CN111697654B - 盲识别正反插的充电电路以及可穿戴设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种盲识别正反插的充电电路以及可穿戴设备，所述充电电路包括第一供电接口、第二供电接口、第一二极管、第二二极管、第三二极管以及第四二极管；所述第一二极管的阳极连接所述第一供电接口，所述第二二极管的阳极连接所述第二供电接口，所述第三二极管的阴极连接所述第一二极管的阳极，所述第四二极管的阴极连接所述第二二极管的阳极，所述第三二极管的阳极以及所述第四二极管的阳极接地；所述第一二极管的阴极以及所述第二二极管的阴极连接负载。本发明技术方案通过该底座充电的盲识别，不需要去识别设备的正反向放置，极大方便用户的使用，提高了用户体验。

Description

盲识别正反插的充电电路以及可穿戴设备

技术领域

本发明设计电路领域，尤其涉及一种盲识别正反插的充电电路以及可穿戴设备。

背景技术

目前在智能可充电设备(例如：智能手表、智能手环等可穿戴设备)领域，底座式充电被广泛应用。一般情况下，当智能可充电设备电量耗尽时，可以将其插在与其匹配的充电底座上进行充电，对于双pin(接口)底座充电，即充电底座通常具有两个接口，一个接口用来连接电源，另一个接口用来接地，而充电设备上也会具有两个接口分别与充电底座上的电源接口和接地接口一一对应。在充电时，就需要识别接口插入的方向性问题，若可充电设备插反的话会造成设备损坏甚至发生危险。

现有技术中，通常是通过结构设计设置防呆，避免插反，当出现插反操作时，可充电设备上的插接件无法与充电底座上的接口匹配插接，用户只能手动转换插接方向，造成操作不便，影响了用户体验。

发明内容

本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中通过结构设计设置防呆的方式操作不便，且用户体验不佳的缺陷，提供一种盲识别正反插的充电电路以及可穿戴设备。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题：

一种盲识别正反插的充电电路，所述充电电路包括第一供电接口、第二供电接口、第一二极管、第二二极管、第三二极管以及第四二极管；

所述第一二极管的阳极连接所述第一供电接口，所述第二二极管的阳极连接所述第二供电接口，所述第三二极管的阴极连接所述第一二极管的阳极，所述第四二极管的阴极连接所述第二二极管的阳极，所述第三二极管的阳极以及所述第四二极管的阳极接地；所述第一二极管的阴极以及所述第二二极管的阴极连接负载；

当所述第一供电接口连接供电电源以及所述第二供电接口接地时，所述供电电源通过所述第一二极管为所述负载供电；或者，当所述第一供电接口接地以及所述第二供电接口连接供电电源时，所述供电电源通过所述第二二极管为所述负载供电。

较佳地，所述充电电路还包括第一滤波电路以及第二滤波电路；

所述第一滤波电路的输入端连接所述第一供电接口，所述第一滤波电路的输出端连接所述第一二极管的阳极；

所述第二滤波电路的输入端连接所述第二供电接口，所述第二滤波电路的输出端连接所述第二二极管的阳极。

较佳地，所述第一滤波电路包括多个第一电感元件，每个所述第一电感元件的一端均连接至所述第一滤波电路的输入端，每个所述第一电感元件的另一端均连接至所述第一滤波电路的输出端；

和/或，

所述第二滤波电路包括多个第二电感元件，每个所述第二电感元件的一端均连接至所述第二滤波电路的输入端，每个所述第二电感元件的另一端均连接至所述第二滤波电路的输出端。

较佳地，所述充电电路还包括第一浪涌防护电路以及第二浪涌防护电路；

所述第一浪涌防护电路的输入端连接所述第一滤波电路的输出端，所述第一浪涌防护电路的输出端接地；

所述第二浪涌防护电路的输入端连接所述第二滤波电路的输出端，所述第二浪涌防护电路的输出端接地。

较佳地，所述第一浪涌防护电路包括第一稳压二极管，所述第一稳压二极管的阴极连接所述第一滤波电路的输出端，所述第一稳压二极管的阳极接地；

和/或，

所述第二浪涌防护电路包括第二稳压二极管，所述第二稳压二极管的阴极连接所述第二滤波电路的输出端，所述第二稳压二极管的阳极接地。

较佳地，所述充电电路还包括过压保护电路，所述过压保护电路的输入端连接所述第一二极管的阴极，所述过压保护电路的输出端连接所述负载，所述过压保护电路控制所述负载接收的电压不超过所述负载能够承受的最大电压。

