CN109038743B - 充电唤醒电路及其电子设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种充电唤醒电路及其电子设备。该其充电唤醒电路包括：微控制器，触发电路，输入输出接口，电源线，线性稳压器以及设备电池；该设备电池给该线性稳压器提供工作电压；该线性稳压器给该微控制器提供工作电压；该微控制器的配置通道端口与该输入输出接口的配置通道端口通信连接；该触发电路当该设备电池处于完全没电状态时，在该输入输出接口接入外部电源时导通，并接入该外部电源可识别的负载；该输入输出接口与该外部电源电连接，并将该外部电源提供的电压经由该电源线提供给该线性稳压器。该方案可在设备电池在电量完全耗尽的情况下，该微控制器还可以启动与外部电源进行通信配置，从而通过外部电源给该设备电池进行充电。

Description

充电唤醒电路及其电子设备
【技术领域】
本发明涉及一种电子技术领域，尤其涉及一种充电唤醒电路及其电子设备。
【背景技术】
有些现有的输入输出接口，如DRP(Dual Role Port，双角色端口)，既可以做DFP(Downstream Facing Port，下行端口)，也可以做UFP(Upstream Facing Port，上行端口)，并可在DFP与UFP间动态切换。
现有的电子设备中，典型的DRP电子设备有如具备USB Type-C接口的移动电源。在具备Type-C接口的移动电源中，其配置通道(Configuration Channel，CC)采用的是USB-PD(Universal Serial Bus Power Delivery，通用串行总线PD)协议芯片来实现通讯。
但在这类DRP设备中，当设备中的电池完全没电(即dead battery)时，系统中各电路都处于断电状态，而配置通道上的USB-PD协议芯片在断电的状态下也是无法工作的，由此，则会导致无法对该电子设备进行充电。
【发明内容】
本发明要解决的技术问题是：提供一种在设备电池完全没电的情况下时，仍可进行充电的充电唤醒电路及其电子设备。
为解决上述技术问题，本发明提供以下技术方案：
一方面，本发明提供一种充电唤醒电路，其包括：微控制器，触发电路，输入输出接口，电源线，线性稳压器以及设备电池；该设备电池给该线性稳压器提供工作电压；该线性稳压器对该设备电池提供的工作电压进行线性稳压处理后，给该微控制器提供工作电压；该微控制器的配置通道端口与该输入输出接口的配置通道端口通信连接；该触发电路，用于当该设备电池处于完全没电状态时，在该输入输出接口接入外部电源时导通，并在导通的同时接入该外部电源可识别的负载；该输入输出接口与该外部电源电连接，并将该外部电源提供的电压经由该电源线提供给该线性稳压器。
另一方面，本发明提供一种电子设备，其包括备包括上述充电唤醒电路中的任意一种。
本发明的有益效果在于：在设备电池处于电量耗尽状态时，若有外部电源插入输入输出接口，该触发电路会导通并接入该外部电源可识别的负载，由此，该外部电源会开始供电，并该输入输出结接口、该电源线给该线性稳压器供电，而该线性稳压器给该微控制器提供工作电压。由此，该微控制器可以与该外部电源进行配置通信，进而实现外部电源给该设备点此充电的过程。本发明提供的技术方案，使得设备电池在电量完全耗尽的情况下，该微控制器还可以启动与外部电源进行通信配置，从而通过外部电源给该设备电池进行充电。
【附图说明】
图1本发明具体实施方式一提供的充电唤醒电路的电路原理图。
图2本发明具体实施方式二提供的充电唤醒电路的电路原理图。
图3本发明具体实施方式三提供的电子设备的应用场景图。
【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。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。
此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
