CN112290610B - 充电控制电路及充电控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种充电控制电路及控制方法，制电路包括电源输出端和第一接地端，还包括：控制器；第一检测端，其通过第一电阻与控制器的第一端连接；第二检测端，第二检测端其中一路通过第四电阻与控制器的第四端连接，另外一路与控制器的第二探测端连接；控制器控制第一端和第四端的信号输出状态，并通过第二探测端检测所述第二检测端的信号，根据第二检测端的信号判断充电控制电路在第一区域的短路状态。本发明的充电控制电路，通过设置第一检测端和第二检测端，检测两个检测端发生短路状态，以便后续的控制中及时处理，防止出现充电效率低甚至损坏电路的情况发生。

Description

充电控制电路及充电控制方法

技术领域

本发明属于电源技术领域，具体地说，涉及一种充电控制电路及充电控制方法。

背景技术

随着消费类智能终端产品的迅速发展，市场对产品的小型化、智能化和集成要求度越来越高，同时对产品的用户体验以及安全性提出了更高的要求。智能终端产品通过相适配的充电器进行充电，传统的充电器电路设计方案简单，一般智能终端与充电器通过触点连接进行充电，充电时，充电触点裸露在空气环境中，若周围环境潮湿（如与佩戴者皮肤表面的汗水接触）很容易导致短路，轻则影响充电效率，重则损坏智能终端或者充电器的电路。

充电器内部多采用5V直连方式，不管智能终端是否与充电器连接，充电器一直保持5V输出状态，这样的充电方式存在安全隐患，且造成功耗浪费，延长的充电时间，降低了用户体验。

发明内容

本发明针对现有技术中无法对充电器的充电端子间短路状态进行检测，存在影响充电效率以及具有损坏电路风险的问题，提出了一种充电控制电路，可以解决上述问题。

为实现上述发明目的，本发明采用下述技术方案予以实现：

一种充电控制电路，其包括电源输出端和第一接地端，还包括：

控制器；

第一检测端，其通过第一电阻与所述控制器的第一端连接；

第二检测端，所述第二检测端其中一路通过第四电阻与所述控制器的第四端连接，另外一路与所述控制器的第二探测端连接；

所述控制器控制所述第一端和第四端的信号输出状态，并通过所述第二探测端检测所述第二检测端的信号，根据所述第二检测端的信号判断所述充电控制电路在第一区域的短路状态。

进一步的，所述第一检测端还连接有两条支路，其中一条支路通过第二电阻与所述控制器的第二端连接，另外一条支路与所述控制器的第一探测端连接，所述控制器控制所述第一端和第二端的信号输出状态，并通过所述第一探测端检测所述第一检测端的第一信号，根据所述第一信号判断所述充电控制电路在第二区域的短路状态。

进一步的，所述控制器设置在充电器中，所述电源输出端、第一接地端、第一检测端以及第二检测端通过充电插头与所述充电器固定。

进一步的，所述控制器还包括控制所述第一端和第二端的信号输出状态，并通过所述第一探测端检测所述第一检测端的第二信号，根据所述第二信号判断智能终端与充电器的连接状态，所述智能终端上具有与所述第一检测端对应的第一检测连接端，所述第一检测连接端通过第五电阻与所述第二接地端连接。

进一步的，所述电源输出端通过稳压电路与电源模块连接，所述稳压电路的使能控制端与所述控制器连接，所述控制器输出控制信号控制所述稳压电路的使能状态。

进一步的，所述稳压电路通过保护电路与所述电源模块连接。

本发明同时提出了一种充电控制方法，其所采用的充电控制电路包括：

电源输出端和第一接地端；

控制器；

第一检测端，其通过第一电阻与所述控制器的第一端连接；

第二检测端，所述第二检测端其中一路通过第四电阻与所述控制器的第四端连接，另外一路与所述控制器的第二探测端连接；

所述充电控制方法包括：

第一区域的短路状态检测步骤，控制所述第一端输出高电平以及所述第四端输出低电平，检测所述第二检测端的电压值，当所述第二检测端的电压值不等于零时，判断为第一区域短路，否则，第一区域未短路，所述第一区域至少包括所述第一检测端与所述第二检测端之间的区域以及第一检测端与第一接地端之间的区域，当第一区域短路时，电源输出端不输出电压。

