CN112436577A - 可充电设备、充电器及充电系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可充电设备、充电器及充电系统。可充电设备包括：USB接口，所述USB接口包括DM脚；电流输出电路，用于向DM脚输出第一信号，第一信号为电流信号，用于对充电器进行控制；第一控制逻辑单元，用于控制第一信号的电流值；电压检测电路，用于检测DM脚上的第二信号，第二信号为电压信号，用于反馈第一信号对充电器的控制是否被响应；第二控制逻辑单元，用于通过判断电压所位于的电压区间识别第二信号。本发明的可充电设备与充电器可以通过USB接口的DM脚进行模拟信号的交互，尤其是充电器在接收到可充电设备的信号指示后可以做出相应的反馈信号，可充电设备即可通过反馈信号知道充电器的状态，不需要对充电器进行检测。

Description

可充电设备、充电器及充电系统

技术领域

本发明属于充电技术领域，尤其涉及一种可充电设备、充电器及充电系统。

背景技术

充电器通过USB接口为手机、平板电脑或其它电子设备充电已经是非常常见的充电技术。目前，在充电器的充电过程中，充电器与手机是相对独立的，充电器根据充电要求升压、调压，手机依赖自己内部的电压检测电路检测输入电压再进行调节。对于精细步进，手机需要多次检测，升压时间长，软件流程繁琐。

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手机需要依赖自己内部的电压检测电路检测输入电压，尤其是对于精细步进，手机需要多次检测，升压时间长，软件流程繁琐的缺陷，提供一种可充电设备、充电器及充电系统。

本发明是通过以下技术方案解决上述技术问题的：

本发明提供一种可充电设备，所述可充电设备包括：

USB接口，所述USB接口包括DM脚；

充电设置模块，包括：与所述DM脚连接的电流输出电路，用于向所述DM脚输出第一信号，所述第一信号为电流信号，用于对充电器进行控制；与所述电流输出电路连接的第一控制逻辑单元，用于控制所述第一信号的电流值；与所述DM脚连接的电压检测电路，用于检测所述DM脚上的第二信号，所述第二信号为电压信号，用于反馈所述第一信号对所述充电器的控制是否被响应；与所述电压检测电路连接的第二控制逻辑单元，用于通过判断所述电压所位于的电压区间识别所述第二信号。

较佳地，通过设置互不相同或部分相同的电流值使所述第一信号分别代表以下信号中的至少一种：

模式检测信号，用于检测所述充电器当前所处的充电模式；

降低控制信号，用于指示所述充电器执行降低动作，所述降低动作包括降低电压或降低电流；

升高控制信号，用于指示所述充电器执行升高动作，所述升高动作包括升高电压或升高电流；

检测启动信号，用于指示所述充电器进入快充模式；

退出控制信号，用于指示所述充电器退出快充模式；

在不发送上述的第一信号时持续发送的常规状态信号；

和/或，通过设置不同的电压值使所述第二信号代表以下信号中的至少一种：

对应于模式检测信号的模式反馈信号，用于反馈所述充电器当前所处的充电模式；

对应于降低控制信号的降低反馈信号，用于反馈所述充电器是否执行降低动作，所述降低动作包括降低电压或降低电流；

对应于升高控制信号的升高反馈信号，用于反馈所述充电器是否执行升高动作，所述升高动作包括升高电压或升高电流；

对应于检测启动信号的启动反馈信号，用于反馈所述充电器是否进入快充模式；

对应于退出控制信号的退出反馈信号，用于反馈所述充电器是否退出快充模式；

在不发送上述的第二信号时持续发送的常规反馈信号。

较佳地，所述充电模式包括恒压充电模式和/或恒流充电模式；在所述恒压充电模式下，所述降低动作是指降低电压，所述升高动作是指升高电压；在所述恒流充电模式下，所述降低动作是指降低电流，所述升高动作是指升高电流；

和/或，一个所述降低控制信号指示所述充电器执行一次所述降低动作，一次所述降低动作降低一个步进；

和/或，一个所述升高控制信号指示所述充电器执行一次所述升高动作，一次所述升高动作升高一个步进。

较佳地，所述第一控制逻辑单元还用于控制所述第一信号不同电流值的输出次序和/或输出持续时间。

较佳地，所述电流输出电路包括多个电流源以及多个开关，每个所述电流源分别串联一个所述开关，串联后的所述电流源和所述开关并联接入所述DM脚，不同的电流源输出的电流值不同；

所述第一控制逻辑单元分别与每个所述开关连接，用于控制所述开关的通断。

较佳地，所述电流输出电路包括四个所述电流源和四个所述开关；

四个所述电流源中，第一电流源输出的电流值代表模式检测信号和常规状态信号；第二电流源输出的电流值代表降低控制信号；第三电流源输出的电流值代表升高控制信号；第四电流源输出的电流值，第一次出现时代表检测启动信号，第二次出现时代表退出控制信号。

较佳地，所述电压检测电路包括多个比较器，每个所述比较器的正输入端分别与所述DM脚连接，负输入端分别输入不同的门限电压，输出端分别与所述第二控制逻辑单元连接，不同比较器的门限电压不同；

