CN108539808A - 将USB Type-C的交替模式应用于快速充电系统 - Google Patents

将USB Type-C的交替模式应用于快速充电系统 Download PDF

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Abstract

本发明提出了一种用于对电子设备的电池充电的系统。该系统使用电源适配器，在电子设备和电源适配器中具有USB接口。电子设备包括与第一USB接口和电池耦合的充电控制单元。充电控制单元接收充电系统的模拟充电参数并将该参数转送至第一USB接口的模拟数据端口。充电控制单元由从电源适配器接收的控制信号进行控制。电源适配器包括功率变换器，用于将主电源电压转换为USB电源电压，以经由第一USB接口和第二USB接口的电源端口提供给电子设备。电源适配器还包括控制器，用于控制功率变换器以允许使用USB电源电压对电池进行充电。

Description

将USB Type-C的交替模式应用于快速充电系统
技术领域
本发明涉及具有高效充电控制机制的可靠的电池充电系统。
背景技术
传统上，电池充电系统的安全性已经通过遵循日本电子信息技术工业协会(JEITA)关于电池供电系统的准则以及通过使用标准化电缆和连接器来确保。JEITA准则涵盖了电池的安全电压，电流和温度范围以及充电系统中的必要安全措施，以防止过充电、过放电和过温。通常通过使用标准化电缆(例如通用串行总线(USB)C型电缆)来确保连接到旅行适配器和移动设备的电缆的电流能力。电缆的机械结构和USB兼容性程序在一定程度上确保了市场上销售的电缆在允许的额定电流范围内工作时不会导致安全问题。此外，旅行适配器和移动设备中的充电电路确保在充电过程中不会超出这些额定值。
然而，充电速率的提高再次凸显了电池充电系统的安全性。充电系统将电缆暴露在比通常更高的电流下以增加充电速率可能会给电缆带来更大的压力。例如，充电速率的增加会给充电电缆、连接器和电池技术带来更多压力。由于劣质的电缆和连接器，连接器的磨损和连接器的污垢，即使是较低的充电速率也可能会导致安全问题。由于缺乏用于检测故障状况的可靠方法，在保持传统安全措施的同时增加充电速率的充电系统可能导致充电期间安全隐患的增加。
发明内容
需要新的安全功能，以提高电池充电系统的安全性。具体地，需要一种实时充电控制机制，其允许在电池充电系统中应用可靠的故障检测以提高安全性。鉴于这种需要，本发明公开了实现用于电子设备的可靠电池充电机制的装置和方法。具体地，提出了具有相关独立权利要求的特征的用于监视电池充电并相应地检测故障状况的电池充电机制，以提高电池充电系统的安全性。
根据本发明的一个方面，提供了一种用于监视电子设备的电池的充电的控制单元。控制单元可以设置/放置在电子设备中，例如手机、平板电脑等移动/便携式电子设备。通常，控制单元可以被包括在电子设备的充电单元或充电器中。电子设备的充电单元或充电器可以向电子设备的电池供应电流或电压以给电池充电。此外，电子设备可以具有可以连接到USB端口以用于电子设备与外部设备之间的数据和/或电力传输的通用串行总线(USB)控制器。具体地，USB控制器可以是以交替模式(alternate mode)操作的USB C型设备(具有或兼容USB C型规范中所定义的连接器和电缆的机械和电气属性)。
具体而言，控制单元包括控制输入，至少一个感测输入端口，感测输出端口和控制逻辑。控制输入被配置用于从电子设备的USB控制器接收控制信号。可选地或附加地，控制输入可以通过软件(SW)控制来实现，该软件读取USB控制器的状态并相应地更新控制单元的控制寄存器。在一个实施例中，SW控制可以经由I2C(内部集成电路)总线访问设备(例如，控制单元和USB控制器)。控制信号可以基于电子设备的USB控制器与外部设备(如电源适配器)之间的数据传输来提供。例如，电子设备的USB控制器可以根据USB协议与外部设备进行通信，并且USB命令的传输可以经由USB接口(端口)在USB控制器和外部设备之间执行，该USB接口可以用于将电子设备与外部设备连接。因此，USB控制器可以基于USB命令将控制信号提供给控制单元的控制输入。应该注意的是，USB控制器和外部设备之间的数据传输可以通过USB接口的一个或多个数字端口来执行。
更具体地说，所提出的电池充电机制可以包括直接充电机制。也就是说，电子设备的电池可以经由USB接口通过USB电源电压(VBUS)直接充电。在此，USB电源电压(VBUS)可以由外部设备(例如旅行/电源适配器)经由USB接口通过旁路路径直接提供给电池(例如，将电池连接到USB接口的路径，使得USB电源电压(VBUS)可以直接施加到电池上用于充电而不经过电子设备的充电器)，旁路路径可以使用开关来启用，例如电源开关。因此，控制单元可以进一步包括直接充电开关驱动端口，用于向电源开关(用于旁路路径)提供驱动信号，以使得能够从USB电源电压(VBUS)直接对电池充电。或者，控制单元还可以包括固定定标器(例如，高效固定定标器)或可以包括用于控制(高效率)固定定标器以实现直接充电的端口。在一些实施例中，所提出的电池充电机制可以是正常的充电机制，其中USB电源电压(VBUS)可以被施加到电池以通过电子设备的充电器进行充电。更详细地说，控制单元的至少一个感测输入端口被配置用于感测电池的模拟充电参数。特别地，所述至少一个感测输入端口可以连接到USB接口以感测由USB接口提供给电池的USB电源电压(VBUS)，和/或至少一个感测输入端口可以连接到电池以感测电池的电池充电电压(VBAT)。因此，可以基于例如USB电源电压(VBUS)和/或电池充电电压(VBAT)来感测电池的模拟充电参数。可以理解的是，除了使用USB电源电压(VBUS)和/或电池充电电压(VBAT)作为模拟充电参数的例子之外，还可以感测其他参数例如电池的充电电流作为电池的模拟充电参数。此外，任何允许检测USB电缆两端的电压降的信息都可以用作充电参数。
此外，控制单元的感测输出端口被配置为向USB接口提供模拟感测输出信号。具体地，可以在USB接口的模拟端口处提供模拟感测输出信号以发送到电源适配器。感测输出端口可以被配置为连续地输出(使用模拟感测输出信号)所感测到的电池的模拟充电参数，以通过USB接口进一步发送到电源适配器。为了实现这一点，控制单元的控制逻辑被配置用于在接收到控制信号时将至少一个感测输入端口与感测输出端口耦合。换句话说，控制单元的控制逻辑可以基于从USB控制器接收的控制信号将感测输入端口与感测输出端口连接。可选地或附加地，感测输入端口和感测输出端口之间的连接可基于软件(SW)控制来建立。类似于用于执行控制输入的功能的SW控制，用于将感测输入端口与感测输出端口连接的SW控制也可以相应地更新控制单元的一个或多个控制寄存器。在一个实施例中，可以具有I2C接口，SW控制可以通过该I2C接口来设置寄存器。
