CN105098890A - 充电数据线及充电器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种充电数据线，包括：输入接口；输入检测电路，用于对输入电流进行检测；第一检测控制电路，用于对第一输出通道上的电流进行检测，并控制第一输出通道的通断；输出接口；第二检测控制电路，用于对第二输出通道上的电流进行检测，并控制第二输出通道的通断；无线发射电路，用于与电子设备连接并对电子设备进行无线充电；以及主控制电路，用于在有电流输入时生成使能信号；第一检测控制电路和第二检测控制电路在使能信号的控制下导通从而分别控制第一输出通道、第二输出通道导通并进行电流检测；主控制电路还用于对第一输出通道以及第二输出通道的通断进行控制。上述充电数据线具有较好的兼容性。本发明还涉及一种充电器。

Description

充电数据线及充电器
技术领域
本发明涉及充电控制技术领域，特别是涉及一种充电数据线，还涉及一种充电器。
背景技术
充电数据线用于实现移动设备和电脑或者适配器之间的连接，以实现二者之间的电力以及数据传输。传统的充电数据线只具有简单的导通能力，且其输出电流类型单一，兼容性较差，不能满足具有不同电流需求的电子设备(如手机、平板电脑等)的充电需求，给用户带来了不便。
发明内容
基于此，有必要提供一种兼容性较好的充电数据线。
一种充电数据线，用于与电子设备连接以向电子设备充电，包括：
输入接口；
输入检测电路，与所述输入接口连接，用于对输入电流进行检测；
第一检测控制电路，设置于所述输入接口的第一输出通道上，用于对所述第一输出通道上的电流进行检测生成第一电流信号，并控制所述第一输出通道的通断；
输出接口，与所述第一检测控制电路连接，用于与电子设备连接并对所述电子设备进行有线充电；
第二检测控制电路，设置于所述输入接口的第二输出通道上，用于对所述第二输出通道上的电流进行检测生成第二电流信号，并控制所述第二输出通道的通断；
无线发射电路，与所述第二检测控制电路连接，用于与电子设备连接并对所述电子设备进行无线充电；以及
主控制电路，分别与所述输入接口、所述输入检测电路、所述第一检测控制电路以及所述第二检测控制电路连接；所述主控制电路用于在所述输入检测电路检测有电流输入时生成使能信号给所述第一检测控制电路和所述第二检测控制电路；所述第一检测控制电路和所述第二检测控制电路在所述使能信号的控制下导通从而分别控制所述第一输出通道、所述第二输出通道导通并进行电流检测；所述主控制电路还用于根据所述输入电流、所述第一电流信号以及所述第二电流信号对所述第一输出通道以及所述第二输出通道的通断进行控制。
在其中一个实施例中，所述输入接口用于与适配器或者主设备连接。
在其中一个实施例中，所述主控制电路用于根据第一电流信号以及第二电流信号判断所述输出接口以及所述无线发射电路是否有电子设备接入，从而关断未接入电子设备的输出通道。
在其中一个实施例中，所述主控制电路还用于在判断出所述输出接口以及所述无线发射电路均有电子设备接入时，判断所述输入电流是否满足所述输出接口以及所述无线发射电路接入的电子设备的充电电流需求；所述主控制电路还用于在所述输入电流不能同时满足所述输出接口以及所述无线发射电路接入的电子设备的充电电流需求时，根据预设优先级对所述输入电流进行分配。
在其中一个实施例中，还包括：
设备类型检测电路，分别与所述输出接口、所述主控制电路连接，用于对接入所述输出接口的电子设备需求的充电电流值进行检测并输出给所述主控制电路；所述主控制电路用于根据所述充电电流值生成电流调节信号；以及
设备充电设置电路，分别与所述输出接口、所述主控制电路连接，用于在所述电流调节信号的控制下对输出给所述输出接口的电流大小进行调节。
在其中一个实施例中，所述主控制电路还用于根据所述第一电流信号以及所述第二电流信号判断对应的输出通道是否出现过流或者充满的状态，并在出现过流或者充满时关断对应的输出通道。
