充电阶段的所述充电电流。

其中，所述充电电路还包括：协议控制器，连接所述控制芯片和所述充电电路的所述充电接口，所述控制芯片通过所述协议控制器连接所述外部电源。

其中，所述电荷泵包括电压采集单元；所述电压采集单元连接所述电池，以采集所述电池的当前电压；所述控制芯片通过所述协议控制器连接所述外部电源，基于采集的所述当前电压和预设充电电压计算所需充电电压，并将所述所需充电电压反馈至所述外部电源，以实现恒压充电。

其中，所述电荷泵包括电流采集单元；所述电流采集单元连接所述电池，以采集所述电池的当前电流；所述控制芯片通过所述协议控制器连接所述外部电源，基于采集的所述当前电流和预设充电电流计算所需充电电流，并将所述所需充电电流反馈至所述外部电源，以实现恒流充电。

其中，所述电流采集单元包括：运放器，所述运放器的第一输入端以及第二输入端分别连接与所述电池串联的电阻的两端，所述运放器的输出端连接电流采集端。

其中，所述电荷泵包括：充放电电路；第一开关，所述第一开关的第一通路端连接所述充电接口，所述第一开关的第二通路端连接所述充放电电路，所述第一开关的控制端连接所述控制芯片；其中，所述控制芯片导通所述第一开关时，所述电荷泵处于工作状态。

其中，所述充放电电路包括第一充放电电路和第二充放电电路；所述电荷泵还包括第一电容和第二电容，所述第一充放电电路连接所述第一电容，所述第二充放电电路连接所述第二电容，所述第一充放电电路和所述第二充放电电路交替工作，所述控制芯片控制所述第一充放电电路为所述第一电容充电状态下，所述第二电容通过所述第二充放电电路为所述电池充电。

其中，所述充电管理芯片包括：第二开关，所述第二开关的第一通路端连接所述充电接口，所述第二开关的第二通路端通过所述充电管理芯片的内部电路连接所述电池，所述第二开关的控制端连接所述控制芯片；

其中，所述控制芯片导通所述第二开关时，所述充电管理芯片处于工作状态。

为解决上述技术问题，本申请提供的第二个技术方案为：提供一种电子雾化装置，包括：充电电路，所述充电电路用于为雾化器供电，所述充电电路包括上述任一项所述的充电电路；雾化器，所述雾化器与所述充电电路连接。

为解决上述技术问题，本申请提供的第三个技术方案为：提供一种充电系统，包括：充电电路，所述充电电路包括上述任一项所述的充电电路；充电器，连接所述充电电路，并为所述充电电路提供输入电压和输入电流。

本申请的有益效果，区别于现有技术的情况，本申请通过电荷泵在控制芯片的控制下将外部电源提供的输入电压和输入电流配置成充电电压和充电电流以对电池进行充电；其中，输入电压大于充电电压，输入电流小于充电电流。由于输入电压大于充电电压，便于提高充电功率，该充电电路能够实现快速充电，并且由于输入电流小于充电电流，能够降低充电线缆上的热量。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中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申请的一些实施例，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它的附图，其中：

图1为本申请充电电路的第一实施例的结构示意图；

图2为本申请充电电路的第二实施例的结构示意图；

图3为本申请充电电路的第三实施例的结构示意图；

图4为本申请充电电路的第四实施例的结构示意图；

图5为本申请电子雾化装置的第一实施例的结构示意图；

图6为本申请电子雾化装置的第二实施例的结构示意图；

图7为本申请充电系统的第一实施例的结构示意图；

图8为本申请充电系统的第二实施例的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

请参见图1，为本申请充电电路的一实施例的结构示意图，充电电路10具体包括：控制芯片11、电池13、电荷泵12。其中，电荷泵12连接控制芯片11和电池13，并连接充电电路10的充电接口14以接收外部电源。其中，电荷泵12处于工作状态时，电荷泵12在控制芯片11的控制下将外部电源提供的输入电压和输入电流配置成充电电压和充电电流以对电池13进行充电；其中，输入电压大于充电电压，输入电流小于充电电流。

具体的，充电电路10在充电时，充电器连接充电线缆，充电线缆连接充电电路10的充电接口14。在一实施例中，充电器包括AC-DC电源模块、协议控制器以及USB接口，通过USB接口与充电线线缆连接。进一步的，充电电路10的充电接口14可以为USB Type-C接口，用于与充电线缆连接。

