CN101359836B - 一种自切换充电电路 - Google Patents
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Abstract
一种自切换充电电路包括：充电芯片、设备接口，充电芯片包括电压输入端Vin和充电电流设置端Iset，设备接口包括与电压输入端Vin相连的电源端口Vbus端，充电切换端口SW端和接地端GND，所述充电芯片的充电电流设置端Iset串联第一电阻R1和第二电阻R2接地，所述设备接口的充电切换端口SW端连接到第一电阻R1与第二电阻R2的中间。
Description
技术领域
本发明涉及一种充电电路，特别是一种根据插入的插头自切换的充电电路。
技术背景
目前，手机、PMP、PDA、MP3/4及便携式电视等便携式设备，都同时支持充电器的大电流充电(大于0.5A)及USB的小电流(小于0.5A)充电。由于两种充电流存在差异，因此设备内部都需要对充电方式进行识别并进行切换，否则将危及USB供电设备(如PC，笔记本电脑等)的安全。
现有的软件保护系统框图如图1所示，图1中，A为充电芯片，B为便携式设备的接口(如10Pin接口)，C为普通充电器插头，D为USB插头，E为模数转换(ADC)芯片，F为主控制器(AP)。在电路板端，充电芯片A的电源输入引脚与接口B的Vcharge引脚相连，接口B的Vbus引脚通过二极管D1与接口B的Vcharge引脚相连。
结合图1，通用技术的具体实施如下：
将USB插头D插入便携式设备的接口B中。插头D的VBUS引脚与接口B的VBUS引脚相连，插头D的D+引脚与接口B的D+引脚相连，插头D的D-引脚与接口B的D-引脚相连，插头D的GND引脚与接口B的GND引脚相连；
电阻R3通过二级管D2与USB插头的D-信号相连，产生分压(小于参考电压)；
模数转换(ADC)芯片E采集到该分压电压(低电压)，经过转换将数据送入主控制器(AP)F；
主控制器(AP)F经过分析，判断小于参考电压应为USB充电；
主控制器(AP)F通过控制总线控制充电芯片A处于小电流充电状态。
将普通充电器插头C插入便携式设备的接口B中。插头C的Vcharge引脚与接口B的Vcharge引脚相连，插头C的GND引脚与接口B的GND引脚相连；
由于没有D-信号，电阻R3没有产生分压(大于参考电压)；
模数转换(ADC)芯片E采集到该电压(高电压)，经过转换将数据送入主控制器(AP)F；
主控制器(AP)F经过分析，判断大于参考电压应为普通充电器充电；
主控制器(AP)F通过控制总线控制充电芯片A处于大电流充电状态。
通用技术中，都需要主控制器软件根据“采集-识别-控制-切换”的控制流程来实现，由上可知，主控器AP需要一直判断电阻R3上的电压是否小于分压电压，这需要占用一定的软件开销，且软件死机或异常的时有可能危及USB供电设备的安全。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种自切换充电电路，可以在不占用软件开销的情况下，实现充电器及USB充电的自动切换，并减少硬件成本，且不会危及USB供电设备的安全。
为了达到上述目的，本发明一种自切换充电电路包括：充电芯片、设备接口，
充电芯片包括电压输入端Vin和充电电流设置端Iset；
设备接口包括与电压输入端Vin相连的电源端口Vbus端，充电切换端口SW端和接地端GND；
所述充电芯片的充电电流设置端Iset串联第一电阻R1和第二电阻R2接地，所述设备接口的充电切换端口SW端连接到第一电阻R1与第二电阻R2的中间；
所述自切换充电电路还包括普通充电器插头和USB接口，所述普通充电器插头包括充电切换引脚SW、电源引脚Vbus和接地引脚GND，普通充电器插头的充电切换引脚SW与接地引脚GND相连；
其中，当使用普通充电器插头充电时，所述设备接口的电源端口Vbus端与普通充电器插头的电源引脚Vbus相连，所述设备接口的充电切换端口SW端与普通充电器插头的充电切换引脚SW相连，所述设备接口的接地端GND与普通充电器插头的接地引脚GND相连；
当使用USB接口充电时，所述设备接口的电源端口Vbus端与USB接口的Vbus端相连，所述设备接口的接地端GND与USB接口的接地端相连。
进一步地，所述设备接口中有用于USB数据通信的D+与D-端，当USB接口接入到设备接口时，
所述设备接口上的D+与D-端与USB接口的D+与D-端对应相连；
所述设备接口上的电源端口Vbus与USB接口的Vbus相连；
所述设备接口上的接地端GND与USB接口的接地端GND相连。
进一步地，当普通充电器接入设备接口时，所述第二电阻R2被短路，充电电流设置端Iset的电流大小为Icharge＝Vref/R1，其中Vref是电路中的参考电压，为常数。
进一步地，当USB接口接入设备接口时，充电电流设置端Iset的电流大小为Icharged＝Vref/(R1+R2)，其中V热饭是电路中的参考电压，为常数。
进一步地，第一电阻R1、R2的取值由电路中的参考电压与充电电流的大小确定。
本发明一种自切换电路，通过将普通插头内的充电切换引脚SW端与接地端GND相连使得电阻R2被短路，实现大电流充电，而当USB接口插入时，设备接口上的电源转换引脚被空置，实现小电流充电。由于切换过程为电路硬切换，没有任何软件开销；由于减少了多个元器件和芯片，降低了电路成本；由于不需要软件控制因而响应速度快，并且可靠性高且不会危及USB供电设备安全。
附图说明
图1是现有技术中采用软件保护的方法系统框图；
图2是本发明一个具体的实施例的电路结构图；和
图3是本发明另一个具体的实施例的电路结构图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点表达得更加清楚明白，下面结合附图及具体实施例对本发明再作进一步详细的说明。
