CN113949167A - 一种充电装置及电子设备 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种充电装置及电子设备，包括：无线充电模块，用于在进行无线充电时，为所述充电电压转换模块提供第一充电电压；有线充电接口，通过第一开关与充电电压转换模块连接，用于在进行有线充电时，为充电电压转换模块提供第二充电电压；通过第二开关与电源电压转换模块连接，将电源电压转换模块提供的第三电压输出；充电电压转换模块，用于在进行有线充电时，将有线充电接口输入的所述第二充电电压进行电压转换后输出至电池；在进行无线充电时，将无线充电模块输入的所述第一充电电压进行电压转换后输出至所述电池；电源电压转换模块，用于在进行有线反向充电时，将电池的电压转换为第三电压，并通过有线充电接口输出。

Description

一种充电装置及电子设备

技术领域

本申请涉及电路技术领域，尤其涉及一种充电装置及电子设备。

背景技术

随着无线充电技术的发展，越来越多的电子设备具备了无线充电功能。以手机为例，各个手机制造商制造的手机都配置了无线充电功能。无线充电往往是配合有线充电功能一起实现的，即支持无线充电功能的电子设备，通常也支持有线充电，为此一个电子设备中的充电装置通常包括无线充电模块和有线充电模块。同时支持有线充电和无线充电的电子设备，一般还支持有线反向充电以及无线反向充电。由于电子设备同时支持有线充电和无线充电时，充电装置所需支持的功能过多，因此往往需要较多的器件和软件流程，来实现功能切换，导致电路设计的较复杂。

发明内容

本申请实施例提供一种充电装置及电子设备，用以在保持已有的充电装置的功能的情况下，可以降低充电装置的复杂度。

第一方面，本申请提供一种充电装置包括：无线充电模块，有线充电接口，充电电压转换模块，电源电压转换模块，第一开关以及第二开关。示例性的，无线充电模块，用于在接收到中央处理器的无线充电控制指令时，为充电电压转换模块提供第一充电电压；

有线充电接口，通过第一开关与充电电压转换模块连接，用于在进行有线充电时，为充电电压转换模块提供第二充电电压；通过第二开关与电源电压转换模块连接，将电源电压转换模块提供的第三电压输出；

充电电压转换模块，用于在接收到中央处理器的有线充电控制指令时，将有线充电接口输入的第二充电电压进行电压转换后输出至电池；在进行无线充电时，将无线充电模块输入的第一充电电压进行电压转换后输出至电池；

电源电压转换模块，用于在接收到中央处理器的有线反向充电控制指令时，将电池的电压转换为第三电压，并通过有线充电接口输出第三电压。

示例性的，本申请实施例中，充电电压转换模块包括BUCK模块和电荷泵模块中的至少一项；

在进行有线充电或无线充电时，通过BUCK模块或电荷泵模块进行电压转换。

在一种可能的实现方式中，充电电压转换模块还用于：

在接收到中央处理器的无线反向充电控制指令时，通过BUCK模块将电池的电压转换为第四电压，并通过无线充电模块输出第四电压。

在一种可能的实现方式中，充电电压转换模块还包括保护电路模块，保护电路模块用于获取充电电压转换模块输出至电池的充电电压；

充电电压转换模块还用于：当充电电压大于第二阈值时，通过保护电路模块中断对电池的充电。

在一种可能的实现方式中，当进行有线充电时，第一开关处于导通状态，当进行无线充电时，第一开关处于断开状态；

当进行有线反向充电时，第二开关处于导通状态，当进行无线反向充电时，第二开关处于断开状态。

在一种可能的实现方式中，第一开关包括两个串联的金属氧化物半导体场效晶体MOSFET管。

在一种可能的实现方式中，第一开关包括第一N沟道金属氧化物半导体场效晶体NMOSFET管和第二NMOSFET管；

其中，第一NMOSFET管的源极与第二NMOSFET管的源极电连接，第一NMOSFET管的栅极与第二NMOSFET管的栅极电连接形成第一开关的控制端，第一NMOSFET管的漏极与有线充电接口电连接，第二NMOSFET管的漏极与充电电压转换模块的一个输入端电连接。

在一种可能的实现方式中，第二开关包括两个串联的MOSFET管。

在一种可能的实现方式中，第二开关包括第一P沟道金属氧化物半导体场效晶体PMOSFET管和第二PMOSFET管；

其中，第一PMOSFET管的源极与第二PMOSFET管的源极电连接，第一PMOSFET管的栅极与第二PMOSFET管的栅极电连接形成第二开关的控制端，第一PMOSFET管的漏极与有线充电接口电连接，第二PMOSFET管的漏极与电源电压转换模块的一个输入端电连接。

