CN104065110A - 电子设备的充电底座、充电系统和充电方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电子设备的充电底座、充电系统和充电方法。其中，电子设备的充电方法包括：在第一时间控制充电底座的第一电极与VDD导通，控制充电底座的第二电极与VSS导通，在第二时间控制第二电极与VDD导通，控制第一电极与VSS导通；检测第一电极与第二电极是否导通；当检测到第一电极与第二电极在第一时间导通，且第一电极与第二电极在第二时间未导通时，将第一电极连接至VDD，将第二电极连接至VSS；以及当检测到第一电极与第二电极在第一时间未导通，且第一电极与第二电极在第二时间导通时，将第一电极连接至VSS，将第二电极连接至VDD。解决了现有技术中电子设备充电时用户体验感差的问题，进而达到了提升用户体验的效果。

Description

电子设备的充电底座、充电系统和充电方法

技术领域

本发明涉及电子设备领域，具体而言，涉及一种电子设备的充电底座、充电系统和充电方法。

背景技术

随着智能电子产品功能的日新月异，电子产品对电源能量的消耗急速增加。如何使各种功能强大的智能电子产品（包括智能手机、平板电脑和便携式仪器仪表等）能够得到更有效的电源供应，同时又保持其灵活便携的特征成为目前各大智能电子产品生产商最迫切解决的难题。

目前，在采用充电器、充电底座等充电设备对电子设备进行充电时，充电设备的电极极性是固定的，因而，在使用该类充电设备进行充电时，充电设备的电极无法根据电子设备充电电极的极性特点自动调节极性，而是需要用户保证电子设备的充电电极的极性正确，用户体验感差。

针对的现有技术中电子设备充电时用户体验感差的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种电子设备的充电底座、充电系统和充电方法，以解决现有技术中电子设备充电时用户体验感差的问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种电子设备的充电底座，包括：电极，电极包括第一电极和第二电极，控制单元，其中，控制单元包括：控制模块，用于在第一时间输出第一控制信号，在第二时间输出第二控制信号，其中，第一时间是第二时间之前的时间；第一开关模块，与控制模块相连接，用于在接收到第一控制信号时，导通第一电极与VDD，导通第二电极与VSS，在接收到第二控制信号时，导通第一电极与VSS，导通第二电极与VDD；第一检测模块，与控制模块相连接，用于检测第一电极与第二电极是否导通，并在第一电极与第二电极导通时输出第一电平信号，未导通时输出第二电平信号；控制模块还用于在先后接收到第一电平信号和第二电平信号时，输出第三控制信号，在先后接收到第二电平信号和第一电平信号时，输出第四控制信号；第二开关模块，与控制模块相连接，用于在接收到第三控制信号时，将第一电极连接至VDD，将第二电极至VSS，在接收到第四控制信号，将第一电极连接至VSS，将第二电极连接至VDD。

进一步地，电子设备的充电底座还包括：第一提示单元，与控制模块相连接，其中，控制模块还用于在仅接收到第一电平信号时，控制第一提示单元输出短路提示信息。

进一步地，充电底座还包括：第二提示单元，与控制模块相连接；控制单元还包括：第二检测模块，与控制模块相连接，用于在控制模块输出第三控制信号或第四控制信号之后，检测充电底座的充电电流，并在充电电流小于第一预设电流时，输出第三电平信号，其中，控制模块还用于在接收到第三电平信号时，控制第二提示单元输出充电完成提示信息。

进一步地，电子设备的充电底座还包括：第三提示单元，与控制模块相连接；其中，控制模块还用于在仅接收到第二电平信号时，控制第三提示单元输出无负载提示信息。

进一步地，电子设备的充电底座还包括：第三检测模块，与控制模块相连接，用于在控制模块输出第三控制信号或第四控制信号之后，检测充电底座的充电电流，并在充电电流大于第三预设电流时，输出第四电平信号，其中，控制模块还用于在接收到第四电平信号后，输出第五控制信号，第二开关模块还用于在接收到第五控制信号时，断开电极与VDD和VSS的连接。

进一步地，第二开关模块包括：第一开关，连接在第一电极与VDD之间；第二开关，连接在第一电极与VSS之间；第三开关，连接在第二电极与VDD之间；以及第四开关，连接在第二电极与VSS之间，其中，第一开关与第三开关为P沟道场效应管，第二开关与第四开关为N沟道场效应管。

进一步地，第一检测模块包括：第一比较器，第一输入端用于输入第一电极的电压，第二输入端用于输入参考电压，输出端用于连接控制模块；以及第二比较器，第一输入端用于输入第二电极的电压，第二输入端用于输入参考电压，输出端用于连接控制模块。

为了实现上述目的，根据本发明的另一方面，提供了一种电子设备的充电系统，包括：充电底座，该充电底座为本发明上述内容所提供的任一种充电底座，其中，充电底座的第一电极和第二电极均采用板状导电材料制成；被充电设备及被充电设备的壳套，其中，壳套包括：充电电极，包括第一充电电极和第二充电电极，第一充电电极和第二充电电极，用于与充电底座的电极相适配；电能接收单元，与充电电极相连接，用于接收充电电极获取的电能；以及电能输出单元，与电能接收单元相连接，用于将电能接收单元接收的电能输出至被充电设备的储电装置。

进一步地，电能接收单元包括：开关模块，设置在充电电极与电能输出单元之间，用于控制充电电极与电能输出单元之间的正电压通路导通、负电压通路关断。

进一步地，电能输出单元具有第一电能输出端和第二电能输出端，开关模块包括：开关管，第一端与第一充电电极相连接，第二端与第一电能输出端相连接，其中，第二电能输出端与第二充电电极相连接；电能接收单元还包括：第一电阻，第一端连接至第一节点，第二端连接至第二节点，其中，第一节点为第二充电电极与第二电能输出端之间的节点，第二节点为第一充电电极与开关管的第一端之间的节点；比较器，第一输入端连接至第二节点，第二输入端连接至第三节点，输出端连接至开关管的控制端，其中，第三节点为开关管的第二端与第一电能输出端之间的节点；以及第二电阻，第一端连接至第三节点，第二端连接至第四节点，其中，第四节点为比较器的输出端与开关管的控制端之间的节点。