除非另有定义，本文所实用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
请参照图1，本发明充电唤醒电路的具体实施方式一提供的电路原理图。该充电唤醒电路用于具备输入输出接口的电子设备，如具备Type-C接口的移动电源。尤其是具备双角色端口的电子设备。尤其是，该输入输出接口30为既可以做下行端口，也可以做上行端口，并可在上行端口与下行端口之间动态切换的接口，例如：可采用DRP(Dual Role Port，双角色端口)接口。
该充电唤醒电路包括：微控制器10，触发电路20，输入输出接口30，电源线40，线性稳压器50以及设备电池60。其中，该微控制器10可以是USB PD协议芯片。其中，电源线40是HOST(主机)/HUB(多端口的转发器)向USB设备供电的电源线VBUS。
该微控制器10与该输入输出接口30的配置通道通信连接。具体的，可以是该微控制器10的两个配置通道端口，即CC1、CC2端口与该输入输出接口30的两个配置通道端口CC1、CC2电连接。配置通道端口(Configuration Channel，CC)为USB Type-C中新定义的通道，其作用有检测USB连接、检测正反插、USB设备间数据与VBUS的连接建立与管理等。
该设备电池60给该线性稳压器50提供工作电压。
该线性稳压器50对该设备电池60提供的工作电压进行线性稳压处理后，给该微控制器10提供稳定的工作电压。该线性稳压器50的具体电路为本领域技术人员所熟知，在此则不赘述。
该触发电路20，在该输入输出接口30接入外部电源时，导通并接入该外部电源的协议芯片可识别的负载。当该外部电源检测到该触发电路20接入的负载时，该外部电源则会根据该协议芯片所遵循的协议，通过该输入输出接口30、电源线40、该线性稳压器50向该微控制器10供电，该微控制器10则通过该输入输出接口30与该外部电源进行通信配置，进而该外部电源10才对该电子设备的设备电池60进行充电。该外部电源可以是移动电源，也可以是充电器等可以提供电能的电子装置。该外部电源的协议芯片可以是USB PD协议芯片，遵循的协议为USB PD协议。该电源线40为USB PD协议中定义的VBUS线，其为电源线。
工作中，当该设备电池60有电时，通过该线性稳压器50给该微控制器10提供工作电压。此时，若在输入输出接口30处接入外部电源，如充电器或移动电源等设备，则该外部电源经由该输入输出接口30与该微控制器10电连接后，由该微控制器10进行通信配置，最终完成对该设备电池60进行充电(充电路径图未示)。
当该设备电池60处于Dead Battery状态，即完全没电状态时，则线性稳压器50没有工作电压，因此也没有工作电压提供给该微控制器10。该触发电路20截止。此时，当该输入输出接口30接入的外部电源时，该触发电路20在接入的外部电源的电压下导通，导通的同时接入该外部电源可识别的负载。则该外部电源通过该输入输出接口30将其电压提供给提供给该电源线40，由此给该线性稳压器50提供工作电压，而该线性稳压器50再给该微控制器10提供工作电压。该微控制器10开始工作后，通过配置通道端口与外部电源进行通信配置，最终完成对该设备电池60进行充电(充电路径图未示)。对设备电池60进行充电的原理和具体工作过程，是本领域技术人员所熟悉的，在此不赘述。
优化的，当该输入输出接口30上的外部电源被拔出，该微控制器10检测到该电源线40的电压为0时，即该电源线40无工作电压时，则控制该触发电路20截止。或者，也可以是，当该微控制器10检测到该设备电池60有供电时，则控制该触发电路20截止。
在具体实施方式一中，当设备电池60是否处于电量耗尽状态时，该输入输出接口30接入外部电源后，该触发电路20导通并接入该外部电源可以识别的负载，从而该外部电源会通过该输入输出接口30、VBUS电源线40为该电子设备内部的电路供电。该微控制器10获得工作电压后，则可与该外部电源进行配置通信，最终完成对该电子设备的设备电池60进行充电的过程。由此，该具体实施方式一提供的技术方案，使得该微控制器10在设备电源60完全没电的情况下也可以与外部电源完成通信配置，进而可以给该设备电池60进行充电。
