[发明专利]可穿戴设备智能充电系统和充电方法

说明书

技术领域

本发明涉及充电系统技术领域，尤其涉及一种应用于可穿戴设备上的智能充电系统以及利用该充电系统实现的充电方法。

背景技术

随着科技的发展，可穿戴产品越来越多，比如智能手环、虚拟眼镜、动作捕捉设备等等，但是可穿戴产品为了增加佩戴的舒适度，会追求体积小，重量轻。

在可穿戴技术里，除了上述的追求体积小一级佩戴的舒适度，大家关注的另外一个重点为电池，现有技术中的可穿戴产通常为了适合穿戴，会设计成曲面结构，这就需要内部的元器件，特别是电池也能设计成弧形结构，这样的结构，加之为了让可穿戴产品更加轻便，会对电池的体积也进行限制，基于上述原因，大大降低了电池的续航能力，这样，使得可穿戴产品经常需要充电，而一般的可穿戴产品的电池都需要单独设计一个电源充电电路，使用单独的控制芯片进行控制，这样大大增加了充电电路设计的复杂性，且使用的元器件多，在电路的性能稳定上造成了一定的影响，另外增加的元器件也就意味着增加了电路板的面积，增大了整个可穿戴产品的体积，对可穿戴产品的结构设计造成了局限性，使可穿戴产品体积大，重量也增重。

发明内容

针对上述技术中存在的不足之处，本发明提供一种可穿戴设备智能充电系统，通过利用主控单片机的空余引脚进行充电电路的设置，即使是对于不满足充电电路连接的主控单片机也可以通过设置一个放大器和比较器连接的外围电路以达到同样的目的，大大减少了充电电路的元器件，节省了主控电路板的空间，从而能到到减小可穿戴产品的体积以及重量的目的。

为了达到上述目的，本发明一种可穿戴设备智能充电系统，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。

其中，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。

其中，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。

其中，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。

本发明还公开一种可穿戴设备智能充电的方法，包括上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。

其中，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

其中，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。

其中，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，I_r线性增加；