进一步地，电能接收单元还包括：去抖动电路，第一端与比较器的输出端相连接，第二端连接至第四节点；第一保护电路，第一端与开关管的第一端相连接，第一保护电路的第二端与开关管的第二端相连接；第二保护电路，第一端与第一节点相连接，第二端与第二节点相连接；以及二极管，第一端第一节点相连接，第二端与第二节点相连接。

进一步地，开关管为P沟道场效应管，设置于正电压通路中；或者开关管为N沟道场效应管，设置于负电压通路中。

进一步地，开关模块包括二极管，二极管设置于正电压通路中，且二极管的正极与充电电极相连接，二极管的负极与电能输出单元相连接；或者二极管设置于负电压通路中，且二极管的正极与电能输出单元相连接，二极管的负极与充电电极相连接。

为了实现上述目的，根据本发明的另一方面，提供了一种电子设备的充电方法，电子设备为被充电设备，充电方法采用本发明上述内容所提供的任一种充电底座向电子设备充电，其中，充电方法包括：在第一时间控制充电底座的第一电极与VDD导通，控制充电底座的第二电极与VSS导通，在第二时间控制第二电极与VDD导通，控制第一电极与VSS导通，其中，第一时间是第二时间之前的时间；检测第一电极与第二电极是否导通；当检测到第一电极与第二电极在第一时间导通，且第一电极与第二电极在第二时间未导通时，将第一电极连接至VDD，将第二电极连接至VSS；以及当检测到第一电极与第二电极在第一时间未导通，且第一电极与第二电极在第二时间导通时，将第一电极连接至VSS，将第二电极连接至VDD。

进一步地，电子设备的充电方法还包括：当检测到第一电极与第二电极在第一时间和第二时间均导通时，控制充电底座输出短路提示信息；以及当检测到第一电极与第二电极在第一时间和第二时间均未导通时，控制充电底座输出无负载提示信息。

进一步地，电子设备的充电方法还包括：在将第一电极或第二电极连接至VDD之后，检测充电底座的充电电流；以及在充电电流小于第一预设电流时，控制充电底座输出充电完成提示信息。

本发明采用包括以下结构的电子设备的充电底座：电极，电极包括第一电极和第二电极，控制单元，其中，控制单元包括：控制模块，用于在第一时间输出第一控制信号，在第二时间输出第二控制信号，其中，第一时间是第二时间之前的时间；第一开关模块，与控制模块相连接，用于在接收到第一控制信号时，导通第一电极与VDD，导通第二电极与VSS，在接收到第二控制信号时，导通第一电极与VSS，导通第二电极与VDD；第一检测模块，与控制模块相连接，用于检测第一电极与第二电极是否导通，并在第一电极与第二电极导通时输出第一电平信号，未导通时输出第二电平信号；控制模块还用于在先后接收到第一电平信号和第二电平信号时，输出第三控制信号，在先后接收到第二电平信号和第一电平信号时，输出第四控制信号；第二开关模块，与控制模块相连接，用于在接收到第三控制信号时，将第一电极连接至VDD，将第二电极至VSS，在接收到第四控制信号，将第一电极连接至VSS，将第二电极连接至VDD。解决了现有技术中电子设备充电时用户体验感差的问题，进而达到了提升用户体验的效果。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是根据本发明第一实施例的充电底座中控制单元的原理示意图；

图2（a）和图2（b）是根据本发明第二实施例的充电底座的连接示意图；

图3是根据本发明第三实施例的充电底座的示意图；

图4是根据本发明第三实施例的充电底座与电子设备的示意图；

图5（a）和图5（b）是本发明第三实施例的充电底座向电子设备充电的示意图；

图6是根据本发明第四实施例的充电系统中电子设备及壳套的示意图；

图7是根据本发明第五实施例的充电系统的原理示意图；

图8（a）至图8（d）是根据本发明实施例的充电系统中电能接收单元的连接示意图；以及

图9是根据本发明第六实施例的充电方法的流程图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

首先介绍本具体实施方式提供的充电底座的实施例。

本具体实施方式中提供的第一实施例的电子设备的充电底座包括电极和控制单元，其中，电极包括第一电极和第二电极，如图1所示，控制单元包括控制模块、第一开关模块、第一检测模块和第二开关模块。

第一开关模块包括连接在第一电极与VDD、第一电极与VSS、第二电极与VDD、第二电极与VSS之间的开关，各开关的状态由控制模块输出的控制信号来控制。

控制模块可以为控制芯片，在非充电的空闲状态，交替输出两种控制信号，具体地，该第一和第二控制信号可以为脉冲信号，第一控制信号用于控制第一电极与VDD导通、与VSS关断，第二电极与VSS导通、与VDD关断，第二控制信号用于控制第二电极与VDD导通、与VSS关断，第一电极与VSS导通、与VDD关断，当控制模块交替输出第一控制信号和第二控制信号时，第一开关模块使得第一电极交替与VDD和VSS导通，第二电极对应地交替与VSS和VDD导通。

因此，第一开关模块在接收到第一控制信号时，第一电极与VDD导通，为正极，第二电极与VSS导通，为负极，第一开关模块在接收到第二控制信号时，第二电极与VDD导通，为正极，第一电极与VSS导通，为负极。

在第一电极交替为正负极，第二电极对应地交替为负正极的过程中，假设用户将被充电设备置于充电底座上充电时，第一充电电极与第一电极相接触，第二充电电极与第二电极相接触，如果第一充电电极与第一电极、第二充电电极与第二电极的电极极性相匹配时，第一电极与第二电极之间必然处于导通的状态。因而，第一检测模块实时检测第一电极与第二电极之间是否导通，便可检测到是否有电子设备置于充电底座上，具体地，第一检测模块在第一电极与第二电极导通时输出第一电平信号，例如高电平信号，未导通时输出第二电平信号，例如低电平信号，从而第一检测模块将检测到的结果输出给控制模块。