所述第二控制逻辑单元用于通过所述比较器的输出确定所述DM脚上电压所位于的门限区间，不同的门限区间代表所述充电器对所述第一信号不同的响应状态。

较佳地，所述电压检测电路包括四个所述比较器。

较佳地，所述第二控制逻辑单元还用于根据所述第二信号，判断是否再次发送所述第一信号。

较佳地，根据所述第二信号，判断是否再次发送所述第一信号，具体包括：

若发送了降低控制信号，则在接收到所述降低控制信号对应反馈的第二信号后，根据所述第二信号判断所述充电器是否执行降低动作，对执行所述降低动作的次数和未执行所述降低动作的次数分别进行计数，若执行所述降低动作的次数未达到降低预期值，则继续发送所述降低控制信号直至执行所述降低动作的次数达到所述降低预期值；

或，若发送了升高控制信号，则在接收到所述升高控制信号对应反馈的第二信号后，根据所述第二信号判断所述充电器是否执行升高动作，对执行所述升高动作的次数和未执行所述升高动作的次数分别进行计数，若执行所述升高动作的次数未达到升高预期值，则继续发送所述升高控制信号直至执行所述升高动作的次数达到所述升高预期值。

本发明还提供一种充电器，包括：

USB接口，所述USB接口包括DM脚；

充电检测模块，包括：与所述DM脚连接的控制检测电路，用于检测所述DM脚上的电压；与所述控制检测电路连接的第二逻辑单元，用于通过判断所述电压所位于的电压区间识别对应的第一信号，所述第一信号为电流信号，用于对所述充电器进行控制；与所述DM脚连接的电压产生电路，用于在所述DM脚上产生第二信号，所述第二信号为电压信号，用于反馈所述第一信号对所述充电器的控制是否被响应；与所述电压产生电路连接的第一逻辑单元，用于控制所述电压产生电路在所述DM脚上产生的电压值。

较佳地，通过设置互不相同或部分相同的电流值使所述第一信号分别代表以下信号中的至少一种：

模式检测信号，用于检测所述充电器当前所处的充电模式；

降低控制信号，用于指示所述充电器执行降低动作，所述降低动作包括降低电压或降低电流；

升高控制信号，用于指示所述充电器执行升高动作，所述升高动作包括升高电压或升高电流；

检测启动信号，用于指示所述充电器进入快充模式；

退出控制信号，用于指示所述充电器退出快充模式；

在不发送上述的第一信号时持续发送的常规状态信号；

和/或，通过设置不同的电压值使所述第二信号代表以下信号中的至少一种：

对应于模式检测信号的模式反馈信号，用于反馈所述充电器当前所处的充电模式；

对应于降低控制信号的降低反馈信号，用于反馈所述充电器是否执行降低动作，所述降低动作包括降低电压或降低电流；

对应于升高控制信号的升高反馈信号，用于反馈所述充电器是否执行升高动作，所述升高动作包括升高电压或升高电流；

对应于检测启动信号的启动反馈信号，用于反馈所述充电器是否进入快充模式；

对应于退出控制信号的退出反馈信号，用于反馈所述充电器是否退出快充模式；

在不发送上述的第二信号时持续发送的常规反馈信号。

较佳地，所述充电模式包括恒压充电模式和/或恒流充电模式；在所述恒压充电模式下，所述降低动作是指降低电压，所述升高动作是指升高电压；在所述恒流充电模式下，所述降低动作是指降低电流，所述升高动作是指升高电流；

和/或，一个所述降低反馈信号反馈所述充电器是否执行一次所述降低动作，一次所述降低动作降低一个步进；

和/或，一个所述升高反馈信号反馈所述充电器是否执行一次所述升高动作，一次所述升高动作升高一个步进。

较佳地，所述第一逻辑单元还用于控制所述电压产生电路在所述DM脚上产生不同电压值的次序和/或产生不同电压值的持续时间。

较佳地，所述电压产生电路包括多个电阻和多个开关，所述多个电阻串联后一端与所述DM脚连接，另一端接地，每个所述电阻分别并联一个所述开关，不同的电阻的阻值不同；

所述第一逻辑单元分别与每个所述开关连接，用于根据所述充电器对所述第一信号的响应状态通过所述开关切换导通的电阻。

较佳地，所述电压产生电路包括两个所述电阻和两个所述开关。

较佳地，所述控制检测电路包括多个比较器，每个所述比较器的正输入端分别与所述DM脚连接，负输入端分别输入不同的门限电压，输出端分别与所述第二逻辑单元连接，不同比较器的门限电压不同；

