CN114172223A - 一种快充保护方法 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种快充保护方法，包括：在快充过程中，快充保护电路实时检测快充协议信号；在检测到所述快充协议信号消失时，快充保护电路输出拔出信号，其中，所述快充协议信号在所述外部设备被拔出时消失；以及根据所述拔出信号控制快充保护电路的电压转换模块将输出电压从快充电压降低至预设电压；其中，从检测到所述快充协议信号消失到所述电压转换模块开始降低所述输出电压所需要的时间小于所述外部设备从开始被拔出到被完全拔出所需要的时间。如此，能够提前检测出外部设备的拔出动作，并在外部设备被完全拔出之前降低输出电压，从而有效地减小输出电压的过冲幅度。

Description

一种快充保护方法

技术领域

本申请涉及充电技术领域，尤其涉及一种快充保护电路和方法、快充芯片以及具有所述快充保护电路或快充芯片的快充供电设备。

背景技术

近年来，随着快充技术的发展，各种快充技术应用越来越广泛。移动终端，例如手机、平板电脑等，在快充时会通过快充协议向具有快充芯片的快充供电设备，例如快充移动电源或快充适配器等申请快充电压，以缩短移动终端的充电时间。以具有快充芯片的快充移动电源为例，目前的快充移动电源根据快充协议能够输出9V、12V、15V等不同电压档位的电压。例如，QC协议2.0可以申请到9V或12V的电压，PD协议可以申请到9V、12V、或15V的电压。当使用快充移动电源给移动终端充电时，如果在快充充电过程中间突然拔除移动终端，由于快充移动电源的电源瞬态响应特性，会导致输出电压出现过冲。如果该过冲电压幅度过大，会对快充移动电源的安全性带来一定的影响，严重的甚至会损坏快充移动电源。

发明内容

本申请提供一种快充保护电路和方法、快充芯片、以及快充供电设备，能够针对快充过程中出现的外部设备突然拔出的情况，提前快速地检测出外部设备的拔出动作，并在外部设备被完全拔出之前提前降低输出电压，从而能够有效地减小输出电压的过冲幅度，提高快充供电设备，例如快充移动电源或快充适配器的安全性。

本申请的第一方面提供一种快充保护电路，所述快充保护电路包括USB接口、电压转换模块、快充控制模块、以及插拔检测模块。所述USB接口用于与外部设备电连接。所述电压转换模块与所述USB接口电连接。所述快充控制模块与所述电压转换模块以及所述USB接口分别电连接，所述快充控制模块用于通过所述USB接口获取所述外部设备的快充协议信号，并根据所述快充协议信号识别所述外部设备的快充电压请求，以及根据所述快充电压请求控制所述电压转换模块给所述USB接口输出相应的快充电压，以对所述外部设备进行快速充电。所述插拔检测模块与所述USB接口电连接，用于通过所述USB接口实时检测所述快充协议信号，并在检测到所述快充协议信号消失时，输出拔出信号。其中，所述快充协议信号在所述外部设备开始被拔出时消失。所述快充控制模块还与所述插拔检测模块的输出端电连接，所述快充控制模块还用于在接收到所述拔出信号时，控制所述电压转换模块将输出电压从所述快充电压降低至预设电压。其中，从所述插拔检测模块检测到所述快充协议信号消失到所述电压转换模块开始降低所述输出电压所需要的时间小于所述外部设备从开始被拔出到被完全拔出所需要的时间。

本申请的第二方面提供一种快充芯片，所述快充芯片应用于快充供电设备中。所述快充供电设备包括与外部设备电连接的USB接口。所述快充芯片包括电压转换模块、快充控制模块、以及插拔检测模块。所述电压转换模块与所述USB接口电连接。所述快充控制模块与所述电压转换模块以及所述USB接口分别电连接，所述快充控制模块用于通过所述USB接口获取所述外部设备的快充协议信号，并根据所述快充协议信号识别所述外部设备的快充电压请求，以及根据所述快充电压请求控制所述电压转换模块给所述USB接口输出相应的快充电压，以对所述外部设备进行快速充电。所述插拔检测模块与所述USB接口电连接，用于通过所述USB接口实时检测所述快充协议信号，并在检测到所述快充协议信号消失时，输出拔出信号。其中，所述快充协议信号在所述外部设备开始被拔出时消失。所述快充控制模块还与所述插拔检测模块的输出端电连接，所述快充控制模块还用于在接收到所述拔出信号时，控制所述电压转换模块将输出电压从所述快充电压降低至预设电压。其中，从所述插拔检测模块检测到所述快充协议信号消失到所述电压转换模块开始降低所述输出电压所需要的时间小于所述外部设备从开始被拔出到被完全拔出所需要的时间。

本申请的第三方面提供一种快充保护电路，所述快充保护电路包括与外部设备电连接的USB接口、以及上述第二方面所述的快充芯片。其中，所述快充芯片的电压转换模块、快充控制模块以及插拔检测模块均与所述USB接口电连接。

