CN111245073A - Usb充电电路及方法、芯片、充电器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种USB充电电路及方法、芯片、充电器。根据本发明实施例，该USB充电电路包括：接口电路，用于与USB充电电路的DP端和DN端连接；逻辑模块，用于通过控制接口电路，来检测当前充电模式；以及VBUS电路，用于在逻辑模块的控制下，输出符合所检测出的充电模式的充电电流和电压。根据上述技术方案，能够判断终端设备支持的充电模式，以为不同终端设备提供不同的充电电压和电流。

Description

USB充电电路及方法、芯片、充电器

技术领域

本发明属于通信技术领域，尤其涉及一种USB充电电路及方法、芯片、充电器。

背景技术

随着智能手机的市场发展，用户对手机电池的续航能力要求。因此，近年来各个品牌手机电池的容量均在增大。然而，这会带来充电时间过长的问题，针对该问题，各个品牌手机厂商相继推出了自家的快速充电协议；虽然这些手机都可以支持USB口充电，但是手机只有在与其自身厂商生产的充电器连接时才能进入快速充电状态，否则，可能只能提供5V/1A的效率。

然而，现有技术的快充功能给用户带来不错体验的同时，也会带来很多困扰，例如，市面上各个手机厂商生产的充电器只能给自家手机进行快充，这会导致如下问题：第一，造成了大量充电器重复开发；第二，给用户造成了很大的不便和巨大的浪费。

发明内容

本发明实施例提供一种USB充电电路及方法、芯片、充电器，能够判断终端设备支持的充电模式，以为不同终端设备提供不同的充电电压和电流。

第一方面，本发明实施例提供一种USB充电电路，该电路包括：接口电路，用于与USB充电电路的DP端和DN端连接；逻辑模块，用于通过控制接口电路，来检测当前充电模式；以及VBUS电路，用于在逻辑模块的控制下，输出符合所检测出的充电模式的充电电流和电压。

根据本发明实施例提供的USB充电电路，接口电路能够在逻辑模块的控制下适配多种充电模式中的一种。

根据本发明实施例提供的USB充电电路，多种充电模式包括：苹果充电模式；三星充电模式；适用于BC1.2快充协议的充电模式；以及适用于QC3.0/FCP/SCP快充协议的充电模式。

根据本发明实施例提供的USB充电电路，接口电路包括：第一单元，连接在DP端与DN端之间；第二单元，连接在DN端与地之间；第三单元，连接在DP端与地之间；第四单元，连接在DP端与地之间；第五单元，连接在DN端与地之间；第六单元，连接在第一单元的远离DP端的一端与地之间；第一输出单元，连接在DP端与逻辑模块之间，用于向逻辑模块输出DP端处的电压；第二输出单元，连接在DN端与逻辑模块之间，用于向逻辑模块输出DN端处的电压；以及FCP驱动单元，连接在DN端与逻辑模块之间；其中，第一单元至第六单元用于在逻辑模块的控制下使得接口电路能够在第一模式、第二模式、第三模式和第四模式之间切换。

根据本发明实施例提供的USB充电电路，第一输出单元包括第一比较器至第四比较器，并且第二输出单元包括第五比较器至第九比较器。

根据本发明实施例提供的USB充电电路，第一单元包括串联连接的第一开关和第一电阻；第二单元包括串联连接的第二开关和第二电阻；第三单元包括串联连接的第三开关和第三电阻；第四单元包括串联连接的第四开关、第四电阻和第一电压源；第五单元包括串联连接的第五开关、第四电阻和第一电压源；以及第六单元包括串联连接的第六开关、第五电阻和第二电压源。

根据本发明实施例提供的USB充电电路，第一单元至第六单元具体用于在逻辑模块的控制下，执行以下操作：在第一模式下，通过使得第一开关、第二开关、第三开关和第六开关断开，并且第四开关和第五开关导通，将DP端和DN端处的电压设置为第一电压源的电压；在第二模式下，通过使得第二开关至第五开关断开，并且第一开关和第六开关导通，将DP端和DN端处的电压设置为第二电压源的电压；在第三模式下，通过使得第二开关至第六开关断开，并且第一开关导通，将DP端和DN端短接；以及在第四模式下，通过使得第一开关、第四开关至第六开关断开，并且第二开关和第三开关导通，将DP端和DN端断开短接。

根据本发明实施例提供的USB充电电路，逻辑模块具体用于基于来自接口电路的DP端和DN端处的电压，执行以下操作：判断终端设备与第一模式是否匹配，若是，则控制VBUS电路输出与第一模式对应的充电电流和电压，若否，则控制接口电路切换至第二模式；判断终端设备与第二模式是否匹配，若是，则控制VBUS电路输出与第二模式对应的充电电流和电压，若否，则控制接口电路切换至第三模式；判断终端设备与第三模式是否匹配，若是，则控制VBUS电路输出与第三模式对应的充电电流和电压，若否，则控制接口电路切换至第四模式；以及判断终端设备与第四模式是否匹配，若是，则控制VBUS电路输出与第四模式对应的充电电流和电压，若否，则控制接口电路返回第一模式。

根据本发明实施例提供的USB充电电路，逻辑模块具体用于基于来自接口电路的DP端和DN端处的电压，执行以下操作：判断终端设备与第一模式是否匹配，若是，则控制VBUS电路输出与第一模式对应的充电电流和电压，若否，则开启定时器，并控制接口电路切换至第二模式；判断定时器是否溢出，若溢出，则返回第一模式，若未溢出，则判断终端设备与第二模式是否匹配，若是，则控制VBUS电路输出与第二模式对应的充电电流和电压，若否，则控制接口电路切换至第三模式；继续判断定时器是否溢出，若溢出，则返回第一模式，若未溢出，则判断终端设备与第三模式是否匹配，若是，则控制VBUS电路输出与第三模式对应的充电电流和电压，若否，则禁用定时器，并控制接口电路切换至第四模式；以及判断终端设备与第四模式是否匹配，若是，则控制VBUS电路输出与第四模式对应的充电电流和电压，若否，则控制接口电路返回第一模式。