在其中一个实施例中，所述主控制电路还用于对所述第一输出通道以及所述第二输出通道上的电压进行检测，并判断对应的输出通道是否存在短路或者负载电压过低的状态；所述主控制电路还用于在判断出输出通道上存在短路或者负载电压过低时关断对应的输出通道。
在其中一个实施例中，所述无线发射电路包括稳压电路、无线功率控制电路、驱动电路以及无线发射线圈；所述稳压电路分别与所述第二检测控制电路、所述无线功率控制电路连接；所述无线功率控制电路分别与所述驱动电路、所述无线发射线圈连接；所述驱动电路还与所述无线发射线圈连接；所述无线功率控制电路用于根据接入所述无线发射线圈的电子设备的充电状态生成脉冲宽度调制信号以控制所述驱动电路，实现对所述无线发射线圈的发射功率的调节。
在其中一个实施例中，还包括连接线；所述连接线的输入端与所述输入接口连接；所述连接线的第一输出端与所述输出接口连接；所述连接线的第二输出端则作为无线发射端；所述输入检测电路、所述第一检测控制电路、所述第二检测控制电路以及所述主控制电路设置于所述连接线的输入端；所述无线发射电路设置于所述连接线的无线发射端。
还提供一种充电器。
一种充电器，包括适配器，还包括如前述任一实施例所述的充电数据线。
上述充电数据线以及充电器，可以同时提供有线充电以及无线充电两种充电方式，输出多元化从而能够满足不同充电类型的电子设备的需求，兼容性较好，能够提高用户使用过程的便捷性。
附图说明
图1为一实施例中的充电数据线的原理框图；
图2为图1所示的充电数据线中的无线发射电路的原理框图；
图3为图1中的充电数据线的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
一实施例中的充电数据线，用于与电子设备连接以向电子设备充电。电子设备可以包括手机、平板电脑、数码相机、音乐播放器等设备。电子设备可以为有线充电设备，也可以为无线充电设备，或者同时具有有线以及无线充电功能的设备。图1为一实施例中的充电数据线100的原理框图。在本实施例中，充电数据线100包括输入接口110、输入检测电路120、第一检测控制电路130、输出接口140、第二检测控制电路150、无线发射电路160以及主控制电路170。
输入接口110用于与适配器或者包括计算机在内的主设备等电源设备连接，其可以向输入接口110提供输入电流。输入接口110可以为USB接口或者其他本领域习知的与适配器相匹配使用的接口类型。
输入检测电路120与输入接口110连接，用于对输入接口120上的输入电流进行检测，从而识别接入的电源设备的输出电流能力。具体地，输入检测电路120分别与输入接口120的第1引脚(电压输出引脚)、第2引脚(D-引脚)以及第3引脚(D+引脚)连接。输入检测电路120会对输入接口110的输出电压、D+信号以及D-信号进行检测，从而实现对输入接口110的电压、电流以及接入的电源设备的检测识别。如果是标准的USB接入到输入接口110中，输入检测电路120会自动检测USB类型，检测输出电流能力(100mA，500mA，900mA，1.5A，2A～3A等)。
第一检测控制电路130设置于输入接口110的第一输出通道上，并连接于输入接口110和输出接口140之间。第一检测控制电路130用于对第一输出通道上的电流进行检测以生成第一电流信号。第一检测控制电路130还用于对第一输出通道上的通断进行控制，以控制输出接口140是否输出电流给接入的电子设备。具体地，第一检测控制电路130包括第一检测单元132以及第一开关单元134。第一检测单元132用于对第一输出通道上的电流进行检测。第一开关单元134则用于对第一输出通道的通断进行控制。其中，第一检测单元132包括第一运算放大器OPA1，第一开关单元134则包括第一PMOS管Q1。第一运算放大器OPA1的同相输入端与第一PMOS管Q1的源极连接并与输入接口110的第1引脚连接。第一运算放大器OPA1的反相输入端与第一PMOS管Q1的漏极连接后与输出接口140连接。第一运算放大器OPA1的输出端作为第一电流信号输出端与主控制电路170连接。第一PMOS管Q1的栅极与主控制电路170连接，用于接收主控制电路170输出的使能信号EN，并在使能信号EN的控制下导通，进而使得第一输出通道导通。