在一些实施例中，控制单元还可以包括多个感测输入端口和一个开关单元。开关单元可以与多个感测输入端口和感测输出端口耦合。此外，开关单元可以由控制逻辑控制以选择感测输入端口中的一个并将选择的感测输入信号(其可以与所选择的感测输入端口相关联)传递到感测输出端口。具体地，所选择的感测输入信号可以用于承载电池的对应感测模拟充电参数。即，所选择的感测输入信号可以与例如USB电源电压(VBUS)和/或电池充电电压(VBAT)相关联。此外，控制逻辑可以被配置为基于控制信号来控制开关单元，并且可以根据与来自USB控制器的控制信号相关联的命令来选择电池的感测模拟充电参数以输出到USB接口。
在一些实施例中，USB电源电压(VBUS)可以通过用于电池充电的控制单元提供给电池。在此，控制单元还可以包括与USB电源电压(VBUS)耦合的电源输入端口，用于产生电池充电电压(VBAT)的电池充电单元，以及与电池耦合的用于对电池充电的电池充电端口。控制单元可以经由电池充电端口向电池提供电池充电电压(VBAT)。在一些实施例中，控制单元还可以包括电压保护单元，用于在USB电源电压(VBUS)高于保护阈值的情况下防止电池充电单元产生电池充电电压(VBAT)。
这样，通过选择要输出到电源适配器的电池的合适充电参数，可以监视电源适配器处的电池充电条件，而不需要电子设备和电源适配器之间的数据通信(例如根据USB C型的规范)。由此，在电池的直接充电过程中，尤其是当电子设备与电源适配器之间的数据传输失败时，电池充电条件可以更有效且更可靠地被监控(例如，实时监控)。
根据本发明的另一方面，提供了一种用于给电子设备的电池充电的充电装置。通常，电子设备可以是移动或便携式电子设备，例如移动电话或平板电脑。充电装置可以被包括在电子设备中，用于向电子设备的电池提供电流或电压以对电池充电。根据本发明，充电装置包括通用串行总线(USB)接口和充电控制单元。
USB接口被配置为通过USB电缆将电子设备连接到电源适配器或其他电源设备。具体地，USB接口包括提供USB电源电压(VBUS)的电源端口和至少一个模拟数据端口，即适用于DC电压信号或DC电流信号的端口。如上所述，USB电源电压(VBUS)可以由电源适配器通过USB接口的电源端口提供，以给电子设备的电池充电。该至少一个模拟数据端口可以用于在电子设备和电源适配器之间传送一个或多个模拟信号。另外，USB接口可以包括至少一个数字数据端口，用于在电子设备和电源适配器之间传送一个或多个数字信号(数据)。
充电控制单元与USB接口和电池耦合。充电装置的充电控制单元可以类似于上述所提出的控制单元，或者可以执行与上述所提出的控制单元类似的功能。具体地，充电控制单元可以接收电池的至少一个模拟充电参数，并将至少一个模拟充电参数转送给USB接口的至少一个模拟数据端口。类似于上述控制单元，充电控制单元可以接收由USB接口的电源端口提供的USB电源电压(VBUS)，并且接收到的模拟充电参数可以与USB电源电压(VBUS)相关。此外，充电控制单元可以由经由USB接口接收的控制信号来控制。例如，USB接口可以使用由控制信号承载的USB命令来与充电控制单元通信，并且控制信号可以是在USB接口的数字端口处提供的或者经由至少一个数字数据端口接收的USB接口的数字信号。
在一些实施例中，电子设备的电池可以使用直接充电机制来充电。充电装置可以进一步包括电源开关，以使得能够从USB电源电压(VBUS)直接对电池进行充电，并且电源开关可以由充电控制单元控制。或者，直接充电也可以通过经由高效率固定定标器而不是简单的开关将USB电源电压连接到电池来实现。在一些实施例中，充电装置还可以包括与USB接口和充电控制单元耦合的USB控制器。USB控制器可以执行电子设备和电源适配器之间的数据和/或电力传输。更具体地，USB控制器可以通过USB协议与电源适配器通信(用于接收USB命令)，并且基于接收到的USB命令进一步控制充电控制单元。例如，USB控制器可以是以交替模式操作的USB C型设备。具体地，可以响应于USB控制器和电源适配器之间的数字通信而进入交替模式。在一些实施例中，电子设备的电池可以使用正常充电机制来充电。
更详细地说，充电装置还可以包括用于将来自USB控制器的模拟信号多路复用到USB接口的至少一个模拟数据端口的多路复用器。或者，可以将多路复用器配置为将来自充电控制单元的模拟信号多路复用到USB接口的至少一个模拟数据端口。特别地，可以控制多路复用器用于将至少一个模拟充电参数转送到USB接口的至少一个模拟数据端口。在一些实施例中，充电控制单元可以包括输出端口，用于向USB控制器提供至少一个模拟充电参数，用于将至少一个模拟充电参数转送到USB接口的至少一个模拟数据端口。在一些实施例中，充电控制单元可以包括输出端口，用于向多路复用器提供至少一个模拟充电参数，以将至少一个模拟充电参数转送到USB接口的至少一个模拟数据端口，而不涉及USB控制器(即，模拟充电参数的提供独立于USB控制器的操作，使得可以独立执行电池的充电而不受USB控制器的处理器的控制/触发)。
在一些实施例中，USB接口可以包括USB C型插座，并且该至少一个模拟数据端口可以是USB接口或USB C型插座的边带使用(SBU)端口。因此，至少一个模拟充电参数可以通过边带使用(SBU)信号被转送到USB接口的至少一个模拟数据端口，该边带使用(SBU)信号将会在USB C型插座的SBU端口处被接收，并经由SBU端口传输到电源适配器。在一些实施例中，充电设备还可以包括电压保护单元，用于在USB电源电压(VBUS)高于保护阈值时防止充电控制单元从USB电源电压对电池充电。
这样，所提出的充电装置通过实时且连续地将电池的充电参数转送到电源适配器来实现对电池充电状况的有效监测。通过这种方式，即使电子设备和电源适配器之间的(数字)数据传输不成功，也可以立即识别(直接)充电过程中的故障状况，可避免直接充电过程中由于高电压而造成的安全隐患。
