CN103219770B - 一种具有多端口充电控制功能的移动终端 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种具有多端口充电控制功能的移动终端，其包括电池、至少一个USB接口、USB充电管理模块、中央处理器和充电管理芯片，电池通过充电管理芯片连接 USB充电管理模块，USB接口、中央处理器均连接USB充电管理模块；在充电时通过USB充电管理模块检测USB接口的充电器接入情况输出相应的检测电压至中央处理器识别出该USB接口的充电器接入状态，中央处理器输出相应的启闭命令开闭相应USB接口的充电通道，在充电通道打开时控制充电电流的大小、将充电电流汇合后传输至充电管理芯片给电池充电；通过多个USB接口并行叠加充电来满足大电流充电的要求，大大缩短了电池的充电时间，操作方便且成本较低。
Description
技术领域
本发明涉及充电技术领域，特别涉及一种具有多端口充电控制功能的移动终端。
背景技术
智能手机、平板电脑等移动终端基于其强大的功能和便捷性，在人们的工作、生活中占有重要的地位。从目前移动终端的发展趋势可以看出，智能终端的显示屏幕越来越大、功能越来越强、处理速度越来越高并且支持多个USB接口，但是这些发展趋势会使移动终端的耗电越来越大。为了延长移动终端的待机时间，采用了增加电池容量的方法。但是，由于电池容量的增大，为了确保充电时间不变，需要加大充电电流，势必对充电系统提出更高的要求。
目前低能耗的手机或平板电脑的充电主要是通过单个USB接口来实现的。USB接口所承载的电流是按照USB接口的行业标准设计的，标称电流（即充电电流）要求为500mA，这样就远远不能满足日益发展的移动终端的电池容要量大、充电时间要缩短或保持不变的要求。越来越多的移动终端所需求的充电电流大大超过标准USB所提供的电流，如何解决智能终端大电流充电和供电稳定的问题非常具有研究性和应用价值。
现有技术中的充电方式主要有三种：一是通过USB接口充电，该方式仅适合小电流充电，若移动终端的电池容量较大，则会延长充电时间。二是使用直流充电座充电；市面上的直流充电座是非标准的，需配用专用直流充电接口，对USB接口的类型限定导致移动终端的专用附件增加，从而大大增加了成本，用户体验较差。三是混合充电，即用USB接口进行小电流充电，用专用直流充电接口进行大电流充电：这种方式对电流的大小的控制，大、小电流的汇合，USB接口的兼容性要求较高，且成本较高。
因而现有技术还有待改进和提高。
发明内容
鉴于上述现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供一种具有多端口充电控制功能的移动终端，以解决现有技术电池充电时间长、USB接口兼容性较差的问题。
为了达到上述目的，本发明采取了以下技术方案：
一种具有多端口充电控制功能的移动终端，其包括电池，至少一个USB接口、USB充电管理模块、中央处理器和充电管理芯片；
所述USB充电管理模块用于根据USB接口的充电器接入情况输出相应的检测电压，根据中央处理器输出的启闭命令开闭相应USB接口的充电通道，在充电通道打开时根据调整信号控制充电电流的大小、将充电电流汇合后传输至充电管理芯片；
所述中央处理器用于根据所述检测电压识别USB接口的充电器接入状态并输出相应的启闭命令，获取充电电流的大小并输出调整信号给USB充电管理模块；
所述充电管理芯片用于将USB充电管理模块输出的充电电流传输给电池充电；
所述电池通过充电管理芯片连接 USB充电管理模块，所述USB接口、中央处理器均连接USB充电管理模块。
所述的具有多端口充电控制功能的移动终端中，所述USB充电管理模块包括：
至少一个充电器检测模块，用于检测充电器是否接入移动终端的USB接口，并输出相应的检测结果至中央处理器；
至少一个充电电流控制模块，一方面用于根据中央处理器传输的启闭命令开闭相应USB接口的充电通道；另一方面用于在充电通道打开时输出充电信号传输至中央处理器中计算出充电电流，根据中央处理器传输的调整信号控制充电电流的大小；
至少一个数据处理模块，用于对中央处理器传输的USB数据进行抗干扰、防静电处理；
电流汇合器，用于对充电电流控制模块输出的充电电流进行汇合叠加后传输至充电管理芯片；
所述充电器检测模块、充电电流控制模块、数据处理模块均连接USB接口和中央处理器，所述充电电流控制模块通过电流汇合器连接充电管理芯片；