例如，在t1输出第一控制信号，在t2输出第二控制信号，t1为t2之前的时间。在t1时，第一电极为正极，第二电极为负极，在t2时，第一电极为负极，第二电极为正极，如果控制模块先后接收到高低电平信号，则说明第一电极为正极、第二电极为负极时两电极导通，第一电极为负极、第二电极为正极时两电极不能导通，因而，可确定第一充电电极为正极，第二充电电极为负极，此时，控制模块输出第三控制信号；如果控制模块先后接收到低高电平信号，则说明第一电极为正极、第二电极为负极时两电极不能导通，第一电极为负极、第二电极为正极时两电极能够导通，因而，可确定第一充电电极为负极，第二充电电极为正极，此时，控制模块输出第四控制信号。

第二开关模块是与控制模块相连接的开关模块，根据控制模块输出的控制信号执行开关动作。该开关模块包括连接在第一电极与VDD、第一电极与VSS、第二电极与VDD、第二电极与VSS之间的开关。当第二开关模块接收到第三控制信号时，将第一电极连接至VDD，将第二电极至VSS，在接收到第四控制信号，将第一电极连接至VSS，将第二电极连接至VDD，充电底座开始向电子设备充电。

在该实施例中，通过第一开关模块和第一检测模块检测得到电子设备的充电电极极性，并将检测结果传输给控制模块，控制模块根据该检测结果输出控制第二开关模块的控制信号，使得第二开关模块根据控制信号将充电底座的两个电极相应连接至VDD和VSS，从而达到根据电子设备的充电电极极性自动调整充电底座的电极极性的目的。

因此，采用该实施例提供的充电底座进行充电时，无需用户关注电子设备与充电底座之间极性匹配的问题，充电底座的电极能够根据电子设备充电电极的极性特点自动调节，提升了用户体验。

本具体实施方式中提供的第二实施例的电子设备的充电底座包括电极和控制单元，其中，电极包括第一电极和第二电极，控制单元包括控制模块、第一开关模块、第一检测模块和第二开关模块。

其中，第二开关模块包括连接在第一电极与VDD之间的第一开关、连接在第一电极与VSS之间的第二开关、连接在第二电极与VDD之间的第三开关和连接在第二电极与VSS之间的第四开关，具体地，如图2（a）所示，第一开关为P沟道场效应管PFET_A、第二开关为N沟道场效应管NFET_A、第三开关为P沟道场效应管PFET_B、第四开关为N沟道场效应管NFET_B，各场效应管的控制端分别与控制模块相连接，通过控制模块控制各场效应管的通断。

如图2（a）所示，第一检测模块包括两个比较器，其中，第一比较器的第一输入端用于输入第一电极A的电压，第二输入端用于输入参考电压，输出端用于连接控制模块；第二比较器的第一输入端用于输入第二电极B的电压，第二输入端用于输入参考电压，输出端用于连接控制模块。

如图2（b）所示，第一开关模块包括第五开关K5、第六开关K6、第七开关K7、第八开关K8、第三电阻R3和第四电阻R4，第五开关K5与第三电阻R3串联，串联后一端连接第一电极A，另一端连接VDD；第六开关K6的一端连接第一电极A，另一端连接VSS；第七开关K7与第四电阻R4串联，串联后一端连接第二电极B，另一端连接VDD；第八开关K8的一端连接第二电极B，另一端连接VSS，其中，第五开关K5、第六开关K6、第七开关K7和第八开关K8的开关状态由控制模块控制。

第一检测模块中两比较器的参考电压的参数由第一开关模块的参数确定，当第三电阻R3和第四电阻R4分别采用200欧电阻，且电极连接VSS时拉到1mA，参考电压优选为0.1V。

以上述参数为例，充电底座通电后，控制模块首先进行初始化，初始化之后，实时检测是否有电子设备连接到充电底座上，具体地，控制模块交替输出两种控制信号至第一开关模块，第一开关模块在接收到第一控制信号时，第五开关K5与第八开关K8闭合，第六开关K6与第七开关K7断开（也即图中所示的状态），第一电极A连接至VDD，第二电极B拉到1mA，第一开关模块在接收到第二控制信号时，第五开关K5与第八开关K8断开，第六开关K6与第七开关K7导通，第二电极B连接至VDD，第一电极A拉到1mA。

当充电底座上没有连接负载时，第一电极A与第二电极B不导通，第一电极A和第二电极B上的电压均小于参考电压0.1V，第一检测模块的两个比较器均输出低电平；当充电底座上连接有负载时，第一电极A与第二电极B导通，第一电极A或第二电极B上的电压大于参考电压0.1V，第一检测模块的一个比较器输出高电平，该比较器的输入端输入的是连接VDD的电极电压，另一个比较器输出低电平，该比较器的输入端输入的是连接VSS的电极电压。因而，在第一比较器输出高电平时，第一电极A在连接VDD时与第二电极B导通，在第二比较器输出高电平时，第一电极A在第二电极B连接VDD时与第二电极B导通。

控制模块根据输出控制信号的时序和接收到第一检测模块的电平信号的时序确定负载（即电子设备）充电电极的极性，以M表示第一控制信号，以N表示第二控制信号，以1表示高电平，0表示低电平，（1，0）表示第一比较器输出高电平，第二比较器输出低电平。

例1（a）：如果控制信号的时序为MMNNMMNN…，第一检测模块输出的电平信号的时序为（1，0）（1，0）（0，0）（0，0）（1，0）（1，0）（0，0）（0，0）…时，可得到当第一电极A连接VDD、第二电极B连接VSS时两电极导通，也即负载充电电极的极性在第一电极A连接VDD、第二电极B连接VSS时与充电底座的电极极性相匹配，可确定与第一电极A连接的充电电极为正极，与第二电极B连接的充电电极为负极，实现了充电电极极性的自动识别，进一步地，控制模块通过控制第二开关模块中的各场效应管，使得PFET_A与NFET_B导通、PFET_B与NFET_A截止，充电底座开始向负载充电，实现了根据极性识别结果自动调节充电底座极性。

例1（b）：如果控制信号的时序为MMNNMMNN…，第一检测模块输出的电平信号的时序为（0，0）（0，0）（0，1）（0，1）（0，0）（0，0）（0，1）（0，1）…时，可得到当第一电极A连接VSS、第二电极B连接VDD时两电极导通，也即负载充电电极的极性在第一电极A连接VSS、第二电极B连接VDD时与充电底座的电极极性相匹配，可确定与第一电极A连接的充电电极为负极，与第二电极B连接的充电电极为正极，实现了充电电极极性的自动识别，进一步地，控制模块通过控制第二开关模块中的各场效应管，使得PFET_A与NFET_B截止、PFET_B与NFET_A导通，充电底座开始向负载充电，实现了根据极性识别结果自动调节充电底座极性。