本实施例中，电荷泵12在控制芯片11的控制下将外部电源提供的输入电压和输入电流配置成充电电压和充电电流以对电池13进行充电；并且输入电压大于充电电压，输入电流小于充电电流，以此能够降低充电线缆提供的输入电流，减少线缆的发热。

请参见图2，图2为本申请充电电路的第二实施例的结构示意图，充电电路10进一步包括充电管理芯片15，充电管理芯片15连接控制芯片11和电池13，并连接充电电路10的充电接口14以接收外部电源。其中，当充电电路10处于第一充电阶段时，控制芯片11控制电荷泵12处于工作状态，通过电荷泵12配置充电电压和充电电流以对电池13进行充电；当充电电路10处于第二充电阶段时，控制芯片11控制充电管理芯片15处于工作状态，通过充电管理芯片15配置充电电压和充电电流以对电池13进行充电。其中，第二充电阶段的充电电流小于第一充电阶段的充电电流。

具体的，本实施例中，利用电荷泵12在第一充电阶段利用大电流进行充电，利用充电管理芯片15在第二充电阶段利用小电流进行充电。在一实施例中，电荷泵12用于恒流充电和恒压充电的前半部分电流较大的阶段，适用电荷泵12进行充电时，控制芯片11关断充电管理芯片15。使用充电管理芯片15充电时，控制芯片11关断电荷泵12。在一具体实施例中，在电荷泵12处于工作状态时，输入电压为充电电压的第一倍数，充电电流为输入电流的第二倍数，第一倍数等于第二倍数。具体的，第一倍数和第二倍数可以为2倍、3倍、4倍等，例如，电荷泵12可以按照输入电压:充电电压＝2:1进行配置，以此使得充电电流为输入电流的2倍。例如，输入电流为3A，充电电流即可达到6A，以此实现高电压小电流充电的功能。高电压充电能够实现快充的效果，而小电流能够降低充电线缆的热量。

请参见图3，图3为本申请充电电路的第三实施例的结构示意图，充电电路10还包括协议控制器16，协议控制器16连接控制芯片11和充电电路10的充电接口14，控制芯片11通过协议控制器16连接外部电源。具体的，在充电时，充电电路10的协议控制器16通过充电线缆与充电器的协议控制器通信，进而请求所需的充电电压。

进一步的，电荷泵12包括电压采集单元121。电压采集单元121连接电池13，以采集电池13的当前电压。控制芯片11通过协议控制器16连接外部电源，基于采集的当前电压和预设充电电压计算所需充电电压，并将所需充电电压反馈至外部电源，以实现恒压充电。具体的，控制芯片11可以按照输入电压:充电电压＝2:1的比例计算出所需充电电压。

进一步的，电荷泵12包括电流采集单元122。电流采集单元122连接电池13，以采集电池13的当前电流。控制芯片11通过协议控制器16连接外部电源，基于采集的当前电流和预设充电电流计算所需充电电流，并将所需充电电流反馈至外部电源，以实现恒流充电。

本实施例中，通过电压采集单元121、电流采集单元122实现恒流充电和恒压充电的反馈调节。

请参见图4，图4为本申请充电电路的第四实施例的结构示意图，具体的，电流采集单元122包括运放器P，运放器P的第一输入端以及第二输入端分别连接与电池13串联的电阻R的两端，运放器P的输出端连接电流采集端D。

电荷泵12包括：充放电电路17和第一开关M1；第一开关M1的第一通路端连接充电接口14，第一开关M1的第二通路端连接充放电电路17，第一开关M1的控制端连接控制芯片11；具体的，第一开关M1的控制端连接控制芯片11的A端口。本实施例中，控制芯片11导通第一开关M1时，电荷泵12处于工作状态。

具体的，充放电电路17包括第一充放电电路171和第二充放电电路172；电荷泵12还包括第一电容C1和第二电容C2，第一充放电电路171连接第一电容C1，第二充放电电路172连接第二电容C2，第一充放电电路171和第二充放电电路172交替工作，控制芯片11控制第一充放电电路171为第一电容C1充电状态下，第二电容C2通过第二充放电电路172为电池13充电。通过设置第一充放电电路171和第二充放电电路172能够保证充电的连续性，提高充电效率。

具体的，充电管理芯片15包括：第二开关M2，第二开关M2的第一通路端连接充电接口14，第二开关M2的第二通路端通过充电管理芯片15的内部电路连接电池13，第二开关M2的控制端连接控制芯片11。具体的，第二开关M2的控制端连接控制芯片11的B端口。本实施例中，控制芯片11导通第二开关M2时，充电管理芯片15处于工作状态。