根据本发明的另一方面，提供了一种用于经由USB电缆向电子设备供电的电源适配器。例如，电子设备可以是诸如移动电话、平板电脑等移动/便携式电子设备，并且电源适配器可以包括适用于移动/便携式电子设备的旅行适配器。换句话说，所提出的电源适配器可以用于包括上述的控制单元或充电装置的电子设备。根据本发明，电源适配器包括被配置为将主电源电压转换成USB电源电压(VBUS)的功率变换器以及被配置为将电源适配器与电子设备耦合的USB接口。此外，电源适配器包括控制器，用于控制功率变换器以控制电源适配器的输出电压和输出电流限制和/或允许电子设备中的电池的直接充电。
特别地，控制器可以耦合到USB接口的至少一个模拟数据端口以接收电池的至少一个模拟充电参数。如上所述，USB电源电压(VBUS)可以被提供用于对电子设备的电池充电，并且电池的至少一个模拟充电参数可以与USB电源电压(VBUS)相关联。此外，控制器可以被配置为基于至少一个模拟充电参数在电池充电期间控制功率变换器。例如，控制器可以被配置成通过在电池充电期间控制功率变换器来基于至少一个模拟充电参数来修改USB供电电压(VBUS)。更详细地说，控制器可以被配置成基于至少一个模拟充电参数来测量USB线缆两端的电压降。例如，可以通过测量由电源适配器提供的USB电源电压(VBUS)和在电子设备处获得的USB电源电压(VBUS)之间的电压差确定USB线缆两端的电压降(即，连接到电源适配器的USB电缆的一端和连接到电子设备的USB电缆的另一端之间的USB电源电压的电压差)。随后，控制器可以被配置为将电压降与阈值电压相比较，并且在测量的电压降超过阈值电压的情况下将功率变换器从所述USB接口的电源端口断开，使得USB电源电压(VBUS)不被提供给用于对电池(直接)充电的电子设备。通过这种方式，可以提供适当的USB电源电压，或者根据在电池充电期间出现问题的情况(例如，劣质电缆的高电缆电阻可能引起的安全问题)禁用USB电源电压，例如，在直接充电期间施加到电池的充电电压/电流过高。
在一些实施例中，电源适配器还可以包括USB控制器，以经由USB接口与电子设备根据USB协议执行数字通信。特别地，电源适配器可以被配置为基于USB控制器和电子设备之间的数字通信进入USB交替模式。在这种情况下，电子设备也可以进入USB交替模式。在一些实施例中，USB控制器可以被配置为将一个或多个控制信号传送给电子设备以启用和/或控制(直接)对电池充电。此外，发送到电子设备的控制信号可以包括用于选择供电子设备监视和反馈的模拟充电参数的信息。
需要说明的是，电源适配器的USB接口可以类似于上述充电装置的USB接口。特别地，USB接口可以包括USB C型插座。因此，电池的至少一个模拟充电参数可以经由在USB C型插座的SBU端口处接收的边带使用(SBU)信号来提供。此外，功率变换器可以包括电源控制器和桥式整流器。在一些实施例中，控制器可以被配置为在所测量的电压降超过阈值电压的情况下将USB接口的电源端口从电源控制器断开。
因此，通过响应于所监测的充电参数来实时监测电池的充电参数并动态地修改USB电源电压，与传统方法相比，所提出的电源适配器可以提供可靠的充电机制。特别是在对电池直接充电的情况下，始终观察电池充电条件(例如电池充电电流或电压)并且相应地调整USB电源电压和电流限制可以降低在直接充电期间可能发生的安全隐患的风险(例如过度充电、过度放电、超温等)。
根据本发明的另一方面，提供了一种用于使用电源适配器给电子设备的电池充电的充电系统。如上所述，电子设备可以是诸如移动电话、平板电脑等移动/便携式电子设备，并且电源适配器可以包括适用于移动/便携式电子设备的旅行适配器。可以理解的是，充电系统可以具有与上述所提出的充电装置类似的充电元件。充电系统也可以具有与上述所提出的电源适配器相似的供电元件。充电系统可以执行与所提出的充电装置和/或所提出的电源适配器类似的功能。
更具体地，充电系统包括设置于电子设备的第一通信接口和设置于电源适配器的第二通信接口，用于经由通信电缆将电子设备与电源适配器连接。充电系统还包括与第一通信接口和电池耦合的充电控制单元。具体地，充电控制单元被配置为接收充电系统的至少一个模拟充电参数(例如，电池的至少一个模拟充电参数)并且将至少一个模拟充电参数转送至第一个通信接口的至少一个模拟数据端口。此外，充电控制单元可以通过经由第一通信接口和第二通信接口从电源适配器接收的控制信号来控制。第一和第二通信接口之间的通信可以根据例如有线通信协议(例如USB协议)进行。
充电系统还包括设置在电源适配器处的功率变换器，用于将主电源电压转换为电源电压，以经由第一和第二通信接口的电源端口提供给电子设备。充电系统还包括设置在电源适配器处的控制器，用于控制功率变换器以允许使用电源电压对电子设备的电池进行充电(例如，直接充电或正常充电)。具体地，控制器可以耦合到第二通信接口的至少一个模拟数据端口以经由第一通信接口接收充电系统的所述至少一个模拟充电参数。而且，控制器被配置为基于至少一个模拟充电参数在电池充电期间控制功率变换器。为了实现直接充电过程，电子设备可以包括由充电控制单元控制的电源开关或高效率固定定标器，以使电池能够从电源电压直接充电，电源电压可以是USB电源电压(VBUS)。
在一些实施例中，充电系统还可以包括在电子设备中与第一通信接口和充电控制单元耦合的通信控制器。具体地，通信控制器可以经由第一和第二通信接口根据通信协议(例如USB协议)与电源适配器的控制器通信。例如，用于控制充电控制单元的控制信号可以包括接收到的命令，并且通信控制器可以被配置为基于所接收到的命令进一步控制充电控制单元以启用和/或控制(直接)对电池充电。
在一些实施例中，电子设备可以包括复用器，电子设备包括用于将来自第一通信接口控制器或充电控制单元的模拟信号多路复用到第一通信接口的至少一个模拟数据端口的多路复用器。特别地，多路复用器可以由充电控制单元控制，用于将至少一个模拟充电参数转送到第一通信接口的至少一个模拟数据端口。在一些实施例中，通信接口可以是以交替模式操作的USB C型设备。应当注意的是，电源适配器和电子设备可以基于USB控制器和电源适配器之间的数字通信进入交替模式。因此，至少一个模拟充电参数可以经由边带使用(SBU)信号被转送到第一USB接口的至少一个模拟数据端口(来自USB控制器或充电控制单元)。此外，可以通过边带使用(SBU)信号在第二USB接口的至少一个模拟数据端口上提供至少一个模拟充电参数。如上所述，可以在USB C型设备的SBU端口处提供SBU信号。
根据本发明，控制器可以被配置为基于至少一个模拟充电参数(其可以与USB电源电压(VBUS)或电池充电电压相关联)来测量电缆两端的电压降。在一些实施例中，控制器可以被配置为将电压降与阈值电压进行比较。控制器可以被配置为在测量的电压降超过阈值电压的情况下进一步将功率变换器从第二通信接口的电源端口断开，使得USB电源电压(VBUS)不被提供给用于充电的电子设备电池。