例2（a）：如果控制信号的时序为MNMNMN…，第一检测模块输出的电平信号的时序为（1，0）（0，0）（1，0）（0，0）（1，0）（0，0）…时，负载极性识别的充电底座极性控制的过程与上述例1（a）的情况相同，此处不再重复。

例2（b）：如果控制信号的时序为MNMNMN…，第一检测模块输出的电平信号的时序为（0，0）（0，1）（0，0）（0，1）（0，0）（0，1）…时，负载极性识别的充电底座极性控制的过程与上述例1（b）的情况相同，此处不再重复。

其中，本发明并不限制控制信号的时序，只要控制模块能够对比输出的控制信号的时序和接收到的电平信号的时序得到极性识别结果即可。其中，当第一检测模块检测到负载确定负载电极极性后，可以立即停止控制信号的输出，也可以在预设的时间窗口内继续输出控制信号、继续检测极性，以避免极性检测错误。

当充电底座的两电极之间短路时，无论控制模块输出第一控制信号还是第二控制信号，也即无论哪个电极连接VDD，第一电极与第二电极之间均处于导通阶段，因此，当第一检测模块检测到第一电极与第二电极持续导通，则第一检测模块便可确定充电底座短路。优选地，上述的第一或第二实施例中的充电底座还包括与控制模块相连接的第一提示单元，控制模块还用于在仅接收到第一检测模块输出第一电极与第二电极导通的信号时，例如在第二实施例，将第一比较器和第二比较器输出的电平信号逻辑或后输出至控制模块，则控制模块仅接收到高电平信号时，控制第一提示单元输出短路提示信息。该第一提示单元可以为扬声器，也可以为显示屏、数码管、信号灯等。

在充电底座上电后，当充电底座的两电极之间无负载时，无论控制模块输出第一控制信号还是第二控制信号，也即无论哪个电极连接VDD，第一电极与第二电极之间均不导通。优选地，上述的第一或第二实施例中的充电底座还包括与控制模块相连接的第三提示单元，控制模块还用于在仅接收到第三检测模块输出第一电极与第二电极不导通的信号时，控制第三提示单元输出无负载提示信息。该第三提示单元可以为扬声器，也可以为显示屏、数码管、信号灯等。

优选地，上述的第一或第二实施例中的充电底座还包括分别与控制模块相连接的第二提示单元和第二检测模块，其中，第二检测模块用于在控制模块输出第三控制信号或第四控制信号之后，也即充电底座开始充电后，检测充电底座的充电电流，例如监测通过场效应管流过的充电电流，并在充电电流小于第一预设电流时，输出第三电平信号，该处的第一预设电流为充电完成的临界电流，该处的第三电平信号为高电平或低电平，控制模块在接收到第三电平信号时，获得充电电流已小于临界电流检测结果，此时控制第二提示单元输出充电完成提示信息。

进一步优选地，在第二检测模块输出第三电平信号时，电子设备可能已经从充电底座上移除，或者充电已完成但未移除，为了准确地确定电子设备是否已经从充电底座上移除，控制模块还用于在接收到第三电平信号后，再次输出第一控制信号和第二控制信号至第一开关模块，当第一检测模块仅输出第二电平信号时，表明电子设备已经从充电底座上移除，由此充电底座又进入非充电的空闲状态，从而继续交替输出两种控制信号，以使充电底座上再次有电子设备充电时，进行极性识别和极性自动调节；当第一检测模块接收到第一电平信号和第二电平信号时，表明电子设备已经充电完成但未从充电底座上移除，此时，控制模块控制第二提示单元输出充电完成提示信息，以使用户及时移除电子设备。

为了避免充电电流太大对电子设备造成损坏，优选地，上述的第一或第二实施例中的充电底座还包括与控制模块相连接的第三检测模块，其中，第三检测模块用于在控制模块输出第三控制信号或第四控制信号之后，也即充电底座开始充电后，检测充电底座的充电电流，并在充电电流大于第三预设电流时，输出第四电平信号，该处的第二预设电流为过流保护的极限电流，该处的第四电平信号为高电平或低电平，其中，控制模块还用于在接收到第四电平信号后，输出第五控制信号，第二开关模块还用于在接收到第五控制信号时，断开电极与VDD和VSS的连接。

如图2（a）所示，设置参考电压V_OI为表征第一预设电流的参考电压，第二检测模块包括一个比较器，该比较器的一个输入端输入参考电压V_OI，另一端输入第一电极A（当充电时第一电极连接VDD时）或第二电极B（当充电时第二电极连接VDD时）的电压，通过电压比较来实现充电电流与充电完成的临界电流的比较。设置参考电压V_OC为表征第二预设电流的参考电压，第三检测模块包括一个比较器，该比较器的一个输入端输入参考电压V_OC，另一端输入第一电极A（当充电时第一电极连接VDD时）或第二电极B（当充电时第二电极连接VDD时）的电压，通过电压比较来实现充电电流与过流保护的极限电流的比较。

当充电电流大于过流保护的极限电流时，控制模块输出截止所有场效应管的控制信号，则四个场效应管均截止，充电中断。进一步优选地，通过设置扬声器、显示屏、数码管、信号灯等提示单元进行故障状态的警示。

图3是根据本发明第三实施例的充电底座的示意图，如图3所示，该充电底座200包括电源输入接口（图中未示出）、控制单元221和电极210。

电源输入接口是充电底座连接外部电源提供装置的接口，可以为USB接口，连接外部电源提供装置，也可以为电源适配器接口，直接连接市电。

控制单元221的输入端与电源输入接口相连接，输出端可通过导线连接至电极，其中，控制单元221可以为上述任意一种实施例中充电底座的控制单元，此处不再赘述。

该实施例的充电底座的电极210由两个电极板组成，第一电极板212与控制单元221的第一输出端经由导线223相连接，其中，第一电极板212上的导电点214为电极板上的连接点，第二电极板211与控制单元221的第二输出端经由导线222相连接，其中，第二电极板211上的导电点213为电极板上的连接，两电极板采用两个大块导电层，即高亮、耐磨、导电性能较好的板状导电材料制成。

