CN103618356B - 一种移动终端的充电系统及其充电方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种移动终端的充电系统及其充电方法，充电系统包括USB接口电路和USB充电控制模块，USB接口电路设置在充电器中，USB充电控制模块设置在移动终端中，USB接口电路与USB充电控制模块插接；USB接口电路存储充电器参数；USB充电控制模块判断与移动终端连接的是USB主机时、调用USB主机的充电参数来控制移动终端的充电状态；不是USB主机则识别外接充电器的有效性，在充电器有效时调用USB接口电路中的充电参数控制移动终端的充电状态。本发明根据充电参数来调整移动终端的充电功能，使移动终端的充电状态与充电器的类型适配，达到最佳的充电效果，有效避免不同充电器的差异性对移动终端造成的损坏。

Description

一种移动终端的充电系统及其充电方法

技术领域

本发明涉及电子产品的充电技术领域，特别涉及一种移动终端的充电系统及其充电方法。

背景技术

现有移动终端直充方式通常有如下几种：1是连接充电器充电，2是连接电脑主机充电，3是连接备用电源充电。这些方式均是通过USB数据连接移动终端和充电设备。充电器作为移动终端专配的充电设备，是最常用的附件。目前移动终端所使用的充电器接口大部分都为USB接口，因此，只要USB接口的大小适配，各种不同的充电器可在同一移动终端上使用。如图1所示为最常用的一种充电器USB接口的电路，该充电器的USB接口电路中的四根线分别表示为VBUS端、D+端、D-端和GND端，其将D+端和D-端短接。移动终端的USB接口中的四根线分别表示为VCHG端、D+端、D-端和GND端。当充电器插入移动终端后，充电器的VBUS端、D+端、D-端和GND端分别对应连接移动终端的VCHG端、D+端、D-端和GND端。此时移动终端检测到其D+端和D-端短路，判断其连接了充电器，开启充电。

由于不同的充电器有不同的电气参数，决定了充电器的充电电流、电源容量、适用电池型号、适用机型等。而移动终端无法识别不同充电器之间的电气参数差异，其只接受厂商设定的充电方式。若不使用厂商特配的充电器，不同充电器之间的参数差异会相应延长或缩短充电时间、影响充电效率，不匹配的充电参数甚至会导致移动终端损坏。若只使用特配的充电器，多个移动终端会携带多个充电器，给用户带来不便。

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移动终端的充电系统及其充电方法，以解决现有技术中不同充电器对移动终端充电时，由于其充电参数差异影响充电效率、导致充电器和移动终端损坏的问题。

为了达到上述目的，本发明采取了以下技术方案：

一种移动终端的充电系统，其包括USB接口电路和USB充电控制模块，所述USB接口电路设置在充电器中，USB充电控制模块设置在移动终端中，USB接口电路与USB充电控制模块插接；

所述USB接口电路用于存储充电器参数；

所述USB充电控制模块用于进行USB检测，判断与移动终端连接的是USB主机时、调用USB主机的充电参数来控制移动终端的充电状态；若不是USB主机，则识别外接的充电器的有效性，在充电器有效时调用充电器中USB接口电路的充电参数控制移动终端的充电状态。

所述的移动终端的充电系统，其中，所述USB接口电路包括：

I2C芯片，用于存储充电器的标识和充电参数；

电压转换芯片，用于将接口电压转换成I2C芯片的工作电压，给I2C芯片供电；

所述电压转换芯片连接I2C芯片。

所述的移动终端的充电系统，其中，所述USB接口电路还包括第一电阻和第二电阻；所述第一电阻和第二电阻均连接在电压转换芯片和I2C芯片之间。

所述的移动终端的充电系统，其中，所述USB充电控制模块包括：

中央处理器，用于进行USB检测、判断与移动终端连接的是否为USB主机并输出判断结果，以及获取相应的充电参数控制移动终端的充电状态；

USB接口，用于根据中央处理器输出的判断结果切换数据通道，传输相应的充电参数给中央处理器。

所述的移动终端的充电系统，其中，所述中央处理器包括：

USB控制器，一方面用于进行USB检测、判断与移动终端连接的是否为USB主机并输出判断结果给电子开关控制模块，另一方面用于与USB接口连接时调用USB主机的充电参数控制移动终端的充电状态；