较佳地，所述过压保护电路包括第一电阻、第二电阻以及过压检测芯片，所述第一电阻的一端连接所述第一二极管的阴极，所述第一电阻的另一端连接所述第二电阻的一端，所述第二电阻的另一端接地；

所述第一电阻的另一端连接所述过压检测芯片的过压保护引脚，所述过压检测芯片的输出端连接所述负载；

若所述过压检测芯片检测到所述过压保护引脚处的电压超过预设阈值，则切断所述充电电路，若所述过压检测芯片检测到所述过压保护引脚处的电压小于预设阈值，则将所述过压保护引脚接收的电压信号传送至所述负载。

较佳地，所述充电电路还包括升压电路，所述升压电路的输入端连接所述过压保护电路的输出端，所述升压电路的输出端连接所述负载，所述升压电路用于接收所述过压保护电路输出的电压，并将所述过压保护电路输出的电压进行升压后提供给所述负载。

较佳地，所述过压保护电路包括第三电阻、第四电阻、NMOS晶体管、升压电感、DC-DC转换芯片、第五电阻以及第六电阻；

所述第三电阻的一端连接所述第一二极管的阴极，所述第三电阻的另一端连接所述第四电阻的一端，所述第四电阻的另一端接地，所述第三电阻的另一端连接所述NMOS晶体管的栅极，所述NMOS晶体管的源极接地，所述NMOS晶体管的漏极连接所述DC-DC转换芯片的使能引脚；

所述升压电感的一端连接所述过压保护电路的输出端，所述升压电感的另一端连接所述DC-DC转换芯片的电压输入引脚，所述DC-DC转换芯片的电源引脚连接所述过压保护电路的输出端，所述DC-DC转换芯片的接地引脚接地，所述DC-DC转换芯片的反馈引脚连接所述第五电阻的一端以及所述第六电阻的一端，所述第五电阻的另一端接地，所述第六电阻的另一端连接所述DC-DC转换芯片的电压输出引脚，所述DC-DC转换芯片的电压输出引脚连接所述负载；

当所述第一二极管导通时，所述NMOS晶体管的栅极接收高电平，所述NMOS晶体管导通，使能所述DC-DC转换芯片，所述DC-DC转换芯片将所述DC-DC转换芯片的电压输入引脚接收的电压进行升压并输出至所述负载。

一种可穿戴设备，所述可穿戴设备包括前述的盲识别正反插的充电电路。

本发明的积极进步效果在于：本实施例提供的盲识别正反插的充电电路，不论设备的充电接口与底座之间是正插还是反插，都可以实现为所述设备供电。由此，摈弃了通过结构防呆设计的单向插入充电方式，通过该底座充电的盲识别，不需要去识别设备的正反向放置，极大方便用户的使用，提高了用户体验。

进一步地，通过设置滤波电路，可以在通路打开(即设备接入底座)时，抑制大电流的瞬间流入，还可以实现高频滤波，用于解决射频desense(噪声源导致的灵敏度降低)问题。