进一步的，所述第一检测端还连接有两条支路，其中一条支路通过第二电阻与所述控制器的第二端连接，另外一条支路与所述控制器的第一探测端连接，所述充电控制方法还包括：

第二区域的短路状态检测步骤，控制所述第一端和所述第二端输出低电平，检测所述第一检测端的电压值，当所述第一检测端的电压值不等于零时，判断为第二区域短路，否则，第二区域未短路，所述第二区域至少包括电源输出端与所述第一检测端之间的区域，当第二区域短路时，电源输出端不输出电压。

进一步的，所述充电控制方法还包括：

充电器与智能终端的连接状态检测步骤，控制所述第一端输出高电平和所述第二端输出低电平，检测所述第一检测端的电压值，当所述第一检测端的电压值等于V1时，判断为智能终端未与充电器连接，当所述第一检测端的电压值等于V2时，判断为智能终端与充电器连接，其中，V1≠0，V2≠0，当智能终端未与充电器连接时，电源输出端不输出电压。

进一步的，所述智能终端上具有与所述第一检测端对应的第一检测连接端，所述第一检测连接端通过第五电阻与所述第二接地端连接；

V1、V2的确定方法为：

V1=VCC*R2/(R1+R2)；

V2=VCC*(R2//R5)/(R1+R2//R5)；

其中，VCC为控制所述第一端输出的电压值。

与现有技术相比，本发明的优点和积极效果是：

本发明的充电控制电路，通过设置第一检测端和第二检测端，正常该两个检测端为开路状态，但是当发生短路时，两个检测端会电连接，此时向第一检测端输出高电平，向第二检测端输出低电平，同时检测第二检测端的电平，正常状态时第二检测端应当为低电平，当其不为低电平时，则判断为两个检测端发生短路，以便后续的控制中及时处理，防止出现充电效率低甚至损坏电路的情况发生。

结合附图阅读本发明的具体实施方式后，本发明的其他特点和优点将变得更加清楚。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，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 是本发明提出的充电控制电路的一种实施例原理方框图；

图2是本发明提出的充电控制电路的再一种实施例原理方框图；

图3是本发明提出的充电控制方法的一种实施例流程图。

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，以下将结合附图和实施例，对本发明作进一步详细说明。

需要说明的是，在本发明的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“竖”、“横”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

实施例一

本实施例提出了一种充电控制电路，如图1、图2所示，包括控制器MCU以及电源输出端VDD1、第一接地端GND1、第一检测端D1、第二检测端D2，其中，第一检测端D1通过第一电阻R1与控制器MCU的第一端PULL_UP_R1连接； 第二检测端D2其中一路通过第四电阻R4与控制器MCU的第四端PULL_DN_R4连接，另外一路与控制器MCU的第二探测端DETCT_D2连接。

电源输出端VDD1、第一接地端GND1用于对智能终端充电，本方案中通过设置第一检测端D1和第二检测端D2，用于检测一定区域范围内端子之间的短路状态。

在正常状态下第一检测端D1和第二检测端D2为开路，两者并没有电连接关系，但是当出现短路时，如因为周围环境潮湿时，两者会呈电学连接状态，控制器通过控制第一端PULL_UP_R1和第四端PULL_DN_R4的信号输出状态，并通过第二探测端DETCT_D2检测第二检测端D2的信号，根据第二检测端D2的信号判断充电控制电路在第一区域的短路状态，第一区域至少包括第一检测端D1与第二检测端D2之间的区域。

