CN112583063B - 控制器、充电线缆、识别充电线缆类型的系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种控制器、充电线缆、识别充电线缆类型的系统及方法。该控制器包括传输端口、处理单元及反馈单元。传输端口耦合于外部设备，传输外部设备发送的时钟信号；还接收外部电源提供的电能，以使控制器产生电压信号。处理单元耦合于所述传输端口，根据时钟信号，对电压信号进行逻辑运算而生成指示信号，其中，指示信号包括具有第一电平和第二电平的矩形波信号。反馈单元耦合于处理单元，当指示信号由第二电平变为第一电平时，反馈出指示充电线缆的类型的配置信号；其中，传输端口还将配置信号传输至外部设备，以使外部设备根据配置信号识别充电线缆的类型。本发明通过传输端口便可与外部设备双向通信，识别充电线缆的类型。

Description

控制器、充电线缆、识别充电线缆类型的系统及方法
技术领域
本发明涉及控制技术领域，尤其涉及一种控制器、充电线缆、识别充电线缆类型的系统及方法。
背景技术
无论您身处何处，环顾四周时，很可能会看到有人正在使用便携式电子设备。目前，便携式电子设备大多采用可充电电池为其内部的系统电路供电。随着便携式电子设备所支持的功能日渐繁多，其系统电路的耗电量也随之增加，在电池容量有限的情况下，该电子设备充电后的续航时间逐渐缩短，导致充电操作变得越来越频繁。为了不影响用户对便携式电子设备的正常使用，缩短充电时间，大电流充电的方法已逐步兴起。大电流充电对充电线缆的要求相对苛刻，如内阻较小的充电线缆，以保证充电过程的安全。但是，日常生活中，用户使用的充电线缆可能不是原装或专配的，如果直接对便携式电子设备进行大电流充电，可能会烧坏充电线缆，甚至便携式电子设备。
发明内容
本发明提供了一种控制器，其可以应用于充电线缆中。该控制器包括传输端口、处理单元及反馈单元。传输端口耦合于外部设备，用于传输外部设备发送的时钟信号；还用于接收外部电源提供的电能，以使控制器产生电压信号。处理单元，耦合于传输端口，用于根据时钟信号，对电压信号进行逻辑运算而生成指示信号，其中，指示信号包括具有第一电平和第二电平的矩形波信号。反馈单元，耦合于处理单元，用于当指示信号由第二电平变为第一电平时，反馈出指示充电线缆的类型的配置信号。其中，传输端口还用于将配置信号传输至外部设备，以使外部设备根据配置信号识别充电线缆的类型。
本发明还提供了一种充电线缆。该充电线缆包括控制器。控制器，用于与外部设备进行双向通信，以供外部设备识别充电线缆的类型。其中，控制器包括传输端口、处理单元及反馈单元。传输端口，耦合于外部设备，用于传输外部设备发送的时钟信号；还用于接收外部电源提供的电能，以使控制器产生电压信号。处理单元，耦合于传输端口，用于根据时钟信号，对电压信号进行逻辑运算而生成指示信号，其中，指示信号包括具有第一电平和第二电平的矩形波信号。反馈单元，耦合于处理单元，用于当指示信号由第二电平变为第一电平时，反馈出指示充电线缆的类型的配置信号。其中，传输端口还用于将配置信号传输至外部设备，以使外部设备根据配置信号识别充电线缆的类型。
本发明还提供了一种识别充电线缆类型的系统。该系统包括充电线缆和外部设备。充电线缆，配置有指示充电线缆的类型的配置信号。外部设备，用于与充电线缆进行双向通信，以根据配置信号识别出充电线缆的类型；还用于根据充电线缆的类型确定对终端的充电模式。其中，充电线缆包括控制器。控制器，耦合于外部设备，用于与外部设备进行双向通信，以供外部设备识别充电线缆的类型。其中，控制器包括：传输端口、处理单元及反馈单元。传输端口，耦合于外部设备，用于传输外部设备发送的时钟信号；还用于接收外部电源提供的电能，以使控制器产生电压信号。处理单元，耦合于传输端口，用于根据时钟信号，对电压信号进行逻辑运算而生成指示信号，其中，指示信号包括具有第一电平和第二电平的矩形波信号。反馈单元，耦合于处理单元，用于当指示信号由第二电平变为第一电平时，反馈出指示充电线缆的类型的配置信号。其中，传输端口还用于将配置信号传输至外部设备，以使外部设备根据配置信号识别充电线缆的类型。
本发明还提供了一种识别充电线缆类型的方法。该方法包括：控制器接收外部设备发送的时钟信号；根据时钟信号，控制器中的处理单元对电压信号进行逻辑运算而生成指示信号，其中指示信号包括具有第一电平和第二电平的矩形波信号，电压信号是由控制器生成；当指示信号由第二电平变为第一电平时，控制器中的反馈单元反馈出指示充电线缆的类型的配置信号，以使外部设备根据配置信号识别出充电线缆的类型。
本发明利用控制器的传输端口，便可实现与外部设备进行双向通信，从而缩小了控制器的面积，节省成本；同时通过处理单元对电压信号进行的逻辑运算，从而生成具有第一电平和第二电平的指示信号，从而保证了控制器内部时序的准确性，即反馈单元可更加准确的反馈出配置信号，进而使外部设备更加准确的识别出充电线缆的类型。
附图说明
以下通过结合本发明的一些实施例及其附图的描述，可以进一步理解本发明的目的、具体结构特征和优点。
图1所示为根据本发明一个实施例的识别充电线缆类型的系统的方框图；
图2所示为根据本发明一个实施例的控制器的具体电路图；
图3所示为根据本发明一个实施例的延迟单元的具体电路图；
图4所示为根据本发明一个实施例的延迟单元的运作方式的时序图；
图5所示为根据本发明一个实施例的控制器的运作方式的时序图；
图6所示为根据本发明一个实施例的识别充电线缆类型的方法流程图；及
图7所示为根据本发明一个实施例的识别充电线缆类型的方法流程图。
具体实施方式
以下将对本发明的实施例给出详细的说明。尽管本发明通过这些实施方式进行阐述和说明，但需要注意的是本发明并不仅仅只局限于这些实施方式。相反，本发明涵盖所附权利要求所定义的发明精神和发明范围内的所有替代物、变体和等同物。
另外，为了更好的说明本发明，在下文的具体实施方式中给出了众多的具体细节。本领域技术人员将理解，没有这些具体细节，本发明同样可以实施。在另外一些实例中，对于大家熟知的方法、流程、元件和电路未作详细。描述，以便于凸显本发明的主旨。
