CN111142046A - 负载感测模块、负载感测方法以及充电装置 - Google Patents

Abstract

一种负载感测模块，具备：探针，用于感测是否连接有负载；第一开关和第二开关的串联电路，一端与基准电压连接，另一端接地，第一开关和第二开关的连接点与探针连接，第一开关和第二开关根据时钟信号进行导通、断开；电容器，一端与探针连接，另一端接地，通过第一开关以及第二开关的导通、断开，进行充电或放电；上升沿感测器，在电容器被充电至基准电压并继续被充电给定的第一时间之后，感测电容器的电压，并与第一参考电压进行比较，作为第一比较结果；下降沿感测器，在电容器放电给定的第二时间之后，感测电容器的电压，并与第二参考电压进行比较，作为第二比较结果；以及判定模块，根据第一比较结果和第二比较结果，判定是否连接有负载。

Description

负载感测模块、负载感测方法以及充电装置

技术领域

本发明涉及仅用一个探针即可准确地感测负载的连接状态以及负载类型的负载感测模块和负载感测方法、以及具备该负载感测模块的充电装置。

背景技术

现在，在人们的日常生活中，便携式智能电话等移动通信设备、智能手表、智能眼镜、智能耳机等可穿戴设备已随处可见。这些移动式电子设备为人们的日常生活带来了诸多便利，人们也越来越依赖于这些移动式电子设备。尤其是，现在的智能电话已经完全超出了通信工具这一定位，其作为一个平台，通过搭载各种应用，俨然已成为生活管家和保姆，从日常的移动支付、乘车出行、各种生活缴费等到社交、娱乐，毫不夸张地说，已经到了如影随形、时刻不能分离的程度。

然而，随着这些移动式电子设备对人们生活的不断渗透，随之而来的，是一个避不开的现实矛盾。一方面，是这些移动式电子设备带来的便利，另一方面，是当这些移动式电子设备停止工作时所带来的日常生活的混乱和停摆。换句话说，一旦这些电子设备“罢工”，平日使人们的生活方便无比的功臣恰恰会成为使人们的生活变得异常不便的“罪魁祸首”。

因此，为了保障这些移动式电子设备正常工作，同时兼顾便携性，移动电源应运而生。移动电源通过事先储存足够的电能，从而能够在必要时对移动式电子设备进行充电，使其正常工作。

根据是否连接有外部电源(例如，220V家庭用电源)以及是否连接有移动式电子设备(例如，智能电话)，移动电源的工作模式主要有以下三种：(1)在仅连接有外部电源的情况下，利用外部电源对移动电源进行充电；(2)在仅连接有移动式电子设备的情况下，移动电源对移动式电子设备进行充电；(3)在同时连接有外部电源以及移动式电子设备的情况下，利用外部电源(通过旁路模块)直接对移动式电子设备进行充电，或者，同时对移动电源和移动式电子设备进行充电。另外，根据所连接的移动式电子设备的种类，其充电条件(例如，充电电压、充电电流等)也可能不同。

然而，对目前市面上销售的移动电源而言，大都由使用者以手动方式决定工作模式，对移动电源的使用带来不便。即使一部分能够自动选择工作模式的产品，其结构也比较复杂，造成成本上升。

因此，急需一种能够以简单的结构准确地感测外部电源以及移动式电子设备的连接状态以及设备类型，从而切换工作模式以及充电条件的移动电源。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：CN 207069632 U

专利文献2：CN 106450534 A

发明内容

发明要解决的课题

本发明为解决上述的现有技术所存在的问题而提出，其目的在于，提供一种仅用一个探针即可准确地感测负载的连接状态以及负载类型的负载感测模块以及负载感测方法。

本发明的目的还在于，提供一种具备上述负载感测模块的充电装置，能够以简单的结构准确地感测负载的连接状态以及负载类型，并据此切换充电模式和充电条件。

用于解决课题的技术方案

为了达到上述目的，本发明涉及的负载感测模块的特征在于，具备：

探针，用于感测是否连接有负载；

第一开关和第二开关的串联电路，所述串联电路的一端与基准电压连接，另一端接地，所述第一开关和所述第二开关的连接点与所述探针连接，所述第一开关和所述第二开关根据时钟信号进行导通、断开；

电容器，一端与所述探针连接，另一端接地，在所述负载感测模块工作时，被充电至基准电压，以后通过所述第一开关以及所述第二开关的导通、断开，进行充电或放电；

上升沿感测器，与所述电容器的所述一端连接，在所述电容器被充电至所述基准电压并继续被充电给定的第一时间之后，感测所述电容器的电压，并与第一参考电压进行比较，作为第一比较结果；