所述第二逻辑单元用于通过所述比较器的输出确定所述DM脚上电压所位于的门限区间。

较佳地，所述控制检测电路包括四个所述比较器。

本发明还提供一种充电系统，包括相适配的如上所述的可充电设备和如上所述的充电器；

所述可充电设备的USB接口和所述充电器的USB接口通过USB线连接，通过各自USB接口的DM脚进行模拟信号的交互。

较佳地，相适配的所述可充电设备和所述充电器具有相同数量的比较器，且所述可充电设备具有的比较器的门限电压和所述充电器具有的比较器的门限电压相同。

在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本发明各较佳实例。

本发明的积极进步效果在于：本发明的可充电设备与充电器可以通过USB接口的DM脚进行模拟的第一信号和第二信号的交互，尤其是充电器在接收到可充电设备的信号指示后可以做出相应的反馈信号，可充电设备即可通过反馈信号知道充电器的状态，不需要对充电器进行检测。对于精细步进，可充电设备不需要多次检测，对充电器的控制更直接，大大缩短了充电器的升压时间，简化了对充电器的控制流程。

附图说明

图1为本发明实施例1的一种可充电设备的模块示意图；

图2为本发明实施例1的可充电设备与充电器的连接示意图；

图3为本发明实施例2的一种充电器的模块示意图；

图4为本发明实施例3的电压、电流、电阻的波形图；

图5为本发明实施例3的可充电设备计数过程流程图。

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

图1示出了本实施例的一种可充电设备，其包括：USB接口11和充电设置模块12。USB接口11是4pin USB接口，包括VBUS（电源线）脚、DM（数据+）脚、DP（数据-）脚和GND（地）脚。其中，VBUS脚与可充电设备内的充电模块连接，充电模块包括现有设备充电所需的相关电路，如电压转换器、充电电池等。DP脚短接。GND脚接地。DM脚与充电设置模块12连接。充电设置模块12通过DM脚发送第一信号以及接收第二信号，实现与充电器的交互。第一信号可以为电流信号，用于对充电器进行控制。第二信号可以为电压信号，用于反馈第一信号对充电器的控制是否被响应。由于第一信号和第二信号均为模拟信号，所以第一信号和第二信号的产生与检测都相对简单，具有电路结果简单、检测逻辑简单的优点。

充电设置模块12可以包括与DM脚连接的电流输出电路121、与DM脚连接的电压检测电路122以及分别与电流输出电路121和电压检测电路122连接的逻辑控制模块123。逻辑控制模块123具体包括与电流输出电路121连接的第一控制逻辑单元1231以及与电压检测电路122连接的第二控制逻辑单元1232。

电流输出电路121用于向DM脚输出第一信号。第一控制逻辑单元1231用于控制电流输出电路121向DM脚输出的电流值。电压检测电路122用于检测DM脚上的第二信号。第二控制逻辑单元1232用于通过判断电压所位于的电压区间识别第二信号。

在一种可选方式中，可以通过设置互不相同或部分相同的电流值使第一信号分别代表以下信号中的至少一种：

模式检测信号，用于检测充电器当前所处的充电模式；

降低控制信号，用于指示充电器执行降低动作，降低动作包括降低电压或降低电流；

升高控制信号，用于指示充电器执行升高动作，升高动作包括升高电压或升高电流；

检测启动信号，用于指示充电器进入快充模式；

退出控制信号，用于指示充电器退出快充模式；

在不发送上述的第一信号时持续发送的常规状态信号。

在一种可选方式中，可以通过设置不同的电压值使第二信号代表以下信号中的至少一种：

对应于模式检测信号的模式反馈信号，用于反馈充电器当前所处的充电模式；

对应于降低控制信号的降低反馈信号，用于反馈充电器是否执行降低动作，所述降低动作包括降低电压或降低电流；

对应于升高控制信号的升高反馈信号，用于反馈充电器是否执行升高动作，所述升高动作包括升高电压或升高电流；

对应于检测启动信号的启动反馈信号，用于反馈充电器是否进入快充模式；

对应于退出控制信号的退出反馈信号，用于反馈充电器是否退出快充模式；

在不发送上述的第二信号时持续发送的常规反馈信号。

其中，快充是指快速充电，是目前已有部分厂商制定了快充标准。充电模式具体是指快充充电模式，快充充电模式可以包括恒压充电模式和/或恒流充电模式。在恒压充电模式下，降低动作是指降低电压，升高动作是指升高电压。在恒流充电模式下，降低动作是指降低电流，升高动作是指升高电流。

本实施例中，一个降低控制信号控制充电器执行一次降低动作，一次降低动作降低一个步进。一个升高控制信号控制充电器执行一次升高动作，一次升高动作升高一个步进。在恒压充电模式下，一个降低控制信号即指示降低一个步进的电压，一个升高控制信号即指示升高一个步进的电压。在恒流充电模式下，一个降低控制信号即指示降低一个步进的电流，一个升高控制信号即指示升高一个步进的电流。

为了给充电设置模块12留有足够的第二信号检测时间，相邻发送的两个非常规状态信号的第一信号之间的时间间隔不小于预设时长。相邻发送的两个非常规状态信号的第一信号可以是上述的模式检测信号、降低控制信号、升高控制信号、检测启动信号和退出控制信号中的任意两个，或同一信号重复发送两次，例如，连续发送两次降低控制信号，那么发送两次降低控制信号的时间间隔不小于预设时长。其中，预设时长可以根据实际情况设定。