图1所示为根据本发明一个实施例的识别充电线缆120类型的系统100的方框图。该系统100包括充电线缆120和外部设备130。外部设备130包括但不限于包含处理器的电源适配器、笔记本电脑。充电线缆120配置有控制器140。该控制器140配置有指示该充电线缆120类型的配置信号。该控制器140通过充电线缆120的第二充电接口160与外部设备130进行双向通信，以使外部设备130根据该配置信号识别出充电线缆120的类型。另外，外部设备130还通过充电线缆120连接终端110。外部设备130根据充电线缆120的类型确定充电模式并通过充电线缆120为终端110充电。终端110包括但不限于智能手机、平板电脑、掌上电脑、照相机、电动牙刷、电动剃须刀。
在一实施例中，根据充电线缆120内阻的不同，充电线缆120的类型可分为支持快速充电模式的第一类型和支持普通充电模式的第二类型。其中，快速充电模式下的充电电流高于普通充电模式下的充电电流。或者快速充电模式下的充电电压高于普通充电模式下的充电电压。例如，充电线缆120的内阻足够小时，在传输大电流时也不会产生较大的热量，因此该充电线缆120支持快速充电模式。充电线缆120的内阻较大时，在传输大电流时产生较多的热量，可能导致充电线缆120过热，引发火灾等危险，因此该充电线缆120支持普通充电模式。在制造充电线缆120时，充电线缆120的类型被编写成配置信号而写入控制器140中。例如充电线缆120为第一类型时，配置信号被编写为代码“0101”，充电线缆120为第二类型时，配置信号被编写为代码“1110”。外部设备130通过该配置信号识别出充电线缆120的类型，以确定该充电线缆120支持的充电模式。
在一实施例中，充电线缆120包括电压总线VBUS、接地线GND、识别线ID、正数据线DATA+、负数据线DATA-、第一充电接口150及第二充电接口160。第一充电接口150分别耦合于电压总线VBUS、接地线GND、正数据线DATA+及负数据线DATA-。充电线缆120通过第一充电接口150连接终端110。第二充电接口160分别耦合于电压总线VBUS、接地线GND、识别线ID、正数据线DATA+及负数据线DATA-。充电线缆120通过第二充电接口160连接外部设备130。正数据线DATA+及负数据线DATA-用于传输数据信息(如充电协议)，以实现终端110和外部设备130之间的双向通信，最终实现利用合适的充电参数和/或充电算法对终端110充电。电压总线VBUS和接地线GND用于将电能从外部设备130传输至终端110。识别线ID连接外部设备130与控制器140，用于传输外部设备130和控制器140之间的数据信息，以使外部设备130识别充电线缆120的类型。第一充电接口150可以是Micro USB接口、type C接口、30pin接口及lightning接口等。第二充电接口160可以是USB接口。在本实施例中，充电线缆120与外部设备130为可拆卸连接。在其他实施例中，充电线缆120与外部设备130可为一体设置。
在一实施例中，控制器140内存储有指示充电线缆120类型的配置信号。控制器140包括传输端口SDB。该传输端口SDB通过识别线ID与外部设备130连接。该传输端口SDB接收外部设备130通过识别线ID传输的时钟信号CLK并传输至控制器140。该传输端口SDB还将控制器140反馈出的配置信号通过识别线ID传输至外部设备130，以使外部设备130识别充电线缆120的类型。可见，该控制器140只利用一个传输端口SDB便可实现与外部设备130的双向通信，减少了外围器件的数量，进而减少了控制器140的面积，节省成本。另外，该传输端口SDB还通过上拉电阻R与电源VCC连接，利用外部电源VCC为控制器140提供电能，从而使控制器140产生电压信号VDD。在一实施例中，该外部电源VCC所提供的电压为3.3V。
在一实施例中，该配置信号包括第一组信号和第二组信号。外部设备130将该第一组信号与第二组信号相匹配，以识别充电线缆120的类型。例如，第一组信号用“0101”表示，第二组信号用“1010”表示。控制器140将存储的第一组信号“0101”和第二组信号“1010”通过识别线ID反馈至外部设备130。外部设备130接收该第一组信号“0101”和第二组信号“1010”后，将第一组信号中的第一位与第二组信号中的第四位相匹配，将第一组信号中的第二位与第二组信号中的第三位相匹配，以此类推。若第一组信号中的每一位均与第二组信号的对应位相同，则外部设备130识别出该充电线缆120为第一类型。若第一组信号中的任一位与第二组信号的对应位不相同，则外部设备130识别出该充电线缆120为第二类型。在其他实施例中，第一组信号和第二组信号的匹配方式可由用户或设计者设计或指定。
在一实施例中，该配置信号为第一组信号。外部设备130将该第一组信号与预设信号相匹配，以识别充电线缆120的类型。其中预设信号存储于外部设备130中。例如，控制器140将第一组信号“0101”通过识别线ID反馈至外部设备130。外部设备130接收该第一组信号“0101”后，按照从左到右的顺序将第一组信号与预设信号相匹配。若预设信号也为“0101”，则确定该充电线缆120为第一类型。若预设信号不为代码“0101”，则确定该充电线缆120为第二类型。在其他实施例中，配置信号和预设信号的匹配方式可由用户或设计者设计或指定。
当充电线缆120为第一类型时，外部设备130采用快速充电模式对终端110充电。在一实施例中，当充电线缆120为第一类型时，外部设备130将220V的交流电压转换为5V电压，该5V电压再通过电压总线VBUS传输至终端110，从而对终端110充电。
当充电线缆120为第二类型时，外部设备130采用普通充电模式对终端110充电。在一实施例中，当充电线缆120为第二类型时，外部设备130将220V的交流电压转换为2V电压，该2V电压再通过电压总线VBUS传输至终端110，从而对终端110充电。在其他实施例中，当充电线缆120为第二类型时，外部设备130可通过正数据线DATA+和负数据线DATA-向终端110发送警报信号以提醒用户。或者，外部设备130控制其本身的信号灯亮起以提醒用户。