第二方面，本发明实施例提供了一种芯片，包括：如第一方面所述的USB充电电路。

第三方面，本发明实施例提供了一种充电器，包括：如第一方面所述的USB充电电路。

第四方面，本发明实施例提供了一种USB充电方法，应用于USB充电电路，其特征在于，电路包括接口电路、逻辑模块和VBUS电路，方法包括：接口电路经由USB充电电路的DP端和DN端与终端设备进行协议握手；通过逻辑模块来控制接口电路，以检测当前充电模式；以及通过逻辑模块来控制VBUS电路输出符合所检测出的充电模式的充电电流和电压。

根据本发明实施例提供的USB充电方法，充电模式包括：苹果充电模式；三星充电模式；适用于BC1.2快充协议的充电模式；以及适用于QC3.0/FCP/SCP快充协议的充电模式。

根据本发明实施例提供的USB充电方法，检测当前充电模式，包括基于来自接口电路的DP端和DN端处的电压，执行以下操作：判断终端设备与第一模式是否匹配，若是，则输出与第一模式对应的充电电流和电压，若否，则控制接口电路切换至第二模式；判断终端设备与第二模式是否匹配，若是，则输出与第二模式对应的充电电流和电压，若否，则控制接口电路切换至第三模式；判断终端设备与第三模式是否匹配，若是，则输出与第三模式对应的充电电流和电压，若否，则控制接口电路切换至第四模式；以及判断终端设备与第四模式是否匹配，若是，则输出与第四模式对应的充电电流和电压，若否，则控制接口电路返回第一模式。

根据本发明实施例提供的USB充电方法，检测当前充电模式，包括基于来自接口电路的DP端和DN端处的电压，执行以下操作：判断终端设备与第一模式是否匹配，若是，则输出与第一模式对应的充电电流和电压，若否，则开启定时器，并控制接口电路切换至第二模式；判断定时器是否溢出，若溢出，则返回第一模式，若未溢出，则判断终端设备与第二模式是否匹配，若是，则输出与第二模式对应的充电电流和电压，若否，则控制接口电路切换至第三模式；继续判断定时器是否溢出，若溢出，则返回第一模式，若未溢出，则判断终端设备与第三模式是否匹配，若是，则输出与第三模式对应的充电电流和电压，若否，则禁用定时器，并控制接口电路切换至第四模式；以及判断终端设备与第四模式是否匹配，若是，则输出与第四模式对应的充电电流和电压，若否，则控制接口电路返回第一模式。

根据本发明实施例提供的USB充电方法，判断终端设备与第一模式是否匹配，包括：判断DP端处的电压是否大于第一预设电压，若是，则判断DP端处的电压大于第一预设电压的持续时间是否大于第一预设时长，若是，则确定终端设备与第一模式不匹配，否则，确定终端设备与第一模式匹配；或者判断DN端处的电压是否小于第二预设电压，若是，则判断DN端处的电压小于第二预设电压的持续时间是否大于第一预设时长，若是，则确定终端设备与第一模式不匹配，否则，确定终端设备与第一模式匹配；或者判断DP端处的电压是否小于第二预设电压，若是，则判断DP端处的电压小于第二预设电压的持续时间是否大于第一预设时长，若是，则确定终端设备与第一模式不匹配，否则，确定终端设备与第一模式匹配。

根据本发明实施例提供的USB充电方法，第一预设电压为2.85V，第二预设电压为2.2V，第一预设时长为10ms。

根据本发明实施例提供的USB充电方法，判断终端设备与第二模式是否匹配，包括：判断DP端处的电压是否大于第三预设电压且小于第四预设电压，若是，则判断DP端处的电压大于第三预设电压且小于第四预设电压的持续时间是否大于第二预设时长，若是，则确定终端设备与第二模式不匹配，否则，确定终端设备与第二模式匹配。

根据本发明实施例提供的USB充电方法，第三预设电压为0.4V，第四预设电压为1.0V，第二预设时长为1s。

根据本发明实施例提供的USB充电方法，判断终端设备与第三模式是否匹配，包括：判断DP端处的电压是否大于第三预设电压且小于第四预设电压，若是，则判断DP端处的电压大于第三预设电压且小于第四预设电压的持续时间是否大于第三预设时长，若是，则确定终端设备与第三模式不匹配，否则，确定终端设备与第三模式匹配。

根据本发明实施例提供的USB充电方法，第三预设时长为0.2s。

根据本发明实施例提供的USB充电方法，判断终端设备与第四模式是否匹配，包括：判断DP端处的电压是否小于第三预设电压，若是，则判断DP端处的电压小于第三预设电压的持续时间是否大于第四预设时长，若是，则确定终端设备与第四模式不匹配，否则，确定终端设备与第四模式匹配。

根据本发明实施例提供的USB充电方法，第四预设时长为2ms。

根据本发明实施例提供的USB充电方法，通过使得第一开关、第二开关、第三开关和第六开关断开，并且第四开关和第五开关导通，将DP端和DN端处的电压设置为第一电压源的电压，以切换第一模式；通过使得第二开关至第五开关断开，并且第一开关和第六开关导通，将DP端和DN端处的电压设置为第二电压源的电压，以切换至第二模式；通过使得第二开关至第六开关断开，并且第一开关导通，将DP端和DN端短接，以切换至第三模式；以及通过使得第一开关、第四开关至第六开关断开，并且第二开关和第三开关导通，将DP端和DN端断开短接，以切换至第四模式。

本发明实施例的USB充电电路及方法、芯片、充电器，能够判断终端设备支持的充电模式，以为不同终端设备提供不同的充电电压和电流。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使用的附图作简单的介绍，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。