I2C控制器，用于与USB接口连接时获取所述I2C芯片中存储的充电器的标识和充电参数来识别充电器的有效性、以及控制移动终端的充电状态；

电子开关控制模块，根据所述判断结果控制所述USB接口与USB控制器连接或与I2C控制器连接；

所述USB控制器、I2C控制器、电子开关控制模块分别连接USB接口，所述电子开关控制模块连接USB控制器。

所述的移动终端的充电系统，其中，所述USB接口包括电子开关，所述电子开关的输出端连接USB控制器和I2C控制器，电子开关的控制端连接电子开关控制模块。

一种所述移动终端的充电系统的充电方法，其包括：

A、移动终端检测到电压变化时，USB充电控制模块进行USB检测，判断与移动终端连接的是USB主机时，调用USB主机的充电参数来控制移动终端的充电状态；

B、若不是USB主机，则识别外接的充电器的有效性，在充电器有效时调用充电器中USB接口电路的充电参数控制移动终端的充电状态。

所述的充电方法，其中，所述步骤A具体包括：

A1、移动终端检测到电压从低电平上升为高电平时产生上升沿中断信号，控制电子开关与USB控制器之间连接数据通道；

A2、USB控制器进行USB检测，判断与移动终端连接的是USB主机时，调用USB主机的充电参数来控制移动终端的充电状态。

所述的充电方法，其中，所述步骤B具体包括：

B1、若与移动终端连接的不是USB主机，则切换电子开关、控制电子开关与I2C控制器之间连接数据通道；

B2、从所述I2C芯片中获取充电器的标识和充电参数、在所述标识与预存标识匹配时识别该充电器有效，根据所述充电参数控制移动终端的充电状态。

所述的充电方法，其中，所述步骤B还包括：在所述充电器标识与预存标识不匹配时识别该充电器无效，停止充电并提示。

相较于现有技术，本发明提供的移动终端的充电系统及其充电方法，在检测到电压变化时进行USB检测，当与移动终端连接的是USB主机时、调用USB主机的充电参数来控制移动终端的充电状态；当与移动终端连接的不是USB主机时、识别外接的充电器的有效性，在充电器有效时调用充电器中USB接口电路的充电参数控制移动终端的充电状态，使移动终端的充电状态与充电器的类型适配，以达到最佳的充电效果，还能有效避免不同充电器的差异性对移动终端造成的损坏。

附图说明

图1为现有技术充电器的USB接口电路示意图。

图2为本发明移动终端的充电系统较佳实施例的结构框图。

图3为本发明移动终端的充电系统中USB接口电路的示意图。

图4为本发明移动终端的充电系统中USB充电控制模块的示意图。

图5为本发明移动终端的充电系统的充电方法一应用实施例的流程图。

具体实施方式

本发明提供一种移动终端的充电系统及其充电方法，能获取不同充电设备的充电参数来控制移动终端的充电状态，使移动终端的充电设置随着充电设备的不同而相应更改，避免不同充电器的差异性对移动终端造成的损坏。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。

本发明提供的移动终端的充电系统适应于智能手机、平板电脑、照相机等。请参阅图2，其为本发明移动终端的充电系统较佳实施例的结构框图。如图2所示，所述的移动终端的充电系统包括USB接口电路10和USB充电控制模块20，所述USB接口电路10设置在充电器中，USB充电控制模块20设置在移动终端中，USB接口电路10与USB充电控制模块20插接。所述USB接口电路10用于存储充电器参数（包括充电器的标识和充电参数）。当充电器插入移动终端后，所述USB接口电路10还用于传输充电电流给移动终端充电，同时其输出高电平给移动终端，使移动终端的相应端口产生一上升沿的高电平。所述USB充电控制模块20用于在检测到该端口电压变化时进行USB检测，判断与移动终端连接的是USB主机时调用USB主机的充电参数来控制移动终端的充电状态；若不是USB主机，则识别外接的充电器的有效性，在充电器有效时调用充电器中USB接口电路10的充电参数控制移动终端的充电状态。其中，所述USB检测为现有技术，即移动终端识别外设是否为USB主机；本实施例对此不作详述。

所述USB充电控制模块20包括USB接口210和中央处理器220。中央处理器220进行USB检测、判断与移动终端连接的是否为USB主机并输出判断结果。USB接口210根据中央处理器220输出的判断结果切换数据通道，传输相应的充电参数给中央处理器220。中央处理器220获取相应的充电参数来控制移动终端的充电状态。