需要说明的是，本申请中电荷泵12不使用电感等大体积元件，仅使用电容和电阻，所需的元器件体积较小，占用空间小，满足充电电路小空间的需求。另外，电荷泵12可以按照输入电压:充电电压＝2:1进行配置，以此使得在充电功率不变的情况下，充电电流为输入电流的2倍。例如，输入电流为3A，充电电流即可达到6A，以此实现高电压小电流充电的功能。高电压充电能够实现快充的效果，而小电流能够降低充电线缆的热量，还能够提高充电效率，具体的，充电效率可达98％。

本申请中，充电管理芯片15为线性充电管理芯片或开关充电管理芯片，使用充电管理芯片15时，控制芯片11关断电荷泵12，打开充电管理芯片15。设计充电管理芯片15的原因，其一、用于涓流充电和恒压充电的后半部分电流较小的阶段，这两个阶段所需电流较小，由于电荷泵12对电压的调整的最小单元较大，在所需电流较小的阶段，电荷泵12对电压的调整导致的电流波动，相对于充电电流来说是过于大的，故此时不太适于使用电荷泵12进行充电。而充电管理芯片15可以对充电电压做到更精细地调整，即对充电电流的调整也可以做到很精细，即使相对于所需电流较小的阶段，依然可以控制电流的波动处于较小的状态。其二、当电池13被锂电保护芯片保护(电池充电电压或电流过大触发的保护，或者放电至电压过小触发的保护，或者放电电流过大触发的保护)或呈现死电池状态时，充电管理芯片15可激活锂电池。其三、若充电器无协议控制器，不具有快充功能时，可使用充电管理芯片15进行慢充，完成充电功能。控制芯片11可设置充电管理芯片15的充电电流、电池电压等充电参数。另外，充电管理芯片15包含开关，其体积也较小，不会导致充电模块的体积整体增大太多。

本申请的充电电路10，在实现大功率快充的同时，降低了充电线缆的电流，减少线缆的发热；所需元器件体积小，充电效率高，降低充电时电子雾化器的发热程度。

请参见图5，为本申请电子雾化装置的一实施例的结构示意图，具体包括：充电电路10和雾化器20，充电电路10连接雾化器20，充电电路10内的电池13用于为雾化器20供电，充电电路10包括上述图1至图4任一实施例的充电电路10。

具体的，电子雾化装置用于雾化气溶胶生成基质，气溶胶生成基质可以为药液、营养液或其他具有特殊香气的组合液态基质等，气溶胶生成基质可以为具有特殊香气的叶类固态基质，其可用于不同的领域，例如、医疗雾化、美容雾化、休闲吸食等领域。

在一实施例中，雾化器20具有储液空间和雾化组件，储液空间内存储有药液、营养液或其他具有特殊香气的组合液态基质，雾化组件与电池13电连接，雾化组件用于雾化储液空间内的液态基质以生成气溶胶，具体的，雾化组件的雾化方式可以为电阻加热、超声雾化、压力雾化、机械震动雾化以及压缩空气雾化等。

在另一实施例中，雾化器20具有容置腔和雾化组件，容置腔用于容置叶类固态基质，雾化组件与电池13电连接，雾化组件采用周圈加热或中心加热的方式，雾化容置腔内的固态基质以生成气溶胶，具体的，雾化组件的雾化方式可以为电阻加热、电磁加热、激光加热、红外加热以及微波加热等。

在一实施例中，请参见图6，为本申请电子雾化装置的第二实施例的结构示意图，电子雾化装置包括雾化器20和电池杆30，充电电路10设置在电池杆30上，电池杆30与雾化器20可以是可拆卸连接或一体设计。

请参见图7，为本申请充电系统的第一实施例的结构示意图，具体包括：充电电路10和充电器40，充电电路10连接充电器40，充电器40用于为充电电路10提供输入电压和输入电流，以为电池13充电，充电电路10包括上述图1至图4任一实施例的充电电路10。

请参见图8，为本申请充电系统的第二实施例的结构示意图，充电器40包括AC-DC转换单元41、协议控制器42和供电接口43，供电接口43可以与充电接口14的类型相同或不同，并通过充电线缆与充电接口14连接，在充电时，充电电路10的协议控制器16通过充电线缆与充电器40的协议控制器42通信，向充电器40请求所需的充电电压。

具体的，本申请的充电系统，在实现大功率快充的同时，降低了充电线缆的电流，减少线缆的发热；且充电电路10所需元器件体积小，充电效率高。

以上仅为本申请的实施方式，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。