图1示出了本发明实施例提供的USB充电系统的结构示意图；

图2示出了本发明实施例提供的USB充电电路的结构示意图；

图3示出了本发明实施例提供的接口电路的结构示意图；

图4示出了本发明实施例提供的第一模式下的接口电路的等效电路图；

图5示出了本发明实施例提供的第二模式下的接口电路的等效电路图；

图6示出了本发明实施例提供的第三模式下的接口电路的等效电路图；

图7示出了本发明实施例提供的第四模式下的接口电路的等效电路图；

图8示出了本发明实施例提供的USB充电方法的流程示意图；

图9示出了本发明一实施例提供的逻辑模块控制接口电路切换的流程示意图；

图10示出了本发明另一实施例提供的逻辑模块控制接口电路切换的流程示意图。

具体实施方式

下面将详细描述本发明的各个方面的特征和示例性实施例，为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施例，对本发明进行进一步详细描述。应理解，此处所描述的具体实施例仅被配置为解释本发明，并不被配置为限定本发明。对于本领域技术人员来说，本发明可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本发明的示例来提供对本发明更好的理解。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

为了更好地理解本发明，首先对本发明实施例提供的通用串行总线(UniversalSerial Bus，USB)充电系统进行介绍。

参考图1，图1示出了本发明实施例提供的USB充电系统的结构示意图。目前市面上大部分手机充电器的硬件接口均使用USB接口，终端设备和USB充电器之间通过USB线缆连接，按照USB标准，线缆由四线组成，分别是VBUS、DN、DP和GND，其中VBUS和GND分别为电源线和地线，其负责功率和电源传输，并且DN和DP为信号线，其负责快充协议的识别握手。虽然USB接口的硬件是一致的，但是DP、DN上面承载的协议握手信号各有不同。

如图1所示，USB充电器的VBUS、DN、DP和GND端可以分别与终端设备的VBUS、DN、DP和GND端连接。

为了解决现有技术中的问题，本发明实施例提供了一种USB充电电路，该USB充电电路可以位于前述USB充电系统中，该USB充电电路通过检测DP、DN上的信号(例如，电压)，自动识别当前接入的终端设备所支持的快充协议，并自动切换到相应的充电模式，以提供与该充电模式相对应的充电电压和电流。

具体地，当USB线缆连接好、电源接通之后，支持快充功能的终端设备会通过DP、DN发出信号至支持快充功能的USB充电器端，该USB充电器内置有USB充电电路(将在下面介绍)，该USB充电电路用于接收该信号并且做出答复，如果双方握手成功，则USB充电器会开启快充功能，将标准USB输出电压由例如5V提供至例如9V或12V，同时增大充电电流以提升充电速度。

应该注意的是，具体电压值和电流值取决于不同充电模式规定。

其中，终端设备可以是需要进行充电的设备，例如手机、PAD、平板电脑等便携式电子设备，并且VBUS电路可以是能够输出电能的设备，例如适配器、主机设备、移动电源等。

以下通过具体示例的方式对本发明实施例提供的USB充电电路进行介绍，参考图2，图2示出了本发明实施例提供的USB充电电路的结构示意图。

作为一个示例，图2所示的USB充电电路可以包括：接口电路，用于与USB充电电路的DP端和DN端连接；逻辑模块，用于通过控制接口电路，来检测当前充电模式；以及VBUS电路，用于在逻辑模块的控制下，输出符合所检测出的充电模式的充电电流和电压。

具体地，参考图1和图2，VBUS电路的VBUS端口(即，输出端)可以经由USB线缆与终端设备的VBUS端口连接，并且VBUS电路的另一输出端可以与逻辑模块的一输入端连接，并且VBUS电路的输入端可以与逻辑模块的一输出端连接，逻辑模块的其他输入端可以连接至接口电路的输出端，并且逻辑模块的另一输出端可以连接至接口电路的一输入端，接口电路的DP端可以连接至USB充电电路的DP端，使得USB充电电路的DP端可以经由USB线缆连接至终端设备的DP端，并且接口电路的DN端可以连接至USB充电电路的DN端，使得USB充电电路的DN端可以经由USB线缆连接至终端设备的DN端。

作为一个示例，根据VBUS端、DN端和DP端上的信号变化，可以检测出是否有终端设备插入。然后，可以基于是否有终端设备插入，对VBUS电路和接口电路的状态进行调整。

具体地，在没有终端设备插入的情况下，可以使得VBUS电路保持默认状态(例如，输出5V的电压)，并且接口电路保持静态不动作；当检测到有终端设备插入时，逻辑模块可以控制接口电路进行切换，并且经由接口电路识别终端设备的握手信号，与终端设备完成DP/DN协商通信，对VBUS电路输出的电压和/或电流进行调整(例如，对电压进行升降，恒流/恒压(CC/CV)控制)，进而输出与当前接入的终端设备相对应的电源信号。

作为一个示例，接口电路能够在逻辑模块的控制下适配多种充电模式中的一种。

具体地，接口电路可以经由DN端和DP端与终端设备进行协议握手，并且将DN端和DP端处的电压传送至逻辑模块，使得逻辑模块可以基于DN端和DP端处的电压来判断当前终端设备支持的快充协议，从而确定当前终端设备支持的充电模式，接下来，逻辑模块控制VBUS电路输出与该充电模式相对应的电压和电流。这将在下面进行详细介绍。

作为一个示例，前述充电模式可以包括：苹果充电模式；三星充电模式；适用于BC1.2快充协议的充电模式；和适用于QC3.0/FCP/SCP的充电模式等。

进一步地，参考图3，图3示出了本发明实施例提供的接口电路的结构示意图。

作为一个示例，如图3所示的接口电路可以包括：DP端和DN端，可以经由USB充电电路的DP端和DN端连接至终端设备的DP端和DN端；第一单元，可以连接在DP端与DN端之间；第二单元，可以连接在DN端与地之间；第三单元，可以连接在DP端与地之间；第四单元，可以连接在DP端与地之间；第五单元，可以连接在DN端与地之间；第六单元，可以连接在第一单元的远离DP端的一端与地之间；第一输出单元，可以连接在DP端与逻辑模块之间，用于向逻辑模块输出DP端处的电压；第二输出单元，可以连接在DN端与逻辑模块之间，用于向逻辑模块输出DN端处的电压；以及快充协议(Fast Charge Protocol，FCP)驱动单元，可以连接在DN端与逻辑模块之间。