另外，外部设备130还可通过正数据线DATA+及负数据线DATA-与终端110进行双向通信，以确定终端110可支持的充电模式。外部设备130可根据终端110可支持的充电模式与充电线缆120可支持的充电模式，最终确定对终端110的充电模式。例如，终端110支持快速充电模式而充电线缆120支持普通充电模式，则外部设备130确定采用普通充电模式，以保证该系统100的安全。
图2所示为根据本发明一个实施例的控制器140的具体电路图。该控制器140包括传输端口SDB。具体地，该传输端口SDB耦合于外部电源VCC(见图1)，用于接收外部电源VCC提供的电能，以使控制器140产生电压信号VDD。其中，电压信号VDD最初呈高电平，具体内容将在下文详细描述。该传输端口SDB还耦合于外部设备130，用于传输外部设备130产生的时钟信号CLK。
该控制器140还包括处理单元210。处理单元210耦合于传输端口SDB。根据时钟信号CLK，处理单元210对电压信号VDD进行逻辑运算而生成指示信号S1。其中指示信号S1包括具有第一电平(高电平)和第二电平(低电平)的矩形波信号。具体地，处理单元210包括第一逻辑电路211、延迟单元212、第二逻辑电路213、第三逻辑电路214及第四逻辑电路215。
第一逻辑电路211耦合于传输端口SDB，用于产生第一输出信号OUT1。具体地，在时钟信号CLK由第一电平(高电平)变为第二电平(低电平)时，第一逻辑电路211将第一输出信号OUT1由第一电平(高电平)变为第二电平(低电平)。在一实施例中，第一逻辑电路211的输入端D接收电压信号VDD，输入端CP接收时钟信号CLK。第一逻辑电路211的输出端
Figure GDA0003173410170000081
输出第一输出信号OUT1。在时钟信号CLK的下降沿时，第一逻辑电路211不传输电压信号VDD而生成处于低电平状态的第一输出信号OUT1。在本实施例中，第一逻辑电路211为D触发器。
延迟单元212耦合于第一逻辑电路211，用于根据第一输出信号OUT1产生第二输出信号OUT2。具体地，当第一输出信号OUT1由第一电平(高电平)变为第二电平(低电平)时，延迟单元212延迟预设时间t传输第一输出信号OUT1中的第二电平(低电平)以生成第二输出信号OUT2。在一实施例中，当第一输出信号OUT1由高电平变为低电平时，延迟单元212接收第一输出信号OUT1中的低电平，但不传输该第一输出信号OUT1中的低电平，从而生成处于高电平状态的第二输出信号OUT2。经过预设时间t之后，延迟单元212传输该第一输出信号OUT1中的低电平，从而生成处于低电平状态的第二输出信号OUT2。在本实施例中，延迟单元212包括第一MOS管(Metal Oxide Semiconductor)P21、第二MOS管P24、第三MOS管N21、电容C3及输出单元310，具体情况将在图3中详细描述。
第二逻辑电路213耦合于延迟单元212，用于根据第二输出信号OUT2产生反馈信号FB。具体地，当第二输出信号OUT2由第一电平(高电平)变为第二电平(低电平)时，第二逻辑电路213将反馈信号FB由第一电平(高电平)变为第二电平(低电平)。在一实施例中，第二逻辑电路213对第二输出信号OUT2和参考信号POR进行与运算而产生反馈信号FB。控制器140上电结束之后，参考信号POR呈高电平(将在下文详细描述)，如果第二输出信号OUT2呈低电平，则反馈信号FB也呈低电平，如果第二输出信号OUT2呈高电平，则反馈信号FB也呈高电平。因此，第二输出信号OUT2由高电平变为低电平时，第二逻辑电路213将反馈信号FB由高电平变为低电平。第一逻辑电路211的反馈端RN接收到该处于低电平状态的反馈信号FB后，第一逻辑电路211将第一输出信号OUT1由低电平变为高电平。此时，第一输出信号OUT1中的低电平持续了预设时间t。在本实施例中，第二逻辑电路213为与门。
第三逻辑电路214耦合于第一逻辑电路211，并根据第一输出信号OUT1产生第三输出信号OUT3。在一实施例中，第三逻辑电路214对第一输出信号OUT1进行非运算而生成第三输出信号OUT3。即第三逻辑电路214将第一输出信号OUT1反相而产生第三输出信号OUT3。在本实施例中，第三逻辑电路214为非门。
第四逻辑电路215分别耦合于延迟单元212、供流单元230(将在下文详细描述)和第三逻辑电路214。第四逻辑电路215对第二输出信号OUT2及第三输出信号OUT3进行与运算而生成指示信号S1。在一实施例中，在该预设时间t内，第二输出信号OUT2为高电平，第三输出信号OUT3也为高电平。同时参考信号POR也为高电平。因此第四逻辑电路215对参考信号POR、第二输出信号OUT2及第三输出信号OUT3进行与运算之后所生成的指示信号S1在该预设时间t内也为高电平。结合以上内容可知，在时钟信号CLK的下降沿时，指示信号S1为高电平且持续预设时间t，在预设时间t之后且在时钟信号CLK的下一个下降沿到来之前，指示信号S1为低电平。可见该指示信号S1包括具有高电平和低电平的矩形波信号。同时，指示信号S1中每个高电平所持续的时间相等，指示信号S1中每个低电平所持续的时间也相等，这使得控制器140根据该指示信号S1可更加准确的反馈出配置信号。在本实施例中，第四逻辑电路215为与门。