具体的，控制器MCU控制第一端PULL_UP_R1输出高电平（使能）以及第四端PULL_DN_R4输出低电平，通过第二探测端DETCT_D2获取第二检测端D2的电压值。正常状态下，由于第二检测端D2并未连接高电平，因此其应当为低电平。当第二检测端D2的电压值不等于零时，则说明发生了短路，短路电流经第二检测端D2以及第四电阻R4形成回路，也即判断为第一区域短路，否则，第二检测端D2状态正常，不存在异常电压，第一区域未短路。由于此时第一端PULL_UP_R1输出高电平，可认为电压的来源来自于第一端PULL_UP_R1，因此，第一区域至少包括第一检测端D1与第二检测端D2之间的区域。

控制器MCU控制第一端PULL_UP_R1输出高电平以及第四端PULL_DN_R4输出高阻态，通过第二探测端DETCT_D2获取第二检测端D2的电压值。正常状态下，由于第二检测端D2并未连接高电平，因此其应当为低电平。当第二检测端D2的电压值不等于零时，则说明发生了短路。由于第四端PULL_DN_R4输出高阻态，短路电流无法流入第四端PULL_DN_R4，说明第二检测端D2与第一接地端GND1发生了短路，因此，第一区域还包括第一检测端D1与第一接地端GND1之间的区域。此时第一端PULL_UP_R1输出短路电流经第二检测端D2至第一接地端GND1。

充电双方（充电器和智能终端）在充电时相对应的端子是电连接的，因此，当端子间发生短路状态时对于充电双方而言，均是短路状态。本实施例中该部分电路可以设置在充电器中，用于检测其充电插头端子之间的短路状态，也可以设置在智能终端中，用于检测其充电插座端子之间的短路状态。

由于用户对智能终端的小型化需求，且增加电路会增加功耗的损耗，缩短智能终端的续航时间，本实施例中优选将该充电控制电路设置在充电器中。

相应的控制器MCU设置在充电器中，电源输出端VDD1、第一接地端GND1、第一检测端D1以及第二检测端D2通过充电插头与充电器固定。

当检测到第一区域短路时，为了保护电路安全以及减少没必要的功耗，应当控制电源输出端不输出电压。后续可以防止误检执行复位再次检测动作，以及确定为短路时进行报警提示等，以提示用户及时处理排查短路故障。

如果由于空气环境整体潮湿，所有的充电端子都处于该环境中，都会具有短路可能，因此，该原因造成的短路局部区域短路可反应出整体区域的短路。还有部分原因造成的短路，如仅局部区域潮湿，造成部分端子短路，若检测区域有限的话，容易出现短路漏检的状况。

为了避免短路漏检的状况，进一步增加本充电控制电路的检测区域范围，本实施例中第一检测端D1还连接有两条支路，其中一条支路通过第二电阻R2与控制器MCU的第二端PULL_DN_R2连接，另外一条支路与控制器MCU的第一探测端连接，控制器MCU通过控制第一端PULL_UP_R1和第二端PULL_DN_R2的信号输出状态，并通过第一探测端DETCT_D1检测第一检测端D1的第一信号，根据第一信号判断充电控制电路在第二区域的短路状态。

本实施例中优选控制器MCU控制第一端PULL_UP_R1和第二端PULL_DN_R2输出低电平，检测第一检测端D1的电压值。正常状态下，第二端PULL_DN_R2由于没有高电平输入，其正常应当是低电平。当第一检测端D1的电压值不等于零时，则说明有其他部位漏电导致第一检测端D1有电，因此判断为第二区域短路，否则，第二区域未短路。由于此时第一端PULL_UP_R1为低电平，漏电有可能来自于电源输出端VDD1，因此，本实施例中第二区域至少包括电源输出端VDD1与第一检测端D1之间的区域。

如此，本实施例的充电控制电路可以检测至少第一区域以及第二区域的短路状态，可以覆盖充电插头全部的端子，在充电时，至少保证端子部位不会出现短路状况，以保证安全、高效的充电。