本申请的第四方面提供一种快充供电设备，所述快充供电设备包括上述第一方面或第三方面所述的快充保护电路以及电源输入接口。其中，所述快充保护电路用于为外部设备充电。所述电源输入接口与所述快充保护电路电连接，所述电源输入接口用于接收外部电源，以给所述快充保护电路提供输入电压。

本申请的第五方面提供一种快充保护方法，所述快充保护方法应用于上述第一方面或第三方面所述的快充保护电路中，或者应用于上述第二方面所述的快充芯片中，或者应用于上述第四方面所述的快充供电设备中。所述快充保护法包括：在快充过程中，通过插拔检测模块实时检测快充协议信号；在所述插拔检测模块检测到所述快充协议信号消失时，通过所述插拔检测模块输出拔出信号，其中，所述快充协议信号在所述外部设备开始被拔出时消失；以及根据所述拔出信号控制电压转换模块将输出电压从快充电压降低至预设电压。其中，从所述插拔检测模块检测到所述快充协议信号消失到所述电压转换模块开始降低所述输出电压所需要的时间小于所述外部设备从开始被拔出到被完全拔出所需要的时间。

本申请提出的快充保护电路和方法，在快充过程中通过插拔检测模块实时地检测快充协议信号，响应速度快，能够提前快速地检测出外部设备的拔出动作，并在外部设备被完全拔出之前提前降低电压转换模块的输出电压，从而能够有效地减小输出电压的过冲幅度，进而提高快充供电设备，例如快充移动电源或快充适配器的可靠性。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施方式，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为现有技术中提供的一种快充电路的结构示意图。

图2为图1所示的快充电路的输出电压在外部设备被拔出时出现的电压上冲的示意图。

图3为本申请第一实施方式提供的一种快充保护电路的功能模块示意图。

图4为图3所示的快充保护电路的一种电路结构示意图。

图5为两种USB接口的引脚结构示意图，其中，图5中的(A)结构为USB TYPE-A接口的引脚结构；图5中的(B)结构为USB TYPE-C接口的引脚的结构。

图6为图3所示的快充保护电路的另一种电路结构示意图。

图7为图3、图4或图6所示的快充保护电路的输出电压在外部设备被拔出时出现的电压上冲的示意图。

图8为本申请第二实施方式提供的一种快充保护电路的功能模块示意图。

图9为本申请实施方式提供的一种快充供电设备的功能模块示意图。

图10为本申请实施方式提供的一种快充移动电源的功能模块示意图。

图11为本申请实施方式提供的一种快充适配器的功能模块示意图。

图12为本申请实施方式提供的一种快充保护方法的流程图。

主要元件符号说明

快充电路 100

电压转换模块 11、31、41、51、621

快充控制模块 12、32、42、52、622

USB接口 13、33、43、53、61

外部设备 200

USB充电线 21

快充保护电路 300、400、500、600、72、83、93

插拔检测模块 34、44、54、623

比较模块 341

比较器 441、5411、5412

去抖模块 342、442、5421、5422

逻辑门电路 543

快充芯片 62

快充供电设备 700

电源输入接口 71、81、91

快充移动电源 800

电池 82

快充适配器 900

AC-DC转换模块 92

步骤 1001-1003

如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本申请。

具体实施方式

下面将结合本申请实施方式中的附图，对本申请实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述。其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，不能理解为对本申请的限制。显然，所描述的实施方式仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本申请保护的范围。

除非另有定义，本申请所使用的所有的技术和科学术语与本领域技术人员通常理解的含义相同。本申请在说明书中所使用的术语只是为了描述具体实施方式的目的，不是旨在限制本申请。

下面先对现有的快充供电设备(图未示)中的快充电路做简单的介绍。

如图1所示，现有的快充电路100一般包括电压转换模块11、快充控制模块12、以及USB接口13。其中，所述USB接口13用于通过USB充电线21与外部设备200，例如手机电连接。所述电压转换模块11与所述USB接口13的VBUS引脚电连接，并通过所述USB接口13的VBUS引脚给所述外部设备200输出充电电压。在一般情况下，例如外部设备200未插入到所述USB接口13时，所述电压转换模块11输出预设的普通充电电压Vout，例如5V的普通充电电压到所述USB接口13的VBUS引脚。其中，所述电压转换模块11可为DC-DC BOOST升压模块。可以理解的是，所述快充控制模块12，或者所述电压转换模块11和快充控制模块12可以设置在快充芯片中。

所述快充控制模块12与所述电压转换模块11以及所述USB接口13分别电连接。当外部设备200插入到所述USB接口13时，所述电压转换模块11输出预设的普通充电电压Vout给所述外部设备200充电，这时，所述外部设备200进入普通充电模式。在所述外部设备200插入到所述USB接口13之后，所述快充控制模块12可通过所述USB接口13与所述外部设备200进行通信，以获取所述外部设备200的快充协议信号。

