CN108988431B - 一种多协议充电装置以及多协议充电方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种多协议充电装置以及多协议充电方法，其中，该多协议充电装置包括：电源；充电接口；充电管理电路，耦接电源和充电接口，用于利用电源对与充电接口耦接的外部设备进行充电，或利用外部设备对电源进行充电；协议识别电路，耦接充电接口，用于识别与外部设备通讯的协议类型；控制电路，耦接协议识别电路和充电管理电路，用于根据协议识别电路识别的协议类型，调节充电管理电路的充电模式。通过上述方式，本申请的充电装置能够兼容多种协议，提高了充电装置的适配能力，增强了充电装置的功能性。

Description

一种多协议充电装置以及多协议充电方法

技术领域

本申请涉及充电技术领域，特别是涉及一种多协议充电装置以及多协议充电方法。

背景技术

随着移动终端的发展，移动终端所具有的功能越来越多且越来越强大，这就导致了移动终端的耗电量也逐渐加大，然而，移动终端的大小有限，限制了电池的体积。

基于上述原因，移动电源(Mobile Power Pack，MPP)应运而生，移动电源也叫充电宝、旅行充电器等，是一种集供电和充电功能于一体的便携式充电器，可以给手机、平板电脑等数码设备随时随地充电。如何提高移动电源的适配能力以及充电能力，成为了亟待解决的问题。

发明内容

本申请主要解决的技术问题是提供一种多协议充电装置以及多协议充电方法，能够使一个充电装置兼容多种协议，提高了充电装置的适配能力，增强了充电装置的功能性。

为解决上述技术问题，本申请采用的一个技术方案是：提供一种多协议充电装置，该多协议充电装置包括：电源；充电接口；充电管理电路，耦接电源和充电接口，用于利用电源对与充电接口耦接的外部设备进行充电，或利用外部设备对电源进行充电；协议识别电路，耦接充电接口，用于识别与外部设备通讯的协议类型；控制电路，耦接协议识别电路和充电管理电路，用于根据协议识别电路识别的协议类型，调节充电管理电路的充电模式。

为解决上述技术问题，本申请采用的另一个技术方案是：提供一种多协议充电方法，应用于充电装置，该多协议充电方法包括：识别充电装置与外部设备通讯的协议类型；采用与协议类型相匹配的充电模式对外部设置进行充电，或采用与协议类型相匹配的充电模式通过外部设备对充电装置进行充电。

本申请的有益效果是：区别于现有技术的情况，本申请提供的多协议充电装置包括：电源；充电接口；充电管理电路，耦接电源和充电接口，用于利用电源对与充电接口耦接的外部设备进行充电，或利用外部设备对电源进行充电；协议识别电路，耦接充电接口，用于识别与外部设备通讯的协议类型；控制电路，耦接协议识别电路和充电管理电路，用于根据协议识别电路识别的协议类型，调节充电管理电路的充电模式。通过上述方式，能够通过协议的识别进而选择不同的充电模式，使一个充电装置能够兼容多种协议，提高了充电装置的适配能力，增强了充电装置的功能性。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例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申请的一些实施例，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。其中：

图1是本申请提供的多协议充电装置一实施例的结构示意图；

图2是本申请提供的多协议充电装置另一实施例的结构示意图；

图3是本申请提供的多协议充电装置另一实施例中Type-c接口母座引脚的结构示意图；

图4是本申请提供的多协议充电装置另一实施例中Type-c接口公头引脚的结构示意图；

图5是本申请提供的多协议充电装置又一实施例的结构示意图；

图6是本申请提供的多协议充电方法一实施例的流程示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅用于解释本申请，而非对本申请的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本申请相关的部分而非全部结构。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

本申请中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。此外，术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。

参阅图1，图1是本申请提供的多协议充电装置一实施例的结构示意图，该多协议充电装置包括电源10、充电接口20、充电管理电路30、协议识别电路40以及控制电路50。

其中，该多协议充电装置通过充电接口20耦接外部设备，一方面能够接收外部设备的供电对该多协议充电装置进行充电，另一方面能够利用该多协议充电装置内部的电源10对外部设备进行充电。例如，在外部设备对该多协议充电装置进行充电时，该外部设备可以是220V的家用电源，也可以是其他的移动设备，例如电脑、平板等；在该多协议充电装置对外部设备进行充电时，可以是对一般的电子设备进行充电，例如手机、平板、智能穿戴设备等。