在一种可能的实现方式中，有线充电接口为通用串行总线USB接口。

在一种可能的实现方式中，无线充电模块与充电电压转换模块之间，还包括电压模块；

电压模块，用于提升无线充电模块的输出电压。

在一种可能的实现方式中，电压模块的输入电压和输出电压之间的比值为1:2或1:4。

在一种可能的实现方式中，无线充电模块支持采用Qi标准或者电源事物联盟PMA标准进行无线充电。

在一种可能的实现方式中，中央处理器位于片上系统SoC中。

在一种可能的实现方式中，中央处理器通过集成电路I2C总线分别与无线充电模块、充电电压转换模块以及电源电压转换模块连接。

第二方面，本申请还提供一种电子设备，包括如第一方面的任一种充电装置。

附图说明

图1为本申请一实施例提供的一种充电装置结构示意图；

图2为本申请一实施例提供的一种连接示意图；

图3为本申请一实施例提供的一种无线充电模块结构示意图；

图4为本申请另一实施例提供的一种充电电压转换模块结构示意图；

图5为本申请一实施例提供的一种第一开关结构示意图；

图6为本申请一实施例提供的一种第二开关结构示意图；

图7为本申请一实施例提供的一种反向充电示意图；

图8为本申请一实施例提供的另一种充电装置结构示意图。

具体实施方式

下面将结合附图对本申请作进一步地详细描述。方法实施例中的具体操作方法也可以应用于装置实施例或系统实施例中。需要说明的是，在本申请以下实施例的描述中“至少一个”是指一个或多个，其中，多个是指两个或两个以上。鉴于此，本发明实施例中也可以将“多个”理解为“至少两个”。“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，字符“/”，如无特殊说明，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。另外，需要理解的是，在本申请的描述中，“第一”、“第二”等词汇，仅用于区分描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性，也不能理解为指示或暗示顺序。

另外，在本申请实施例中，“示例的”一词用于表示作例子、例证或说明。本申请中被描述为“示例”的任何实施例或设计方案不应被解释为比其它实施例或设计方案更优选或更具优势。确切而言，使用示例的一词旨在以具体方式呈现概念。

需要说明的是，本申请实施例描述的电路结构以及业务场景是为了更加清楚的说明本申请实施例的技术方案，并不构成对于本申请实施例提供的技术方案的限定。

需要指出的是，本申请实施例中“接入”指的是两个接口之间实现了电气连接，且两个接口中互相对应的引脚一一连接，但本申请实施例对两个接口之间具体的连接方式并不多作限制。例如，该连接可以是插入、对接等等。以插入为例，接口1接入接口2，既可以是接口1插入了接口2，又可以是接口2插入了接口1。

本申请以下实施例提供的充电装置不仅可以用于对电子设备内部的电池进行充电，还可以将电池作为电源向外部供电，即反向充电。所谓反向充电，指的是电子设备(例如手机、平板电脑等)可以通过有线/无线方式，利用自身电池中存储的电能，为另一个电子设备(例如另一台手机)充电(例如通过有线或者无线方式提供电能)。当采用有线方式反向充电时，可以通过通用串行总线(universal serial bus，USB)活动式(on the go，OTG)连接需要充电的设备，以实现有线反向充电。当采用无线方式反向充电时，可以通过线圈发射无线充电信号，以实现无线反向充电。

本申请实施例提供的充电装置可以应用于各种包括电池的电子设备，包括但不限于手机、平板电脑、带无线收发功能的电脑、虚拟现实(virtual reality，VR)终端、增强现实(augmented reality，AR)终端、工业控制(industrial control)中的无线终端、无人驾驶(self driving)中的无线终端、远程医疗(remote medical)中的无线终端、智能电网(smart grid)中的无线终端、运输安全(transportation safety)中的无线终端、智慧城市(smart city)中的无线终端、智慧家庭(smart home)中的无线终端等。

如图1所示，为本申请一实施例提供的一种充电装置结构示意图。图1示出了本申请提供的充电装置的主要模块，包括无线充电模块101、有线充电接口102、第一开关103、充电电压转换模块104、第二开关105以及电源电压转换模块106。

本申请一实施例中，可以通过中央处理器控制无线充电模块101、充电电压转换模块104以及电源电压转换模块106进行工作。

具体的，在需要进行无线充电时，例如中央处理器通过线圈检测到无线充电信号时，中央处理器可以向无线充电模块101发送无线充电控制指令，从而指示无线充电模块101进行无线充电。

在需要进行无线反向充电时，例如，中央处理器通过线圈检测到外部的设备发送的无线反向充电请求时，中央处理器可以向无线充电模块101发送无线反向充电控制指令，从而指示无线充电模块101进行无线反向充电。