所述快充控制模块12还用于根据所述快充协议信号识别所述外部设备200的快充电压请求，并根据所述快充电压请求控制所述电压转换模块11给所述USB接口13的VBUS引脚输出相应的快充电压，以便对所述外部设备200进行快速充电，这时，所述外部设备200进入快充充电模式。

例如，所述外部设备200申请12V的快充电压，所述快充控制模块12控制所述电压转换模块11输出12V的电压Vout到所述USB接口13的VBUS引脚，从而对所述外部设备200进行快速充电。其中，所述快充控制模块12可通过所述USB接口13的DP引脚、DM引脚来获取所述快充协议信号。

当所述USB充电线21突然被从所述USB接口13中拔出，或者，所述USB充电线21突然被从所述外部设备200中拔出时，快充协议信号消失。当所述快充控制模块12识别到快充协议信号消失时，所述快充控制模块12控制所述电压转换模块11将输出电压Vout降低至预设电压，例如5V。

由于所述USB接口13与所述USB充电线21的USB输入接口的各个连接引脚在机械结构上均具有一定的长度，因此，将两者分离需要一定的时间。如图2所示，在快充过程中拔出所述外部设备200的过程为：在t1时刻开始拔出所述外部设备200，在t2时刻完全拔出所述外部设备200。也就是说，从外部设备200开始被拔出到被完全拔出需要的时间△T1大约为10～20ms。而从外部设备200开始被拔出，到所述快充控制模块12识别到快充协议信号消失，所述快充控制模块12需要的响应时间大约也为10～20ms。也就是说，所述快充控制模块12识别到快充协议信号消失的响应时间大约等于所述外部设备200完全拔出所需要的时间。如此，在所述快充控制模块12控制所述电压转换模块11将输出电压Vout降低至预设电压时，所述外部设备200已经被完全拔出了。

如图2所示，在时间△T1内，例如10ms的时间内，所述快充控制模块12还未识别到快充协议信号消失，所述电压转换模块11的输出电压Vout维持在12V的设定值。所述外部设备200在t2时刻被完全拔出，由于所述电压转换模块11的输出负载电流的突变(所述外部设备200突然拔出，相当于输出负载电流突然变为0)，以及快充供电设备的电源瞬态响应特性，会导致所述电压转换模块11的输出电压Vout出现过冲，这个过冲电压在严重的情况下会大约上冲到15.5V，上冲幅度△V1＝3.5V，严重影响了快充供电设备的安全性。

目前解决这个问题的一般做法是靠改善所述电压转换模块11的瞬态响应来降低这个过冲电压幅度，例如，增加滤波电容Cout的容量大小，或者改变所述电压转换模块11本身的模拟电路参数(例如提高DC-DC开关频率、或改变控制环路参数等)。然而，在现有的这些改善过冲电压的方法中，通过增加滤波电容Cout的容量会增加快充供电设备的成本，通过修改电压转换模块11本身的模拟电路参数的方法较复杂，不容易实现。

针对现有技术中存在的上述问题，本申请实施例提供了一种快充保护电路和方法、以及具有所述快充保护电路的快充移动电源和快充适配器，能够针对快充过程中出现的外部设备突然拔出的情况，提前快速地检测出外部设备的拔出动作，并在外部设备被完全拔出之前提前降低输出电压，从而能够有效地减小输出电压的过冲幅度，提高快充移动电源/快充适配器的安全性。

图3为本申请第一实施方式提供的一种快充保护电路的功能模块示意图。如图3所示，所述快充保护电路300包括电压转换模块31、快充控制模块32、USB接口33、以及插拔检测模块34。其中，关于所述电压转换模块31、快充控制模块32、USB接口33的具体技术细节请参阅前面对图1的电压转换模块11、快充控制模块12、以及USB接口13的相关具体描述，为节省篇幅及避免重复起见，在此不进行重复赘述。可以理解的是，所述电压转换模块31、快充控制模块32、以及插拔检测模块34中的部分或全部结构可以设置在快充芯片中。

在本实施方式中，所述插拔检测模块34与所述USB接口33电连接，用于通过所述USB接口33实时检测所述快充协议信号，并在检测到所述快充协议信号消失时，输出拔出信号。所述快充控制模块32还与所述插拔检测模块34的输出端电连接，所述快充控制模块32还用于在接收到所述拔出信号时，控制所述电压转换模块31将输出电压从所述快充电压降低至预设电压，例如5V普通充电电压。

其中，所述快充协议信号在所述外部设备200开始被拔出时消失。所述快充协议信号包括但不限于快充协议的DP/DM信号，和/或Type-C协议的CC1/CC2信号。

在本实施方式中，所述插拔检测模块34与所述USB接口33的用于获取所述快充协议信号的预设引脚电连接，所述插拔检测模块34用于实时检测所述预设引脚的电压变化，并判断所述预设引脚的电压变化是否满足预设条件，以及在所述预设引脚的电压变化满足预设条件时，确定所述外部设备200开始被拔出且所述快充协议信号消失，并输出所述拔出信号。

