CN107221983A - 一种充电控制电路及音频设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及充电技术领域，特别是涉及一种充电控制电路及音频设备。其中，该充电控制电路包括：Type‑C接口，用于插入外接设备；控制模块，其与Type‑C接口连接；检测模块，其分别与控制模块和Type‑C接口连接；充电模块，其与检测模块连接；控制模块根据外接设备的充电类型，切换检测模块的工作状态，以使外接设备为充电模块提供电源，或者，以使充电模块为外接设备提供电源。因此，通过充电控制电路的固件与硬件之间的配合，其能够代替整个Type‑C控制器芯片以及外围电路，使得整体的硬件方案简化了，因此，从而减少PCB面积与节省整机的成本。

Description

一种充电控制电路及音频设备

技术领域

本发明涉及充电技术领域，特别是涉及一种充电控制电路及音频设备。

背景技术

手机K歌宝能够连接终端，通过该终端的K歌软件进行K歌、录歌、练歌。随着Type-C接口的终端的兴起，手机K歌宝就需要具备外接Type-C接口，方可与Type-C接口的手机连接。

具有Type-C接口的传统手机K歌宝既能够接收外部电源进行充电，又能够为Type-C接口的U盘提供电源。

发明人在实现本发明的过程中，发现传统技术至少存在以下问题：传统手机K歌宝是通过一颗Type-C控制器芯片以及若干外围器件以实现充电与供电的功能。然而，对于消费类电子来说，传统技术耗费的PCB面积会随之增加，并且还增加整机的成本。

发明内容

本发明实施例的一个目的旨在提供一种充电控制电路及音频设备，其解决了传统技术存在着需要耗费大量PCB面积方可实现手机K歌宝的充电与供电的功能的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明实施例提供以下技术方案：

在第一方面，本发明实施例公开一种充电控制电路，包括：Type-C接口，用于插入外接设备；控制模块，其与所述Type-C接口连接；检测模块，其分别与所述控制模块和所述Type-C接口连接；充电模块，其与所述检测模块连接；所述控制模块根据所述外接设备的充电类型，切换所述检测模块的工作状态，以使所述外接设备为所述充电模块提供电源，或者，以使所述充电模块为所述外接设备提供电源。

可选地，所述外接设备的充电类型包括主动充电类型；在所述外接设备的充电类型为所述主动充电类型时，所述控制模块向所述检测模块发送第一控制信号，以使所述检测模块向所述Type-C接口输出第一电压。

可选地，在所述检测模块向所述Type-C接口输出第一电压时，所述检测模块向所述充电模块输出第一使能信号，以使所述充电模块停止充电。

可选地，在所述外接设备拔出所述Type-C接口后，所述控制模块向所述检测模块发送第二控制信号，以使所述检测模块停止向所述Type-C接口输出第一电压。

可选地，所述外接设备的充电类型还包括被动充电类型；在所述外接设备的充电类型为所述被动充电类型时，所述控制模块向所述检测模块发送第三控制信号，以使所述检测模块将所述外接设备的电源提供给所述充电模块。

可选地，在所述外接设备拔出所述Type-C接口后，所述控制模块向所述检测模块发送第四控制信号，以使所述检测模块停止将所述外接设备提供的电源提供给所述充电模块。

可选地，所述检测模块包括：上拉电阻、第一检测单元与第二检测单元；所述上拉电阻的一端与所述控制模块连接，所述上拉电阻的另一端分别与所述第一检测单元的控制端和所述第二检测单元的控制端连接；所述第一检测单元的输入端用于输入所述第一电压，所述第一检测单元的输出端与所述Type-C接口的母线电压输出端连接；所述第二检测单元的输入端连接至所述Type-C接口的母线电压输出端，所述第二检测单元的输出端连接至所述充电模块；在所述外接设备的充电类型为所述主动充电类型时，所述控制模块向所述第一检测单元发送所述第一控制信号，以使所述母线电压输出端的母线电压为所述第一电压；在所述外接设备的充电类型为所述被动充电类型时，所述控制模块向所述第二检测单元发送所述第三控制信号，以使所述第二检测单元将所述外接设备的电源提供给所述充电模块。