下降沿感测器，与所述电容器的所述一端连接，在所述电容器放电给定的第二时间之后，感测所述电容器的电压，并与第二参考电压进行比较，作为第二比较结果；以及

判定模块，与所述上升沿感测器和所述下降沿感测器连接，根据所述第一比较结果和所述第二比较结果，判定是否连接有负载。

本发明涉及的负载感测方法，用于感测是否连接有负载，其特征在于，包含：

步骤(a)：将负载感测模块具备的电容器充电至基准电压，

步骤(b)：在对所述电容器继续充电给定的第一时间之后，感测所述电容器的电压，并与第一参考电压进行比较，作为第一比较结果，

步骤(c)：使所述电容器放电，

步骤(d)：在所述电容器放电给定的第二时间之后，感测所述电容器的电压，并与第二参考电压进行比较，作为第二比较结果，

步骤(e)：根据所述第一比较结果和第二比较结果，判定是否连接有负载。

本发明涉及的充电装置的特征在于，具备：

电池；

控制模块，具备权利要求1～7所述的负载感测模块，根据所述负载感测模块的感测结果，决定充电装置的工作模式；

电源连接端口，用于连接外部电源，对充电装置进行充电；以及

负载连接端口，用于连接负载，对负载进行充电。

发明效果

根据本发明，能够提供一种仅用一个探针即可准确地感测负载的连接状态以及负载类型的负载感测模块以及负载感测方法。

根据本发明，还能够提供一种具备上述负载感测模块的充电装置，能够以简单的结构准确地感测负载的连接状态以及负载类型，并据此切换充电模式和充电条件。

附图说明

图1是说明充电装置的基本结构以及工作模式的示意图。

图2是说明图1所示的充电装置具备的负载感测模块的实施例1的基本结构以及工作原理的示意图。

图3是说明图1所示的充电装置具备的负载感测模块的实施例2的基本结构以及工作原理的示意图。

图4是说明图1所示的充电装置具备的负载感测模块的实施例3的基本结构以及工作原理的示意图。

图5是说明图1所示的充电装置具备的负载感测模块的实施例4的基本结构以及工作原理的示意图。

图6是本发明的负载感测方法的基本流程图。

图7是本发明的负载感测方法的实施例1的流程图。

图8是本发明的负载感测方法中使用的各种信号的时序图。

图9是本发明的负载感测方法的实施例2的流程图。

图10是本发明的负载感测方法的实施例2的变形例的流程图。

图11是本发明的负载感测方法的实施例3的流程图。

图12是本发明的负载感测方法的实施例4的流程图。

附图标记说明

1：充电装置，2：外部电源，3：负载，10：控制模块，20：电池，100：负载感测模块，200：充电模块，300：放电模块，400：旁路模块，110：上升沿感测器，120：下降沿感测器，130：判定模块，131：第一计数器，132：第二计数器COUT：电容器，SW1：第一开关，SW2：第二开关，P1：电源连接端口，P2：负载连接端口，VOUT：电容器的电压，VREF：基准电压，CLK：时钟信号，VODET_OUT1：第一比较结果，VODET_OUT2：第二比较结果，I_SINK：电容器的内部放电电流。

具体实施方式

以下，使用实施方式以及附图对本发明的实施方式进行详细说明。在各图中，对于同一构成要素标注同一附图标记，并省略重复的说明。另外，以下说明的实施方式均示出总括性的或具体的例子，其用于使本发明更加容易理解，而并非用于对本发明进行限定解释。

另外，在以下的说明中，“第一”、“第二”等表述仅是为了将一个部件、参数或数值等与其它部件、参数或数值进行区分，本发明并被这些表述所限定。另外，在以下的说明中，所谓“连接”，不仅包括直接连接的情况，还包括经由其它元件间接连接的情况，进而，还包括例如电磁场耦合等非直接接触方式的连接。

<充电装置>

图1是说明充电装置1的基本结构以及工作模式的示意图。在此，作为充电装置1的例子，可以是便携式充电装置，例如移动电源，也可以是固定式充电装置。

如图1所示，充电装置1包含控制模块10和电池20。充电装置1还具备用于连接外部电源2的电源连接端口P1和用于连接负载3的负载连接端口P2。在此，作为外部电源2，例如，可以经由电压适配器或直接连接220V家庭用电源。作为负载3，可以是智能电话、智能手表、智能耳机等各种移动式电子设备。此外，负载3并不限于移动式电子设备，也可以是固定式电子设备或其它需要充电的设备。

控制模块10包含充电模块200、放电模块300以及旁路模块400。根据是否连接有外部电源2和负载3，控制充电装置1以不同的工作模式工作。

在仅连接有外部电源2的情况下，充电装置1利用外部电源2通过充电模块200对充电装置1(更具体地，是电池20)进行充电。以下，将该工作模式称为充电模式。

在仅连接有负载3的情况下，充电装置1利用储存在电池20的电能通过放电模块300对负载3进行充电。以下，将该工作模式称为放电模式。

在同时连接有外部电源2和负载3的情况下，充电装置1利用外部电源3通过旁路模块400直接对负载3进行充电，或者，同时对充电装置1和负载3进行充电。以下，将前者称为旁路模式，将后者称为双工模式。

另外，在连接了不同类型的负载3时，对充电电压或充电电流等充电条件的要求也各不相同。

因此，为了准确地感测负载3的连接状态，即，是否连接有负载3，并且准确地感测连接了何种负载3，即，负载3的类型，以便使充电装置1以适当的工作模式和最佳充电条件进行工作，本发明的充电装置1还包含负载感测模块100。负载感测模块100仅通过一个探针即可感测是否连接有负载3，还能够感测负载3的类型。

<负载感测模块>

实施例1

图2是说明图1所示的充电装置1具备的负载感测模块100的实施例1的基本结构以及工作原理的示意图。

如图2所示，负载感测模块100包含用于感测是否连接有负载3的探针。负载感测模块100还包含串联连接的第一开关SW1和第二开关SW2，第一开关SW1与第二开关SW2的串联电路的一端与基准电压VREF连接，另一端接地。第一开关SW1和第二开关SW2的连接点与探针连接。第一开关SW1和第二开关SW2被供给时钟信号CLK，并根据时钟信号CLK进行导通、断开。作为一个例子，当时钟信号CLK为高电平时，第一开关SW1导通且第二开关SW2断开，当时钟信号CLK为低电平时，第一开关SW1断开且第二开关SW2导通。另外，也可以相反，即，当时钟信号CLK为低电平时，第一开关SW1导通且第二开关SW2断开，当时钟信号CLK为高电平时，第一开关SW1断开且第二开关SW2导通。

负载感测模块100还包含电容器COUT，电容器COUT的一端与探针连接，另一端接地。在负载感测模块100开始工作时，电容器COUT预先被充电至基准电压VREF，然后，根据第一开关SW1以及第二开关SW2的导通、断开，进行充电或放电。具体地，当第一开关SW1导通且第二开关SW2断开时，电容器COUT被基准电压VREF充电，两端电压逐渐升高，直至达到基准电压VREF后，维持为基准电压VREF。当第一开关SW1断开且第二开关SW2导通时，被充电后的电容器COUT经由第二开关SW2以放电电流I_SINK对负载感测模块100内部的放电路径进行放电，从而两端电压逐渐降低。由于电容器COUT的一端与探针连接，所以电容器COUT两端的电压VOUT即为施加于探针的电压。