应当理解的是，充电器的USB接口电路10中设置有四根线、分别表示为VBUS端、D+端、D-端和GND端（一般的USB数据线的USB接口电路与该USB接口电路10相同）。移动终端的USB接口210中也设置有四根线、分别表示为VCHG端、D+端、D-端和GND端。当USB接口电路10与USB接口210连接时，USB接口电路10的VBUS端、D+端、D-端和GND端与USB接口210的VCHG端、D+端、D-端和GND端分别对应连接。

请同时参阅图3，本实施例在现有充电器的USB接口电路进行改进，在其中增加了电压转换芯片U1和I2C芯片U2，USB接口电路的其他结构不变。所述电压转换芯片U1连接I2C芯片U2。具体实施时，所述电压转换芯片U1的输入端in连接USB接口电路10的VBUS端，电压转换芯片U1的输出端out连接I2C芯片U2的vdd端，I2C芯片U2的scl端连接USB接口电路10的D+端，I2C芯片U2的sda端连接USB接口电路10的D-端，I2C芯片U2的gnd端连接USB接口电路10的GND端。所述I2C芯片U2存储该充电器的标识和充电参数，所述标识和充电参数在生产时固化在I2C芯片U2中，标识用于识别该充电器的有效性，充电参数与充电器的类型匹配。所述标识和充电参数通过USB接口电路10的D+端和D-端传输至移动终端的USB接口210的D+端和D-端。由于目前移动终端中USB接口210的各个端口电压通常为1.8V，为了使充电参数能被移动终端识别、且不会因电压过高烧坏移动终端的端口，由电压转换芯片U1将VBUS端上的接口电压转换成I2C芯片U2的工作电压，给I2C芯片U2供电。

为了使移动终端能识别出充电器，所述USB接口电路10还包括第一电阻R1和第二电阻R2；所述第一电阻R1和第二电阻R2均连接在电压转换芯片U1和I2C芯片U2之间。请继续参阅图3，具体实施时，所述第一电阻R1的一端和第二电阻R2的一端均连接电压转换芯片U1的输出端out，第一电阻R1的另一端连接I2C芯片U2的scl端和USB接口电路10的D+端，第二电阻R2的另一端连接I2C芯片U2的sda端和USB接口电路10的D-端。所述第一电阻R1和第二电阻R2为上拉电阻，当充电器连接移动终端时，第一电阻R1和第二电阻R2分别将USB接口电路10的D+端和D-端上拉，相当于D+端和D-端短接，这样移动终端就能识别插入的是充电器。传输充电参数时改变 D+端和D-端上的电平即可。

请同时参阅图4，本实施例中，所述USB接口210包括电子开关211，中央处理器220包括USB控制器221、I2C控制器222和电子开关控制模块223。所述电子开关控制模块223连接USB控制器221。所述电子开关211的输出端连接USB控制器221和I2C控制器222，电子开关211的控制端7连接电子开关控制模块223。具体实施时，所述电子开关211包括开关A和开关B。开关A的输入端1为移动终端的USB接口210的D+端，开关A的第一输出端2连接USB控制器221的D+端，开关A的第二输出端3连接USB控制器221的D-端。开关B的输入端4为移动终端的USB接口210的D-端，开关B的第一输出端5连接I2C控制器222的scl端，开关B的第二输出端6连接I2C控制器222的sda端。

USB接口210的VCHG端平时为低电平，当有外设插入时，USB接口电路10的VBUS端传输一高电平给VCHG端。移动终端检测到VCHG端上的电压变化时，电子开关控制模块223控制开关A的输入端1连接其第一输出端2，开关B的输入端4连接其第一输出端5；相当于将USB接口210的D+端和D-端分别连接USB控制器221的D+端和D-端。USB控制器221进行USB检测，判断插入的外设是否为USB主机并输出判断结果给电子开关控制模块223。

当判断为USB主机时，保持当前开关A和开关B的数据通道连接方式，即保持USB控制器221与USB接口的连接状态，USB控制器221调用USB主机的充电参数控制移动终端的充电状态。当判断不是USB主机时切换数据通道，电子开关控制模块223控制开关A的输入端1连接其第二输出端3，开关B的输入端4连接其第二输出端6；相当于将USB接口210的D+端和D-端分别连接I2C控制器222的scl端和sda端，使I2C控制器222与USB接口连接。I2C控制器222获取所述I2C芯片中存储的充电器的标识和充电参数来，将所述标识与I2C控制器222内的预存标识匹配来识别充电器的有效性；匹配则充电器有效，I2C控制器222根据所述充电参数来控制移动终端的充电状态；不匹配则充电器无效，获取的充电参数失效，I2C控制器222停止充电并提示用户。