采用该实施例的充电底座为电子设备充电时，如图4所示，只需将对应设置两个充电电极401和402的电子设备400置于充电底座210之上，使电子设备的充电电极与充电底座的电极相接触，即可完成对电子设备的充电，在充电过程中，直接接触式无线充电避免有线充电时插拔接头对电子设备充电接口的损坏，同时，这种直接充电的方式，与电磁感应式充电相比，电能转化效率高，无发热，对电池寿命无影响，直接充电的充电速度快，无需设置电磁、磁电转换装置，产品成本低且方便携带。

并且如图5所示，无论电子设备以什么方向置于充电底座上，控制单元均可识别电子设备的电极极性，并根据极性识别结果自动调节充电底座的电极极性，完成电子设备的充电。

其次介绍本具体实施方式提供的充电系统的实施例。

本具体实施方式中提供的第四实施例的电子设备的充电系统包括充电底座和被充电设备（也即电子设备）及被充电设备的壳套。

该实施例中的充电底座为上述第三实施例所提供的充电底座，此处不再赘述。

该实施例中的电子设备及其壳套如图6所示，其中，壳套包括壳体400（需要说明的是，在上述第三实施例中将电子设备标记为400，此处为描述方便将壳体也标记为400，并不构成不当限定）、充电电极、电能接收单元（图中未示出）以及电能输出单元403，设置在壳体400上的充电电极包括第一充电电极402和第二充电电极401，分别与充电底座210的第一电极板212和第二电极板211相适配，电能接收单元与充电电极相连接，以接收充电电极获取的电能，并经由电能输出单元403将充电电极获取的电能输出至被充电设备的储电装置。该实施例中的电子设备的机芯600具有储电装置601和能够接收外界电能且为该储电装置601充电的电能接收部602。

被充电的壳套可以为被充电设备的外壳或与被充电设备外壳相适配的保护套。当被充电的壳套为被充电设备的外壳时，对该被充电设备进行充电时，只需将被充电设备及其外壳置于充电底座之上，使外壳上的两个充电电极与充电底座上的电极板相接触即可。当被充电的壳套为被充电设备的保护套时，对该被充电设备进行充电时，需将保护套套在被充电设备上，使保护套上的两个充电电极与充电底座上的电极板相接触即可。

电子设备通过其壳套进行充电的原理如下：将电子设备置于充电底座上，并使第一充电电极402、第二充电电极401与充电底座的电极板分别相接触后，充电底座的控制单元进行充电电极的极性判断，并根据判断结果控制第一电极板与第二电极板与充电电极的极性相适配，开始充电。电能接收单元405经由第一充电电极402和第二充电电极401获取充电底座提供的电能，并将获取到的电能经由电能输出单元403输出至电子设备的电能接收部602，从而将两个充电电极获取到的电能输出至电子设备的储电装置601，完成对电子设备的储电装置601的充电。

采用该实施例提供的充电系统，电子设备的外壳或保护套上设置充电电极与充电底座的电极板接触进行充电，构成一种直接接触式的充电系统，与电磁感应式充电相比，电能转化效率高，无发热，对电池寿命无影响，直接充电的充电速度快，无需设置电磁、磁电转换装置，产品成本低且方便携带。此外，通过在外壳或保护套上设置充电电极，方便用户携带，在对电子设备进行充电时，只需将电子设备及其壳套置于充电底座上，增加了充电的便利性，同时，在充电时无需插拔充电接口，能够避免反复插拔充电接口对充电接口造成的损坏。进一步地，通过自动识别充电电极的极性来自动调整电极板的极性，无需用户在充电时考虑充电电极极性与电极板极性的匹配问题，进一步增加了充电的便利性，提升用户体验。

图7是根据本发明第五实施例的充电系统的原理示意图，如图7所示，充电底座200的电源接口（图中未示出）连接外部电源提供装置的接口，例如移动电源或市电等，电源接口同时连接控制单元221（也即IC1），控制单元221与充电底座200的第一电极板212和第二电极板211相连接；第一电极板212与电子设备的壳体400上设置的第一充电电极402接触，第二电极板211与电子设备的壳体400上设置的第二充电电极401相接触，电能接收单元405通过两个充电电极获取电能，并经由电能输出单元（图中未示出）提供给电子设备的机芯600内部的电能管理装置603，电能管理装置603与储电装置601相连接，从而通过控制单元221、电能接收单元405和电能管理装置603的控制，完成对电子设备的储电装置601的充电。

其中，控制单元中的控制模块为IC1，IC1先检测充电座上是否有物体，然后确定该物体是否为有效的电子设备，并确定有效电子设备的两个电极的极性，在极性确定后，IC1打开输出电压的极性与待充电设备的极性相匹配的一对电源开关，充电底座按照电子设备的制造商建议的方式为设备的电池正确充电。当电池充满时电路将采取适当的措施：包括减小输出电流，发送“充满”指示信号。电路还能实时监控待充电设备是否位于充电座上。当待充电设备被从充电座上移开时，打开电源开关，回到检测有效电子设备的状态。充电自作还可以监测周围的温度，当电路发现温度达到预设的临界值，将切断所有的电源开关。

上述充电系统的集成电路结构如下：

其中，IC1是充电系统中的发送器部分，它周期性地给充电电极发送检测信号。当检测到有效电子设备已经放在基板上且获得正确的充电电极极性时，打开相应的电源电极连接到电子设备的开关。在充电时，IC1实时监控充电电流，当它检测到充电电流足够小了就表明充电已经完成，它将给出完成充电的指示。当IC1打开电源开关之后，它开始实时监测电子设备是否从基座上取走。当检测到电子设备从基座上移走了，返回到空闲状态：给充电电极周期性地发送检测信号，直到有效电子设备放置在充电基座上。

IC2是充电系统中的接收器部分，设置于电子设备一侧，IC2和电子设备的硬件连接预先在里面设置好了。当发送器得到了正确的极性并打开了相应通向IC2的开关，IC2将电压送给IC3，电子设备内部的电池便开始充电。