这样，所提出的充电系统通过直接将电池的充电参数转送给电源适配器来实现对电池充电状况的实时监控。本领域技术人员将会理解，电池充电的监测可以仅通过模拟信号(通过USB接口的模拟端口)来执行，并且电子设备和电源适配器之间的数据通信(通过USB接口的数字端口)对于监控来说不是必需的，使得高效充电控制回路能够独立于独立于USB数字通信。此外，基于所监测的充电条件进一步调整USB电源电压以用于电池充电，所提出的充电系统执行可靠的充电机制，其减少了在充电过程期间所引起的安全隐患(例如，在电池直接充电的情况下，处于整个受损电缆上的高充电电流/电压)。
根据本发明的另一方面，提供了一种使用电源适配器给电子设备的电池充电的方法。通常，电子设备通过USB电缆与电源适配器连接。电子设备可以是诸如移动电话、平板电脑等的移动/便携式电子设备，并且电源适配器可以包括适用于移动/便携式电子设备的旅行适配器。具体地，电子设备可以被配置为经由USB电力输送协议与电力适配器通信。所提出的方法可以在上述所提出的充电系统中实现。
根据本发明，该方法包括经由USB电缆从电子设备向电源适配器发送控制信号。该方法包括在电源适配器处将主电源电压转换成USB电源电压(VBUS)，并且经由USB电缆向电子设备提供USB电源电压(VBUS)，以对电子设备的电池进行充电(例如直接充电或电池正常充电)。此外，该方法包括在电子设备处接收充电系统(例如电池)的至少一个模拟充电参数，并且经由USB电缆的至少一个模拟数据端口将至少一个模拟充电参数转送至电源适配器。随后，该方法包括经由USB电缆的至少一个模拟数据端口在电源适配器处接收充电系统的至少一个模拟充电参数。该方法还包括基于至少一个模拟充电参数来控制在电池的(直接)充电期间在电源适配器处的USB供电电压(VBUS)和输出电流限制。
在一些实施例中，该方法可以进一步包括在电子设备处控制开关或固定定标器(例如高效固定定标器)，以使得能够从USB电源电压(VBUS)直接对电池充电。在一些实施例中，至少一个模拟充电参数可以经由边带使用(SBU)信号被转送到USB电缆的至少一个模拟数据端口。在这种情况下，可以在USB电缆的SBU端口处提供SBU信号。在一些实施例中，该方法可以进一步包括将来自USB控制器或电子设备的充电控制单元的模拟信号多路复用到USB电缆的至少一个模拟数据端口。
这样，通过监测电池的充电参数并根据监测到的充电参数来控制USB电源电压和输出电流限制，所提出的方法提供了简单且可靠的充电机制，其可以提高电池充电系统的安全性，而无需依靠电子设备和电源适配器之间的数据通信。尽管直接充电可能是最受益于安全性增加的方法，但是所提出的方法也可以类似地应用于正常充电。
应该注意的是，包括本文件中概述的其优选实施例的方法和系统可以独立使用或与本文件中公开的其他方法和系统结合使用。另外，系统上下文中概述的特征也适用于相应的方法。此外，本文件中概述的方法和系统的所有方面可以任意组合。特别地，权利要求的特征可以以任意的方式相互组合。
在本文中，术语“耦合”、“被耦合”、“连接”和“被连接”是指原件被彼此电性连接的，无论是例如通过导线，还是以某些其他方式直接连接。
附图说明
下面结合参考附图以示例性方式对本申请进行说明，其中：
图1a示意性地示出了包括旅行适配器和移动设备的直接充电系统的示例；
图1b示意性地示出了包括旅行适配器和移动设备的直接充电系统的示例；
图2a示意性地示出了本发明实施例的在旅行适配器和移动设备之间执行的信令交换过程的示例；
图2b示出了本发明实施例的USB C型插座的端口布置的示例；
图3a示意性地示出了本发明实施例的电池充电系统的示例；
图3b示意性地示出了本发明实施例的电池充电系统的示例；以及
图4示出了本发明实施例的电池充电方法的处理步骤。
具体实施方式
图1a示意性地示出了包括旅行适配器(TA)101和移动设备102的直接充电系统100的示例。移动设备102包括电池103和主充电器106。这里，电池充电拓扑被应用于其中旅行适配器101通过充电电缆104和接口(例如插座107)直接地并选择性地连接到电池103。旅行适配器101通过插座107向移动设备的电池103提供充电电源电压，用于给电池103充电。具体地，移动设备102具有旁路(例如开关105a)，用于将TA 101连接到电池103的主充电器106。当开关105a断开(打开)时，主充电器106可以接收(例如通过主充电器106的电压检测单元，未示出)由旅行适配器101提供的充电供电电压，然后(通过例如主充电器106的电池充电单元，未示出)向电池103提供电池充电电压以进行充电。开关105a处于断开状态的这种情况也可以称为通过主充电器106对电池103的正常充电。另一方面，当开关105a接通(闭合)时，由旅行适配器101提供的充电电源电压可以直接施加于电池103对其进行充电，而不需要经过主充电器106来执行对电池103的直接充电。通过应用直接充电机制，可以显著增加充电速率，实现快速充电系统。
可选地，作为用于实现直接充电系统100的另一个实施例，替代将开关105a应用于旁路，固定定标器105b可以用于如图1b所示的旁路。具体地，固定定标器105b可以是高效固定定标器，其可包括一个或多个电容元件以向电池103提供合适的电池充电电压用于充电(例如，通过适当的电压比率将由旅行适配器101提供的充电电源电压转换成合适的电池充电电压)。通过这种方式，可以在降低功耗的情况下实现高效的直接充电机制。
根据本发明的一些实施例，移动设备102可以是USB设备，接口107可以是USB接口。例如，移动设备102可以是USB C型设备，接口107可以是USB C型插座。USB Type-C规范引入了交替模式，其中C型电缆的信号可用于除原始USB功能之外的其他目的。当兼容的移动设备连接到兼容的旅行适配器(例如，连接到旅行适配器101的移动设备102)时，可以通过标准的USB电力输送(PD)信令和供应商定义的消息(VDM)进入交替模式。一般来说，USB电力输送(PD)指定供应商定义的消息(VDM)，可用于交换未被标准电力输送消息覆盖的信息。结构化的VDM可以用来实现比通常由PD消息传递所实现的更精细的电压和电流控制。因此，USBC型设备可以基于PD信令和VDM的交换进入备用模式。
