CN114465332B - 一种用于有线充电和无线充电的电源切换系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于有线充电和无线充电的电源切换系统及方法，属于无线充电技术领域。该系统包括：电池充电管理模块、无线充电接收模块、通路开关模块、有线接入检测及过压检测模块、无线过压检测及保护模块和信号处理与控制模块；信号处理与控制模块负责对各个模块传送过来的信号进行接收处理，并综合各个模块的信号对整个系统进行控制。本发明中既不需额外增加电池充电管理芯片，又有完善的过压保护电路，可以安全地切换无线充电和有线充电的电源通路。

Description

一种用于有线充电和无线充电的电源切换系统及方法

技术领域

本发明涉及无线充电技术领域，特别是涉及一种用于有线充电和无线充电的电源切换系统及方法。

背景技术

市面上一些无线充电接收芯片内部集成了电池充电管理模块，广泛应用在无线蓝牙耳机等产品中。这种具备无线充电功能的无线蓝牙耳机通常有两种充电方式，一种是通过无线充电器进行无线充电，另一种是通过电源适配器进行有线充电。而无线充电在通信过程中可能会在接收端产生高压，如果两种充电方式同时进行，这部分高压可能会通过电源通路打到电源适配器，造成适配器损坏甚至引发安全问题。这就需要采用电源切换方式来合理切换两种充电方式，来达到安全充电的目的。

目前常用的电源切换方式有：

无线充电接收芯片检测到电源适配器接入，主动停止与无线充电器的通信，然后打开适配器的电源通路，由适配器直接给无线充电接收芯片的输出端后级电路供电，跳过了无线充电接收芯片的电池充电管理模块，通过这种方式将无线充电和有线充电的电源接入点分隔开。这种方式的明显缺点是需要在后级电路再额外增加一个电池充电管理芯片，浪费了芯片资源且增加了成本。此外很多这种芯片没有做电源适配器接入端的过压保护，如果接入的是一个不良适配器或者由于热插拔，输出电压超过了额定的5V，用此电压直接给后级电路供电的话，可能会造成后级电路一些器件过压损坏。这就对后级电路的耐压提出了更高的要求或者需要再增加过压保护电路，进一步增加了成本。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了一种用于有线充电和无线充电的电源切换系统及方法，用以安全地切换无线充电和有线充电的电源通路，且无需增加额外的成本。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种用于有线充电和无线充电的电源切换系统，包括：

电池充电管理模块，用于对电池进行充电管理；

无线充电接收模块，与所述电池充电管理模块连接，用于采用接收到的无线充电器发射的能量为所述电池充电管理模块供电；

通路开关模块，与所述电池充电管理模块连接，用于采用电源适配器输出的有线电源为所述电池充电管理模块供电；

有线接入检测及过压检测模块，与所述电源适配器的输入端连接，用于检测所述电源适配器的接入、移出及所述电源适配器的电压是否处于过压状态；

无线过压检测及保护模块，与所述无线充电接收模块的输出端连接，用于检测所述无线充电接收模块的输出端电压是否处于过压状态；

信号处理与控制模块，分别与所述无线充电接收模块、所述有线接入检测及过压检测模块、所述无线过压检测及保护模块和所述通路开关模块连接，用于对所述无线充电接收模块、所述有线接入检测及过压检测模块、所述无线过压检测及保护模块和所述通路开关模块进行控制。

可选地，所述有线接入检测及过压检测模块包括：第一接入检测电阻、第二接入检测电阻、第一过压检测电阻、第二过压检测电阻、接入检测比较器以及第一过压检测比较器；

所述第一接入检测电阻的一端与所述电源适配器的输入端连接，所述第二接入检测电阻的一端分别与所述第一接入检测电阻的另一端以及所述接入检测比较器的正输入端连接，所述第二接入检测电阻的另一端接地；所述第一过压检测电阻的一端与所述电源适配器的输入端连接，所述第二过压检测电阻的一端分别与所述第一过压检测电阻的另一端以及所述第一过压检测比较器的正输入端连接，所述第二过压检测电阻的另一端接地；所述接入检测比较器的负输入端的输入为接入检测门限的参考电压，所述接入检测比较器的输出为接入检测信号；所述第一过压检测比较器的负输入端的输入为所述电源适配器的过压检测门限的参考电压，所述第一过压检测比较器的输出为所述电源适配器的过压检测信号。