输出接口140与第一检测控制电路130连接，并用于与外部的电子设备连接。输出接口140可以对接入的外部电子设备进行有线充电。在本实施例中，输出接口140为USB接口。
第二检测控制电路150设置于输入接口110的第二输出通道上，并连接于输入接口110和无线发射电路160之间。第二检测控制电路150用于对第二输出通道上的电流进行检测并生成第二电流信号。第二检测控制电路150还用于对第二输出通道的通断进行控制，以控制无线发射电路160是否输出电流给接入的电子设备。具体地，第二检测控制电路150包括第二检测单元152以及第二开关单元154。第二检测单元152用于对第二输出通道上的电流进行检测。第二开关单元154则用于对第二输出通道的通断进行控制，其中，第二检测单元152包括第二运算放大器OPA2，第二开关单元154则包括第二PMOS管Q2。第二运算放大器OPA2的同相输入端与第二PMOS管Q2的源极连接并与输入接口110的第1引脚连接。第二运算放大器OPA2的反相输入端与第二PMOS管Q2的漏极连接后与输出接口160连接。第二运算放大器OPA2的输出端作为第二电流信号输出端与主控制电路170连接。第二PMOS管Q2的栅极与主控制电路170连接，用于接收主控制电路170输出的使能信号EN，并在使能信号EN的控制下导通，进而使得第一输出通道导通。
无线发射电路160与第二检测控制电路150连接，并用于与外部的电子设备进行无线连接，以向接入的电子设备进行无线充电。无线发射电路160的原理框图如图2所示，其包括稳压电路1602、无线功率控制电路1604、驱动电路1606、无线发射线圈1608以及指示电路1610。其中，稳压电路1602分别与第二检测控制电路150的输入端VIN连接，用于接收5V的输入电压。稳压电路1602还与无线功率控制电路1604连接。稳压电路1602为低压差线性稳压电路(LowDropoutLinearRegulator，LDO)，可以为无线功率控制电路1604提供稳定的供电电压。驱动电路1606包括两个半桥驱动电路(1/2BridgeDriver)。半桥驱动电路与第二检测控制电路150的第二检测单元152的输出端连接，并与无线发射线圈1608连接。无线发射线圈1608还与无线功率控制电路1604进行通信连接。因此，无线功率控制电路1604可以根据接入到无线发射线圈1608的电子设备的充电状态生成相应的脉冲宽度调制信号(PWM)，以控制驱动电路1606工作，从而实现对无线发射线圈1608的发射功率的动态调节。并且，无线功率控制电路1604会对接入的电子设备是否充满进行检测，并在充满后控制无线发射电路160自动进入省电模式，以节省能耗。指示电路1610则用于对无线发射电路160的工作状态进行指示。在本实施例中，指示电路1610包括LED，通过LED的明灭状态对无线发射电路160的工作状态进行指示。
参见图1，主控制电路170分别与输入接口110、输入检测电路120、第一检测控制电路130以及第二检测控制电路150连接。主控制电路170用于在输入检测电路120检测到输入接口110与电流输入(即有外部设备接入)时，生成使能信号EN给第一检测控制电路130以及第二检测控制电路150。第一检测控制电路130中的第一开关单元134在使能信号EN的控制下导通，从而控制第一输出通道导通，进而向输出接口140供电，以识别输出接口140上是否接入有电子设备。第二检测控制电路150中的第二开关单元154在使能信号EN的控制下导通，从而控制第二输出通道导通，进而向无线发射电路160供电，以识别无线发射电路160上是否有电子设备接入。