所述充电器检测模块、充电电流控制模块和数据处理模块的个数与USB接口的个数相同。
所述的具有多端口充电控制功能的移动终端中，所述充电器检测模块包括第一电阻、第二电阻、第三电阻和第一三极管；所述第一三极管的基极通过第一电阻连接USB接口的VUSB端，第一三极管的基极还通过第二电阻接地，第一三极管的集电极连接中央处理器、还通过第三电阻连接电源端，第一三极管的发射极接地。
所述的具有多端口充电控制功能的移动终端中，所述充电电流控制模块包括第四电阻、第五电阻、第二三极管和第一电容；所述第二三极管的基极通过第四电阻连接中央处理器，第二三极管的发射极连接USB接口的VUSB端、还通过第一电容接地；所述第五电阻的一端连接中央处理器和第二三极管的集电极，第五电阻的另一端连接中央处理器和电流汇合器。
所述的具有多端口充电控制功能的移动终端中，所述数据处理模块包括共模抑制线圈、第一TVS管、第二TVS管和第三TVS管；所述共模抑制线圈的第一端连接USB接口的DM端和第三TVS管的正极，共模抑制线圈的第二端连接中央处理器，共模抑制线圈的第三端连接USB接口的DP端和第二TVS管的正极，共模抑制线圈的第四端连接中央处理器；所述第一TVS管的正极连接USB接口的ID端和中央处理器；所述第一TVS管的负极、第二TVS管的负极和第三TVS管的负极均接地。
所述的具有多端口充电控制功能的移动终端中，所述电流汇合器包括汇流电阻，所述汇流电阻的一端连接充电电流控制模块的第五电阻的另一端，汇流电阻的另一端连接充电管理芯片。
所述的具有多端口充电控制功能的移动终端中，所述USB接口为两个，分别为第一USB接口和第二USB接口；所述USB充电管理模块包括第一充电器检测模块、第二充电器检测模块、第一充电电流控制模块、第二充电电流控制模块、第一数据处理模块、第二数据处理模块和电流汇合器；所述第一充电器检测模块、第一充电电流控制模块、第一数据处理模块分别连接第一USB接口和中央处理器；所述第二充电器检测模块、第二充电电流控制模块、第二数据处理模块分别连接第二USB接口和中央处理器；所述第一充电电流控制模块、第二充电电流控制模块分别连接电流汇合器。
所述的具有多端口充电控制功能的移动终端中，所述第一充电器检测模块包括第一电阻、第二电阻、第三电阻和第一三极管；所述第一充电电流控制模块包括第四电阻、第五电阻、第二三极管和第一电容；所述第一数据处理模块包括第一共模抑制线圈、第一TVS管、第二TVS管和第三TVS管；所述第二充电器检测模块包括第六电阻、第七电阻、第八电阻和第三三极管；所述第二充电电流控制模块包括第九电阻、第十电阻、第四三极管和第二电容；所述第二数据处理模块包括第二共模抑制线圈、第四TVS管、第五TVS管和第六TVS管；所述电流汇合器包括第十一电阻；
所述第一三极管的基极通过第一电阻连接第一USB接口的VUSB端和第二三极管的发射极，第一三极管的基极还通过第二电阻接地，第一三极管的集电极连接中央处理器、还通过第三电阻连接电源端，第一三极管的发射极接地；
所述第二三极管的发射极通过第一电容接地，所述第二三极管的基极通过第四电阻连接中央处理器；所述第五电阻的一端连接中央处理器和第二三极管的集电极，第五电阻的另一端连接中央处理器和第十一电阻的一端；
所述第一共模抑制线圈的第一端连接第一USB接口的DM端和第三TVS管的正极，第一共模抑制线圈的第二端连接中央处理器，第一共模抑制线圈的第三端连接第一USB接口的DP端和第二TVS管的正极，第一共模抑制线圈的第四端连接中央处理器；所述第一TVS管的正极连接第一USB接口的ID端和中央处理器；所述第一TVS管的负极、第二TVS管的负极和第三TVS管的负极均接地；
所述第三三极管的基极通过第六电阻连接第二USB接口的VUSB端和第四三极管的发射极，第三三极管的基极还通过第七电阻接地，第三三极管的集电极连接中央处理器、还通过第八电阻连接电源端，第三三极管的发射极接地；
所述第四三极管的发射极通过第二电容接地，所述第四三极管的基极通过第九电阻连接中央处理器；所述第十电阻的一端连接中央处理器和第四三极管的集电极，第十电阻的另一端连接中央处理器和第十一电阻的一端；
所述第二共模抑制线圈的第一端连接第二USB接口的DM端和第六TVS管的正极，第二共模抑制线圈的第二端连接中央处理器，第二共模抑制线圈的第三端连接第一USB接口的DP端和第五TVS管的正极，第二共模抑制线圈的第四端连接中央处理器；所述第四TVS管的正极连接第二USB接口的ID端和中央处理器；所述第四TVS管的负极、第五TVS管的负极和第六TVS管的负极均接地。