负载感测模块100还包含上升沿感测器110、下降沿感测器120、以及判定模块130。上升沿感测器110与电容器COUT的一端连接，在电容器COUT被充电至基准电压VREF并继续被充电给定的第一时间T_PULSE之后，上升沿感测器110感测电容器COUT的电压VOUT，并与第一参考电压RD_VREF进行比较，作为第一比较结果VODET_OUT1。在此，第一参考电压RD_VREF小于基准电压VREF。接着，电容器COUT开始放电。下降沿感测器120与电容器COUT的一端连接，在电容器COUT放电给定的第二时间T_EVAL之后，下降沿感测器120感测所述电容器COUT的电压VOUT，并与第二参考电压FD_VREF进行比较，作为第二比较结果VODET_OUT2。判定模块130与上升沿感测器110以及下降沿感测器120连接，根据第一比较结果VODET_OUT1和第二比较结果VODET_OUT2，判定是否连接有负载。

如果在电容器COUT继续被充电给定的时间T_PULSE之后，由上升沿感测器110感测的电容器COUT的电压VOUT大于第一参考电压RD_VREF，并且在电容器COUT放电了给定的时间T_EVAL之后，由下降沿感测器120感测的电容器COUT的电压VOUT小于第二参考电压FD_VREF，则判定模块130可以判定为连接有负载。

给定的时间T_PULSE相当于本发明的“第一时间”，给定的时间T_EVAL相当于本发明的“第二时间”。

电容器COUT可以重复进行多次充电和放电。若上升沿感测器110感测的电容器COUT的电压VOUT连续N次大于第一参考电压RD_VREF，且下降沿感测器120感测的电容器COUT的电压VOUT连续N次小于第二参考电压FD_VREF，则判定模块130判定为连接有负载。在此，N为给定的2以上的自然数。

另一方面，在电容器COUT放电了给定的时间T_EVAL之后，若由下降沿感测器120感测的电容器COUT的电压VOUT大于第二参考电压FD_VREF，则判定模块130可以判定为未连接负载。

进而，电容器COUT可以重复进行多次充电和放电。若下降沿感测器120感测的电容器COUT的电压VOUT连续N次大于第二参考电压FD_VREF，则判定模块130判定为未连接负载。在此，N为给定的2以上的自然数。

通过使电容器COUT重复进行多次充电和放电，并对上升沿感测器110以及下降沿感测器120感测的电容器COUT的电压VOUT与第一参考电压RD_VREF以及第二参考电压FD_VREF的大小关系进行N次(N为给定的2以上的自然数)比较，从而能够提高负载感测模块100的感测精度。

以下，对本发明的负载感测模块100能够准确地感测是否连接有负载并且能够感测负载类型的工作原理进行简单说明。

若电容器COUT开始放电，则电容器COUT的电压VOUT开始下降。在经过时间T_EVAL之后，电容器COUT的电压VOUT的下降量△VOUT可以用下述公式(1)表示。

其中，I是电容器COUT的放电电流，在未连接负载的情况下，等于图2中所示的向负载感测模块100的内部放电路径进行放电的内部放电电流I_SINK，C是电容器COUT的电容值。

当连接有负载时，电容器COUT除了向负载感测模块100的内部放电路径放电以外，还会向负载放电，此时，放电电流I成为内部放电电流I_SINK和向负载放电的放电电流I_R之和，变得大于未连接负载时的放电电流I_SINK。因此，在连接有负载的情况下，与未连接负载的情况相比，在经过了相同的时间T_EVAL之后，电容器COUT的电压VOUT的下降量△VOUT将更大。因此，通过设定适当的第二参考值FD_VREF，使得在未连接负载的情况下电容器COUT经过放电给定的时间T_EVAL之后其电压大于第二参考值FD_VREF，并且在连接有负载的情况下电容器COUT经过放电给定的时间T_EVAL之后其电压小于第二参考值FD_VREF，从而可根据下降沿感测器120感测的电容器COUT的电压VOUT与第二参考值FD_VREF的大小关系来判定是否连接有负载。

另外，当连接的负载不同时，向负载放电的放电电流I_R将不同，上述式(1)中的总的放电电流I也将不同，因此，在经过了时间T_EVAL的放电之后，电容器COUT的电压VOUT的下降量VOUT也将不同。据此，通过设置不同的第一参考电压RD_VREF和第二参考电压FD_VREF，从而能够判定所连接的负载的具体种类。

例如，可以预先测量不同负载所对应的适当的第一参考电压RD_VREF和第二参考电压FD_VREF，并将其制作成参照表，并将上升沿感测器110和下降沿感测器120感测的电容器COUT的电压VOUT分别与每一个不同的第一参考电压RD_VREF和第二参考电压FD_VREF进行比较，从而能够确定连接的负载的类型，由此，能够切换到最佳的充电模式，以最佳的充电条件为负载充电。

作为一个具体的实例，在实施例1中，在上升沿感测器110感测的电容器COUT的电压VOUT大于第一参考电压RD_VREF时，作为第一比较结果VODET_OUT1，向判定模块130输出高电平，在上升沿感测器110感测的电容器COUT的电压VOUT为第一参考电压RD_VREF以下时，作为第一比较结果VODET_OUT1，向判定模块130输出低电平。在下降沿感测器120感测的电容器COUT的电压VOUT小于第二参考电压FD_VREF时，作为第二比较结果VODET_OUT2，向判定模块130输出高电平，在下降沿感测器120感测的电容器COUT的电压VOUT为第二参考电压FD_VREF以上时，作为第二比较结果VODET_OUT2，向判定模块130输出低电平。若第一比较结果和第二比较结果均为高电平，则判定模块130判定为连接有负载3。若第一比较结果和所述第二比较结果不全为高电平，则判定模块130判定为未连接负载。

在实施例1中，第一比较结果VODET_OUT1以及第二比较结果VODET_OUT2的电平与电容器COUT的电压VOUT的关系如表1所示。在后面的实施例2～实施例4中也是同样的。

[表1]