其中，第一单元至第六单元用于在逻辑模块的控制下使得接口电路能够在例如第一模式、第二模式、第三模式、和第四模式之间切换。

作为一个示例，第一输出单元可以包括第一比较器至第四比较器，第二输出单元可以包括第五比较器至第九比较器。

具体地，参考图3，针对第一输出单元，其中，第一比较器的正相输入端和负相输入端可以分别接收DP端处的电压和V3，第二比较器的正相输入端和负相输入端可以分别接收DP端处的电压和V4，第三比较器的正相输入端和负相输入端可以分别接收DP端处的电压和V5，并且第四比较器的正相输入端和负相输入端可以分别接收DP端处的电压和V6。

此外，第一至第四比较器的输出信号可以用于指示DP端处的电压(例如，DP端处的电压保持不变、DP端处的电压发生变化但不满足预设条件、或DP处的电压发生变化且满足预设条件等)，将第一至第四比较器的输出信号发送至逻辑模块，使得逻辑模块可以基于第一至第四比较器的输出信号来判断当前接入的终端设备是否满足当前充电模式：若满足当前充电模式(例如，DP端处的电压保持不变，或DP端处的电压发生变化但不满足预设条件)，则在逻辑模块的控制下，使得VBUS电路输出与当前充电模式相对应的电压和电流；若不满足当前充电模式(例如，DP端处的电压发生变化且满足预设条件)，则在逻辑模块的控制下，使得接口电路切换至下一模式，以此类推，直至确定当前接入的终端设备支持的充电模式，从而为当前接入的终端设备提供相应的电源信号。

具体地，继续参考图3，针对第二输出单元，其中，第五比较器的正相输入端和负相输入端可以分别接收DN端处的电压和V7，第六比较器的正相输入端和负相输入端可以分别接收DN端处的电压和V8，第七比较器的正相输入端和负相输入端可以分别接收DN端处的电压和V9(例如，1.05V或1.1V)，第八比较器的正相输入端和负相输入端可以分别接收DN端处的电压和V10，并且第九比较器的正相输入端和负相输入端可以分别接收DN端处的电压和V11。

此外，第五至第九比较器的输出信号可以用于指示DN端处的电压(例如，DN端处的电压保持不变、DN端处的电压发生变化但不满足预设条件、或DN端处的电压发生变化且满足预设条件)，将第五至第九比较器的输出信号发送至逻辑模块，使得逻辑模块可以基于第五至第九比较器的输出信号来判断当前接入的终端设备是否满足当前充电模式：若满足当前充电模式(例如，DN端处的电压保持不变，或DN端处的电压发生变化但不满足预设条件)，则在逻辑模块的控制下，使得VBUS电路输出与当前充电模式相对应的电压和电流；若不满足当前充电模式(例如，DN端处的电压发生变化且满足预设条件)，则在逻辑模块的控制下，使得接口电路切换至下一模式，以此类推，直至确定当前接入的终端设备支持的充电模式，从而为当前接入的终端设备提供相应的电源信号，这将在下面详细介绍。

作为一个示例，第一单元可以包括串联连接的第一开关S1和第一电阻；第二单元包括串联连接的第二开关S2和第二电阻；第三单元可以包括串联连接的第三开关S3和第三电阻；第四单元可以包括串联连接的第四开关S4、第四电阻和第一电压源；第五单元可以包括串联连接的第五开关S5、第四电阻和第一电压源；以及第六单元可以包括串联连接的第六开关S6、第五电阻和第二电压源。

并且，FCP驱动单元的两输入端(例如，fcp_tx和fcp_tx_ena)可以连接至逻辑模块。

作为一个示例，第一单元至第六单元具体用于在逻辑模块的控制下，执行以下操作：

参考图4，图4示出了本发明实施例提供的第一模式下的接口电路的等效电路图，具体地，在第一模式下，通过使得S1、S2、S3和S6断开，并且S4和S5导通，将DP端和DN端处的电压设置为第一电压源(V1)的电压。

参考图5，图5示出了本发明实施例提供的第二模式下的接口电路的等效电路图，具体地，在第二模式下，通过使得S2至S5断开，并且S1和S6导通，将DP端和DN端处的电压设置为第二电压源(V2)的电压。

参考图6，图6示出了本发明实施例提供的第三模式下的接口电路的等效电路图，具体地，在第三模式下，通过使得S2至S6断开，并且S1导通，将DP端和DN端短接并且未在DP端和DN端处施加电压。

参考图7，图7示出了本发明实施例提供的第四模式下的接口电路的等效电路图。具体地，在第四模式下，通过使得S1、S4至S6断开，并且S2和S3导通，将DP端和DN端断开短接。

其中，第一电压源的电压可以为2.7V，第二电压源的电压可以为1.2V。

作为一个示例，本发明一实施例提供的逻辑模块可以用于基于来自接口电路的DP端和DN端处的电压，执行以下操作：判断终端设备与第一模式是否匹配，若是，则控制VBUS电路输出与第一模式对应的充电电流和电压，若否，则控制接口电路切换至第二模式；判断终端设备与第二模式是否匹配，若是，则控制VBUS电路输出与第二模式对应的充电电流和电压，若否，则控制接口电路切换至第三模式；判断终端设备与第三模式是否匹配，若是，则控制VBUS电路输出与第三模式对应的充电电流和电压，若否，则控制接口电路切换至第四模式；以及判断终端设备与第四模式是否匹配，若是，则控制VBUS电路输出与第四模式对应的充电电流和电压，若否，则控制接口电路返回第一模式。其细节将在下面的方法实施例中进行详细介绍。