该控制器140还包括反馈单元220。该反馈单元220耦合于处理单元210。当指示信号S1由第二电平(低电平)变为第一电平(高电平)时，反馈单元220反馈出指示充电线缆120类型的配置信号。在一实施例中，反馈单元220包括寄存器221、电阻R2和N-MOS管N2。N-MOS管N2的栅极连接寄存器221，漏极通过电阻R2连接至传输端口SDB，源极接地。当指示信号S1由低电平变为高电平后，寄存器221生成与该配置信号相对应的数字信号DIG。N-MOS管N2根据该数字信号DIG导通或断开，从而将传输端口SDB上的电压拉低或拉高，进而反馈出该配置信号。例如，配置信号为“10”时，寄存器221生成数字信号DIG“01”。在指示信号S1中的第一个高电平到来时，寄存器221传输数字信号DIG“01”中的低电平“0”，N-MOS管N2不导通，传输端口SDB上的电压为高电平“1”，即高电平“1”反馈至外部设备130。在指示信号S1中的第二个高电平到来时，寄存器221传输数字信号DIG“01”中的高电平“1”，N-MOS管N2导通，传输端口SDB上的电压为低电平“0”，即低电平“0”反馈至外部设备130。可见，配置信号“10”已被反馈至外部设备130。
另外，请继续参考图2，控制器140还包括供流单元230。供流单元230耦合于传输端口SDB。供流单元230的具体电路请参考图2。具体地，该控制器140上电时，传输端口SDB上的电压被拉高，即变为高电平。此时，电容C2经过电阻R3和肖特基二极管SD1被充电，节点E1处产生电压信号VDD，从而为控制器140提供电能。上电结束后，电压信号VDD一直呈高电平，且电压值为Vtotal。电压信号VDD一路经过串联电阻R4、R5、R6分压后，在节点E2处产生电压V1＝Vtotal×(R5+R6)/(R4+R5+R6)，从而为N-MOS管N4的栅极提供电压V1。其中，R4表示电阻R4的电阻值、R5表示电阻R5的电阻值、R6表示电阻R6的电阻值。电压信号VDD另一路经过P-MOS管P1和电阻R1产生偏置电流I＝(Vtotal–Vgs)/R1，其中，Vgs表示P-MOS管P1的栅极与源极之间的电压差，R1表示电阻R1的电阻值。电流镜(包含P-MOS管P1、P-MOS管P2、P-MOS管P3及P-MOS管P4)对该偏置电流I进行镜像而为控制器140中其他电路提供偏置电流。在上电阶段，电压信号VDD的电压值Vtotal从零开始上升。因此，在电压V1小于电压Vgs(P-MOS管P4的栅极与源极之间的电压差，本发明中假设所有P-MOS管的栅极与源极之间的电压差相同)时，N-MOS管N4不导通，节点E3的电压为高电平。该节点E3的高电平经反相器Q1反相后变为低电平，即节点E4的电压变为低电平。此时，控制器140中的一些元件(如激活单元240、寄存器221)仍处于禁能或不激活状态。在电压V1不小于电压Vgs时，N-MOS管N4导通，节点E3的电压被拉低，即变为低电平。该节点E3的低电平经反相器Q1反相后变为高电平，即节点E4的电压变为高电平。在节点E4上产生处于高电平状态的参考信号POR。此时，控制器140中的一些元件(如激活单元240)处于使能或激活状态。
控制器140还包括激活单元240。激活单元240耦合于供流单元230和反馈单元220之间。在上电阶段，激活单元240接收到处于高电平状态的参考信号POR后开始工作。隔预设时间间隔后，激活单元240向寄存器221发送启动信号S2，以使寄存器221使能或激活。也就是说，经过预设时间间隔之后，电压信号VDD的电压值Vtotal已上升至启动电压值VSTART。此时，激活单元240发送启动信号S2，寄存器221根据该启动信号S2处于使能或激活的状态。其中预设时间间隔可由延迟单元212_a和延迟单元212_b决定。延迟单元212_a和延迟单元212_b的工作原理请参考图3及图4中延迟单元212的描述。另外，控制器140上电结束后，电压信号VDD和参考信号POR均为高电平。
图3所示为根据本发明一个实施例的延迟单元212的具体电路图。延迟单元212包括第一MOS管P21。第一MOS管P21耦合于供流单元230。第一MOS管P21镜像供流单元230产生的偏置电流I而产生偏置电流I'。在一实施例中，第一MOS管P21的栅极连接P-MOS管P1的栅极，漏极连接第二MOS管P24的源极，源极连接电压信号VDD。第一MOS管P21镜像偏置电流I而产生偏置电流I'，即该偏置电流I'从第一MOS管P21流向第二MOS管P24。在本实施例中，第一MOS管P21为P-MOS管。
第二MOS管P24分别耦合于第一MOS管P21和第一逻辑电路211。具体地，第二MOS管P24的栅极连接第一逻辑电路211的输出端
Figure GDA0003173410170000121
以接收第一输出信号OUT1，源极连接第一MOS管P21的漏极，漏极连接电容C3。在第一输出信号OUT1为第二电平(低电平)时，第二MOS管P24导通，以使偏置电流I'流过第二MOS管P24。在本实施例中，第二MOS管P24为P-MOS管。
第三MOS管N21耦合于第一逻辑电路211。具体地，第三MOS管N21的栅极连接第一逻辑电路211的输出端
Figure GDA0003173410170000122
以接收第一输出信号OUT1，源极接地，漏极连接电容C3。第三MOS管N21在第一输出信号OUT1为第一电平(高电平)时导通。在本实施例中，第三MOS管N21为N-MOS管。
电容C3分别耦合于第二MOS管P24和第三MOS管N21。当第二MOS管P24导通而第三MOS管N21不导通时，电容C3充电。当第二MOS管P24不导通而第三MOS管N21导通时，电容C3放电。在一实施例中，当第二MOS管P24导通而第三MOS管N21不导通时，偏置电流I'经过第二MOS管P24、节点E5流向电容C3而为电容C3充电。此时，节点E5上的电压V2由低电平(初始电压值VIN，如0V)逐渐上升为高电平。当第二MOS管P24不导通而第三MOS管N21导通时，电容C3开始放电。此时节点E5上的电压V2由高电平迅速下降为低电平(初始电压值VIN，如0V)。
输出单元310耦合于电容C3和第四逻辑电路215之间。根据电容C3上的电压，输出单元310输出第二输出信号OUT2。在一实施例中，输出单元310包括P-MOS管P22、P-MOS管P23、N-MOS管N22及N-MOS管N23。具体连接关系请参考图3。当电容C3上的电压(节点E5上的电压V2)小于预设电压值VSET时，P-MOS管P23导通，节点E6上的电压V3被拉高，即变为高电平。此时，输出单元310输出的第二输出信号OUT2呈高电平。当节点E5上的电压V2不小于预设电压值VSET时，P-MOS管P23不导通，节点E6上的电压V3被拉低，即变为低电平。此时，输出单元310输出的第二输出信号OUT2呈低电平。