可选地，所述第一检测单元包括：第一NPN型三极管、P沟道MOS管、第一电阻及第二电阻；所述第一电阻的一端与所述P沟道MOS管的源极连接并用于输入所述第一电压，所述第一电阻的另一端分别与所述第二电阻的一端、所述第一NPN型三极管的集电极、所述P沟道MOS管的栅极连接，所述第二电阻的另一端与所述第一NPN型三极管的发射极皆接地，所述P沟道MOS管的漏极用于连接至所述母线电压输出端，所述第一NPN型三极管的基极与所述上拉电阻的另一端连接。

可选地，所述第二检测单元包括：第二NPN型三极管、第三电阻、第四电阻、第五电阻及电容；所述母线电压输出端还分别与所述第三电阻的一端和所述第四电阻的一端连接，所述第三电阻的另一端分别与所述控制模块和所述第五电阻的一端连接，所述第五电阻的另一端连接至地，所述第四电阻的另一端分别与所述第二NPN型三极管的集电极和所述电容的一端连接，所述第二NPN型三极管的基极与所述上拉电阻的另一端连接，所述第二NPN型三极管的发射极与所述电容的另一端皆接地。

在第二方面，本发明实施例提供一种音频设备，所述音频设备包括上述任一项的充电控制电路。

在本发明各个实施例中，当Type-C接口插入外接设备后，控制模块根据外接设备的充电类型，切换检测模块的工作状态，以使外接设备为充电模块提供电源，或者，以使充电模块为外接设备提供电源。因此，通过充电控制电路的固件与硬件之间的配合，其能够代替整个Type-C控制器芯片以及外围电路，使得整体的硬件方案简化了，因此，从而减少PCB面积与节省整机的成本。

附图说明

一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。

图1是本发明实施例提供一种手机K歌宝的结构示意图；

图2是本发明实施例提供一种充电控制电路的结构示意图；

图3是现有USB Type-C接口定义的示意图；

图4是本发明另一实施例提供一种充电控制电路的结构示意图；

图5是本发明又另一实施例提供一种充电控制电路的结构示意图；

图6是本发明实施例提供控制模块在充电控制时输出的方波示意图。

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用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明实施例提供的音频设备可以是手机K歌宝、便携式电话、智能电话、平板电脑、笔记本、平板式PC、膝上型计算机、数字广播终端、个人数字助理(PAD)、便携式多媒体播放器(PMP)等等具有播放音频的设备。

本发明实施例提供的音频设备以手机K歌宝为例子进行阐述，应当理解的是，其用于辅助说明本发明实施例的发明目的，并非用于限制本发明实施例的保护范围。

手机K歌宝是将麦克风、KTV音效处理系统、高品质音响结合为一体的音频设备。其能够通过蓝牙连接到终端，或者，实现与网络的实时连接以随时更新歌源和伴奏，或者，将所演唱歌曲分享到网络，更具备播放存储于U盘内的歌曲与充当扩音器的用途。

请参阅图1，图1是本发明实施例提供一种手机K歌宝的结构示意图。如图1所示，该手机K歌宝10包括麦克风11、蓝牙模块12、无线通讯模块13、Type-C接口14、控制模块15、检测模块16、充电模块17、功放模块18及音响模块19，控制模块15分别与麦克风11、蓝牙模块12、无线通讯模块13、Type-C接口14、检测模块16、功放模块18连接，功放模块18与音响模块19连接，检测模块16分别与Type-C接口14和充电模块17连接。

麦克风11能够采集用户发出的声音信号。麦克风11可以采用电动式(动圈式、铝带式)、电容式(直流极化式)、压电式(晶体式、陶瓷式)、电磁式、碳粒式、半导体式等等。

手机K歌宝10通过蓝牙模块12与终端连接，该蓝牙模块12能够接收终端发送的伴奏音乐信号，并且将该伴奏音乐信号传输给控制模块15。该蓝牙模块12可以采用经典蓝牙模块(BT)、低功耗蓝牙模块(BLE)等等。