应该注意的是，在逻辑模块的工作过程期间，一旦判断出当前接入的终端设备支持的充电模式，便不再进行下面的判断过程。

例如，当逻辑模块确定当前接入的终端设备与第一模式相匹配，则不再控制接口电路切换至第二模式、第三模式和第四模式，或者当逻辑模块确定当前接入的终端设备与第二模式相匹配，则不再控制接口电路切换至第三模式和第四模式，诸如此类。

此外，本发明另一实施例提供的逻辑模块可以用于基于来自接口电路的DP端和DN端处的电压，执行以下操作：判断终端设备与第一模式是否匹配，若是，则控制VBUS电路输出与第一模式对应的充电电流和电压，若否，则开启定时器，并控制接口电路切换至第二模式；判断定时器是否溢出，若溢出，则返回第一模式，若未溢出，则判断终端设备与第二模式是否匹配，若是，则控制VBUS电路输出与第二模式对应的充电电流和电压，若否，则控制接口电路切换至第三模式；继续判断定时器是否溢出，若溢出，则返回第一模式，若未溢出，则判断终端设备与第三模式是否匹配，若是，则控制VBUS电路输出与第三模式对应的充电电流和电压，若否，则禁用定时器，并控制接口电路切换至第四模式；以及判断终端设备与第四模式是否匹配，若是，则控制VBUS电路输出与第四模式对应的充电电流和电压，若否，则控制接口电路返回第一模式。其细节将在下面的方法实施例中进行详细介绍。

与前述实施例相比较，本实施例通过在逻辑模块中添加例如定时器，可以进一步提高判断的精度。

具体地，在一些实施例中，定时器可以作为逻辑模块的组成部件，它的作用是可以控制接口电路状态保持在第二/第三模式的总时间，作为一个示例，3s是一个适当值，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，本发明对此不做限制。

应该注意的是，若定时时间过短，可能会导致第二/第三模式的持续时间不够，无法使当前接入的终端设备进入快充模式；若定时时间过长，在终端设备反复插拔的情况下，逻辑模块可能会无法及时响应，特别是当外部环境对DP/DN产生干扰信号，导致接口电路从第一模式误触发切换到第二/第三模式时，通过定时器的溢出可以在短时间内使得接口电路切换回第一模式，从而继续检测是否有终端设备接入；否则，有可能会使得接口电路长时间处于第二/第三模式而无法回到第一模式。

类似地，在逻辑模块的工作过程期间，一旦判断出当前接入的终端设备支持的充电模式，便不再进行下面的判断过程。在此不再详述。

此外，前面介绍的内容仅仅为本发明的一个实现方式，本发明实施例对充电模式的数量、类型和顺序等不作限制，本领域技术人员在不背离如权利要求限制的精神和范围的情况下，可以对其进行各种增加、删除、改变或修改等。

作为一个示例，本发明实施例提供了一种芯片，该芯片可以包括前述USB充电电路。

作为一个示例，本发明实施例提供了一种充电器，该充电器可以包括前述USB充电电路。

以下通过具体示例的方式对本发明实施例提供的USB充电方法进行介绍，参考图8，图8示出了本发明实施例提供的USB充电方法的流程示意图。其中，该USB充电方法应用于USB充电电路，该USB充电电路可以类似于前述实施例介绍的USB充电电路，在此不再详述。

作为一个示例，如图8所示的USB充电方法可以包括如下步骤：

S810，接口电路经由USB充电电路的DP端和DN端与终端设备进行协议握手；

S820，通过逻辑模块来控制接口电路，以检测当前充电模式；以及

S830，通过逻辑模块来控制VBUS电路输出符合所检测出的充电模式的充电电流和电压。

其中，前述充电模式可以包括：苹果充电模式；三星充电模式；适用于BC1.2快充协议的充电模式；以及适用于QC3.0/FCP/SCP快充协议的充电模式。

在一个实施例中，在S820中，逻辑模块可以接收DP端和DN端处的电压，并且基于该DP端和DN端处的电压来判断当前接入的终端设备支持的充电模式，例如当确定终端设备与当前模式相匹配时，则控制VBUS电路输出与当前模式相对应的电压和电流，当确定终端设备与当前模式不匹配时，则控制接口电路切换至下一模式(例如，通过控制多个开关的导通和断开，使得接口电路在不同模式之间切换)，继续上述判断过程，直至确定该终端设备所支持的充电模式。

作为一个示例，S820可以包括：判断终端设备与第一模式是否匹配，若是，则输出与第一模式对应的充电电流和电压，若否，则控制接口电路切换至第二模式；判断终端设备与第二模式是否匹配，若是，则输出与第二模式对应的充电电流和电压，若否，则控制接口电路切换至第三模式；判断终端设备与第三模式是否匹配，若是，则输出与第三模式对应的充电电流和电压，若否，则控制接口电路切换至第四模式；以及判断终端设备与第四模式是否匹配，若是，则输出与第四模式对应的充电电流和电压，若否，则控制接口电路返回第一模式。

类似地，在逻辑模块的工作过程期间，一旦判断出当前接入的终端设备支持的充电模式，便不再进行下面的判断过程。在此不再详述。

结合图3和图9对本发明实施例提供的接口电路的切换流程进行介绍，包括判断终端设备与当前模式是否匹配的判断条件以及逻辑模块是如何控制接口电路进行切换的细节等，其中，图9示出了本发明一实施例提供的逻辑模块控制接口电路切换的流程示意图。