图4所示为根据本发明一个实施例的延迟单元212的运作方式的时序图400。图4将结合图3描述。t1时刻，第一输出信号OUT1呈高电平，N-MOS管N21导通，P-MOS管P24不导通，电容C3开始放电。节点E5上的电压V2(电容C3上的电压)从高电平下降至低电平(初始电压值VIN，如0V)。此时，由于节点E5上的电压V2小于预设电压值VSET(在下文详细描述)，输出单元310中的P-MOS管P23导通，节点E6上的电压V3被拉高，即变为高电平。因此，t1时刻，输出单元310所输出的第二输出信号OUT2呈高电平。
t2时刻，第一输出信号OUT1由高电平变为低电平，N-MOS管N21不导通，P-MOS管P24导通。偏置电流I'流向电容C3，为电容C3充电。节点E5上的电压V2(电容C3上的电压)从低电平(初始电压值VIN，如0V)开始上升。由于偏置电流I'较小，电压V2上升较慢。当电压V2小于预设电压值VSET时，输出单元310中的P-MOS管P23导通，节点E6上的电压V3依然为高电平。因此，t2时刻，输出单元310所输出的第二输出信号OUT2呈高电平。
t2+t时刻，当电压V2不小于预设电压值VSET时，输出单元310中的P-MOS管P23不导通，节点E6上的电压V3由于接地而被拉低，即变为低电平。因此，t2+t时刻，输出单元310所输出的第二输出信号OUT2呈低电平。
从该图4中可以看出，当第一输出信号OUT1由高电平变为低电平时，延迟单元212延迟预设时间t传输第一输出信号OUT1中的低电平而生成第二输出信号OUT2。在本实施例中，电容C3的初始电压值VIN为0V，预设电压值VSET＝Vtotal–Vgs，电容C3的充电电流为偏置电流I'＝(Vtotal–Vgs)/R1，根据电容C3上的等电荷原理，即t×(Vtotal–Vgs)/R1＝(Vtotal–Vgs)×C3，则电容C3上电压从0V上升至VSET所需要的预设时间t＝R1C3。其中，C3代表电容C3的电容值，R1代表电阻R1的阻值，Vtotal表示电压信号VDD的电压值，Vgs表示P-MOS管P23的栅极与源极之间的电压差。可见，该预设时间t的大小仅由电阻R1的阻值R1和电容C3的电容值C3决定。也就是说，该预设时间t可基于控制器140的实际特性而确定，从而保证了控制器140内部时序的准确性，提高了所反馈出的配置信号的准确率。
图5所示为根据本发明一个实施例的控制器140的运作方式的时序图500。图5将结合图1和图2描述。图5给出了时钟信号CLK、电压信号VDD、第一输出信号OUT1、第二输出信号OUT2、反馈信号FB、第三输出信号OUT3、参考信号POR及指示信号S1的状态。在图5的例子中，当控制器140上电结束之后，电压信号VDD呈高电平，参考信号POR呈高电平。
t1时刻，外部设备130发送出时钟信号CLK。其中该时钟信号CLK为等时间间隔T的脉冲信号。t1时刻，由于时钟信号CLK呈高电平，第一逻辑电路211传输该电压信号VDD中的高电平而生成处于高电平状态的第一输出信号OUT1。延迟单元212传输该第一输出信号OUT1中的高电平，从而生成处于高电平状态的第二输出信号OUT2。第二逻辑电路213对该处于高电平状态的第二输出信号OUT2与参考信号POR进行与运算之后输出处于高电平状态的反馈信号FB。第一逻辑电路211接收该处于高电平状态的反馈信号FB后，继续输出处于高电平状态的第一输出信号OUT1。第三逻辑电路214对该处于高电平状态的第一输出信号OUT1进行非运算从而输出处于低电平状态的第三输出信号OUT3。第四逻辑电路215对参考信号POR、处于高电平状态的第二输出信号OUT2及处于低电平状态的第三输出信号OUT3进行与运算，从而输出处于低电平状态的指示信号S1。
t2时刻，第一逻辑电路211接收到时钟信号CLK的下降沿，不再传输电压信号VDD中的高电平，从而输出处于低电平状态的第一输出信号OUT1。延迟单元212接收该处于低电平状态的第一输出信号OUT1，但不传输该第一输出信号OUT1中的低电平，从而生成处于高电平状态的第二输出信号OUT2。也就是说，t2时刻，延迟单元212继续输出处于高电平状态的第二输出信号OUT2。第二逻辑电路213接收该处于高电平状态的第二输出信号OUT2，并与参考信号POR进行与运算之后继续输出处于高电平状态的反馈信号FB。第一逻辑电路211接收该处于高电平状态的反馈信号FB后，继续输出处于低电平状态的第一输出信号OUT1。第三逻辑电路214对该处于低电平状态的第一输出信号OUT1进行非运算从而将第三输出信号OUT3由低电平变为高电平。第四逻辑电路215对参考信号POR、处于高电平状态的第二输出信号OUT2及处于高电平状态的第三输出信号OUT3进行与运算，从而开始输出处于高电平状态的指示信号S1。
t2+t时刻，延迟单元212传输第一输出信号OUT1中的低电平并生成处于低电平状态的第二输出信号OUT2。第二逻辑电路213接收该处于低电平状态的第二输出信号OUT2，并与参考信号POR进行与运算之后将反馈信号FB由高电平变为低电平。第一逻辑电路211接收该处于低电平状态的反馈信号FB后，将所输出的第一输出信号OUT1由低电平变为高电平。第三逻辑电路214对该处于高电平状态的第一输出信号OUT1进行非运算从而将第三输出信号OUT3由高电平变为低电平。第四逻辑电路215对参考信号POR、处于低电平状态的第二输出信号OUT2及处于低电平状态的第三输出信号OUT3进行与运算，从而将指示信号S1由高电平变为低电平。其中指示信号S1中的高电平持续了预设时间t。