其中，为了方便区分发送第一信号的种类，可以通过输出不同的电流值代表发送不同的第一信号。例如对于前述的6种第一信号，可以采用6种电流值表示。但这种方式需要输出的电流值太多，增加了电流产生的成本，因此，还可以复用相同的电流值代表部分不同的第一信号，也就是说，不能用一种电流值代表所有的第一信号，这样就无法区分了，但是可以将几种通常出现间隔较长、不容易混淆的第一信号通过相同的电流值表示。例如，模式检测信号和常规状态信号通过相同的电流值表示，检测启动信号和退出控制信号通过相同的电流值表示。

第一控制逻辑单元1231还可以用于控制电流输出电路121向DM脚输出不同电流值的次序和输出不同电流值的持续时间。控制输出不同电流值的次序相当于控制了输出第一信号的顺序，借此可以控制充电流程，如先发送检测启动信号指示充电器进入快充模式，然后返回常规状态信号等待充电器的反馈；再发送模式检测信号检测充电器当前处于哪种快充充电模式，然后返回常规状态信号等待充电器的反馈；再发送降低控制信号降低充电器的电压或电流，或发送升高控制信号升高充电器的电压或电流，然后返回常规状态信号等待充电器的反馈；最后发送退出控制信号退出快充模式，然后返回常规状态信号等待充电器的反馈。控制输出不同电流值的持续时间相当于控制了输出电流脉冲的脉宽。

在一种优选方式中，电流输出电路121包括多个电流源以及多个开关，每个电流源分别串联一个开关，串联后的电流源和开关并联接入DM脚，不同的电流源输出的电流值不同。第一控制逻辑单元1231分别与每个开关连接，用于控制开关的通断。

电压位于不同的电压区间代表充电器对第一信号不同的响应状态。第二控制逻辑单元1232存储有不同的电压区间与不同的响应状态的对应关系。通过对应关系，实现响应状态的识别。

电压检测电路122包括多个比较器，每个比较器的正输入端分别与DM脚连接，负输入端分别输入不同的门限电压，输出端分别与第二控制逻辑单元1232连接，不同比较器的门限电压不同；

第二控制逻辑单元1232用于通过比较器的输出确定DM脚上电压所位于的门限区间。

图2示出了可充电设备的一种具体电路。其中的电流输出电路121包括四个电流源I1、I2、I3、I4和四个开关S1、S2、S3、S4。四个电流源中，第一电流源输出的电流值I1代表模式检测信号和常规状态信号；第二电流源输出的电流值I2代表降低控制信号；第三电流源输出的电流值I3代表升高控制信号；第四电流源输出的电流值I4，第一次出现时代表检测启动信号，第二次出现时代表退出控制信号。第一电流源、第二电流源、第三电流源和第四电流源输出的电流值可以分别为45μA、110μA、185μA和290μA。当然本实施例并不局限于此，电流输出电路121还可以通过其他电路输出电流，或使用其他开关切换电流源。电压检测电路122包括四个比较器U4、U5、U6、U7。四个比较器U4、U5、U6、U7的门限电压VT0、VT1、VT2、VT3分别为0.325V、1V、2V和3V。该4个门限电压分成了多个门限区间，如0.325V以下、0.325V~1V、1V~2V、2V~3V、3V以上，当然具体使用那些区间可以根据反馈电压的种类、数量确定。

在一种优选方式中，第二控制逻辑单元1232还可以用于根据第二信号，判断是否再次发送第一信号。

具体包括：

若发送了降低控制信号，则在接收到降低控制信号对应反馈的第二信号后，根据第二信号判断充电器是否执行降低动作，对执行降低动作的次数和未执行降低动作的次数分别进行计数，若执行降低动作的次数未达到降低预期值，则继续发送降低控制信号直至执行降低动作的次数达到降低预期值；

或，若发送了升高控制信号，则在接收到升高控制信号对应反馈的第二信号后，根据第二信号判断充电器是否执行升高动作，对执行升高动作的次数和未执行升高动作的次数分别进行计数，若执行升高动作的次数未达到升高预期值，则继续发送升高控制信号直至执行升高动作的次数达到升高预期值。具体流程可参见图5及相关说明。

考虑到在计数过程中，需要保证可充电设备和充电器的时钟计时准确，但可充电设备和充电器之间的时钟误差很可能存在，所以优选在发送第一信号后，延时检测第二信号。具体的延时时长根据实际需求设定。

实施例2

图3示出了本实施例的一种充电器。其包括：USB接口21和充电检测模块22。USB接口21是4pin USB接口，包括VBUS脚、DM脚、DP脚和GND脚。其中，VBUS脚与充电器内的适配器或电源插头，或为其他设备充电所需的相关电路。DP脚短接。GND脚接地。DM脚与充电检测模块22连接。充电检测模块22通过DM脚接收第一信号以及发送第二信号，实现与可充电设备的交互。第一信号可以为电流信号，用于对充电器进行控制。第二信号可以为电压信号，用于反馈第一信号对充电器的控制是否被响应。由于第一信号和第二信号均为模拟信号，所以第一信号和第二信号的产生与检测都相对简单，具有电路结果简单、检测逻辑简单的优点。充电检测模块22可以包括与DM脚连接的电压产生电路221、与DM脚连接的控制检测电路222以及分别与电压产生电路221和控制检测电路222连接的逻辑模块223。逻辑模块223具体包括与电压产生电路221连接的第一逻辑单元2231以及与控制检测电路222连接的第二逻辑单元2232。

