CN105098900A - 移动终端、可直充电源适配器及充电方法 - Google Patents

移动终端、可直充电源适配器及充电方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种移动终端、可直充电源适配器及充电方法，移动终端通过检测其USB接口中的两个通信引脚的短接情况，并在插入的外部设备是电源适配器时，采用与电源适配器通信的方式，实现了移动终端对外接充电设备类型的自动识别。同时，针对可直充电源适配器设计专门的快充模式，在移动终端的电池集中充电的时段，利用可直充电源适配器输出的充电电压对电池进行大电流直充，并根据电池电压的变化动态地调整所述的充电电压的伏值，由此在保证电池充电安全的前提下，实现了电池充电速度的大幅提升，缩短了移动终端单次充电所需的时间，降低了因移动终端需要频繁、长时间充电给用户日常使用造成的影响，在很大程度上提升了用户使用的满意度。

Description

移动终端、可直充电源适配器及充电方法
技术领域
本发明属于直流充电技术领域，具体地说，是涉及一种用于对移动终端内部的电池进行充电的方法以及支持所述充电方法的移动终端和可直充电源适配器。
背景技术
目前，便携式移动终端已经深入到人们生活的方方面面，成为引领半导体产业前进的主导力量。目前的便携式移动终端大多采用可充电电池为产品内部的系统电路供电。随着便携式产品所支持的功能日渐繁多，其系统电路的耗电量也随之增大，在电池容量有限的情况下，产品充电后的续航时间逐渐缩短，导致充电操作变得越来越频繁。
目前，广泛采用的电池充电方式主要有两种：一种是利用常规的电源适配器（充电器）为电池充电，即标准DCP充电方式，这种常规电源适配器一般仅支持5V/9V/12V等固定电压输出，输出电压的选择性相对较小，充电时间较长，例如一块手机电池从耗尽到充满电所需的时间一般在3-4小时；另一种是利用主机（例如计算机等）为电池充电，即SDP充电方式，这种充电方式，由于通过主机输出的充电电压恒定，且充电电流较小，因此需要比标准DCP充电方式更长的充电时间。较长的充电时间严重影响着用户对便携式移动终端的日常使用，在很大程度上降低了用户使用的满意度。
发明内容
本发明的目的在于提供一种移动终端、可直充电源适配器及充电方法，以加快电池的充电速度。
在一个方面，本发明提出了一种移动终端的充电方法，包括：移动终端检测到其USB接口上有外部设备插入，判断USB接口的两个差分数据引脚是否短接；若短接，则与插入的外部设备通信；若外部设备为可直充电源适配器，则可直充电源适配器将其充电接口的两个通信引脚从默认的短接状态切换至断开状态，并与所述移动终端进行通信；移动终端在与可直充电源适配器成功通信后，检测其电池的电压，若电池电压在预设的直充阈值的范围内，则所述电池由可直充电源适配器输出的充电电压直接充电，并根据当前的电池电压确定可直充电源适配器的充电电压值。
为了实现移动终端对插入的充电器类型的识别，本发明提出以下三种优选判别方式：
第一种方式是，移动终端在与插入的外部设备进行通信时，移动终端首先向外部设备输出特定脉冲波形；延迟一个预设时间后，移动终端与外部设备交互握手指令，若握手成功，则判定插入的外部设备是可直充电源适配器；若握手失败，则判定插入的外部设备是常规电源适配器；
第二种方式是，移动终端在与插入的外部设备进行通信时，移动终端在设定的等待时间内等待接收外部设备发出的通信命令，若接收到通信命令，则判定插入的外部设备是可直充电源适配器；否则，判定插入的外部设备是常规电源适配器；
第三种方式是，移动终端在与插入的外部设备进行通信时，移动终端在设定的等待时间内定时向外部设备发送通信命令，并等待接收反馈的应答命令，若在所述等待时间内接收到有效的应答命令，则判定插入的外部设备是可直充电源适配器；否则，判定插入的外部设备是常规电源适配器。
当移动终端采用可直充电源适配器充电时，为了加快充电速度，可以利用可直充电源适配器输出的充电电压对移动终端内部的电池进行直充，但在电池直充过程中，需要根据电池的电芯电压Vbat_real动态地调节可直充电源适配器输出的充电电压值，以保证电池的充电安全。具体调节方式，本发明提出以下三种优选设计方案：
第一种方案是，移动终端根据检测到的电芯电压Vbat_real查找预设的对照表，获取Vbat_real所处区间段所对应的目标充电电压值Vout，发送至可直充电源适配器，以确定可直充电源适配器输出的充电电压值；
第二种方案是，移动终端将检测到的电芯电压Vbat_real发送至可直充电源适配器，通过可直充电源适配器查找预设的对照表，以获取Vbat_real所处的区间段所对应的目标充电电压值Vout，并接收可直充电源适配器调节输出的目标充电电压；
第三种方案是，移动终端根据所述电池支持的最大端子电压以及电池内阻确定出充电电流最大值Imax，继而根据Imax确定出当前电芯电压Vbat_real所对应的目标充电电流值Itarg，进而根据Itarg结合充电线上的电阻阻值、移动终端的电路板上的电阻阻值以及电池内阻计算出目标充电电压值Vout，发送至可直充电源适配器，以确定所述可直充电源适配器输出的充电电压值。
其中，所述对照表优选采用以下方式生成：
针对范围在[S1,S2]区间内的电芯电压设置i个区间段，记为xi1~xi2；
针对每一个所述的区间段分别计算该区间段所对应的Vout、Itarg和充电电流最大值Imax，其中，
Imax=min（（Vbat_max-Vbat_real）/Rbat,Iallow），
Itarg=Imax-ΔI，
Vout=Vbat_real+Itarg*（Rline+Rboard+Rbat）；
公式中，Rline为充电线上的电阻阻值，Rboard为移动终端的电路板上的电阻阻值，Rbat为所述电池的内阻阻值，Vbat_max为所述电池支持的最大端子电压值，Iallow是在保证电池充电安全的前提下选取的最大安全充电电流值，ΔI为设定的电流差值；
根据参数Vbat_real、Vout、Itarg、Imax生成所述的对照表。
优选的，所述直充阈值的范围[S1,S2]与标准DCP充电模式下的恒流充电阶段所对应的电池电压范围一致；当电池电压小于S1时，通过电源管理芯片对所述电池进行小电流预充；当电池电压大于S2时，通过电源管理芯片对所述电池进行恒压充电；当所述电池电压落在所述直充阈值的范围以外时，移动终端通知可直充电源适配器输出其在默认情况下输出的恒定充电电压。
进一步的，所述移动终端在检测到其USB接口的两个差分数据引脚未短接时，判定插入的外部设备是主机，并启动标准的SDP充电模式；所述移动终端在检测到其USB接口的两个差分数据引脚短接且与插入的外部设备通信失败时，判定插入的外部设备是常规电源适配器，并启动标准的DCP充电模式。
基于上述移动终端的充电方法，本发明还提供了一种移动终端，设置有用于储存电能的电池、用于插接外部设备的USB接口以及微处理器；所述微处理器在检测到所述USB接口上有外部设备插入时，对USB接口的两个差分数据引脚是否短接进行判断；若短接，则与插入的外部设备通信；若外部设备为可直充电源适配器，则可直充电源适配器将其充电接口的两个通信引脚从默认的短接状态切换至断开状态，并与所述微处理器进行通信；所述微处理器在与可直充电源适配器成功通信后，检测所述电池的电压，若电池电压在预设的直充阈值的范围内，则控制可直充电源适配器输出的充电电压对所述电池进行直充，并根据当前的电池电压确定所述可直充电源适配器的充电电压值。
优选的，所述微处理器在检测到所述USB接口的两个差分数据引脚短接时，将其连接所述USB接口的两个差分数据引脚的通信接口切换至UART接口，采用UART通信方式与外部设备通信。