基于上述的移动终端的充电系统，本发明还相应提供一种基于上述移动终端的充电系统的充电方法，请参阅图5，所述的充电方法包括：

S100、移动终端检测到电压变化时，USB充电控制模块进行USB检测，判断与移动终端连接的是USB主机时，调用USB主机的充电参数来控制移动终端的充电状态。

当移动终端的USB接口插入外设时，USB接口的VCHG端上的电压会发生变化。在步骤S100中，先在移动终端检测到电压从低电平上升为高电平时产生上升沿中断信号，控制电子开关与USB控制器之间连接数据通道。对VCHG端上的电压变化检测为现有技术，本发明对此不作详述。接着USB控制器进行USB检测，判断与移动终端连接的是USB主机时，调用USB主机的充电参数来控制移动终端的充电状态。例如，若检测到USB接口的D+端和D-端短路则不是USB主机（即是充电器），不短路为USB主机（如电脑的主机、或笔记本电脑）。

S200、若不是USB主机，则识别外接的充电器的有效性，在充电器有效时调用充电器中USB接口电路的充电参数控制移动终端的充电状态。

为了识别充电器与移动终端的USB接口是否故障，在所述第二步之前还包括：I2C控制器向I2C芯片发起请求通讯指令，判断I2C芯片是否正常。若I2C芯片回复应答信号，说明其正常；否则充电器故障。若移动终端的USB接口故障，则请求通讯指令无法发出。请求通讯指令成功发出时移动终端会闪灯提示。当无法充电时，通过这种方式就可识别出是移动终端的问题还是充电器的问题。

具体实施时，所述步骤S200具体包括：若与移动终端连接的不是USB主机，则切换电子开关、控制电子开关与I2C控制器之间连接数据通道；从所述I2C芯片中获取充电器的标识和充电参数、在所述标识与预存标识匹配时识别该充电器有效，根据所述充电参数控制移动终端的充电状态。

以下结合图2至图4，以移动终端为手机为例来具体阐述本发明的移动终端的充电系统工作原理及其充电方法的实现过程。

在手机未插入任何外设之前，其USB接口210的VCHG端为低电平。当插入外设后，移动终端接收到外设的VBUS端提供的高电平，则在USB接口210的VCHG端上产生一上升沿，之后持续高电平。

步骤1、当移动终端检测到USB接口210的VCHG端的电压从低电平上升为高电平时产生上升沿中断信号，电子开关控制模块223控制开关A的输入端1连接其第一输出端2，开关B的输入端4连接其第一输出端5，使USB接口210的D+端和D-端分别连接USB控制器221的D+端和D-端，电子开关211与USB控制器221之间连接数据通道。

步骤2、USB控制器221进行USB检测，判断插入的外设是否为USB主机。

步骤3、不是USB主机时，执行步骤4；是USB主机时，执行步骤7。

步骤4、电子开关控制模块223控制开关A的输入端1连接其第二输出端3，开关B的输入端4连接其第二输出端6；使USB接口210的D+端和D-端分别连接I2C控制器222的scl端和sda端，电子开关211与I2C控制器222连接。

步骤5、I2C控制器222向I2C芯片U2发起请求通讯指令，判断I2C芯片是否正常；正常时执行步骤6，否则提示用户充电器故障。

步骤6、I2C控制器获取I2C芯片中存储的充电器的标识和充电参数，将所述标识与预存标识进行匹配；匹配时则充电器有效，根据所述充电参数更改移动终端的充电方式，控制移动终端的充电状态；不匹配时则充电器无效，获取的充电参数失效，I2C控制器222停止充电并提示用户。

步骤7、USB控制器221调用USB主机的充电参数来更改移动终端的充电方式，控制其充电状态。

综上所述，本发明通过检测移动终端的USB接口的VCHG端上电压变化时，通过电子开关控制移动终端的USB接口连接USB控制器，进行USB检测，判断与USB充电控制模块连接的是否为USB主机；若不是USB主机，则切换成USB接口与I2C控制器连接，由I2C控制器获取I2C芯片中存储的充电器的标识和充电参数；当所述标识与I2C控制器内预存标识匹配时充电器的有效性，根据充电参数来控制移动终端的充电状态；若是USB主机，则保持电子开关当前的连接状态，由USB控制器调用USB主机的充电参数来控制移动终端的充电状态。本发明能根据充电参数来调整移动终端的充电功能，使移动终端的充电状态与充电器的类型或USB主机适配，以达到最佳的充电效果，有效避免了不同充电器的差异性对移动终端造成的损坏，提高了移动终端的兼容性。

