CN112186842B - 充电及通讯电路、电子装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种充电及通讯电路以及应用该充电及通讯电路的电子装置，所述充电及通讯电路包括与电池正极相连接的正极充电触点、与电池负极相连接的负极充电触点、与电池相连接的控制单元以及连接在充电触点与控制单元之间的电压检测单元，所述控制单元具有通用输入输出接口，所述电压检测单元与所述控制单元的通用输入输出接口相连，所述通用输入输出接口具有模数转换功能，以便在充电模式下，所述电压检测单元对正极充电触点与负极充电触点之间的电压进行检测；通讯模式下，所述电压检测单元进行数据的发送或接收。

Description

充电及通讯电路、电子装置
技术领域
本发明涉及一种充电及通讯电路以及应用该充电及通讯电路的电子装置，属于通讯技术领域。
背景技术
现有的电子产品大多利用充电接口与其他设备建立有线通讯，但是，在需要通过有线的方式与其他设备进行通讯时，必须增加触点来实现，而这样的方式存在以下缺点：1、电子产品外观面增加通讯触点后影响美观；2、电子产品内部器件布局必须预留通讯触点位置；3、对于小型/微型电子产品，会因无法放置更多的触点而放弃其有线通讯功能。
有鉴于此，确有必要提出一种将充电功能与通讯功能合二为一的电路，以解决上述问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种充电及通讯电路，该电路将充电功能与通讯功能合二为一，无需为有线通讯单独预留通讯触点。
为实现上述目的，本发明提供了一种充电及通讯电路，包括与电池正极相连接的正极充电触点、与电池负极相连接的负极充电触点、与电池相连接的控制单元以及连接在充电触点与控制单元之间的电压检测单元，所述控制单元具有通用输入输出接口，所述电压检测单元与所述控制单元的通用输入输出接口相连，所述通用输入输出接口具有模数转换功能，以便在充电模式下，所述电压检测单元对正极充电触点与负极充电触点之间的电压进行检测；通讯模式下，所述电压检测单元进行数据的发送或接收。
作为本发明的进一步改进，所述充电及通讯电路还包括场效应管和三极管，所述场效应管连接在电池正极与正极充电触点之间，所述三极管连接在控制单元与场效应管之间；当电压检测单元检测到正极充电触点与负极充电触点之间存在电压时，所述控制单元控制所述三极管导通并打开场效应管，使所述正极充电触点与电池正极电性连接。
作为本发明的进一步改进，所述场效应管为P沟道MOS管，且所述场效应管的漏极与正极充电触点相连、源极与电池正极相连、栅极与三极管相连。
作为本发明的进一步改进，所述充电及通讯电路还包括上拉电阻，所述上拉电阻的一端与所述场效应管的源极相连、另一端与所述场效应管的栅极相连；当所述电压检测单元检测到正极充电触点与负极充电触点之间不存在电压时，所述场效应管的栅极被所述上拉电阻拉高而失能，断开电池正极与正极充电触点之间的连接。
作为本发明的进一步改进，所述场效应管的漏极与源极之间还连接有寄生二极管，所述寄生二极管沿漏极至源极的方向单向导通。
作为本发明的进一步改进，所述三极管为NPN三极管，所述NPN三极管的集电极与所述场效应管的栅极相连、基极与控制单元相连、发射极接地，所述NPN三极管的基极与所述控制单元之间还连接有限流电阻。
作为本发明的进一步改进，所述电压检测单元包括连接在正极充电触点与负极充电触点之间的第一分压电阻和第二分压电阻，所述第一分压电阻和第二分压电阻用于在充电模式下进行分压。
作为本发明的进一步改进，通讯模式下，从正极充电触点向控制单元进行通讯时，所述控制单元根据检测到的正极充电触点与负极充电触点之间的电压上升或下降来实现数据接收；此时，场效应管和三极管均关闭。
作为本发明的进一步改进，通讯模式下，从控制单元向正极充电触点进行通讯时，所述控制单元通过将通用输入输出接口置为高电平或低电平来实现数据外发；当通用输入输出接口置为高电平时，使能场效应管和三极管，正极充电触点与电池正极电性连接；当通用输入输出接口置为低电平时，场效应管和三极管截止。
本发明的目的在于提供一种电子装置，该电子装置的外观面上无需为有线通讯单独预留通讯触点，使电子装置的外观面更美观。
为实现上述目的，本发明提供了一种电子装置，应用前述充电及通讯电路，所述电子装置上设置有接插口，所述正极充电触点和负极充电触点均收容并暴露于所述接插口。
本发明的有益效果是：本发明的充电及通讯电路将控制单元的通用输入输出接口设计成具有模数转换功能，从而在充电模式下，可利用电压检测单元对正极充电触点与负极充电触点之间的电压进行检测，而在通讯模式下，则利用电压检测单元进行数据的发送或接收，真正的实现了充电功能与通讯功能合二为一。
附图说明
图1是本发明充电及通讯电路的原理图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述。