第一模式：在默认(例如，没有终端设备插入)的情况下，通过控制接口电路的第一开关S1、第二开关S2、第三开关S3和第六开关S6断开，并且第四开关S4和第五开关S5导通，将DP端和DN端处的电压设置为第一预设电压(例如，2.7V)。在此模式下，监控DP端、DN端处的电压是否发生变化，若DP端或DN端处的电压发生变化且满足第一预设条件(证明当前接入的设备与第一模式不相匹配)，则进入第二模式；或者若DP端、DN端处的电压未发生变化或虽发生变化但不满足上述第一预设条件，则保持处于第一模式。

其中，参考图9，该第一预设条件可以包括：DP端处的电压大于2.85V且维持至少10ms，或DN端处的电压小于2.2V且维持至少10ms，或DP端处的电压小于2.2V且维持至少10ms。只要满足以上条件中的任意一个，便将接口电路切换至第二模式。

第二模式：通过控制接口电路的S2、S3、S4和S5断开，并且S1和S6导通，将DP端和DN端处的电压设置为第二预设电压(例如，1.2V)。在此模式下，监控DP端处的电压是否发生变化，若DP端处的电压发生变化且满足第二预设条件(证明当前接入的终端设备与第二模式不匹配)，则进入第三模式；或者DP端处的电压未发生变化或虽发生变化但不满足上述第二预设条件时，则保持处于第二模式。

其中，参考图9，该第二预设条件可以包括：DP端处的电压维持在0.4V至1.0V之间且维持至少1s。

第三模式：通过控制接口电路的S2、S3、S4、S5和S6断开，并且S1导通，使得DP端和DN端发生短接，将DP端和DN端处的电压设置为零。在此模式下，监控DP端处的电压是否发生变化，若DP端处的电压发生变化且满足第三预设条件(证明当前接入的终端设备与第三模式不匹配)，则进入第四模式；或者DP端处的电压未发生变化或虽发生变化但不满足上述第三预设条件时，则保持处于第三模式。

其中，参考图9，第三预设条件可以包括：DP端处的电压维持在0.4V至1.0V之间且维持至少0.2s。

第四模式：通过控制接口电路的S1、S4、S5和S6断开，并且S2和S3导通，使得DP端和DN端不再短接。在此模式下，逻辑模块与终端设备进行DP/DN通信，通过识别对应协议的DP/DN命令，主动调整VBUS电路输出的电压和电流，以维持在快充状态。在此状态下，若DP端处的电压发生变化且满足第四预设条件时，则判断终端设备被拔出，返回第一模式。

其中，参考图9，第四预设条件可以包括：DP端处的电压小于0.4V且维持至少2ms。

在该实施例中，第一模式可以对应于苹果充电模式，第二模式可以对应于三星充电模式，第三模式可以对应于适用于BC1.2快充协议的充电模式，且第四模式可以对应于适用于QC3.0/FCP/SCP快充协议的充电模式。本发明对此不作限制。

在另一实施例中，与前一实施例的不同之处主要在于：在S820中，通过添加定时器，使得可以提高判断的精度并且缩短判断时间等，为了便于解释，以下将主要对两个实施例之间的不同之处进行介绍，相同之处则不再详述。

作为一个示例，S820可以包括：判断终端设备与第一模式是否匹配，若是，则输出与第一模式对应的充电电流和电压，若否，则开启定时器，并控制接口电路切换至第二模式；判断定时器是否溢出，若溢出，则返回第一模式，若未溢出，则判断终端设备与第二模式是否匹配，若是，则输出与第二模式对应的充电电流和电压，若否，则控制接口电路切换至第三模式；继续判断定时器是否溢出，若溢出，则返回第一模式，若未溢出，则判断终端设备与第三模式是否匹配，若是，则输出与第三模式对应的充电电流和电压，若否，则禁用定时器，并控制接口电路切换至第四模式；以及判断终端设备与第四模式是否匹配，若是，则输出与第四模式对应的充电电流和电压，若否，则控制接口电路返回第一模式。

结合图3和图10对本发明实施例提供的接口电路的切换流程进行介绍，其中，图10示出了本发明另一实施例提供的逻辑模块控制接口电路切换的流程示意图。

第一模式：通过开关的导通和断开，将DP端和DN端处的电压设置为例如2.7V。接下来，监控DP端、DN端处的电压是否发生变化，若DP端或DN端处的电压发生变化且满足第一预设条件，则开启例如3s定时器，然后进入第二模式；否则保持处于第一模式。

第二模式：通过开关的导通和断开，将DP端和DN端处的电压设置为1.2V。接下来，判断3s定时器是否溢出，若溢出，则返回第一模式；若未溢出，则监控DP端处的电压是否发生变化，若DP端处的电压发生变化且满足第二预设条件，则切换至第三模式，否则保持处于第二模式。

第三模式：通过开关的导通和断开，将DP端和DN端短接，将DP端和DN端处的电压设置为零。接下来，继续判断3s定时器是否溢出，若溢出，则返回第一模式；若未溢出，则监控DP端处的电压是否发生变化，若DP端处的电压发生变化且满足第三预设条件，则禁用3s定时器，且切换至第四模式，否则保持处于第三模式。

第四模式：与前述实施例相同，不再赘述。

此外，第一至第四预设条件、第一至第四模式以及如何通过控制各个开关的导通和断开来将接口电路切换至不同模式的细节等均可以与前述实施例相同，具体视情况而定，本发明对此不作限制。

应该注意的是，在前述实施例提供的四种模式下，在第一至第三模式下，当通过逻辑模块确定当前接入的终端设备满足当前模式时，则通过逻辑模块来控制VBUS电路输出与当前模式对应的、电流值发生改变的电流和电压值保持不变的电压。而在第四模式下，当通过逻辑模块确定当前接入的手机满足当前模式时，则在一个示例中，可以通过逻辑模块来控制VBUS电路输出与当前模式对应的、电流值发生改变的电流和电压值保持不变的电压；在另一示例中，可以通过逻辑模块来控制VBUS电路输出与当前模式对应的、电压值发生改变的电压和电流值保持不变的电流；在又一示例中，可以通过逻辑模块来控制VBUS电路输出与当前模式对应的、电流值和电压值均发生改变的电流和电压，具体视情况而定，本发明对此不作限制。