电压产生电路221用于在DM脚上产生第二信号。第一逻辑单元2231用于控制电压产生电路221在DM脚上产生的电压值。控制检测电路222用于检测DM脚上的电压。第二逻辑单元2232用于通过判断电压所位于的电压区间识别对应的第一信号。在一种可选方式中，可以通过设置互不相同或部分相同的电流值使所述第一信号分别代表以下信号中的至少一种：

模式检测信号，用于检测充电器当前所处的充电模式；

降低控制信号，用于指示充电器执行降低动作，降低动作包括降低电压或降低电流；

升高控制信号，用于指示充电器执行升高动作，升高动作包括升高电压或升高电流；

检测启动信号，用于指示充电器进入快充模式；

退出控制信号，用于指示充电器退出快充模式；

在不发送上述的第一信号时持续发送的常规状态信号。

在一种可选方式中，可以通过设置不同的电压值使所述第二信号代表以下信号中的至少一种：

对应于模式检测信号的模式反馈信号，用于反馈充电器当前所处的充电模式；

对应于降低控制信号的降低反馈信号，用于反馈充电器是否执行降低动作，所述降低动作包括降低电压或降低电流；

对应于升高控制信号的升高反馈信号，用于反馈充电器是否执行升高动作，所述升高动作包括升高电压或升高电流；

对应于检测启动信号的启动反馈信号，用于反馈充电器是否进入快充模式；

对应于退出控制信号的退出反馈信号，用于反馈充电器是否退出快充模式；

在不发送上述的第二信号时持续发送的常规反馈信号。

其中，充电模式具体是指快充充电模式，快充充电模式可以包括恒压充电模式和/或恒流充电模式。在恒压充电模式下，降低动作是指降低电压，升高动作是指升高电压。在恒流充电模式下，降低动作是指降低电流，升高动作是指升高电流。

本实施例中，一个降低反馈信号反馈充电器是否执行一次降低动作，一次降低动作降低一个步进。一个升高反馈信号反馈充电器是否执行一次升高动作，一次升高动作升高一个步进。在降低控制信号控制充电器降低一个步进的电压时，相应的降低反馈信号反馈充电器是否降低了一个步进的电压。在降低控制信号控制充电器降低一个步进的电流时，相应的降低反馈信号反馈充电器是否降低了一个步进的电流。在升高控制信号控制充电器升高一个步进的电压时，相应的升高反馈信号反馈充电器是否升高了一个步进的电压。在升高控制信号控制充电器升高一个步进的电流时，相应的升高反馈信号反馈充电器是否升高了一个步进的电流。

为了方便区分发送第二信号的种类，产生不同的电压值代表发送不同的第二信号。第一逻辑单元2231还用于控制电压产生电路221在DM脚上产生不同电压值的次序和产生不同电压值的持续时间。控制输出不同电压值的次序相当于控制了输出第二信号的顺序，控制输出不同电流值的持续时间相当于控制了输出电压波形。

在一种优选方式中，电压产生电路221包括多个电阻和多个开关，多个电阻串联后一端与DM脚连接，另一端接地，每个电阻分别并联一个开关，不同的电阻的阻值不同。第一逻辑单元2231分别与每个开关连接，用于控制开关的通断。第一逻辑单元2231根据充电器对第一信号的响应状态通过开关切换导通的电阻。电压位于不同的电压区间代表充电器对第一信号不同的响应状态。第二逻辑单元2232存储有不同的电压区间与不同的响应状态的对应关系。控制检测电路222包括多个比较器，每个比较器的正输入端分别与DM脚连接，负输入端分别输入不同的门限电压，输出端分别与第二逻辑单元2232连接，不同比较器的门限电压不同。第二逻辑单元2232用于通过比较器的输出确定DM脚上电压所位于的门限区间。

同样参见图2，电压产生电路221包括两个电阻R1、R2和两个开关EN1、EN2。两个电阻R1、R2的阻值分别为13kΩ和39kΩ。两个开关EN1、EN2是两个NMOS管。控制检测电路222包括四个比较器U0、U1、U2、U3。四个比较器U0、U1、U2、U3的门限电压VT0、VT1、VT2、VT3分别为0.325V、1V、2V和3V。该4个门限电压分成了多个门限区间，如0.325V以下、0.325V~1V、1V~2V、2V~3V、3V以上，当然具体使用那些区间可以根据反馈电压的种类、数量确定。

实施例3

一种充电系统，包括相适配的可充电设备和充电器。可充电设备的USB接口和充电器的USB接口通过USB线连接，通过各自USB接口的DM脚进行模拟信号的交互。

可充电设备采用实施例1的结构，充电器是实施例2的结构。需要注意的是，相适配的可充电设备和充电器预存有相同的对应表，可以对DM脚上的电流值和电压值进行解析，具有相同数量的比较器，且比较器的门限电压相同。

