CN106685003A - 一种基于低压直充的充电设备、充电系统及充电控制方法 - Google Patents

一种基于低压直充的充电设备、充电系统及充电控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了基于低压直充的充电设备，包括设备主体和与终端设备连接的连接端，设备主体包括MOS管；MOS管用于当充电出现异常或进行充电的终端设备充电完成时，根据终端设备发送的栅极控制信号断开充电线路；本发明中充电设备的MOS管可以被终端设备发送的栅极控制信号控制，在保证了原本MOS管防止电源电流倒灌的功能基础上，将MOS管转移到充电设备，避免了进行低压直充充电时终端设备发热情况的发生，提高了用户体验效果，并且MOS管设置在充电设备，可以选择面积较大的MOS管，降低充电路径阻抗，既降低了充电时的发热，也可进一步提高充电电流。本发明还公开了基于低压直充的充电系统及充电控制方法，具有上述有益效果。

Description

一种基于低压直充的充电设备、充电系统及充电控制方法
技术领域
本发明涉及充电技术领域，特别涉及一种基于低压直充的充电设备、充电系统及充电控制方法。
背景技术
随着现代社会科技的快速发展，人们对手机、平板电脑和笔记本电脑等终端设备的需求越来越大，使得终端设备的配套设施如充电设备具有非常好的市场前景，并且发展势头良好。
现有技术中，如手机的终端设备与充电设备通过USB接口进行低压直充充电的示意图可以如图1所示，低压直充充电控制芯片(Direct Charger)通过栅极控制(VGATE)控制VUSB线路上的两个背靠背的MOS管(Q1和Q2)的关断，防止充电出现意外时，电源电流由电源的电压端(VBAT)发生倒灌。
由于低压直充充电时，两个背靠背的MOS管有阻抗的存在，根据焦耳定律Q＝I*I*R，在电流一定的情况下为了降低发热，需降低MOS管阻抗，而MOS管的阻抗跟其面积直接相关。但受限于手机PCB板面积，选择MOS管时面积又不能太大，所以在低压直充时，两个背靠背的MOS管变为了主要的热源集中点，会导致手机的发热，不利于用户体验。因此，如何在终端设备进行低压直充充电时，避免发生终端设备发热的情况，提高用户体验效果，是亟需解决的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于低压直充的充电设备、充电系统及充电控制方法，以将终端设备充电路径上的MOS管转移到充电设备，避免进行低压直充充电时终端设备发热情况的发生，提高用户体验效果。
为解决上述技术问题，本发明提供一种基于低压直充的充电设备，包括设备主体和用于与终端设备连接的连接端，所述设备主体包括MOS管；所述MOS管用于当充电出现异常或进行充电的终端设备充电完成时，根据所述终端设备发送的栅极控制信号断开充电线路。
可选的，所述MOS管具体为两个背靠背MOS管。
可选的，所述充电设备具体为充电器或充电宝。
本发明还提供了一种基于低压直充的充电系统，包括：如上述任一项所述的基于低压直充的充电设备，以及与所述充电设备的连接端相连的终端设备。
可选的，所述充电设备中MOS管的输入端与所述充电设备的电源输出端相连，所述MOS管的输出端与所述终端设备的电源电压端相连，所述MOS管的栅极控制端与所述终端设备的低压直充充电控制芯片相连。
可选的，所述充电设备还包括：USB接口；其中，所述USB接口的VBUS引脚的第一端与所述MOS管的输出端相连，第二端与所述终端设备的电源电压端相连；所述USB接口的ID引脚的第一端与所述MOS管的栅极控制端相连，第二端与所述终端设备的低压直充充电控制芯片相连。
此外，本发明还提供了一种基于低压直充的充电控制方法，应用于充电设备，包括：
当充电出现异常或进行充电的终端设备充电完成时，接收所述终端设备的低压直充充电控制芯片发送的栅极控制信号；
根据所述栅极控制信号控制所述充电设备中MOS管关断，断开充电线路。
可选的，所述栅极控制信号包括低电平信号。
本发明所提供的一种基于低压直充的充电设备，包括设备主体和用于与终端设备连接的连接端，所述设备主体包括MOS管；所述MOS管用于当充电出现异常或进行充电的终端设备充电完成时，根据所述终端设备发送的栅极控制信号断开充电线路；