所述的具有多端口充电控制功能的移动终端中，所述第一三极管为NPN三极管。
所述的具有多端口充电控制功能的移动终端中，所述第二三极管为PNP三极管。
相较于现有技术，本发明提供的一种具有多端口充电控制功能的移动终端，在充电时通过USB充电管理模块检测USB接口的充电器接入情况输出相应的检测电压至中央处理器识别出该USB接口的充电器接入状态，中央处理器输出相应的启闭命令开闭相应USB接口的充电通道，在充电通道打开时控制充电电流的大小、将充电电流汇合后传输至充电管理芯片给电池充电；通过多个USB接口并行叠加充电来满足大电流充电的要求，大大缩短了电池的充电时间，操作方便且成本较低。
附图说明
图1为本发明具有多端口充电控制功能的移动终端的结构框图。
图2为本发明具有多端口充电控制功能的移动终端中USB充电管理模块的电路图。
图3为本发明具有多端口充电控制功能的移动终端较佳实施例一的结构框图。
图4为本发明具有多端口充电控制功能的移动终端较佳实施例二的电路图。
具体实施方式
现有的移动终端设置有多个USB接口，在USB充电器接入USB接口时，USB接口的VBUS端（电源端）产生+5V电压，500mA的标称电流。USB接口的DM端为正数据线端、DP端为负数据线端、ID端为身份识别端、GND端为接地端。
为了提高充电效率，本发明提供的具有多端口充电控制功能的移动终端，充分利用了现有的多个USB接口进行并行充电，即充电时每个USB接口相互独立并由中央处理器综合管理。中央处理器分别对每个USB接口进行充电状态监控，包括USB充电器接入检测，充电通道的启闭，充电电流大小的控制，多路充电电流的汇合叠加等。多个USB接口相当于积木式充电接口，接入USB接口的充电器个数能任意堆叠或去除。
为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
请参阅图1，图1为本发明具有多端口充电控制功能的移动终端的结构框图，所述移动终端包括USB接口10、USB充电管理模块20、中央处理器30、充电管理芯片40和电池50。所述电池50通过充电管理芯片40连接USB充电管理模块20，所述USB接口10、中央处理器30均连接USB充电管理模块20。USB充电管理模块20根据USB接口的充电器接入情况输出相应的检测电压给中央处理器30。所述中央处理器30根据检测电压识别USB接口的充电器接入状态并输出相应的启闭命令给USB充电管理模块20。USB充电管理模块20根据启闭命令开闭相应USB接口的充电通道，在充电通道打开时根据调整信号控制充电电流的大小、将充电电流汇合后传输至充电管理芯片40给电池50充电。其中，所述USB充电管理模块20包括充电器检测模块210、充电电流控制模块220、数据处理模块230和电流汇合器240。所述充电器检测模块210、充电电流控制模块220、数据处理模块230均连接USB接口10和中央处理器30，所述充电电流控制模块220通过电流汇合器240连接充电管理芯片40。充电器检测模块210检测充电器是否接入移动终端的USB接口10，并输出相应的检测电压至中央处理器30。充电电流控制模块220根据中央处理器30传输的启闭命令开闭相应USB接口10的充电通道；在充电通道打开时中央处理器30获取充电电流的大小并输出相应的调整信号给USB充电管理模块调整充电电流的大小。电流汇合器240对充电电流控制模块220输出的充电电流进行汇合叠加后传输至充电管理芯片40。数据处理模块230对中央处理器传输的USB数据进行抗干扰、防静电处理。
请同时参阅图2，其为本发明具有多端口充电控制功能的移动终端中USB充电管理模块的电路图。如图2所示，所述充电器检测模块210包括第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3和第一三极管Q1；所述第一三极管Q1的基极通过第一电阻R1连接USB接口10的VUSB端，第一三极管Q1的基极还通过第二电阻R2接地，第一三极管Q1的集电极连接中央处理器30、还通过第三电阻R3连接电源端VCC，第一三极管Q1的发射极接地。在充电器没有接入USB接口10时，VUSB端是悬空的，第一三极管Q1的集电极输出的DC_DET信号被第三电阻R3上拉为高电平。