在本实施方式中，所述USB接口33包括USB TYPE-A接口和USB TYPE-C接口，所述预设引脚为所述USB TYPE-A接口的DP引脚或所述USB TYPE-C接口的CC1/CC2引脚。

所述插拔检测模块34包括比较模块341，所述比较模块341的输入端与所述USB接口33的预设引脚电连接，所述比较模块341用于将所述USB接口33的预设引脚的电压与预设的参考电压进行比较，以判断所述USB接口33的预设引脚的电压变化是否满足所述预设条件。

在本实施方式中，所述插拔检测模块34还包括去抖(Debounce)模块342，所述去抖模块342电连接于所述比较模块341的输出端以及所述快充控制模块32之间，所述去抖模块342用于在预设时长内持续接收到所述拔出信号时，将所述拔出信号传输给所述快充控制模块32。其中，所述预设时长小于所述外部设备从开始被拔出到被完全拔出所需要的时间。所述预设时间例如可设为1ms。可以理解的是，通过设置所述去抖模块342来设定1ms的debounce时间，可防止毛刺等干扰带来的误操作。

在本实施方式中，从所述插拔检测模块34检测到所述快充协议信号消失到所述电压转换模块31开始降低所述输出电压Vout所需要的时间小于所述外部设备200从开始被拔出到被完全拔出所需要的时间。如此，在所述电压转换模块31开始降低所述输出电压时，所述USB接口33与所述外部设备200之间还未完全断开电连接，所述电压转换模块31通过所述USB接口33继续为所述外部设备200输出充电电压。也就是说，所述快充控制模块32在所述外部设备200被完全拔出之前控制所述电压转换模块31降低所述输出电压。

本申请提出的快充保护电路300，在快充过程中通过插拔检测模块34实时地检测快充协议信号，响应速度快，能够提前快速地检测出外部设备200的拔出动作，并在外部设备200被完全拔出之前，即，外部设备200与快充移动电源或快充适配器完全断开电连接之前，提前降低电压转换模块31的输出电压，从而能够有效地减小输出电压的过冲幅度，进而提高快充移动电源或快充适配器的可靠性。

图4为图3所示的快充保护电路的一种电路结构示意图。如图4所示，所述快充保护电路400包括电压转换模块41、快充控制模块42、USB接口43、以及插拔检测模块44。其中，所述电压转换模块41、快充控制模块42、USB接口43、以及插拔检测模块44与图3所示的电压转换模块31、快充控制模块32、USB接口33、以及插拔检测模块34一一对应。

在本实施方式中，所述USB接口43为USB TYPE-A接口，包括VBUS引脚、DM引脚、DP引脚、GND引脚。所述预设引脚为所述USB接口的DP引脚。

所述比较模块包括比较器441，所述比较器441包括两个输入端，其中一个输入端与所述USB接口43的DP引脚电连接，另一个输入端用于接收第一参考电压，所述比较器441的输出端通过所述去抖模块442与所述快充控制模块42电连接。

图5中示出了两种USB接口的引脚的结构。其中，图5中的(A)结构为USB TYPE-A接口的引脚结构，图5中的(B)结构为USB TYPE-C接口的引脚的结构。由于USB接口的特殊结构，其VBUS引脚和GND引脚在机械结构上比DP/DM引脚、CC1/CC2引脚的长度要长。

对于USB接口33而言，当拔出USB充电线21时，两者的DP/DM/CC1/CC2引脚会先断开，此时，所述快充协议信号消失，然后是VBUS/GND引脚断开，这个时间间隔一般在10-20ms左右。也就是说，DP/DM/CC1/CC2引脚断开的时刻，对应的是外部设备200开始被拔出的时刻，而VBUS/GND引脚断开的时刻，对应的是外部设备200被完全拔出的时刻。

对于USB TYPE-A接口，当有外部设备200插入时，根据快充协议的特性，在快充连接成功时，DP引脚上的电压一般都在0.325V以上，当外部设备200被拔出后，即快充连接断开后，DP引脚上的电压会被拉低到小于0.325V。

在本实施方式中，所述比较器441用于在所述DP引脚的电压低于所述第一参考电压时输出所述拔出信号，即，所述预设条件为所述DP引脚的电压低于所述第一参考电压。其中，所述第一参考电压可设为0.325V。如此，当检测到DP引脚的电压小于0.325V并持续1ms以上时(为了防止毛刺等干扰，所以设定1ms的debounce时间)，就可判断出所述外部设备200被拔出。

在一种实施方式中，如图4所示，所述比较器441的正极输入端与所述USB接口43的DP引脚电连接，负极输入端接收0.325V的第一参考电压。根据比较器的工作原理可知，当外部设备200处于快充状态时，DP引脚的电压高于0.325V，所述比较器输出高电平；当外部设备200被拔出时，DP引脚的电压低于0.325V，所述比较器441输出低电平。也就是说，在所述一种实施方式中，所述拔出信号为低电平信号。

可选地，在另一种实施方式中，所述比较器441的负极输入端与所述USB接口43的DP引脚电连接，正极输入端接收0.325V的第一参考电压。可以理解的是，在所述另一种实施方式中，所述拔出信号为高电平信号。