可选地，所述无线过压检测及保护模块包括：第三过压检测电阻、第四过压检测电阻、假负载电阻、第二过压检测比较器以及过压保护NMOS管；

所述第三过压检测电阻的一端与所述无线充电接收模块的输出端连接，所述第四过压检测电阻的一端分别与所述第三过压检测电阻的另一端以及所述第二过压检测比较器的正输入端连接，所述第四过压检测电阻的另一端接地；所述假负载电阻的一端与所述无线充电接收模块的输出端连接，所述假负载电阻的另一端与所述过压保护NMOS管的漏极连接；所述过压保护NMOS管的源极接地，所述过压保护NMOS管的门极输出过压保护信号；所述第二过压检测比较器的负输入端的输入为无线充电接收模块过压检测门限的参考电压，所述第二过压检测比较器的输出为所述无线充电接收模块的过压检测信号。

可选地，所述信号处理与控制模块包括异或门、反相器、第一与门、第二与门、通信单元以及通路开关控制管；

所述接入检测比较器的输出端分别与所述异或门的第一输入端、第二与门的第二输入端以及通信单元连接；所述第一过压检测比较器的输出端与所述异或门的第二输入端连接；所述第二过压检测比较器的输出端分别与所述反相器的输入端以及所述第二与门的第一输入端连接；所述第二与门的输出端与所述过压保护NMOS管的门极连接；所述异或门的输出端与所述第一与门的第一输入端连接，所述反相器的输出端与所述第一与门的第二输入端连接；所述第一与门的输出端与所述通路开关控制管的门极连接，所述通路开关控制管的源极接地；所述通信单元还与所述无线充电接收模块连接。

可选地，所述通路开关模块包括：第一PMOS管、第二PMOS管以及上拉电阻；

所述第一PMOS管的漏极与所述电源适配器输入端连接，所述第一PMOS管的源极以及所述第二PMOS管的源极均与所述上拉电阻的一端连接；所述第一PMOS管的门极、所述第二PMOS管的门极以及所述上拉电阻的另一端均与所述通路开关控制管的漏极连接，所述第二PMOS管的漏极与所述无线充电接收模块的输入端连接。

本发明还提供了一种用于有线充电和无线充电的电源切换方法，所述方法应用于上述用于有线充电和无线充电的电源切换系统，所述方法包括：

当使用无线充电器进行无线充电，且不使用电源适配器进行有线充电时，通路开关模块关闭，无线充电接收模块接收无线充电器发射的能量，通过信号处理与控制模块控制无线充电接收模块对数据进行发送和接收，建立与无线充电器的通信，所述信号处理与控制模块根据充电功率的需求请求所述无线充电器调节发射功率，所述无线充电接收模块接收所述无线充电器调节的能量，向电池充电管理模块供电，所述电池充电管理模块对电池进行充电管理；在无线充电过程中，有线接入检测及过压检测模块实时检测是否有所述电源适配器的接入，无线过压检测及保护模块实时检测所述无线充电接收模块的输出端是否发生过压；

当使用所述电源适配器进行有线充电，且不使用所述无线充电器进行无线充电时，当所述有线接入检测及过压检测模块检测所述电源适配器的电压未发生过压，且所述无线过压检测及保护模块检测所述无线充电接收模块的输出端未发生过压，所述信号处理与控制模块控制所述通路开关模块打开，所述电源适配器输出的有线电源通过所述通路开关模块导通到所述电池充电管理模块，所述电池充电管理模块对电池进行充电管理；在有线充电过程中，所述无线过压检测及保护模块实时检测所述无线充电接收模块的输出端是否发生过压；

