CN103545889B - Usb充电系统、充电器、移动终端和充电控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了USB充电系统、充电器、移动终端和充电控制方法，其USB充电系统包括充电器和移动终端；充电器包括温度反馈模块，移动终端包括处理器。本发明通过在充电器中设置温度反馈模块，在移动终端中设置处理器，充电时由处理器中的第一温度获取模块检测充电器的温度，同时由第二温度检测模块获取移动终端的温度，并通过温度比较模块比较第一温度检测模块和第二温度检测模块的温度差，当所述温度差在阀值范围内时，充电控制模块开启移动终端的充电功能；当所述温度差超过所述阀值范围时，充电控制模块关闭移动终端的充电功能，从而实现了在充电器温度超过或低于预定范围时，控制移动终端停止充电，防止了充电器温度持续上升带来的危险。

Description

USB充电系统、充电器、移动终端和充电控制方法

技术领域

本发明涉及电子设备，特别涉及一种USB充电系统、充电器、移动终端和充电控制方法。

背景技术

目前，手机、平板电脑等移动终端一般采用USB充电器进行充电。USB充电器作为移动终端最常用的附件，必须是可靠、安全的，但由于现有的充电器电路设计简单且接口可通用，导致用户在日常使用过程中很有可能使用非标配充电器对移动终端进行充电，而非标配充电器与标配充电器之间可能存在电气参数上的差异，容易发生充电异常、损坏充电器和移动终端等情况。

另外，移动终端在充电过程中充电器一般会发热，如果长时间在高温下使用充电器也可能发生充电器爆炸的危险，目前，移动终端在充电时还没有对充电器的发热进行检测及控制其充电方式的有效方式。

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USB充电系统、充电器、移动终端和充电控制方法，能在充电时检测充电器的温度，并根据充电器与移动终端的温度差，控制移动终端的充电状态。

为了达到上述目的，本发明采取了以下技术方案：

一种USB充电系统，其包括充电器和移动终端；

所述充电器包括：USB插头和充电电路；

所述USB插头包括VBUS端、DN端、DP端、GND端和用于反馈充电器的温度的温度反馈模块，所述温度反馈模块连接USB插头的供电端、所述充电电路、VBUS端、DN端、DP端和GND端；

所述移动终端包括：USB接口和处理器；

所述USB接口包括VBUS′端、DN′端、DP′端和GND′端；

所述处理器包括：

第一温度检测模块，用于检测充电器的温度；

第二温度检测模块，用于检测移动终端的温度；

温度比较模块，用于比较第一温度检测模块和第二温度检测模块的检测结果，并判断比较结果是否在阀值范围内；

充电控制模块，用于检测充电器是否插入移动终端充电，控制第一温度检测模块、第二温度检测模块和温度比较模块的工作状态，及根据温度比较模块的比较结果，控制移动终端的充电状态；

所述充电控制模块的第一端连接所述VBUS′端、充电控制模块的第二端通过第一温度检测模块连接所述温度比较模块、充电控制模块的第三端通过第二温度检测模块连接所述温度比较模块、充电控制模块的第四端连接温度比较模块；所述第一温度控制模块的第一电压采样端连接所述DN′端、第一温度控制模块的第二电压采样端连接所述DP′端。

所述的USB充电系统中，所述温度反馈模块包括第一电阻模组、第二电阻模组、第三电阻模组和热敏电阻模组；所述第一电阻模组串接在所述VBUS端与所述DN端之间，所述第二电阻模组串接在DN端和GND端之间，所述第三电阻模组串接在所述VBUS端和DP端之间，所述热敏电阻模组串接在所述DP端和GND之间，所述VBUS端连接充电电路和所述供电端、GND端接地。

所述的USB充电系统中，所述处理器还包括：定时器，用于设置定时时间，并在定时时间到达时通知所述充电控制模块启动第一温度检测模块、第二温度检测模块和温度比较模块。

所述的USB充电系统中，所述第一温度控制模块包括：

第一ADC单元，连接所述DN′端，用于检测DN′端的电压；

第二ADC单元，连接所述DP′端，用于检测DP′端的电压。

一种充电器，其包括：USB插头和充电电路；

所述USB插头包括VBUS端、DN端、DP端、GND端和用于反馈充电器的温度的温度反馈模块，所述温度反馈模块连接USB插头的供电端、所述充电电路、VBUS端、DN端、DP端和GND端。