具体地，IC1采用图2（a）和图2（b）所示的电路实现，IC1在检测电子设备有效性以及电子设备极性的过程中，存在以下两个阶段：

阶段1：连接第一电极A（也即第一电极板212）到VDD，第二电极B（也即第二电极板211）拉到1mA，如果从A到B可以导通，IC1得到一个有效值1，否则没有导通，IC1得到一个有效值0；

阶段2：连接第二电极B到VDD，第一电极A拉到1mA，如果从B到A可以导通，IC1得到一个有效值1，否则没有导通，IC1得到一个有效值0。

因此，IC1通过得到的有效值即可判断其上负载的4种情况如下：

情况1：当阶段1和阶段2发送器均得到0值，则A和B没有连接有效负载，此时充电底座上的负载为无效负载。

情况2：当阶段1和阶段2发送器均得到1值，则A和B之间短路，此时充电底座上的负载为无效负载。

情况3：当在阶段1发送器得到一个1值，在阶段2得到一个0值，此时充电底座上的负载为有效负载，也即在A和B之间有电子设备，同时发送器得到与电极A连接的是充电电极的正极，与电极B连接的是充电电极的负极，为了判断准确，发送器再次执行上述的阶段1和阶段2，如果得到同样的信息，发送器将连接A”到VDD（通过打开PFET_A），连接B”到VSS（通过打开NFET_B），初始化充电动作，充电开始。

情况4：当在阶段1发送器得到一个0值，在阶段2得到一个1值，此时充电底座上的负载为有效负载，也即在A和B之间有电子设备，同时发送器得到与电极A连接的是充电电极的负极，与电极B连接的是充电电极的正极，为了判断准确，发送器再次执行上述的阶段1和阶段2，如果得到同样的信息，发送器将连接B到VDD（通过打开PFET_B），连接A到VSS（通过打开NFET_A），初始化充电动作，充电开始。

优选地，上述第四或第五实施例中的电能接收单元包括开关模块，设置在充电电极与电能输出单元之间，用于控制充电电极与电能输出单元之间的正电压通路导通、负电压通路关断，从而有效得保证电子设备一侧只有从正极充电电极到负极充电电极的导通电流，反向导通电流机会为0。

进一步优选地，充电系统中电能接收单元的连接示意图如图8（a）至图8（d）所示。

如图8（a）所示，电能输出单元具有第一电能输出端VSS和第二电能输出端VDD，第一电能输出端VSS与第一充电电极（负极）连接，第二电能输出端VDD与第二充电电极（正极）连接。电能接收单元（设为IC2）是充电系统中的接收器部分，包括开关管MN（也即N沟道场效应管）、第一电阻R1、智能比较器COMP、第二电阻R2、去抖动电路、第一保护电路、第二保护电路、初始化电路POR和二极管D1。

各部分连接关系如下：开关管MN的第一端与负极相连接，第二端与VSS相连接；第一电阻R1的第一端连接至第一节点，第二端连接至第二节点，其中，第一节点为正极与VDD之间的节点，第二节点为负极与开关管的第一端之间的节点；智能比较器COMP的正输入端连接至第二节点，负输入端连接至第三节点，输出端连接至开关管MN的控制端，其中，第三节点为开关管MN的第二端与VSS之间的节点；第二电阻R2的第一端连接至第三节点，第二端连接至第四节点，其中，第四节点为智能比较器COMP的输出端与开关管MN的控制端之间的节点；去抖动电路的第一端与智能比较器COMP的输出端相连接，第二端连接至第四节点；第一保护电路的第一端与开关管MN的第一端相连接，第一保护电路的第二端与开关管MN的第二端相连接；第二保护电路的第一端与第一节点相连接，第二端与第二节点相连接；二极管D1的第一端与第一节点相连接，第二端与第二节点相连接；初始化电路POR的第一端与第一节点相连接，第二端与第二节点相连接，第三端与智能比较器相连接，用于对智能比较器进行初始化。

该电路的工作原理如下：

电路初始开关管MN的基极控制端与其源断同电位。当电源从正极和负极进入时，MN的体二极管会正向导通，智能比较器会判断到负极是低电位而得之电源是从正极和负极进入，等待一段时间后，打开MN进入完全导通状态。当电源从VDD和VSS进入时，MN体二极管反向截止，负极会被拉到正极相同点位，智能比较器会判断到负极是高电位而得之电源是从VDD和VSS进来，保持MN开关管关闭。

如图8（b）所示，电能输出单元具有第一电能输出端VDD和第二电能输出端VSS，第二电能输出端VSS与第二充电电极（负极）连接，第二电能输出端VSS与第一充电电极（正极）连接。电能接收单元包括开关管MP（也即P沟道场效应管）、第一电阻R1、智能比较器COMP、第二电阻R2、去抖动电路、第一保护电路、第二保护电路、初始化电路和二极管D1。

各部分连接关系如下：开关管MP的第一端与正极相连接，第二端与VDD相连接；第一电阻R1的第一端连接至第一节点，第二端连接至第二节点，其中，第一节点为正极与VDD之间的节点，第二节点为负极与开关管的第一端之间的节点；智能比较器COMP的正输入端连接至第二节点，负输入端连接至第三节点，输出端连接至开关管MP的控制端，其中，第三节点为开关管MP的第二端与VDD之间的节点；第二电阻R2的第一端连接至第三节点，第二端连接至第四节点，其中，第四节点为智能比较器COMP的输出端与开关管MP的控制端之间的节点；去抖动电路的第一端与智能比较器COMP的输出端相连接，第二端连接至第四节点；第一保护电路的第一端与开关管MP的第一端相连接，第一保护电路的第二端与开关管MP的第二端相连接；第二保护电路的第一端与第一节点相连接，第二端与第二节点相连接；二极管D1的第一端与第一节点相连接，第二端与第二节点相连接；初始化电路的第一端与第一节点相连接，第二端与第二节点相连接，第三端与智能比较器相连接，用于对智能比较器进行初始化。

该电路的工作原理如下：

电路初始开关管PN的基极控制端与其源断同电位。当电源从正极和负极进入时，MP的体二极管会正向导通，智能比较器会判断到正极是高电位而得之电源是从正极和负极进入，等待一段时间后，打开MN进入完全导通状态。当电源从VDD和VSS进入时，MP体二极管反向截止，正极会被拉到负极相同点位，智能比较器会判断到正极是第电位而得之电源是从VDD和VSS进来，保持MP开关管关闭。

