CN101102119A - 一种电器设备的充电检测电路及充电检测方法 - Google Patents

一种电器设备的充电检测电路及充电检测方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种电器设备的充电检测电路,在所述电器设备上设置有数据传输接口,其电源端子连接电器设备内部的电源电路,数据信号端子连接电器设备内部的数据传输回路;在所述数据传输接口中至少包含有两个数据信号端子,各自连接一条数据信号线,在其中一条数据信号线上连接有电压上拉支路,另一条数据信号线连接处理器的输入端口;所述处理器根据其输入端口的电位状态生成充电类型检测信号传输至电源电路,进而通过所述电源电路限定所述数据传输接口中电源端子输入电流的大小。本发明同时又提供了一种充电检测方法。采用本发明的技术方案可对充电类型进行检测,从而准确的对输入电流进行限制。

Description

一种电器设备的充电检测电路及充电检测方法
技术领域
本发明属于充电检测技术领域,具体地说,是涉及一种利用设备上的现有 数据传输接口复用作普通充电器接口 ,并对充电类型进行检测的充电检测控制 电3各及4企测方法。
背景技术
手持通信设备在功能日益完善的同时,小型化也是一致的发展趋势。越来
越多的手机都具有USB数据传输功能,并且可以通过USB接口使用PC机的USB 电源代替充电器对手机进行充电。从节约PCB板空间和节省成本角度考虑,许 多手持通信设备将其用于传输USB数据的接口兼用作普通充电器接口 ,从而在 不增加额外充电接口的前提下实现了充电器对手持通信设备的充电功能。而一 般PC机的USB电源输出电流规格为500mA,充电器的输出电流则可以达到800mA 甚至更高,该电流一般是由手机内部的电源管理芯片控制的,以对外部输入电 源的电流值进行限定。如果选用USB电源充电时使用了 800mA的电流,则可能 会对PC机主板带来损坏;如果普通充电器也使用小于500mA的充电电流,则又 会延长充电时间。在电池容量越来越大的情况下,充电时间可能会长到无法接 受的地步,因此,需要对充电时外部电源进行判断,以准确的限定输入电流。 就目前市场上的情况来看, 一般USB电源和普通充电器的输出电压都是5.2V 左右,从电压值上无法准确判断是哪种电源,因此,需要采用一种新的设计方 案来完成判断,以满足手持通信设备的快速、安全充电要求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种电器设备的充电检测电路,以实现对充电类型 的才全测。
为解决上述技术问题,本发明采用以下技术方案予以实现:
一种电器设备的充电检测电路,在所述电器设备上设置有数据传输接口 , 其电源端子连接电器设备内部的电源电路,数据信号端子连接电器设备内部的 数据传输回路;在所述数据传输接口中至少包含有两个数据信号端子,各自连 接一条数据信号线,在其中一条数据信号线上连接有电压上拉支路,另一条数 据信号线连接处理器的输入端口 ;所述处理器根据其输入端口的电位状态生成 充电类型检测信号传输至电源电路,进而通过所述电源电路限定所述数据传输 接口中电源端子输入电流的大小。
进一步的,所述数据传输接口可以为传输USB数据的接口,所述的两条数 据信号线为差分数据信号线D+、 D-。其中,在所述差分数据信号线D+上连接有 所述的电压上拉支路,差分数据信号线D-连接所述处理器的输入端口 。
为了降低能耗,在所述电压上拉支路中包含有上拉电阻、直流电源和开关 电路;所述开关电路的开关状态受控于所述的处理器,在处理器检测到有设备 插入到所述的数据传输接口上时,控制开关电路动作,使所述直流电源通过上 电阻作用到相应的数据信号线上。
其中,所述处理器的拔插检测端口连接所述数据传输接口的电源端子,在检测到有高电平信号输入时判定为有外部设备插入。所述直流电源由所述电器 设备内部电源电M供。
再进一步的,在所述电源电路中包含有一电源管理芯片,其控制信号端接 收来自处理器发出的充电类型检测信号,电源输入端口连接所述数据传输接口 的电源端子,进而根据所述充电类型检测信号限定其电源输入端口输入电流的 大小。