其中，进行无线充电时，无线充电模块101通过线圈获取电能，为电池提供充电电压。进行无线反向充电时，无线充电模块101将电池提供的电能，通过线圈向其他设备充电。

进一步的，在需要进行有线充电时，例如，中央处理器检测到有线充电接口102与外部的充电器连接时，中央处理器向充电电压转换模块104发送有线充电控制指令，从而指示充电电压转换模块104将有线充电接口102输入的电压，转换为向电池充电的充电电压。

在需要进行有线反向充电时，例如，中央处理器检测到与有线充电接口102连接的外部的设备发送的有线反向充电请求时，中央处理器向充电电压转换模块104发送有线反向充电控制指令，从而指示充电电压转换模块104将电池提供的电压，转换为向与有线充电接口102连接的设备进行充电的充电电压。

需要说明的是，中央处理器可以为独立于图1所示的充电装置，例如图1所示的充电装置应用于电子设备中时，中央处理器可以位于电子设备的片上系统(system on chip，SoC)中。该SOC可以用于处理指令以及处理计算机软件中的数据等操作。

中央处理器可以与充电装置中的各个模块进行连接，例如可以如图2所示。图2中，中央处理器可以通过集成电路总线(Inter-Integrated Circuit，I2C)总线与无线充电模块、充电电压转换模块、电源电压转换模块以及电压模块连接。

中央处理器可以通过I2C总线向无线充电模块、充电电压转换模块、电源电压转换模块以及电压模块等传输控制指令。

中央处理器还可以与第一开关以及第二开关连接，从而控制第一开关以及第二开关的导通或断开。

无线充电模块101与线圈108的输出端连接，并与充电电压转换模块104的一端连接。当电子设备进行无线充电时，无线充电模块101可以为充电电压转换模块104提供充电电压，为了描述方便将该充电电压称为第一充电电压。无线充电模块101提供的第一充电电压较高，无法直接为电池107充电。充电电压转换模块104可以将无线充电模块101提供的第一充电电压进行电压转换，转换为适用于为电池107充电的电压。

在另外一些实施例中，无线充电模块101与充电电压转换模块104之间还可以包括1个电压模块109，或者多个串联的电压模块109等。图1中以一个电压模块为例进行说明。电压模块109可以提升无线充电模块101的输出电压，电压模块109的输入电压和输出电压之间的比值可以包括但不限于1:2或1:4等。通过提升无线充电模块101的输出电压，可以提高无线充电功率等级，提高无线充电的效率。关于电压模块109的具体实现方式，本申请实施例并不限定，在此不再赘述。

有线充电接口102，通过第一开关103与所述充电电压转换模块104连接，用于在进行有线充电时，为所述充电电压转换模块104提供充电电压，为了描述方便将该充电电压称为第二充电电压。同样的，有线充电接口102提供的第二充电电压较高，无法直接为电池107充电。充电电压转换模块104可以将第二充电电压进行电压转换，转换为适用于为电池107充电的电压。

本申请实施例对有线充电接口102的具体类型并不限定，例如有线充电接口102可以为通用串行总线(Universal Serial Bus，USB)接口，例如可以为USB type-c接口，或者是微(Micro)B型的USB接口等符合USB标准规范的接口。

有线充电接口102为USB接口时，可以包括接地(GND)引脚、触发引脚、数据正(DP)引脚、数据负(DM)引脚和供电总线(VBUS)引脚。其中，DP引脚也可以称为D+引脚，DM引脚也可以称为D-引脚。上述各个引脚分别具有不同的功能，具体包括用参考现有技术中的描述，在此不再赘述。

有线充电接口102还可以是其它类型的接口，例如闪电(lighting)接口等，在此不再赘述。

在另一些实施例中，上述有线充电接口102，还可以通过第二开关105与电源电压转换模块106连接。当进行有线充电时，所述第一开关103处于导通状态，当进行无线充电时，所述第一开关103处于断开状态；相应的，当进行有线反向充电时，所述第二开关105处于导通状态，当进行无线反向充电时，所述第二开关105处于断开状态。

应理解，有线充电接口102可以在电池107被充电时，有线充电接口102可以用于连接充电器，接收外界提供的电能。在向外供电，也就是对外反向充电时，有线充电接口102连接其它电子设备，有线充电接口102也可以向外输出电能，从而可以为其它电子设备充电。

电源电压转换模块106，其一端与电池107连接，另一端与第二开关105连接。当进行有线反向充电时，电源电压转换模块106可以将电池107提供的电压进行转换，并通过有线充电接口102输出至被充电设备。