下面结合图2对本实施例的可充电设备和充电器交互的过程做具体说明：

图中，可充电设备具有4个电流源I1、I2、I3、I4、对应的开关S1、S2、S3、S4和4个比较器U4、U5、U6、U7，S1、S2、S3、S4可以分别导通I1、I2、I3、I4。充电器具有两个电阻R1、R2、对应的开关N1、N2和4个比较器U0、U1、U2、U3，N1可以短路R1，N2可以短路R2。U0与U4的门限电压为VT0，U1与U5的门限电压为VT1，U2与U6的门限电压为VT2，U3与U7的门限电压为VT3。

当充电器与可充电设备通过USB线连接时，充电器的不同电阻和可充电设备的不同电流在DM脚上产生不同的电压，产生的电压位于不同的门限区间所代表的状态也有所不同。

可以定义如下的表1。

表1

通过不同的电流，在电阻上产生不同的电平，使用比较器的门限判定，可以知道电压U在什么范围，根据比较器的输出和上面的对应表，可以控制光耦器件产生相应反馈信号达到充电器内部的电压控制模块，达到改变充电器电压输出的目的。由于可充电设备所具有的比较器与充电器所具有的比较器相同，所以在充电器得到电压U的检测结果时，可充电设备也同样可以得到。

实际实施中，可以按照下标来操作，假设取R1=13KΩ,R2=39KΩ。电流、电阻、电压、状态的对应表见表2：

表2

比较器的判断门限一般取两个比较电压的中值。

充电机制需求可充电设备控制充电器进行相对精细的电压调节或电流调节。对应图4电流电阻变化后导致电压变化图，详细描述调节原理如下：

说明1：充电器检测到VT1~VT2的电压，处于恒压充电模式，如果是VT2~VT3，则处于恒流充电模式；

说明2：充电器检测VT1电平升高降低后代表充电器确认指令正常，并且知道可充电设备发送了降压命令（因为是恒压充电模式，所以降低控制信号即为降压指令）；

说明3：充电器检测VT1电平升高降低后代表充电器确认指令正常，完成降压动作；

说明4：充电器检测VT1&VT2电平升高降低后代表充电器确认指令正常，并且知道可充电设备发送了升压命令（因为是恒压充电模式，所以升高控制信号即为升压指令）；

说明5：充电器检测VT1&VT2电平升高降低后代表充电器确认指令正常，完成升压动作。

采用可充电设备端DM脚检测电平，来确认电流在电阻上的电平信号是否被响应。

1.降低；发送电流I1，表示降低一个步进，则电阻R1上产生的电压为U4=I1*R1。

VT1<U4<VT2，20ms 后可充电设备端将电流I1切换回I0，VT0<U4<VT1此时VT1比较器翻转状态。在等待20ms后充电器切换电阻R2，则R2上产生的电压为U5=I0×R2。VT1<U5<VT2，20ms 后充电器端将R2电阻切换回R1，VT0<U5<VT1此时VT1比较器翻转状态，代表充电器确认收到降压命令，并开始调压。

2.上升；发送电流I2，表示升高一个步进，则电阻R1上产生的电压为U6=I2*R1。VT2<U6<VT3，20ms 后可充电设备端将电流I2切换回I0，VT0<U4<VT1此时VT1&VT2比较器翻转状态。在等待20ms后充电器切换电阻R2+R1，则R2+R1上产生的电压为U7=I0×（R2+R1）。VT2<U7<VT3，20ms 后充电器端将电阻R2切换回R1，VT0<U7<VT1此时VT1&VT2比较器翻转状态，代表充电器确认收到升压命令，并开始调压。

本例中每一个信号命令以100ms为单位发送。

在恒压充电模式中一个步进为0.5V，在恒流充电模式中一个步进为100mA。每次信号持续时间为20ms，20ms后电流下降为I0延时20ms进行反馈信号检测。此时充电器的开关NMOS_EN2是高电平，N2处于导通状态。

1.恒压；NMOS_EN2变为低电平，N2关断。NMOS_EN1变为高电平，N1导通，R1被短路。可充电设备端DM脚上的电流在R2上产生的电平为小于VT2且大于VT1，并且持续20ms时间。确认充电器工作在恒压充电模式，根据前一个步进命令升压或降压。

2.恒流；NMOS_EN2变为低电平，N2关断，NMOS_EN1变为低电平，N1关断。可充电设备端DM脚上的电流在R2+R1上产生的电平为小于VT3且大于VT2，并且持续20ms时间。确认充电器工作在恒流充电模式，根据前一个步进命令升流或降流。

下面说明可充电设备的计数流程，如图5所示：

以调压为例，可充电设备使能后当（电阻×电流=）电压超过VT1门限时可充电设备和充电器同时开始计时。当可充电设备通过改变电流源调节电压被充电器检测到后，一定延时后充电器通过改变电阻反馈可充电设备确认收到信息并开始调节电压。一个调节步进在100ms 内完成，如果检测中发现过高电压或过低电压未达到或超过门限值将会被判定为失效步进，充电器步进行此步进的调节行为，可充电设备认为调节步进失败并计数。从软件角度可充电设备发起调压命令，并设置步进数开始调节。失败和成功步进分别计数，最后计算调节电压并与充电电压对比电压是否符合预期值。此种方法双重保障充电器和手机出现电压与电流不匹配问题，同时响应速度会比升压-反馈-升压方式更快的进行，对于异常和错误也可以及时发现并计数改进。