控制模块15能够将该声音信号转换成音频数字信号，并且再对该音频数字信号进行变声处理。在一些实施例中，控制模块15还能够其它逻辑的控制，例如：充电控制逻辑。该控制模块15为通用处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)、单片机、ARM(Acorn RISC Machine)或其它可编程逻辑器件、分立门或晶体管逻辑、分立的硬件组件或者这些部件的任何组合。还有，控制模块15还可以是任何传统处理器、控制器、微控制器或状态机。处理器也可以被实现为计算设备的组合，例如，DSP和微处理器的组合、多个微处理器、一个或多个微处理器结合DSP核、或任何其它这种配置。

功放模块18能够将伴奏音乐信号及变声处理后的音频数字信号进行混音和放大，并且将处理后的音频数字信号推送给音响模块19，由音响模块19将该处理后的音频数字信号推送至外界。

无线通讯模块13能够将实现与网络的实时连接，随时更新手机K歌宝10内的歌源和伴奏，或者将所演唱歌曲分享到网络。无线通讯模块13可以为4G通讯模块或5G通讯模块等等。

Type-C接口14、控制模块15、检测模块16、充电模块17之间相互配合，其可以完成手机K歌宝10的充电控制逻辑。

在一些实施例中，如图2所示，Type-C接口14、控制模块15、检测模块16、充电模块17可以概括为充电控制电路20。

如图2所示，Type-C接口14用于插入外接设备21，该外接设备包括主动充电类型与被动充电类型的设备。主动充电类型的外接设备是指相对于手机K歌宝10而言，能够接受手机K歌宝10提供的电源的外接设备，例如：手机K歌宝10为具有Type-C接口的U盘(USB flashdisk，UFD)提供电源，此处，具有Type-C接口的U盘为主动充电类型的外接设备。被动充电类型的外接设备是指相对于手机K歌宝10而言，能够为手机K歌宝10提供电源的外接设备，例如：充电器能够为手机K歌宝10提供电源，此处，充电器为被动充电类型的外接设备。

Type-C接口是USB接口的一种连接介面，不分正反两面均可插入，大小约为8.3mm×2.5mm，和其他介面一样支持USB标准的充电、数据传输、显示输出等功能。请参考图3，图3是现有USB Type-C接口定义的示意图。如图3所示，该接口分两排，每一排均有12个信号引脚。其中有4根电源引脚都是USB的电源VBUS，分别为A4、B4、A9和B9。另外有4根接地引脚都是USB的地GND，分别为A1、B1、A12和B12。两个不同的USB Type-C插座之间通过Type-C连接线连接起来。在Type-C的连接线两端分别有一个Type-C插头。USB Type-C插头中的A4、B4、A9和B9引脚在连接线中被连接在一起，而USB Type-C插头中A1、B1、A12和B12引脚也在连接线中被连接在一起。另外，USBType-C插座还有CC1和CC2这两根引脚分别用来做Type-C接口的检测，用来判断设备连接的方向，以及设备的类型等信息。

当手机K歌宝10完成充电控制逻辑时，控制模块15根据外接设备21的充电类型，切换检测模块16的工作状态，以使外接设备21为充电模块17提供电源。

具体的：当外接设备21插入手机K歌宝10的Type-C接口14后，控制模块15检测到该外接设备21为主动充电类型的外接设备。于是，控制模块15向检测模块16发送第一控制信号，以使检测模块16向Type-C接口14输出第一电压，于是，该第一电压由此提供给外接设备21。

在一些实施例中，在检测模块16向Type-C接口14输出第一电压时，检测模块16向充电模块17输出第一使能信号，以使充电模块17停止充电，以稳定可靠地维护充电模块17的工作。

