CN107248758B - 一种智能型双通道快充放电路径管理系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种智能型双通道快充放电路径管理系统,所述系统包括:DC‑DC电路(1)、快充协议电路(2)、微处理器MCU电路(3)、识别电路(4)、输出端口电路、开关电路和取样电路;同时还公开了一种智能型快充放电路径管理方法。本发明通过取样电路的设置随时能够检查双通道是否都同时有被充电设备插入,当探测到双通道同时有设备时,通过微处理器MCU电路对放电电压进行安全降压,而当探测到其中一个通道的被充电设备已经移除时又能自动恢复高压快充功能;该系统在节省近一半成本的条件下,不但保证了整个用电设备的连续工作而且也保证了被充设备的安全,从而实现仅用一套DC‑DC即可以实现快充模式的目的。
Description
技术领域
本发明涉及手机、平板电脑快充放电技术领域,具体地说是一种降低系统成本、节省空间且能够实现安全充放电的智能型双通道快充放电路径管理系统及方法。
背景技术
目前包括手机,平板电脑在内的电子设备充电模式主要分为经典模式及快充模式。经典模式充电功率较低充电时间较长,而具有快充模式的电子设备的出现使得功率大充电时间较短的快充充电设备的需求开始大规模增加。
目前在智能手机领域越来越多地开始使用各类快速充电的方法给手机充电,快充模式又有以高通QC协议为代表的高压快充模式及以OPPO为代表的大电流快充模式。其中主要的快充模式是以高通快充协议为基础的QC2.0/3.0/4.0快充技术。这种技术是以提高充电电压从而提高充电功率的方法而达到快速充电的目的。然而这样的方法在需要双通道充电要求的情况下,因为不同通道在不同时段的协议通讯要求不同会造成不同的通道必须完全独立,这就意味着不同的充电通道必须拥有独立的DC-DC电源管理电路,而我们知道因为大功率快充的要求,其中大功率元件(包括buck芯片,boost芯片,MOSFET以及电感,电容等)的成本在这种情况下也会成倍增加。故高压快充模式的充电方式导致了两大潜在的短板:一是被充电设备有可能在充电器误判断而造成被充电设备不能承受的充电电压过高而导致损坏;二是在需要双通道充电需要时因为其独立的充电参数要求而不得不配置两套独立的DC-DC电源电路。这样既增加了成本,也增加了电路体积。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术存在的问题,提供一种降低系统成本、节省空间且能够实现安全充放电的智能型双通道快充放电路径管理系统及方法。
本发明的目的是通过以下技术方案解决的:
一种智能型双通道快充放电路径管理系统,其特征在于:所述系统包括:DC-DC电路、快充协议电路、微处理器MCU电路和识别电路,其中DC-DC电路用于接收快充协议电路的反馈信号得到被充电设备的需求并通过输出端口电路提供充电功能;快充协议电路与输出端口电路相连通以获得被充电设备的需求信息并分别传送给DC-DC电路和微处理器MCU电路;微处理器MCU电路分别与取样电路、快充协议电路、识别电路相连并根据三者反馈的信息来计算判断插入被充电设备的状态、工作性能及所需要的功率,且微处理器MCU电路通过开关电路、快充协议电路控制输出端口电路的充放电模式;识别电路与输出端口电路相连通以识别安卓设备并传送信号给微处理器MCU电路;取样电路通过接地线实时监测输出端口电路插入的设备情况,并将获得的两个端口是否同时有被充电设备插入、被充电设备所需要的充电电流大小信息反馈到微处理器MCU电路;开关电路是由微处理器MCU电路在接收到取样电路的信息后作出的判断来控制输出端口电路的接地线从而达到控制输出端口放电的目的。
所述的快充协议电路用于与被充电设备通讯并将信息反馈给微处理器MCU电路,并由微处理器MCU电路控制快充协议电路的快充模式使能端口以达到电压控制目的。