所述第一三极管Q1为NPN三极管。当中央处理器30检测到DC_DET信号为高电平时识别该USB接口没有连接充电器，不需要打开该USB接口对应的充电通道，输出关闭命令给充电电流控制模块220。当该USB接口接上充电器时，VUSB端输出标称的5V电压使第一三极管Q1导通，则集电极输出的DC_DET信号由高电平被下拉为低电平。当中央处理器30检测到DC_DET信号为低电平时识别该USB接口已连接充电器，此时需要打开该USB接口对应的充电通道进行充电，输出开启命令给充电电流控制模块220。其中，第一电阻R1为限流电阻，第二电阻R2为下拉保护电阻，两者结合起来保护第一三极管Q1，防止被大电流损坏。
所述充电电流控制模块220包括第四电阻R4、第五电阻R5、第二三极管Q2和第一电容C1；所述第二三极管Q2的基极通过第四电阻R4连接中央处理器30，第二三极管Q2的发射极连接USB接口10的VUSB端、还通过第一电容C1接地；所述第五电阻R5的一端连接中央处理器30和第二三极管Q2的集电极，第五电阻R5的另一端连接中央处理器30和电流汇合器240。所述第二三极管Q2为大功率PNP三极管。当中央处理器30识别充电器接入该USB接口10时，输出低电平的CURRENT_CTL信号通过第四电阻R4输入第二三极管Q2的基极，使第二三极管Q2导通，USB接口10的VUSB端的电流流过第五电阻R5。此时所述第五电阻R5的一端输出CURRENT_P信号（即一个充电信号，以电压值表示）至中央处理器30，第五电阻R5的另一端输出CURRENT_N信号（即另一个充电信号，以电压值表示）至中央处理器30。所述第五电阻R5的阻值为已知的固定值，中央处理器30根据CURRENT_P信号和CURRENT_N信号之间的压差和第五电阻R5的阻值即可计算出充电电流的大小。通常产生的充电电流为标称的500mA，在后续的充电过程中，中央处理器30还会根据电池电量的大小输出不同电平的CURRENT_P信号来调整第二三极管Q2的导通程度，从而调整充电电流的大小，避免电池快充满时充电电流过大对电池造成的损坏，还能确保充电过程的稳定性。所述第一电容C1用于在充电过程中储能去噪，确保充电电流的稳定性。
所述数据处理模块230包括用于抗干扰的共模抑制线圈FB，用于防静电的第一TVS（Transient Voltage Suppressor，瞬态电压抑制器）管T1、第二TVS管T2和第三TVS管T3；所述共模抑制线圈FB的第一端1连接USB接口10的DM端和第三TVS管T3的正极；共模抑制线圈FB的第二端2连接中央处理器30，用于传输USB_DM信号（正数据）；共模抑制线圈FB的第三端3连接USB接口10的DP端和第二TVS管T2的正极；共模抑制线圈FB的第四端4连接中央处理器30，用于传输USB_DP信号（负数据）；所述第一TVS管T1的正极连接USB接口10的ID端和中央处理器30，用于传输USB_ID信号(身份验证信息)；所述第一TVS管T1的负极、第二TVS管T2的负极和第三TVS管T3的负极均接地。
所述电流汇合器240包括汇流电阻R11，所述汇流电阻R11的一端连接充电电流控制模块220的第五电阻R5的另一端，汇流电阻R11的另一端连接充电管理芯片40。第五电阻R5输出的充电电流经过汇流电阻R11后形成总充电电流POWER_SOURCE传输至充电管理芯片40处理后给电池充电。一个USB接口10适配一个充电器检测模块210、一个充电电流控制模块220和一个数据处理模块230。若有多个USB接口10，则对应有相同个数的充电器检测模块210、充电电流控制模块220和数据处理模块230。此时电流汇合器240将多个充电电流控制模块220产生的充电电流汇合叠加形成最终的较大的总充电电流，再通过充电管理芯片40给电池50充电。
在具体实施时，所述USB接口至少为一个，所述充电器检测模块、充电电流控制模块和数据处理模块的个数与USB接口的个数相同。请同时参阅图3，其为本发明具有多端口充电控制功能的移动终端较佳实施例一的结构框图。如图2所示，USB接口为n（n为正整数）个，分别为第一USB接口10_1，第二USB接口10_2，……，第n USB接口10_n。充电器检测模块相应为n个，分别为第一充电器检测模块210_1、第二充电器检测模块210_2、……，第n充电器检测模块210_n。充电电流控制模块相应为n个，分别为第一充电电流控制模块220_1、第二充电电流控制模块220_2、……，第n充电电流控制模块220_n。数据处理模块相应为n个，分别为第一数据处理模块230_1、第二数据处理模块230_2、……，第n数据处理模块230_n。