当使用所述无线充电器进行无线充电时，如果所述电源适配器接入，所述信号处理与控制模块控制所述无线充电接收模块向所述无线充电器发送结束功率传输的数据包，停止与所述无线充电器的通信，同时所述有线接入检测及过压检测模块检测所述电源适配器的电压是否发生过压，所述无线过压检测及保护模块实时检测所述无线充电接收模块的输出端是否发生过压，如果均未发生过压，所述信号处理与控制模块控制所述通路开关模块打开，由所述电源适配器对所述电池充电管理模块供电，实现从无线充电状态切换到有线充电状态；

当使用所述电源适配器进行有线充电时，如果所述无线充电器接入，所述无线充电接收模块的输出端发生过压，所述信号处理与控制模块控制所述通路开关模块关闭，同时启动所述无线过压检测及保护模块的过压保护电路，将所述无线充电接收模块的输出端的高电压限制在耐压范围内；所述通路开关模块关闭后，所述电池充电管理模块由所述无线充电接收模块的输出端产生的高电压进行供电，实现从有线充电状态切换到无线充电状态；当所述无线充电接收模块的输出端的电压降到无线充电接收模块过压检测门限以下，所述信号处理与控制模块控制所述通路开关模块打开，从无线充电状态切换到有线充电状态。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

本发明公开了一种用于有线充电和无线充电的电源切换系统，包括：电池充电管理模块、无线充电接收模块、通路开关模块、有线接入检测及过压检测模块、无线过压检测及保护模块和信号处理与控制模块；信号处理与控制模块负责对各个模块传送过来的信号进行接收处理，并综合各个模块的信号对整个系统进行控制。如果信号处理与控制模块接收到有线接入，则控制无线充电接收模块向无线充电器发送结束功率传输的数据包，主动停止与无线充电器的通信。当信号处理与控制模块接收到有线接入，且电源适配器的输出端未发生过压，且无线充电接收模块输出端未发生过压时，则打开有线接入的通路开关，进行有线充电。当电源适配器的输出端过压或无线充电接收模块输出端过压，则关闭有线接入的通路开关。本发明中既不需额外增加电池充电管理芯片，又有完善的过压保护电路，可以安全地切换无线充电和有线充电的电源通路。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的用于有线充电和无线充电的电源切换系统的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的有线接入检测及过压检测模块的电路示意图；

图3为本发明实施例提供的无线过压检测及保护模块的电路示意图；

图4为本发明实施例提供的信号处理与控制模块的电路示意图；

图5为本发明实施例提供的通路开关模块的电路示意图；

图6为本发明实施例提供的电源切换流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种用于有线充电和无线充电的电源切换系统及方法，用以安全地切换无线充电和有线充电的电源通路，且无需增加额外的成本。本发明中提到的有线接入是指电池充电管理模块由电源适配器进行供电，无线接入是指电池充电管理模块由无线充电器进行供电。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

如图1所示，本发明提供的用于有线充电和无线充电的电源切换系统，包括：无线充电接收模块、电池充电管理模块、有线接入检测及过压检测模块、无线过压检测及保护模块、信号处理与控制模块和通路开关模块。

电池充电管理模块连接电池，对电池进行充电管理。无线充电接收模块的输出端连接电池充电管理模块的输入端，通过接收无线充电器发射的能量，为电池充电管理模块供电。通路开关模块连接电源适配器的输出端，作为有线电源的导通开关，将有线电源导通到电池充电管理模块的输入端，为电池充电管理模块供电。有线接入检测及过压检测模块连接电源适配器输入端，检测电源适配器的接入、移出及适配器电压是否处于过压状态。无线过压检测及保护模块连接无线充电接收模块输出端，检测无线充电接收模块输出端电压是否处于过压状态，若是则启动过压保护。信号处理与控制模块连接无线充电接收模块、有线接入检测及过压检测模块、无线过压检测及保护模块和通路开关模块，对各个模块的信号进行接收处理，并发送对应的控制信号。

其中，无线充电接收模块包含线圈及电容组成的LC双谐振电路、ASK调制电路、FSK解调电路和同步整流滤波电路。无线充电器发送的能量通过LC双谐振电路进行接收，经过同步整流滤波电路转换为直流电供无线充电接收模块工作。ASK调制电路用于无线充电接收端发送数据到无线充电器。FSK解调电路用于接收无线充电器发送到无线充电接收端的数据。