进一步的，在所述移动终端中还设置有直充开关和电源管理芯片；所述直充开关连接在所述USB接口与电池之间，所述微处理器在检测到电池电压在预设的直充阈值的范围内时，控制所述直充开关导通，将所述可直充电源适配器输出的充电电压直接传送至所述电池，对所述电池进行直充；所述电源管理芯片连接在所述USB接口与电池之间，所述微处理器在检测到电池电压在预设的直充阈值的范围以外时，控制所述电源管理芯片接收所述可直充电源适配器输出的充电电压，并对所述电池充电。
在另一方面，本发明还提出了一种可直充电源适配器的充电方法，包括：配置可直充电源适配器的充电接口中的两个通信引脚在默认状态下短接；在所述充电接口连接到移动终端上后，控制所述充电接口的两个通信引脚断开；通过所述通信引脚与移动终端通信，通信成功后，根据移动终端当前的电池电压确定可直充电源适配器输出的充电电压值。
为了实现移动终端对插入的电源适配器类型的自动识别，本发明提出以下三种优选方式：
方式一，所述可直充电源适配器在与移动终端连接后，等待接收移动终端发送的特定脉冲波形，若接收到所述特定脉冲波形，则控制所述充电接口的两个通信引脚断开，然后与移动终端进行通信；
方式二，所述可直充电源适配器根据其输出的充电电流大小判断其是否与移动终端连接，并在检测到其与移动终端连接后，控制所述充电接口的两个通信引脚断开，并主动向所述移动终端发送通信命令，交互握手指令；
方式三，所述可直充电源适配器根据其输出的充电电流大小判断其是否与移动终端连接，并在检测到其与移动终端连接后，控制所述充电接口的两个通信引脚断开，然后等待接收所述移动终端发送的通信命令，并在接收到所述通信命令后，反馈应答命令，完成握手。
为了对可直充电源适配器输出的充电电压进行调节，以满足电池在不同电芯电压下的充电要求，本发明提出以下两种优选设计方案：
方案一，所述可直充电源适配器直接根据移动终端发送过来的目标充电电压值Vout，调节其输出的充电电压达到所述的目标充电电压值Vout；
方案二，所述可直充电源适配器根据移动终端发送过来的电池电压，查找可直充电源适配器中预设的对照表，获得当前电池电压所对应的目标充电电压值Vout，反馈给移动终端，并调节所述可直充电源适配器输出的充电电压到达所述的目标充电电压值Vout。
为了克服因电池内阻、线上阻抗可能随着温度、老化等因素发生变化所导致的实际充电电流值Ichg偏离目标充电电流值较多的情况，以便于在允许的范围内尽可能地提升充电电流，进一步加快充电速度，本发明设计所述可直充电源适配器接收移动终端发送过来的目标充电电流值Itarg和充电电流最大值Imax，或者采用查找所述对照表的方式获得当前电池电压所对应的目标充电电流值Itarg和充电电流最大值Imax；所述可直充电源适配器实时监测其输出的充电电流Ichg，若Itarg-Ie≤Ichg<Itarg，则逐次将其输出的充电电压上调ΔV，使通过可直充电源适配器实际输出的充电电流Ichg接近目标充电电流值Itarg；若Ichg与Itarg的差值的绝对值大于Ie或者Ichg大于Imax，则所述可直充电源适配器停止输出充电电源；其中，Ie表示所述可直充电源适配器的实际充电电流值与目标充电电流值的可控差异范围。
为了确保电池的充电安全，设计所述可直充电源适配器在默认状态下输出恒定充电电压。
基于上述可直充电源适配器的充电方法，本发明还提出了一种可直充电源适配器，设置有充电接口、交直流转换单元和控制单元；所述充电接口用于外接移动终端，包括两个在默认状态下短接的通信引脚；所述交直流转换单元用于将交流输入电源转换成移动终端所需的充电电压，并通过所述充电接口输出；所述控制单元连接所述的充电接口，在检测到所述充电接口与移动终端连接后，控制所述充电接口的两个通信引脚断开，并通过所述通信引脚与移动终端通信，以调节所述交直流转换单元输出的充电电压。
进一步的，在所述可直充电源适配器中还设置有一开关，跨接在连接所述两个通信引脚的两根信号线之间，所述控制单元通过控制所述开关通断来控制所述的两个通信引脚短接或者断开。
在又一方面，本发明还提出了一种充电方法，应用在采用主机、常规电源适配器或可直充电源适配器为移动终端的内置电池充电的过程中；包括：将移动终端与外部设备连接；移动终端在检测到其USB接口上有外部设备插入时，判断USB接口的两个差分数据引脚是否短接；若短接，则与插入的外部设备通信；当所述外部设备为可直充电源适配器时，可直充电源适配器将其充电接口的两个通信引脚从默认的短接状态切换至断开状态，并与所述移动终端进行通信；若通信成功，移动终端检测其电池的电压，若电池电压在预设的直充阈值的范围内，则将可直充电源适配器输出的充电电压直接传送至所述电池，对所述电池进行直充；可直充电源适配器通过与移动终端通信，确定其输出的充电电压值。
优选的，所述移动终端与可直充电源适配器采用以下三种通信方式中的其中一种：
（1）所述移动终端在检测到其USB接口的两个差分数据引脚短接时，向外部设备输出特定脉冲波形；所述可直充电源适配器在接收到所述特定脉冲波形后，控制其充电接口的两个通信引脚由默认的短接状态变为断开状态；所述移动终端与外部设备进行通信，若通信成功，则判定插入的外部设备是可直充电源适配器；若通信失败，则判定插入的是常规电源适配器；
（2）所述可直充电源适配器在与移动终端连接后，控制其充电接口的两个通信引脚由默认的短接状态变为断开状态，然后主动向移动终端发送通信命令；所述移动终端在检测到其USB接口的两个差分数据引脚短接时，在设定的等待时间内等待接收通信命令，若接收到通信命令，则判定插入的外部设备是可直充电源适配器；否则，判定插入的是常规电源适配器；
（3）所述移动终端在检测到其USB接口的两个差分数据引脚短接时，在设定的等待时间内定时通过其USB接口输出通信命令，并等待接收反馈的应答命令；所述可直充电源适配器在与移动终端连接后，控制其充电接口的两个通信引脚由默认的短接状态变为断开状态，并在接收到移动终端发出的通信命令后，反馈应答命令至所述的移动终端；所述移动终端在所述等待时间内，若接收到有效的应答命令，则判定插入的外部设备是可直充电源适配器；否则，判定插入的，是常规电源适配器。
与现有技术相比，本发明的优点和积极效果是：本发明针对不同外部设备的通信引脚的配置情况的不同，在移动终端中设计充电类型识别策略，实现了移动终端对外接充电设备类型的自动识别。同时，针对可直充电源适配器，设计专门的快充模式，在电池集中充电的时段采用大电流直充的方式，实现了电池充电速度的大幅提升，缩短了移动终端单次充电所需的时间，降低了因移动终端需要频繁、长时间充电给用户日常使用造成的影响，在很大程度上提升了用户使用的满意度。
结合附图阅读本发明实施方式的详细描述后，本发明的其他特点和优点将变得更加清楚。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明所提出的移动终端和可直充电源适配器的一种实施例的电路原理框图；
图2为图1中可直充电源适配器的一种实施例的具体电路原理图；
图3为本发明所提出的充电方法的一种实施例的处理流程图；
图4为本发明所提出的充电方法的一种实施例的具体处理流程图；
图5为图1所示移动终端与可直充电源适配器进行通信检测的一种实施例的流程图；
图6为图1所示移动终端与可直充电源适配器之间的定时通信检测机制的一种实施例的流程图；
图7为采用查表式直充充电控制策略的一种实施例的控制流程图；
图8为采用电压跟随式直充控制策略的一种实施例的控制流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细地说明。