需要说明的是，图1中的充电装置中可能还存在一些配合上述模块的外围电路，这些外围电路的具体实现方式，本申请实施例并不限定，在此不再示出。下面分别描述充电装置中的各个模块的功能以及结构。

本申请实施例中，线圈108支持无线正向充电和无线反向充电。其中，无线正向充电，指的是通过无线方式，将接收到的无线充电信号转换为向电池充电的充电电压，并通过该充电电压向电池充电。无线反向充电，指的是通过无线方式，利用电池中存储的电能，为另一个电子设备(例如另一台手机)充电。

当无线正向充电时，线圈108用于接收无线充电器上无线充电发射线圈所产生的电磁波，并基于电磁感应或电磁共振原理，将接收到的电磁波转换为电流，输出至无线充电模块101。当无线反向充电时，线圈108用于将无线充电模块101提供的电流转换为电磁波，并发射出去。

线圈108通常在基板上面先后设置有保护层、线圈层、粘接层以及屏蔽层，其中，保护层用于防止保护层中的金属线圈不被水汽腐蚀、以及外部应力，并可以使得金属线圈绝缘，粘接层用于将屏蔽层固定在线圈层上。线圈层可以采用柔性电路板(Flexible PrintedCircuit，FPC)或者绕线形式，屏蔽层中的屏蔽材料可以采用纳米晶或铁氧体形式，也可以采取其他形式，本申请实施例并不限定。

以上只是示例，线圈108的具体结构，还可能存在其他形式，本申请实施例并不限定。

本申请实施例中，在为电池进行无线充电时，无线充电模块101可以将线圈108输出的交流电转换为直流电，并进行电压转换后输出至充电电压转换模块104。

在进行无线反向充电时，无线充电模块101可以将充电电压转换模块104反向输出的直流电转换为交流电，并进行电压转换后输出至线圈108。

无线充电模块101的结构可以如图3所示。图3所示的无线充电模块101可以包括整流桥201、逆变桥202以及主低压差线性稳压器(low dropout regulator，LDO)203。

当为电池进行无线充电时，可以通过整流桥201将线圈108提供的交流电转换为直流电。相应的，当进行无线反向充电时，可以通过逆变桥202将充电电压转换模块104提供的直流电转换为交流电。

进一步的，转化为直流电的电源质量可能不够好，且幅值容易波动，通过主LDO203处理后，可以得到幅值稳定，且具有限流限压功能的电压。当然，本申请实施例并不局限于采用主LDO 203实现上述功能，具体并不限制。

无线充电模块101可以支持采用各种无线充电标准进行无线充电，包括但不限于Qi标准、电源事物联盟(Power Matters Alliance，PMA)标准等。

无线充电模块101除了包括上述模块之外，还可以包括通讯模块204、供电模块205、保护模块206、处理模块207、存储模块208以及检测模块209等。无线充电模块101中包括的各个模块之间的连接关系，本申请实施例并不限定，具体可以参考现有技术中的描述，在此不再赘述。下面描述这些模块的功能。

供电模块205，可以为无线充电模块101内部的各个模块提供工作所需的电压。

通讯模块204，用于解析各种无线充电标准，例如无线充电联盟(英语：WirelessPower Consortium，缩写WPC)标准等。

处理模块207，可以控制无线充电模块101内部的各个模块的工作、时序以及输入输出状态等。

存储模块208，可以存储无线充电相关的数据、配置信息等。

检测模块209，可以检测无线充电模块101内部的各个模块的电流、电压以及温度等信息。

保护模块206，可以根据检测模块209检测到的电流、电压以及温度，提供过压、短路、过流、过温等保护功能，确保无线充电模块101不会损坏。

需要说明的是，以上只是示例，无线充电模块101的结构也不限定为图2所示的结构，在此不再逐一举例说明。

本申请一些实施例中，充电电压转换模块也可以称为充电集成电路(IntegratedCircuit，IC)，本申请实施例对充电电压转换模块的名称并不限定。

本申请一些实施例中，充电电压转换模块104的结构可以如图4所示。图4所示的充电电压转换模块104可以包括BUCK模块301、电荷泵(charge pump)模块302、检测模块303、协议模块304、保护电路模块305以及控制模块306。

其中，图4只是示例，本申请实施例中，充电电压转换模块104也可以只包括BUCK模块301和电荷泵模块302中的一个，例如只包括BUCK模块301。或者也可以不将BUCK模块301和电荷泵模块302都集成在充电电压转换模块104中，而是在充电电压转换模块104之外，采用分立的芯片实现，例如充电电压转换模块104包括BUCK模块301，但是在充电电压转换模块104之外，还包括电荷泵模块302对应的分立芯片；或者采用多个BUCK模块和电荷泵模块的组合等，本申请实施例对此并不限定。