所述的充电器中，所述温度反馈模块包括第一电阻模组、第二电阻模组、第三电阻模组和热敏电阻模组；所述第一电阻模组串接在所述VBUS端与所述DN端之间，所述第二电阻模组串接在DN端和GND端之间，所述第三电阻模组串接在所述VBUS端和DP端之间，所述热敏电阻模组串接在所述DP端和GND之间，所述VBUS端连接充电电路和所述供电端、GND端接地。

一种移动终端，其包括：USB接口和处理器；

所述USB接口包括VBUS′端、DN′端、DP′端和GND′端；

所述处理器包括：

第一温度检测模块，用于检测充电器的温度；

第二温度检测模块，用于检测移动终端的温度；

温度比较模块，用于比较第一温度检测模块和第二温度检测模块的检测结果，并判断比较结果是否在阀值范围内；

充电控制模块，用于检测充电器是否插入移动终端充电，控制第一温度检测模块、第二温度检测模块和温度比较模块的工作状态，及根据温度比较模块的比较结果，控制移动终端的充电状态；

所述充电控制模块的第一端连接所述VBUS′端、充电控制模块的第二端通过第一温度检测模块连接所述温度比较模块、充电控制模块的第三端通过第二温度检测模块连接所述温度比较模块、充电控制模块的第四端连接温度比较模块；所述第一温度控制模块的第一电压采样端连接所述DN′端、第一温度控制模块的第二电压采样端连接所述DP′端。

所述的移动终端中，所述处理器还包括：定时器，用于设置定时时间，并在定时时间到达时通知所述充电控制模块启动第一温度检测模块、第二温度检测模块和温度比较模块。

所述的移动终端中，所述第一温度控制模块包括：

第一ADC单元，连接所述DN′端，用于检测DN′端的电压；

第二ADC单元，连接所述DP′端，用于检测DP′端的电压。

一种上述USB充电系统的充电控制方法，其特征在于，包括：

A、充电控制模块检测充电器插入时，启动第一温度检测模块、第二温度检测模块和温度比较模块；

B、由第一温度检测模块分别获取USB接口的DN′端和DP′端的电压，并根据所述DN′端和DP′端的电压计算充电器的温度；同时由第二温度检测模块获取移动终端的温度；

C、由温度比较模块比较第一温度检测模块和第二温度检测模块的温度差，并判断所述温度差是否在阀值范围内；

D、当所述温度差在阀值范围内时，充电控制模块开启移动终端的充电功能；当所述温度差超过所述阀值范围时，充电控制模块关闭移动终端的充电功能。

相较于现有技术，本发明提供的USB充电系统、充电器、移动终端和充电控制方法，其USB充电系统通过在充电器中设置温度反馈模块，在移动终端中设置处理器，在充电时，由处理器中的第一温度获取模块检测充电器的温度，同时由第二温度检测模块获取移动终端的温度，并通过温度比较模块比较第一温度检测模块和第二温度检测模块的温度差，当所述温度差在阀值范围内时，充电控制模块开启移动终端的充电功能；当所述温度差超过所述阀值范围时，充电控制模块关闭移动终端的充电功能，从而实现了在充电器温度超过或低于预定范围时，控制移动终端停止充电，在充电温度在预定范围时控制移动终端充电，防止了充电器温度持续上升带来的危险。

附图说明

图1为本发明USB充电系统中充电器的结构示意图。

图2为本发明USB充电系统中移动终端的结构示意图。

图3为本发明充电控制方法的流程图。

具体实施方式

本发明提供一种USB充电系统、充电器、移动终端和充电控制方法，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。

本发明提供的USB充电系统包括充电器和移动终端。其中，充电器为具有USB插头的充电器，移动终端为能够通过USB接口进行充电的电子消费品，如智能手机、平板电脑等。在充电时先将充电器插入移动终端中，再将充电器接通电源便能开始充电。

请参阅图1，其为本发明USB充电系统中充电器的结构示意图。如图1所示，所述充电器包括：USB插头200和充电电路100，所述USB插头200包括VBUS端、DN端、DP端、GND端和用于反馈充电器的温度的温度反馈模块201。其中，所述温度反馈模块201连接USB插头200的供电端VDD、所述充电电路100、VBUS端、DN端、DP端和GND端，在充电器接通电源后，由供电端VDD提供稳定的电压给充电电路100、温度反馈模块201和USB插头200供电。