t3时刻及t5时刻，该系统100的运作方式重复t1时刻。t4时刻及t6时刻，该系统的运作方式重复t2时刻。t4+t时刻，该系统的运作方式重复t2+t时刻。从图中可知，该指示信号S1在t2～t2+t及t4～t4+t呈高电平，在t2+t～t4及t4+t～t6呈低电平。可见，该指示信号S1是由高电平和低电平周期性交替构成的矩形波信号。该指示信号S1中高电平和低电平的产生均可准确确定，从而保证了控制器140内部时序的准确性，使得控制器140根据该指示信号S1可更加准确的反馈出配置信号。另外，在每一次指示信号S1的上升沿，反馈单元220将配置信号中的一位代码反馈至外部设备130，以使外部设备130识别充电线缆120的类型。
图6所示为根据本发明一个实施例的识别充电线缆120类型的方法流程图600。图6将结合图1和图2描述。
步骤601，该识别充电线缆120的系统100上电后，控制器140产生处于高电平状态的电压信号VDD。
步骤602，外部设备130向控制器140发送时钟信号CLK。
步骤603，第一逻辑电路211接收电压信号VDD，并在时钟信号CLK的下降沿，将第一输出信号OUT1由高电平变为低电平。
步骤604，当第一输出信号OUT1由高电平变为低电平时，延迟单元212延迟预设时间t传输第一输出信号OUT1中的低电平以生成第二输出信号OUT2。
步骤605，当第二输出信号OUT2由高电平变为低电平时，第二逻辑电路213将反馈信号FB由高电平变为低电平。其中反馈信号FB由第二逻辑电路213产生。
步骤606，当反馈信号FB由高电平变为低电平时，第一逻辑电路211将第一输出信号OUT1由低电平变为高电平，其中第一输出信号OUT1中的低电平持续了预设时间t。
步骤607，第三逻辑电路214对第一输出信号OUT1进行非运算而输出第三输出信号OUT3。
步骤608，第四逻辑电路215对第二输出信号OUT2、第三输出信号OUT3及参考信号POR进行与运算而生成指示信号S1。在该预设时间t内，参考信号POR为高电平，第二输出信号OUT2为高电平，第三输出信号OUT3也为高电平，因此指示信号S1在该预设时间t内也为高电平。
步骤609，反馈单元220在该指示信号S1由低电平变为高电平时反馈出指示充电线缆120类型的配置信号。
步骤610，外部设备130根据该配置信号识别出充电线缆120的类型。
步骤611，当充电线缆120为第一类型时，外部设备130采用快速充电模式对终端110充电。
步骤612，当充电线缆120为第二类型时，外部设备130采用普通充电模式对终端110充电。
图7所示为根据本发明一个实施例的识别充电线缆120类型的方法流程图700。图7将结合图1和图2描述。
步骤701，控制器140接收外部设备130发送的时钟信号CLK。
步骤702，根据时钟信号CLK，控制器140中的处理单元210对电压信号VDD进行逻辑运算而生成指示信号S1，其中电压信号VDD是由控制器140生成，指示信号S1包括具有第一电平(高电平)和第二电平(低电平)的矩形波信号。
步骤703，当指示信号S1由第二电平(低电平)变为第一电平(高电平)时，控制器140中的反馈单元220反馈出指示充电线缆120类型的配置信号，以使外部设备130根据配置信号识别充电线缆120的类型。
上文具体实施方式和附图仅为本发明的常用实施例。显然，在不脱离权利要求书所界定的本发明精神和发明范围的前提下可以有各种增补、修改和替换。本领域技术人员应该理解，本发明在实际应用中可根据具体的环境和工作要求在不背离发明准则的前提下在形式、结构、布局、比例、材料、元素、组件及其它方面有所变化。因此，在此披露的实施例仅用于说明而非限制，本发明的范围由所附权利要求及其合法等同物界定，而不限于此前的描述。

Claims (26)

1.一种控制器，应用于充电线缆中，其特征在于，所述控制器包括：
传输端口，耦合于外部设备，用于传输所述外部设备发送的时钟信号；还用于接收外部电源提供的电能，以使所述控制器产生电压信号；
处理单元，耦合于所述传输端口，用于根据所述时钟信号，对所述电压信号进行逻辑运算而生成指示信号，其中，所述指示信号包括具有第一电平和第二电平的矩形波信号；
反馈单元，耦合于所述处理单元，用于当所述指示信号由第二电平变为第一电平时，反馈出指示所述充电线缆的类型的配置信号；
其中，所述传输端口还用于将所述配置信号传输至所述外部设备，以使所述外部设备根据所述配置信号识别所述充电线缆的类型。
2.根据权利要求1所述的控制器，其特征在于，所述处理单元包括：
第一逻辑电路，耦合于所述传输端口，用于产生第一输出信号；
延迟单元，耦合于所述第一逻辑电路，用于根据所述第一输出信号产生第二输出信号；
第二逻辑电路，耦合于所述延迟单元和所述第一逻辑电路，用于根据所述第二输出信号产生反馈信号；
第三逻辑电路，耦合于所述第一逻辑电路，用于根据所述第一输出信号产生第三输出信号；及
第四逻辑电路，分别耦合于所述延迟单元和所述第二逻辑电路，用于对所述第二输出信号及所述第三输出信号进行与运算而产生所述指示信号；
其中，所述第一逻辑电路接收所述时钟信号、所述电压信号和所述反馈信号，当所述时钟信号由第一电平变为第二电平时，所述第一逻辑电路将所述第一输出信号由第一电平变为第二电平，
当所述第一输出信号由第一电平变为第二电平时，所述延迟单元延迟预设时间传输所述第一输出信号中的第二电平以生成所述第二输出信号，
当所述第二输出信号由第一电平变为第二电平时，所述第二逻辑电路将所述反馈信号由第一电平变为第二电平，
当所述反馈信号由第一电平变为第二电平时，所述第一逻辑电路将所述第一输出信号由第二电平变为第一电平，其中所述第一输出信号中的第二电平持续所述预设时间，
所述第三逻辑电路将所述第一输出信号反相而产生所述第三输出信号。
3.根据权利要求2所述的控制器，其特征在于，所述延迟单元包括：
第一MOS管，耦合于供流单元，用于镜像所述供流单元产生的偏置电流；
第二MOS管，分别耦合于所述第一MOS管和所述第一逻辑电路，其中在所述第一输出信号为第二电平时，所述第二MOS管导通，所述偏置电流流过所述第二MOS管；
第三MOS管，耦合于所述第一逻辑电路，其中在所述第一输出信号为第一电平时，所述第三MOS管导通；