调流过程类似，不再赘述。

软件流程中，主要考虑什么样的情况下触发错误。同时保证在触发错误后如何反馈结果。如前文提到，软件针对不同的电压进行计数，同时clock保证计时的准确，考虑到手机与充电器clock误差时间，在设计时预留一定时间的余量，提高计数成功率。

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 (20)

1.一种可充电设备，其特征在于，所述可充电设备包括：

USB接口，所述USB接口包括DM脚；

充电设置模块，包括：

与所述DM脚连接的电流输出电路，用于向所述DM脚输出第一信号，所述第一信号为电流信号，用于对充电器进行控制；

与所述电流输出电路连接的第一控制逻辑单元，用于控制所述第一信号的电流值；

与所述DM脚连接的电压检测电路，用于检测所述DM脚上的第二信号，所述第二信号为电压信号，用于反馈所述第一信号对所述充电器的控制是否被响应；

与所述电压检测电路连接的第二控制逻辑单元，用于通过判断所述电压所位于的电压区间识别所述第二信号。

2.如权利要求1所述的可充电设备，其特征在于，通过设置互不相同或部分相同的电流值使所述第一信号分别代表以下信号中的至少一种：

模式检测信号，用于检测所述充电器当前所处的充电模式；

降低控制信号，用于指示所述充电器执行降低动作，所述降低动作包括降低电压或降低电流；

升高控制信号，用于指示所述充电器执行升高动作，所述升高动作包括升高电压或升高电流；

检测启动信号，用于指示所述充电器进入快充模式；

退出控制信号，用于指示所述充电器退出快充模式；

在不发送上述的第一信号时持续发送的常规状态信号；

和/或，通过设置不同的电压值使所述第二信号代表以下信号中的至少一种：

对应于模式检测信号的模式反馈信号，用于反馈所述充电器当前所处的充电模式；

对应于降低控制信号的降低反馈信号，用于反馈所述充电器是否执行降低动作，所述降低动作包括降低电压或降低电流；

对应于升高控制信号的升高反馈信号，用于反馈所述充电器是否执行升高动作，所述升高动作包括升高电压或升高电流；

对应于检测启动信号的启动反馈信号，用于反馈所述充电器是否进入快充模式；

对应于退出控制信号的退出反馈信号，用于反馈所述充电器是否退出快充模式；

在不发送上述的第二信号时持续发送的常规反馈信号。

3.如权利要求2所述的可充电设备，其特征在于，所述充电模式包括恒压充电模式和/或恒流充电模式；在所述恒压充电模式下，所述降低动作是指降低电压，所述升高动作是指升高电压；在所述恒流充电模式下，所述降低动作是指降低电流，所述升高动作是指升高电流；

和/或，一个所述降低控制信号指示所述充电器执行一次所述降低动作，一次所述降低动作降低一个步进；

和/或，一个所述升高控制信号指示所述充电器执行一次所述升高动作，一次所述升高动作升高一个步进。

4.如权利要求1所述的可充电设备，其特征在于，所述第一控制逻辑单元还用于控制所述第一信号不同电流值的输出次序和/或输出持续时间。

5.如权利要求1所述的可充电设备，其特征在于，所述电流输出电路包括多个电流源以及多个开关，每个所述电流源分别串联一个所述开关，串联后的所述电流源和所述开关并联接入所述DM脚，不同的电流源输出的电流值不同；

所述第一控制逻辑单元分别与每个所述开关连接，用于控制所述开关的通断。

6.如权利要求5所述的可充电设备，其特征在于，所述电流输出电路包括四个所述电流源和四个所述开关；

四个所述电流源中，第一电流源输出的电流值代表模式检测信号和常规状态信号；第二电流源输出的电流值代表降低控制信号；第三电流源输出的电流值代表升高控制信号；第四电流源输出的电流值，第一次出现时代表检测启动信号，第二次出现时代表退出控制信号。

7.如权利要求1所述的可充电设备，其特征在于，所述电压检测电路包括多个比较器，每个所述比较器的正输入端分别与所述DM脚连接，负输入端分别输入不同的门限电压，输出端分别与所述第二控制逻辑单元连接，不同比较器的门限电压不同；

所述第二控制逻辑单元用于通过所述比较器的输出确定所述DM脚上电压所位于的门限区间，不同的门限区间代表所述充电器对所述第一信号不同的响应状态。

8.如权利要求7所述的可充电设备，其特征在于，所述电压检测电路包括四个所述比较器。

9.如权利要求1所述的可充电设备，其特征在于，所述第二控制逻辑单元还用于根据所述第二信号，判断是否再次发送所述第一信号。

10.如权利要求9所述的可充电设备，其特征在于，根据所述第二信号，判断是否再次发送所述第一信号，具体包括：

若发送了降低控制信号，则在接收到所述降低控制信号对应反馈的第二信号后，根据所述第二信号判断所述充电器是否执行降低动作，对执行所述降低动作的次数和未执行所述降低动作的次数分别进行计数，若执行所述降低动作的次数未达到降低预期值，则继续发送所述降低控制信号直至执行所述降低动作的次数达到所述降低预期值；