所述的DC-DC电路根据快充协议电路与被充电设备通讯后得到被充电设备的需求通过输出端口提供充电功能。
所述的输出端口电路包括第一输出端口电路和第二输出端口电路,第一输出端口电路分别与快充协议电路和DC-DC电路相连接,快充协议电路通过第一输出端口电路获得被充电设备的需求信息并分别传送给DC-DC电路和微处理器MCU电路,DC-DC电路为第一输出端口电路提供充电功能,微处理器MCU电路根据与第一输出端口电路相对应的第一取样电路获取第一输出端口电路的信息后微处理器MCU电路通过第一开关电路和快充协议电路控制第一输出端口电路的充放电模式。
所述的第二输出端口电路分别与识别电路和DC-DC电路相连接,识别电路通过第二输出端口电路识别被充电设备的信息并传送给微处理器MCU电路,DC-DC电路为第二输出端口电路提供充电功能,微处理器MCU电路根据与第二输出端口电路相对应的第二取样电路获取第二输出端口电路的信息后通过第二开关电路来控制第二输出端口电路的充放电。
所述的微处理器MCU电路从第一取样电路反馈的信号判断是否需要做第一输出端口电路的电压调节,并根据需要通过第一开关电路和快充协议电路控制第一输出端口电路的放电电压。
所述的识别电路为芯片电路或组合电路;识别电路用以识别安卓设备并提供最大输出功率。
一种智能型双通道快充放电路径管理系统所采用的方法,其特征在于:所述的微处理器MCU电路在分别接收到取样电路的信息后,通过判断两个端口是否同时有被充电设备插入、被充电设备是何种快充型设备,并根据情况输出控制信号去控制快充协议电路和对应的开关电路,以达到连续并安全充电的目的。
所述的微处理器MCU电路通过取样电路发现没有被充电设备在第一输出端口电路和第二输出端口电路、或仅有第一输出端口电路有被充电设备时,微处理器MCU电路会使能快充协议电路以使得第一输出端口电路能够满足被充电设备快充和非快充的充电需求。
所述的微处理器MCU电路通过第二取样电路发现第二输出端口电路有被充电设备时,会给微处理器MCU电路的相应端口产生一个拉低的信号,此时微处理器MCU电路会将第一取样电路的检测结果与第二取样电路的结果结合判读是否第一输出端口电路和第二输出端口电路都有被充电设备插入,并且同时发出控制信号以控制开关电路;当微处理器MCU电路发现第一输出端口电路和第二输出端口电路都有被充电设备插入时,将会将快充协议电路去使能使得整个快充电路的路径会被设置为经典充电模式即5V充放电模式,使得在保证安全充电的同时,不会打断双通道充电的过程;当第二取样电路发现第二输出端口电路的被充电设备已经移出时,微处理器MCU电路会立即将快充协议电路使能,整个充电路径又将恢复到快充模式。
本发明相比现有技术有如下优点:
本发明是以高通QC协议为基础的快充模式上开发的,通过取样电路的设置随时能够检查双通道是否都同时有被充电手机(设备)插入,将输出端口电路插入的设备信息反馈给微处理器MCU电路,微处理器MCU电路经过判断从而通过开关电路、快充协议电路及识别电路控制输出端口电路的电压;当探测到双通道同时有设备时,通过微处理器MCU电路对放电电压进行安全降压,而当探测到其中一个通道的被充电设备已经移除时又能自动恢复高压快充功能;该系统在节省近一半成本的条件下,不但保证了整个用电设备的连续工作而且也保证了被充设备的安全,从而实现仅用一套DC-DC即可以实现快充模式的目的。
附图说明
附图1为本发明的智能型双通道快充放电路径管理系统原理框图;
附图2为本发明的智能型双通道快充放电路径管理系统发现第二输出端口电路有被充电设备时,USB2接地端口信号和微处理器MCU电路相应端感应信号的比对图;
附图3为本发明的智能型双通道快充放电路径管理系统发现第二输出端口电路有被充电设备时,USB2接地端口信号和微处理器MCU电路控制开关电路端信号的比对图;