请参看图2，本发明充电唤醒电路的具体实施方式二提供的电路原理图。与上述具体实施方式一不同之处在于，该触发电路20具体包括：该开关电子管Q1和Q2；该输入输出接口30的配置通道端口CC1、CC2与该微控制器10的配置通道端口CC1、CC2分别电连接，该输入输出接口30与该微控制器10之间通该电连接的配置通信端口进行同行配置。
该开关电子管Q1和Q2分别电连接于该输入输出接口30的两个配置通道端口CC1、CC2与地之间；该开关电子管Q1和Q2的控制端分别电连接至该微控制器10的两个通用输入输出端口GPIO1、GPIO2。
具体的，该开关电子管Q1和Q2可以采用MOS管。如采用N沟道增强型MOS管，则该开关电子管Q1和Q2的源极与漏极分别连接于该输入输出接口30的两个配置通道端口CC1、CC2与地之间；该开关电子管Q1和Q2的栅极分别电连接至该微控制器10的两个通用输入输出端口GPIO1、GPIO2以及对应的配置通道端口CC1、CC2。
优化的，该触发电路20还包括负载电阻R1、R2。负载电阻R1、R2分别与该开关电子管Q1、Q2串联连接于该输入输出接口30的配置通道端口CC1、CC2与地之间。具体的，该开关电子管采用Q1、Q2为N沟道MOS管，该负载电阻R1、R2分别连接于该开关电子管Q1、Q2的漏极D与该输入输出接口30的配置通道端口CC1、CC2之间。该负载电阻R1、R2均为5.1K欧姆，因为该阻值是USB PD协议可是别的、判定充电装置接入了待充电负载的阻值。但是，实际上负载电阻R1、R2也可以是其他具体的阻值，只要是被接入该输入输出接口30接入的该外部电源可以识别、并据此判定需要输出电源进行供电的阻值即可。
该输入输出接口30具体可以为type-C接口。
可选的，该开关电子管Q1和Q2也可以采用三极管或其他可以实现本发明上述具体实施方式的开关功能的晶体管或晶体管的组合。在该设备电池60完全没电时，该输入输出接口30接入外部电源是，该三极管或其他具备开关功能的晶体管或组合的晶体管导通；该外部电源拔出时，或设备电池60可以供电之后，该三极管或其他具备开关功能的晶体管或组合的晶体管截止。
优化的，该触发电路20还包括分压电阻R5、R6；该分压电阻R5连接于该开关电子管Q1的栅极与该该配置通道端口CC1之间；该分压电阻R6连接于该开关电子管Q2的栅极与该该配置通道端口CC2之间。该分压电阻R5、R6为大阻值电阻，具体的，该分压电阻R5、R6的阻值可以为1M欧姆。
工作时，当该设备电池60处于Dead Battery状态，即完全没电状态时，则线性稳压器50没有工作电压，因此也没有工作电压提供给该微控制器10。该触发电路20截止。此时，在该输入输出接口30接入的外部电源，该触发电路20的两个配置通道端口CC1或CC2中有一个输出高电压，此时，与该配置通道端口CC1或CC2电连接的开关电子管Q1或Q2的G极、D极均为高电平，因此开关电子管Q1或Q2之一会导通。开关电子管Q1或Q2之一导通后，与该开关电子管Q1或Q2点连接的负载电阻R1或R2被接入电路。该外部电源通过该输入输出接口30的配置通道端口CC1或CC2识别到有负载接入，确认需提供电源。因此，该外部电源通过该输入输出接口30、电源线VBUS40给电子装置的内部电路供电，如给该线性稳压器50供电，该线性稳压器50给该微控制器10供电。该微控制器10开始工作后，通过配置通道端口与外部电源进行通信配置，最终完成对该设备电池60进行充电(充电路径图未示)。
当微控制器10在没有工作电压时，该通用输入输出端口GPIO1、GPIO2输出低电平，该开关电子管Q1、Q2均处于截止状态，由此该输入输出接口30的两个配置通道端口CC1和CC2均为高电平，此时，该输入输出接口30将获取的外部电源提供给电源线40。相反的，当微控制器10有工作电压时，该通用输入输出端口GPIO1、GPIO2输出高电平，该开关电子管Q1、Q2均处于导通状态，由此该输入输出接口30的两个配置通道端口CC1和CC2分别经由该开关电子管Q1、Q2接地，变为低电平，则该输入输出接口30停止将获取的外部电源提供给电源线40。