图2a示意性地示出本发明实施例的在旅行适配器101和移动设备102之间执行的信令交换过程的示例。在此，PD通信在旅行适配器101和移动设备102已经检测到电缆插入203之后开始。在电缆插入之后，旅行适配器101表示下行面向端口(DFP)201，而移动设备102表示上行面向端口(UFP)202。术语“下行”和“上行”表示初始数据流的方向。旅行适配器101发送源能力消息，移动设备102从其发现可从旅行适配器101获得的功率电平。移动设备102选择期望的功率电平并发送请求消息。旅行适配器101接受该请求并在其相应地改变其输出功率之后发送PS_RDY消息。这表示旅行适配器101和移动设备102已经实现了明确协议204，即已经达到期望的操作条件。一旦实现第一明确协议，移动设备102就可以尝试供应商指定的消息(VDMs)。移动设备102发送具有对旅行适配器101和移动设备102共同的特定供应商ID的发现身份消息。如果旅行适配器101使用特定供应商ID，则其对确认通知予以响应，该确认将移动设备102被连接到使用公共供应商ID的旅行适配器的响应通知至移动设备102。然后移动设备102通过发送发现模式消息继续进行支持模式的请求。如果旅行适配器101支持任何模式，则其确认响应以移动设备102支持的格式列出其模式。随后，移动设备102得知其是否连接到支持期望的交替模式的旅行适配器。
由于DFP是交替模式的主端口，因此可以交换初始DFP和UFP操作，这可以通过DR_Swap命令启动。旅行适配器101可以用接受消息进行响应，之后旅行适配器101和移动设备102将改变操作角色，如201'和202'所示。然而，旅行适配器101仍然作为电源。移动设备102向旅行适配器101发送输入模式命令。旅行适配器101切换到期望的交替模式并响应确认。通过这种方式，可以由VDM触发进入交替模式，并且移动设备102和旅行适配器101都切换到交替模式，该交替模式允许将USB信号用于除了其初始目的之外的其它目的。应该注意的是，旅行适配器101和移动设备102之间的这些通信可以经由USB C型插座107的配置通道端口以数字方式执行。图2b示出了本发明实施例的USB C型插座的端口布置的示例。A1-A12和B1-B12表示接收来自旅行适配器101的信号和/或向旅行适配器101发送信号的端口(引脚)。具体地，一些端口(引脚)可以是用于接收/发送数字信号的数字数据端口，而一些端口(引脚)可以是用于接收/发送模拟信号的模拟数据端口。例如，上述的数字通信可以经由位于A5的配置信道(CC)端口207来执行。此外，模拟信号(诸如边带使用(SBU)信号)可以经由位于USB C型插座107的A8和B8处的SBU端口(即，分别经由SBU1 2061和SBU2 2062)被接收/发送。
还可以理解的是，在进入交替模式之后，USB C型插座107的一个或多个端口(引脚)可用于功能性重新配置(可重新配置的端口，例如TX和RX端口以及SUB端口)。也就是说，通过这些可重新配置的端口接收/发送的信号可以在交替模式下被重新分配。例如，显示端口协议可以通过使用交替模式在Type-C电缆上执行，其中USB 3.1的TX和RX线用于DisplayPort通道信号，并且SBU信号用于DisplayPort AUX信号。
图3a示意性地示出了本发明实施例的电池充电系统的示例。电池充电系统300a可以类似于图1的充电系统100(例如图1a，图1b)，并且包括电源适配器301(例如旅行适配器)和电子设备302(例如移动设备)。通常，电源适配器301与移动设备302耦合并且适合于对移动设备302的电池304充电。如上所述，移动设备302可以是具有USB C型插座306的USB C型设备，以作为与外部设备通信的接口，例如，电源适配器301也具有USB C型插座307。因此，移动设备302经由接口(即USB C型插座306、307)通过USB电缆连接到用于数据/电力传输的电源适配器301。例如，电源适配器301通过USB C型插座306、307向移动设备301提供USB电源电压VBUS以用于电池充电。USB C型插座306、307可以具有与USB型C插座107相似的引脚布置。
更详细地说，移动设备302包括USB控制器305和与USB C型插座306和电池304耦合的充电控制单元303(例如充电器IC)。USB控制器305与USB C型插座306和充电器303耦合。充电器303具有控制输入317，其从USB控制器305接收控制信号。此外，充电器303可以具有与USB电源电压VBUS耦合的电源输入端口318a，以及与电池304耦合的电池充电端口318b。如上所述，充电系统300a可以使用电源开关或高效固定定标器(类似于图1a的开关105a和图1b的固定定标器105b，起在图3中都未示出)用于旁路路径。充电器303可以具有直接充电开关驱动端口(未示出)以向电源开关提供/控制驱动信号，以使电池304能够从电源适配器301提供的USB电源电压VBUS直接充电。当电源开关接通时，USB电源电压VBUS通过旁路直接提供给电池304，并且充电系统300a以直接充电模式操作。当电源开关关闭时，可以将USB电源电压VBUS提供给充电器303，并且充电器303可以具有电池充电单元(未示出)以根据USB电源电压VBUS产生电池充电电压VBAT(以正常充电模式操作)。充电器303还可以包括电压保护单元309，用于在USB电源电压VBUS高于保护阈值的情况下防止电池充电单元产生电池充电电压VBAT。或者，在使用固定定标器以直接充电模式操作的情况下，充电器303可以具有用于控制固定定标器的端口，以实现由电源适配器301提供的USB电源电压VBUS对电池304的直接充电。
充电器303还具有用于感测电池充电系统(例如电池304)的模拟充电参数的一个或多个感测输入端口。模拟充电参数可以是反映电池304的即时充电状态的充电电压或充电电流。例如，当充电系统300a以充电模式(例如直接充电模式或正常充电模式)运行时，电源输入端口318a可以用于感测USB电源电压VBUS，并且电池充电端口318b可以用于感测电池充电电压VBAT。充电器303还具有感测输出端口314，用于向USB C型插座306提供模拟感测输出信号。模拟感测输出信号可以通过USB C型插座306、307输出到电源适配器301。应当注意的是，在感测输入端口318a、318b处感测到的充电参数可以被进一步输出到感测输出端口314。具体地，充电器303包括用于将感测输入端口318a、318b与感测输出端口314耦合的控制逻辑(未示出)。