控制模块15检测到外接设备21拔出Type-C接口14后，控制模块15向检测模块16发送第二控制信号，以使检测模块16停止向Type-C接口14输出第一电压，从而使手机K歌宝10停止向外接设备21提供电源。

在一些实施例中，控制模块15检测到该外接设备21为被动充电类型的外接设备时，控制模块15向检测模块16发送第三控制信号，以使检测模块16将外接设备21的电源提供给充电模块17，亦即，使外接设备21提供的电源依次流经Type-C接口14、检测模块16、充电模块17，从而实现外接设备21为充电模块17进行充电。

在控制模块15检测到外接设备21拔出Type-C接口14后，控制模块15向检测模块16发送第四控制信号，以使检测模块16停止将外接设备21提供的电源提供给充电模块17。

因此，通过充电控制电路20的固件与硬件之间的配合，其能够代替整个Type-C控制器芯片以及外围电路，使得整体的硬件方案简化了，因此，从而减少PCB面积与节省整机的成本。

为了进一步阐述本发明实施例提供的充电控制电路，请参阅图4，图4是本发明另一实施例提供一种充电控制电路的结构示意图。如图4所示，该充电控制电路20中的检测模块16包括：上拉电阻R0、第一检测单元22与第二检测单元23。

上拉电阻R0的一端与控制模块15连接，上拉电阻R0的另一端分别与第一检测单元22的控制端221和第二检测单元23的控制端231连接。第一检测单元22的输入端222用于输入第一电压，第一检测单元22的输出端223与Type-C接口14的母线电压输出端VBUS连接。第二检测单元23的输入端232连接至Type-C接口14的母线电压输出端VBUS，第二检测单元23的输出端233连接至充电模块17。

在外接设备的充电类型为主动充电类型时，控制模块15向第一检测单元22发送第一控制信号，以使母线电压输出端VBUS的母线电压为第一电压。在外接设备的充电类型为被动充电类型时，控制模块15向第二检测单元23发送第三控制信号，以使第二检测单元23将外接设备21的电源提供给充电模块17。

为了进一步阐述本发明实施例提供的充电控制电路，请参阅图5，图5是本发明又另一实施例提供一种充电控制电路的结构示意图。如图5所示，与上述实施例的不同点在于，第一检测单元22包括：第一NPN型三极管Q1、P沟道MOS管Q2、第一电阻R1及第二电阻R2。第一电阻R1的一端与P沟道MOS管Q2的源极连接并用于输入第一电压，第一电阻R1的另一端分别与第二电阻R2的一端、第一NPN型三极管Q1的集电极、P沟道MOS管Q2的栅极连接，第二电阻R2的另一端与第一NPN型三极管Q1的发射极皆接地，P沟道MOS管Q2的漏极用于连接至母线电压输出端VBUS，第一NPN型三极管Q1的基极与上拉电阻R0的另一端连接。

第二检测单元23包括：第二NPN型三极管Q3、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5及电容C1。母线电压输出端VBUS还分别与第三电阻R3的一端和第四电阻R4的一端连接，第三电阻R3的另一端分别与控制模块15和第五电阻R5的一端连接，第五电阻R5的另一端连接至地，第四电阻R4的另一端分别与第二NPN型三极管Q3的集电极和电容C1的一端连接，第二NPN型三极管Q3的基极与上拉电阻R0的另一端连接，第二NPN型三极管Q3的发射极与电容C1的另一端皆接地。

如图5所示，充电模块17包括充电芯片171与电池172，充电芯片171的输入端并联于第四电阻R4的两端，充电芯片171的输出端与电池172连接。

外接设备21既可以是Type-C类型的U盘211，亦可以是充电器212。

下面，本发明实施例结合图5与图6，详细阐述本发明实施例提供的充电控制电路的工作原理。如下所述：

当Type-C接口14未插入外接设备21时，控制模块15能够输出周期性的方波，该方波包括高电平信号与低电平信号。例如：该方波为脉冲宽度调制信号(Pulse WidthModulation，PWM)。其中，当该方波为高电平信号时，充电控制电路20用于为主动充电类型的外接设备(Type-C类型的U盘211)提供检测。当该方波为低电平信号时，充电控制电路20用于为被动充电类型的外接设备(充电器212)提供检测。