当检测到第二区域短路时，为了保护电路安全以及减少没必要的功耗，应当控制电源输出端VDD1不输出电压。后续可以防止误检执行复位再次检测动作，以及确定为短路时进行报警提示等，以提示用户及时处理排查短路故障。

为了进一步降低充电器无故的能耗，在短路因素排除后，只有在智能终端与充电器连接时，才控制电源输出端VDD1输出电压为智能终端充电。否则，电源输出端VDD1不输出电压。因此，本实施例中优选还包括检测智能终端与充电器的连接状态。

本实施例优选控制器MCU还包括控制第一端PULL_UP_R1和第二端PULL_DN_R2的信号输出状态，并通过第一探测端DETCT_D1检测第一检测端D1的第二信号，根据第二信号判断智能终端与充电器的连接状态，智能终端上具有与第一检测端D1对应的第一检测连接端A1，第一检测连接端A1通过第五电阻R5与第二接地端GND2连接。

优选的，控制器MCU控制第一端PULL_UP_R1输出高电平和第二端PULL_DN_R2输出低电平，检测第一检测端D1的电压值，当第一检测端D1的电压值等于V1时，判断为智能终端未与充电器连接，当所述第一检测端的电压值等于V2时，判断为智能终端与充电器连接，其中，V1≠0，V2≠0，当智能终端未与充电器连接时，电源输出端不输出电压。

智能终端与充电器未连接时，第一端PULL_UP_R1输出高电平，电流经第一电阻R1、第一检测端D1以及第二电阻R2流入至第二端PULL_DN_R2，此时第一检测端D1的电压为第二电阻R2对第一端PULL_UP_R1输出电压的分压。

当智能终端与充电器连接时，第一检测端D1与第一检测连接端A1连接，第一检测连接端A1的另外一端与智能终端中的电路连接，第一端PULL_UP_R1输出高电平，电流其中一路经第一电阻R1、第一检测端D1以及第二电阻R2流入至第二端PULL_DN_R2，另外一路经第一检测端D1、第一检测连接端A1流入至智能终端的第五电阻R5，因此，第一检测端D1的电压发生变化，据此，可以判断出智能终端是否与充电器连接。

在确定第一检测连接端A1在智能终端中所连的电路组成后，可以计算出第一检测端D1与第一检测连接端A1连接时第一检测端D1的电压。根据将检测电压与该计算的电压进行比较，准确地判断出充电器是否与智能终端连接。

充电器中具有电源模块，用于将交流电转换成为直流电输出，用于为智能终端充电，所转换的直流电会带有干扰。为了滤除所输出直流电中的干扰，为智能终端提供尽量纯净的充电电压，保护智能终端，本实施例中电源输出端VDD1通过稳压电路与电源模块连接，用于稳定直流电压输出，滤除干扰。

稳压电路的使能控制端与控制器MCU连接，控制器MCU输出使能信号EN控制稳压电路的使能状态。进而控制电源输出端VDD1的电压输出状态。

本实施例中稳压电路优选采用线性稳压电路LDO实现，该模块成本低，可靠性高，且使能状态能够受控制模块MCU的控制。

为了防止电源模块出现故障或者电路中出现异常电流或者电压信号，导致损坏与充电器连接的智能终端，优选本实施例中稳压电路通过保护电路与电源模块连接。保护电路用于检测电源模块输出的异常电流或者异常电压，当出现过电流或过电压时，断开与与稳压电路的连接，可降低突发过压过流造成智能终端损坏的风险。

保护电路优选采用efuse芯片实现，当然本实施例中不限于采用该芯片，也可以采用其他具有相同功能的芯片或者电路实现。

实施例二

本实施例提出了一种充电控制方法，如图1、图2所示，该控制方法所采用的充电控制电路包括：控制器MCU以及电源输出端VDD1、第一接地端GND1、第一检测端D1、第二检测端D2，其中，第一检测端D1通过第一电阻R1与控制器MCU的第一端PULL_UP_R1连接； 第二检测端D2其中一路通过第四电阻R4与控制器MCU的第四端PULL_DN_R4连接，另外一路与控制器MCU的第二探测端DETCT_D2连接。