根据一些实施例，如果考虑到多个感测输入端口，则充电器303可以选择感测输入端口318a、318b中的一个以将其感测输入信号输出到感测输出端口314，感测输入信号承载相应的模拟充电参数。特别地，充电器303包括与感测输入端口318a、318b和感测输出端314耦合的开关单元(未示出)，并且由控制逻辑控制以选择感测输入端口318a、318b中的一个以将所选择的感测输入信号(对应于选择的充电参数)传送到感测输出端口314。因此，所选择的感测输入信号可以与USB电源电压VBUS和/或电池充电电压VBAT相关联。而且，开关单元可以由控制逻辑基于从USB控制器305接收的控制信号来控制。
用于将移动设备302与电源适配器301相连接的USB C型插座306、307包括电源端口313、313'(根据图2b所示的引脚排列位于A4、A9、B4、B9处)，用于提供USB电源电压VBUS。如上所述，USB C型插座306、307包括用于接收/发送模拟数据信号的至少一个模拟数据端口315、315'和用于接收/发送数字数据信号的至少一个数字端口316、316'。例如，USB控制器305可以经由USB C型插座306、307的数字数据端口(例如配置通道CC端口316、316')使用USB协议与电源适配器301通信。电源适配器301还可以经由USB C型插座306、307的数字数据端口接收来自USB控制器305的数字控制信号以控制充电器303(例如，通过基于数字控制信号所承载USB命令向控制器发送控制信号)。还可以理解的是，移动设备302被以交替模式操作，所述以交替模式操作基于USB控制器305和电源适配器301之间的经由USB C型插座306、307的数字数据端口(例如，根据如图2a中所述的通信过程，经由CC端口316、316')的数字通信而进入交替模式。
此外，USB控制器305可以经由USB C型插座306、307的模拟数据端口(例如边带使用(SBU)端口315、315')将充电器303处感测到的充电参数(其由模拟信号承载，例如边带使用SBU信号)接收并转送至电源适配器301。应该注意的是，可以应用多路复用器(未示出)将承载待转送的来自USB控制器305的转送充电参数的模拟信号多路复用到USB C型插座的模拟数据端口。
根据本实施例，电源适配器301包括功率变换器310和控制器308。功率变换器310包括电源控制器311和桥式整流器312，以将主电源电压转换为USB电源电压VBUS。控制器308用于控制功率变换器310以允许(直接)对电池304进行充电。具体地，控制器308耦合到USBC型插座307的模拟数据端口(例如，一个或多个SBU端口315')以接收电池304的模拟充电参数。应该注意的是，控制器308可以在对电池304(直接)充电期间基于模拟充电参数来控制电力转换器310。此外，控制器308还可以包括类似于USB控制器305的USB控制器，或者控制器308也可以执行与由USB控制器305执行的功能类似的功能，例如，在电源适配器301和移动设备302之间以数字方式传送控制信号。类似于移动设备302，电源适配器301也可以基于控制器308和USB控制器305之间的数字通信(例如PD通信)经由USB C型插座306、307的数字数据端口进入交替模式进行操作(例如，根据图2a中描述的通信过程经由CC端口316、316')。一旦交替模式被激活，则C型电缆(即SBU1、SBU2)的边带SBU信号被用作电源适配器301和移动设备302之间的差分感测线。由于SBU信号不一定是AC-耦合，SBU信号适用于电压检测。
在本发明中提出的交替模式中，SBU信号被用于感测移动设备302的输入电压(例如，USB电源电压VBUS)。在进入交替模式之后，如上所述，移动设备302将感测线(即，感测输出端口314)连接到SBU信号。充电器IC 303连接到靠近由USB C型插座306执行的USB连接器的远程感测节点(耦合到电源端口313)。感测线路的输入阻抗足够高，使得其不影响VBUS和地(GND)的有效阻抗。充电器303将感测线的已缓冲版本(即感测输出端口314)反馈到Type-C控制器305的输入。Type-C控制器305检测Type-C插头的方位，并且能够将感应线到Type-C连接器的正确引脚(即SBU端口)。另一方面，电源适配器301将SBU线(用于接收/发送SBU信号的SBU端口)连接到包括控制器308的监控电路。应当注意的是，SBU线交叉连接在Type-C电缆中，例如电源适配器端的SBU1线连接到移动设备端的SBU2线。通过监控电路，电源适配器可测量Type-C电缆和连接器之间的电压降。控制器308(电源适配器301的次级侧控制器)将电压降与阈值(例如，最大电压降VMAX_DROP)进行比较。如果超过阈值，则次级侧控制器断开VBUS输出。
可以通过几种方式从移动设备检测/监测错误状况。一旦电源适配器301从初级侧控制器(即电源控制器311)断开VBUS，电缆电流将下降到零。尽管移动设备端的VBUS电压可能不会降至零，但由于直接充电，USB电源电压稳定在由电池电压所限定的电压。然而，移动设备302仍然可以检测到VBUS与可以由移动设备302检测到的下降电缆电流断开，并且移动设备302可以停止充电(其可以通过电压保护单元309来执行)。故障情况可能由电缆断开引起，这意味着PD通信链路断开。然而，如果不是这种情况，移动设备302也可以通过经由供应商定义的消息(VDM)定期检查电源适配器301中的状态寄存器来检测故障状况。一旦检测到故障，移动设备302可以触发中断以通知移动设备302的应用处理器，并且移动设备302中的充电器驱动器之后可以决定以更低的电流重新尝试充电。
图3b示意性地示出了本发明实施例的电池充电系统的示例。电池充电系统300b与电池充电系统300a相似。换句话说，在两个电池充电系统300a、300b中使用的元件/单元可具有相同或相似的功能，因此为简单起见，相应的解释在此不再赘述。然而，应当注意的是，充电系统300b中的充电器303的感测输出端口314直接连接到USB C型插座306的SBU端口315(经由开关319)而不经过USB控制器305，使得模拟充电参数被直接输出到SBU端口315而不是由USB控制器305转送。
如上所述，USB Type-C的交替模式允许使用USB信号用于其他目的，而不是执行其原始USB功能，使其适用于交替模式实现，以实现安全快速充电。特别地，在移动设备的USB输入和电源适配器中的控制器之间使用USB Type-C边带信号的连接时，当检测到充电电缆上的异常电压降时，电源适配器可以应用关闭电源适配器的监控功能。换句话说，USB信号用于从电源适配器的次级侧监控移动设备的输入电压。