可见，本发明中充电设备的MOS管可以被终端设备发送的栅极控制信号控制，在保证了原本MOS管防止电源电流倒灌的功能基础上，将MOS管转移到充电设备，避免了进行低压直充充电时终端设备发热情况的发生，提高了用户体验效果，并且MOS管设置在充电设备，可以选择面积较大的MOS管，降低充电路径阻抗，既降低了充电时的发热，也可进一步提高充电电流。此外，本发明还提供了一种基于低压直充的充电系统及充电控制方法，同样具有上述有益效果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为现有技术中充电设备与终端设备进行低压直充充电的示意图；
图2为本发明实施例所提供的一种基于低压直充的充电设备的示意框图；
图3为本发明实施例所提供的一种基于低压直充的充电系统的示意框图；
图4为本发明实施例所提供的另一基于低压直充的充电系统的示意框图；
图5为本发明实施例所提供的又一基于低压直充的充电系统的示意框图；
图6为本发明实施例所提供的一种基于低压直充的充电控制方法的流程图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参考图2，图2为本发明实施例所提供的一种基于低压直充的充电设备的示意框图。该充电设备100可以包括设备主体110和用于与终端设备连接的连接端120，所述设备主体110可以包括MOS管111；所述MOS管111用于当充电出现异常或进行充电的终端设备充电完成时，根据所述终端设备发送的栅极控制信号断开充电线路。
其中，栅极控制信号可以为控制MOS管111导通或关断的高低电平信号。当栅极控制信号为高电平信号时，充电设备100的MOS管111接收到高电平信号可以导通，从而使整个充电线导通，充电设备100对终端设备进行低压直充充电；当栅极控制信号为低电平信号时，充电设备100的MOS管111接收到低电平信号可以关断，从而使整个充电线断开，防止终端设备中的电源电流发生倒灌。
对于防止电源电流倒灌到的MOS管111的控制方式，可以为如现有技术般根据接收终端设备的低压直充充电控制芯片发送的栅极控制信号，对MOS管111进行导通和关断的控制，只是将原本对终端设备中MOS管的直接控制，变为通过终端设备的低压直充充电控制芯片发送栅极控制信号到充电设备100中的MOS管111，对该MOS管111进行控制。若通过其他方式也可达到对该MOS管111的导通和关断进行控制，则可对应接收其他方式的控制信号，本实施例对此不受任何限制。
可以理解的是，本实施例中用于根据栅极控制信号的高电平信号和低电平信号对应导通和关断，防止终端设备中的电源电流倒灌的MOS管，可以如图1中现有技术中的两个背靠背的MOS管，也可以为其它类型或设置方式的MOS管，只要可以达到通过MOS管的导通和关断，防止电源电流倒灌的目的，本实施例对充电设备中MOS管的类型和设置方式，不做任何限制。
由于MOS管111设置在了充电设备100中，因此可以根据用户的需求和实用场景设置较大面积的MOS管111，从而降低充电路径阻抗，降低充电时的发热，也可进一步提高充电电流。本实施例对此不受任何限制。
需要说明的是，充电设备与终端设备通过连接对终端设备进行低压直充充电时，可以为充电设备与终端设备通过USB接口和充电线连接，如充电设备包括USB接口；也可以充电设备与终端设备通过充电设备包括的充电线连接，如充电设备包括固定连接的充电线。只要充电设备中的MOS管可以通过连接接收终端设备发送的栅极控制信号，本实施例对于充电设备与终端设备的连接方式不做任何限制。
本实施例中，充电设备100可以具体为充电器或充电宝。一般情况下充电器需要插在电源插头后对终端设备进行充电，则MOS管110可以在充电器的电源输出处；充电宝一般为存储电能的设备，其可以直接与终端设备相连向终端设备充电，则MOS管110可以在充电宝的电源输出处。在这种情况下，无论终端设备使用各种形式的充电设备进行充电都可以在实现防止电流倒灌的情况下，降低终端设备温度。