附图4为本发明的智能型双通道快充放电路径管理系统发现第二输出端口电路有被充电设备时,USB2接地端口信号和微处理器MCU电路控制快充协议电路信号的比对图。
其中:1—DC-DC电路;2—快充协议电路;3—微处理器MCU电路;4—识别电路;5—第一输出端口电路;6—第一开关电路;7—第一取样电路;8—第二取样电路;9—第二开关电路;10—第二输出端口电路。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明作进一步的说明。
如图1所示:一种智能型双通道快充放电路径管理系统,该系统包括:DC-DC电路1、快充协议电路2、微处理器MCU电路3和识别电路4,其中DC-DC电路1用于接收快充协议电路2的反馈信号得到被充电设备的需求并通过输出端口电路提供充电功能,具体来说DC-DC电路1是根据需要产生合适的电压及电流供给输出端口电路用以给被充电设备提供充电的功率并具有有限流的功能;快充协议电路2与输出端口电路相连通以获得被充电设备的需求信息并分别传送给DC-DC电路1和微处理器MCU电路3,具体来说快充协议电路2通过与被充电设备的通讯从而获得其快充模式的信息,并将信息反馈给微处理器MCU电路3及DC-DC电路1,并从微处理器MCU电路3获得控制信号以控制快充协议电路2的快充模式使能端口以达到电压控制目的;微处理器MCU电路3分别与取样电路、快充协议电路2、识别电路4相连并根据三者反馈的信息来计算判断插入被充电设备的状态、工作性能及所需要的功率,且微处理器MCU电路3通过开关电路、快充协议电路2控制输出端口电路的充放电模式,并且控制避免过流过压的情况发生;识别电路4为芯片电路或组合电路,识别电路4用以识别苹果、三星等安卓模式设备并提供匹配最大功率的放电模式,识别电路4与输出端口电路相连通以识别安卓设备并传送信号给微处理器MCU电路3;取样电路通过接地线实时监测输出端口电路插入的设备情况,并将获得的两个端口是否同时有被充电设备插入、被充电设备所需要的充电电流大小信息反馈到微处理器MCU电路3;开关电路是由微处理器MCU电路3控制的,开关电路是由微处理器MCU电路3在接收到取样电路的信息并作出判断后通过开关电路来控制输出端口电路的接地线从而达到控制输出端口放电的目的。
在上述管理系统中,DC-DC电路1是由PWM调节信号与电感、电容及MOSFET相互配合能够产生稳定的电压电流输出以供给被充电设备的充电资源,这部分电路也有电压反馈端及电流反馈端,以用来控制输出电压及避免过流的情况发生;输出端口电路包括第一输出端口电路5和第二输出端口电路10,第一输出端口电路5分别与快充协议电路2和DC-DC电路1相连接,快充协议电路2通过第一输出端口电路5获得被充电设备的需求信息并分别传送给DC-DC电路1和微处理器MCU电路3,DC-DC电路1为第一输出端口电路5提供充电功能,微处理器MCU电路3根据与第一输出端口电路5相对应的第一取样电路7获取第一输出端口电路5的信息后微处理器MCU电路3通过第一开关电路6和快充协议电路2控制第一输出端口电路5的充放电模式;第二输出端口电路10分别与识别电路4和DC-DC电路1相连接,识别电路4通过第二输出端口电路10识别被充电设备的信息并传送给微处理器MCU电路3,DC-DC电路1为第二输出端口电路10提供充电功能,微处理器MCU电路3根据与第二输出端口电路10相对应的第二取样电路8获取第二输出端口电路10的信息后通过第二开关电路9来控制第二输出端口电路10的充放电;微处理器MCU电路3从第一取样电路7反馈的信号判断是否需要做第一输出端口电路5的电压调节,并根据需要通过第一开关电路6和快充协议电路2控制第一输出端口电路5的放电电压。第一取样电路7及第二取样电路8随时在检测对应的第一输出端口电路5及第二输出端口电路10,并将检测结果反馈给微处理器MCU电路3。