因此，通过使用上述的USB Type-C规格的交替模式，可以实现用于快速充电系统的安全功能。通过监视功能，电源适配器可以实现自动安全功能，从而在检测到电缆上的异常电压降的情况下禁用电源适配器。
图4示出了本发明实施例的所提出的电池充电方法的处理步骤。方法400可以在电池充电系统中实现，例如，上述的电池充电系统300a、300b。方法400包括经由USB电缆将来自电子设备的控制信号发送(步骤401)到电源适配器。方法400包括在电源适配器处将主电源电压转换(步骤402)为USB电源电压(VBUS)并且经由USB电缆向电子设备提供(步骤403)USB电源电压(VBUS)以对电子设备的电池进行充电。方法400还包括在电子设备处接收(步骤404)电池充电系统的至少一个模拟充电参数，并且经由USB电缆的至少一个模拟数据端口将至少一个模拟充电参数转送(步骤405)到电源适配器。方法400还包括在电源适配器处经由USB电缆的至少一个模拟数据端口接收(步骤406)电池充电系统的至少一个模拟充电参数，并且在电源适配器处基于所述至少一个模拟充电参数，在电池充电期间控制(步骤407)USB电源电压(VBUS)。
应当注意的是，上述的设备特征对应于相应的方法特征，然而，出于简洁的原因，可能没有明确地描述。本文的公开也被认为也延伸到这样的方法特征。
可以理解的是，在旅行适配器侧实施电缆监控进一步提高了安全性，因为在出现安全危险的情况下关闭充电系统，不依赖于移动设备侧的监控电路以及移动设备与旅行适配器之间的通信。因此，所提出的特征不会对系统造成任何干扰，它不需要专用电缆或连接器，并且与USB标准100％兼容。
具体地，所提出的设备和方法在旅行适配器侧引入可靠的监测特征，其检测充电电缆上的异常电压降，并自动禁用旅行适配器而无需移动设备参与。
对于利用高充电电流并以接近于充电电缆和连接器的最大额定电流工作的、并因此需要额外的安全措施来检测与电缆和连接器相关的安全隐患的移动设备，所提出的设备和方法提供了更有效的安全措施，因为它们在旅行适配器侧自主实现，而不依赖移动设备侧的监视功能以及旅行适配器和移动设备之间的通信。当不使用专用连接器和电缆时，本发明的安全特征更容易适用于系统。
应当注意的是，说明书和附图仅仅说明了所提出的方法和设备的原理。本领域的技术人员将能够实现各种布置，尽管在此没有明确地描述或示出，但体现了本发明的原理并且被包括在其精神和范围内。
此外，本文中概述的所有示例和实施例主要旨在明确地仅用于解释目的，以帮助读者理解所提出的方法和设备的原理。此外，这里的所有提供本发明的原理、方面及其中具体的实施例，旨在包含其等同物。

Claims (35)

1.一种用于监视电子设备的电池的充电的控制单元，所述控制单元包括：
控制输入，用于从电子设备的USB控制器接收控制信号；
至少一个感测输入端口，用于感测电池的模拟充电参数；
感测输出端口，用于将模拟感测输出信号提供至用于将电子设备与电源适配器连接的USB接口；以及
控制逻辑，用于在接收到控制信号时执行将所述至少一个感测输入端口与所述感测输出端口耦合。
2.根据权利要求1所述的控制单元，其包括多个感测输入端口以及与所述多个感测输入端口和所述感测输出端口耦合的开关单元，所述开关单元由所述控制逻辑控制，以便选择所述感测输入端口中的一个以及将选择的感测输入信号传递到所述感测输出端口，所述控制逻辑根据控制信号控制开关单元。
3.根据权利要求1所述的控制单元，其包括直接充电开关驱动端口，用于向所述电子设备的电源开关提供驱动信号，使得能够从USB电源电压对所述电池进行直接充电，和/或包括固定定标器或用于控制固定定标器进行直接充电的端口。
4.根据权利要求2所述的控制单元，其包括与USB电源电压耦合的电源输入端口，用于产生电池充电电压的电池充电单元，以及与所述电池耦合以用于对所述电池充电的电池充电端口。
5.根据权利要求2所述的控制单元，其中，所选择的感测输入信号与USB电源电压和/或电池充电电压相关联。
6.根据权利要求4所述的控制单元，还包括电压保护单元，用于在所述USB电源电压高于保护阈值的情况下防止所述电池充电单元产生电池充电电压。
7.根据权利要求1所述的控制单元，其中，所述USB控制器是以交替模式操作的USB C型设备。
8.一种用于为电子设备的电池充电的充电装置，所述充电装置包括：
USB接口，用于通过USB电缆将所述电子设备与电源适配器连接，所述USB接口包括提供USB电源电压的电源端口和至少一个模拟数据端口；以及
充电控制单元，其与所述USB接口和电池耦合，所述充电控制单元接收电池的至少一个模拟充电参数，并将所述至少一个模拟充电参数转送到USB接口的至少一个模拟数据端口，所述充电控制单元由通过所述USB接口接收的控制信号控制。
9.根据权利要求8所述的充电装置，还包括电源开关，以使得能够从所述USB电源电压对所述电池进行直接充电，所述电源开关由所述充电控制单元控制。
10.根据权利要求8所述的充电装置，还包括与所述USB接口和所述充电控制单元耦合的USB控制器，所述USB控制器经由USB协议与所述电源适配器通信，并且基于接收的USB命令来控制所述充电控制单元。
11.根据权利要求10所述的充电装置，还包括用于将来自所述USB控制器或所述充电控制单元的模拟信号多路复用到所述USB接口的所述至少一个模拟数据端口的多路复用器，所述多路复用器被控制用于将所述至少一个模拟充电参数转送到所述USB接口的至少一个模拟数据端口。
12.根据权利要求10所述的充电装置，所述充电控制单元包括输出端口，用于将所述至少一个模拟充电参数提供给所述USB控制器，以用于将所述至少一个模拟充电参数转送到所述USB接口的所述至少一个模拟数据端口。
13.根据权利要求8所述的充电装置，所述USB接口包括至少一个数字数据端口，所述控制信号经由所述至少一个数字数据端口接收。
14.根据权利要求8所述的充电装置，还包括电压保护单元，用于在所述USB电源电压高于保护阈值的情况下防止所述充电控制单元从所述USB电源电压对所述电池充电。
15.根据权利要求10所述的充电装置，其中，所述USB控制器包括以交替模式操作的USBC型设备，其中，响应于所述USB控制器与所述电源适配器之间的数字通信而进入所述交替模式。
16.根据权利要求15所述的充电装置，其中，所述USB接口包括USB C型插座，其中所述至少一个模拟充电参数经由边带使用信号被转送到所述USB接口的所述至少一个模拟数据端口，以在所述USB C型插座的边带使用端口处被接收。