实施例2

图3是说明图1所示的充电装置1具备的负载感测模块100的实施例2的基本结构以及工作原理的示意图。

为了提高判定模块130的判定结果的准确性，如图3所示，判定模块130可以还具备第一计数器131。若第一比较结果VODET_OUT1和第二比较结果VODET_OUT2均为高电平，则判定模块130并不是直接判定为连接有负载3，而是使第一计数器131的第一计数值加1。然后，判定模块100判定第一计数值是否等于第一参考计数值C1_REF。若第一计数值等于第一参考计数值C1_REF，则判定模块130判定为连接有负载。若第一计数值不等于第一参考计数值C1_REF，则重复电容器COUT的充电以及放电，上升沿感测器110和下降沿感测器120分别重新感测被充电了给定的时间T_PULSE后的电容器COUT的电压VOUT和放电了给定的时间T_EVAL之后的电容器COUT的电压VOUT，并重新输出第一比较结果VODET_OUT1和第二比较结果VODET_OUT2，供判定模块130进行判定。

若第一比较结果VODET_OUT1和第二比较结果VODET_OUT2不全为高电平，则判定模块130判定为未连接负载。

实施例2的变形例

作为实施例2的变形例，若第一比较结果VODET_OUT1和第二比较结果VODET_OUT2不全为高电平，则判定模块130并不是直接判定为未连接负载，而是使第一计数值复位(例如，可以复位为0)，并且重复电容器COUT的充电以及放电，上升沿感测器110和下降沿感测器120分别重新感测被充电了给定的时间T_PULSE后的电容器COUT的电压VOUT和放电了给定的时间T_EVAL之后的电容器COUT的电压VOUT，并重新输出第一比较结果VODET_OUT1和第二比较结果VODET_OUT2，供判定模块130进行判定。

实施例3

图4是说明图1所示的充电装置1具备的负载感测模块100的实施例3的基本结构以及工作原理的示意图。

与实施例2相比，为了进一步提高判定模块130的判定结果的准确性，判定模块130还具备第二计数器132。

若第一比较结果VODET_OUT1和第二比较结果VODET_OUT2不全为高电平，则判定模块130并不是直接判定为未连接负载或者使第一计数值复位(例如，复位为0)，而是使第二计数器132的第二计数值加1。然后，判定模块130判定第二计数值是否等于第二参考计数值C2_REF，若第二计数值等于所述第二参考计数值C2_REF，则判定模块130判定为未连接负载。若第二计数值不等于第二参考计数值C2_REF，则判定模块130使第一计数值复位(例如，复位为0)，并且重复电容器COUT的充电以及放电，上升沿感测器110和下降沿感测器120分别重新感测被充电了给定的时间T_PULSE后的电容器COUT的电压VOUT和放电了给定的时间T_EVAL之后的电容器COUT的电压VOUT，并重新输出第一比较结果VODET_OUT1和第二比较结果VODET_OUT2，供判定模块130进行判定。

实施例4

图5是说明图1所示的充电装置1具备的负载感测模块100的实施例4的基本结构以及工作原理的示意图。

如图5所示，负载感测模块100也可以仅具备第二计数器132。在该情况下，若第一比较结果VODET_OUT1和第二比较结果VODET_OUT2均为高电平，则判定模块130直接判定为连接有负载。

若第一比较结果VODET_OUT1和第二比较结果VODET_OUT2不全为高电平，则判定模块130使第二计数器132的第二计数值加1。然后判定第二计数值是否等于第二参考计数值C2_REF，若第二计数值等于第二参考计数值C2_REF，则判定模块130判定为未连接负载。若第二计数值不等于第二参考计数值C2_REF，则重复电容器COUT的充电以及放电，上升沿感测器110和下降沿感测器120分别重新感测被充电了给定的时间T_PULSE后的电容器COUT的电压VOUT和放电了给定的时间T_EVAL之后的电容器COUT的电压VOUT，并重新输出第一比较结果VODET_OUT1和第二比较结果VODET_OUT2，供判定模块130进行判定。

另外，虽然在实施例1～实施例4中，第一比较结果VODET_OUT1以及第二比较结果VODET_OUT2的电平与电容器COUT的电压VOUT的关系如表1所示，但是并不限定于此，也可以是其它组合。

例如，第一比较结果VODET_OUT1以及第二比较结果VODET_OUT2的电平与电容器COUT的电压VOUT的关系也可以如表2所示。

[表2]

在表2的情况下，在上升沿感测器110感测的电容器COUT的电压VOUT大于第一参考电压RD_VREF时，作为第一比较结果VODET_OUT1，向判定模块130输出低电平，在上升沿感测器110感测的电容器COUT的电压VOUT为第一参考电压RD_VREF以下时，作为第一比较结果VODET_OUT1，向判定模块130输出高电平。在下降沿感测器120感测的电容器COUT的电压VOUT小于第二参考电压FD_VREF时，作为第二比较结果VODET_OUT2，向判定模块130输出低电平，在下降沿感测器120感测的电容器COUT的电压VOUT为第二参考电压FD_VREF以上时，作为第二比较结果VODET_OUT2，向判定模块130输出高电平。

此时，在上述负载感测模块100的实施例1～4中，为得到同样的效果，只要将“高电平”和“低电平”互换即可。即，只要将“高电平”读作“低电平”并将“低电平”读作“高电平”即可。

<负载感测方法>

以下，参照图6对本发明的负载感测方法的基本流程进行说明。

在以下的说明中，设第一比较结果VODET_OUT1以及第二比较结果VODET_OUT2的电平与电容器COUT的电压VOUT的关系如表1所示。但是，本发明并不限于此，也可以满足其它关系。例如，第一比较结果VODET_OUT1以及第二比较结果VODET_OUT2的电平与电容器COUT的电压VOUT的关系也可以如表2所示，在该情况下，只要将以下的说明中的“高电平”读作“低电平”并将“低电平”读作“高电平”即可。

在本发明的负载感测方法中，首先，将负载感测模块100具备的电容器COUT的电压VOUT充电至基准电压VREF(步骤S1)。在电容器COUT的电压VOUT被充电至基准电压VREF之后，将该状态维持给定的时间T_PRECHG(步骤S2)，使电容器COUT的电压VOUT稳定在基准电压VREF。在此，步骤S1相当于本发明的“步骤(a)”，步骤S2相当于本发明的“步骤(f)”，给定的时间T_PRECHG相当于本发明的“第三时间”。