其中，电池充电管理模块对电池进行涓流、恒流及恒压充电，同时实时检测电池的电压、电流和温度，防止过度的充放电或过温对电池造成损伤。

其中，有线接入检测及过压检测模块实时检测是否有电源适配器接入，如果有电源适配器接入，则检测电源适配器的输出电压是否发生过压，并将接入检测信号和过压检测信号传送到信号处理与控制模块进行处理。

其中，无线过压检测及保护模块实时检测无线充电接收模块输出端是否发生过压，并将过压检测信号传送到信号处理与控制模块进行处理。如果信号处理与控制模块判断无线充电接收模块输出端发生过压，则启动无线过压检测及保护模块的过压保护电路。

其中，信号处理与控制模块负责对各个模块传送过来的信号进行接收处理，并综合各个模块的信号对整个系统进行控制。如果信号处理与控制模块接收到有线接入，则控制无线充电接收模块，向无线充电器发送结束功率传输的数据包，主动停止与无线充电器的通信。当信号处理与控制模块接收到有线接入，且电源适配器的输出端未发生过压，且无线充电接收模块输出端未发生过压，则打开有线接入的通路开关，进行有线充电。当电源适配器的输出端过压或无线充电接收模块输出端过压，则关闭有线接入的通路开关。

其中，通路开关模块为有线电源的导通开关，受信号处理与控制模块控制。有线充电时，通路开关打开，无线充电时，通路开关关闭。

本发明中的无线充电接收模块和电池充电管理模块为常见电路，在此不做详细描述，只说明其与其他模块的连接关系，下面对其他模块的电路进行详细介绍。

如图2所示，有线接入检测及过压检测模块包括：第一接入检测电阻R2、第二接入检测电阻R3、第一过压检测电阻R1、第二过压检测电阻R4、接入检测比较器U1以及第一过压检测比较器U2。

第一接入检测电阻R2的一端与电源适配器的输入端连接，VBUS为5V适配器电源输入。第二接入检测电阻R3的一端分别与第一接入检测电阻R2的另一端以及接入检测比较器U1的正输入端连接，第二接入检测电阻R3的另一端接地。第一过压检测电阻R1的一端与电源适配器的输入端连接，第二过压检测电阻R4的一端分别与第一过压检测电阻R1的另一端以及第一过压检测比较器U2的正输入端连接，第二过压检测电阻R4的另一端接地。接入检测比较器U1的负输入端的输入为接入检测门限的参考电压Vth_plug_in，接入检测比较器U1的输出为接入检测信号plug_in。第一过压检测比较器U2的负输入端的输入为VBUS过压检测门限的参考电压Vth_VBUS_OV，第一过压检测比较器U2的输出为VBUS过压检测信号VBUS_OV。接入检测比较器U1的输出端和第一过压检测比较器U2的输出端连接信号处理与控制模块。

如图3所示，无线过压检测及保护模块包括：第三过压检测电阻R6、第四过压检测电阻R8、假负载电阻R7、第二过压检测比较器U3以及过压保护NMOS管Q1。

第三过压检测电阻R6的一端与无线充电接收模块的输出端连接，VRECT为无线充电接收模块的输出。第四过压检测电阻R8的一端分别与第三过压检测电阻R6的另一端以及第二过压检测比较器U3的正输入端连接，第四过压检测电阻R8的另一端接地；假负载电阻R7的一端与无线充电接收模块的输出端连接，假负载电阻R7的另一端与过压保护NMOS管Q1的漏极连接；过压保护NMOS管Q1的源极接地，过压保护NMOS管Q1的门极输出VRECT的过压保护信号VRECT_OVP；第二过压检测比较器U3的负输入端的输入为VRECT过压检测门限的参考电压Vth_VRECT_OV，第二过压检测比较器U3的输出为VRECT过压检测信号VRECT_OV。第二过压检测比较器U3的输出端以及过压保护NMOS管Q1的门极连接信号处理与控制模块。