其中，充电管理电路30耦接电源10和充电接口20，用于利用电源10对与充电接口20耦接的外部设备进行充电，或利用外部设备对电源进行充电。

其中，该电源10可以是电池供给、AC-DC(交流-直流)供给或者DC-DC(直流-直流)供给，这里不作限制。

具体地，该充电管理电路30可以是DC-DC转换电路，DC-DC转换电路用于转变输入电压后有效的输出固定电压，相当于是变压电路，该DC-DC转换电路具体可以是升压电路(Boost)、降压电路(Buck)或者升降压电路(Buck-Boost)。

可以理解的，该充电管理电路30可以集成电路的形成体现，另外，在该集成电路中，还可以集成充放电电路。一般充电装置内的电源10采用锂电池，锂电池比较容易受损，怕过充电和过放电，这个充放电电路能够起到防止电池过充和过放的作用。具体地，当对充电装置的电池充电至满电状态时，该充放电电路就会停止对电池进行充电；当电池对外部设置充电，即电池放电到较低电压时，该充放电电路会停止电池继续放电。

其中，协议识别电路40耦接充电接口20，用于识别与外部设备通讯的协议类型；控制电路50耦接协议识别电路40和充电管理电路30，用于根据协议识别电路40识别的协议类型，调节充电管理电路30的充电模式。

具体地，可以预先设置协议类型和充电模式的对应关系，例如，第一协议对应第一充电模式，第二协议对应第二充电模式，控制电路50根据协议识别电路识别的电路类型，控制充电管理电路30调节相应的充电模式。

可选的，在一具体的实施例中，该充电接口20为Type-C接口，Type-C接口至少包括CC引脚、D+引脚和D-引脚，协议类型可以具体包括PD协议、DP/DM协议。

PD协议，即Power Delivery功率传输协议，PD协议基于USB3.1，是USB3.1中即Type-C接口后提出的功率传输概念，可以为这种技术带来更大的灵活性，将充电能力扩大为原有技术的10倍，最高可达100瓦。

DP/DM协议，即传统的USB2.0数据传输中传输D+/D-数据所定义的规范，通过D+数据线和D-数据线来实现。可以理解的，Type-C接口仍然保留了D+/D-引脚，所以依然可以对DP/DM协议进行识别。

其中，不同的协议对应的充电模式可以具体到充电电压、充电电流等。

具体地，以手机作为外部设备，在外部设备和充电装置都具备PD协议的情况下，具体的充电过程如下：

1、USB OTG(On-The-Go)的PHY监控VBUS电压，如果有VBUS的5V电压存在并且检测到OTG ID脚是1K下拉电阻(不是OTG Host模式，OTG Host模式的ID电阻是小于1K的)，就说明该电缆是支持USB PD的；

2、USB OTG做正常BCS V1.2规范的充电装置探测并且启动USB PD设备策略管理器，策略管理器监控VBUS的直流电平上是否耦合了FSK信号，并且解码消息得出是Capabilities Source消息，就根据USB PD规范解析该消息得出USB PD充电装置所支持的所有电压和电流列表对；

3、手机根据用户的配置从CapabilitiesSource消息中选择一个电压和电流对，并将电压和电流对加在Request消息的payload上，然后策略管理器将FSK信号耦合到VBUS直流电平上；

4、充电装置解码FSK信号并发出Accept消息给手机，同时调整Power Supply的直流电压和电流输出；

5、手机收到Accept消息，调整Charger IC的充电电压和电流；

6、手机在充电过程中可以动态发送Request消息来请求充电装置改变输出电压和电流，从而实现快速充电的过程。

在上述实施例中，基于DP/DM协议的通讯方式包括但不限于BC1.2、ChineseTelecommunication industry Standard YD/T 1591-2009、QC3.0/QC2.0、FCP、AFC、AppleProtocol。

区别于现有技术的情况，本实施例的多协议充电装置包括：电源；充电接口；充电管理电路，耦接电源和充电接口，用于利用电源对与充电接口耦接的外部设备进行充电，或利用外部设备对电源进行充电；协议识别电路，耦接充电接口，用于识别与外部设备通讯的协议类型；控制电路，耦接协议识别电路和充电管理电路，用于根据协议识别电路识别的协议类型，调节充电管理电路的充电模式。通过上述方式，能够通过协议的识别进而选择不同的充电模式，使一个充电装置能够兼容多种协议，提高了充电装置的适配能力，增强了充电装置的功能性。