图6为图3所示的快充保护电路的另一种电路结构示意图。如图6所示，所述快充保护电路500包括电压转换模块51、快充控制模块52、USB接口53、以及插拔检测模块54。其中，所述电压转换模块51、快充控制模块52、USB接口53、以及插拔检测模块54与图3所示的电压转换模块31、快充控制模块32、USB接口33、以及插拔检测模块34一一对应。

在本实施方式中，所述USB接口53为USB TYPE-C接口，包括VBUS引脚、DM引脚、DP引脚、CC1引脚、CC2引脚、GND引脚。所述预设引脚为所述USB接口的CC1引脚和CC2引脚。

所述比较模块包括第一比较器5411和第二比较器5412，其中，所述第一比较器5411包括两个输入端，其中一个输入端与所述USB接口53的CC1引脚电连接，另一个输入端用于接收第二参考电压。所述第二比较器5412包括两个输入端，其中一个输入端与所述USB接口53的CC2引脚电连接，另一个输入端用于接收第三参考电压。

对于USB TYPE-C接口，当有外部设备200插入时，根据快充协议的特性，在快充连接成功时，CC1引脚或者CC2引脚上的电压一般低于2V。当外部设备200被拔出后，即快充连接断开后，CC1引脚或者CC2引脚上的电压会被上拉到3.3V。

在本实施方式中，所述第一比较器5411用于在所述CC1引脚的电压高于所述第二参考电压时，输出所述拔出信号。所述第二比较器5412用于在所述CC2引脚的电压高于所述第三参考电压时，输出所述拔出信号。

其中，所述第二参考电压、第三参考电压可均设为2.9V。因此，通过检测并判断CC1引脚或者CC2引脚的电压是否高于2.9V，就可判断出所述外部设备200是否被拔出。

所述插拔检测模块54还包括逻辑门电路543，所述逻辑门电路543包括两个输入端，其中一个输入端与所述第一比较器5411的输出端电连接，另一个输入端与所述第二比较器5412的输出端电连接，所述逻辑门电路543的输出端与所述快充控制模块52电连接，所述逻辑门电路543用于对所述第一比较器5411、第二比较器5412输出的信号进行逻辑运算，以在所述CC1引脚的电压高于所述第二参考电压，或所述CC2引脚的电压高于所述第三参考电压时，输出所述拔出信号。即，所述预设条件为所述CC1引脚的电压高于所述第二参考电压，或所述CC2引脚的电压高于所述第三参考电压。

在一种实施方式中，如图6所示，所述第一比较器5411的正极输入端与所述USB接口53的CC1引脚电连接，负极输入端接收2.9V的第二参考电压。所述第二比较器5412的正极输入端与所述USB接口53的CC2引脚电连接，负极输入端接收2.9V的第三参考电压。根据比较器的工作原理可知，当外部设备200处于快充状态时，CC1引脚或CC2引脚的电压低于2.9V，所述第一比较器5411和所述第二比较器5412均输出低电平；当外部设备200被拔出时，CC1引脚或CC2引脚的电压高于2.9V，所述第一比较器5411和所述第二比较器5412均输出高电平。也就是说，在所述一种实施方式中，所述拔出信号为高电平信号。

在所述一种实施方式中，所述逻辑门电路543为或门，所述或门用于对所述第一比较器5411、第二比较器5412输出的信号进行逻辑或运算，以便在所述CC1引脚的电压高于所述第二参考电压，或所述CC2引脚的电压高于所述第三参考电压时，输出所述高电平信号，即拔出信号。

在另一种实施方式中，所述第一比较器5411的负极输入端与所述USB接口53的CC1引脚电连接，正极输入端接收2.9V的第二参考电压。所述第二比较器5412的负极输入端与所述USB接口53的CC2引脚电连接，正极输入端接收2.9V的第三参考电压。可以理解的是，在所述另一种实施方式中，所述拔出信号为低电平信号。

在所述另一种实施方式中，所述逻辑门电路543为与门，所述与门用于对所述第一比较器5411、第二比较器5412输出的信号进行逻辑与运算，以便在所述CC1引脚的电压高于所述第二参考电压，或所述CC2引脚的电压高于所述第三参考电压时，输出所述低电平信号，即拔出信号。

如图6所示，所述插拔检测模块54包括两个去抖模块5421、5422，其中一个所述去抖模块5421电连接于所述第一比较器5411的输出端与所述逻辑门电路543的其中一个输入端之间，另一个所述去抖模块5422电连接于所述第二比较器5412的输出端与所述逻辑门电路543的另一个输入端之间。