如图4所示，信号处理与控制模块包括异或门U4、反相器U6、第一与门U5、第二与门U7、通信单元以及通路开关控制管Q2。

plug_in为接入检测比较器U1的输出信号，接入检测比较器U1的输出端分别与异或门U4的第一输入端、第二与门U7的第二输入端以及通信单元连接。VBUS_OV为第一过压检测比较器U2的输出，第一过压检测比较器U2的输出端与异或门U4的第二输入端连接。VRECT_OV为第二过压检测比较器U3的输出，第二过压检测比较器U3的输出端分别与反相器U6的输入端以及第二与门U7的第一输入端连接。VRECT_OVP为过压保护NMOS管Q1的门极的输出，第二与门U7的输出端与过压保护NMOS管Q1的门极连接。异或门U4的输出端与第一与门U5的第一输入端连接，反相器U6的输出端与第一与门U5的第二输入端连接；第一与门U5的输出端与通路开关控制管Q2的门极连接，通路开关控制管Q2的源极接地，漏极连接通路开关控制信号gate，通信单元还与无线充电接收模块连接。

异或门U4、反相器U6和第一与门U5综合plug_in、VBUS_OV、VRECT_OV三个信号，通过逻辑判断输出通路开关控制管Q2的驱动信号。第二与门U7综合plug_in和VRECT_OV两个信号，通过逻辑判断输出VRECT_OVP过压保护信号。通信单元负责接收处理无线充电接收模块解调的数据，以及控制无线充电接收模块发送数据，且根据plug_in信号判断是否停止通信。

如图5所示，通路开关模块包括：第一PMOS管Q3、第二PMOS管Q4以及上拉电阻R5。第一PMOS管Q3和第二PMOS管Q4组成电源适配器的电源通路。

VBUS为电源适配器的输入，第一PMOS管Q3的漏极与电源适配器输入端连接，第一PMOS管Q3的源极以及第二PMOS管Q4的源极均与上拉电阻的一端连接。第一PMOS管Q3的门极、第二PMOS管Q4的门极以及上拉电阻R5的另一端均与通路开关控制管Q2的漏极连接，通路开关控制信号gate为通路开关控制管Q2的漏极的输出信号。第二PMOS管的漏极与无线充电接收模块的输入端连接。

下面描述两种场景下本实施例电源切换系统的具体工作方法。

场景一：当使用无线充电器进行无线充电时，5V电源适配器接入，接入检测比较器U1检测到正端的电压大于插入检测门限的参考电压Vth_plug_in，判断是有线接入，输出plug_in信号为高电平。此时VBUS过压检测比较器U2（即第一过压检测比较器U2）检测到正端的电压小于Vth_VBUS_OV，判断是VBUS未发生过压，输出VBUS_OV信号为低电平。信号处理与控制模块的通信单元接收到plug_in信号为高电平，控制无线充电接收模块发送停止功率传输的数据包，主动停止与无线充电器通信。此时无线充电接收模块输出端电压VRECT可能大于VRECT过压门限，通路开关控制信号gate由上拉电阻R5上拉至VBUS-Vdiode，第一PMOS管Q3和第二PMOS管Q4未打开。无线充电器接收到停止功率传输的数据包后，停止发射功率，VRECT开始往下降，降到低于VRECT过压门限，即VRECT过压检测比较器U3（即第二过压检测比较器U3）正端的电压小于VRECT过压门限的参考电压Vth_VRECT_OV，判断VRECT未发生过压，输出VRECT_OV信号为低电平。信号处理与控制模块接受到plug_in信号为高电平、VBUS_OV信号为低电平且VRECT_OV信号为低电平，判断需要打开通路开关模块，将通路开关控制管Q2的门极拉高，打开通路开关控制管Q2，从而将gate信号下拉到地，此时第一PMOS管Q3和第二PMOS管Q4的Vgs < Vth，第一PMOS管Q3和第二PMOS管Q4打开，5V电源VBUS导通到VRECT，给电池充电管理模块供电，从而由无线充电状态切换到有线充电状态。