参阅图2，图2是本申请提供的多协议充电装置另一实施例的结构示意图，该多协议充电装置包括电源10、充电接口20、充电管理电路30、协议识别电路40以及控制电路50。

其中，在本实施例中，协议识别电路40具体包括第一协议识别电路41和第二协议识别电路42。第一协议识别子电路41用于识别与外部设备通讯的第一协议；第二协议识别子电路42用于识别与外部设备通讯的第二协议。

其中，该多协议充电装置通过充电接口20耦接外部设备，充电管理电路30耦接电源10和充电接口20，协议识别电路40耦接充电接口20，控制电路50耦接协议识别电路40和充电管理电路30。

具体地，第一协议识别子电路41具体用于在对外部设备充电时，确定与外部设备通讯的第一协议，以及在外部设备对电源进行充电时，且外部设备的电压大于设定电压值时，确定与外部设备通讯的第一协议。

具体地，第二协议识别子电路42具体用于在外部设备对电源进行充电时，且外部设备的电压小于或等于设定电压值时，确定与外部设备通讯的第二协议。

其中，第二协议识别子电路42具体用于在确定与外部设备通讯的第二协议后，将第二协议数据发送给控制电路50；控制电路50基于第二协议数据，确定相应的充电模式，并控制充电管理电路30采用该充电模式对电源10充电。

可选的，在一实施例中，充电接口20为Type-C接口，包括CC引脚、D+引脚和D-引脚。第一协议识别子电路41为PD协议识别子电路，第二协议识别子电路42为DP/DM协议识别子电路；其中，DP/DM协议是基于D+/D-数据传输的协议。

PD协议识别子电路耦接CC引脚，用于在对外部设备充电时，确定与外部设备通讯的PD协议；以及在外部设备对电源进行充电时，根据CC引脚的反馈，确定与外部设备通讯的PD协议；

DP/DM协议识别子电路耦接D+引脚和D-引脚，用于在外部设备对电源进行充电时，根据D+引脚或D-引脚的反馈，确定与外部设备通讯的DP/DM协议。

其中，控制电路50可以具体是一微型处理器(MCU)。

可以理解的，如图3和图4所示，图3是本申请提供的多协议充电装置另一实施例中Type-c接口母座引脚的结构示意图，图4是本申请提供的多协议充电装置另一实施例中Type-c接口公头引脚的结构示意图。

其中：

TX/RX：两组差分信号，用于数据传输；

CC1/CC2：两个关键引脚，作用很多，包括：

1)探测连接，区分DFP、UFP，

2)配置Vbus，有USB Type-c和USB Power Delivery(功率输出)模式，

3)配置Vconn，当线缆内有芯片时，一个cc传输信号，一个cc变成供电Vconn，

4)配置其他模式，音频配件等；

GND和VBus，各4个，因此传输功率强；

D+和D-是来兼容USB之前的标准的；

其中的D+/D-引脚用于传输基于DP/DM协议的D+/D-数据，CC1/CC2引脚用于传输基于PD协议的数据。

具体地，第一协议识别子电路41为PD协议识别电路，耦接CC1/CC2引脚，第二协议识别子电路42为DP/DM协议识别电路，耦接D+/D-引脚。

可以理解的，与USB2.0协议通过DM、DP来传输数据或完成USB充电技术规格的识别不同，USB Type-C标准定义了自己的规范，将数据传输及USB充电技术规格识别分开，专门增加了CC1、CC2引脚作为充电技术规格的识别以及PD协议的判断。当然，为了向下兼容USB2.0标准，USB Type-C标准保留了USB2.0标准的所有接口，即保留了D+/D-引脚。

下面通过充电装置对外部设备充电，以及外部设备对充电装置进行充电两种情况进行说明，可以理解的，判断充电方向具体可以根据充电装置和外部设备的电压高低来确定，例如，外部设备的电压大于充电设备时，外部设备对充电设备进行充电，充电设备的电压大于外部设备时，充电设备对外部设备进行充电。

在充电装置对外部设备进行充电时，按照协议握手的信息给外部设备充电，这种情况下遵循PD协议，本实施例不再详述。

在外部设备对充电装置进行充电时，则分为下面两种情况：

1、外部设备按照协议握手的结果，PD高电压(一般是5V以上的9V/12V/15V/20V等)给充电设备进行充电。此情况，第一协议识别电路识别出该协议为PD协议，则根据PD协议，这里不再进行赘述。