请参阅图2，其为本发明USB充电系统中移动终端的结构示意图。如图2所示，所述移动终端包括：USB接口300和处理器400。所述USB接口300包括VBUS′端、DN′端、DP′端和GND′端；所述处理器400包括：充电控制模块410、第一温度检测模块420、第二温度检测模块430和温度比较模块440。

所述充电控制模块410的第一端连接所述VBUS′端，充电控制模块410的第二端通过第一温度检测模块420连接所述温度比较模块440、充电控制模块410的第三端通过第二温度检测模块430连接所述温度比较模块440，用于检测充电器是否插入移动终端充电，在充电器插入移动终端中开始充电时，控制第一温度检测模块420、第二温度检测模块430和温度比较模块440的工作状态。

例如，当充电器插入移动终端且接通电源时，充电控制模块410检测VBUS′端由低电平变为高电平，则认为有充电器插入，此时开启第一温度检测模块420、第二温度检测模块430和温度比较模块440。

所述第一温度控制模块的第一电压采样端5连接所述DN′端、第一温度控制模块的第二电压采样端6连接所述DP′端，通过采集DN′端和DP′端的电压值。当充电器的USB插头插入USB接口中时，USB插头的VBUS端、DN端、DP端和GND端分别连接USB接口的VBUS′端、DN′端、DP′端和GND′端。也就是说，在充电时DN′端和DP′端的电压值与ND端和DP端的电压值相同，因此通过获取DN′端和DP′端的电压值便能计算出充电器的温度，其计算方式将在下文进行详细描述。

在充电时，由第一温度检测模块420检测充电器的温度，同时由第二温度检测模块430检测移动终端的温度，第一温度检测模块420和第二温度检测模块430采集的数据输入温度比较模块440中，由温度比较模块440比较第一温度检测模块420和第二温度检测模块430的检测结果（即温度差），并判断比较结果是否在阀值范围内。

所述充电控制模块410的第四端连接温度比较模块440，用于根据温度比较模块440的比较结果，控制移动终端的充电状态。

譬如，当温度比较模块440比较第一温度检测模块420和第二温度检测模块430的温度差值在阀值范围内时，输出高电平，使充电控制模块410开启移动终端的充电功能；当温度比较模块440比较第一温度检测模块420和第二温度检测模块430的温度差值超出阀值范围时，输出低电平，使充电控制模块410关闭移动终端的充电功能。

本发明提供的USB充电系统，在充电器端加入了充电器温度检测功能，通过对比充电器的温度与移动终端的温度，若两者温度相差不大（即在阀值范围内），则控制移动终端开启充电，否则控制移动终端关闭充电。本发明实现了在充电时检测充电器温度防止充电器过热或过冷充电带来的危险。并且对于移动终端可以通过设置阀值来实现是否兼容目前市场上的充电器，既可以将移动终端设置成仅支持具有本发明所述USB插头300的充电器，也可以将移动终端设置成支持目前市场上所有的USB插头的充电器。

请再次参阅图1，具体实施时，所述温度反馈模块201包括第一电阻模组R1、第二电阻模组R2、第三电阻模组R3和热敏电阻模组RT。所述第一电阻模组R1串接在所述VBUS端与所述DN端之间，所述第二电阻模组R2串接在DN端和GND端之间，所述第三电阻模组R3串接在所述VBUS端和DP端之间，所述热敏电阻模组RT串接在所述DP端和GND之间，所述VBUS端连接充电电路100和所述供电端VDD，GND端接地。

具体实施时，所述第一电阻模组R1、第二电阻模组R2和第三电阻模组R3为阻值固定的电阻模组，且各电阻模组中可设置一个和多个电阻。所述热敏电阻模组RT由一个或多个热敏电阻组成，其阻值随着温度的变化而变化，通过热敏电阻模组RT的阻值便能计算得知热敏电阻模组RT的温度，具体请参阅RT系列电阻的相关资料。

本实施例中，根据USB插头200的具体电路可知，DN端和DP端电压电压的计算公开为：

其中，在公式1和公式2中V_DD与RT的数值是变化的，V_DD根据电源的不同会有微小的变化；而RT随着温度的变化而变化。根据公式1和公式2可得出如下公式3：

根据公式3，只需测得V_DN和V_DP便可计算出RT电阻模组的温度，就能得知充电器的温度。本发明实施例中，所述第一温度控制模块包括第一ADC（Analog-to-DigitalConverter，模拟数字转换器）单元和第二ADC单元，由第一ADC单元和第二ADC单元分别检测第一电压采样端5和第二电压采样端6的电压值，由第一温度检测模块根据上述公式3计算出热敏电阻模组RT的阻值，从而计算热敏电阻模组RT的温度。