所述第一充电器检测模块210_1、第一充电电流控制模块220_1、第一数据处理模块230_1分别连接第一USB接口10_1和中央处理器30。所述第二充电器检测模块210_2、第二充电电流控制模块220_2、第二数据处理模块230_2分别连接第二USB接口10_2和中央处理器30。依此类推，所述第n充电器检测模块210_n、第n充电电流控制模块220_n、第n数据处理模块230_n分别连接第n USB接口10_n和中央处理器30。所述第一充电电流控制模块220_1、第二充电电流控制模块220_2、……，第n充电电流控制模块220_n分别连接电流回合器240。
需要注意的是，第一USB接口10_1，第二USB接口10_2，……，第n USB接口10_n的电路结构均与图2所示的实施中USB接口10相同。第一充电器检测模块210_1、第二充电器检测模块210_2、……，第n充电器检测模块210_n的电路结构均与图2所示的实施中充电器检测模块210相同。第一充电电流控制模块220_1、第二充电电流控制模块220_2、……，第n充电电流控制模块220_n的电路结构均与图2所示的实施中充电电流控制模块220相同。第一数据处理模块230_1、第二数据处理模块230_2、……，第n数据处理模块230_n的电路结构均与图2所示的实施中数据处理模块230相同。在具体实施时为了进行区分，各电子器件的命名不同，但连接关系和工作原理均相同。
下面以n=2，假设两个USB接口均接入充电器为例，具体阐述本发明具有多端口充电控制功能的移动终端的电路结构和工作原理，请同时参阅图4，其为本发明具有多端口充电控制功能的移动终端较佳实施例二的电路图。所述USB接口为两个，分别为第一USB接口10_1和第二USB接口10_2；所述充电管理模块20包括第一充电器检测模块210_1、第二充电器检测模块210_2、第一充电电流控制模块220_1、第二充电电流控制模块220_2、第一数据处理模块230_1、第二数据处理模块230_3和电流汇合器240。所述第一充电器检测模块210_1、第一充电电流控制模块220_1、第一数据处理模块230_1分别连接第一USB接口10_1和中央处理器30；所述第二充电器检测模块210_2、第二充电电流控制模块220_2、第二数据处理模块230_2分别连接第二USB接口10_2和中央处理器30；所述第一充电电流控制模块220_1、第二充电电流控制模块220_2分别连接电流汇合器240。
所述第一充电器检测模块210_1的电路图与图2所示实施中USB充电管理模块中的充电器检测模块210的电路图相同，其包括第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3和第一三极管Q1；所述第一充电电流控制模块220_1与图2所示实施中USB充电管理模块中的充电电流控制模块220的电路图相同，其包括第四电阻R4、第五电阻R5、第二三极管Q2和第一电容C1；所述第一数据处理模块230_1与图2所示实施中USB充电管理模块中的数据处理模块230的电路图相同，其包括第一共模抑制线圈FB1、第一TVS管T1、第二TVS管T2和第三TVS管T3；所述第二充电器检测模块210_2包括第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8和第三三极管Q3；所述第二充电电流控制模块220_2包括第九电阻R9、第十电阻R10、第四三极管Q4和第二电容C2；所述第二数据处理模块230_2包括第二共模抑制线圈FB2、第四TVS管T4、第五TVS管T5和第六TVS管T6；所述电流汇合器240包括第十一电阻R11。其中，第一充电器检测模块210_1的电路结构与第二充电器检测模块210_2相同，为了进行区分，对电子器件的名称进行了适应的修改，但电子器件之间的连接关系和工作原理均相同。如第一电阻R1与第六电阻R6的名称不同，是为了区分是两个充电器检测模块内的电子器件，但实际上第一电阻R1与第六电阻R6是等效的，都表示图2中所示的充电器检测模块210中的第一电阻R1。同理可知其他模块。
所述第一三极管Q1的基极通过第一电阻连接第一USB接口10_1的VUSB端和第二三极管Q2的发射极，第一三极管Q1的基极还通过第二电阻R2接地，第一三极管Q1的集电极连接中央处理器30、还通过第三电阻R3连接电源端VCC，第一三极管Q1的发射极接地。其中，第一三极管Q1为NPN三极管，其集电极输出DC_DET1信号给中央处理器30。