进一步地，通过设置浪涌防护电路，可以有效防止浪涌电流对电路元件以及充电设备的损坏。

进一步地，通过设置过压保护电路，可以保护后续电路器件和设备在收到脉冲大功率能量时不被损坏，有效提高了充电安全性。

进一步地，通过设置升压电路，可以补偿电路中二极管的压降，提高了充电效率。

附图说明

图1为本发明实施例1的盲识别正反插的充电电路的结构示意图。

图2为本发明实施例2的盲识别正反插的充电电路的结构示意图。

图3为本发明实施例3的盲识别正反插的充电电路的结构示意图。

图4为本发明实施例4的盲识别正反插的充电电路的结构示意图。

图5为本发明实施例5的盲识别正反插的充电电路的结构示意图。

具体实施方式

下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。

实施例1

本实施例提供一种盲识别正反插的充电电路，所述充电电路可以用于可穿戴设备(例如：智能手表、电子手环等)、或者智能移动设备(例如：智能音箱、可插拔式充电的台灯等)。前述设备和底座之间可以通过POGO pin电连接，其中，POGO pin是一种由顶针和铜壁组成的连接器。在本实施例中，可以在底座放置顶针，在设备底部放置铜壁。

如图1所示，所述充电电路可以包括第一供电接口11、第二供电接口12、第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3以及第四二极管D4；

所述第一二极管D1的阳极连接所述第一供电接口11，所述第二二极管D2的阳极连接所述第二供电接口12，所述第三二极管D3的阴极连接所述第一二极管D1的阳极，所述第四二极管D4的阴极连接所述第二二极管D2的阳极，所述第三二极管D3的阳极以及所述第四二极管D4的阳极接地；所述第一二极管D1的阴极以及所述第二二极管D2的阴极连接负载2；

当所述第一供电接口11连接供电电源VBUS以及所述第二供电接口12接地GND时，所述供电电源VBUS通过所述第一二极管D1输出第一电压VBUS_OUT1，所述第一电压VBUS_OUT1为所述负载2供电；或者，当所述第一供电接口11接地GND以及所述第二供电接口12连接供电电源VBUS时，所述供电电源VBUS通过所述第二二极管D2输出第一电压VBUS_OUT1。

所述负载2具体可以是所述可穿戴设备或者智能移动设备内的电源模块。

优选地，所述第一供电接口11以及所述第二供电接口12可以分别为所述POGO pin中的第一铜壁以及第二铜壁。所述第一铜壁以及第二铜壁可以与底座上的顶针接触，以实现设备和底座的电连接。所述第一供电接口11以及所述第二供电接口12均可以是具有四个连接点(即图1中的触点1，触点2，触点3，触点4)的铜壁，同时连接入电路的触点越多，则表明可以接入电路的输入电流越大。

本实施例提供的盲识别正反插的充电电路，不论设备的充电接口与底座之间是正插还是反插，都可以实现为所述设备供电。由此，摈弃了通过结构防呆设计的单向插入充电方式，通过该底座充电的盲识别，不需要去识别设备的正反向放置，极大方便用户的使用，提高了用户体验。

实施例2

本实施例提供一种盲识别正反插的充电电路，该充电电路是在实施例1基础上的进一步改进，如图2所示，所述充电电路还包括第一滤波电路31以及第二滤波电路32；

所述第一滤波电路31的输入端连接所述第一供电接口11，所述第一滤波电路31的输出端连接所述第一二极管D1的阳极；

所述第二滤波电路32的输入端连接所述第二供电接口12，所述第二滤波电路32的输出端连接所述第二二极管D2的阳极。

具体地，所述第一滤波电路31包括多个第一电感元件，每个所述第一电感元件的一端均连接至所述第一滤波电路31的输入端，每个所述第一电感元件的另一端均连接至所述第一滤波电路31的输出端；

所述第二滤波电路32包括多个第二电感元件，每个所述第二电感元件的一端均连接至所述第二滤波电路32的输入端，每个所述第二电感元件的另一端均连接至所述第二滤波电路32的输出端。

本领域技术人员可以根据需求而设置所述第一电感元件以及所述第二电感元件的数量，例如：可以设置为3个。多个所述第一电感元件并联，多个所述第二电感元件并联。

当通路打开(即设备接入底座)时，底座通过POGO PIN为设备供电，前端的第一电感元件以及第二电感元件有两个作用：第一作用为抑制大电流的瞬间流入，第二作用为高频滤波，用于解决射频desense(噪声源导致的灵敏度降低)问题。