在另一种实施方式中，所述插拔检测模块54可包括一个去抖模块，所述去抖模块电连接于所述逻辑门电路543的输出端以及所述快充控制模块52之间。

图7为图3、图4或图6所示的快充保护电路的输出电压Vout在外部设备200被拔出时出现的电压上冲的示意图。

如前面所述，USB接口的VBUS引脚和GND引脚在机械结构上比DP/DM引脚、CC1/CC2引脚的长度要长。如此，如图7所示，在快充过程中拔出所述外部设备200的过程为：在t1时刻开始拔出所述外部设备200，此时，所述USB接口33的DP/DM/CC1/CC2引脚和所述外部设备200的USB充电线21的DP/DM/CC1/CC2引脚断开连接，所述快充协议信号消失；在t2时刻完全拔出所述外部设备200，此时，所述USB接口33的VBUS/GND引脚和所述USB充电线21的VBUS/GND引脚断开连接。

在拔出外部设备200的过程中，当所述USB接口33的DP/DM/CC1/CC2引脚和所述USB充电线21的DP/DM/CC1/CC2引脚断开连接时，所述快充协议信号消失。在延时ΔT2，例如1ms的去抖时间之后，即在t3时刻，所述快充控制模块32控制所述电压转换模块31将输出电压Vout降低，此时，由于ΔT2<ΔT1，USB接口33上的VBUS/GND引脚和USB充电线21的VBUS/GND引脚并没有断开连接，所述外部设备200还继续从VBUS引脚上抽取电流，因此，所述电压转换模块31的输出电压Vout并不会出现上冲。请再次参阅图3，所述电压转换模块31的输出端通过滤波电容Cout连接到地，可以理解的是，虽然所述快充控制模块32控制所述电压转换模块31将输出电压Vout从12V降低到5V，但由于滤波电容Cout的存在，输出电压Vout不会发生电压突变，即，不会从12V的快充电压突变到5V的普通电压，而是会从12V的快充电压开始线性下降。

当所述外部设备200或所述USB充电线21被完全拔出时，所述电压转换模块31的输出负载电流突变为0，输出电压Vout由于瞬态响应开始往上冲，但由于此时的输出电压Vout已经持续降低了一段时间ΔT3＝ΔT1-ΔT2，输出电压Vout的电压值已经降低了很多，出现的上冲电压不会再冲到原先在12V或者9V的输出电压时上冲的电压值。

以快充电压为12V为例，在未使用本申请的所述快充保护电路的快充供电设备(例如快充移动电源或快充适配器)中，如图2所示，过冲电压可达到15.5V，上冲幅度ΔV1为3.5V。相比之下，在使用本申请的所述快充保护电路的快充结构中，如图7所示，过冲电压为13.2V，上冲幅度ΔV2为1.2V，上冲幅度大幅度减小。

可见，相对于现有的快充电路，本申请提出的快充保护电路在快充过程中通过实时检测USB接口上的DP信号，或者CC1、CC2信号的电压特征来提前判断出外部设备的拔出动作，在外部设备和快充移动电源/快充适配器完全断开电连接之前，把boost升压电路的输出电压提前降低到5V，如此，boost升压电路的输出电压会低于开始的快充电压，即使在boost瞬态响应没有改善的条件下，也能有效减小输出电压Vout的上冲幅度，从而可提高快充移动电源/快充适配器的可靠性。

另外，本申请提出的快充保护电路通过插拔检测模块来检测快充协议信号，响应速度快，且不需要通过增加输出端的滤波电容的容量或者改变boost升压电路本身的模拟电路参数来改善boost瞬态响应，就可以达到有效减小输出电压Vout的上冲幅度的目的，从而以低成本的方法实现了上冲电压幅度的显著减小。

图8为本申请第二实施方式提供的一种快充保护电路的功能模块示意图。其中，所述快充保护电路600包括USB接口61以及快充芯片62。如图8所示，在本实施方式中，所述快充芯片62包括电压转换模块621、快充控制模块622、以及插拔检测模块623。其中，所述电压转换模块621、快充控制模块622、以及插拔检测模块623均与所述USB接口61电连接。所述USB接口61、电压转换模块621、快充控制模块622、以及插拔检测模块623与图3所示的USB接口33、电压转换模块31、快充控制模块32、以及插拔检测模块34一一对应。关于所述USB接口61、电压转换模块621、快充控制模块622、以及插拔检测模块623的具体技术细节请参阅前面对图3的USB接口33、电压转换模块31、快充控制模块32、以及插拔检测模块34的相关具体描述，为节省篇幅及避免重复起见，在此不进行重复赘述。

图9为本申请实施方式提供的一种快充供电设备的功能模块示意图。如图9所示，所述快充供电设备700包括电源输入接口71以及快充保护电路72。其中，所述电源输入接口71与所述快充保护电路72电连接，所述电源输入接口71用于接收外部电源，例如220V的交流市电，以给所述快充保护电路72提供输入电压。所述快充保护电路72用于为外部设备200充电。

其中，所述快充保护电路72可对应于图3、图4、图6或图8所示的快充保护电路300、400、500、600，关于所述快充保护电路72的具体技术细节请参阅前面对图3、图4、图6或图8所示的快充保护电路300、400、500、600的相关具体描述，为节省篇幅及避免重复起见，在此不进行重复赘述。