所述第二三极管Q2的发射极通过第一电容C1接地，所述第二三极管Q2的基极通过第四电阻R4连接中央处理器30；所述第五电阻R5的一端连接中央处理器30和第二三极管Q2的集电极，第五电阻R5的另一端连接中央处理器30和第十一电阻R11的一端。其中，第二三极管Q2为大功率PNP三极管。第五电阻R5的一端输出CURRENT1_P信号至中央处理器30，第五电阻R5的另一端输出CURRENT1_N信号至中央处理器30。
所述第一共模抑制线圈FB1的第一端1连接第一USB接口10_1的DM端和第三TVS管T3的正极，第一共模抑制线圈FB1的第二端2连接中央处理器30，第一共模抑制线圈FB1的第三端3连接第一USB接口10_1的DP端和第二TVS管T2的正极，第一共模抑制线圈FB1的第四端4连接中央处理器30；所述第一TVS管T1的正极连接第一USB接口10_1的ID端和中央处理器30；所述第一TVS管T1的负极、第二TVS管T2的负极和第三TVS管T3的负极均接地。其中，第一共模抑制线圈FB1的第二端2与中央处理器30之间传输USB1_DM信号，第一共模抑制线圈FB1的第四端4与中央处理器30之间传输USB1_DP信号，第一USB接口10_1的ID端与中央处理器30之间传输USB1_ID信号。
所述第三三极管Q3的基极通过第六电阻R6连接第二USB接口10_2的VUSB端和第四三极管Q4的发射极，第三三极管Q3的基极还通过第七电阻R7接地，第三三极管Q3的集电极连接中央处理器30、还通过第八电阻R8连接电源端VCC，第三三极管Q3的发射极接地。其中，第三三极管Q3为NPN三极管，其集电极输出DC_DET2信号给中央处理器30。
所述第四三极管Q4的发射极通过第二电容C2接地，所述第四三极管Q4的基极通过第九电阻R9连接中央处理器30；所述第十电阻R10的一端连接中央处理器30和第四三极管Q4的集电极，第十电阻R10的另一端连接中央处理器30和第十一电阻R11的一端。其中，第四三极管Q4为大功率PNP三极管。第十电阻R10的一端输出CURRENT2_P信号至中央处理器30，第十电阻R10的另一端输出CURRENT2_N信号至中央处理器30。
所述第二共模抑制线圈FB2的第一端 连接第二USB接口10_2的DM端和第六TVS管T6的正极，第二共模抑制线圈FB2的第二端连接中央处理器30，第二共模抑制线圈FB2的第三端连接第一USB接口10_2的DP端和第五TVS管T5的正极，第二共模抑制线圈的第四端连接中央处理器30；所述第四TVS管T4的正极连接第二USB接口10_2的ID端和中央处理器30；所述第四TVS管T4的负极、第五TVS管T5的负极和第六TVS管T6的负极均接地。其中，第二共模抑制线圈FB2的第二端与中央处理器30之间传输USB2_DM信号，第二共模抑制线圈FB2的第四端与中央处理器30之间传输USB2_DP信号，第二USB接口10_2的ID端与中央处理器30之间传输USB2_ID信号。
假设第一USB接口10_1和第二USB接口10_2均接入充电器时，第一USB接口10_1的VUSB端和第二USB接口10_2的VUSB端均输出5V电压，分别使第一三极管Q1、第三三极管Q3导通，使DC_DET1信号、DC_DET2信号变成低电平并传输至中央处理器30。中央处理器30识别第一USB接口10_1和第二USB接口10_2已连接充电器，此时输出低电平的CURRENT1_CTL信号通过第四电阻R4输入第二三极管Q2的基极，以及低电平的CURRENT2_CTL信号通过第九电阻R9输入第四三极管Q4的基极。第二三极管Q2和第四三极管Q4均导通，第一USB接口10_1 的VUSB端输出电流流过第五电阻R5，产生充电电流1流入汇流电阻R11的一端；同时第二USB接口10_2 VUSB端也输出电流流过第十电阻R10，产生充电电流2流入汇流电阻R11的一端。汇流电阻R11将充电电流1和充电电流2汇合叠加后从其另一端流出，形成总充电电流POWER_SOURCE至充电管理芯片40给电池50充电。在充电过程中，中央处理器30根据第五电阻R5的一端输出CURRENT1_P信号和其另一端输出CURRENT1_N信号的压差、以及第五电阻R5的阻值计算出充电电流1的大小；同理，中央处理器30根据第十电阻R10的一端输出CURRENT2_P信号和其另一端输出CURRENT2N信号的压差、以及第十电阻R10的阻值计算出充电电流2的大小。充电电流1和充电电流2一般保持在500mA，这样经过汇流电阻R11汇合叠加后就变成1000mA的总充电电流给电池50充电，通过增加充电电流来保持或缩短大容量电池的充电时间。另外，中央处理器30还能输出相应的电平值的CURRENT1_CTL信号和CURRENT2_CTL信号调节充电电流1、充电电流2的大小。在具体实施时中央处理器30能任意调节任何一个或多个USB接口提供的充电电流的大小。