此外，在本发明提供的产品实施例中，关于各个组件如何判断终端设备与各个模式是否匹配的技术细节可以参见在方法实施例中介绍的细节。

需要明确的是，本发明并不局限于上文所描述并在图中示出的特定配置和处理。为了简明起见，这里省略了对已知方法的详细描述。在上述实施例中，描述和示出了若干具体的步骤作为示例。但是，本发明的方法过程并不限于所描述和示出的具体步骤，本领域的技术人员可以在领会本发明的精神后，作出各种改变、修改和添加，或者改变步骤之间的顺序。

以上所述的结构框图中所示的功能块可以实现为硬件、软件、固件或者它们的组合。当以硬件方式实现时，其可以例如是电子电路、专用集成电路(ASIC)、适当的固件、插件、功能卡等等。当以软件方式实现时，本发明的元素是被用于执行所需任务的程序或者代码段。程序或者代码段可以存储在机器可读介质中，或者通过载波中携带的数据信号在传输介质或者通信链路上传送。“机器可读介质”可以包括能够存储或传输信息的任何介质。机器可读介质的例子包括电子电路、半导体存储器设备、ROM、闪存、可擦除ROM(EROM)、软盘、CD-ROM、光盘、硬盘、光纤介质、射频(RF)链路，等等。代码段可以经由诸如因特网、内联网等的计算机网络被下载。

还需要说明的是，本发明中提及的示例性实施例，基于一系列的步骤或者装置描述一些方法或系统。但是，本发明不局限于上述步骤的顺序，也就是说，可以按照实施例中提及的顺序执行步骤，也可以不同于实施例中的顺序，或者若干步骤同时执行。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，上述描述的系统、模块和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。应理解，本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (19)

1.一种USB充电电路，包括：

接口电路，用于与所述USB充电电路的DP端和DN端连接；

逻辑模块，用于通过控制所述接口电路，来检测当前充电模式；以及

VBUS电路，用于在所述逻辑模块的控制下，输出符合所检测出的充电模式的充电电流和电压。

2.根据权利要求1所述的电路，其中，所述接口电路能够在所述逻辑模块的控制下适配多种充电模式中的一种。

3.根据权利要求2所述的电路，其中，所述多种充电模式包括：苹果充电模式；三星充电模式；适用于BC1.2快充协议的充电模式；以及适用于QC3.0/FCP/SCP快充协议的充电模式。

4.根据权利要求1所述的电路，其中，所述接口电路包括：

第一单元，连接在所述DP端与所述DN端之间；

第二单元，连接在所述DN端与地之间；

第三单元，连接在所述DP端与地之间；

第四单元，连接在所述DP端与地之间；

第五单元，连接在所述DN端与地之间；

第六单元，连接在所述第一单元的远离所述DP端的一端与地之间；

第一输出单元，连接在所述DP端与所述逻辑模块之间，用于向所述逻辑模块输出所述DP端处的电压；

第二输出单元，连接在所述DN端与所述逻辑模块之间，用于向所述逻辑模块输出所述DN端处的电压；以及

FCP驱动单元，连接在所述DN端与所述逻辑模块之间；

其中，所述第一单元至所述第六单元用于在所述逻辑模块的控制下使得所述接口电路能够在第一模式、第二模式、第三模式和第四模式之间切换。

5.根据权利要求4所述的电路，其特征在于，

所述第一输出单元包括第一比较器至第四比较器，并且所述第二输出单元包括第五比较器至第九比较器。

6.根据权利要求4所述的电路，其特征在于，

所述第一单元包括串联连接的第一开关和第一电阻；

所述第二单元包括串联连接的第二开关和第二电阻；

所述第三单元包括串联连接的第三开关和第三电阻；

所述第四单元包括串联连接的第四开关、第四电阻和第一电压源；

所述第五单元包括串联连接的第五开关、第四电阻和第一电压源；以及

所述第六单元包括串联连接的第六开关、第五电阻和第二电压源。

7.根据权利要求6所述的电路，其特征在于，所述第一单元至所述第六单元具体用于在所述逻辑模块的控制下，执行以下操作：

在所述第一模式下，通过使得所述第一开关、所述第二开关、所述第三开关和所述第六开关断开，并且所述第四开关和所述第五开关导通，将所述DP端和所述DN端处的电压设置为所述第一电压源的电压；

在所述第二模式下，通过使得所述第二开关至所述第五开关断开，并且所述第一开关和所述第六开关导通，将所述DP端和所述DN端处的电压设置为所述第二电压源的电压；

在所述第三模式下，通过使得所述第二开关至所述第六开关断开，并且所述第一开关导通，将所述DP端和所述DN端短接；以及

在所述第四模式下，通过使得所述第一开关、所述第四开关至所述第六开关断开，并且所述第二开关和所述第三开关导通，将所述DP端和所述DN端断开短接。

8.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述逻辑模块具体用于基于来自所述接口电路的DP端和DN端处的电压，执行以下操作：

判断终端设备与第一模式是否匹配，若是，则控制所述VBUS电路输出与所述第一模式对应的充电电流和电压，若否，则控制所述接口电路切换至第二模式；

判断所述终端设备与所述第二模式是否匹配，若是，则控制所述VBUS电路输出与所述第二模式对应的充电电流和电压，若否，则控制所述接口电路切换至第三模式；

判断所述终端设备与所述第三模式是否匹配，若是，则控制所述VBUS电路输出与所述第三模式对应的充电电流和电压，若否，则控制所述接口电路切换至第四模式；以及

判断所述终端设备与所述第四模式是否匹配，若是，则控制所述VBUS电路输出与所述第四模式对应的充电电流和电压，若否，则控制所述接口电路返回所述第一模式。

9.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述逻辑模块具体用于基于来自所述接口电路的DP端和DN端处的电压，执行以下操作：