本发明为了使内置有可充电电池的移动终端能够自动、准确地识别出当前插入的外部设备是何种类型，以便根据不同外部设备的不同充电特性调用不同的充电管理模式，实现充电资源的合理化利用，本发明针对主机、常规电源适配器、可直充电源适配器这三种外部设备提出了一种充电方法。该方法首先对可直充电源适配器的通信方式进行配置，优选采用UART（串行异步收发）通信方式与待充电的移动终端进行数据交互；然后，根据目前基于USB数据线进行充电的主机和常规电源适配器的接口引脚的配置情况，对移动终端内部的充电管理电路进行改造，使移动终端能够对主机、常规电源适配器、可直充电源适配器这三种外部设备实现自动识别。
下面首先对移动终端以及可直充电源适配器的硬件配置情况进行具体阐述。
如图1所示，为了保留移动终端既有的传统充电功能，保证移动终端能够与现有的主机和常规电源适配器正常插接、充电，本实施例保持移动终端现有的USB接口Ji不变，即兼用于充电和传输数据的复用接口，例如目前广泛采用的USB接口，以满足其与目前市面上绝大多数厂家生产的常规电源适配器和计算机主机的插接充电要求。对于USB接口Ji中的电源引脚VBUS，本实施例将其一路连接至移动终端内部的电源管理芯片，另一路通过直充开关连接至电池，所述直充开关可以是导通阻抗小且支持大电流通过的任意类型的可控开关元件，例如可控硅、MOS管等，接收移动终端内部微处理器输出的开关控制信号，实现常规充电模式与快速充电模式的选择切换。对于USB接口Ji中的两个差分数据引脚D+、D-，设计其通过选通开关连通所述的微处理器，所述选通开关可以选用双刀双掷开关，接收微处理器输出的控制信号，在默认状态下，通过所述选通开关将USB接口Ji的差分数据引脚D+、D-与微处理器的差分数据接口DP、DN对应连通；在检测到USB接口Ji的差分数据引脚D+、D-短接时，通过微处理器控制所述选通开关将USB接口Ji的差分数据引脚D+、D-切换至与微处理器的UART接口TXD、RXD对应连通，以识别外接充电设备是常规电源适配器还是可直充电源适配器。具体来讲，可以设计移动终端中的微处理器在切换至其UART接口TXD、RXD与USB接口Ji的差分数据引脚D+、D-连通后，与外接的电源适配器进行UART通信，若通信成功，则判定插入的是可直充电源适配器；若通信失败，则判定插入的是常规电源适配器。
本实施例配置可直充电源适配器采用UART通信方式，而不选用I2C总线通信方式，其原因是：UART通信采用异步通信方式，其通信量小、速率低、抗干扰能力强，可以有效地解决移动终端与电源适配器之间的通信由于电流、阻抗、电压等信号的干扰而造成的二者之间通信极其不稳定的情况出现，由此可以保证可直充电源适配器能够对移动终端执行稳定的大电流快充，提高了移动终端充电的安全性。
当然，若不考虑上述影响，也可以采用除UART以外的其他通信方式（如I2C总线通信方式等）进行移动终端与可直充电源适配器之间的通信设计，本实施例对此不进行具体限制。
图2示出了一种支持UART通信的可直充电源适配器的电路组建示意图，主要包括充电接口Jo、控制单元和交直流转换单元（AC-DC单元）三部分，结合图1所示。其中，在所述充电接口Jo中设置有电源引脚Vbus、接地引脚Gnd和两个通信引脚Tx、Rx。所述电源引脚Vbus用于传输充电电源，连接AC-DC单元，将AC-DC单元转换输出的直流电源传输至移动终端的USB接口Ji的电源引脚VBUS，为移动终端充电。所述接地引脚Gnd连接可直充电源适配器的系统地，在将可直充电源适配器与移动终端插接后，所述接地引脚Gnd与移动终端的USB接口Ji的接地引脚GND连通，实现二者的共地。充电接口Jo的两个通信引脚Tx、Rx在默认状态下短接，并与控制单元的UART接口TX、RX对应连接。
当控制单元检测到可直充电源适配器与移动终端插接并延时设定时间（所述设定时间可以按照移动终端从检测到有外部设备插入到检测出其差分数据引脚D+、D-短接所需的时间为基准确定）后，控制单元控制充电接口Jo的两个通信引脚Tx、Rx由默认的短接状态切换至断开状态，然后通过其UART接口TX、RX主动向移动终端发出通信命令，与移动终端进行UART通信，交互握手指令，并在握手成功后，接收移动终端发出的控制信息，进而根据所述控制信息，调节AC-DC单元输出的充电电压的伏值，以满足移动终端在不同阶段的不同充电需求。当然，也可以配置所述移动终端在将其微处理器的UART接口TXD、RXD切换至与USB接口Ji的差分数据引脚D+、D-连通后，在设定的等待时间内定时向外接的电源适配器发送UART通信命令，并等待可直充电源适配器反馈的应答命令；若在所述等待时间内接收到有效的应答命令，则判定为可直充电源适配器；否则，判定插入的是常规电源适配器。在本实施例中，所述等待时间应大于所述的设定时间，以保证可直充电源适配器在完成其通信引脚Tx、Rx的断开动作后，接收移动终端发出的UART通信命令并做出反馈。
当然，也可以设计所述控制单元在接收到移动终端发出的特定脉冲波形后，再对充电接口Jo的两个通信引脚Tx、Rx的通断状态进行切换控制。具体来讲，可以设置控制单元在默认状态下首先配置其UART接口TX、RX为输入状态，移动终端在检测到外部插入的是电源适配器，且移动终端的微处理器将其UART接口TXD、RXD切换至与USB接口Ji的差分数据引脚D+、D-连通后，首先通过微处理器输出特定脉冲波形至外接的电源适配器。若外接的电源适配器为常规电源适配器，则不会对所述特定脉冲波形做出任何响应。若外接的电源适配器是可直充电源适配器，则可直充电源适配器中的控制单元由于其UART接口TX、RX此时配置为输入状态，因此即便通信引脚Tx、Rx短接，也可以接收到所述的特定脉冲波形。当控制单元接收到所述特定脉冲波形后，将充电接口Jo的通信引脚Tx、Rx由默认的短接状态切换至断开状态，并恢复其UART接口TX、RX的通信接口功能。为了保证不同型号的可直充电源适配器都能可靠地接收到所述的特定脉冲波形，设置移动终端中的微处理器在预设时间内持续发出所述的特定脉冲波形，所述预设时间可以根据可直充电源适配器从接收到特定脉冲波形到控制其通信引脚Tx、Rx完成通断状态改变所需的时间来具体确定。此后，微处理器采用UART通信的方式向外接的电源适配器主动发起通信命令，若接收到外部电源适配器反馈的有效命令，则判定插入的是可直充电源适配器，启动快速充电模式；若无有效命令反馈，则判定插入的是常规电源适配器，此时，微处理器断开其UART接口TXD、RXD与USB接口Ji的差分数据引脚D+、D-的连通，启动标准DCP充电模式。
为了对通过AC-DC单元输出的充电电压实现动态调节，本实施例在所述AC-DC单元中设计了整流电路、变压器单元、同步整流控制器、PWM控制器、光耦和功率MOS管等主要部分；在所述控制单元中设计了控制器、数字电位器、电流监测芯片和升压电路等部分，参见图2所示。其中，所述整流电路接收市电电网提供的交流输入电源AC_IN，并将其整流成直流电源，输出至变压器单元，以转换成用于给移动终端充电的充电电压。所述控制器的UART接口TX2、RX2通过两根信号线连接充电接口Jo的通信引脚Tx、Rx，在所述两根信号线之间跨接有一开关K，在默认状态下，所述开关K闭合，将通信引脚Tx、Rx短接。当控制器接收到特定脉冲波形或者当控制器检测到可直充电源适配器与移动终端插接并延时设定时间后（根据具体配置情况选择其一），控制器通过其接口CTL2（例如一路GPIO口）输出控制信号至所述开关K，控制所述开关K断开，继而构建起可直充电源适配器与移动终端之间的UART通信线路。
在本实施例中，可以采用检测通过充电接口Jo的电源引脚Vbus输出的充电电流的大小的方式来判断可直充电源适配器是否与移动终端连接。当可直充电源适配器未与移动终端连接时，通过电源引脚Vbus输出的充电电流几乎为零。当可直充电源适配器与移动终端连接时，即便是在移动终端的电池电量已满的情况下，也会存在一定的充电电流。因此，在可直充电源适配器一侧，可以根据充电电流的大小来判断其是否与外部的移动终端连接。