一种智能型双通道快充放电路径管理系统所采用的方法,微处理器MCU电路3在分别接收到取样电路的信息后,通过判断两个端口是否同时有被充电设备插入、被充电设备是何种快充型设备,并根据情况输出控制信号去控制快充协议电路2和对应的开关电路,以达到连续并安全充电的目的。具体情况为:微处理器MCU电路3通过取样电路发现没有被充电设备在第一输出端口电路5和第二输出端口电路10、或仅有第一输出端口电路5有被充电设备时,微处理器MCU电路3会使能快充协议电路2以使得第一输出端口电路5能够满足被充电设备快充和非快充的充电需求;微处理器MCU电路3通过第二取样电路8发现第二输出端口电路10有被充电设备时,会给微处理器MCU电路3的相应端口产生一个拉低的信号(如图2所示);此时微处理器MCU电路3会将第一取样电路7的检测结果与第二取样电路8的结果结合判读是否第一输出端口电路5和第二输出端口电路10都有被充电设备插入,并且同时发出控制信号(如图3所示)以控制开关电路;当微处理器MCU电路3发现第一输出端口电路5和第二输出端口电路10都有被充电设备插入时,将会将快充协议电路2去使能(如图4所示),使得整个快充电路的路径会被设置为经典充电模式即5V充放电模式,这样在保证安全充电的同时,不会打断双通道充电的过程;当第二取样电路8发现第二输出端口电路10的被充电设备已经移出时,微处理器MCU电路3会立即将快充协议电路2使能,整个充电路径又将恢复到快充模式。
本发明是以高通QC协议为基础的快充模式上开发的,通过取样电路的设置随时能够检查双通道是否都同时有被充电手机(设备)插入,将输出端口电路插入的设备信息反馈给微处理器MCU电路3,微处理器MCU电路3经过判断从而通过开关电路、快充协议电路2及识别电路4控制输出端口电路的电压;当探测到双通道同时有设备时,通过微处理器MCU电路3对放电电压进行安全降压,而当探测到其中一个通道的被充电设备已经移除时又能自动恢复高压快充功能;该系统在节省近一半成本的条件下,不但保证了整个用电设备的连续工作而且也保证了被充设备的安全,从而实现仅用一套DC-DC即可以实现快充模式的目的。
以上实施例仅为说明本发明的技术思想,不能以此限定本发明的保护范围,凡是按照本发明提出的技术思想,在技术方案基础上所做的任何改动,均落入本发明保护范围之内;本发明未涉及的技术均可通过现有技术加以实现。
Claims (9)
1.一种智能型双通道快充放电路径管理系统,其特征在于:所述系统包括:DC-DC电路(1)、快充协议电路(2)、微处理器MCU电路(3)和识别电路(4),其中DC-DC电路(1)用于接收快充协议电路(2)的反馈信号得到被充电设备的需求并通过输出端口电路提供充电功能;快充协议电路(2)与输出端口电路相连通以获得被充电设备的需求信息并分别传送给DC-DC电路(1)和微处理器MCU电路(3);微处理器MCU电路(3)分别与取样电路、快充协议电路(2)、识别电路(4)相连并根据三者反馈的信息来计算判断插入被充电设备的状态、工作性能及所需要的功率,且微处理器MCU电路(3)通过开关电路、快充协议电路(2)控制输出端口电路的充放电模式;识别电路(4)与输出端口电路相连通以识别安卓设备并传送信号给微处理器MCU电路(3);取样电路通过接地线实时监测输出端口电路插入的设备情况,并将获得的两个端口是否同时有被充电设备插入、被充电设备所需要的充电电流大小信息反馈到微处理器MCU电路(3);开关电路是由微处理器MCU电路(3)在接收到取样电路的信息后作出的判断来控制输出端口电路的接地线从而达到控制输出端口放电的目的;所述的输出端口电路包括第一输出端口电路(5)和第二输出端口电路(10),第一输出端口电路(5)分别与快充协议电路(2)和DC-DC电路(1)相连接,快充协议电路(2)通过第一输出端口电路(5)获得被充电设备的需求信息并分别传送给DC-DC电路(1)和微处理器MCU电路(3),DC-DC电路(1)为第一输出端口电路(5)提供充电功能,微处理器MCU电路(3)根据与第一输出端口电路(5)相对应的第一取样电路(7)获取第一输出端口电路(5)的信息后微处理器MCU电路(3)通过第一开关电路(6)和快充协议电路(2)控制第一输出端口电路(5)的充放电模式。