主控制电路170还用于根据输入接口110的输入电流、第一电流信号以及第二电流信号对第一检测控制电路130以及第二检测控制电路150进行相应的控制，从而对第一输出通道以及第二输出通道的通断进行控制，以实现对接入电子设备的充电。具体地，主控制电路170根据第一电流信号以及第二电流信号判断输出接口140以及无线发射电路160上是否有电子设备接入，并将没有电子设备接入的输出通道关断。例如，当判断出输出接口140中没有接入电子设备时，主控制电路170控制第一检测控制电路130中的第一开关单元134截止，从而关断第一输出通道，停止向输出接口140供电，而仅向无线发射电路160供电。当主控制电路170判断出输出接口140以及无线发射电路160均接入有电子设备时，主控制电路170会判断输入电流是否满足输出接口140以及无线发射电路160接入的电子设备的充电电流需求。主控制电路170在输入电流不能同时满足输出接口140以及无线发射电路160接入的电子设备的充电电流需求时，会根据预设优先级对输入电流进行分配。在本实施例中，当输出接口140以及无线发射电路160均接入有电子设备时，优先给输出接口140供电。主控制电路170仅在有大于或等于1A的剩余负载能力时，允许无线发射电路160对外输出，给电子设备供电，以实现输入电流的合理分配。
在本实施例中，主控制电路170还会根据第一电流信号以及第二电流信号判断相应输出通道上是否存在过流或者充满的状态。主控制电路170会在过流或者充满时，关断相应的输出通道，从而对充电过程进行保护或者实现自动充满断电功能，防止过充。主控制电路170也会对各输出通道上的电压进行检测，从而判断各输出通道上是否存在短路或者负载电压过低的状态。主控制电路170会在出现短路或者负载电压过低时，关断相应的输出通道，以实现充电保护。
上述充电数据线100，具有两个输出端口，可以同时为两个设备充电，满足多个用户的充电需求。并且，其既可以提供有线充电也可以提供无线充电，因此能够满足不同充电类型的电子设备的充电需求，兼容性较好。
参见图1，上述充电数据线100还包括设备类型检测电路180以及设备充电设置电路190。设备类型检测电路180分别与输出接口140、主控制电路170连接。设备类型检测电路190用于对接入输出接口140的电子设备需求的充电电流值进行检测并输出给主控制电路170。具体地，设备类型检测电路180分别与输出接口140的第1引脚(Vbus)、第2引脚(D-)以及第3引脚(D+)连接。设备类型检测电路180会检测输出接口140的D+信号以及D-信号并输出给主控制电路170。主控制电路170根据检测到的需求充电电流值生成电流调节信号给设备充电设置电路190。设备充电设置电路190在电流调节信号的控制下对输出接口的D+信号以及D-信号进行调整，以使得接入的电子设备能够吸收合适的(电子设备制造商规定的)电流，从而获得最佳的充电电流以及充电速度。
图3为图1所示的充电数据线100的结构示意图。充电数据线100还包括连接线192。连接线192的输入端与输入接口110连接，第一输出端与输出接口140连接，第二输出端则作为无线发射端194。在本实施例中，无线发射端194形成无线充电发射座，用于放置进行无线充电的电子设备。具体地，输入检测电路120、第一检测控制电路130、第二检测控制电路150以及主控制电路170均设置于连接线192的输入端，无线发射电路160则设置于连接线的第二输出端。设备类型检测电路180以及设备充电设置电路190则设置于连接线192的第一输出端。
本发明还提供了一种充电器，其包括适配器，还包括前述任一实施例中的充电数据线。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种充电数据线，用于与电子设备连接以向电子设备充电，其特征在于，包括：
输入接口；
输入检测电路，与所述输入接口连接，用于对输入电流进行检测；