本发明提供了一种可以自动硬切换的充电保护电路，具体如图2所示。图2为本发明一个具体的实施例的电路结构图。如图所示，所述电路包括充电芯片A、设备接口B、普通充电器插头C和USB插头D。
充电芯片A包括Vin端用于给电路供电、电压输出端在一个具体的实施例中连接充电电池、还包括一个电流设置端Iset，所述电流设置端Iset通过第一电阻R1和电阻R2串联接地。
设备接口包括与电压输入端Vin相连的电源端口Vbus端，充电切换端口SW端和接地端GND，设备接口还包括用于USB数据传输的D+端和D-端。
所述充电芯片的充电电流设置端Iset串联第一电阻R1和第二电阻R2接地，所述设备接口的充电切换端口SW端连接到第一电阻R1与第二电阻R2的中间。
普通充电器插头包括充电切换引脚SW、电源引脚Vbus和接地引脚GND，在普通插头内部充电切换引脚SW与接地引脚GND相连。
当普通充电器插头接入设备接口时，所述普通充电器插头的充电切换引脚SW与设备接口中的充电切换端口SW相连；所述普通充电器插头的电源引脚Vbus与设备接口中的电源端口Vbus相连；所述普通充电器插头的接地引脚GND与设备接口中的接地端GND相连。
此时，由于普通充电器插头中的充电切换引脚SW与接地引脚GND相连，在接入到设备接口中后电阻R2被短路，Iset端上的电流Icharge为仅仅流过电阻R1的电流。此时的充电电流大小为Icharge＝Vref/R1，其中Vref为充电芯片中的参考电压。参考电压的生成方法为本领域技术人员共知的技术手段，在此不做赘述。这样便实现了大电流充电。
USB插头为普通的标准USB插头，本发明一个具体的实施例中以4端针USB插头为例，其USB插头中包括Vbus、D+、D-和GND端。
当USB接口接入到设备接口时，所述设备接口上的D+与D-端与USB接口的D+与D-端对应相连；所述设备接口上的电源端口Vbus与USB接口的Vbus相连；所述设备接口上的接地端GND与USB接口的接地端GND相连。
此时，由于设备接口中的电源转换引脚SW被空置，因而电阻R2没有被短路。Iset端上的电流Icharge为流过电阻(R1+R2)的电流，此时的充电电流为Icharge＝Vref/(R1+R2)，实现了小电流充电。同样的，Vref为充电芯片中的参考电压。
由于大小两种充电电流Icharge与参考电压Vref都为已知，电阻R1与R2的选取可以通过计算得出。
对于USB充电插头，可以采用不包括数据传输功能的USB充电器，或者其他样式的充电器，具体如图3所示。图中D部分为仅具有USB充电功能的USB插头，当仅具有充电功能的USB插头接入设备接口中时，所述USB插头的电源引脚Vbus与设备接口中的电源端口Vbus相连；所述USB插头的接地引脚GND与设备接口中的接地端GND相连。对于R1、R2的选取以及充电电流的计算也同前述相同，在此不作赘述。所述仅有USB充电功能的USB插头也可以为其他形式的普通插头。
本发明由于采用简单的硬件电路结构，不涉及任何的软件控制，因此不占用任何软件的开销，且不会因为软件异常导致在使用USB充电时，失控将其设成大电流充电而导致USB设备(一般供电能力小于0.5A)损坏。电路的安全稳定性得到提高。同时，即便普通充电器中的充电切换引脚SW端脱落且未与接地端连接，本发明仍能可以以小电流方式为充电电池充电，进一步提高了电路的安全稳定性。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种自切换充电电路包括：充电芯片、设备接口，其特征在于，
充电芯片包括电压输入端Vin和充电电流设置端Iset；
设备接口包括与电压输入端Vin相连的电源端口Vbus端，充电切换端口SW端和接地端GND；
所述充电芯片的充电电流设置端Iset串联第一电阻R1和第二电阻R2接地，所述设备接口的充电切换端口SW端连接到第一电阻R1与第二电阻R2的中间；
所述自切换充电电路还包括普通充电器插头和USB接口，所述普通充电器插头包括充电切换引脚SW、电源引脚Vbus和接地引脚GND，普通充电器插头的充电切换引脚SW与接地引脚GND相连；
其中，当使用普通充电器插头充电时，所述设备接口的电源端口Vbus端与普通充电器插头的电源引脚Vbus相连，所述设备接口的充电切换端口SW端与普通充电器插头的充电切换引脚SW相连，所述设备接口的接地端GND与普通充电器插头的接地引脚GND相连；
当使用USB接口充电时，所述设备接口的电源端口Vbus端与USB接口的Vbus端相连，所述设备接口的接地端GND与USB接口的接地端相连。
2.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述设备接口中有用于USB数据通信的D+与D-端，当USB接口接入到设备接口时，
所述设备接口上的D+与D-端与USB接口的D+与D-端对应相连；
所述设备接口上的电源端口Vbus与USB接口的Vbus相连；
所述设备接口上的接地端GND与USB接口的接地端GND相连。
3.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，当普通充电器接入设备接口时，所述第二电阻R2被短路，充电电流设置端Iset的电流大小为Icharge＝Vref/R1，其中Vref是电路中的参考电压，为常数。
4.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，当USB接口接入设备接口时，充电电流设置端Iset的电流大小为Icharged＝Vref/(R1+R2)，其中Vref是电路中的参考电压，为常数。
5.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，第一电阻R1、R2的取值由电路中的参考电压与充电电流的大小确定。
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