应当理解的是，每个USB接口是相互独立的，均能提供500mA的标称电流。充电器接入任何一个USB接口都能提供标称电流。总充电电流为接入充电器的多个USB接口的标称电流之和，相当于多个USB接口并行充电，这样无论USB接口是何种类型，只要接入充电器就能实现充电，接入多个充电器就能进行大电流充电，从而提高了USB接口的兼容性。
综上所述，本发明通过充电器检测模块检测充电器是否接入，在充电器接入时输出检测结果（即低电平的DC_DET信号）通知中央处理器，中央处理器识别该USB接口已连接充电器，输出开启命令（即低电平的CURRENT_CTL信号）打开充电电流控制模块中的充电通道产生充电电流；当有多个USB接口连接充电器时，多个对应的充电电流控制模块中的充电通道被打开产生多路充电电流，这些充电电流进入电流汇合器汇合叠加后形成总充电电流传输至充电管理芯片给电池充电；通过多个USB接口并行叠加充电来满足大电流充电的要求，大大缩短了电池的充电时间，提高了USB接口的兼容性，操作方便且成本较低。
可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。
Claims (8)
1.一种具有多端口充电控制功能的移动终端，其特征在于，包括电池，至少一个USB接口、USB充电管理模块、中央处理器和充电管理芯片；
所述USB充电管理模块用于根据USB接口的充电器接入情况输出相应的检测电压，根据中央处理器输出的启闭命令开闭相应USB接口的充电通道，在充电通道打开时根据调整信号控制充电电流的大小、将充电电流汇合后传输至充电管理芯片；
所述中央处理器用于根据所述检测电压识别USB接口的充电器接入状态并输出相应的启闭命令，获取充电电流的大小并输出调整信号给USB充电管理模块；
所述充电管理芯片用于将USB充电管理模块输出的充电电流传输给电池充电；
所述电池通过充电管理芯片连接 USB充电管理模块，所述USB接口、中央处理器均连接USB充电管理模块；
所述USB充电管理模块包括：
至少一个充电器检测模块，用于检测充电器是否接入移动终端的USB接口，并输出相应的检测结果至中央处理器；
至少一个充电电流控制模块，一方面用于根据中央处理器传输的启闭命令开闭相应USB接口的充电通道；另一方面用于在充电通道打开时输出相应的充电信号传输至中央处理器中计算出充电电流，根据中央处理器传输的调整信号控制充电电流的大小；
至少一个数据处理模块，用于对中央处理器传输的USB数据进行抗干扰、防静电处理；
电流汇合器，用于对充电电流控制模块输出的充电电流进行汇合叠加后传输至充电管理芯片；
所述充电器检测模块、充电电流控制模块、数据处理模块均连接USB接口和中央处理器，所述充电电流控制模块通过电流汇合器连接充电管理芯片；
所述充电器检测模块、充电电流控制模块和数据处理模块的个数与USB接口的个数相同；
所述充电电流控制模块包括第四电阻、第五电阻、第二三极管和第一电容；所述第二三极管的基极通过第四电阻连接中央处理器，第二三极管的发射极连接USB接口的VUSB端、还通过第一电容接地；所述第五电阻的一端连接中央处理器和第二三极管的集电极，第五电阻的另一端连接中央处理器和电流汇合器；
第五电阻的一端输出CURRENT_P信号，另一端输出CURRENT_N信号至中央处理器；第五电阻的阻值为固定值，中央处理器根据CURRENT_P信号和CURRENT_N信号之间的压差和第五电阻的阻值计算充电电流的大小；根据电池电量的大小输出不同电平的CURRENT_P信号来调整第二三极管的导通程度，从而调整充电电流的大小。
2.根据权利要求1所述的具有多端口充电控制功能的移动终端，其特征在于，所述充电器检测模块包括第一电阻、第二电阻、第三电阻和第一三极管；所述第一三极管的基极通过第一电阻连接USB接口的VUSB端，第一三极管的基极还通过第二电阻接地，第一三极管的集电极连接中央处理器、还通过第三电阻连接电源端，第一三极管的发射极接地。