由于充电器的温度在短时间（如30秒）内的变化不会太大，进一步的，所述处理器400还包括定时器（图中未标出），用于设置定时时间，并在定时时间到达时通知所述充电控制模块410启动第一温度检测模块420、第二温度检测模块430和温度比较模块440，使第一温度检测模块420、第二温度检测模块430每隔设定时间分别获取一次充电器和移动终端的温度，减轻处理器400的工作负担。

当充电器和移动终端的温度相差较大（超过阀值）关闭移动终端的充电功能及关闭第一温度检测模块、第二温度检测模块和温度比较模块，定时时间到达时，启动第一温度检测模块、第二温度检测模块和温度比较模块，如果充电器与移动终端的温度相差不大，则开启移动终端的充电功能，并关闭第一温度检测模块、第二温度检测模块和温度比较模块，等待下一次定时超时。

本发明还相应提供一种充电器，该充电器为USB充电器，其包括USB插头和充电电路，所述USB插头包括VBUS端、DN端、DP端、GND端和用于反馈充电器的温度的温度反馈模块，所述温度反馈模块连接USB插头的供电端、所述充电电路、VBUS端、DN端、DP端和GND端。由于该充电器在上文已进行了详细描述，此处不再赘述。

本发明还相应提供一种用于在充电时检测充电器温度的移动终端，其包括USB接口和处理器，所述USB接口包括VBUS′端、DN′端、DP′端和GND′端；所述处理器包括第一温度检测模块、第二温度检测模块、温度比较模块和充电控制模块。由于该移动终端在上文已进行了详细描述，此处不再赘述。

本发明还相应提供一种上述USB充电系统的充电控制方法，请参阅图3，所述的充电控制方法包括：

S100、充电控制模块检测充电器插入时，启动第一温度检测模块、第二温度检测模块和温度比较模块；

S200、由第一温度检测模块分别获取USB接口的DN′端和DP′端的电压，并根据所述DN′端和DP′端的电压计算充电器的温度；同时由第二温度检测模块获取移动终端的温度；

S300、由温度比较模块比较第一温度检测模块和第二温度检测模块的温度差，并判断所述温度差是否在阀值范围内；

S400、当所述温度差在阀值范围内时，充电控制模块开启移动终端的充电功能；当所述温度差超过所述阀值范围时，充电控制模块关闭移动终端的充电功能。

在步骤S100中，当充电器未插入移动终端中时，VBUS′端上的电压为低电平，当充电器插入移动终端后，VBUS′端上将会有5V电压，因此在检测到VBUS′端由低变高时则认为有充电器插入，启动第一温度检测模块、第二温度检测模块和温度比较模块，并启动定时器每隔一固定时间执行S200～S400。该定时器的定时时间通过移动终端出厂时固化在软件里无法修改；例如，该定时时间为20～60秒。

在步骤S200中，第二温度检测模块获取移动终端的温度可以由电池温度、电源管理芯片温度等代替；也可以通过在移动终端中增加热敏电阻及周边电路由ADC模块来测量热敏电阻上的电压计算得到移动终端当前的温度。

在步骤S300中，温度比较模块比较第一温度检测模块和第二温度检测模块的温度差为两温度检测模块的温度差的绝对值，且阀值的数值大小在移动终端出厂时固化在软件里无法修改；当阀值设置为无穷大时，移动终端能检测到目前市面上包括标准充电器、非标准充电器等所有充电设备，并使这些充电设备为移动终端充电。

综上所述，本发明通过在充电器中设置温度反馈模块，在移动终端中设置处理器，在充电时，由处理器中的第一温度获取模块检测充电器的温度，同时由第二温度检测模块获取移动终端的温度，并通过温度比较模块比较第一温度检测模块和第二温度检测模块的温度差，当所述温度差在阀值范围内时，充电控制模块开启移动终端的充电功能；当所述温度差超过所述阀值范围时，充电控制模块关闭移动终端的充电功能，从而实现了在充电器温度超过或低于预定范围时，控制移动终端停止充电，在充电温度在预定范围时控制移动终端充电，防止了充电器温度持续上升带来的危险，并延长了充电器和移动终端的使用寿命。