如图3所示，充电控制方法包括：

第一区域的短路状态检测步骤，控制器MCU控制第一端PULL_UP_R1输出高电平以及第四端PULL_DN_R4输出低电平，通过第二探测端DETCT_D2获取第二检测端D2的电压值。正常状态下，由于第二检测端D2并未连接高电平，因此其应当为低电平。当第二检测端D2的电压值不等于零时，则说明发生了短路，短路电流经第二检测端D2以及第四电阻R4形成回路，也即判断为第一区域短路，否则，第二检测端D2状态正常，不存在异常电压，第一区域未短路。

为了提高检测可靠性，避免检测结果受影响。在第一区域的短路状态检测步骤之前，还包括复位步骤：控制器MCU去使能，关断电源输出端VDD1输出，去使能第一端PULL_UP_R1、第四端PULL_DN_R4，完成充电控制电路的复位。

为了避免短路漏检的状况，进一步增加本充电控制电路的检测区域范围，本实施例中第一检测端D1还连接有两条支路，其中一条支路通过第二电阻R2与控制器MCU的第二端PULL_DN_R2连接，另外一条支路与控制器MCU的第一探测端连接，充电控制方法还包括：

控制器MCU控制第一端PULL_UP_R1和第二端PULL_DN_R2输出低电平，检测第一检测端D1的电压值。正常状态下，第二端PULL_DN_R2由于没有高电平输入，其正常应当是低电平。当第一检测端D1的电压值不等于零时，则说明有其他部位漏电导致第一检测端D1有电，因此判断为第二区域短路，否则，第二区域未短路。由于此时第一端PULL_UP_R1为低电平，漏电有可能来自于电源输出端VDD1，因此，本实施例中第二区域至少包括电源输出端VDD1与第一检测端D1之间的区域。

当检测到第二区域短路时，控制电源输出端VDD1不输出电压。

充电控制方法还包括：

充电器与智能终端的连接状态检测步骤，控制器MCU控制第一端PULL_UP_R1输出高电平和第二端PULL_DN_R2输出低电平，检测第一检测端D1的电压值，当第一检测端D1的电压值等于V1时，判断为智能终端未与充电器连接，当所述第一检测端的电压值等于V2时，判断为智能终端与充电器连接，其中，V1≠0，V2≠0，当智能终端未与充电器连接时，电源输出端不输出电压。

智能终端与充电器未连接时，第一端PULL_UP_R1输出高电平，电流经第一电阻R1、第一检测端D1以及第二电阻R2流入至第二端PULL_DN_R2，此时第一检测端D1的电压为第二电阻R2对第一端PULL_UP_R1输出电压的分压。

控制器MCU还包括控制第一端PULL_UP_R1和第二端PULL_DN_R2的信号输出状态，并通过第一探测端DETCT_D1检测第一检测端D1的第二信号，根据第二信号判断智能终端与充电器的连接状态，智能终端上具有与第一检测端D1对应的第一检测连接端A1，第一检测连接端A1通过第五电阻R5与第二接地端GND2连接。

因此，V1、V2的确定方法为：

V1=VCC*R2/(R1+R2)；

V2=VCC*(R2//R5)/(R1+R2//R5)；

其中，VCC为控制第一端PULL_UP_R1输出的电压值。

也即，当第一检测端D1的电压值为V1和V2的其他值时，可能因为短路造成的异常状态，按照短路进行处理，如，可以再次复位检测，或者进行报警提示等。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其进行限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的普通技术人员来说，依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明所要求保护的技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种充电控制电路，其包括电源输出端和第一接地端，其特征在于，还包括：