场景二：当使用5V电源适配器进行有线充电时，无线充电器接入，开始发送digital ping尝试与无线充电接收模块建立通信，此时无线充电接收模块输出端电压VRECT可能大于VRECT过压门限，即VRECT过压检测比较器U3正端的电压大于VRECT过压门限的参考电压Vth_VRECT_OV，信号处理与控制模块接受到plug_in信号为高电平且VRECT_OV信号为高电平，判断需要启动VRECT过压保护，输出VRECT_OVP信号为高电平，从而将VRECT过压保护NMOS管Q1打开，此时VRECT由假负载电阻R7下拉到地进行抽电，限制VRECT抬高使其保持在系统电路耐压范围内。同时信号处理与控制模块接受到plug_in信号为高电平、VBUS_OV信号为低电平且VRECT_OV信号为高电平，判断需要关闭通路开关模块，将通路开关控制管Q2的门极拉低，关闭通路开关控制管Q2，从而gate信号由上拉电阻R5上拉至VBUS-Vdiode，此时第一PMOS管Q3和第二PMOS管Q4的Vgs > Vth，第一PMOS管Q3和第二PMOS管Q4关闭，电池充电管理模块由digital ping在无线充电管理模块输出端产生的高电压进行供电，从而由有线充电状态切换到无线充电状态。等到digital ping结束，VRECT下降至低于VRECT过压门限，输出VRECT_OV信号为低电平，信号处理与控制模块接受到plug_in信号为高电平、VBUS_OV信号为低电平且VRECT_OV信号为低电平，判断需要打开通路开关模块，将通路开关控制管Q2的门极拉高，打开通路开关控制管Q2，从而将gate信号下拉到地，此时第一PMOS管Q3和第二PMOS管Q4的Vgs < Vth，第一PMOS管Q3和第二PMOS管Q4打开，5V电源VBUS导通到VRECT，给电池充电管理模块供电，从而由无线充电状态切换到有线充电状态。等到下一个digital ping开始，重复这个过程。

本发明还提供了一种用于有线充电和无线充电的电源切换方法，所述方法包括：

当使用无线充电器进行无线充电，且不使用电源适配器进行有线充电时，通路开关模块关闭，无线充电接收模块接收无线充电器发射的能量，通过信号处理与控制模块控制无线充电接收模块对数据进行发送和接收，建立与无线充电器的通信。信号处理与控制模块根据充电功率的需求请求无线充电器调节发射功率，无线充电接收模块接收无线充电器调节的能量，向电池充电管理模块供电，电池充电管理模块对电池进行涓流、恒流、恒压充电。在整个无线充电过程中，有线接入检测及过压检测模块实时检测是否有电源适配器接入，无线过压检测及保护模块实时检测无线充电接收模块输出端是否发生过压。

当使用电源适配器进行有线充电，且不使用无线充电器进行无线充电时，当有线接入检测及过压检测模块检测电源适配器的电压未发生过压，且无线过压检测及保护模块检测无线充电接收模块的输出端未发生过压，信号处理与控制模块控制通路开关模块打开，电源适配器输出的有线电源通过通路开关模块导通到电池充电管理模块，电池充电管理模块对电池进行涓流、恒流、恒压充电。在有线充电过程中，无线过压检测及保护模块实时检测无线充电接收模块输出端是否发生过压。

当使用无线充电器进行无线充电时，如果电源适配器接入，信号处理与控制模块控制无线充电接收模块向无线充电器发送结束功率传输的数据包，停止与无线充电器的通信，同时有线接入检测及过压检测模块检测电源适配器的电压是否发生过压，无线过压检测及保护模块实时检测无线充电接收模块的输出端是否发生过压，如果均未发生过压，信号处理与控制模块控制通路开关模块打开，由电源适配器对电池充电管理模块供电，实现从无线充电状态切换到有线充电状态；如果无线充电器未移出，电源切换系统会不停地在有线充电和无线充电两种工作状态下来回切换。