为了实现对AC-DC单元输出电压的动态调节，本实施例在控制单元中设计数字电位器，连接所述的控制器。控制器根据接收到的控制信息，生成电压调整指令，发送至数字电位器，以改变数字电位器的有效电阻的阻值。在本实施例中，所述控制器优选采用I2C总线的方式与数字电位器连接通信，如图2所示，传输所述的电压调整指令。为了保证信号传输的稳定性，本实施例在所述I2C总线上还进一步连接有电压上拉电路，例如，将I2C总线的时钟线SCL和数据线SDA分别通过上拉电阻R2、R3连接至直流电源VDD，以提高信号在传输过程中的抗干扰能力。
所述直流电源VDD可以采用在变压器单元中单独设计一组小电磁线圈的方式生成。通过配置所述小电磁线圈中初级线圈与次级线圈的匝数比，以将整流电路整流输出的直流电源变压成所需要的直流电源VDD，为可直充电源适配器中需要直流工作电压的部件供电，例如为所述的控制器、数字电位器、电流监测芯片等部件供电，以满足其工作需求。
所述数字电位器是一种阻值可调的电阻器件，内置有一电阻体。本实施例将所述电阻体与一限流电阻R1串联后，连接在变压器单元中另外一组电磁线圈（以下简称为电磁线圈）的次级线圈的正极与地之间。具体来讲，可以将电阻体的一端P0A通过串联的限流电阻R1连接至所述电磁线圈的次级线圈的正极，将电阻体的另一端P0B接地，将所述电阻体的中间抽头P0W连接至同步整流控制器的参考电压引脚VREF。当数字电位器的有效电阻的阻值发生变化时，为了保持同步整流控制器的参考电压引脚VREF上的参考电压不变，需要调整通过变压器单元中所述电磁线圈输出的充电电压的伏值。为了调整充电电压的伏值，同步整流控制器根据数字电位器的有效电阻的阻值变化调节其输出的控制信号，并经光耦对所述控制信号进行光电隔离处理后，传输至PWM控制器，以调节PWM控制器输出的PWM信号的占空比。将所述PWM信号传输至所述的变压器单元，具体可以传输至与所述电磁线圈中的初级线圈相串联的开关管，通过控制所述开关管通断，来调节所述电磁线圈的开关时序，进而调整通过其次级线圈转换输出的充电电压的伏值，以达到充电电压动态调整的设计目的。
在本实施例中，通过变压器单元转换输出的充电电压可以在3.6V-12V的范围内实现精细调节，以满足不同移动终端的实际充电需求。
为了使通过变压器单元转换输出的充电电压稳定，本实施例摒弃传统在充电电压传输线路上串联二极管的整流方式，采用在所述充电电压传输线路中连接功率MOS管的方式，利用同步整流控制器输出的开关量信号控制功率MOS管通断，以实现对变压器单元输出的充电电压波形的整形。
在本实施例中，所述功率MOS管优选采用NMOS管，连接在所述电磁线圈的次级线圈的负极与充电接口Jo的接地引脚Gnd之间。由于所述可直充电源适配器支持大电流输出，若采用二极管对变压器单元输出的充电电压进行整形，会由于二极管的导通压降大而导致可直充电源适配器的功耗升高，降低充电效率。本实施例采用功率MOS管对充电电压进行整形，由于功率MOS管的内阻小且支持大电流通过，因此可以有效降低可直充电源适配器的系统功耗，提高对移动终端的充电效率。
为了对通过变压器单元输出的充电电流进行实时检测，以提高充电的安全性，本实施例在充电电流的传输线路中还进一步串联有一采样电阻R6，如图2所示，优选串联在变压器单元中所述电磁线圈的次级线圈的正极与充电接口Jo的电源引脚Vbus之间，将电流监测芯片的输入端-IN、+IN连接至采样电阻R6的两端，采集电阻R6两端的压降，并对所述压降进行放大处理后，结合采样电阻R6的阻值计算出充电电流的大小。所述电流监测芯片根据计算出的充电电流的大小生成与之对应的采样电压，通过其输出端OUT传输至控制器的ADC接口AD1，经控制器进行模数转换后，获得充电电流值，实现控制器对充电电流的实时监测。
若通过电流监测芯片输出的采样电压的幅值范围超出了控制器的ADC接口AD1所规定的接口电压范围，则会对控制器的ADC接口造成损坏。为了保护控制器，可以采用在电流监测芯片的输出端OUT与控制器的ADC接口AD1之间增设分压电路的方式，如由电阻R4、R5组成的电阻分压电路，来将电流监测芯片输出的电压信号调整到所述控制器的AD1接口所能接受的接口电压范围内，以避免输入电压过高对控制器的ADC接口AD1造成的损坏。
为了提高充电的安全性，使可直充电源适配器在发生充电异常时能够迅速地切断充电电源，避免对移动终端造成损害，本实施例在可直充电源适配器的充电电源传输线路中还设置有支持大电流通过的开关管Q1，利用升压电路产生足以驱动开关管Q1导通的开关电压，传输至开关管Q1的控制极，通过控制开关管Q1导通或者截止，来实现充电电源传输线路的连通或者切断。
在本实施例中，所述开关管优选采用内置有反向并联的寄生二极管的NMOS对管Q1，如图2所示。将所述NMOS对管Q1的开关通路串联在充电电源的传输线路中，具体可以将NMOS对管Q1中的两个NMOS管的源极对接，两个NMOS管的漏极分别与变压器单元中所述电磁线圈的次级线圈的正极以及充电接口Jo的电源引脚Vbus一对一连通；然后将两个NMOS管的栅极连接至升压电路。将所述升压电路的使能端连接至控制器，接收控制器输出的使能信号。在充电过程中，当控制器检测到充电电流正常时，输出有效的使能信号控制升压电路使能运行，将变压器单元输出的直流电源升压到比充电电压的伏值更高的开关电压，输出至NMOS对管Q1的栅极，控制NMOS对管Q1导通，连通充电电源的传输线路，使充电电源可以输出至外接的移动终端，为移动终端内部的电池充电。当控制器检测到充电电流异常或者接收到移动终端发出停止充电的控制信息时，输出无效的使能信号，控制升压电路停止运行。此时，NMOS对管Q1因其栅极电压消失而进入截止状态，切断充电电源的传输线路，阻断充电电源的对外输出，控制可直充电源适配器停止向移动终端供电。
下面结合图1、图2所示的硬件配置，对移动终端以及可直充电源适配器所运行的具体充电方法进行详细阐述。
如图4所示，其充电控制流程主要涉及以下步骤：
S401、移动终端对外部设备的插入状态进行检测，并在检测到有外部设备插入时，执行后续步骤。
在本实施例中，对于外部设备是否插入的检测可以沿用现有的方式，例如，可以采用检测移动终端的USB接口Ji的电源引脚VBUS是否有直流电源接入的方式实现判别。对于采用传统的主机充电方式SDP和常规电源适配充电方式DCP而言，通过主机和常规电源适配器输出的充电电压通常为5V；对于可直充电源适配器来说，可以设置可直充电源适配器在默认情况下输出与主机和常规电源适配器相同的恒定充电电压，例如5V恒定充电电压，以实现移动终端对其插入状态的有效判别。
当然，这里的5V恒定充电电压仅是一个实施例而已，对于某些要求其他伏值恒压充电的移动终端来说，只需设置可直充电源适配器在默认情况下输出的恒定充电电压与采用常规电源适配器为该类移动终端充电时，常规电源适配器输出的充电电压一致即可。
S402、检测插入的外部设备的类型。
在本实施例中，移动终端默认工作在非直充状态，即移动终端中的微处理器在默认状态下控制直充开关断开，将USB接口Ji的电源引脚VBUS与电源管理芯片连通。同时，微处理器控制选通开关保持默认状态，使USB接口Ji的差分数据引脚D+、D-与微处理器的差分数据接口DP、DN连通。
对于插入的外部设备是主机还是常规电源适配器，可以采用现有的BC1.2充电类型检测技术进行识别。当然，也可以采用以下具体判别方式，结合图3所示：