控制器；

第一检测端，其通过第一电阻与所述控制器的第一端连接；

第二检测端，所述第二检测端其中一路通过第四电阻与所述控制器的第四端连接，另外一路与所述控制器的第二探测端连接；

所述控制器控制所述第一端和第四端的信号输出状态，并通过所述第二探测端检测所述第二检测端的信号，根据所述第二检测端的信号判断所述充电控制电路在第一区域的短路状态；

所述第一检测端还连接有两条支路，其中一条支路通过第二电阻与所述控制器的第二端连接，另外一条支路与所述控制器的第一探测端连接，所述控制器控制所述第一端和第二端的信号输出状态，并通过所述第一探测端检测所述第一检测端的第一信号，根据所述第一信号判断所述充电控制电路在第二区域的短路状态。

2.根据权利要求1所述的充电控制电路，其特征在于，所述控制器设置在充电器中，所述电源输出端、第一接地端、第一检测端以及第二检测端通过充电插头与所述充电器固定。

3.根据权利要求2所述的充电控制电路，其特征在于，所述控制器还包括控制所述第一端和第二端的信号输出状态，并通过所述第一探测端检测所述第一检测端的第二信号，根据所述第二信号判断智能终端与充电器的连接状态，所述智能终端上具有与所述第一检测端对应的第一检测连接端，所述第一检测连接端通过第五电阻与第二接地端连接。

4.根据权利要求1-3任一项所述的充电控制电路，其特征在于，所述电源输出端通过稳压电路与电源模块连接，所述稳压电路的使能控制端与所述控制器连接，所述控制器输出控制信号控制所述稳压电路的使能状态。

5.根据权利要求4所述的充电控制电路，其特征在于，所述稳压电路通过保护电路与所述电源模块连接。

6.一种充电控制方法，其特征在于，其所采用的充电控制电路包括：

电源输出端和第一接地端；

控制器；

第一检测端，其通过第一电阻与所述控制器的第一端连接；

第二检测端，所述第二检测端其中一路通过第四电阻与所述控制器的第四端连接，另外一路与所述控制器的第二探测端连接；

所述充电控制方法包括：

第一区域的短路状态检测步骤，控制所述第一端输出高电平以及所述第四端输出低电平，检测所述第二检测端的电压值，当所述第二检测端的电压值不等于零时，判断为第一区域短路，否则，第一区域未短路，所述第一区域至少包括所述第一检测端与所述第二检测端之间的区域以及第一检测端与第一接地端之间的区域，当第一区域短路时，电源输出端不输出电压；

所述第一检测端还连接有两条支路，其中一条支路通过第二电阻与所述控制器的第二端连接，另外一条支路与所述控制器的第一探测端连接，所述充电控制方法还包括：

第二区域的短路状态检测步骤，控制所述第一端和所述第二端输出低电平，检测所述第一检测端的电压值，当所述第一检测端的电压值不等于零时，判断为第二区域短路，否则，第二区域未短路，所述第二区域至少包括电源输出端与所述第一检测端之间的区域，当第二区域短路时，电源输出端不输出电压。

7.根据权利要求6所述的充电控制方法，其特征在于，所述充电控制方法还包括：

充电器与智能终端的连接状态检测步骤，控制所述第一端输出高电平和所述第二端输出低电平，检测所述第一检测端的电压值，当所述第一检测端的电压值等于V1时，判断为智能终端未与充电器连接，当所述第一检测端的电压值等于V2时，判断为智能终端与充电器连接，其中，V1≠0，V2≠0，当智能终端未与充电器连接时，电源输出端不输出电压。

8.根据权利要求7所述的充电控制方法，其特征在于，所述智能终端上具有与所述第一检测端对应的第一检测连接端，所述第一检测连接端通过第五电阻与第二接地端连接；

V1、V2的确定方法为：

V1=VCC*R2/(R1+R2)；

V2=VCC*(R2//R5)/(R1+R2//R5)；

其中，VCC为控制所述第一端输出的电压值。

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