如图8（c）所示，电能输出单元具有第一电能输出端VSS和第二电能输出端VDD，第一电能输出端VSS与第一充电电极（负极）连接，构成负电压通路，第二电能输出端VDD与第二充电电极（正极）连接，正电压通路。电能接收单元包括稳压二极管，该稳压二极管设置于正电压通路中，且二极管的正极与第二充电电极相连接，二极管的负极与VDD相连接。

如图8（d）所示，电能输出单元具有第一电能输出端VSS和第二电能输出端VDD，第一电能输出端VSS与第一充电电极（负极）连接，构成负电压通路，第二电能输出端VDD与第二充电电极（正极）连接，正电压通路。电能接收单元包括稳压二极管，该稳压二极管设置于负电压通路中，且二极管的正极与VSS相连接，二极管的负极与第一充电电极相连接。

最后介绍本具体实施方式提供的充电方法的实施例，本具体实施方式中的充电方法可通过上述的任意一种充电底座和充电系统实现。

图9是根据本发明第六实施例的充电方法的流程图，如图9所示，该方法包括如下的步骤S102至步骤S112。

步骤S102：在第一时间控制充电底座的第一电极与VDD导通，控制充电底座的第二电极与VSS导通，在第二时间控制第二电极与VDD导通，控制第一电极与VSS导通，其中，第一时间是第二时间之前的时间。

步骤S104：检测第一电极与第二电极是否导通。

步骤S106：当检测到情况a，也即第一电极与第二电极在第一时间导通，且第一电极与第二电极在第二时间未导通时，将第一电极连接至VDD，将第二电极至VSS，开始充电。

步骤S108：当检测到情况b，也即第一电极与第二电极在第一时间未导通，且第一电极与第二电极在第二时间导通时，将第一电极连接至VSS，将第二电极连接至VDD，开始充电。

步骤S110：当检测到情况c，也即第一电极与第二电极在第一时间和第二时间均导通时，控制充电底座输出短路提示信息；以及

步骤S112：当检测到情况d，也即第一电极与第二电极在第一时间和第二时间均未导通时，控制充电底座输出无负载提示信息。

采用该实施例提供的充电方法进行充电时，无需用户关注电子设备与充电底座之间极性匹配的问题，充电底座的电极能够根据电子设备充电电极的极性特点自动调节，提升了用户体验。

进一步，由于采用步骤S110和步骤S112，能够向用户提供充电底座上的负载情况，例如，当用户将电子设备置于充电底座上进行充电时，充电底座输出短路提示信息或无负载提示信息的异常情况，从而提醒用户对电子设备进行检查，以避免充电不当对电子设备造成的损害。

优选地，在执行步骤S106或步骤S108之后，检测充电底座的充电电流，在充电电流小于第一预设电流时，控制充电底座输出充电完成提示信息，该处的第一预设电流为充电完成的临界电流。采用该优选实施方式能够及时向用户提供充电已完成的信息。

优选地，在执行步骤S106或步骤S108之后，检测充电底座的充电电流，在检测到充电电流大于第二预设电流时，控制电极与VDD和VSS的连接，该处的第二预设电流为过流保护的极限电流。采用该优选实施方式能够在电流超出正常的充电电流时，及时停止充电，避免充电电流太大对电子设备造成损坏。

优选地，在执行步骤S106或步骤S108之后，检测充电底座的充电电流，在充电电流小于第一预设电流时，再次执行步骤S102和步骤S104，其中，当通过步骤S104检测到情况d时，表明用户已将电子设备从充电底座上移除，因而继续执行步骤S102和步骤S104，直到再次检测到情况a或情况b。当通过步骤S104检测到情况a或情况b时，表明电子设备已充电完成，但未从充电底座上移除，此时控制充电底座输出充电完成提示信息。

从以上的描述中，可以看出，本发明实现了如下技术效果：充电底座能够自动识别电子设备的充电电极的极性，并根据识别结果自动调节充电底座电极的极性，以使充电底座与电子设备相适配，从而在充电时，无需用户关注电子设备与充电底座之间极性匹配的问题，充电底座的电极能够根据电子设备充电电极的极性特点自动调节，提升了用户体验。

需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (16)

1.一种电子设备的充电底座，其特征在于，包括：

电极，所述电极包括第一电极和第二电极，

控制单元，其中，所述控制单元包括：

控制模块，用于在第一时间输出第一控制信号，在第二时间输出第二控制信号，其中，所述第一时间是所述第二时间之前的时间；

第一开关模块，与所述控制模块相连接，用于在接收到所述第一控制信号时，导通所述第一电极与VDD，导通所述第二电极与VSS，在接收到所述第二控制信号时，导通所述第一电极与VSS，导通所述第二电极与VDD；

第一检测模块，与所述控制模块相连接，用于检测所述第一电极与所述第二电极是否导通，并在所述第一电极与所述第二电极导通时输出第一电平信号，未导通时输出第二电平信号；

所述控制模块还用于在先后接收到所述第一电平信号和所述第二电平信号时，输出第三控制信号，在先后接收到所述第二电平信号和所述第一电平信号时，输出第四控制信号；

第二开关模块，与所述控制模块相连接，用于在接收到所述第三控制信号时，将所述第一电极连接至VDD，将所述第二电极至VSS，在接收到所述第四控制信号，将所述第一电极连接至VSS，将所述第二电极连接至VDD。

2.根据权利要求1所述的电子设备的充电底座，其特征在于，还包括：

第一提示单元，与所述控制模块相连接，

其中，所述控制模块还用于在仅接收到所述第一电平信号时，控制所述第一提示单元输出短路提示信息。

3.根据权利要求1所述的电子设备的充电底座，其特征在于，

所述充电底座还包括：第二提示单元，与所述控制模块相连接；

所述控制单元还包括：第二检测模块，与所述控制模块相连接，用于在所述控制模块输出所述第三控制信号或所述第四控制信号之后，检测充电底座的充电电流，并在所述充电电流小于第一预设电流时，输出第三电平信号，