需要说明的是，充电电压转换模块104除了包括上述模块之外，还可以包括其它模块，本申请实施例并不限定。充电电压转换模块104中包括的各个模块之间的连接关系，本申请实施例并不限定，具体可以参考现有技术中的描述，在此不再赘述。下面描述这些模块的功能。

由于无线充电模块101提供的第一充电电压或者通过有线充电接口102输入的第二充电电压较高，电池充电时，不能直接将第一充电电压或第二充电电压作为电池的充电电压。为此充电电压转换模块104可以将输入的较高的电压转换为较小的电压，避免为电池充电的电压过大。

充电电压转换模块104中的BUCK模块301可以实现电压转换。在为电池充电时，BUCK模块301，可以将无线充电模块101提供的第一充电电压或者通过有线充电接口102输入的第二充电电压转换为与电池匹配低电压，供给电池充电使用。

进一步的，BUCK模块301还可以将低电压转换到高电压。具体的，所述BUCK模块301可以将所述电池的电压转换为第四电压，第四电压大于电池的电压，通过所述无线充电模块101输出所述第四电压，从而实现无线反向充电。

充电电压转换模块104中，还可以通过电荷泵模块302实现电压转换。

电荷泵模块302，采用电容充放电，利用电容两端电压不能突变的原理，实现升压或降压。电荷泵模块302最大的特点是输入电压和输出电压的比例是固定的，因为电压比值固定，因此随着充电过程中电池电压抬升，需要检测模块303和控制模块306配合使得输入电压基本维持在固定比值。

本申请实施例中，充电电压转换模块104包括BUCK模块301和电荷泵模块302时，在为电池充电时，可以根据实际情况使用BUCK模块301或电荷泵模块302进行电压转换。

例如可以根据充电电压转换模块104的电流大小、电池电压、温度、充电器、充电线等多因素确定采用哪个模块进行电压转换。举例来说，电池电压较低，充电电压转换模块104和充电线支持快充协议时，可以采用电荷泵模块302进行电压转换。

需要说明的是，电荷泵模块302比BUCK模块301的充电效率高，因此可以优先使用电荷泵模块302进行电压转换，为电池充电。当电池在充电过程中，电量较高时，电池的电压也随之升高。由于电荷泵模块302的输入电压与输出电压的比值是固定值，当电池的电压过高，使得电荷泵模块302无法根据该固定值进行电压转换时，可以切换到BUCK模块301进行电压转换。

检测模块303：检测充电电压转换模块104的输入电压、输入电流、输出电压、输出电流等工作状态。

协议模块304：用于解析充电电压转换模块104与电子设备通讯的协议、通用串行总线(Universal Serial Bus，USB)协议、电力输送(Power Delivery，PD)协议以及快速充电协议等协议。

保护电路模块305：根据检测模块303检测到的电流和电压等信息，为充电电压转换模块104提供过流、过压、过温、短路等保护功能。

控制模块306：在整个充电流程过程中，对充电电压转换模块104输出的电流、电压等进行控制。

本申请实施例中，第一开关103可以通过金属氧化物半导体场效晶体(MetalOxide Semiconductor Field-Effect Transistor，MOSFET)管实现，例如第一开关103可以包括两个串联的MOSFET管。通过MOSFET来实现，可以确保阻抗较低，充电效果较好。

第一开关103包括两个串联的MOSFET管时，这两个MOSFET管可以是P沟道金属氧化物半导体(P-channel Metal Oxide Semiconductor Field-Effect Transistor，PMOSFET)管，也可以是N沟道金属氧化物半导体(N-channel Metal Oxide Semiconductor Field-Effect Transistor，N MOSFET)管。

举例来说，第一开关103包括的两个串联的MOSFET管为NMOSFET管时，可以包括第一NMOSFET管和所述第二NMOSFET管。具体的，如图5所示，为本申请实施例提供的一种第一开关的结构示意图。图5中，第一开关103包括第一NMOSFET管1031和第二NMOSFET管1032。第一NMOSFET管1031的源极与第二NMOSFET管1032的源极电连接，所述第一NMOSFET管1031的栅极与所述第二NMOSFET管1032的栅极电连接形成所述第一开关103的控制端，所述第一NMOSFET管1031的漏极与所述有线充电接口电连接，所述第二NMOSFET管1032的漏极与所述充电电压转换模块的一个输入端电连接。图5中，第一开关103的控制端输入高电平时，第一开关103处于导通状态；第一开关103的控制端输入低电平时，第一开关103处于断开状态。