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)

1.一种移动终端的充电系统，其特征在于，包括USB接口电路和USB充电控制模块，所述USB接口电路设置在充电器中，USB充电控制模块设置在移动终端中，USB接口电路与USB充电控制模块插接；

所述USB接口电路用于存储充电器参数；

所述USB充电控制模块用于进行USB检测，判断与移动终端连接的是USB主机时、调用USB主机的充电参数来控制移动终端的充电状态；若不是USB主机，则识别外接的充电器的有效性，在充电器有效时调用充电器中USB接口电路的充电参数控制移动终端的充电状态；

所述USB接口电路包括：

I2C芯片，用于存储充电器的标识和充电参数；

电压转换芯片，用于将VBUS端上的接口电压转换成I2C芯片的工作电压，给I2C芯片供电；使充电参数能被移动终端识别；

所述电压转换芯片连接I2C芯片；

所述USB接口电路还包括第一电阻和第二电阻；所述第一电阻和第二电阻均连接在电压转换芯片和I2C芯片之间；所述第一电阻和第二电阻为上拉电阻，当充电器连接移动终端时，第一电阻和第二电阻分别将USB接口电路的D+端和D-端上拉，移动终端识别插入的是充电器；传输充电参数时改变 D+端和D-端上的电平。

2. 根据权利要求1所述的移动终端的充电系统，其特征在于，所述USB充电控制模块包括：

中央处理器，用于进行USB检测、判断与移动终端连接的是否为USB主机并输出判断结果，以及获取相应的充电参数控制移动终端的充电状态；

USB接口，用于根据中央处理器输出的判断结果切换数据通道，传输相应的充电参数给中央处理器。

3.根据权利要求2所述的移动终端的充电系统，其特征在于，所述中央处理器包括：

USB控制器，一方面用于进行USB检测、判断与移动终端连接的是否为USB主机并输出判断结果给电子开关控制模块，另一方面用于与USB接口连接时调用USB主机的充电参数控制移动终端的充电状态；

I2C控制器，用于与USB接口连接时获取所述I2C芯片中存储的充电器的标识和充电参数来识别充电器的有效性、以及控制移动终端的充电状态；

电子开关控制模块，根据所述判断结果控制所述USB接口与USB控制器连接或与I2C控制器连接；

所述USB控制器、I2C控制器、电子开关控制模块分别连接USB接口，所述电子开关控制模块连接USB控制器。

4.根据权利要求3所述的移动终端的充电系统，其特征在于，所述USB接口包括电子开关，所述电子开关的输出端连接USB控制器和I2C控制器，电子开关的控制端连接电子开关控制模块。

5.一种如权利要求1所述移动终端的充电系统的充电方法，其特征在于，包括：

A、移动终端检测到电压变化时，USB充电控制模块进行USB检测，判断与移动终端连接的是USB主机时，调用USB主机的充电参数来控制移动终端的充电状态；

B、若不是USB主机，则识别外接的充电器的有效性，在充电器有效时调用充电器中USB接口电路的充电参数控制移动终端的充电状态；

所述USB接口电路包括：

I2C芯片，用于存储充电器的标识和充电参数；

电压转换芯片，用于将VBUS端上的接口电压转换成I2C芯片的工作电压，给I2C芯片供电；使充电参数能被移动终端识别；

所述电压转换芯片连接I2C芯片。

6.根据权利要求5所述的充电方法，其特征在于，步骤A具体包括：

A1、移动终端检测到电压从低电平上升为高电平时产生上升沿中断信号，控制电子开关与USB控制器之间连接数据通道；

A2、USB控制器进行USB检测，判断与移动终端连接的是USB主机时，调用USB主机的充电参数来控制移动终端的充电状态。

7.根据权利要求5所述的充电方法，其特征在于，步骤B具体包括：

B1、若与移动终端连接的不是USB主机，则切换电子开关、控制电子开关与I2C控制器之间连接数据通道；

B2、从所述I2C芯片中获取充电器的标识和充电参数、在所述标识与预存标识匹配时识别该充电器有效，根据所述充电参数控制移动终端的充电状态。

8.根据权利要求7所述的充电方法，其特征在于，所述步骤B还包括：在所述充电器标识与预存标识不匹配时识别该充电器无效，停止充电并提示。