其中，所述控制模块还用于在接收到所述第三电平信号时，控制所述第二提示单元输出充电完成提示信息。

4.根据权利要求1所述的电子设备的充电底座，其特征在于，还包括：

第三提示单元，与所述控制模块相连接；

其中，所述控制模块还用于在仅接收到所述第二电平信号时，控制所述第三提示单元输出无负载提示信息。

5.根据权利要求1所述的电子设备的充电底座，其特征在于，还包括：

第三检测模块，与所述控制模块相连接，用于在所述控制模块输出所述第三控制信号或所述第四控制信号之后，检测充电底座的充电电流，并在所述充电电流大于第三预设电流时，输出第四电平信号，

其中，所述控制模块还用于在接收到所述第四电平信号后，输出第五控制信号，所述第二开关模块还用于在接收到所述第五控制信号时，断开所述电极与VDD和VSS的连接。

6.根据权利要求1所述的电子设备的充电底座，其特征在于，所述第二开关模块包括：

第一开关，连接在所述第一电极与VDD之间；

第二开关，连接在所述第一电极与VSS之间；

第三开关，连接在所述第二电极与VDD之间；以及

第四开关，连接在所述第二电极与VSS之间，

其中，所述第一开关与所述第三开关为P沟道场效应管，所述第二开关与所述第四开关为N沟道场效应管。

7.根据权利要求1所述的电子设备的充电底座，其特征在于，所述第一检测模块包括：

第一比较器，第一输入端用于输入所述第一电极的电压，第二输入端用于输入参考电压，输出端用于连接所述控制模块；以及

第二比较器，第一输入端用于输入所述第二电极的电压，第二输入端用于输入所述参考电压，输出端用于连接所述控制模块。

8.一种电子设备的充电系统，其特征在于，包括：

充电底座，所述充电底座为权利要求1至7中任一项所述的充电底座，其中，所述充电底座的第一电极和第二电极均采用板状导电材料制成；

被充电设备及所述被充电设备的壳套，其中，所述壳套包括：

充电电极，包括第一充电电极和第二充电电极，所述第一充电电极和所述第二充电电极，用于与所述充电底座的电极相适配；

电能接收单元，与所述充电电极相连接，用于接收所述充电电极获取的电能；以及

电能输出单元，与所述电能接收单元相连接，用于将所述电能接收单元接收的电能输出至所述被充电设备的储电装置。

9.根据权利要求8所述的电子设备的充电系统，其特征在于，所述电能接收单元包括：

开关模块，设置在所述充电电极与所述电能输出单元之间，用于控制所述充电电极与所述电能输出单元之间的正电压通路导通、负电压通路关断。

10.根据权利要求9所述的电子设备的充电系统，其特征在于，所述电能输出单元具有第一电能输出端和第二电能输出端，

所述开关模块包括：开关管，第一端与所述第一充电电极相连接，第二端与所述第一电能输出端相连接，其中，所述第二电能输出端与所述第二充电电极相连接；

所述电能接收单元还包括：

第一电阻，第一端连接至第一节点，第二端连接至第二节点，其中，所述第一节点为所述第二充电电极与所述第二电能输出端之间的节点，所述第二节点为所述第一充电电极与所述开关管的第一端之间的节点；

比较器，第一输入端连接至所述第二节点，第二输入端连接至第三节点，输出端连接至所述开关管的控制端，其中，所述第三节点为所述开关管的第二端与所述第一电能输出端之间的节点；以及

第二电阻，第一端连接至所述第三节点，第二端连接至第四节点，其中，所述第四节点为所述比较器的输出端与所述开关管的控制端之间的节点。

11.根据权利要求10所述的电子设备的充电系统，其特征在于，所述电能接收单元还包括：

去抖动电路，第一端与所述比较器的输出端相连接，第二端连接至所述第四节点；

第一保护电路，第一端与所述开关管的第一端相连接，所述第一保护电路的第二端与所述开关管的第二端相连接；

第二保护电路，第一端与所述第一节点相连接，第二端与所述第二节点相连接；以及

二极管，第一端所述第一节点相连接，第二端与所述第二节点相连接。

12.根据权利要求10或11所述的电子设备的充电系统，其特征在于，

所述开关管为P沟道场效应管，设置于所述正电压通路中；或者

所述开关管为N沟道场效应管，设置于所述负电压通路中。

13.根据权利要求9所述的电子设备的充电系统，其特征在于，所述开关模块包括二极管，

所述二极管设置于所述正电压通路中，且所述二极管的正极与所述充电电极相连接，所述二极管的负极与所述电能输出单元相连接；或者

所述二极管设置于所述负电压通路中，且所述二极管的正极与所述电能输出单元相连接，所述二极管的负极与所述充电电极相连接。

14.一种电子设备的充电方法，其特征在于，所述电子设备为被充电设备，所述充电方法采用权利要求1至7中任一项所述的充电底座向所述电子设备充电，其中，所述充电方法包括：

在第一时间控制所述充电底座的第一电极与VDD导通，控制所述充电底座的第二电极与VSS导通，在第二时间控制所述第二电极与VDD导通，控制所述第一电极与VSS导通，其中，所述第一时间是所述第二时间之前的时间；

检测所述第一电极与所述第二电极是否导通；

当检测到所述第一电极与所述第二电极在所述第一时间导通，且第一电极与所述第二电极在所述第二时间未导通时，将所述第一电极连接至VDD，将所述第二电极连接至VSS；以及

当检测到所述第一电极与所述第二电极在所述第一时间未导通，且第一电极与所述第二电极在所述第二时间导通时，将所述第一电极连接至VSS，将所述第二电极连接至VDD。

15.根据权利要求14所述的电子设备的充电方法，其特征在于，还包括：

当检测到所述第一电极与所述第二电极在所述第一时间和所述第二时间均导通时，控制所述充电底座输出短路提示信息；以及

当检测到所述第一电极与所述第二电极在所述第一时间和所述第二时间均未导通时，控制所述充电底座输出无负载提示信息。

16.根据权利要求14所述的电子设备的充电方法，其特征在于，还包括：

在将所述第一电极或所述第二电极连接至VDD之后，检测所述充电底座的充电电流；以及

在所述充电电流小于第一预设电流时，控制所述充电底座输出充电完成提示信息。