本发明同时又提供了 一种电器设备的充电检测方法,在所述电器设备上设 置有数据传输接口,其电源端子连接电器设备内部的电源电路,在所述数据传输接口中至少包含有两个数据信号端子,各自连接一条数据信号线;其中,所 述的充电检测方法包括以下步骤:
a、 在所述的其中一条数据信号线上连接电压上拉支路;
b、 对另一条数据信号线的电位状态进行检测,当检测到所述电位状态在设 定时间内持续稳定在高电平状态时,进入充电器充电模式;
c、 扩大所述电源端子输入电流的限定范围。
进一步的,在所述步骤b中,当检测到所述电位状态在设定时间内发生变 化时,进入PC机充电模式;此时,限定所述电源端子输入电流的上限值为500mA。
优选的,所述的数据传输接口为传输USBlt据的接口,通过USB信号线连 接外部PC或具有USB接口的充电器;所述的两条数据信号线为差分数据信号线 D+、 D-,在所述充电器内部的USB接口电路中,将其差分数据信号端子D+、 D-短接。
与现有技术相比,本发明的优点和积极效果是:本发明通过对现有电器设 备中的数据传输接口进行改进,在其中一条数据信号线上连接电压上拉支路, 利用充电器接口内部数据端子短接的特性,在电器设备的数据传输接口上插接 充电器时,通过检测另一条数据信号线的电位状态是否维持高电平即可得知外 部是否插入了充电器,从而实现了对充电类型的准确检测,以此来限定输入电 流的大小,在插接外部信号源设备时限定为小电流输入,以此来保护信号源设 备;而在插入充电器时,允许大电流输入,以缩短电器设备的充电时间。
结合附图阅读本发明实施方式的详细描述后,本发明的其他特点和优点将 变得更加清楚。
附图说明
图1是本发明所提出的充电检测电路中数据传输接口的一种实施例的电路 原理图;
图2是处理器及电源电路的一种实施例的电路原理图;
图3是本发明所提出的充电检测方法的 一种实施例的处理流程图。
JM^实施方式
下面结合附图对本发明的实施方式进行详细地描述。
本发明利用电器设备上原有的数据传输*接口兼用作充电接口,与外部充电 器相连接,以实现对电器设备中电池的充电。在所述数据传输接口中,电源端 子连接电器设备内部的电源电路,数据信号端子除了与电器设备内部的数据传 输回路相连接外,还兼用作充电类型纟企测单元,以实现对外部连接设备类型的 准确4全测。
其大致结构是:在所述数据传输接口中至少包含有两个数据信号端子,各 自连接一条数据信号线,在其中一条数据信号线上连接电压上拉支路,另一条 数据信号线连接电器设备内部处理器的输入端口 。所述处理器根据其输入端口 的电位状态生成充电类型检测信号传输至电源电路,进而通过所述电源电路限 定所述数据传输接口中电源端子输入电流的大小。
实施例一,本实施例以一种手持移动通讯设备——手机为例对本发明的设 计构思进行具体阐述,所述的数据传输接口选择目前手机上常见的USB数据传 输接口实现,当然也可以采用其它类型的、至少包含有两个数据信号端子的数 据传输接口实现,本发明不限于此。所述USB数据传输接口可以是目前常规的 USB接口,亦可以采用如图l所示的5针接口 XP1或者电器设备上用于传输USB 数据的其它形式的接口实现。
参见图1所示,接口 XP1的l脚为电源端子, 一方面连接手机内部的电源 电路,用于直流充电,具体连接电源电路中电源管理芯片N2的电源输入端Vin; 另 一方面连接手机内部处理器Nl的拔插;险测端口 ,比如1/01 口 ,用于判断是否 有外部设备插入。接口 XP1的2、 3脚分别为差分数据信号端子,连接手机内部 的数据传输回路,以实现手机与外部设备的数据通信。接口 XP1的4脚悬空,5 脚接地。为了保持输入电压的稳定,在与所述电源端子l脚相连接的电源线上
连接有接地的稳压二极管MAZS3600M。为了避免静电影响,在与所述差分数据 信号端子相连接的差分数据信号线上D+、 D-上分别连接有一路接地的二极管 PESD,以实现静电泻放。当手积l与外部设备,比如PC机进行数据通信时,利 用USB数据线一端连接手机上的接口 XP1,另一端连接外部设备的USB接口, 以实现USB差分数据的传输通信。与此同时,PC机的USB电源代替充电器对手 机进行充电,其输入电流幅值限定在500mA,以避免对PC才凡主板带来损坏。