本申请实施例中，第二开关105也可以包括两个串联的MOSFET管。第二开关105包括两个串联的MOSFET管时，这两个MOSFET管可以是PMOSFET管，也可以是NMOSFET管。

举例来说，第二开关105包括的两个串联的MOSFET管为PMOSFET管时，可以包括第一PMOSFET管和所述第二PMOSFET管。具体的，如图6所示，为本申请实施例提供的一种第二开关的结构示意图。图6中，第一PMOSFET管1051的源极与第二PMOSFET管1052的源极电连接，所述第一PMOSFET管1051的栅极与所述第二PMOSFET管1052的栅极电连接形成所述第一开关的控制端，所述第一PMOSFET管1051的漏极与所述有线充电接口102电连接，所述第二PMOSFET管1052的漏极与所述电源电压转换模块106的一个输入端电连接。图6中，第二开关105的控制端输入低电平时，第一PMOSFET管1051和第二PMOSFET管1052的栅极同时接低电平，第一PMOSFET管1051和第二PMOSFET管1052会同时导通，第二开关105关处于导通状态，从而在有线充电接口102、第一PMOSFET管1051、第二PMOSFET管1052、电源电压转换模块106之间形成通路。

第二开关105的控制端输入高电平时，第一PMOSFET管1051和第二PMOSFET管1052的栅极同时接高电平，第一PMOSFET管1051和第二PMOSFET管1052会同时断开，第二开关105处于断开状态，从而在有线充电接口102、第一PMOSFET管1051、第二PMOSFET管1052、电源电压转换模块106之间形成断路。

本申请一些实施例中，第二开关105的控制端可以包括一个NMOSFET管1053。NMOSFET管1053的源极接地，NMOSFET管1053的漏极接第一PMOSFET管1051和第二PMOSFET管1052的栅极，NMOSFET管1053的栅极接高电平时，所述NMOSFET管1051的源极与漏极之间导通，使得第一PMOSFET管1051和第二PMOSFET管1052会同时接地，从而使得第一PMOSFET管1051和第二PMOSFET管1052会同时导通；NMOSFET管1053的栅极接低电平时，所述NMOSFET管1051的源极与漏极之间断开，从而使得第一PMOSFET管1051和第二PMOSFET管1052会同时导通。

上述电路中，由于NMOSFET管以及PMOSFET管在导通时有几毫秒的延迟，因此在NMOSFET管1053、第一PMOSFET管1051和第二PMOSFET管1052依次导通之后，可以实现对来自有线充电接口102的静电电荷的泻放，从而实现静电保护，从而避免静电对电路造成的影响。

电源电压转换模块106也可以称为BOOST升压电路模块等。本申请实施例提供的充电装置，还可以支持有线反向充电。有线反向充电时，由于电池107的电压较低，不能满足有线反向供电的电压需求，需要采用电源电压转换模块106将电池的电压进行升压，使得电池可以作为向外供电的电源。本申请实施例对电源电压转换模块106的具体电路并不限定，具体可以参考现有技术中的描述，在此不再赘述。

电池107：本申请实施例中的电池107可以是锂电池，也可以是其他材料制作的电池，本申请实施例对此并不限定。

结合前面的描述，本申请实施例提供的充电装置可以实现以下功能：

1、有线充电。

当进行有线充电时，第一开关103处于导通状态，第二开关105处于断开状态，有线充电接口102接入外部的供电电源，为充电电压转换模块104提供第二充电电压。充电电压转换模块104将第二充电电压转换为电池107充电所需的较低的电压，并通过转换后的电压为电池107充电。

2、无线充电。

当进行无线充电时，第一开关103处于断开状态，第二开关105处于断开状态。

无线充电模块101为充电电压转换模块104提供第一充电电压，充电电压转换模块104将第一充电电压转换为电池107充电所需的较低的电压，并通过转换后的电压为电池107充电。

3、无线反向充电。

本申请实施例中，将提供电源的电子设备称为主设备(host device)，被充电的电子设备可以称为从设备(slave device)。

当进行无线反向充电时，第一开关103处于断开状态，第二开关105处于断开状态。充电电压转换模块104将电池的电压转换为较高的电压，即第三电压。充电电压转换模块104提供的电流为直流，为此无线充电模块101将直流电转换为交流电之后，通过线圈108转换为无线信号发射至被充电的电子设备，即从设备。

4、有线反向充电。

有线反向充电过程也可以称为OTG充电过程。OTG充电过程中，第一开关103处于断开状态，第二开关105处于导通状态。主设备的有线充电接口102通过充电线与从设备的充电接口连接。主设备在确定接入从设备后，可以通过电源电压转换模块106将电池的电压转换为较高的电压，并通过有线充电接口102为从设备进行充电。