2、若外部设备按照协议握手的结果只是5V/0.5A或者0.9A或者1.5A电流给充电装置进行充电(如果协议识别只进行到此情况，按照协议此时充电电流只有2.5W或4.5W)，则进行DP/DM的协议握手，即第二协议识别电路42识别出该DP/DM协议。DP/DM协议识别完成后，第二协议识别电路42把相关DP/DM数据通过IIC等方式传递给MCU(充电管理电路30)，MCU把读取的数据分别与Apple Protocol、QC3.0/C2.0、AFC、FCP、BC1.2、ChineseTelecommunication industry Standard YD/T 1591-2009等协议数据比照，根据自己的需求进行电压、电流的调整。换句话说，一旦MCU读取到DP/DM有电压，则可以结合充电接口20的CC引脚与DP/DM协议进行自充电，否则只是根据CC脚电压进行自充电。

可以理解的，在上述的实施例中，充电设备的充电接口为Type-C接口，外部设备的接口为USBA接口，之间通过一条A-C线连接，因此，上述的实施例解决因为A-C线完全隔断了USBA适配器本身功能信息的问题。使USBA口适配器的利用率最大化，避免因只是遵守PD协议带来的充电速度慢的问题。

参阅图5，图5是本申请提供的多协议充电装置又一实施例的结构示意图，该多协议充电装置包括电源10、充电接口20、充电管理电路30、PD协议识别电路41、控制电路50以及基准电路60。

其中，其中，该多协议充电装置通过充电接口20耦接外部设备，充电管理电路30耦接电源10和充电接口20，PD协议识别电路41耦接充电接口20，控制电路50耦接PD协议识别电路41和充电管理电路30，基准电路60耦接控制电路30，为控制电路30提供工作电压以及基准参考电压。

不同于上述实施例，本实施例中的DP/DM协议识别电路集成于充电管理电路30中，本实施例中的充电管理电路30能够实现上述实施例汇总的DP/DM协议识别电路能够实现的所有功能。

可选的，在上述的实施例中，不同的电路具体可以采用相应的芯片来实现，例如，控制电路30可以采用HT66F0185来实现，基准电路60可以采用U5-LDO稳压芯片来实现，PD协议识别电路41可以采用CYPD3171-24LQXQ来实现。

参阅图6，图6是本申请提供的多协议充电方法一实施例的流程示意图，该方法包括：

步骤61：识别充电装置与外部设备通讯的协议类型；

步骤62：采用与协议类型相匹配的充电模式对外部设置进行充电，或采用与协议类型相匹配的充电模式通过外部设备对充电装置进行充电。

其中，步骤62具体包括以下三种情况：

在对外部设备充电时，确定与外部设备通讯的第一协议；

在外部设备对充电装置进行充电时，且外部设备的电压大于设定电压值时，确定与外部设备通讯的第一协议；

在外部设备对充电装置进行充电时，且外部设备的电压小于或等于设定电压值时，确定与外部设备通讯的第二协议。其中，可选的，设定电压值可以设置为5V。

可选的，在本实施例中，充电接口为Type-C接口，包括CC引脚、D+引脚和D-引脚。具体的，第一协议识别子电路为PD协议识别子电路，第二协议识别子电路为D+/D-协议识别子电路；其中，D+/D-协议是基于D+/D-数据传输的协议。

可选的，在一实施例中，步骤61可以具体为：在外部设备对充电装置进行充电时，检测充电装置的Type-C接口的D+引脚或D-引脚是否接收到相应的反馈；若是，确定与外部设备通讯的DP/DM协议；若否，确定与外部设备通讯的PD协议。

可以理解的，本实施例提供的上述方法，可以通过一处理器来实现，具体地，可以将上述方法步骤以计算机程序的方式存储于可读存储介质中，该计算机程序在被该处理器执行时，实现如上述的方法步骤。

另外，本实施例提供的上述方法，也可以采用上述实施例中提供的电路来具体实现，其原理和步骤类似，这里不再赘述。

以上所述仅为本申请的实施方式，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。

Claims (8)