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USB充电系统，其特征在于，包括充电器和移动终端；

所述充电器包括：USB插头和充电电路；

所述USB插头包括VBUS端、DN端、DP端、GND端和用于反馈充电器的温度的温度反馈模块，所述温度反馈模块连接USB插头的供电端、所述充电电路、VBUS端、DN端、DP端和GND端；

所述移动终端包括：USB接口和处理器；

所述USB接口包括VBUS′端、DN′端、DP′端和GND′端；

所述处理器包括：

第一温度检测模块，用于检测充电器的温度；

第二温度检测模块，用于检测移动终端的温度；

温度比较模块，用于比较第一温度检测模块和第二温度检测模块的检测结果，并判断比较结果是否在阀值范围内；

充电控制模块，用于检测充电器是否插入移动终端充电，控制第一温度检测模块、第二温度检测模块和温度比较模块的工作状态，及根据温度比较模块的比较结果，控制移动终端的充电状态；

所述充电控制模块的第一端连接所述VBUS′端，充电控制模块的第二端通过第一温度检测模块连接所述温度比较模块，充电控制模块的第三端通过第二温度检测模块连接所述温度比较模块，充电控制模块的第四端连接温度比较模块；所述第一温度控制模块的第一电压采样端连接所述DN′端，第一温度控制模块的第二电压采样端连接所述DP′端。

2.根据权利要求1所述的USB充电系统，其特征在于，所述温度反馈模块包括第一电阻模组、第二电阻模组、第三电阻模组和热敏电阻模组；所述第一电阻模组串接在所述VBUS端与所述DN端之间，所述第二电阻模组串接在DN端和GND端之间，所述第三电阻模组串接在所述VBUS端和DP端之间，所述热敏电阻模组串接在所述DP端和GND之间，所述VBUS端连接充电电路和所述供电端、GND端接地。

3.根据权利要求1所述的USB充电系统，其特征在于，所述处理器还包括：定时器，用于设置定时时间，并在定时时间到达时通知所述充电控制模块启动第一温度检测模块、第二温度检测模块和温度比较模块。

4.根据权利要求1所述的USB充电系统，其特征在于，所述第一温度控制模块包括：

第一ADC单元，连接所述DN′端，用于检测DN′端的电压；

第二ADC单元，连接所述DP′端，用于检测DP′端的电压。

5.一种移动终端，其特征在于，包括：USB接口和处理器；

所述USB接口包括VBUS′端、DN′端、DP′端和GND′端；

所述处理器包括：

第一温度检测模块，用于检测充电器的温度；

第二温度检测模块，用于检测移动终端的温度；

温度比较模块，用于比较第一温度检测模块和第二温度检测模块的检测结果，并判断比较结果是否在阀值范围内；

充电控制模块，用于检测充电器是否插入移动终端充电，控制第一温度检测模块、第二温度检测模块和温度比较模块的工作状态，及根据温度比较模块的比较结果，控制移动终端的充电状态；

所述充电控制模块的第一端连接所述VBUS′端，充电控制模块的第二端通过第一温度检测模块连接所述温度比较模块，充电控制模块的第三端通过第二温度检测模块连接所述温度比较模块，充电控制模块的第四端连接温度比较模块；所述第一温度控制模块的第一电压采样端连接所述DN′端，第一温度控制模块的第二电压采样端连接所述DP′端。

6.根据权利要求5所述的移动终端，其特征在于，所述处理器还包括：定时器，用于设置定时时间，并在定时时间到达时通知所述充电控制模块启动第一温度检测模块、第二温度检测模块和温度比较模块。

7.根据权利要求5所述的移动终端，其特征在于，所述第一温度控制模块包括：

第一ADC单元，连接所述DN′端，用于检测DN′端的电压；

第二ADC单元，连接所述DP′端，用于检测DP′端的电压。

8.一种如权利要求1所述USB充电系统的充电控制方法，其特征在于，包括：

A、充电控制模块检测充电器插入时，启动第一温度检测模块、第二温度检测模块和温度比较模块；

B、由第一温度检测模块分别获取USB接口的DN′端和DP′端的电压，并根据所述DN′端和DP′端的电压计算充电器的温度；同时由第二温度检测模块获取移动终端的温度；

C、由温度比较模块比较第一温度检测模块和第二温度检测模块的温度差，并判断所述温度差是否在阀值范围内；

D、当所述温度差在阀值范围内时，充电控制模块开启移动终端的充电功能；当所述温度差超过所述阀值范围时，充电控制模块关闭移动终端的充电功能。