17.一种用于经由USB电缆向电子设备供电的电源适配器，所述电源适配器包括：
功率变换器，用于将主电源电压转换为USB电源电压；
USB接口，用于将电源适配器与电子设备耦合；以及
控制器，用于控制所述功率变换器以控制所述电源适配器的输出电压和输出电流限制，所述控制器耦合到所述USB接口的至少一个模拟数据端口以接收所述电池的至少一个模拟充电参数，所述控制器基于所述至少一个模拟充电参数在所述电池充电期间控制所述功率变换器。
18.根据权利要求17所述的电源适配器，还包括USB控制器，用于根据USB协议经由所述USB接口与所述电子设备进行数字通信，所述USB控制器将一个或多个控制信号传送至所述电子设备以启用和/或控制电池的充电。
19.根据权利要求18所述的电源适配器，其中，发送到所述电子设备的控制信号包括用于选择用于由所述电子设备监视和反馈的模拟充电参数的信息。
20.根据权利要求17所述的电源适配器，其中，所述控制器被配置为通过在所述电池的充电期间控制所述功率变换器来基于所述至少一个模拟充电参数来修改所述USB电源电压。
21.根据权利要求17所述的电源适配器，其中，所述控制器被配置为基于所述至少一个模拟充电参数来测量所述USB电缆两端的电压降，其中所述控制器被配置为将所述电压降与阈值电压进行比较，并且在所测量的电压降超过所述阈值电压时将所述功率变换器从所述USB接口的电源端口断开，使得所述USB电源电压不被提供给用于对电池充电的电子设备。
22.根据权利要求18所述的电源适配器，其中，所述电源适配器被配置为基于所述USB控制器与所述电子设备之间的数字通信进入USB交替模式。
23.根据权利要求17所述的电源适配器，其中，所述USB接口包括USB C型插座，其中，所述电池的所述至少一个模拟充电参数借助于在所述USB C型插座的边带使用端口处接收的边带使用信号来提供。
24.根据权利要求21所述的电源适配器，其中，所述功率变换器包括电源控制器和桥式整流器，其中所述控制器被配置为在所测量的电压降超过所述阈值时将所述USB接口的所述电源端口从所述电源控制器断开。
25.一种用于使用电源适配器给电子设备的电池充电的充电系统，所述充电系统包括：
设置于所述电子设备的第一通信接口以及设置于所述电源适配器处的第二通信接口，用于经由通信电缆将所述电子设备与所述电源适配器进行连接；
充电控制单元，与所述第一通信接口和所述电池耦合，所述充电控制单元接收所述充电系统的至少一个模拟充电参数，并将所述至少一个模拟充电参数转送至所述第一通信接口的至少一个模拟数据端口，所述充电控制单元通过经由所述第一通信接口和所述第二通信接口从所述电源适配器接收的控制信号来控制；
功率变换器，其设置于所述电源适配器处，以将主电源电压转换为将经由所述第一和第二通信接口的电源供应端口被提供给所述电子设备的电源电压；以及
设置在电源适配器处的控制器，用于控制功率变换器以允许使用电源电压对电子设备的电池进行充电，所述控制器耦合至所述第二通信接口的至少一个模拟数据端口以经由所述第一通信接口接收所述电池的所述至少一个模拟充电参数，所述控制器基于所述至少一个模拟充电参数在所述电池的充电期间控制所述功率变换器。
26.根据权利要求25所述的充电系统，其中，所述电子设备包括由所述充电控制单元控制的电源开关或固定定标器，以使得能够从所述电源电压对所述电池进行直接充电。
27.根据权利要求25所述的充电系统，还包括与所述第一通信接口和所述充电控制单元耦合的通信控制器，所述通信控制器经由所述第一和第二通信接口根据通信协议与所述电源适配器的控制器进行通信，所述用于控制所述充电控制单元的控制信号包括由所述第一通信接口接收的命令，所述通信控制器还控制所述充电控制单元以基于所接收的命令启用和/或控制所述电池的充电。
28.根据权利要求27所述的充电系统，其中，所述电子设备包括用于将来自所述第一通信接口控制器或所述充电控制单元的模拟信号多路复用到所述第一通信接口的所述至少一个模拟数据端口的多路复用器，所述多路复用器由充电控制单元控制，用于将所述至少一个模拟充电参数转送到所述第一通信接口的所述至少一个模拟数据端口。
29.根据权利要求27所述的充电系统，其中，所述通信接口是以交替模式操作的USB C型设备，并且所述电源适配器和所述电子设备基于所述通信控制器和所述电源适配器之间的数字通信进入所述交替模式，其中所述至少一个模拟充电参数被转送到第一通信接口的至少一个模拟数据端口并且经由边带使用信号在第二通信接口的至少一个模拟数据端口处被提供，其中可以在所述USB C型设备的边带使用端口处提供边带使用信号。
30.根据权利要求25所述的充电系统，其中，所述控制器被配置为基于所述至少一个模拟充电参数来测量所述通信电缆两端的电压降，其中所述控制器被配置为将所述电压降与阈值电压进行比较，并且在所测量的电压降超过所述阈值电压时将所述功率变换器从所述第二通信接口的电源端口断开，使得所述电源电压不被提供给用于对电池充电的电子设备。
31.一种使用电源适配器给电子设备的电池充电的方法，所述电子设备经由USB电缆与所述电源适配器耦合，所述方法包括：
经由所述USB电缆从电子设备发送控制信号至所述电源适配器；
在所述电源适配器处，将主电源电压转换为USB电源电压，并且经由USB电缆向电子设备提供USB电源电压，以对电子设备的电池进行充电；
在所述电子设备处，接收所述电子设备中的充电系统的至少一个模拟充电参数；
经由所述USB线缆的至少一个模拟数据端口将所述至少一个模拟充电参数转送至所述电源适配器；
在所述电源适配器处，经由所述USB线缆的所述至少一个模拟数据端口接收所述充电系统的所述至少一个模拟充电参数；以及
在所述电源适配器处，基于至少一个模拟充电参数在电池充电期间控制USB电源电压。
32.根据权利要求31所述的方法，还包括在所述电子装置处控制，开关或固定定标器，以使得能够从所述USB电源电压对所述电池进行直接充电。
33.根据权利要求31所述的方法，其中，所述电子设备经由USB电力输送协议与所述电源适配器通信。
34.根据权利要求33所述的方法，其中，所述至少一个模拟充电参数经由边带使用信号被转送到所述USB电缆的所述至少一个模拟数据端口，其中所述边带使用信号在USB电缆的边带使用端口处被提供。
35.根据权利要求31所述的方法，还包括将来自所述电子设备的USB控制器或充电控制单元的模拟信号多路复用到所述USB电缆的所述至少一个模拟数据端口。
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