第一检测控制电路，设置于所述输入接口的第一输出通道上，用于对所述第一输出通道上的电流进行检测生成第一电流信号，并控制所述第一输出通道的通断；
输出接口，与所述第一检测控制电路连接，用于与电子设备连接并对所述电子设备进行有线充电；
第二检测控制电路，设置于所述输入接口的第二输出通道上，用于对所述第二输出通道上的电流进行检测生成第二电流信号，并控制所述第二输出通道的通断；
无线发射电路，与所述第二检测控制电路连接，用于与电子设备连接并对所述电子设备进行无线充电；以及
主控制电路，分别与所述输入接口、所述输入检测电路、所述第一检测控制电路以及所述第二检测控制电路连接；所述主控制电路用于在所述输入检测电路检测有电流输入时生成使能信号给所述第一检测控制电路和所述第二检测控制电路；所述第一检测控制电路和所述第二检测控制电路在所述使能信号的控制下导通从而分别控制所述第一输出通道、所述第二输出通道导通并进行电流检测；所述主控制电路还用于根据所述输入电流、所述第一电流信号以及所述第二电流信号对所述第一输出通道以及所述第二输出通道的通断进行控制。
2.根据权利要求1所述的充电数据线，其特征在于，所述输入接口用于与适配器或者主设备连接。
3.根据权利要求1所述的充电数据线，其特征在于，所述主控制电路用于根据第一电流信号以及第二电流信号判断所述输出接口以及所述无线发射电路是否有电子设备接入，从而关断未接入电子设备的输出通道。
4.根据权利要求3所述的充电数据线，其特征在于，所述主控制电路还用于在判断出所述输出接口以及所述无线发射电路均有电子设备接入时，判断所述输入电流是否满足所述输出接口以及所述无线发射电路接入的电子设备的充电电流需求；所述主控制电路还用于在所述输入电流不能同时满足所述输出接口以及所述无线发射电路接入的电子设备的充电电流需求时，根据预设优先级对所述输入电流进行分配。
5.根据权利要求1所述的充电数据线，其特征在于，还包括：
设备类型检测电路，分别与所述输出接口、所述主控制电路连接，用于对接入所述输出接口的电子设备需求的充电电流值进行检测并输出给所述主控制电路；所述主控制电路用于根据所述充电电流值生成电流调节信号；以及
设备充电设置电路，分别与所述输出接口、所述主控制电路连接，用于在所述电流调节信号的控制下对输出给所述输出接口的电流大小进行调节。
6.根据权利要求1所述的充电数据线，其特征在于，所述主控制电路还用于根据所述第一电流信号以及所述第二电流信号判断对应的输出通道是否出现过流或者充满的状态，并在出现过流或者充满时关断对应的输出通道。
7.根据权利要求1所述的充电数据线，其特征在于，所述主控制电路还用于对所述第一输出通道以及所述第二输出通道上的电压进行检测，并判断对应的输出通道是否存在短路或者负载电压过低的状态；所述主控制电路还用于在判断出输出通道上存在短路或者负载电压过低时关断对应的输出通道。
8.根据权利要求1所述的充电数据线，其特征在于，所述无线发射电路包括稳压电路、无线功率控制电路、驱动电路以及无线发射线圈；所述稳压电路分别与所述第二检测控制电路、所述无线功率控制电路连接；所述无线功率控制电路分别与所述驱动电路、所述无线发射线圈连接；所述驱动电路还与所述无线发射线圈连接；所述无线功率控制电路用于根据接入所述无线发射线圈的电子设备的充电状态生成脉冲宽度调制信号以控制所述驱动电路，实现对所述无线发射线圈的发射功率的调节。
9.根据权利要求1所述的充电数据线，其特征在于，还包括连接线；所述连接线的输入端与所述输入接口连接；所述连接线的第一输出端与所述输出接口连接；所述连接线的第二输出端则作为无线发射端；所述输入检测电路、所述第一检测控制电路、所述第二检测控制电路以及所述主控制电路设置于所述连接线的输入端；所述无线发射电路设置于所述连接线的无线发射端。
10.一种充电器，包括适配器，其特征在于，还包括如权利要求1～9任一所述的充电数据线。
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