如图5所示，第一电压为5伏。在一些实施例中，第一电压的电压值还可以根据业务需求自定义。

当该方波为高电平信号时，该高电平信号通过上拉电阻R0，从而使第一NPN型三极管Q1与第二NPN型三极管Q3满足导通条件，于是第一NPN型三极管Q1与第二NPN型三极管Q3导通。由于第一NPN型三极管Q1导通，于是，P沟道MOS管Q2被导通，第一电压5V通过P沟道MOS管Q2，从而使母线电压输出端VBUS为5伏。

进一步的，当Type-C类型的U盘211插入Type-C接口14时，控制模块15通过U盘检测功能检测到Type-C类型的U盘211的插入，于是，控制模块15持续输出如前所述的第一控制信号，该第一控制信号为高电平信号，该高电平信号通过上拉电阻R0。由于母线电压输出端VBUS为5伏，并且母线电压输出端VBUS能够通过Type-C接口14加载于Type-C类型的U盘211，因此，在高电平信号的持续阶段，手机K歌宝10能够为Type-C类型的U盘211提供持续的电源。

再进一步的，在给Type-C类型的U盘211提供电源的期间，由于第二NPN型三极管Q3一直处于导通状态，第二NPN型三极管Q3的集电极的电势被拉低，亦即，其给一个为低电平的如前所述的第一使能信号到充电芯片171的充电使能控制引脚，充电芯片171的充电使能控制引脚的电势被拉低，于是，充电芯片171关闭充电功能，从而停止为电池172提供电源。

再进一步的，在Type-C类型的U盘211拔出Type-C接口14后，控制模块15检测到Type-C接口14没有Type-C类型的U盘211，控制模块15再次持续循环地输出周期性的方波信号(包括高电平信号与低电平信号)，该周期性的方波可以为如前所述的第二控制信号。于是，检测模块16停止向Type-C接口14输出第一电压。

当该方波为低电平信号时，第一NPN型三极管Q1、P沟道MOS管Q2以及第二NPN型三极管Q3皆处于截止状态，因此，母线电压输出端VBUS为0伏。

进一步的，当Type-C接口14未插入充电器212时，由于控制模块15未检测到充电器检测使能端为0伏(由于母线电压输出端VBUS为0伏，第五电阻R5的两端电压为0伏)，充电使能控制引脚为0伏，于是，充电芯片171未能够进入充电状态。

再进一步的，当充电器212插入Type-C接口14时，控制模块15通过充电器检测功能检测到充电器212的插入，于是，控制模块15持续输出如前所述的第三控制信号，该第三控制信号为低电平信号，该低电平信号通过上拉电阻R0。由于充电器212输出的5伏的电压加载在Type-C接口14的母线电压输出端VBUS，于是将母线电压输出端VBUS偏置为5伏的电压。此时，充电使能控制引脚的电势被第四电阻R4拉高至5伏，于是，充电芯片171开始为电池172进行充电。

再进一步的，在充电器212拔出Type-C接口14后，控制模块15检测到Type-C接口14没有充电器212，控制模块15再次持续循环地输出周期性的方波信号(包括高电平信号与低电平信号)，该周期性的方波可以为如前所述的第四控制信号。于是，检测模块16停止将充电器212提供的电源提供给充电模块17。

综上，通过充电控制电路20的固件与硬件之间的配合，其能够代替整个Type-C控制器芯片以及外围电路，使得整体的硬件方案简化了，因此，从而减少PCB面积与节省整机的成本。

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；在本发明的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本发明的不同方面的许多其它变化，为了简明，它们没有在细节中提供；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申请各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种充电控制电路，其特征在于，包括：