电容，分别耦合于所述第二MOS管和所述第三MOS管，其中当所述第二MOS管导通而所述第三MOS管不导通时，所述电容充电；当所述第二MOS管不导通而所述第三MOS管导通时，所述电容放电；及
输出单元，耦合于所述电容和所述第四逻辑电路之间，用于根据所述电容上的电压，输出所述第二输出信号。
4.根据权利要求3所述的控制器，其特征在于，当所述第一输出信号为第二电平时，所述第二MOS管导通，所述第三MOS管不导通，所述偏置电流为所述电容充电；其中，当所述电容上的所述电压小于预设电压值时，所述第二输出信号呈第一电平；当所述电容上的所述电压不小于所述预设电压值时，所述第二输出信号呈第二电平，其中所述电容上的所述电压从初始电压值上升至所述预设电压值需要所述预设时间。
5.根据权利要求3所述的控制器，其特征在于，当所述第一输出信号为第一电平时，所述第二MOS管不导通，所述第三MOS管导通，所述电容放电，其中，当所述电容上的所述电压小于预设电压值时，所述第二输出信号呈第一电平。
6.根据权利要求3所述的控制器，其特征在于，所述供流单元包括电阻，所述预设时间为所述电容的电容值与所述电阻的电阻值的乘积。
7.一种充电线缆，其特征在于，所述充电线缆包括：
控制器，用于与外部设备进行双向通信，以供所述外部设备识别所述充电线缆的类型；
其中，所述控制器包括：
传输端口，耦合于所述外部设备，用于传输所述外部设备发送的时钟信号；还用于接收外部电源提供的电能，以使所述控制器产生电压信号；
处理单元，耦合于所述传输端口，用于根据所述时钟信号，对所述电压信号进行逻辑运算而生成指示信号，其中，所述指示信号包括具有第一电平和第二电平的矩形波信号；
反馈单元，耦合于所述处理单元，用于当所述指示信号由第二电平变为第一电平时，反馈出指示所述充电线缆的类型的配置信号；
其中，所述传输端口还用于将所述配置信号传输至所述外部设备，以使所述外部设备根据所述配置信号识别所述充电线缆的类型。
8.根据权利要求7所述的充电线缆，其特征在于，所述处理单元包括：
第一逻辑电路，耦合于所述传输端口，用于产生第一输出信号；
延迟单元，耦合于所述第一逻辑电路，用于根据所述第一输出信号产生第二输出信号；
第二逻辑电路，耦合于所述延迟单元和所述第一逻辑电路，用于根据所述第二输出信号产生反馈信号；
第三逻辑电路，耦合于所述第一逻辑电路，用于根据所述第一输出信号产生第三输出信号；及
第四逻辑电路，分别耦合于所述延迟单元和所述第二逻辑电路，用于对所述第二输出信号及所述第三输出信号进行与运算而产生所述指示信号；
其中，所述第一逻辑电路接收所述时钟信号、所述电压信号和所述反馈信号，当所述时钟信号由第一电平变为第二电平时，所述第一逻辑电路将所述第一输出信号由第一电平变为第二电平，
当所述第一输出信号由第一电平变为第二电平时，所述延迟单元延迟预设时间传输所述第一输出信号中的第二电平以生成所述第二输出信号，
当所述第二输出信号由第一电平变为第二电平时，所述第二逻辑电路将所述反馈信号由第一电平变为第二电平，
当所述反馈信号由第一电平变为第二电平时，所述第一逻辑电路将所述第一输出信号由第二电平变为第一电平，其中所述第一输出信号中的第二电平持续所述预设时间，
所述第三逻辑电路将所述第一输出信号反相而产生所述第三输出信号。
9.根据权利要求8所述的充电线缆，其特征在于，所述延迟单元包括：
第一MOS管，耦合于供流单元，用于镜像所述供流单元产生的偏置电流；
第二MOS管，分别耦合于所述第一MOS管和所述第一逻辑电路，其中在所述第一输出信号为第二电平时，所述第二MOS管导通，所述偏置电流流过所述第二MOS管；
第三MOS管，耦合于所述第一逻辑电路，其中在所述第一输出信号为第一电平时，所述第三MOS管导通；
电容，分别耦合于所述第二MOS管和所述第三MOS管，其中当所述第二MOS管导通而所述第三MOS管不导通时，所述电容充电；当所述第二MOS管不导通而所述第三MOS管导通时，所述电容放电；及
输出单元，耦合于所述电容和所述第四逻辑电路之间，用于根据所述电容上的电压，输出所述第二输出信号。
10.根据权利要求9所述的充电线缆，其特征在于，当所述第一输出信号为第二电平时，所述第二MOS管导通，所述第三MOS管不导通，所述偏置电流为所述电容充电；其中，当所述电容上的所述电压小于预设电压值时，所述第二输出信号呈第一电平；当所述电容上的所述电压不小于所述预设电压值时，所述第二输出信号呈第二电平，其中所述电容上的所述电压从初始电压值上升至所述预设电压值需要所述预设时间。
11.根据权利要求9所述的充电线缆，其特征在于，当所述第一输出信号为第一电平时，所述第二MOS管不导通，所述第三MOS管导通，所述电容放电，其中，当所述电容上的所述电压小于预设电压值时，所述第二输出信号呈第一电平。
12.根据权利要求9所述的充电线缆，其特征在于，所述供流单元包括电阻，所述预设时间为所述电容的电容值与所述电阻的电阻值的乘积。
13.一种识别充电线缆类型的系统，其特征在于，所述系统包括：
充电线缆，配置有指示所述充电线缆的类型的配置信号；
外部设备，用于与所述充电线缆进行双向通信，以根据所述配置信号识别出所述充电线缆的类型；还用于根据所述充电线缆的类型确定对终端的充电模式；
其中，所述充电线缆包括：
控制器，耦合于所述外部设备，用于与所述外部设备进行双向通信，以供所述外部设备识别所述充电线缆的类型；
其中，所述控制器包括：
传输端口，耦合于所述外部设备，用于传输所述外部设备发送的时钟信号；还用于接收外部电源提供的电能，以使所述控制器产生电压信号；
处理单元，耦合于所述传输端口，用于根据所述时钟信号，对所述电压信号进行逻辑运算而生成指示信号，其中，所述指示信号包括具有第一电平和第二电平的矩形波信号；
反馈单元，耦合于所述处理单元，用于当所述指示信号由第二电平变为第一电平时，反馈出指示所述充电线缆的类型的配置信号；
其中，所述传输端口还用于将所述配置信号传输至所述外部设备，以使所述外部设备根据所述配置信号识别所述充电线缆的类型。
14.根据权利要求13所述的系统，其特征在于，所述处理单元包括：
第一逻辑电路，耦合于所述传输端口，用于产生第一输出信号；