本发明实施例中充电设备的MOS管可以被终端设备发送的栅极控制信号控制，在保证了原本MOS管防止电源电流倒灌的功能基础上，将MOS管转移到充电设备，避免了进行低压直充充电时终端设备发热情况的发生，提高了用户体验效果，并且MOS管设置在充电设备，可以选择面积较大的MOS管，降低充电路径阻抗，既降低了充电时的发热，也可进一步提高充电电流。
下面对本发明实施例提供的基于低压直充的充电系统及充电控制方法进行介绍，下文描述的基于低压直充的充电系统及充电控制方法与上文描述的基于低压直充的充电设备可相互对应参照。
请参考图3，图3为本发明实施例所提供的一种基于低压直充的充电系统的示意框图。该充电系统可以包括：如上述任意实施例所述的基于低压直充的充电设备100，以及与所述充电设备100的连接端120相连的终端设备200。
本实施例中，充电系统可以为上述任意实施例中包括MOS管的充电设备与终端设备的进行低压直充充电的系统，由于将现有技术中终端设备的MOS管设置在充电设备中，本实施例中的终端设备可以不包括MOS管，减少了低压直充充充电时电终端设备发热情况的发生，提高了用户体验效果，并且MOS管设置在充电设备，可以选择面积较大的MOS管，降低充电路径阻抗，既降低了充电时的发热，也可进一步提高充电电流。
基于上述实施例，请参考图4，充电设备100中MOS管111的输入端与充电设备的电源输出端相连(即与charger的输出端相连)，MOS管111的输出端与所述终端设备200的电源电压端210相连，MOS管111的栅极控制端与终端设备200的低压直充充电控制芯片220相连。
可以理解的是，充电设备中MOS管111通过栅极控制端与终端设备200的低压直充充电控制芯片220相连，可以接收终端设备200中低压直充充电控制芯片220发送的栅极控制信号，也就是可以根据栅极控制信号中的高电平信号和低电平信号控制进行导通和关断，从而导通或断开充电设备100和终端设备200的充电线路，防止终端设备200中的电源电流倒灌。
需要说明的是，充电系统中充电设备100与终端设备200的连接可以通过如今最常用USB接口，也就是充电设备通过USB接口和充电线对终端设备进行低压直充充电。
对于充电设备通过USB接口的接收栅极控制信号的方式，可以为充电设备的MOS管根据通过与USB接口Pin脚相连的低压直充充电控制芯片发送的栅极控制信号。对于与低压直充充电控制芯片相连的用于传输栅极控制信号的USB接口的Pin脚，在使用现有最常用的普通的5个Pin脚的MicroB接口时，可以使用ID脚作为传输栅极控制信号的控制引脚；若使用现在有一种Type C接口，因其有24个Pin脚，可在在其空闲引脚未作或预留其它用途的引脚中选择一个Pin脚作为传输栅极控制信号的控制引脚。本实施例对此不受任何限制。
基于上一实施例，该充电系统还可以包括充电设备与终端设备相连所需的USB接口。请参考图5，该充电系统可以包括：USB接口；其中，所述USB接口的VBUS引脚的第一端与所述MOS管的输出端(图中Q2右侧的3处)相连，第二端与所述终端设备的电源电压端(图中VBAT电压端口处)相连；所述USB接口的ID引脚的第一端与所述MOS管的栅极控制端(图中1处)相连，第二端与所述终端设备的低压直充充电控制芯片(图中Direct charger处)相连。
其中，本实施例中的充电设备与进行充电的终端设备通过如图5中现有最常用的普通的5个Pin脚的USB(MicroB)接口连接，使用该USB接口的ID脚对两个背靠背的MOS管(Q1和Q2)进行控制。由于现有的5个Pin脚的USB接口需要终端设备的低压直充充电控制芯片通过ID脚对充电设备中的MOS管进行导通和关断的控制，因此可以将原本终端设备中与ID脚相连的处理器(CPU)变为低压直充充电控制芯片，这样尽管终端设备不再支持原本的OTG功能，但可以解决更加不利于用户体验的充电时手机过热的问题，提高了用户体验。
优选的，充电设备与进行充电的终端设备还可以通过有24个Pin脚的USB(Type C)接口连接，使用该USB接口的空闲引脚未作或预留其它用途的引脚中选择一个Pin脚作为传输栅极控制信号的控制引脚对两个背靠背的MOS管进行控制，可以更好的保留终端设备的原本功能。