当使用电源适配器进行有线充电时，如果无线充电器接入，无线充电器定时发送digital ping，尝试与无线充电接收模块建立通信，digital ping期间无线充电接收模块输出端会产生高电压，无线过压检测及保护模块检测到无线充电接收模块输出端发生过压，信号处理与控制模块控制通路开关模块关闭，避免高电压导通到电源适配器，导致电源适配器损坏，同时启动无线过压检测及保护模块的过压保护电路，将无线充电接收模块输出端的高电压限制在系统电路耐压范围内，避免高电压损坏系统电路。通路开关模块关闭后，电池充电管理模块由digital ping在无线充电接收模块输出端产生的高电压供电，此时从有线充电状态切换到无线充电状态。等到digital ping结束，无线充电接收模块输出端的电压降到过压门限以下，信号处理与控制模块控制通路开关模块打开，此时从无线充电状态切换到有线充电状态。等到无线充电器开始发送下一个digital ping，重复这个过程。所以，当有线充电时，无线接入，如果无线充电器未移出，电源切换系统会不停地在有线充电和无线充电两种工作状态下来回切换。电源切换流程图如图6所示。

本发明既可以利用到无线充电接收芯片的电池充电管理模块，无需额外增加电池充电管理芯片，又有完善的过压保护电路，可以安全地切换无线充电和有线充电的电源通路。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (5)

1.一种用于有线充电和无线充电的电源切换系统，其特征在于，包括：

电池充电管理模块，用于对电池进行充电管理；

无线充电接收模块，与所述电池充电管理模块连接，用于采用接收到的无线充电器发射的能量为所述电池充电管理模块供电；

通路开关模块，与所述电池充电管理模块连接，用于采用电源适配器输出的有线电源为所述电池充电管理模块供电；

有线接入检测及过压检测模块，与所述电源适配器的输入端连接，用于检测所述电源适配器的接入、移出及所述电源适配器的电压是否处于过压状态；

无线过压检测及保护模块，与所述无线充电接收模块的输出端连接，用于检测所述无线充电接收模块的输出端电压是否处于过压状态；

信号处理与控制模块，分别与所述无线充电接收模块、所述有线接入检测及过压检测模块、所述无线过压检测及保护模块和所述通路开关模块连接，用于对所述无线充电接收模块、所述有线接入检测及过压检测模块、所述无线过压检测及保护模块和所述通路开关模块进行控制；

所述信号处理与控制模块包括异或门、反相器、第一与门、第二与门、通信单元以及通路开关控制管；

接入检测比较器的输出端分别与所述异或门的第一输入端、第二与门的第二输入端以及通信单元连接；第一过压检测比较器的输出端与所述异或门的第二输入端连接；第二过压检测比较器的输出端分别与所述反相器的输入端以及所述第二与门的第一输入端连接；所述第二与门的输出端与过压保护NMOS管的门极连接；所述异或门的输出端与所述第一与门的第一输入端连接，所述反相器的输出端与所述第一与门的第二输入端连接；所述第一与门的输出端与所述通路开关控制管的门极连接，所述通路开关控制管的源极接地；所述通信单元还与所述无线充电接收模块连接。

2.根据权利要求1所述的用于有线充电和无线充电的电源切换系统，其特征在于，所述有线接入检测及过压检测模块包括：第一接入检测电阻、第二接入检测电阻、第一过压检测电阻、第二过压检测电阻、接入检测比较器以及第一过压检测比较器；

所述第一接入检测电阻的一端与所述电源适配器的输入端连接，所述第二接入检测电阻的一端分别与所述第一接入检测电阻的另一端以及所述接入检测比较器的正输入端连接，所述第二接入检测电阻的另一端接地；所述第一过压检测电阻的一端与所述电源适配器的输入端连接，所述第二过压检测电阻的一端分别与所述第一过压检测电阻的另一端以及所述第一过压检测比较器的正输入端连接，所述第二过压检测电阻的另一端接地；所述接入检测比较器的负输入端的输入为接入检测门限的参考电压，所述接入检测比较器的输出为接入检测信号；所述第一过压检测比较器的负输入端的输入为所述电源适配器的过压检测门限的参考电压，所述第一过压检测比较器的输出为所述电源适配器的过压检测信号。

3.根据权利要求2所述的用于有线充电和无线充电的电源切换系统，其特征在于，所述无线过压检测及保护模块包括：第三过压检测电阻、第四过压检测电阻、假负载电阻、第二过压检测比较器以及过压保护NMOS管；