在本发明一种充电唤醒电路提供的具体实施方式二中，当设备电池处于完全没电状态时，在输入输出接口30上接入的外部电源后，触发电路20的开关电子管导通，并将与该开关电子管串联连接的负载电阻接入到电路，使得该外部电源确认有负载接入需要供电，并将电源提供到该电子设备的电源线VBUS40上，使得该线性稳压器50也有了工作电压，从而可以给该微控制器10提供工作电压，该微控制器10有了工作电压后，与该外部电源进行通道配置，外部电源则可以开始给该设备电池60进行充电。如此，有效的解决了电子装置的设备电源60在完全没电状态下不能被充电的情形。
请参看图3，本发明充电唤醒电路的具体实施方式三提供的一种电子设备100的应用场景图。该电子设备100具备输入输出端口，尤其是具备双角色端口的电子设备，如Type-C接口。该电子设备100可以是移动电源、充电器等电子设备中的任意一种。外部电源200是另一个充电器或另一个移动电源等可以提供外部电源的电子装置中的任意一种。具体的，该输入输出接口30为既可以做下行端口，也可以做上行端口，并可在上行端口与下行端口之间动态切换的接口，例如：可采用DRP(Dual Role Port，双角色端口)接口。
该外部电源200包括输入输出接口210以及电源电路220。该电源电路220与该输入输出接口210电连接。该输入输出接口210与该电子设备100的输入输出接口30电连接。则该电源电路220通过该外部电源200的输入输出接口210以及该电子设备100的该输入输出接口30给该电子设备100中的电子元件提供电源。本领域技术人员所熟知的，该外部电源200内还包括协议芯片、微控制器等电路，此为现有技术，在此不做赘述。
具体的，该电子设备100包括充电唤醒电路。
该充电唤醒电路包括：微控制器10，触发电路20，输入输出接口30，电源线40，线性稳压器50以及设备电池60。
该微控制器10与该输入输出接口30的输出端通信连接。具体的，可以是该微控制器10的两个配置通道端口CC1、CC2分别与该输入输出接口30的两个配置通道端口CC1、CC2电连接。
该设备电池60给该线性稳压器50提供工作电压。
该线性稳压器50对该设备电池60提供的工作电压进行线性稳压处理后，给该微控制器10提供稳定的工作电压。
该触发电路20，在该输入输出接口30接入外部电源时，导通并接入该外部电源的协议芯片可识别的负载。当该外部电源检测到该触发电路20接入的负载时，该外部电源则会根据该协议芯片所遵循的协议，通过该输入输出接口30、电源线40、该线性稳压器50向该微控制器10供电，该微控制器10则通过该输入输出接口30与该外部电源进行通信配置，进而该外部电源10才对该电子设备的设备电池60进行充电。该外部电源可以是移动电源，也可以是充电器等可以提供电能的电子装置。该外部电源的协议芯片可以是USB PD协议芯片，遵循的协议为USB PD协议。该电源线40为USB PD协议中定义的VBUS线，其为电源线。
优化的，当该输入输出接口30上的外部电源被拔出，该微控制器10检测到该电源线40的电压为0时，即该电源线40无工作电压时，则控制该触发电路20截止。或者，也可以是，当该微控制器10检测到该设备电池60有供电时，则控制该触发电路20截止。
工作中，当该设备电池60有电时，通过该线性稳压器50给该微控制器10提供工作电压。此时，若在输入输出接口30处接入外部电源200经由该输入输出接口30与该微控制器10电连接后，由该微控制器10进行通信配置，最终完成对该设备电池60进行充电(充电路径图未示)。
当该设备电池60完全没时，则线性稳压器50没有工作电压，因此也没有工作电压提供给该微控制器10。此时，当该输入输出接口30接入的外部电源时，该触发电路20在接入的外部电源200的电压下导通，导通的同时接入该外部电源200可识别的负载。则该外部电源200通过该输入输出接口30将其电压提供给提供给该电源线40，由此给该线性稳压器50提供工作电压，而该线性稳压器50再给该微控制器10提供工作电压。该微控制器10开始工作后，通过配置通道端口与外部电源进行通信配置，最终完成对该设备电池60进行充电。