接着，对电容器COUT继续充电(步骤S3)。在经过了给定的时间T_PULSE之后(步骤S4)，感测电容器COUT的电压VOUT，并将其与第一参考电压RD_VREF进行比较，作为第一比较结果VODET_OUT1(步骤S5)。在此，步骤S3～步骤S5相当于本发明的“步骤(b)”。

接着，使电容器COUT放电(步骤S6)。在电容器放电给定的时间T_EVAL之后(步骤S7)，感测电容器COUT的电压VOUT，并与第二参考电压FD_VREF进行比较，作为第二比较结果VODET_OUT2(步骤S8)。在此，步骤S6相当于本发明的“步骤(c)”，步骤S7～步骤S8相当于本发明的“步骤(d)”。

接着，根据第一比较结果VODET_OUT1和第二比较结果VODET_OUT2，判定是否连接有负载(步骤S9)。具体地，若在步骤S5中感测的电容器COUT的电压VOUT大于第一参考电压RD_VREF且在步骤S8中感测的电容器COUT的电压VOUT小于第二参考电压FD_VREF，则判定为连接有负载。在此，步骤S9相当于本发明的“步骤(e)”。

也可以重复执行多次步骤S3至步骤S8。并且，若在步骤S5中感测的电容器COUT的电压VOUT连续N次大于第一参考电压RD_VREF，且在步骤S8中感测的电容器COUT的电压VOUT连续N次小于第二参考电压RD_VREF，则在步骤S9中判定为连接有负载。在此，N为给定的2以上的自然数。

另一方面，若在步骤S8中感测的电容器COUT的电压VOUT大于第二参考电压FD_VREF，则可以在步骤S9中判定为未连接负载。

进而，也可以重复执行多次步骤S3至步骤S8。并且，若在步骤S8中感测的电容器COUT的电压VOUT连续N次大于第二参考电压RD_VREF，则可以在步骤S9中判定为未连接负载。在此，N为给定的2以上的自然数。

通过重复执行多次步骤S3至步骤S8，并对在步骤S5以及步骤S8中感测的电容器COUT的电压VOUT与第一参考电压RD_VREF以及第二参考电压FD_VREF的大小关系进行N次(N为给定的2以上的自然数)比较，从而能够提高负载感测方法的感测精度。

在上述负载感测方法中，步骤S1和步骤S2是对电容器COUT的预充电过程。可以在每次执行本发明的负载感测方法时执行该预充电过程，也可以预先完成该预充电过程，从而在实际执行时，直接从步骤S3开始执行。

另外，步骤S2的主要目的是使电容器COUT的电压VOUT稳定地被充电至基准电压VREF，因此，步骤S2并不是必需的，可以省略。

以下，参照图7～图12对本发明的负载感测方法的具体的实施例1～4进行说明。

实施例1

图7是本发明的负载感测方法的实施例1的流程图。图8是本发明的负载感测模块100中使用的各种信号的时序图。

在图7中，与图6所示的流程图相比，将步骤S5、步骤S8以及步骤S9具体化为步骤S51、步骤S81以及步骤S91。

在步骤S51中，若VOUT＞RD_VREF，则第一比较结果VODET_OUT1为高电平(采用二值化数字表示时，其逻辑值为1)，若VOUT≤RD_VREF，则第一比较结果VODET_OUT1为低电平(采用二值化数字表示时，其逻辑值为0)。

在步骤S81中，若VOUT＜FD_VREF，则第二比较结果VODET_OUT2为高电平(采用二值化数字表示时，其逻辑值为1)，若VOUT≥FD_VREF，则第二比较结果VODET_OUT2为低电平(采用二值化数字表示时，其逻辑值为0)。

接着，在步骤S91中，判定第一比较结果VODET_OUT1和第二比较结果VODET_OUT2是否均为高电平，即，逻辑值是否均为1。若第一比较结果VODET_OUT1和第二比较结果VODET_OUT2的逻辑值均为1，则判定为连接有负载3，若第一比较结果VODET_OUT1和第二比较结果VODET_OUT2的逻辑值不全为1，判定为未连接负载3。

实施例2

作为本发明的负载感测方法的实施例2，其流程图如图9所示。与图7所示的流程图相比，不同点在于，在步骤S91中，当第一比较结果VODET_OUT1和第二比较结果VODET_OUT2的逻辑值均为1时，不是直接判定为连接有负载3，而是使第一计数值Count1加1(步骤S10)，接着，判定第一计数值Count1是否等于第一参考计数值C1_REF(步骤S11)。若第一计数值Count1等于第一参考计数值C1_REF，则判定为连接有负载，若计数值Count1不等于第一参考计数值C1_REF，则返回到步骤S3，继续执行本发明的负载感测方法。

实施例2的变形例

作为实施例2的变形例，也可以如图10所示，在步骤S91中，在第一比较结果VODET_OUT1和第二比较结果VODET_OUT2的逻辑值不全为1时，并不直接判定为未连接负载3，而是使第一计数值Count1复位，即，使Count1＝0，然后返回到步骤S3，续执行本发明的负载感测方法。

实施例3

作为本发明的负载感测方法的实施例3，其流程图如图11所示。与图9或图10所示的流程图相比，不同点在于，在步骤S91中，若第一比较结果VODET_OUT1和第二比较结果VODET_OUT2的逻辑值不全为1，则不是直接判定为未连接负载3，或者使第一计数值Count1复位并返回到步骤S3，而是使第二计数值Count2加1(步骤S21)。接着，判定第二计数值Count2是否等于第二参考计数值C2_REF(步骤S22)，若第二计数值Count2等于第二参考计数值C2_REF，则判定为未连接负载3，若第二计数值Count2不等于第二参考计数值C2_REF，则执行图10中的步骤S12，即，将第一计数值Count1复位(例如，复位为0)，并返回到步骤S3，继续执行本发明的负载感测方法。