当移动终端检测到其充电接口上有外部设备插入时，首先通过微处理器判断USB接口Ji的差分数据引脚D+、D-是否短接，若未短接，则判定插入的是主机。因为目前的主机（特别是计算机主机）大多都是通过USB数据线与移动终端连接通信并兼为其充电的。当然，也可以进一步通过微处理器的差分数据接口DP、DN与外部插入的充电设备进行USB通信，以进一步确认插入的是否为主机。若检测到USB接口Ji的差分数据引脚D+、D-短接，则判定插入的是电源适配器。因为目前的常规电源适配器，其通信引脚基本上都是以短接方式配置的。而且，在本实施例中，为了与常规电源适配器的配置统一，以便于移动终端识别，也设计可直充电源适配器的通信引脚Tx、Rx在默认状态下短接。在移动终端判定插入的是电源适配器后，可以采用与外接的电源适配器通信的方式，来进一步判别插入的是常规电源适配器还是可直充电源适配器。具体来讲，当微处理器检测到移动终端的USB接口Ji的差分数据引脚D+、D-短接后，首先控制选通开关动作，将USB接口Ji的差分数据引脚D+、D-切换至与微处理器的UART接口TXD、RXD连通。然后，微处理器在设定的时间段内通过其UART接口TXD、RXD输出特定脉冲波形至外接的电源适配器。待所述设定的时间段到达后，微处理器采用UART通信的方式向外接的电源适配器主动发起通信命令，若接收到外部电源适配器反馈的有效应答命令，则判定插入的是可直充电源适配器（因为此时的可直充电源适配器已经将其充电接口Jo的通信引脚Tx、Rx从短接状态切换至与其控制器的UART接口TX2、RX2连通）；否则，判定插入的是常规电源适配器。
当然，微处理器也可以采用其他判别方式，例如，微处理器在控制其UART接口TXD、RXD与USB接口Ji的差分数据引脚D+、D-对应连通后，等待接收可直充电源适配器主动发起的UART通信命令。若在设定的等待时间内接收到UART通信命令，则判定插入的是可直充电源适配器；反之，判定插入的是常规电源适配器。或者，所述微处理器在设定的等待时间内定时向外接的电源适配器发出UART通信命令，并等待外部电源适配器反馈的应答命令，若接收到有效的应答命令，则判定插入的是可直充电源适配器；否则，判定插入的是常规电源适配器。
在微处理器判定插入的是可直充电源适配器后，为了获得更好的切换机制和容错机制，对于移动终端与可直充电源适配器的通信检测流程，本实施例优选采用以下方式，结合图5所示：
微处理器在将其通信接口从差分数据接口DP、DN切换至UART接口TXD、RXD上后，主动向外部的电源适配器发起通信命令A，同时记录下通信次数。当可直充电源适配器成功接收到通信命令A后，会执行相应的应答处理，向移动终端发送通信命令B，如果移动终端没有接收到有效的通信命令B，则会首先判断此时的通信次数，如果通信次数小于2，则会重新发送通信命令A，进行第二次的通信尝试；如果大于等于两次，则认为通信失败，断开其USB接口Ji的差分数据引脚D+、D-与微处理器的UART接口TXD和RXD的连接，恢复到原始状态，即USB接口Ji的差分数据引脚D+、D-与微处理器的差分数据接口DP、DN连通。如果移动终端成功接收到通信命令B，则认为通信成功，通信次数清零，之后便启动定时通信的检测机制，参见图6所示。
在定时通信检测的机制中，移动终端会定时向可直充电源适配器发送握手指令，例如发送通信指令C，同时通信次数加1；如果可直充电源适配器成功接收，便会立刻反馈应答指令到移动终端，例如发送通信指令D到所述移动终端。如果移动终端成功接收到通信执行D，则握手成功，判定二者通信正常，保持当前的充电进程，并将通信次数清零，等待到达下一个定时检测时段时再发起通信指令C。如果移动终端没有接收到通信指令D，则移动终端会再次向可直充电源适配器发送通信指令C，如果两次通信均失败，则判定与其插接的可直充电源适配器出现异常。为保证移动终端的安全，此时，微处理器将切断移动终端的USB接口Ji与其内部系统电路之间的连接线路，并提示用户外接的电源适配器异常，对用户进行告警提醒。
S403、根据检测到的外部设备类型，进入相应的充电模式。
在本实施例中，当检测到插入的外部设备为主机或者常规电源适配器时，采用电源管理芯片为电池充电，执行标准SDP充电模式（针对插入的是主机的情况）或者标准DCP充电模式（针对插入的是常规电源适配器的情况）。
具体来讲，微处理器控制直充开关保持默认的断开状态，同时启动电源管理芯片接收主机或者常规电源适配器输入的充电电压，并根据电池当前的电芯电压，进入不同的充电阶段。举例说明：对于一块4.2V的可充电电池来说（所述4.2V为电池充满电时的电芯电压），当电芯电压小于3.5V时，电源管理芯片进入小电流预充阶段，输出500mA的充电电流，对电池进行小电流预充。当电池的电芯电压处于3.5V至4.1V之间时，电源管理芯片进入恒流充电阶段，输出1A或者1.5A的充电电流对电池进行恒流充电。电池在整个充电过程中，绝大部分时间是处于恒流充电阶段的，通常来讲，电池的电芯电压从3.5V上升到4.1V所需的时间大约占到整个充电时间的90%。当电池的电芯电压上升到4.1V以上时，电源管理芯片进入恒压充电阶段，即输出恒定的电压为电池充电，此时充电电流会随着电池电压的升高而逐渐减小，直至充满。
当检测到插入的外部设备为可直充电源适配器时，执行后续的快速充电模式。
S404、判断电池的电芯电压是否在直充阈值的范围内，若是，则执行后续的大电流直充过程；否则，利用电源管理芯片为电池充电。
在本实施例中，所述直充阈值（低压阈值S1、高压阈值S2）可以根据电池的实际情况具体确定，优选与标准DCP充电模式下的恒流充电阶段所对应的电池电压范围一致。例如上述4.2V的可充电电池，可以设定其低压阈值S1=3.5V、高压阈值S2=4.1V。当电池的电芯电压Vbat_real<3.5V或者Vbat_real>4.1V时，微处理器控制直充开关保持默认的断开状态，同时启动电源管理芯片接收可直充电源适配器输入的恒定充电电压，例如直流5V充电电压，对电池进行小电流预充（针对Vbat_real<3.5V的情况）或者恒压充电（针对Vbat_real>4.1V的情况），即采用与主机和常规电源适配器相同的充电方式为电池充电。当检测到电池的电芯电压Vbat_real在直充阈值[3.5V,4.1V]的范围内时，则进入后续的直充过程。
S405、移动终端通过其UART接口与可直充电源适配器通信，根据电池的电芯电压变化动态地调整可直充电源适配器输出的充电电压，并控制直充开关导通，短路掉电源管理芯片，使电源管理芯片停止运行，将充电电压直接输送至电池，对电池进行直充。
在本实施例中，对于充电电压的动态调节，可以采用以下三种优选设计方式中的任意一种：
第一种设计方式：在移动终端中预设电池的电芯电压与目标充电电压之间的关系对照表，通过检测电池的电芯电压，根据电芯电压查找所述对照表，获取该电芯电压所对应的目标充电电压，以控制可直充电源适配器的电压输出。
具体说明，可以根据设定的直充阈值[S1,S2]，针对电池的电芯电压划分出若干个区间段，例如以100mV为跨度，划分出N个区间段，N=(S2-S1)/100mV。针对每一个区间段事先确定出每一个区间段的电芯电压所对应的目标充电电压值Vout、目标充电电流值Itarg和充电电流最大值Imax，形成所述的对照表，保存在微处理器中，或者保存在移动终端中与微处理器连接的存储器中，供微处理器调用。
在进入直充过程后，结合图7所示，所述微处理器定时检测电池的电芯电压Vbat_real，根据检测到的电芯电压Vbat_real查找所述的对照表，判断电芯电压Vbat_real所落入的电芯电压区间段，然后根据确定出的区间段，查找该区间段所对应的目标充电电压值Vout、目标充电电流值Itarg和充电电流最大值Imax。而后，微处理器与可直充电源适配器进行UART通信，将所述目标充电电压值Vout、目标充电电流值Itarg和充电电流最大值Imax发送至可直充电源适配器。