实施例3

本实施例提供一种盲识别正反插的充电电路，该充电电路是在实施例2基础上的进一步改进，如图3所示，所述充电电路还包括第一浪涌防护电路以及第二浪涌防护电路；

所述第一浪涌防护电路的输入端连接所述第一滤波电路31的输出端，所述第一浪涌防护电路的输出端接地；

所述第二浪涌防护电路的输入端连接所述第二滤波电路32的输出端，所述第二浪涌防护电路的输出端接地。

具体地，所述第一浪涌防护电路包括第一稳压二极管W1，所述第一稳压二极管W1的阴极连接所述第一滤波电路31的输出端，所述第一稳压二极管W1的阳极接地。

所述第二浪涌防护电路包括第二稳压二极管W2，所述第二稳压二极管W2的阴极连接所述第二滤波电路32的输出端，所述第二稳压二极管W2的阳极接地。

本实施例中的盲识别正反插的充电电路具有浪涌保护功能，可以有效防止浪涌电流对电路元件以及充电设备的损坏。

实施例4

本实施例提供一种盲识别正反插的充电电路，该充电电路是在实施例3基础上的进一步改进，即该充电电路除了包括实施例3中的电路连接关系外，还包括如图4所示的新的功能。

具体地，所述充电电路还包括过压保护电路，所述过压保护电路的输入端连接所述第一二极管D1的阴极，所述过压保护电路的输出端连接所述负载2，并向所述负载2提供第二电压VBUS_OUT_2。所述过压保护电路控制所述负载2接收的电压(即第二电压VBUS_OUT_2)不超过所述负载2能够承受的最大电压。

具体地，所述过压保护电路包括第一电阻R1、第二电阻R2以及过压检测芯片4，所述第一电阻R1的一端连接所述第一二极管D1的阴极，所述第一电阻R1的另一端连接所述第二电阻R2的一端，所述第二电阻R2的另一端接地；

所述第一电阻R1的另一端连接所述过压检测芯片4的过压保护引脚OVPAD，所述过压检测芯片4的输出端连接所述负载2；

若所述过压检测芯片4检测到所述过压保护引脚OVPAD处的电压超过预设阈值，则切断所述充电电路，若所述过压检测芯片4检测到所述过压保护引脚OVPAD处的电压小于预设阈值，则将所述过压保护引脚OVPAD接收的电压信号传送至所述负载2。

所述过压检测芯片4的输入引脚IN_1、IN_2、IN_3接收第一电压VBUS_OUT1，所述过压检测芯片4的输出引脚OUT_1、OUT_2、OUT_3输出第二电压VBUS_OUT2至负载2。所述过压检测芯片4的使能引脚nEN接地，所述过压检测芯片4的接地引脚GND1、GND2、GND3接地。所述过压检测芯片4的时钟引脚nACOK接收时钟控制信号。

进一步地，所述充电电路还包括第一滤波电容C1、第二滤波电容C2、第三滤波电容C3；所述第一滤波电容C1、第二滤波电容C2以及第三滤波电容C3的第一极板均与过压保护电路的输出端连接，所述第一滤波电容C1、第二滤波电容C2以及第三滤波电容C3的第二极板均接地，所述第一滤波电容C1、第二滤波电容C2以及第三滤波电容C3可以滤除电路中的纹波。

可以理解的是，本领域技术人员可以根据具体需求来设置滤波电容的数量，本发明实施例只是充电电路的一种构建方式，并不是唯一限定的方式。

本实施例提供的盲识别正反插的充电电路可以保护后续电路器件和设备在收到脉冲大功率能量时不被损坏，有效提高了充电安全性。

实施例5

本实施例提供一种盲识别正反插的充电电路，该充电电路是在实施例4基础上的进一步改进，即该充电电路除了包括实施例4中的电路连接关系外，还包括如图5所示的新的功能。

如图5所示，所述充电电路还包括升压电路，所述升压电路的输入端连接所述过压保护电路的输出端，所述升压电路的输出端连接所述负载2，所述升压电路用于接收所述过压保护电路输出的电压(即第二电压VBUS_OUT_2)，并将所述过压保护电路输出的电压进行升压后，将第三电压VBUS_OUT_3提供给所述负载2。