如图1所示，本发明揭示了一种充电及通讯电路，该充电及通讯电路将充电功能与通讯功能合二为一，换言之，本发明的充电及通讯电路既可用于充电，也可用于有线通讯，无需单独设置通讯触点，不会影响电子装置外观面的美观，适用于各种型号(尤其是小型/微型)的电子装置。
具体来讲，所述充电及通讯电路包括与电池正极1相连接的正极充电触点3、与电池负极2相连接的负极充电触点4、与电池相连接的控制单元以及连接在充电触点与控制单元之间的电压检测单元。本发明中，控制单元具有通用输入输出接口(即I/O接口)，该I/O接口既是控制口，也是电压采集口，具备模数转换(ADC)功能，控制口与电压采集口分时复用(Time Division Multiplexing，TMD)。
所述电压检测单元与该I/O接口相连，以便在充电模式下，所述电压检测单元对正极充电触点3与负极充电触点4之间的电压进行检测；通讯模式下，所述电压检测单元进行数据的发送或接收。
所述充电及通讯电路还包括场效应管5和三极管6，所述场效应管5连接在电池正极1与正极充电触点3之间，用于控制电池正极1与正极充电触点3之间是否导通。所述三极管6连接在控制单元与场效应管5之间，用于根据控制单元发出的控制信号来使场效应管5打开或关闭。充电模式下，当电压检测单元检测到正极充电触点3与负极充电触点4之间存在电压时，控制单元控制所述三极管6导通并使能(即打开)场效应管5，使所述正极充电触点3与电池正极1电性连接；通讯模式下，当电压检测单元检测到正极充电触点3与负极充电触点4之间存在电压时，所述电压检测单元进行数据的发送或接收。
优选的，所述场效应管5为P沟道增强型MOS管，且所述场效应管5的漏极(D极)与正极充电触点3相连、源极(S极)与电池正极1相连、栅极(G极)与三极管6相连，所述三极管6为NPN三极管，所述NPN三极管6的集电极(C极)与所述场效应管5的栅极(G极)相连、基极(B极)与控制单元相连、发射极(E极)接地。
所述NPN三极管6的基极(B极)与控制单元之间连接有限流电阻R3，从而控制单元可以通过该限流电阻R3来驱动所述NPN三极管6，所述NPN三极管6导通后将所述场效应管5的栅极(G极)拉低，使所述场效应管5打开，此时电池正极1与正极充电触点3之间可以正常导通，正极充电触点3处的电压可以提供给电池正极1，为电池充电。
所述充电及通讯电路还包括上拉电阻R4，所述上拉电阻R4的一端与所述场效应管5的源极(S极)相连、另一端与所述场效应管5的栅极(G极)相连，从而当所述电压检测单元检测到正极充电触点3与负极充电触点4之间不存在电压时，所述场效应管5的栅极(G极)被所述上拉电阻R4拉高而失能(即场效应管5关闭)，断开电池正极1与正极充电触点3之间的连接。
利用P沟道MOS管的特性，所述场效应管5的漏极(D极)与源极(S极)之间还连接有寄生二极管7，所述寄生二极管7沿漏极(D极)至源极(S极)的方向单向导通，从而在场效应管5关闭的情况下，电池正极1处的电源不能通过反向截止的寄生二极管7倒灌给正极充电触点3；但是，在场效应管5打开的情况下，正极充电触点3可以通过正向导通的寄生二极管7给电池正极1供电，实现充电功能。
所述电压检测单元包括连接在正极充电触点3与负极充电触点4之间的第一分压电阻R1和第二分压电阻R2，所述第一分压电阻R1和第二分压电阻R2用于对正极充电触点3和负极充电触点4之间的电压进行分压，当I/O接口作为电压采集口时(即充电模式下)，主要对经过分压后的正极充电触点3与负极充电触点4之间的电压进行采集并传输给控制单元，由控制单元对采集到的电压进行检测以控制场效应管5的开闭。
充电模式下，当电压检测单元检测到正极充电触点3与负极充电触点4之间的电压上升时，将控制单元置为高电平，此时控制单元控制三极管6导通并使能场效应管5，场效应管5打开，正极充电触点3与电池正极1电性连接，为电池充电；当电压检测单元检测到正极充电触点3与负极充电触点4之间的电压为零(即不存在电压)时，将控制单元置为低电平，此时控制单元控制三极管6关闭，场效应管5失能并关闭，正极充电触点3与电池正极1断开连接，防止漏电。
通讯模式下，从正极充电触点3向控制单元进行通讯时，若电压检测单元检测到正极充电触点3与负极充电触点4之间的电压大于0，则控制单元认为接收到二进制“1”，若电压检测单元检测到正极充电触点3与负极充电触点4之间的电压等于0，则控制单元认为接收到二进制“0”，控制单元根据检测到的正极充电触点3与负极充电触点4之间的电压上升或下降来实现数据的接收。该种情况下，NPN三极管6和场效应管5均关闭，不起任何作用。
通讯模式下，从控制单元向正极充电触点3发送数据时，控制单元发送二进制“1”时，控制单元将I/O接口置为高电平，使能NPN三极管6导通，并使能场效应管5导通，此时正极充电触点3的电压为电池正极电压；控制单元发送二进制“0”时，控制单元将I/O接口置为低电平，NPN三极管6截止，场效应管5也截止，此时正极充电触点3的电压为0，控制单元通过将通用输入输出接口置为高电平或低电平来实现数据的对外发送。