2.根据权利要求1所述的智能型双通道快充放电路径管理系统,其特征在于:所述的快充协议电路(2)用于与被充电设备通讯并将信息反馈给微处理器MCU电路(3),并由微处理器MCU电路(3)控制快充协议电路(2)的快充模式使能端口以达到电压控制目的。
3.根据权利要求1所述的智能型双通道快充放电路径管理系统,其特征在于:所述的DC-DC电路(1)根据快充协议电路(2)与被充电设备通讯后得到被充电设备的需求通过输出端口提供充电功能。
4.根据权利要求1所述的智能型双通道快充放电路径管理系统,其特征在于:所述的第二输出端口电路(10)分别与识别电路(4)和DC-DC电路(1)相连接,识别电路(4)通过第二输出端口电路(10)识别被充电设备的信息并传送给微处理器MCU电路(3),DC-DC电路(1)为第二输出端口电路(10)提供充电功能,微处理器MCU电路(3)根据与第二输出端口电路(10)相对应的第二取样电路(8)获取第二输出端口电路(10)的信息后通过第二开关电路(9)来控制第二输出端口电路(10)的充放电。
5.根据权利要求1所述的智能型双通道快充放电路径管理系统,其特征在于:所述的微处理器MCU电路(3)从第一取样电路(7)反馈的信号判断是否需要做第一输出端口电路(5)的电压调节,并根据需要通过第一开关电路(6)和快充协议电路(2)控制第一输出端口电路(5)的放电电压。
6.根据权利要求1所述的智能型双通道快充放电路径管理系统,其特征在于:所述的识别电路(4)为芯片电路或组合电路;识别电路(4)用以识别安卓设备并提供最大输出功率。
7.根据权利要求1-6任一所述的智能型双通道快充放电路径管理系统所采用的方法,其特征在于:所述的微处理器MCU电路(3)在分别接收到取样电路的信息后,通过判断两个端口是否同时有被充电设备插入、被充电设备是何种快充型设备,并根据情况输出控制信号去控制快充协议电路(2)和对应的开关电路,以达到连续并安全充电的目的。
8.根据权利要求7所述的方法,其特征在于:所述的微处理器MCU电路(3)通过取样电路发现没有被充电设备在第一输出端口电路(5)和第二输出端口电路(10)、或仅有第一输出端口电路(5)有被充电设备时,微处理器MCU电路(3)会使能快充协议电路(2)以使得第一输出端口电路(5)能够满足被充电设备快充和非快充的充电需求。
9.根据权利要求7或8所述的方法,其特征在于:所述的微处理器MCU电路(3)通过第二取样电路(8)发现第二输出端口电路(10)有被充电设备时,会给微处理器MCU电路(3)的相应端口产生一个拉低的信号,此时微处理器MCU电路(3)会将第一取样电路(7)的检测结果与第二取样电路(8)的结果结合判读是否第一输出端口电路(5)和第二输出端口电路(10)都有被充电设备插入,并且同时发出控制信号以控制开关电路;当微处理器MCU电路(3)发现第一输出端口电路(5)和第二输出端口电路(10)都有被充电设备插入时,将会将快充协议电路(2)去使能使得整个快充电路的路径会被设置为经典充电模式即5V充放电模式,使得在保证安全充电的同时,不会打断双通道充电的过程;当第二取样电路(8)发现第二输出端口电路(10)的被充电设备已经移出时,微处理器MCU电路(3)会立即将快充协议电路使能(2),整个充电路径又将恢复到快充模式。
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