[发明专利]可穿戴设备智能充电系统和充电方法

权利要求书

1.一种可穿戴设备智能充电系统，其特征在于，包括主控单片机、晶体管、电感、二极管和电阻，所述晶体管采用N沟道的晶体管，主控单片机上第一引脚和第二引脚分别接在电阻的输入端和输出端，主控单片机的第二引脚以及电阻的输出端与电池的正极连接，电池的负极接地，电阻的正极还与电感的负极连接，电感的正极分别与二极管的阴极和晶体管的源极电连接，二极管的阳极接地，所述晶体管的栅极与主控单片机的第三引脚电连接，所述晶体管的漏极与外部输入端连接，所述第一引脚、第二引脚和第三引脚都是空余引脚。

2.根据权利要求1所述的可穿戴设备智能充电系统，其特征在于，所述主控单片机上设置有比较器和放大器，所述比较器的正极连接第一引脚，所述放大器的负极连接第二引脚，所述比较器的负极与放大器的输出端连接，所述放大器的正极连接V_ref。

3.根据权利要求1所述的可穿戴设备智能充电系统，其特征在于，当主控单片机的各个空余的引脚没有放大器与比较器相连接的电路结构时，在所述主控单片机的外围电路上追加一个放大器和一个比较器，连接关系为比较器的负极与放大器的输出端连接，比较器的正极与电阻的正极连接，所述放大器的正极连接Vref，所述放大器的负极与电池连接。

4.根据权利要求1所述的可穿戴设备智能充电系统，其特征在于，所述主控单片机采用NORDIC公司的nRF52832，第一引脚、第二引脚和第三引脚都是该芯片的多余的I/O口。

5.一种可穿戴设备智能充电的方法，其特征在于，包括上述1-4任意一项所述的可穿戴设备智能充电系统，通过上述可穿戴设备智能充电系统的充电过程包括预充电阶段、恒流充电阶段和恒压充电阶段；

预充电阶段：当主控单片机检测到电池的电压小于电池额定值时，设置充电电流为Ipre，直到电池电压超过电池额定值；

恒流充电阶段：为了充电工作的稳定性，我们设置固定导通时间，即晶体管的开通时间固定，检测充电电流动态变化关断时间；

恒压充电阶段：当检测到电池电压为电池最大值时进入恒压充电阶段，充电电流快速降低，充电电压缓慢增加，且不超过电池最大值，为了充电工作的稳定性，我们设置固定关闭时间，即晶体管的关闭时间固定，检测充电电流的动态变化。

6.根据权利要求5所述的可穿戴设备智能充电的方法，其特征在于，所述预充电阶段：分别设置预充电电流、恒流充电电流、恒压充电关断电流为：Ipre、Icti、Ictv，C为电池的容量，三者的关系为：

I_cti＝0.5C

I_pre＝0.2I_cti

I_ctv＝0.125Icti。

7.根据权利要求5所述的可穿戴设备智能充电的方法，其特征在于，预充电预设最长充电时间，当预充电时间超过最长充电时间时，电池电压还不到电池额定值时，主控单片机会认为电池故障，停止充电并报警。

8.根据权利要求5所述的可穿戴设备智能充电的方法，其特征在于，恒流充电过程中，分成t0、t1和t2三个时间段，

在t0时刻：主控单片机的第三引脚输出高电平，晶体管关断、通过电阻的电流I_r的大小下降；

在t1时刻：电阻的电压Vr＜Vref，比较器偏转，输出低电平，晶体管开通；

在t1-t2时刻：时长固定，Ir线性增加；

在t2时刻：比较器偏转，回到t0状态，完成一周期的充电控。

9.根据权利要求5所述的可穿戴设备智能充电的方法，其特征在于，在恒压充电阶段，也分成t0、t1和t2三个时间段，控制部分分别为：

在t0时刻，主控单片机或者第三引脚输出高电平，晶体管关断，通过电阻的电流Ir线性下降；

在t0～t1时刻，时长固定为；

在t1时刻，比较器偏转输出低电平，晶体管导通，Ir线性增加；

在t2时刻第一引脚或者比较器的正极输出电流增加到比较器偏转，此时回到t0状态。

10.根据权利要求5所述的可穿戴设备智能充电的方法，其特征在于，所述恒压充电实现过程为：

当在t0时晶体管导通，电感电流IL线性增加，到电池电压时触发比较器偏转，晶体管关闭，I₁线性减小；

当电池电压增加时，比较器的负极与放大器的输出端的电压值下降，比较器提前偏转，晶体管提前关闭，电感电流平均值减小，即充电电流减小。