Type-C接口，用于插入外接设备；

控制模块，其与所述Type-C接口连接；

检测模块，其分别与所述控制模块和所述Type-C接口连接；

充电模块，其与所述检测模块连接；

所述控制模块根据所述外接设备的充电类型，切换所述检测模块的工作状态，以使所述外接设备为所述充电模块提供电源，或者，以使所述充电模块为所述外接设备提供电源。

2.根据权利要求1所述的充电控制电路，其特征在于，所述外接设备的充电类型包括主动充电类型；

在所述外接设备的充电类型为所述主动充电类型时，所述控制模块向所述检测模块发送第一控制信号，以使所述检测模块向所述Type-C接口输出第一电压。

3.根据权利要求2所述的充电控制电路，其特征在于，在所述检测模块向所述Type-C接口输出第一电压时，所述检测模块向所述充电模块输出第一使能信号，以使所述充电模块停止充电。

4.根据权利要求2所述的充电控制电路，其特征在于，在所述外接设备拔出所述Type-C接口后，所述控制模块向所述检测模块发送第二控制信号，以使所述检测模块停止向所述Type-C接口输出第一电压。

5.根据权利要求2所述的充电控制电路，其特征在于，所述外接设备的充电类型还包括被动充电类型；

在所述外接设备的充电类型为所述被动充电类型时，所述控制模块向所述检测模块发送第三控制信号，以使所述检测模块将所述外接设备的电源提供给所述充电模块。

6.根据权利要求5所述的充电控制电路，其特征在于，在所述外接设备拔出所述Type-C接口后，所述控制模块向所述检测模块发送第四控制信号，以使所述检测模块停止将所述外接设备提供的电源提供给所述充电模块。

7.根据权利要求6所述的充电控制电路，其特征在于，

所述检测模块包括：上拉电阻、第一检测单元与第二检测单元；

所述上拉电阻的一端与所述控制模块连接，所述上拉电阻的另一端分别与所述第一检测单元的控制端和所述第二检测单元的控制端连接；

所述第一检测单元的输入端用于输入所述第一电压，所述第一检测单元的输出端与所述Type-C接口的母线电压输出端连接；

所述第二检测单元的输入端连接至所述Type-C接口的母线电压输出端，所述第二检测单元的输出端连接至所述充电模块；

在所述外接设备的充电类型为所述主动充电类型时，所述控制模块向所述第一检测单元发送所述第一控制信号，以使所述母线电压输出端的母线电压为所述第一电压；

在所述外接设备的充电类型为所述被动充电类型时，所述控制模块向所述第二检测单元发送所述第三控制信号，以使所述第二检测单元将所述外接设备的电源提供给所述充电模块。

8.根据权利要求7所述的充电控制电路，其特征在于，

所述第一检测单元包括：第一NPN型三极管、P沟道MOS管、第一电阻及第二电阻；

所述第一电阻的一端与所述P沟道MOS管的源极连接并用于输入所述第一电压，所述第一电阻的另一端分别与所述第二电阻的一端、所述第一NPN型三极管的集电极、所述P沟道MOS管的栅极连接，所述第二电阻的另一端与所述第一NPN型三极管的发射极皆接地，所述P沟道MOS管的漏极用于连接至所述母线电压输出端，所述第一NPN型三极管的基极与所述上拉电阻的另一端连接。

9.根据权利要求8所述的充电控制电路，其特征在于，

所述第二检测单元包括：第二NPN型三极管、第三电阻、第四电阻、第五电阻及电容；

所述母线电压输出端还分别与所述第三电阻的一端和所述第四电阻的一端连接，所述第三电阻的另一端分别与所述控制模块和所述第五电阻的一端连接，所述第五电阻的另一端连接至地，所述第四电阻的另一端分别与所述第二NPN型三极管的集电极和所述电容的一端连接，所述第二NPN型三极管的基极与所述上拉电阻的另一端连接，所述第二NPN型三极管的发射极与所述电容的另一端皆接地。

10.一种音频设备，其特征在于，包括如权利要求1至9任一项所述的充电控制电路。