实施例4

另外，作为本发明的负载感测方法的实施例4，其流程图如图12所示。与图11所示的流程图相比，不同点在于，在步骤S91中，若判定第一比较结果VODET_OUT1和第二比较结果VODET_OUT2的逻辑值均为1，则直接判定为连接有负载3，并且，在步骤S22中，若第二计数值Count2不等于第二参考计数值C2_REF，则不执行步骤S12而直接返回到步骤S3，继续执行本发明的负载感测方法。

以上，列举了负载感测模块和负载感测方法的若干个实施例及其变形例而对本发明涉及的负载感测模块、负载感测方法以及具备该负载感测模块的充电装置进行了说明，但是本发明并不限定于此，将上述实施例及其变形例中的任意的构成要素进行组合而实现的其它实施例、在不脱离本发明的主旨的范围内对上述实施方式实施本领域技术人员想到的各种变形而得到的变形例、内置有本发明涉及的负载感测模块和充电装置的各种设备也包含于本发明。

产业上的可利用性

本发明能够广泛利用于移动通信设备、可穿戴设备等电子设备的充电。

Claims (24)

1.一种负载感测模块，其特征在于，具备：

探针，用于感测是否连接有负载；

第一开关和第二开关的串联电路，所述串联电路的一端与基准电压连接，另一端接地，所述第一开关和所述第二开关的连接点与所述探针连接，所述第一开关和所述第二开关根据时钟信号进行导通、断开；

电容器，一端与所述探针连接，另一端接地，在所述负载感测模块工作时，被充电至基准电压，以后通过所述第一开关以及所述第二开关的导通、断开，进行充电或放电；

上升沿感测器，与所述电容器的所述一端连接，在所述电容器被充电至所述基准电压并继续被充电给定的第一时间之后，感测所述电容器的电压，并与第一参考电压进行比较，作为第一比较结果；

下降沿感测器，与所述电容器的所述一端连接，在所述电容器放电给定的第二时间之后，感测所述电容器的电压，并与第二参考电压进行比较，作为第二比较结果；以及

判定模块，与所述上升沿感测器和所述下降沿感测器连接，根据所述第一比较结果和所述第二比较结果，判定是否连接有负载。

2.根据权利要求1所述的负载感测模块，其特征在于，

若所述上升沿感测器感测的所述电容器的电压大于所述第一参考电压且所述下降沿感测器感测的所述电容器的电压小于所述第二参考电压，则所述判定模块判定为连接有负载。

3.根据权利要求1所述的负载感测模块，其特征在于，

所述电容器重复进行多次充电和放电，

若所述上升沿感测器感测的所述电容器的电压连续N次大于所述第一参考电压且所述下降沿感测器感测的所述电容器的电压连续N次小于所述第二参考电压，则所述判定模块判定为连接有负载，其中，N为给定的2以上的自然数。

4.根据权利要求1所述的负载感测模块，其特征在于，

若所述下降沿感测器感测的所述电容器的电压大于所述第二参考电压，则所述判定模块判定为未连接负载。

5.根据权利要求1所述的负载感测模块，其特征在于，

所述电容器重复进行多次充电和放电，

若所述下降沿感测器感测的所述电容器的电压连续N次大于所述第二参考电压，则所述判定模块判定为未连接负载，其中，N为给定的2以上的自然数。

6.根据权利要求1所述的负载感测模块，其特征在于，

若所述上升沿感测器感测的所述电容器的电压大于所述第一参考电压，则作为所述第一比较结果，输出高电平，若所述上升沿感测器感测的所述电容器的电压为所述第一参考电压以下，则作为所述第一比较结果，输出低电平，

若所述下降沿感测器感测的所述电容器的电压小于所述第二参考电压，则作为所述第二比较结果，输出高电平，若所述下降沿感测器感测的所述电容器的电压为所述第二参考电压以上，则作为所述第二比较结果，输出低电平，

若所述第一比较结果和所述第二比较结果均为高电平，则所述判定模块判定为连接有负载，若所述第一比较结果和所述第二比较结果不全为高电平，则所述判定模块判定为未连接负载。

7.根据权利要求1所述的负载感测模块，其特征在于，

若所述上升沿感测器感测的所述电容器的电压大于所述第一参考电压，则作为所述第一比较结果，输出高电平，若所述上升沿感测器感测的所述电容器的电压为所述第一参考电压以下，则作为所述第一比较结果，输出低电平，

若所述下降沿感测器感测的所述电容器的电压小于所述第二参考电压，则作为所述第二比较结果，输出高电平，若所述下降沿感测器感测的所述电容器的电压为所述第二参考电压以上，则作为所述第二比较结果，输出低电平，

所述判定模块还包含第一计数器，

若所述第一比较结果和所述第二比较结果均为高电平，则所述判定模块使所述第一计数器的第一计数值加1，并判定所述第一计数值是否等于第一参考计数值，若所述第一计数值等于所述第一参考计数值，则所述判定模块判定为连接有负载，若所述第一计数值不等于所述第一参考计数值，则所述上升沿感测器和所述下降沿感测器分别重新感测被充电了所述第一时间后的所述电容器的电压和放电了所述第二时间后的所述电容器的电压，

若所述第一比较结果和所述第二比较结果不全为高电平，则所述判定模块判定为未连接负载。

8.根据权利要求1所述的负载感测模块，其特征在于，

若所述上升沿感测器感测的所述电容器的电压大于所述第一参考电压，则作为所述第一比较结果，输出高电平，若所述上升沿感测器感测的所述电容器的电压为所述第一参考电压以下，则作为所述第一比较结果，输出低电平，

若所述下降沿感测器感测的所述电容器的电压小于所述第二参考电压，则作为所述第二比较结果，输出高电平，若所述下降沿感测器感测的所述电容器的电压为所述第二参考电压以上，则作为所述第二比较结果，输出低电平，