本具体实施方式三中有不详尽之处可参见上述具体实施方式一或具体实施方式二。
在具体实施方式三中，该电子设备100由于采用了充电唤醒电路，从而使得该电子设备100内部的设备电池60在电量完全耗尽的情况下，其微控制器10还可以启动与外部电源进行通信配置，从而通过外部电源200给该设备电池60进行充电。
上述具体实施方式说明但并不限制本发明，本领域的技术人员能在权利要求的范围内设计出多个可代替实例。所属领域的技术人员应该意识到，对在没有违反如所附权利要求书所定义的本发明的范围之内，可对具体实现方案做出适当的调整、修改等。因此，凡依据本发明的精神和原则，所做的任意修改和变化，均在所附权利要求书所定义的本发明的范围之内。

Claims (10)

1.一种充电唤醒电路，其包括：微控制器，触发电路，输入输出接口，电源线，线性稳压器以及设备电池；
该设备电池在有电时给该线性稳压器提供工作电压；
该线性稳压器对该设备电池提供的工作电压进行线性稳压处理后，给该微控制器提供工作电压；
该微控制器的配置通道端口与该输入输出接口的配置通道端口通信连接，配置通道端口为USB Type-C中新定义的通道端口；
该触发电路，用于当该设备电池处于完全没电状态时，在该输入输出接口接入外部电源时导通，并在导通的同时接入该外部电源可识别的负载；
该输入输出接口与该外部电源电连接，在该设备电池处于完全没电状态时，且所述外部电源检测到所述触发电路接入所述负载时，将该外部电源开始供电，并将其提供的电压经由所述输入输出接口 、该电源线以及该线性稳压器向所述微控制器供电以提供工作电压，所述微控制器启动并开始工作后，通过所述微控制器的配置通道端口以及该输入输出接口的配置通道端口与所述外部电源进行通信配置，所述外部电源才对所述设备电池进行充电，进而最终完成该充电。
2.如权利要求1所述的充电唤醒电路，其特征在于，当该输入输出接口上的外部电源被拔出，该微控制器控制该触发电路20截止；或者，当该微控制器10检测到该设备电池有供电时，控制该触发电路截止。
3.如权利要求1所述的充电唤醒电路，其特征在于，该输入输出接口为既可做下行端口，也可做上行端口，并可在上行端口与下行端口之间动态切换的接口。
4.如权利要求1所述的充电唤醒电路，其特征在于，该微控制器是USB-PD协议芯片。
5.如权利要求1所述的充电唤醒电路，其特征在于，该电源线40是主机或多端口转发器向具备USB接口的电子设备供电的电源线。
6.如权利要求1所述的充电唤醒电路，其特征在于，该触发电路具体包括：开关电子管Q1和Q2，以及负载电阻R1、R2；
该开关电子管Q1和Q2分别与对应的负载电阻R1、R2串联连接于该输入输出接口的两个配置通道端口与地之间；该开关电子管Q1和Q2的控制端分别电连接至该微控制器的两个通用输入输出端口以及对应的配置通道端口。
7.如权利要求6所述的充电唤醒电路，其特征在于，该开关电子管Q1和Q2为金氧半导体场效应晶体管。
8.如权利要求7所述的充电唤醒电路，其特征在于，该开关电子管Q1和Q2为N沟道增强型金氧半导体场效应晶体管；
该开关电子管Q1和Q2的源极与漏极分别连接于该输入输出接口的两个配置通道端口与地之间；该开关电子管Q1和Q2的栅极分别电连接至该微控制器的两个通用输入输出端口以及对应的配置通道端口。
9.如权利要求7所述的充电唤醒电路，其特征在于：
该触发电路20还包括分压电阻R5、R6；该分压电阻R5连接于该开关电子管Q1的栅极与对应的配置通道端口之间；该分压电阻R6连接于该开关电子管Q2的栅极与对应的该配置通道端口之间。
10.一种电子设备，其特征在于，该电子设备包括如权利要求1至9中任意一项所述的充电唤醒电路。
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