示例性的，如图7所示，主设备601为从设备602充电。在进行充电之前，主设备601的有线充电接口102与从设备的充电接口603通过充电线604连接。OTG充电过程中，主设备601可以从有线充电接口102向充电线604输出电能，充电线604接收到的电能被传输至从设备602的充电接口603。从设备602进而可以利用充电接口603输入的电能进行工作或充电。需要指出的是，本申请实施例中充电线604的形状既可以是线形，也可以是方形、圆形等非线形形状，本申请实施例对充电线604的形状并不多作限制。

结合前面的描述，下面描述当本申请实施例提供的充电装置同时实现两种功能时的策略，具体参考表1所示。

表1

结合表1可知，当同时进行无线充电和有线充电时，因为优先充电的效率是比无线充电的效率高的，所以可以优先进行有线充电。

结合表1可知，采用本申请实施例提供的充电装置，可以同时提供无线反向充电和有线反向充电的功能；也可以同时提供无线充电和有线反向充电的功能。

另外，当同时进行无线反向充电和有线充电时，无线反向充电所需的电能可以是通过有线充电获得的。具体的，在该情况下，有线充电接口102输入的电能不仅输出至电池107，从有线充电接口102输入的电能还通过第一开关103输出至无线充电模块101，最后通过线圈108输出至被充电设备，即无线反向充电的电能不是电池107提供的，而是有线充电接口102提供的。需要注意的是，在该情况下，无线反向充电的功率需要低于有线充电的功率，否则无法同时进行无线反向充电和有线充电。

通过前面的描述可知，本申请实施例提供的充电装置能够满足无线正向充电、无线反向充电、有线正向充电、有线反向充电等功能，本申请实施例提供的充电装置的结构简单，实现低成本设计，减少控制流程，提高充电效率。

可以理解的是，本申请实施例并不对图1所示的充电装置的具体结构进行限定。在本申请另一些实施例中，充电装置中还可以包括比图1所示更多或更少的部件。举例来说，如图8所示，在图1的基础上，本申请实施例提供的充电装置还可以包括第三开关110、第四开关111。

其中，图8中，电压模块109可以存在，也可以不存在，本申请实施例并不限定。

当电压模块109不存在时，无线充电模块101通过第三开关110与充电电压转换模块104连接；无线充电模块101通过第四开关111与电源电压转换模块106连接。

当不进行无线充电时，可以控制第三开关110断开；当进行无线充电时，可以控制第三开关110导通，从而使得无线充电模块101提供电池充电所需的电能。

相应的，当不进行无线反向充电时，可以控制第四开关111断开；当进行无线反向充电时，可以控制第四开关111导通，电源电压转换模块106从而可以将电池的电压进行转换后，输出至无线充电模块101，无线充电模块101从而可以提供无线反向充电所需的电能。

第三开关110和第四开关111的具体实现方式，可以参考第一开关103或者第二开关105中的实现方式，在此不再赘述。

在本申请实施例中，还提供一种电子设备，包括上面图1所示的充电装置。电子设备也可以称为用户设备(user equipment，UE)、接入终端、用户单元、用户站、移动站、远方站、远程终端、移动设备、用户终端、用户代理或用户装置。在实际应用中，本申请的实施例中的终端设备可以是手机(mobile phone)、平板电脑(Pad)、带无线收发功能的电脑、虚拟现实(virtual reality，VR)终端、增强现实(augmented reality，AR)终端、工业控制(industrial control)中的无线终端、无人驾驶(self driving)中的无线终端、远程医疗(remote medical)中的无线终端、智能电网(smart grid)中的无线终端、运输安全(transportation safety)中的无线终端、智慧城市(smart city)中的无线终端、智慧家庭(smart home)中的无线终端等等。本申请的实施例对应用场景不做限定。

可以理解的是，本申请实施例并不对电子设备的具体结构进行限定。在本申请另一些实施例中，电子设备中还可以包括比图1所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者拆分某些部件，或者不同的部件布置。

例如，电子设备还可以包括中央处理器，外部存储器接口，内部存储器，天线，移动通信模块，无线通信模块，音频模块，扬声器，受话器，麦克风，耳机接口，传感器模块，按键，马达，指示器，摄像头，显示屏，以及用户标识模块(subscriber identification module，SIM)卡接口等。其中，传感器模块可以包括压力传感器，陀螺仪传感器，气压传感器，磁传感器，加速度传感器，距离传感器，接近光传感器，指纹传感器，温度传感器，触摸传感器，环境光传感器，骨传导传感器等。

领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本申请是参照根据本申请的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (16)