可以理解的是，当充电出现异常或进行充电的终端设备充电完成时，终端设备的低压直充充电控制芯片通过USB接口的ID脚向充电设备的两个背靠背MOS管发送低电平信号，使两个背靠背MOS管关断，VUSB充电线路断开，可以防止电源电流由电源端的电压端口(VBAT)倒灌，发生危险。
本实施中，本发明实施例因将两个背靠背MOS管设置在了充电设备中，也就是将终端设备中主要的热源集中点放置到了充电设备中，可以避免用户使用终端设备进行低压直充充电时，终端设备过热的情况，提升了用户体验，并且终端设备中减少了两个背靠背MOS管，可以节省空间，有利于终端设备的发展，进一步的充电设备可以通过使用较大面积的两个背靠背MOS管，降低充电路径阻抗，既降低了充电时的发热，也可提高充电电流。
请参考图6，图6为本发明实施例所提供的一种基于低压直充的充电控制方法的流程图。该方法应用于充电设备，可以包括：
步骤101：当充电出现异常或进行充电的终端设备充电完成时，接收所述终端设备的低压直充充电控制芯片发送的栅极控制信号。
其中，栅极控制信号可以为低电平信号。
步骤102：根据所述栅极控制信号控制所述充电设备中MOS管关断，断开充电线路。
可以理解的是，本实施例中所示的方法可以为上述任一实施例中充电设备中的MOS管根据栅极控制信号中的低电平信号断开充电线路的展示。
本实施例中，本发明实施例通过接收终端的低压直充充电控制芯片发送的栅极控制信号，可以使充电设备的MOS管被终端的低压直充充电控制芯片控制，从而根据栅极控制信号控制MOS管关断，可以当充电出现异常或进行充电的终端充电完成时，断开充电线路，防止电池电流倒灌，在保证了原本MOS管功能的基础上，将MOS管转移到充电设备，避免了进行低压直充充电时终端发热情况的发生，提高了用户体验效果，并且MOS管在充电设备，可以选择面积较大的MOS管，降低充电路径阻抗，既降低了充电时的发热，也可进一步提高充电电流。
说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的充电方法而言，由于其与实施例公开的充电设备及系统相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。
以上对本发明所提供的基于低压直充的充电设备、充电系统及充电控制方法进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (8)

1.一种基于低压直充的充电设备，包括设备主体和用于与终端设备连接的连接端，其特征在于，所述设备主体包括MOS管；所述MOS管用于当充电出现异常或进行充电的终端设备充电完成时，根据所述终端设备发送的栅极控制信号断开充电线路。
2.根据权利要求1所述充电设备，其特征在于，所述MOS管具体为两个背靠背MOS管。
3.根据权利要求1或2所述充电设备，其特征在于，所述充电设备具体为充电器或充电宝。
4.一种基于低压直充的充电系统，其特征在于，包括：如权利要求1-3任一项所述的基于低压直充的充电设备，以及与所述充电设备的连接端相连的终端设备。
5.根据权利要求4所述充电设备，其特征在于，所述充电设备中MOS管的输入端与所述充电设备的电源输出端相连，所述MOS管的输出端与所述终端设备的电源电压端相连，所述MOS管的栅极控制端与所述终端设备的低压直充充电控制芯片相连。
6.根据权利要求5所述充电设备，其特征在于，还包括：USB接口；其中，所述USB接口的VBUS引脚的第一端与所述MOS管的输出端相连，第二端与所述终端设备的电源电压端相连；所述USB接口的ID引脚的第一端与所述MOS管的栅极控制端相连，第二端与所述终端设备的低压直充充电控制芯片相连。
7.一种基于低压直充的充电控制方法，应用于充电设备，其特征在于，包括：
当充电出现异常或进行充电的终端设备充电完成时，接收所述终端设备的低压直充充电控制芯片发送的栅极控制信号；
根据所述栅极控制信号控制所述充电设备中MOS管关断，断开充电线路。
8.根据权利要求7所述基于低压直充的充电控制方法，其特征在于，所述栅极控制信号包括低电平信号。
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