所述第三过压检测电阻的一端与所述无线充电接收模块的输出端连接，所述第四过压检测电阻的一端分别与所述第三过压检测电阻的另一端以及所述第二过压检测比较器的正输入端连接，所述第四过压检测电阻的另一端接地；所述假负载电阻的一端与所述无线充电接收模块的输出端连接，所述假负载电阻的另一端与所述过压保护NMOS管的漏极连接；所述过压保护NMOS管的源极接地，所述过压保护NMOS管的门极输出过压保护信号；所述第二过压检测比较器的负输入端的输入为无线充电接收模块过压检测门限的参考电压，所述第二过压检测比较器的输出为所述无线充电接收模块的过压检测信号。

4.根据权利要求1所述的用于有线充电和无线充电的电源切换系统，其特征在于，所述通路开关模块包括：第一PMOS管、第二PMOS管以及上拉电阻；

所述第一PMOS管的漏极与所述电源适配器输入端连接，所述第一PMOS管的源极以及得到所述PMOS管的源极均与所述上拉电阻的一端连接；所述第一PMOS管的门极、所述第二PMOS管的门极以及所述上拉电阻的另一端均与所述通路开关控制管的漏极连接，所述第二PMOS管的漏极与所述无线充电接收模块的输入端连接。

5.一种用于有线充电和无线充电的电源切换方法，其特征在于，所述方法应用于权利要求1-4任一项所述的用于有线充电和无线充电的电源切换系统，所述方法包括：

当使用无线充电器进行无线充电，且不使用电源适配器进行有线充电时，通路开关模块关闭，无线充电接收模块接收无线充电器发射的能量，通过信号处理与控制模块控制无线充电接收模块对数据进行发送和接收，建立与无线充电器的通信，所述信号处理与控制模块根据充电功率的需求请求所述无线充电器调节发射功率，所述无线充电接收模块接收所述无线充电器调节的能量，向电池充电管理模块供电，所述电池充电管理模块对电池进行充电管理；在无线充电过程中，有线接入检测及过压检测模块实时检测是否有所述电源适配器的接入，无线过压检测及保护模块实时检测所述无线充电接收模块的输出端是否发生过压；

当使用所述电源适配器进行有线充电，且不使用所述无线充电器进行无线充电时，当所述有线接入检测及过压检测模块检测所述电源适配器的电压未发生过压，且所述无线过压检测及保护模块检测所述无线充电接收模块的输出端未发生过压时，所述信号处理与控制模块控制所述通路开关模块打开，所述电源适配器输出的有线电源通过所述通路开关模块导通到所述电池充电管理模块，所述电池充电管理模块对电池进行充电管理；在有线充电过程中，所述无线过压检测及保护模块实时检测所述无线充电接收模块的输出端是否发生过压；

当使用所述无线充电器进行无线充电时，如果所述电源适配器接入，所述信号处理与控制模块控制所述无线充电接收模块向所述无线充电器发送结束功率传输的数据包，停止与所述无线充电器的通信，同时所述有线接入检测及过压检测模块检测所述电源适配器的电压是否发生过压，所述无线过压检测及保护模块实时检测所述无线充电接收模块的输出端是否发生过压，如果均未发生过压，所述信号处理与控制模块控制所述通路开关模块打开，由所述电源适配器对所述电池充电管理模块供电，实现从无线充电状态切换到有线充电状态；

当使用所述电源适配器进行有线充电时，如果所述无线充电器接入，所述无线充电接收模块的输出端发生过压，所述信号处理与控制模块控制所述通路开关模块关闭，同时启动所述无线过压检测及保护模块的过压保护电路，将所述无线充电接收模块的输出端的高电压限制在耐压范围内；所述通路开关模块关闭后，所述电池充电管理模块由所述无线充电接收模块的输出端产生的高电压进行供电，实现从有线充电状态切换到无线充电状态；当所述无线充电接收模块的输出端的电压降到无线充电接收模块过压检测门限以下时，所述信号处理与控制模块控制所述通路开关模块打开，从无线充电状态切换到有线充电状态。

Images