具体地，所述过压保护电路包括第三电阻R3、第四电阻R4、NMOS晶体管NM、升压电感5、DC-DC(直流-直流)转换芯片6、第五电阻R5以及第六电阻R6；

所述第三电阻R3的一端连接所述第一二极管D1的阴极，所述第三电阻R3的另一端连接所述第四电阻R4的一端，所述第四电阻R4的另一端接地，所述第三电阻R3的另一端连接所述NMOS晶体管NM的栅极，所述NMOS晶体管NM的源极接地，所述NMOS晶体管NM的漏极连接所述DC-DC转换芯片6的使能引脚EN；

所述升压电感5的一端连接所述过压保护电路的输出端，所述升压电感5的另一端连接所述DC-DC转换芯片6的电压输入引脚SW，所述DC-DC转换芯片6的电源引脚VCC连接所述过压保护电路的输出端，所述DC-DC转换芯片6的接地引脚GND4接地，所述DC-DC转换芯片6的反馈引脚NC/FB连接所述第五电阻R5的一端以及所述第六电阻R6的一端，所述第五电阻R5的另一端接地，所述第六电阻R6的另一端连接所述DC-DC转换芯片6的电压输出引脚VOUT，所述DC-DC转换芯片6的电压输出引脚VOUT连接所述负载2；

当所述第一二极管D1导通或者所述第二二极管D2导通时，所述NMOS晶体管NM的栅极接收高电平，所述NMOS晶体管NM导通，使能所述DC-DC转换芯片6，所述DC-DC转换芯片6将所述DC-DC转换芯片6的电压输入引脚SW接收的电压进行升压并输出至所述负载2。

所述充电电路还可以包括第四滤波电容C4以及第五滤波电容C5，所述第四滤波电容C4以及第五滤波电容C5的第一极板均与升压电路的输出端连接，所述第四滤波电容C4以及第五滤波电容C5的第二极板均接地，所述第四滤波电容C4以及第五滤波电容C5可以滤除电路中的纹波。

可以理解的是，本领域技术人员可以根据具体需求来设置滤波电容的数量，本发明实施例只是充电电路的一种优选地构建方式，并不是唯一限定的方式。

本实施例提供的盲识别正反插的充电电路可以补偿电路中二极管的压降，提高了充电效率。

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种盲识别正反插的充电电路，其特征在于，所述充电电路包括第一供电接口、第二供电接口、第一二极管、第二二极管、第三二极管以及第四二极管；

所述第一二极管的阳极连接所述第一供电接口，所述第二二极管的阳极连接所述第二供电接口，所述第三二极管的阴极连接所述第一二极管的阳极，所述第四二极管的阴极连接所述第二二极管的阳极，所述第三二极管的阳极以及所述第四二极管的阳极接地；所述第一二极管的阴极以及所述第二二极管的阴极连接负载；

当所述第一供电接口连接供电电源以及所述第二供电接口接地时，所述供电电源通过所述第一二极管为所述负载供电；或者，当所述第一供电接口接地以及所述第二供电接口连接供电电源时，所述供电电源通过所述第二二极管为所述负载供电；

所述充电电路还包括过压保护电路，所述过压保护电路的输入端连接所述第一二极管的阴极，所述过压保护电路的输出端连接所述负载，所述过压保护电路控制所述负载接收的电压不超过所述负载能够承受的最大电压；

所述充电电路还包括升压电路，所述升压电路的输入端连接所述过压保护电路的输出端，所述升压电路的输出端连接所述负载，所述升压电路用于接收所述过压保护电路输出的电压，并将所述过压保护电路输出的电压进行升压后提供给所述负载；