为了识别充电类型,即判断是PC机充电还是充电器充电,本实施例对手机 的USB接口电路进行改进,在其中一条差分数据线上连接电压上拉支路,以差 分数据线D+为例,通过上拉电阻R1连接直流电源VDDUSB,所述直流电源VDDUSB 的电位一般为+3. 3V,由手机内部的电源电路提供;而另一条差分数据线D-连 接手机内部处理器Nl的其中一路输入端口 ,具体可选用处理器Nl的ADC端口 实现,如图2所示。当手机接口 XP1通过USB凄史据线与外部PC机相连时,由于 差分数据线D+、 D-彼此不相连接,因此,处理器Nl的ADC端口检测不到稳定 的3. 3V高电平,此时,处理器N1认为手机接口 XP1连接的是PC机,故通过其 一路输出端口 (比如1/02端口 )向电源管理芯片N2的控制信号端C0N1输出充 电类型^f全测信号,以通知电源管理芯片N2此时为PC才几充电,/人而通过电源管 理芯片N2限定其电源输入端Vin电流小于500mA。而当手才几接口 XP1通过USB 数据线连接外部充电器时,由于目前带有USB接口的充电器,其USB接口内部 的两个差分数据端子都是短接的,因此,D+被上拉后,D-上就能检测到稳定的 3. 3V高电平。此稳定的高电平信号由手机处理器Nl的ADC端口检测识别后, 认为此时为充电器充电,进而通过其所述的输出端口 1/02向电源管理芯片N2 的控制信号端C0N1输出充电器充电检测信号,以控制电源管理芯片N2提高其 电源输入端Vin的电流限定幅度,即允许通过XP1接口的1脚输入的充电电流 大于5 0OmA,以缩4豆充电时间。
为了达到节能降耗的目的,使所述直流电源VDDUSB仅在手机接口 XP1有外 部设备插入时与差分数据线D+相连接,在本实施例中,通过电源电路输出的
+3. 3V直流电源通过一开关电i?各连4^所述的VDDUSB,在处理器Nl的1/01端口 接收到高电平信号时,认为此时有外部设备插入到接口 XP1上,进而通过其1/03 端口输出开关控制信号,控制所述开关电路动作,4吏VDDUSB处呈3. 3V高电位, 实现上拉作用。在本实施例中,所述的开关电路可以采用如图2所示的电路结 构实现,包括一NPN型三极管VI,其基极连接处理器N1的1/03端口,发射极 接地,集电极一方面通过电阻R2连接电源电路的+3. 3V电压输出端,另一方面 连接所述的VDDUSB。当处理器N1的1/01端口呈^氐电平时,处理器认为此时没 有外部设备插入,通过其1/03端口输出高电平,控制三极管VI导通,使VDDUSB 处的电位被拉低到地。而当处理器N1的1/01端口;f企测到高电平信号时,表明 接口 XP1上插有外部设备,此时,处理器N1置其1/03端口为低电位,使三极 管V1截止,+3. 3V直流电压通过电阻R2作用到VDDUSB,进而在有外部i殳备插 入时与上拉电阻R1构成电压上拉支路,作用到差分数据线D+上。当然,所述 的开关电路也可以采用继电器、开关芯片等其它具有开关作用的开关器件或者 组合电路实现,本发明不限于此。
通过采用上述电路结构,并在处理器N1中配合简单的软件程序,即能判断 出手机外接设备是PC机还是充电器,以选择合适的电流进行充电。当然,上述 的电路结构亦可以应用于目前普遍采用USB接口进行数据通讯的MP3、 MP4、数 码相机等电子设备中,同样可以起到充电类型准确识别的目的。
需要注意的是:如果USB差分数据线D+、 D-出现断路情况时,或者充电器 内部的D+、 D-断路时,手机无法判别出外部连接的是PC才7Lii是充电器,此时, 均以小于500mA的电流充电,以保护PC机主板免受损坏。
本发明同时又提供了一种充电类型检测方法,如图3所示,包括以下步骤:
301、 在兼用作充电接口的数据传输接口的其中一条数据信号线上连接电压 上拉支路;
302、 对另一条数据信号线的电位状态进行;险测;