所述快充供电设备700可为图10所示的快充移动电源800或图11所示的快充适配器900等设备。

图10为本申请实施方式提供的一种快充移动电源的功能模块示意图。如图10所示，所述快充移动电源800包括电源输入接口81、电池82以及快充保护电路83。其中，所述快充保护电路83可对应于图3、图4、图6或图8所示的快充保护电路300、400、500、600。关于所述快充保护电路83的具体技术细节请参阅前面对所述快充保护电路300、400、500、600的相关具体描述，为节省篇幅及避免重复起见，在此不进行重复赘述。

其中，所述电源输入接口81用于接收外部电源，例如220V的交流市电。所述电池82与所述电源输入接口81以及所述快充保护电路83分别电连接，所述电池82用于接收所述外部电源的输入电压而充电。所述快充保护电路83的电压转换模块用于将所述电池82的电压转换为预设电压或与快充协议信号对应的快充电压，从而为外部设备充电。

本申请提出的快充移动电源，通过采用所述快充保护电路83，能够以低成本的简单电路设计实现了上冲电压幅度的显著减小，具有较高的可靠性。

图11为本申请实施方式提供的一种快充适配器的功能模块示意图。如图11所示，所述快充适配器900包括电源输入接口91、AC-DC转换模块92、以及快充保护电路93。其中，所述快充保护电路93可对应于图3、图4、图6或图8所示的快充保护电路300、400、500、600。关于所述快充保护电路93的具体技术细节请参阅前面对所述快充保护电路300、400、500、600的相关具体描述，为节省篇幅及避免重复起见，在此不进行重复赘述。

其中，所述电源输入接口91用于接收外部电源，例如220V的交流市电。所述AC-DC转换模块92与所述电源输入接口91以及所述快充保护电路93分别电连接，所述AC-DC转换模块92用于将所述外部电源的输入电压转换为直流电压。所述快充保护电路93的电压转换模块可用于将所述直流电压转换为预设电压或与快充协议信号对应的快充电压，从而为外部设备充电。

本申请提出的快充适配器，通过采用所述快充保护电路93，能够以低成本的简单电路设计实现了上冲电压幅度的显著减小，具有较高的可靠性。

图12为本申请实施方式提供的一种快充保护方法的流程图。所述快充保护方法可应用于图3、图4、图6或图8所示的快充保护电路300、400、500、600中。

在本实施方式中，如图12所示，所述快充保护方法包括以下步骤。

步骤1001，在快充过程中，通过插拔检测模块实时检测快充协议信号。

在本实施方式中，所述步骤1001可具体包括：

在快充过程中，通过所述插拔检测模块实时检测USB接口的用于获取所述快充协议信号的预设引脚的电压变化；

判断所述预设引脚的电压变化是否满足预设条件；以及

在检测到所述预设引脚的电压变化满足预设条件时，确定所述外部设备开始被拔出，且所述快充协议信号消失。

在本实施方式中，所述USB接口包括USB TYPE-A接口和USB TYPE-C接口，所述预设引脚为所述USB TYPE-A接口的DP引脚或所述USB TYPE-C接口的CC1/CC2引脚。

判断所述预设引脚的电压变化是否满足预设条件的步骤具体可包括：将所述USB接口的预设引脚的电压与预设的参考电压进行比较，以判断所述USB接口的预设引脚的电压变化是否满足所述预设条件。

步骤1002，在所述插拔检测模块检测到所述快充协议信号消失时，通过所述插拔检测模块输出拔出信号。

步骤1003，根据所述拔出信号控制电压转换模块将输出电压从快充电压降低至预设电压。

其中，从所述插拔检测模块检测到所述快充协议信号消失到所述电压转换模块开始降低所述输出电压所需要的时间小于所述外部设备从开始被拔出到被完全拔出所需要的时间。

本实施方式的步骤1001-1003的具体技术细节可参考对图3-图8所示的实施方式的相关技术细节的描述，在此不进行重复赘述。

本申请提出的快充保护方法，在快充过程中通过插拔检测模块实时地检测快充协议信号，从而能够提前快速地检测出外部设备的拔出动作，并在外部设备被完全拔出之前提前降低电压转换模块的输出电压，从而能够有效地减小输出电压的过冲幅度，进而提高快充供电设备，例如快充移动电源或快充适配器等的可靠性。

最后应说明的是，以上实施方式仅用以说明本申请的技术方案而非限制，尽管参照以上较佳实施方式对本申请进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本申请的技术方案进行修改或等同替换都不应脱离本申请技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.一种快充保护方法，其特征在于，所述快充保护方法包括：