3.根据权利要求1所述的具有多端口充电控制功能的移动终端，其特征在于，所述数据处理模块包括共模抑制线圈、第一TVS管、第二TVS管和第三TVS管；所述共模抑制线圈的第一端连接USB接口的DM端和第三TVS管的正极，共模抑制线圈的第二端连接中央处理器，共模抑制线圈的第三端连接USB接口的DP端和第二TVS管的正极，共模抑制线圈的第四端连接中央处理器；所述第一TVS管的正极连接USB接口的ID端和中央处理器；所述第一TVS管的负极、第二TVS管的负极和第三TVS管的负极均接地。
4.根据权利要求1所述的具有多端口充电控制功能的移动终端，其特征在于，所述电流汇合器包括汇流电阻，所述汇流电阻的一端连接充电电流控制模块的第五电阻的另一端，汇流电阻的另一端连接充电管理芯片。
5.根据权利要求1所述的具有多端口充电控制功能的移动终端，其特征在于，所述USB接口为两个，分别为第一USB接口和第二USB接口；所述USB充电管理模块包括第一充电器检测模块、第二充电器检测模块、第一充电电流控制模块、第二充电电流控制模块、第一数据处理模块、第二数据处理模块和电流汇合器；所述第一充电器检测模块、第一充电电流控制模块、第一数据处理模块分别连接第一USB接口和中央处理器；所述第二充电器检测模块、第二充电电流控制模块、第二数据处理模块分别连接第二USB接口和中央处理器；所述第一充电电流控制模块、第二充电电流控制模块分别连接电流汇合器。
6.根据权利要求5所述的具有多端口充电控制功能的移动终端，其特征在于，所述第一充电器检测模块包括第一电阻、第二电阻、第三电阻和第一三极管；所述第一充电电流控制模块包括第四电阻、第五电阻、第二三极管和第一电容；所述第一数据处理模块包括第一共模抑制线圈、第一TVS管、第二TVS管和第三TVS管；所述第二充电器检测模块包括第六电阻、第七电阻、第八电阻和第三三极管；所述第二充电电流控制模块包括第九电阻、第十电阻、第四三极管和第二电容；所述第二数据处理模块包括第二共模抑制线圈、第四TVS管、第五TVS管和第六TVS管；所述电流汇合器包括第十一电阻；
所述第一三极管的基极通过第一电阻连接第一USB接口的VUSB端和第二三极管的发射极，第一三极管的基极还通过第二电阻接地，第一三极管的集电极连接中央处理器、还通过第三电阻连接电源端，第一三极管的发射极接地；
所述第二三极管的发射极通过第一电容接地，所述第二三极管的基极通过第四电阻连接中央处理器；所述第五电阻的一端连接中央处理器和第二三极管的集电极，第五电阻的另一端连接中央处理器和第十一电阻的一端；
所述第一共模抑制线圈的第一端连接第一USB接口的DM端和第三TVS管的正极，第一共模抑制线圈的第二端连接中央处理器，第一共模抑制线圈的第三端连接第一USB接口的DP端和第二TVS管的正极，第一共模抑制线圈的第四端连接中央处理器；所述第一TVS管的正极连接第一USB接口的ID端和中央处理器；所述第一TVS管的负极、第二TVS管的负极和第三TVS管的负极均接地；
所述第三三极管的基极通过第六电阻连接第二USB接口的VUSB端和第四三极管的发射极，第三三极管的基极还通过第七电阻接地，第三三极管的集电极连接中央处理器、还通过第八电阻连接电源端，第三三极管的发射极接地；
所述第四三极管的发射极通过第二电容接地，所述第四三极管的基极通过第九电阻连接中央处理器；所述第十电阻的一端连接中央处理器和第四三极管的集电极，第十电阻的另一端连接中央处理器和第十一电阻的一端；
所述第二共模抑制线圈的第一端连接第二USB接口的DM端和第六TVS管的正极，第二共模抑制线圈的第二端连接中央处理器，第二共模抑制线圈的第三端连接第一USB接口的DP端和第五TVS管的正极，第二共模抑制线圈的第四端连接中央处理器；所述第四TVS管的正极连接第二USB接口的ID端和中央处理器；所述第四TVS管的负极、第五TVS管的负极和第六TVS管的负极均接地。
7.根据权利要求2所述的具有多端口充电控制功能的移动终端，其特征在于，所述第一三极管为NPN三极管。
8.根据权利要求1所述的具有多端口充电控制功能的移动终端，其特征在于，所述第二三极管为PNP三极管。
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| 从USB端口充电的锂离子电池充电电路;张冬冬等;《电子元器件应用》;20040630;第6卷(第6期);第39-41页 * |
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