CN101102119B - 一种电器设备的充电检测电路及充电检测方法 - Google Patents
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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
[0001] 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路及检测方法。
背景技术
[0002] 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
[0003] 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检 测。
[0004] 为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案予以实现：
[0005] 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。
[0006] 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。
[0007] 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拉电阻作用到相应的数据信号线 上。
[0008] 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路 提供。
[0009] 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。
[0010] 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：
[0011] a、在所述的其中一条数据信号线上连接电压上拉支路；
[0012] 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；
[0013] c、扩大所述电源端子输入电流的限定范围。
[0014] 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。
[0015] 优选的，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。
[0016] 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。
[0017] 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
[0018] 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；
[0019] 图2是处理器及电源电路的一种实施例的电路原理图；
[0020] 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。
具体实施方式
[0021] 下面结合附图对本发明的实施方式进行详细地描述。
[0022] 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，还兼用作充电类型检测单元，以实现对外部连接设备类型的准确检测。
[0023] 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。
[0024] 实施例一，本实施例以一种手持移动通讯设备一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1所示的5针 接口 XPl或者电器设备上用于传输USB数据的其它形式的接口实现。
[0025] 参见图1所示，接口 XPl的1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 内部处理器附的拔插检测端口，比如1/01 口，用于判断是否有外部设备插入。接口 XPl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 XPl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 1脚相连接的电源线上连接有接地的稳压二极管ΜΑΜ 3600M。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。当手机欲与外部设备，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 XPl，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机主板带来损坏。
[0026] 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Rl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m的其中一路输入端 口，具体可选用处理器附的ADC端口实现，如图2所示。当手机接口 XPl通过USB数据线 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，处理器附的ADC端口检 测不到稳定的3. 3V高电平，此时，处理器m认为手机接口 XPl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CONl输出充电类型检测 信号，以通知电源管理芯片N2此时为PC机充电，从而通过电源管理芯片N2限定其电源输 入端Vin电流小于500mA。而当手机接口 XPl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m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CONl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XPl接口的1脚输入的充电电流大于500mA，以缩短充 电时间。
[0027] 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 XPl有外部设备
5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 一开关电路连接所述的VDDUSB，在处理器m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 XPl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，使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，其基极连接处理器附的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。当处理器附的1/01端口呈低电平时，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Vl导通，使VDDUSB处的电位被拉低到地。而当处 理器m的1/01端口检测到高电平信号时，表明接口 XPI上插有外部设备，此时，处理器m 置其1/03端口为低电位，使三极管Vl截止，+3. 3V直流电压通过电阻R2作用到VDDUSB，进 而在有外部设备插入时与上拉电阻Rl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。
[0028] 通过采用上述电路结构，并在处理器m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。
[0029] 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机还是充电器，此时，均以小于500mA的电 流充电，以保护PC机主板免受损坏。
[0030] 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：
[0031] 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；
[0032] 302、对另一条数据信号线的电位状态进行检测；
[0033] 303、根据所述电位状态判断外接设备的类型；
[0034] 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。
[0035] 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。
[0036] 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 (9)
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传输USB数据的接口，其 特征在于：所述接口的电源端子连接电器设备内部的电源电路，差分数据信号端子连接电 器设备内部的数据传输回路；所述差分数据信号端子连接差分数据信号线D+、D-，在其中 一条差分数据信号线上连接有电压上拉支路，另一条差分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传输USB数据的接口中电源端子输入电流的大小。
2.根据权利要求1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。
3.根据权利要求1至2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传输USB数据的接口上时，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差分数据信号线上。
4.根据权利要求3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 接所述传输USB数据的接口的电源端子，在检测到有高电平信号输入时判定为有外部设备 插入。
5.根据权利要求1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 所述传输USB数据的接口的电源端子，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。
6.根据权利要求3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路提供。
7. 一种电器设备的充电检测方法，在所述电器设备上设置有传输USB数据的接口，其 电源端子连接电器设备内部的电源电路，其差分数据信号端子连接差分数据信号线D+、D-； 其特征在于，所述的充电检测方法包括以下步骤：a、在其中一条差分数据信号线上连接电压上拉支路；b、对另一条差分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。
8.根据权利要求7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。
9.根据权利要求7或8所述的充电检测方法，其特征在于：所述传输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；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短接。
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