所述判定模块还包含第一计数器，

若所述第一比较结果和所述第二比较结果均为高电平，则所述判定模块使所述第一计数器的第一计数值加1，并判定所述第一计数值是否等于第一参考计数值，若所述第一计数值等于所述第一参考计数值，则所述判定模块判定为连接有负载，若所述第一计数值不等于所述第一参考计数值，则所述上升沿感测器和所述下降沿感测器分别重新感测被充电了所述第一时间后的所述电容器的电压和放电了所述第二时间后的所述电容器的电压，

若所述第一比较结果和所述第二比较结果不全为高电平，则所述判定模块使所述第一计数值复位，并且所述上升沿感测器和所述下降沿感测器分别重新感测被充电了所述第一时间后的所述电容器的电压和放电了所述第二时间后的所述电容器的电压。

9.根据权利要求1所述的负载感测模块，其特征在于，

若所述上升沿感测器感测的所述电容器的电压大于所述第一参考电压，则作为所述第一比较结果，输出高电平，若所述上升沿感测器感测的所述电容器的电压为所述第一参考电压以下，则作为所述第一比较结果，输出低电平，

若所述下降沿感测器感测的所述电容器的电压小于所述第二参考电压，则作为所述第二比较结果，输出高电平，若所述下降沿感测器感测的所述电容器的电压为所述第二参考电压以上，则作为所述第二比较结果，输出低电平，

所述判定模块还包含第一计数器和第二计数器，

若所述第一比较结果和所述第二比较结果均为高电平，则所述判定模块使所述第一计数器的第一计数值加1，并判定所述第一计数值是否等于第一参考计数值，若所述第一计数值等于所述第一参考计数值，则所述判定模块判定为连接有负载，若所述第一计数值不等于所述第一参考计数值，则所述上升沿感测器和所述下降沿感测器分别重新感测被充电了所述第一时间后的所述电容器的电压和放电了所述第二时间后的所述电容器的电压，

若所述第一比较结果和所述第二比较结果不全为高电平，则所述判定模块使所述第二计数器的第二计数值加1，并判定所述第二计数值是否等于第二参考计数值，若所述第二计数值等于所述第二参考计数值，则所述判定模块判定为未连接负载，若所述第二计数值不等于所述第二参考计数值，则所述判定模块使所述第一计数值复位，并且所述上升沿感测器和所述下降沿感测器分别重新感测被充电了所述第一时间后的所述电容器的电压和放电了所述第二时间后的所述电容器的电压。

10.根据权利要求1所述的负载感测模块，其特征在于，

若所述上升沿感测器感测的所述电容器的电压大于所述第一参考电压，则作为所述第一比较结果，输出高电平，若所述上升沿感测器感测的所述电容器的电压为所述第一参考电压以下，则作为所述第一比较结果，输出低电平，

若所述下降沿感测器感测的所述电容器的电压小于所述第二参考电压，则作为所述第二比较结果，输出高电平，若所述下降沿感测器感测的所述电容器的电压为所述第二参考电压以上，则作为所述第二比较结果，输出低电平，

所述判定模块还包含第二计数器，

若所述第一比较结果和所述第二比较结果均为高电平，则所述判定模块判定为连接有负载，

若所述第一比较结果和所述第二比较结果不全为高电平，则所述判定模块使所述第二计数器的第二计数值加1，并判定所述第二计数值是否等于第二参考计数值，若所述第二计数值等于所述第二参考计数值，则所述判定模块判定为未连接负载，若所述第二计数值不等于所述第二参考计数值，则所述上升沿感测器和所述下降沿感测器分别重新感测被充电了所述第一时间后的所述电容器的电压和放电了所述第二时间后的所述电容器的电压。

11.根据权利要求1所述的负载感测模块，其特征在于，

若所述上升沿感测器感测的所述电容器的电压大于所述第一参考电压，则作为所述第一比较结果，输出低电平，若所述上升沿感测器感测的所述电容器的电压为所述第一参考电压以下，则作为所述第一比较结果，输出高电平，

若所述下降沿感测器感测的所述电容器的电压小于所述第二参考电压，则作为所述第二比较结果，输出低电平，若所述下降沿感测器感测的所述电容器的电压为所述第二参考电压以上，则作为所述第二比较结果，输出高电平，

若所述第一比较结果和所述第二比较结果均为低电平，则所述判定模块判定为连接有负载，若所述第一比较结果和所述第二比较结果不全为低电平，则所述判定模块判定为未连接负载。

12.一种负载感测方法，用于感测是否连接有负载，其特征在于，包含：

步骤(a)：将负载感测模块具备的电容器充电至基准电压，

步骤(b)：在对所述电容器继续充电给定的第一时间之后，感测所述电容器的电压，并与第一参考电压进行比较，作为第一比较结果，

步骤(c)：使所述电容器放电，

步骤(d)：在所述电容器放电给定的第二时间之后，感测所述电容器的电压，并与第二参考电压进行比较，作为第二比较结果，

步骤(e)：根据所述第一比较结果和第二比较结果，判定是否连接有负载。

13.根据权利要求12所述的负载感测方法，其特征在于，

在所述步骤(a)与所述步骤(b)之间，还包含：

步骤(f)：对所述电容器继续充电给定的第三时间。

14.根据权利要求12或13所述的负载感测方法，其特征在于，

若在所述步骤(b)中感测的所述电容器的电压大于所述第一参考电压，且在所述步骤(d)中感测的所述电容器的电压小于所述第二参考电压，则在步骤(e)中判定为连接有负载。

15.根据权利要求12或13所述的负载感测方法，其特征在于，

重复执行多次所述步骤(b)至所述步骤(d)，

若在所述步骤(b)中感测的所述电容器的电压连续N次大于所述第一参考电压，且在所述步骤(d)中感测的所述电容器的电压连续N次小于所述第二参考电压，则在步骤(e)中判定为连接有负载，其中，N为给定的2以上的自然数。

16.根据权利要求12或13所述的负载感测方法，其特征在于，

若在所述步骤(d)中感测的所述电容器的电压大于所述第二参考电压，则在步骤(e)中判定为未连接负载。

17.根据权利要求12或13所述的负载感测方法，其特征在于，

重复执行多次所述步骤(b)至所述步骤(d)，

若在所述步骤(d)中感测的所述电容器的电压连续N次大于所述第二参考电压，则在步骤(e)中判定为未连接负载，其中，N为给定的2以上的自然数。

18.根据权利要求12或13所述的负载感测方法，其特征在于，

在所述步骤(b)中，若所述电容器的电压大于所述第一参考电压，则作为所述第一比较结果，输出高电平，若所述电容器的电压为所述第一参考电压以下，则作为所述第一比较结果，输出低电平，