延迟单元，耦合于所述第一逻辑电路，用于根据所述第一输出信号产生第二输出信号；
第二逻辑电路，耦合于所述延迟单元和所述第一逻辑电路，用于根据所述第二输出信号产生反馈信号；
第三逻辑电路，耦合于所述第一逻辑电路，用于根据所述第一输出信号产生第三输出信号；及
第四逻辑电路，分别耦合于所述延迟单元和所述第二逻辑电路，用于对所述第二输出信号及所述第三输出信号进行与运算而产生所述指示信号；
其中，所述第一逻辑电路接收所述时钟信号、所述电压信号和所述反馈信号，当所述时钟信号由第一电平变为第二电平时，所述第一逻辑电路将所述第一输出信号由第一电平变为第二电平，
当所述第一输出信号由第一电平变为第二电平时，所述延迟单元延迟预设时间传输所述第一输出信号中的第二电平以生成所述第二输出信号，
当所述第二输出信号由第一电平变为第二电平时，所述第二逻辑电路将所述反馈信号由第一电平变为第二电平，
当所述反馈信号由第一电平变为第二电平时，所述第一逻辑电路将所述第一输出信号由第二电平变为第一电平，其中所述第一输出信号中的第二电平持续所述预设时间，所述第三逻辑电路将所述第一输出信号反相而产生所述第三输出信号。
15.根据权利要求14所述的系统，其特征在于，所述延迟单元包括：
第一MOS管，耦合于供流单元，用于镜像所述供流单元产生的偏置电流；
第二MOS管，分别耦合于所述第一MOS管和所述第一逻辑电路，其中在所述第一输出信号为第二电平时，所述第二MOS管导通，所述偏置电流流过所述第二MOS管；
第三MOS管，耦合于所述第一逻辑电路，其中在所述第一输出信号为第一电平时，所述第三MOS管导通；
电容，分别耦合于所述第二MOS管和所述第三MOS管，其中当所述第二MOS管导通而所述第三MOS管不导通时，所述电容充电；当所述第二MOS管不导通而所述第三MOS管导通时，所述电容放电；及
输出单元，耦合于所述电容和所述第四逻辑电路之间，用于根据所述电容上的电压，输出所述第二输出信号。
16.根据权利要求15所述的系统，其特征在于，当所述第一输出信号为第二电平时，所述第二MOS管导通，所述第三MOS管不导通，所述偏置电流为所述电容充电；其中，当所述电容上的所述电压小于预设电压值时，所述第二输出信号呈第一电平；当所述电容上的所述电压不小于所述预设电压值时，所述第二输出信号呈第二电平，其中所述电容上的所述电压从初始电压值上升至所述预设电压值需要所述预设时间。
17.根据权利要求15所述的系统，其特征在于，当所述第一输出信号为第一电平时，所述第二MOS管不导通，所述第三MOS管导通，所述电容放电，其中，当所述电容上的所述电压小于预设电压值时，所述第二输出信号呈第一电平。
18.根据权利要求15所述的系统，其特征在于，所述供流单元包括电阻，所述预设时间为所述电容的电容值与所述电阻的电阻值的乘积。
19.根据权利要求13所述的系统，其特征在于，所述配置信号包括第一组信号和第二组信号，所述外部设备将所述第一组信号与所述第二组信号相匹配，以识别出所述充电线缆的类型。
20.根据权利要求13所述的系统，其特征在于，所述配置信号包括第一组信号，所述外部设备将所述第一组信号与预设信号相匹配，以识别出所述充电线缆的类型，其中所述预设信号存储于所述外部设备中。
21.一种识别充电线缆类型的方法，其特征在于，所述方法包括：
控制器接收外部设备发送的时钟信号；
根据所述时钟信号，所述控制器中的处理单元对电压信号进行逻辑运算而生成指示信号，其中所述指示信号包括具有第一电平和第二电平的矩形波信号，所述电压信号是由所述控制器生成；及
当所述指示信号由第二电平变为第一电平时，所述控制器中的反馈单元反馈出指示所述充电线缆的类型的配置信号，以使所述外部设备根据所述配置信号识别所述充电线缆的类型。
22.根据权利要求21所述的方法，其特征在于，所述根据所述时钟信号，所述控制器中的处理单元对电压信号进行逻辑运算而生成指示信号的步骤包括：
当所述时钟信号由第一电平变为第二电平时，第一逻辑电路将第一输出信号由第一电平变为第二电平；
当所述第一输出信号由第一电平变为第二电平时，延迟单元延迟预设时间传输所述第一输出信号中的第二电平以生成所述第二输出信号；
当所述第二输出信号由第一电平变为第二电平时，第二逻辑电路将反馈信号由第一电平变为第二电平，其中所述反馈信号由所述第二逻辑电路产生；
当所述反馈信号由第一电平变为第二电平时，所述第一逻辑电路将所述第一输出信号由第二电平变为第一电平，其中所述第一输出信号中的第二电平持续所述预设时间；
第三逻辑电路将所述第一输出信号反相而生成第三输出信号；及
第四逻辑电路对所述第二输出信号及所述第三输出信号进行与运算而产生所述指示信号。
23.根据权利要求22所述的方法，其特征在于，当所述第一输出信号由第一电平变为第二电平时，所述延迟单元延迟所述预设时间传输所述第一输出信号中的第二电平以生成所述第二输出信号的步骤包括：
第一MOS管镜像供流单元产生的偏置电流；
当所述第一输出信号为第二电平时，第二MOS管导通，第三MOS管不导通，所述偏置电流为电容充电；及
根据所述电容上的电压，输出单元输出所述第二输出信号。
24.根据权利要求23所述的方法，其特征在于，当所述电容上的所述电压小于预设电压值时，所述第二输出信号呈第一电平；当所述电容上的所述电压不小于所述预设电压值时，所述第二输出信号呈第二电平，其中所述电容上的所述电压从初始电压值上升至所述预设电压值需要所述预设时间。
25.根据权利要求23所述的方法，其特征在于，所述供流单元包括电阻，所述预设时间为所述电容的电容值与所述电阻的电阻值的乘积。
26.根据权利要求22所述的方法，其特征在于，当所述第一输出信号由第一电平变为第二电平时，所述延迟单元延迟所述预设时间传输所述第一输出信号中的第二电平以生成所述第二输出信号的步骤包括：
当所述第一输出信号为第一电平时，第二MOS管不导通，第三MOS管导通，电容放电；及
根据所述电容上的电压，输出单元输出具有第一电平的所述第二输出信号。
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