在快充过程中，快充保护电路实时检测快充协议信号；

在检测到所述快充协议信号消失时，快充保护电路输出拔出信号，其中，所述快充协议信号在所述外部设备被拔出时消失；以及

根据所述拔出信号控制快充保护电路的电压转换模块将输出电压从快充电压降低至预设电压；

其中，从检测到所述快充协议信号消失到所述电压转换模块开始降低所述输出电压所需要的时间小于所述外部设备从开始被拔出到被完全拔出所需要的时间。

2.如权利要求1所述的快充保护方法，其特征在于，所述快充保护电路检测快充协议信号包括：

通过实时检测USB接口的用于获取所述快充协议信号的预设引脚的电压变化；

判断所述预设引脚的电压变化是否满足预设条件；以及

在检测到所述预设引脚的电压变化满足预设条件时，确定所述外部设备开始被拔出且所述快充协议信号消失。

3.如权利要求2所述的快充保护方法，其特征在于，所述USB接口包括USB TYPE-A接口和USB TYPE-C接口，所述预设引脚为所述USB TYPE-A接口的DP引脚或所述USB TYPE-C接口的CC1/CC2引脚；判断所述预设引脚的电压变化是否满足预设条件包括：

将所述USB接口的预设引脚的电压与预设的参考电压进行比较，以判断所述USB接口的预设引脚的电压变化是否满足所述预设条件。

4.如权利要求1至3任意一项所述的快充保护方法，其特征在于，所述快充保护电路包括：

USB接口，用于与外部设备电连接；

电压转换模块，与所述USB接口电连接；

快充控制模块，与所述电压转换模块以及所述USB接口分别电连接，所述快充控制模块用于通过所述USB接口获取所述外部设备的快充协议信号，并根据所述快充协议信号识别所述外部设备的快充电压请求，以及根据所述快充电压请求控制所述电压转换模块给所述USB接口输出相应的快充电压，以对所述外部设备进行快速充电；以及

插拔检测模块，与所述USB接口电连接，用于通过所述USB接口检测所述快充协议信号，并在检测到所述快充协议信号消失时，输出拔出信号，所述快充协议信号在所述外部设备被拔出时消失；

所述快充控制模块还与所述插拔检测模块的输出端电连接，所述快充控制模块还用于在接收到所述拔出信号时，控制所述电压转换模块将输出电压从所述快充电压降低至预设电压。

5.如权利要求4所述的快充保护电路，其特征在于，所述插拔检测模块与所述USB接口的用于获取所述快充协议信号的预设引脚电连接，所述插拔检测模块用于实时检测所述预设引脚的电压变化，并判断所述预设引脚的电压变化是否满足预设条件，以及在所述预设引脚的电压变化满足预设条件时，确定所述外部设备开始被拔出且所述快充协议信号消失，并输出所述拔出信号。

6.如权利要求5所述的快充保护电路，其特征在于，所述插拔检测模块包括比较模块，所述比较模块的输入端与所述USB接口的预设引脚电连接，所述比较模块用于将所述USB接口的预设引脚的电压与预设的参考电压进行比较，以判断所述USB接口的预设引脚的电压变化是否满足所述预设条件。

7.如权利要求6所述的快充保护电路，其特征在于，所述插拔检测模块还包括去抖模块，所述去抖模块电连接于所述比较模块的输出端以及所述快充控制模块之间，所述去抖模块用于在预设时长内持续接收到所述拔出信号时，将所述拔出信号传输给所述快充控制模块，其中，所述预设时长小于所述外部设备从开始被拔出到完全拔出所需要的时间。

8.如权利要求7所述的快充保护电路，其特征在于，所述USB接口为USB TYPE-C接口，包括VBUS引脚、DM引脚、DP引脚、CC1引脚、CC2引脚、GND引脚；所述预设引脚为所述USB接口的CC1引脚和CC2引脚；

所述比较模块包括：

第一比较器，包括两个输入端，所述第一比较器的其中一个输入端与所述USB接口的CC1引脚电连接，所述第一比较器的另一个输入端用于接收第二参考电压，其中，所述第一比较器用于在所述CC1引脚的电压高于所述第二参考电压时，输出所述拔出信号；以及

第二比较器，包括两个输入端，所述第二比较器的其中一个输入端与所述USB接口的CC2引脚电连接，所述第二比较器的另一个输入端用于接收第三参考电压，其中，所述第二比较器用于在所述CC2引脚的电压高于所述第三参考电压时，输出所述拔出信号；

所述插拔检测模块还包括逻辑门电路，所述逻辑门电路包括两个输入端，所述逻辑门电路的其中一个输入端与所述第一比较器的输出端电连接，所述逻辑门电路的另一个输入端与所述第二比较器的输出端电连接，所述逻辑门电路的输出端与所述快充控制模块电连接，所述逻辑门电路用于对所述第一比较器、第二比较器输出的信号进行逻辑运算，以在所述CC1引脚的电压高于所述第二参考电压，或所述CC2引脚的电压高于所述第三参考电压时，输出所述拔出信号。

9.如权利要求8所述的快充保护电路，其特征在于，所述插拔检测模块包括两个所述去抖模块，其中一个所述去抖模块电连接于所述第一比较器的输出端与所述逻辑门电路的其中一个输入端之间，另一个所述去抖模块电连接于所述第二比较器的输出端与所述逻辑门电路的另一个输入端之间。

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