需要说明的是：1、充电模式与通讯模式只能择一进行，而不能同时进行；2、通讯模式下，数据的接收及对外发送均通过波形来体现；3、通讯模式下，数据的接收或对外发送可根据实际需要来设定。
本发明的充电及通讯电路可以应用于多种类型的电子装置(未图示)，进行对应的充电或通讯。相应的，所述电子装置上设置有接插口，所述正极充电触点3和负极充电触点4均收容并暴露于所述接插口，以便与电源或外部设备进行插接。因电子装置的具体结构不属于本发明的主要保护点，故此处不对电子装置的具体结构进行描述和限制。
综上所述，本发明的充电及通讯电路利用电压检测单元对正极充电触点3与负极充电触点4之间的电压进行采集和检测，同时将控制单元的通用输入输出接口(I/O接口)设计成具有模数转换功能，从而在充电模式下，可根据检测到的正极充电触点3与负极充电触点4之间的电压来控制场效应管5关闭或打开，继而实现正极充电触点3与电池正极1之间的电性连接或断开；而在通讯模式下，控制正极充电触点3与负极充电触点4之间的电压上升或下降来进行数据的发送或接收，真正的实现了充电功能与通讯功能合二为一。
相较于现有技术，本发明充电及通讯电路的正极充电触点3和负极充电触点4既可用于充电，也可用于有线通讯，无需单独设置通讯触点，不会影响电子装置外观面的美观，适用于各种型号(尤其是小型/微型)的电子装置。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围。

Claims (7)

1.一种充电及通讯电路，包括与电池正极相连接的正极充电触点、与电池负极相连接的负极充电触点、与电池相连接的控制单元以及连接在充电触点与控制单元之间的电压检测单元，其特征在于：所述控制单元具有通用输入输出接口，所述电压检测单元与所述控制单元的通用输入输出接口相连，所述通用输入输出接口具有模数转换功能，所述充电及通讯电路还包括场效应管和三极管，所述场效应管连接在电池正极与正极充电触点之间，所述三极管连接在控制单元与场效应管之间；
充电模式下，所述电压检测单元对正极充电触点与负极充电触点之间的电压进行检测，并在检测到电压上升时，将控制单元置为高电平，此时控制单元控制三极管导通并使能场效应管，场效应管打开，正极充电触点与电池正极电性连接，为电池充电；而在检测到电压为零时，将控制单元置为低电平，此时控制单元控制三极管关闭，场效应管失能并关闭，正极充电触点与电池正极断开连接；
通讯模式下，从正极充电触点向控制单元进行通讯时，所述控制单元根据电压检测单元检测到的正极充电触点与负极充电触点之间的电压上升或下降来实现数据接收；此时，场效应管和三极管均关闭；
通讯模式下，从控制单元向正极充电触点进行通讯时，所述控制单元通过将通用输入输出接口置为高电平或低电平来实现数据外发；当通用输入输出接口置为高电平时，使能场效应管和三极管导通，此时正极充电触点与电池正极电性连接；当通用输入输出接口置为低电平时，场效应管和三极管均截止，此时正极充电触点的电压为0；
所述充电模式与所述通讯模式只能择一进行，不能同时进行，且通讯模式下，数据的接收及对外发送均通过波形来体现。
2.根据权利要求1所述的充电及通讯电路，其特征在于：所述场效应管为P沟道MOS管，且所述场效应管的漏极与正极充电触点相连、源极与电池正极相连、栅极与三极管相连。
3.根据权利要求2所述的充电及通讯电路，其特征在于：所述充电及通讯电路还包括上拉电阻，所述上拉电阻的一端与所述场效应管的源极相连、另一端与所述场效应管的栅极相连；当所述电压检测单元检测到正极充电触点与负极充电触点之间不存在电压时，所述场效应管的栅极被所述上拉电阻拉高而失能，断开电池正极与正极充电触点之间的连接。
4.根据权利要求2所述的充电及通讯电路，其特征在于：所述场效应管的漏极与源极之间还连接有寄生二极管，所述寄生二极管沿漏极至源极的方向单向导通。
5.根据权利要求2所述的充电及通讯电路，其特征在于：所述三极管为NPN三极管，所述NPN三极管的集电极与所述场效应管的栅极相连、基极与控制单元相连、发射极接地，所述NPN三极管的基极与所述控制单元之间还连接有限流电阻。
6.根据权利要求1所述的充电及通讯电路，其特征在于：所述电压检测单元包括连接在正极充电触点与负极充电触点之间的第一分压电阻和第二分压电阻，所述第一分压电阻和第二分压电阻用于在充电模式下进行分压。
7.一种电子装置，其特征在于：应用权利要求1-6中任一项所述的充电及通讯电路，所述电子装置上设置有接插口，所述正极充电触点和负极充电触点均收容并暴露于所述接插口。
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