在可直充电源适配器端，所述可直充电源适配器根据接收到的目标充电电压值Vout，调整其数字电位器的有效电阻的阻值，继而改变其AC-DC单元输出的充电电压，以达到所述的目标充电电压值Vout。待调整结束后，可直充电源适配器发送信息E给移动终端，并通过电流监测芯片实时检测通过其AC-DC单元输出的实际充电电流Ichg，若|Ichg-Itarg|>Ie（所述Ie为可直充电源适配器的实际充电电流值与目标充电电流值的可控差异范围，本实施例优选设定Ie=500mA），或者Ichg>Imax，则判定充电异常。此时，为了保证充电安全，可直充电源适配器通过其内部的控制器输出无效的使能信号，结合图2所示，控制升压电路停止输出开关电压，继而控制NMOS对管Q1关断，将AC-DC部分输出的充电电源阻断，停止向移动终端输送。若|Ichg-Itarg|≤Ie且Ichg≤Imax，则可直充电源适配器结束此次调整过程，并利用调整后的充电电压对移动终端的内部电池进行大电流直充，这里的充电电流可以达到3500mA以上，由此实现了充电速度的大幅提升。
对于所述对照表的具体生成方式，本实施例提出以下优选方案：
针对范围在[S1,S2]区间内的电芯电压设置i个区间段，记为xi1~xi2；
针对每一个所述的区间段[xi1，xi2]，分别计算出该区间段所对应的目标充电电压值Vout、目标充电电流值Itarg和充电电流最大值Imax，即，
Vout=Vbat_real+Itarg*（Rline+Rboard+Rbat）（1）
Itarg=Imax-ΔI（2）
Imax=min（（Vbat_max-Vbat_real）/Rbat,Iallow）（3）
其中，Rline为充电线上的电阻阻值；Rboard为移动终端的电路板上的电阻阻值；Rbat为电池的内阻阻值，可以通过实验测量出来；Vbat_max为所述电池支持的最大端子电压值，应根据移动终端所基于的硬件平台确定，且应小于所规定的电池端子电压的安全值Vbat_safe；Iallow是在保证电池充电安全的前提下选取的最大安全充电电流值；ΔI为设定的电流差值，优选在[150mA,250mA]之间取值；
根据参数Vbat_real、Vout、Itarg、Imax，即可生成所述的对照表。
在本实施例中，为了省去Rline、Rboard的测量工作，可以利用以下公式：
Rline+Rboard=（Vout-Vbat）/Ichg（4）
计算出充电线上的电阻阻值Rline与移动终端的电路板上的电阻阻值Rboard之和。其中，Vbat为电池的端子电压。即，可以采用实际测量不同目标充电电压值Vout下的电池端子电压Vbat和充电电流Ichg，并代入公式（4）的方式来计算出所述的Rline与Rboard之和，代入公式（1）用于目标充电电压值Vout的计算。
作为本实施例的一种优选设计方案，在计算每一个区间段[xi1，xi2]所对应的目标充电电压值Vout和充电电流最大值Imax时，优选利用每一个所述区间段的电芯电压的低临界值xi1作为Vbat_real，代入公式（1）计算出该区间段所对应的目标充电电压值Vout；利用每一个所述区间段的电芯电压的高临界值xi2作为Vbat_real，代入公式（3）计算出该区间段所对应的充电电流最大值Imax，继而根据计算出的Imax利用公式（2）获得目标充电电流值Itarg，形成所述的对照表。
举例说明：仍以4.2V的可充电电池为例，对于电池供电的系统，从器件供电电压的安全角度考虑，电池的端子电压Vbat不能大于一个定值Vbat_max，该定值Vbat_max与平台有关，且小于所规定的电池端子电压的安全值Vbat_safe。假设所述电池的端子电压的安全值Vbat_safe=4500mV，则可以取Vbat_max=4470mV，由此，电池的端子电压Vbat=Vbat_real+Ichg*Rbat≤4470。
从电池的安全角度考虑，假设选取最大安全充电电流值Iallow=4000mA，结合公式（3），充电电流最大值Imax为：
Imax=min（（4470-Vbat_real）/Rbat,4000）（5）。
假设电池的内阻Rbat=100mΩ，其他阻抗Rline+Rboard=100mΩ，设定电池的直充阈值范围在[3500mV,4100mV]，以100mV为跨度，则可以将直充阈值范围[3500mV,4100mV]划分成6个区间段，将每个区间段的电芯电压的高临界值代入公式（5），计算出充电电流最大值Imax；结合计算出的Imax代入公式（2）计算出目标充电电流值Itarg，本实施例取ΔI=200mA；将每个区间段的电芯电压的低临界值代入公式（1），并结合计算出的Itarg计算出目标充电电压值Vout，由此形成所需的对照表如下：
Vbat_real（mV） Vout（mV） Itarg（mA） Imax（mA）
3500-3600 4260 3800 4000
… … … …
4000-4100 4700 3500 3700
该对照表在一定程度上反应了电池的电芯电压与适配器输出的充电电流以及充电电压的对应关系，但可能会与实际情况略有出入，可以进行充电试验，记录不同充电电流下的充电电压的变化，对上述对照表的参数值进行调整，例如采用求取平均值的方式，将对照表中的各参数值调整到理想状态。
由于通过查表法获得的目标充电电压是理论值，而实际上电池内阻、线上阻抗可能会随着温度、老化等因素发生变化，由此导致通过可直充电源适配器输出的实际充电电流值Ichg在一定程度上偏离目标充电电流值Itarg，从而对充电速度产生一定程度的影响。为了在允许的范围内尽可能地提升充电电流，以进一步加快充电速度，本实施例在可直充电源适配器端引入自调整充电电流算法，即，可直充电源适配器将输出电压调整到Vout后，若Itarg-Ie≤Ichg<Itarg，则采用逐次调整Vout=Vout+ΔV的方式，使得通过可直充电源适配器输出的实际充电电流值Ichg逐渐接近目标充电电流值Itarg。
本实施例优选允许5次调整，调整幅度可以通过公式（1）估算，假设Vbat_real、R（包括电池内阻、线阻等所有阻抗）是不变的，则ΔV=ΔI*R。本实施例优选设定ΔV=10mV。
第二种设计方式：在可直充电源适配器端预设电池的电芯电压与目标充电电压之间的关系对照表，根据接收到的电芯电压（由移动终端检测并提供）查找所述的对照表，获得该电芯电压所对应的目标充电电压值。而后，可直充电源适配器调整其输出电压到达所述的目标充电电压值，以对移动终端的内置电池进行大电流直充。
所述对照表的生成方式可以参见上述第一种设计方式中的相关描述。
具体说明：在进入直充过程后，在移动终端端，微处理器定时检测电池的电芯电压Vbat_real，并与可直充电源适配器进行UART通信，将检测到的电芯电压Vbat_real定时发送至可直充电源适配器。
在可直充电源适配器端，可直充电源适配器根据接收到的电芯电压Vbat_real查找其保存的对照表，判断电芯电压Vbat_real所落入的电芯电压区间段，然后根据确定出的区间段，查找该区间段所对应的目标充电电压值Vout、目标充电电流值Itarg和充电电流最大值Imax。然后，控制器通过调整数字电位计的有效电阻的阻值，继而改变其AC-DC单元输出的充电电压，直至达到所述的目标充电电压值Vout。待调整结束后，可直充电源适配器发送信息E给移动终端，并将所述的Itarg和Imax发送给移动终端，以用于充电异常的检测判断。与此同时，可直充电源适配器通过其电流监测芯片实时检测通过AC-DC单元输出的实际充电电流值Ichg，若|Ichg-Itarg|>Ie或者Ichg>Imax，则判定充电异常，切断充电电源的输出，停止向移动终端充电。若|Ichg-Itarg|≤Ie且Ichg≤Imax，则可直充电源适配器结束此次调整过程。