判断终端设备与第一模式是否匹配，若是，则控制所述VBUS电路输出与所述第一模式对应的充电电流和电压，若否，则开启定时器，并控制所述接口电路切换至第二模式；

判断所述定时器是否溢出，若溢出，则返回所述第一模式，若未溢出，则判断所述终端设备与所述第二模式是否匹配，若是，则控制所述VBUS电路输出与所述第二模式对应的充电电流和电压，若否，则控制所述接口电路切换至第三模式；

继续判断所述定时器是否溢出，若溢出，则返回所述第一模式，若未溢出，则判断所述终端设备与所述第三模式是否匹配，若是，则控制所述VBUS电路输出与所述第三模式对应的充电电流和电压，若否，则禁用所述定时器，并控制所述接口电路切换至第四模式；以及

判断所述终端设备与所述第四模式是否匹配，若是，则控制所述VBUS电路输出与所述第四模式对应的充电电流和电压，若否，则控制所述接口电路返回所述第一模式。

10.一种芯片，其特征在于，包括如权利要求1至9中任一项所述的USB充电电路。

11.一种充电器，其特征在于，包括如权利要求1至9中任一项所述的USB充电电路。

12.一种USB充电方法，应用于USB充电电路，其特征在于，所述电路包括接口电路、逻辑模块和VBUS电路，所述方法包括：

所述接口电路经由所述USB充电电路的DP端和DN端与终端设备进行协议握手；

通过所述逻辑模块来控制所述接口电路，以检测当前充电模式；以及

通过所述逻辑模块来控制所述VBUS电路输出符合所检测出的充电模式的充电电流和电压。

13.根据权利要求12所述的方法，其中，所述充电模式包括：苹果充电模式；三星充电模式；适用于BC1.2快充协议的充电模式；以及适用于QC3.0/FCP/SCP快充协议的充电模式。

14.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述检测当前充电模式，包括基于来自所述接口电路的DP端和DN端处的电压，执行以下操作：

判断所述终端设备与第一模式是否匹配，若是，则输出与所述第一模式对应的充电电流和电压，若否，则控制所述接口电路切换至第二模式；

判断所述终端设备与所述第二模式是否匹配，若是，则输出与所述第二模式对应的充电电流和电压，若否，则控制所述接口电路切换至第三模式；

判断所述终端设备与所述第三模式是否匹配，若是，则输出与所述第三模式对应的充电电流和电压，若否，则控制所述接口电路切换至第四模式；以及

判断所述终端设备与所述第四模式是否匹配，若是，则输出与所述第四模式对应的充电电流和电压，若否，则控制所述接口电路返回所述第一模式。

15.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述检测当前充电模式，包括基于来自所述接口电路的DP端和DN端处的电压，执行以下操作：

判断所述终端设备与第一模式是否匹配，若是，则输出与所述第一模式对应的充电电流和电压，若否，则开启定时器，并控制所述接口电路切换至第二模式；

判断所述定时器是否溢出，若溢出，则返回所述第一模式，若未溢出，则判断所述终端设备与所述第二模式是否匹配，若是，则输出与所述第二模式对应的充电电流和电压，若否，则控制所述接口电路切换至第三模式；

继续判断所述定时器是否溢出，若溢出，则返回所述第一模式，若未溢出，则判断所述终端设备与所述第三模式是否匹配，若是，则输出与所述第三模式对应的充电电流和电压，若否，则禁用所述定时器，并控制所述接口电路切换至第四模式；以及

判断所述终端设备与所述第四模式是否匹配，若是，则输出与所述第四模式对应的充电电流和电压，若否，则控制所述接口电路返回所述第一模式。

16.根据权利要求14或15所述的方法，其特征在于，所述判断所述终端设备与第一模式是否匹配，包括：

判断所述DP端处的电压是否大于第一预设电压，若是，则判断所述DP端处的电压大于第一预设电压的持续时间是否大于第一预设时长，若是，则确定所述终端设备与所述第一模式不匹配，否则，确定所述终端设备与所述第一模式匹配；或者

判断所述DN端处的电压是否小于第二预设电压，若是，则判断所述DN端处的电压小于第二预设电压的持续时间是否大于第一预设时长，若是，则确定所述终端设备与所述第一模式不匹配，否则，确定所述终端设备与所述第一模式匹配；或者

判断所述DP端处的电压是否小于第二预设电压，若是，则判断所述DP端处的电压小于第二预设电压的持续时间是否大于第一预设时长，若是，则确定所述终端设备与所述第一模式不匹配，否则，确定所述终端设备与所述第一模式匹配。

17.根据权利要求14或15所述的方法，其特征在于，所述判断所述终端设备与所述第二模式是否匹配，包括：

判断所述DP端处的电压是否大于第三预设电压且小于第四预设电压，若是，则判断所述DP端处的电压大于第三预设电压且小于第四预设电压的持续时间是否大于第二预设时长，若是，则确定所述终端设备与所述第二模式不匹配，否则，确定所述终端设备与所述第二模式匹配。

18.根据权利要求14或15所述的方法，其特征在于，所述判断所述终端设备与所述第三模式是否匹配，包括：

判断所述DP端处的电压是否大于第三预设电压且小于第四预设电压，若是，则判断所述DP端处的电压大于第三预设电压且小于第四预设电压的持续时间是否大于第三预设时长，若是，则确定所述终端设备与所述第三模式不匹配，否则，确定所述终端设备与所述第三模式匹配。

19.根据权利要求14或15所述的方法，其特征在于，所述判断所述终端设备与所述第四模式是否匹配，包括：

判断所述DP端处的电压是否小于第三预设电压，若是，则判断所述DP端处的电压小于第三预设电压的持续时间是否大于第四预设时长，若是，则确定所述终端设备与所述第四模式不匹配，否则，确定所述终端设备与所述第四模式匹配。

Images