所述升压电路包括第三电阻、第四电阻、NMOS晶体管、升压电感、DC-DC转换芯片、第五电阻以及第六电阻；

所述第三电阻的一端连接所述第一二极管的阴极，所述第三电阻的另一端连接所述第四电阻的一端，所述第四电阻的另一端接地，所述第三电阻的另一端连接所述NMOS晶体管的栅极，所述NMOS晶体管的源极接地，所述NMOS晶体管的漏极连接所述DC-DC转换芯片的使能引脚；

所述升压电感的一端连接所述过压保护电路的输出端，所述升压电感的另一端连接所述DC-DC转换芯片的电压输入引脚，所述DC-DC转换芯片的电源引脚连接所述过压保护电路的输出端，所述DC-DC转换芯片的接地引脚接地，所述DC-DC转换芯片的反馈引脚连接所述第五电阻的一端以及所述第六电阻的一端，所述第五电阻的另一端接地，所述第六电阻的另一端连接所述DC-DC转换芯片的电压输出引脚，所述DC-DC转换芯片的电压输出引脚连接所述负载；

当所述第一二极管导通时，所述NMOS晶体管的栅极接收高电平，所述NMOS晶体管导通，使能所述DC-DC转换芯片，所述DC-DC转换芯片将所述DC-DC转换芯片的电压输入引脚接收的电压进行升压并输出至所述负载。

2.如权利要求1所述的盲识别正反插的充电电路，其特征在于，所述充电电路还包括第一滤波电路以及第二滤波电路；

所述第一滤波电路的输入端连接所述第一供电接口，所述第一滤波电路的输出端连接所述第一二极管的阳极；

所述第二滤波电路的输入端连接所述第二供电接口，所述第二滤波电路的输出端连接所述第二二极管的阳极。

3.如权利要求2所述的盲识别正反插的充电电路，其特征在于，所述第一滤波电路包括多个第一电感元件，每个所述第一电感元件的一端均连接至所述第一滤波电路的输入端，每个所述第一电感元件的另一端均连接至所述第一滤波电路的输出端；

和/或，

所述第二滤波电路包括多个第二电感元件，每个所述第二电感元件的一端均连接至所述第二滤波电路的输入端，每个所述第二电感元件的另一端均连接至所述第二滤波电路的输出端。

4.如权利要求2所述的盲识别正反插的充电电路，其特征在于，所述充电电路还包括第一浪涌防护电路以及第二浪涌防护电路；

所述第一浪涌防护电路的输入端连接所述第一滤波电路的输出端，所述第一浪涌防护电路的输出端接地；

所述第二浪涌防护电路的输入端连接所述第二滤波电路的输出端，所述第二浪涌防护电路的输出端接地。

5.如权利要求4所述的盲识别正反插的充电电路，其特征在于，所述第一浪涌防护电路包括第一稳压二极管，所述第一稳压二极管的阴极连接所述第一滤波电路的输出端，所述第一稳压二极管的阳极接地；

和/或，

所述第二浪涌防护电路包括第二稳压二极管，所述第二稳压二极管的阴极连接所述第二滤波电路的输出端，所述第二稳压二极管的阳极接地。

6.如权利要求1所述的盲识别正反插的充电电路，其特征在于，所述过压保护电路包括第一电阻、第二电阻以及过压检测芯片，所述第一电阻的一端连接所述第一二极管的阴极，所述第一电阻的另一端连接所述第二电阻的一端，所述第二电阻的另一端接地；

所述第一电阻的另一端连接所述过压检测芯片的过压保护引脚，所述过压检测芯片的输出端连接所述负载；

若所述过压检测芯片检测到所述过压保护引脚处的电压超过预设阈值，则切断所述充电电路，若所述过压检测芯片检测到所述过压保护引脚处的电压小于预设阈值，则将所述过压保护引脚接收的电压信号传送至所述负载。

7.一种可穿戴设备，其特征在于，所述可穿戴设备包括权利要求1-6任一项所述的盲识别正反插的充电电路。