在所述可直充电源适配器端也可以引入上述第一种设计方式中阐述的自调整充电电流算法，以使通过可直充电源适配器输出的实际充电电流值Ichg能够逐渐接近目标充电电流值Itarg，继而进一步提升充电速度。
上述查表方法属于分段式类恒流充电方式，可以减少对可直充电源适配器输出电压的调整次数，但在一段时间内输出电压是恒定的，随着电池的电芯电压的不断上升，充电电流也会逐渐减少，因此，在一定程度上会影响电池的充电速度。
为了保证充电电流能够维持在稳定的较高水平上，本实施例提出实时跟随电芯电压变化的直充充电控制方法，详细参见下述的第三种设计方式。
第三种设计方式：跟随电池的电芯电压变化实时地调整目标充电电压值的动态跟随方式。
结合图8所示，在进入直充过程后，移动终端中的微处理器定时检测电池的电芯电压Vbat_real，利用上述公式（1）-公式（4）计算出目标充电电压值Vout、目标充电电流值Itarg和充电电流最大值Imax，发送至可直充电源适配器。
可直充电源适配器根据接收到的目标充电电压值Vout调整其数字电位器的有效电阻的阻值，继而调整AC-DC单元的输出电压到达所述的目标充电电压值Vout。待调整结束后，发送信息E给移动终端，同时通过电流监测芯片检测可直充电源适配器输出的充电电流Ichg，若|Ichg-Itarg|>Ie或者Ichg>Imax，则判定充电异常，切断可直充电源适配器对外的充电电源输出，并通知移动终端充电异常。若|Ichg-Itarg|≤Ie且Ichg≤Imax，则可直充电源适配器结束此次调整过程，或者启动上述的自调整充电电流算法，对充电电压进行最多5次（也可以设定其他次数）的微调整，以使通过可直充电源适配器输出的实际充电电流值Ichg逐渐接近目标充电电流值Itarg，进而最大限度地加快充电速度。
S406、检测电池的电芯电压是否超出了直充阈值范围，若未超出，则返回步骤S405继续执行；若超出，则执行后续步骤。
S407、微处理器控制直充开关断开，关闭直充通路，并通知可直充电源适配器调整其输出电压到默认的恒定充电电压，例如5V直流充电电压，并启动电源管理芯片接收所述的恒定充电电压，为电池进行恒压充电，直至充电完成。
为了保证移动终端充电的安全性，本实施例提出以下充电异常处理机制：
（一）移动终端侧
①移动终端在检测到采用可直充电源适配器为其进行充电时，定时向可直充电源适配器发送握手指令，并在设定的时间内等待可直充电源适配器反馈的应答信息，若接收到所述的应答信息，则握手成功，继续充电；否则，判定充电异常，切断移动终端的充电接口与系统电路之间的连接线路，并提示用户电源适配器异常；
②移动终端在进入直充过程后，若检测到可直充电源适配器突然拔掉，则切断移动终端的充电接口与电池之间的直充通路，并将所述充电接口与电源管理芯片连通；
③移动终端在进入直充过程后，若检测到电池的端子电压超过设定的门限值（对于4.2V的可充电电池来说，其端子电压的门限值可以设定为4.6V），则切断移动终端的充电接口与电池之间的直充通路，并通知可直充电源适配器切换至默认的恒定充电电压输出，例如输出5V直流电压；
④移动终端在进入直充过程后，实时检测接收到的实际充电电流值Ichg，若Ichg与Itarg的差值的绝对值大于设定的可控差异范围，则切断移动终端的充电接口与电池之间的直充通路，切换至电源管理芯片为电池充电；
⑤移动终端在进入直充过程后，实时检测接收到的实际充电电流值Ichg，若Ichg大于Imax，则切断移动终端的充电接口与电池之间的直充通路，并提示用户电源适配器异常。
（二）可直充电源适配器侧
①可直充电源适配器在获得目标充电电压值Vout、目标充电电流值Itarg和充电电流最大值Imax后，实时检测其输出的实际充电电流值Ichg，若Ichg与Itarg的差值的绝对值大于设定的可控差异范围，则可直充电源适配器停止输出充电电源，并闪灯提示用户注意；
②可直充电源适配器在进入直充过程后，实时检测其输出的实际充电电流值Ichg，若Ichg大于Imax，则判定充电异常，切断其充电电源的输出，避免继续供电对移动终端造成损坏。
当然，所述移动终端与可直充电源适配器之间也可以采用无线通信方式进行数据交互，如图2所示。具体来讲，可以在可直充电源适配器的控制单元中设置无线通信模块，例如蓝牙、WiFi无线通信模块，连接所述的控制器，具体可以连接控制器的另外一路UART接口TX1、RX1；并且，在移动终端中设置与其匹配的无线通信模块，诸如蓝牙芯片，连接所述的微处理器。在移动终端需要与可直充电源适配器交互通信指令时，可以将微处理器和控制器生成的通信指令发送至与其连接的无线通信模块，以转换成无线信号后，再发送至对方。采用无线通信方式，可以解决在大电流充电时，由于电源适配器和移动终端之间的充电线上的压降较大，而造成的二者之间地电平的差异，这种地电平的差异会影响通信信号的波形质量，造成通信的不稳定。
本发明所提出的充电方法可以广泛应用在手机、平板电脑、笔记本电脑、移动电源等移动终端中，以满足用户不同的充电需求。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (18)

1.一种移动终端的充电方法，其特征在于：
移动终端检测到其USB接口上有外部设备插入，判断USB接口的两个差分数据引脚是否短接；
若短接，则与插入的外部设备通信；
若外部设备为可直充电源适配器，则可直充电源适配器将其充电接口的两个通信引脚从默认的短接状态切换至断开状态，并与所述移动终端进行通信；
移动终端在与可直充电源适配器成功通信后，检测其电池的电压，若电池电压在预设的直充阈值的范围内，则所述电池由可直充电源适配器输出的充电电压直接充电，并根据当前的电池电压确定可直充电源适配器的充电电压值。
2.根据权利要求1所述的移动终端的充电方法，其特征在于：所述移动终端与插入的外部设备通信，具体包括：
移动终端向外部设备输出特定脉冲波形；
延迟一个预设时间后，移动终端与外部设备交互握手指令，若握手成功，则判定插入的外部设备是可直充电源适配器。
3.根据权利要求1所述的移动终端的充电方法，其特征在于：所述移动终端与插入的外部设备通信，具体包括：
移动终端在设定的等待时间内等待接收外部设备发出的通信命令，若接收到通信命令，则判定插入的外部设备是可直充电源适配器；或者，
移动终端在设定的等待时间内定时向外部设备发送通信命令，并等待接收反馈的应答命令，若在所述等待时间内接收到有效的应答命令，则判定插入的外部设备是可直充电源适配器。
4.根据权利要求1所述的移动终端的充电方法，其特征在于：所述电池电压为电池的电芯电压Vbat_real，在所述电池由可直充电源适配器输出的充电电压直接充电时，执行以下三种直充过程中的其中一种：
（1）移动终端根据检测到的电芯电压Vbat_real查找预设的对照表，获取Vbat_real所处区间段所对应的目标充电电压值Vout，发送至可直充电源适配器，以确定可直充电源适配器输出的充电电压值；
（2）移动终端将检测到的电芯电压Vbat_real发送至可直充电源适配器，通过可直充电源适配器查找预设的对照表，以获取Vbat_real所处的区间段所对应的目标充电电压值Vout，并接收可直充电源适配器调节输出的目标充电电压；