或，若发送了升高控制信号，则在接收到所述升高控制信号对应反馈的第二信号后，根据所述第二信号判断所述充电器是否执行升高动作，对执行所述升高动作的次数和未执行所述升高动作的次数分别进行计数，若执行所述升高动作的次数未达到升高预期值，则继续发送所述升高控制信号直至执行所述升高动作的次数达到所述升高预期值。

11.一种充电器，其特征在于，包括：

USB接口，所述USB接口包括DM脚；

充电检测模块，包括：

与所述DM脚连接的控制检测电路，用于检测所述DM脚上的电压；

与所述控制检测电路连接的第二逻辑单元，用于通过判断所述电压所位于的电压区间识别对应的第一信号，所述第一信号为电流信号，用于对所述充电器进行控制；

与所述DM脚连接的电压产生电路，用于在所述DM脚上产生第二信号，所述第二信号为电压信号，用于反馈所述第一信号对所述充电器的控制是否被响应；

与所述电压产生电路连接的第一逻辑单元，用于控制所述电压产生电路在所述DM脚上产生的电压值。

12.如权利要求11所述的充电器，其特征在于，通过设置互不相同或部分相同的电流值使所述第一信号分别代表以下信号中的至少一种：

模式检测信号，用于检测所述充电器当前所处的充电模式；

降低控制信号，用于指示所述充电器执行降低动作，所述降低动作包括降低电压或降低电流；

升高控制信号，用于指示所述充电器执行升高动作，所述升高动作包括升高电压或升高电流；

检测启动信号，用于指示所述充电器进入快充模式；

退出控制信号，用于指示所述充电器退出快充模式；

在不发送上述的第一信号时持续发送的常规状态信号；

和/或，通过设置不同的电压值使所述第二信号代表以下信号中的至少一种：

对应于模式检测信号的模式反馈信号，用于反馈所述充电器当前所处的充电模式；

对应于降低控制信号的降低反馈信号，用于反馈所述充电器是否执行降低动作，所述降低动作包括降低电压或降低电流；

对应于升高控制信号的升高反馈信号，用于反馈所述充电器是否执行升高动作，所述升高动作包括升高电压或升高电流；

对应于检测启动信号的启动反馈信号，用于反馈所述充电器是否进入快充模式；

对应于退出控制信号的退出反馈信号，用于反馈所述充电器是否退出快充模式；

在不发送上述的第二信号时持续发送的常规反馈信号。

13.如权利要求12所述的充电器，其特征在于，所述充电模式包括恒压充电模式和/或恒流充电模式；在所述恒压充电模式下，所述降低动作是指降低电压，所述升高动作是指升高电压；在所述恒流充电模式下，所述降低动作是指降低电流，所述升高动作是指升高电流；

和/或，一个所述降低反馈信号反馈所述充电器是否执行一次所述降低动作，一次所述降低动作降低一个步进；

和/或，一个所述升高反馈信号反馈所述充电器是否执行一次所述升高动作，一次所述升高动作升高一个步进。

14.如权利要求11所述的充电器，其特征在于，所述第一逻辑单元还用于控制所述电压产生电路在所述DM脚上产生不同电压值的次序和/或产生不同电压值的持续时间。

15.如权利要求11所述的充电器，其特征在于，所述电压产生电路包括多个电阻和多个开关，所述多个电阻串联后一端与所述DM脚连接，另一端接地，每个所述电阻分别并联一个所述开关，不同的电阻的阻值不同；

所述第一逻辑单元分别与每个所述开关连接，用于根据所述充电器对所述第一信号的响应状态通过所述开关切换导通的电阻。

16.如权利要求15所述的充电器，其特征在于，所述电压产生电路包括两个所述电阻和两个所述开关。

17.如权利要求11所述的充电器，其特征在于，所述控制检测电路包括多个比较器，每个所述比较器的正输入端分别与所述DM脚连接，负输入端分别输入不同的门限电压，输出端分别与所述第二逻辑单元连接，不同比较器的门限电压不同；

所述第二逻辑单元用于通过所述比较器的输出确定所述DM脚上电压所位于的门限区间。

18.如权利要求17所述的充电器，其特征在于，所述控制检测电路包括四个所述比较器。

19.一种充电系统，其特征在于，包括相适配的如权利要求1-10中任意一项所述的可充电设备和如权利要求11-18中任意一项所述的充电器；

所述可充电设备的USB接口和所述充电器的USB接口通过USB线连接，通过各自USB接口的DM脚进行模拟信号的交互。

20.如权利要求19所述的充电系统，其特征在于，相适配的所述可充电设备和所述充电器具有相同数量的比较器，且所述可充电设备具有的比较器的门限电压和所述充电器具有的比较器的门限电压相同。

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