1.一种多协议充电装置，其特征在于，包括：

电源；

充电接口；

充电管理电路，耦接所述电源和所述充电接口，用于利用所述电源对与所述充电接口耦接的外部设备进行充电，或利用所述外部设备对所述电源进行充电；

协议识别电路，耦接所述充电接口，用于识别与所述外部设备通讯的协议类型；

控制电路，耦接所述协议识别电路和所述充电管理电路，用于根据所述协议识别电路识别的协议类型，调节所述充电管理电路的充电模式；

其中，所述协议识别电路具体包括第一协议识别子电路和第二协议识别子电路；

所述第一协议识别子电路具体用于在对所述外部设备充电时，确定与所述外部设备通讯的第一协议；

以及在所述外部设备对所述电源进行充电时，且所述外部设备的电压大于设定电压值时，确定与所述外部设备通讯的第一协议；

所述第二协议识别子电路具体用于在外部设备对所述电源进行充电时，且所述外部设备的电压小于或等于所述设定电压值时，确定与所述外部设备通讯的第二协议；

其中，所述第一协议识别子电路为PD协议识别子电路，所述第二协议识别子电路为DP/DM协议识别子电路。

2.根据权利要求1所述的多协议充电装置，其特征在于，

所述控制电路具体用于在所述外部设备对所述电源进行充电，且所述第一协议识别子电路确定与所述外部设备通讯的第一协议时，控制所述充电管理电路采用与所述第一协议对应的第一充电模式对所述电源充电；

所述控制电路还用于在所述外部设备对所述电源进行充电，且所述第二协议识别子电路确定与所述外部设备通讯的第二协议时，控制所述充电管理电路采用与所述第二协议对应的第二充电模式对所述电源充电。

3.根据权利要求1所述的多协议充电装置，其特征在于，

所述充电接口为Type-C接口，包括CC引脚、D+引脚和D-引脚；所述DP/DM协议是基于D+/D-数据传输的协议。

4.根据权利要求3所述的多协议充电装置，其特征在于，

所述PD协议识别子电路耦接所述CC引脚，用于在对所述外部设备充电时，确定与所述外部设备通讯的PD协议；

以及在所述外部设备对所述电源进行充电时，根据所述CC引脚的反馈，确定与所述外部设备通讯的PD协议；

所述DP/DM协议识别子电路耦接所述D+引脚和所述D-引脚，用于在外部设备对所述电源进行充电时，根据所述D+引脚或所述D-引脚的反馈，确定与所述外部设备通讯的DP/DM协议。

5.根据权利要求3所述的多协议充电装置，其特征在于，

所述第二协议识别子电路具体用于在确定与所述外部设备通讯的第二协议后，将第二协议数据发送给所述控制电路；

所述控制电路基于所述第二协议数据，确定相应的充电模式，并控制所述充电管理电路采用该充电模式对所述电源充电。

6.根据权利要求1所述的多协议充电装置，其特征在于，

所述充电装置还包括基准电路，耦接所述控制电路，为所述控制电路提供工作电压以及基准参考电压。

7.一种多协议充电方法，应用于充电装置，其特征在于，包括：

识别充电装置与外部设备通讯的协议类型；

采用与所述协议类型相匹配的充电模式对所述外部设备进行充电，或采用与所述协议类型相匹配的充电模式通过外部设备对充电装置进行充电；

其中，所述充电装置包括协议识别电路，所述协议识别电路具体包括第一协议识别子电路和第二协议识别子电路；

所述第一协议识别子电路具体用于在对所述外部设备充电时，确定与所述外部设备通讯的第一协议；

以及在所述外部设备对电源进行充电时，且所述外部设备的电压大于设定电压值时，确定与所述外部设备通讯的第一协议；

所述第二协议识别子电路具体用于在外部设备对所述电源进行充电时，且所述外部设备的电压小于或等于所述设定电压值时，确定与所述外部设备通讯的第二协议；

其中，所述第一协议识别子电路为PD协议识别子电路，所述第二协议识别子电路为DP/DM协议识别子电路。

8.根据权利要求7所述的多协议充电方法，其特征在于，

所述识别充电装置与外部设备通讯的协议类型的步骤，包括：

在所述外部设备对所述充电装置进行充电时，检测所述充电装置的Type-C接口的D+引脚或D-引脚是否接收到相应的反馈；

若是，确定与所述外部设备通讯的DP/DM协议；其中，所述DP/DM协议是基于D+/D-数据传输的协议；

若否，确定与所述外部设备通讯的PD协议。

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