（3）移动终端根据所述电池支持的最大端子电压以及电池内阻确定出充电电流最大值Imax，继而根据Imax确定出当前电芯电压Vbat_real所对应的目标充电电流值Itarg，进而根据Itarg结合充电线上的电阻阻值、移动终端的电路板上的电阻阻值以及电池内阻计算出目标充电电压值Vout，发送至可直充电源适配器，以确定所述可直充电源适配器输出的充电电压值。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的移动终端的充电方法，其特征在于：所述直充阈值的范围[S1,S2]与标准DCP充电模式下的恒流充电阶段所对应的电池电压范围一致；当电池电压小于S1时，通过电源管理芯片对所述电池进行小电流预充；当电池电压大于S2时，通过电源管理芯片对所述电池进行恒压充电；
当所述电池电压在所述直充阈值的范围以外时，移动终端通知可直充电源适配器输出其在默认情况下输出的恒定充电电压。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的移动终端的充电方法，其特征在于：
所述移动终端在检测到其USB接口的两个差分数据引脚未短接时，判定插入的外部设备是主机，并启动标准的SDP充电模式；
所述移动终端在检测到其USB接口的两个差分数据引脚短接且与插入的外部设备通信失败时，判定插入的外部设备是常规电源适配器，并启动标准的DCP充电模式。
7.一种移动终端，设置有
电池，用于储存电能；
USB接口，用于插接外部设备；
微处理器，在检测到所述USB接口上有外部设备插入时，对USB接口的两个差分数据引脚是否短接进行判断；若短接，则与插入的外部设备通信；若外部设备为可直充电源适配器，则可直充电源适配器将其充电接口的两个通信引脚从默认的短接状态切换至断开状态，并与所述微处理器进行通信；所述微处理器在与可直充电源适配器成功通信后，检测所述电池的电压，若电池电压在预设的直充阈值的范围内，则控制可直充电源适配器输出的充电电压对所述电池进行直充，并根据当前的电池电压确定所述可直充电源适配器的充电电压值。
8.根据权利要求7所述的移动终端，其特征在于：还设置有
直充开关，连接在所述USB接口与电池之间，所述微处理器在检测到所述电池电压在预设的直充阈值的范围内时，控制所述直充开关导通，将所述可直充电源适配器输出的充电电压直接传送至所述电池，对所述电池进行直充；
电源管理芯片，连接在所述USB接口与电池之间，所述微处理器在检测到所述电池电压在预设的直充阈值的范围以外时，控制所述电源管理芯片接收所述可直充电源适配器输出的充电电压，并对所述电池充电。
9.一种可直充电源适配器的充电方法，其特征在于：
配置可直充电源适配器的充电接口中的两个通信引脚在默认状态下短接；
在所述充电接口连接到移动终端上后，控制所述充电接口的两个通信引脚断开；
通过所述通信引脚与移动终端通信，通信成功后，根据移动终端当前的电池电压确定可直充电源适配器输出的充电电压值。
10.根据权利要求9所述的可直充电源适配器的充电方法，其特征在于：所述可直充电源适配器在与移动终端连接后，等待接收移动终端发送的特定脉冲波形，若接收到所述特定脉冲波形，则控制所述充电接口的两个通信引脚断开，与移动终端进行通信。
11.根据权利要求9所述的可直充电源适配器的充电方法，其特征在于：所述可直充电源适配器根据其输出的充电电流大小判断其是否与移动终端连接，并在检测到其与移动终端连接后，控制所述充电接口的两个通信引脚断开；然后，主动向所述移动终端发送通信命令，交互握手指令；或者，等待接收所述移动终端发送的通信命令，并在接收到所述通信命令后，反馈应答命令，完成握手。
12.根据权利要求9至11中任一项所述的可直充电源适配器的充电方法，其特征在于：所述可直充电源适配器根据移动终端发送过来的目标充电电压值Vout，调节其输出的充电电压达到所述的目标充电电压值Vout；或者
所述可直充电源适配器根据移动终端发送过来的电池电压，查找可直充电源适配器中预设的对照表，获得当前电池电压所对应的目标充电电压值Vout，反馈给移动终端，并调节所述可直充电源适配器输出的充电电压到达所述的目标充电电压值Vout。
13.根据权利要求12所述的可直充电源适配器的充电方法，其特征在于：所述可直充电源适配器接收移动终端发送过来的目标充电电流值Itarg和充电电流最大值Imax，或者采用查找所述对照表的方式获得当前电池电压所对应的目标充电电流值Itarg和充电电流最大值Imax；
所述可直充电源适配器实时监测其输出的充电电流Ichg，若Itarg-Ie≤Ichg<Itarg，则逐次将其输出的充电电压上调ΔV，使通过可直充电源适配器实际输出的充电电流Ichg接近目标充电电流值Itarg；若Ichg与Itarg的差值的绝对值大于Ie或者Ichg大于Imax，则所述可直充电源适配器停止输出充电电源；
其中，Ie表示所述可直充电源适配器的实际充电电流值与目标充电电流值的可控差异范围。
14.根据权利要求9至11中任一项所述的可直充电源适配器的充电方法，其特征在于：所述可直充电源适配器在默认状态下输出恒定充电电压。
15.一种可直充电源适配器，设置有
充电接口，用于外接移动终端，包括两个在默认状态下短接的通信引脚；
交直流转换单元，用于将交流输入电源转换成移动终端所需的充电电压，并通过所述充电接口输出；
控制单元，连接所述的充电接口，在检测到所述充电接口与移动终端连接后，控制所述充电接口的两个通信引脚断开，并通过所述通信引脚与移动终端通信，以调节所述交直流转换单元输出的充电电压。
16.根据权利要求15所述的可直充电源适配器，其特征在于：还设置有
一开关，跨接在连接所述两个通信引脚的两根信号线之间，所述控制单元通过控制所述开关通断来控制所述的两个通信引脚短接或者断开。
17.一种充电方法，应用在采用主机、常规电源适配器或可直充电源适配器为移动终端的内置电池充电的过程中；其特征在于：
将移动终端与外部设备连接；
移动终端在检测到其USB接口上有外部设备插入时，判断USB接口的两个差分数据引脚是否短接；若短接，则与插入的外部设备通信；
当所述外部设备为可直充电源适配器时，可直充电源适配器将其充电接口的两个通信引脚从默认的短接状态切换至断开状态，并与所述移动终端进行通信；
若通信成功，移动终端检测其电池的电压，若电池电压在预设的直充阈值的范围内，则将可直充电源适配器输出的充电电压直接传送至所述电池，对所述电池进行直充；
可直充电源适配器通过与移动终端通信，确定其输出的充电电压值。
18.根据权利要求17所述的充电方法，其特征在于：所述移动终端与可直充电源适配器采用以下三种通信方式中的其中一种：
（1）所述移动终端在检测到其USB接口的两个差分数据引脚短接时，向外部设备输出特定脉冲波形；
所述可直充电源适配器在接收到所述特定脉冲波形后，控制其充电接口的两个通信引脚由默认的短接状态变为断开状态；
所述移动终端与外部设备进行通信，若通信成功，则判定插入的外部设备是可直充电源适配器；若通信失败，则判定插入的是常规电源适配器；
（2）所述可直充电源适配器在与移动终端连接后，控制其充电接口的两个通信引脚由默认的短接状态变为断开状态，然后主动向移动终端发送通信命令；
所述移动终端在检测到其USB接口的两个差分数据引脚短接时，在设定的等待时间内等待接收通信命令，若接收到通信命令，则判定插入的外部设备是可直充电源适配器；否则，判定插入的是常规电源适配器；
（3）所述移动终端在检测到其USB接口的两个差分数据引脚短接时，在设定的等待时间内定时通过其USB接口输出通信命令，并等待接收反馈的应答命令；
所述可直充电源适配器在与移动终端连接后，控制其充电接口的两个通信引脚由默认的短接状态变为断开状态，并在接收到移动终端发出的通信命令后，反馈应答命令至所述的移动终端；
所述移动终端在所述等待时间内，若接收到有效的应答命令，则判定插入的外部设备是可直充电源适配器；否则，判定插入的，是常规电源适配器。
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