1.一种充电装置，其特征在于，所述充电装置包括：无线充电模块，有线充电接口，充电电压转换模块，电源电压转换模块，第一开关以及第二开关；

所述无线充电模块，用于在接收到中央处理器的无线充电控制指令时，为所述充电电压转换模块提供第一充电电压；

所述有线充电接口，通过所述第一开关与所述充电电压转换模块连接，用于在进行有线充电时，为所述充电电压转换模块提供第二充电电压；通过所述第二开关与所述电源电压转换模块连接，将所述电源电压转换模块提供的第三电压输出；

所述充电电压转换模块，用于在接收到所述中央处理器的有线充电控制指令时，将所述有线充电接口输入的所述第二充电电压进行电压转换后输出至电池；在进行无线充电时，将所述无线充电模块输入的所述第一充电电压进行电压转换后输出至所述电池；

所述电源电压转换模块，用于在接收到所述中央处理器的有线反向充电控制指令时，将所述电池的电压转换为所述第三电压，并通过所述有线充电接口输出所述第三电压。

2.根据权利要求1所述的充电装置，其特征在于，所述充电电压转换模块包括BUCK模块和电荷泵模块中的至少一项；

在进行有线充电或无线充电时，通过所述BUCK模块或所述电荷泵模块进行电压转换。

3.根据权利要求2所述的充电装置，其特征在于，所述充电电压转换模块还用于：

在接收到所述中央处理器的无线反向充电控制指令时，通过所述BUCK模块将所述电池的电压转换为第四电压，并通过所述无线充电模块输出所述第四电压。

4.根据权利要求2至3任一所述的充电装置，其特征在于，所述充电电压转换模块还包括保护电路模块，所述保护电路模块用于获取所述充电电压转换模块输出至所述电池的充电电压；

所述充电电压转换模块还用于：当所述充电电压大于第二阈值时，通过所述保护电路模块中断对所述电池的充电。

5.根据权利要求1至4任一所述的充电装置，其特征在于，当进行有线充电时，所述第一开关处于导通状态，当进行无线充电时，所述第一开关处于断开状态；

当进行有线反向充电时，所述第二开关处于导通状态，当进行无线反向充电时，所述第二开关处于断开状态。

6.根据权利要求1至5任一所述的充电装置，其特征在于，所述第一开关包括两个串联的金属氧化物半导体场效晶体MOSFET管。

7.根据权利要求6所述的充电装置，其特征在于，所述第一开关包括第一N沟道金属氧化物半导体场效晶体NMOSFET管和第二NMOSFET管；

其中，所述第一NMOSFET管的源极与所述第二NMOSFET管的源极电连接，所述第一NMOSFET管的栅极与所述第二NMOSFET管的栅极电连接形成所述第一开关的控制端，所述第一NMOSFET管的漏极与所述有线充电接口电连接，所述第二NMOSFET管的漏极与所述充电电压转换模块的一个输入端电连接。

8.根据权利要求1至7任一所述的充电装置，其特征在于，所述第二开关包括两个串联的MOSFET管。

9.根据权利要求8所述的充电装置，其特征在于，所述第二开关包括第一P沟道金属氧化物半导体场效晶体PMOSFET管和第二PMOSFET管；

其中，所述第一PMOSFET管的源极与所述第二PMOSFET管的源极电连接，所述第一PMOSFET管的栅极与所述第二PMOSFET管的栅极电连接形成所述第二开关的控制端，所述第一PMOSFET管的漏极与所述有线充电接口电连接，所述第二PMOSFET管的漏极与所述电源电压转换模块的一个输入端电连接。

10.根据权利要求1至9任一所述的充电装置，其特征在于，所述有线充电接口为通用串行总线USB接口。

11.根据权利要求1至10任一所述的充电装置，其特征在于，所述无线充电模块与所述充电电压转换模块之间，还包括电压模块；

所述电压模块，用于提升所述无线充电模块的输出电压。

12.根据权利要求11所述的充电装置，其特征在于，电压模块的输入电压和输出电压之间的比值为1:2或1:4。

13.根据权利要求1至12任一所述的充电装置，其特征在于，所述无线充电模块支持采用Qi标准或者电源事物联盟PMA标准进行无线充电。

14.根据权利要求1至13任一所述的充电装置，其特征在于，所述中央处理器位于片上系统SoC中。

15.根据权利要求1至13任一所述的充电装置，其特征在于，所述中央处理器通过集成电路I2C总线分别与所述无线充电模块、所述充电电压转换模块以及所述电源电压转换模块连接。

16.一种电子设备，其特征在于，包括如权利要求1至15中任意一项所述的充电装置。

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