在所述步骤(d)中，若所述电容器的电压小于所述第二参考电压，则作为所述第二比较结果，输出高电平，若所述电容器的电压为所述第二参考电压以上，则作为所述第二比较结果，输出低电平，

在所述步骤(e)中，若所述第一比较结果和所述第二比较结果均为高电平，则判定为连接有负载，若所述第一比较结果和所述第二比较结果不全为高电平，则判定为未连接负载。

19.根据权利要求12或13所述的负载感测方法，其特征在于，

在所述步骤(b)中，若所述电容器的电压大于所述第一参考电压，则作为所述第一比较结果，输出高电平，若所述电容器的电压为所述第一参考电压以下，则作为所述第一比较结果，输出低电平，

在所述步骤(d)中，若所述电容器的电压小于所述第二参考电压，则作为所述第二比较结果，输出高电平，若所述电容器的电压为所述第二参考电压以上，则作为所述第二比较结果，输出低电平，

在所述步骤(e)中，

若所述第一比较结果和所述第二比较结果均为高电平，则使第一计数器的第一计数值加1，并判定所述第一计数值是否等于第一参考计数值，若所述第一计数值等于所述第一参考计数值，则判定为连接有负载，若所述第一计数值不等于所述第一参考计数值，则重复所述步骤(b)至所述步骤(e)，

若所述第一比较结果和所述第二比较结果不全为高电平，则判定为未连接负载。

20.根据权利要求12或13所述的负载感测方法，其特征在于，

在所述步骤(b)中，若所述电容器的电压大于所述第一参考电压，则作为所述第一比较结果，输出高电平，若所述电容器的电压为所述第一参考电压以下，则作为所述第一比较结果，输出低电平，

在所述步骤(d)中，若所述电容器的电压小于所述第二参考电压，则作为所述第二比较结果，输出高电平，若所述电容器的电压为所述第二参考电压以上，则作为所述第二比较结果，输出低电平，

在所述步骤(e)中，

若所述第一比较结果和所述第二比较结果均为高电平，则使第一计数器的第一计数值加1，并判定所述第一计数值是否等于第一参考计数值，若所述第一计数值等于所述第一参考计数值，则判定为连接有负载，若所述第一计数值不等于所述第一参考计数值，则重复所述步骤(b)至所述步骤(e)，

若所述第一比较结果和所述第二比较结果不全为高电平，则使所述第一计数值复位，并重复所述步骤(b)至所述步骤(e)。

21.根据权利要求12或13所述的负载感测方法，其特征在于，

在所述步骤(b)中，若所述电容器的电压大于所述第一参考电压，则作为所述第一比较结果，输出高电平，若所述电容器的电压为所述第一参考电压以下，则作为所述第一比较结果，输出低电平，

在所述步骤(d)中，若所述电容器的电压小于所述第二参考电压，则作为所述第二比较结果，输出高电平，若所述电容器的电压为所述第二参考电压以上，则作为所述第二比较结果，输出低电平，

在所述步骤(e)中，

若所述第一比较结果和所述第二比较结果均为高电平，则使第一计数器的第一计数值加1，并判定所述第一计数值是否等于第一参考计数值，若所述第一计数值等于所述第一参考计数值，则判定为连接有负载，若所述第一计数值不等于所述第一参考计数值，则重复所述步骤(b)至所述步骤(e)，

若所述第一比较结果和所述第二比较结果不全为高电平，则使第二计数器的第二计数值加1，并判定所述第二计数值是否等于第二参考计数值，若所述第二计数值等于所述第二参考计数值，则判定为未连接负载，若所述第二计数值不等于所述第二参考计数值，则使所述第一计数值复位，并重复所述步骤(b)至所述步骤(e)。

22.根据权利要求12或13所述的负载感测方法，其特征在于，

在所述步骤(b)中，若所述电容器的电压大于所述第一参考电压，则作为所述第一比较结果，输出高电平，若所述电容器的电压为所述第一参考电压以下，则作为所述第一比较结果，输出低电平，

在所述步骤(d)中，若所述电容器的电压小于所述第二参考电压，则作为所述第二比较结果，输出高电平，若所述电容器的电压为所述第二参考电压以上，则作为所述第二比较结果，输出低电平，

在所述步骤(e)中，

若所述第一比较结果和所述第二比较结果均为高电平，则判定为连接有负载，

若所述第一比较结果和所述第二比较结果不全为高电平，则使第二计数器的第二计数值加1，并判定所述第二计数值是否等于第二参考计数值，若所述第二计数值等于所述第二参考计数值，则判定为未连接负载，若所述第二计数值不等于所述第二参考计数值，则重复所述步骤(b)至所述步骤(e)。

23.根据权利要求12或13所述的负载感测方法，其特征在于，

在所述步骤(b)中，若所述电容器的电压大于所述第一参考电压，则作为所述第一比较结果，输出低电平，若所述电容器的电压为所述第一参考电压以下，则作为所述第一比较结果，输出高电平，

在所述步骤(d)中，若所述电容器的电压小于所述第二参考电压，则作为所述第二比较结果，输出低电平，若所述电容器的电压为所述第二参考电压以上，则作为所述第二比较结果，输出高电平，

在所述步骤(e)中，若所述第一比较结果和所述第二比较结果均为低电平，则判定为连接有负载，若所述第一比较结果和所述第二比较结果不全为低电平，则判定为未连接负载。

24.一种充电装置，其特征在于，具备：

电池；

控制模块，具备权利要求1～11所述的负载感测模块，根据所述负载感测模块的感测结果，决定充电装置的工作模式；

电源连接端口，用于连接外部电源，对充电装置进行充电；以及

负载连接端口，用于连接负载，对负载进行充电。

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