303、 根据所述电位状态判断外接设备的类型;
304、当检测到所述电位状态在设定时间内持续稳定在高电平状态时,进入 充电器充电模式,此时输入电流允许大于500mA;否则,进入PC机充电模式, 此时限定所述电源端子输入电流的上限值为500mA。
本充电检测方法的准确实施有赖于充电器接口电路的设置,需要将充电器 接口中的数据信号端子进行短接。幸运的是,对于目前具有USB接口的充电器 来说,其内部的D+、 D-端子都是短接的,因此,对于那些采用USB接口与充电 器连接进行充电的电器设备来说,无须改变充电器结构即可实现充电类型的有 效检测。
当然,上述说明并非是对本发明的限制,本发明也并不仅限于上述举例, 本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的修改、变形、添加 或替换,也应属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1、一种电器设备的充电检测电路,在所述电器设备上设置有数据传输接口,其特征在于:所述数据传输接口的电源端子连接电器设备内部的电源电路,数据信号端子连接电器设备内部的数据传输回路;在所述数据传输接口中至少包含有两个数据信号端子,各自连接一条数据信号线,在其中一条数据信号线上连接有电压上拉支路,另一条数据信号线连接处理器的输入端口;所述处理器根据其输入端口的电位状态生成充电类型检测信号传输至电源电路,进而通过所述电源电路限定所述数据传输接口中电源端子输入电流的大小。
2、 根据权利要求l所述的充电检测电路,其特征在于:所述数据传输接口 为传输USB数据的接口,所述的两条数据信号线为差分数据信号线D+、 D-。
3、 根据权利要求2所述的充电检测电路,其特征在于:在所述差分数据信 号线D+上连接有所述的电压上拉支路,差分数据信号线D-连接所述处理器的输 入端口 。
4、 根据权利要求1至3中任一项所述的充电检测电路,其特征在于:在所 述电压上拉支路中包含有上拉电阻、直流电源和开关电路;所述开关电路的开 关状态受控于所述的处理器,在处理器检测到有设备插入到所述的数据传输接 口上时,控制开关电路动作,使所述直流电源通过上拉电阻作用到相应的数据 信号线上。
5、 根据权利要求4所述的充电检测电路,其特征在于:所述处理器的拔插 检测端口连接所述数据传输接口的电源端子,在检测到有高电平信号输入时判 定为有外部设备插入。
6、 根据权利要求1或2所述的充电检测电路,其特征在于:在所述电源电 路中包含有一电源管理芯片,其控制信号端接收来自处理器发出的充电类型检 测信号,电源输入端口连接所述数据传输接口的电源端子,进而根据所述充电 类型检测信号限定其电源输入端口输入电流的大小。
7、根据权利要求4所述的充电检测电路,其特征在于:所述直流电源由所 述电源电聘-提供。
8 、 一种电器设备的充电检测方法,在所述电器设备上设置有数据传输接口 , 其电源端子连接电器设备内部的电源电路,在所述数据传输接口中至少包含有 两个数据信号端子,各自连接一条数据信号线;其特征在于,所述的充电检测 方法包括以下步骤:a、 在所述的其中一条数据信号线上连接电压上拉支路;b、 对另一条数据信号线的电位状态进行检测,当检测到所述电位状态在设 定时间内持续稳定在高电平状态时,进入充电器充电模式;c、 扩大所述电源端子输入电流的限定范围。
9、 根据权利要求8所述的充电检测方法,其特征在于:在所述步骤b中, 当检测到所述电位状态在设定时间内发生变化时,进入PC机充电模式;此时, 限定所述电源端子输入电流的上限值为500mA。
10、 根据权利要求8或9所述的充电检测方法,其特征在于:所述的数据 传输接口为传输USB数据的接口 ,通过USB信号线连接外部PC或具有USB接口 的充电器;所述的两条数据信号线为差分数据信号线D+、 D-,在所述充电器内 部的USB接口电路中,将其差分数据信号端子D+、 D-短接。
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