CN116087825B - 一种充电接口异物短路检测芯片、检测装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种充电接口异物短路检测芯片、检测装置及方法，包含EN控制逻辑模块、VBUS湿气/异物检测模块、负载开关驱动模块、驱动MOS管M1、湿气/异物检测周期控制模块和VBUS掉电检测模块。本发明通过检测充电接口VBUS脚与GND脚之间的阻抗异常来判断是否有湿气或异物，并在检测到湿气或异物后，间歇性地控制驱动MOS管M1通断，从而使适配器间歇性地启动OCP保护，避免了接口持续流过大电流而造成的接口过热而引起的充电盒接口附近的壳体融化及电池受热爆炸的问题。

Description

一种充电接口异物短路检测芯片、检测装置及方法
技术领域
本发明涉及一种芯片、装置及方法，特别是一种充电接口异物短路检测芯片、检测装置及方法，属于芯片技术领域。
背景技术
由于TWS耳机充电盒的Type-C口与外界环境直接接触，难免会发生湿气或异物进入到Type-C口，导致VBUS管脚与GND之间等效出一个低阻抗电阻，VBUS电压流过此电阻，产生大电流，在Type-C口产生外循环电流，若该电流不足以使适配器出现OCP保护（用户可能会用到各式各样类型的适配器），而充电盒的Type-C接口的OCP保护只能保护到内部的大电流，不能保护到外循环大电流。在充电过程中Tpye-C口将一直存在外循环电流，从而引起Type-C口过热，使得接口处的塑料外壳融化，如果电池在附近甚至会引发电池起火。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种充电接口异物短路检测芯片、检测装置及方法，检测充电接口内的湿气/异物并在检测到湿气/异物后，间歇性触发适配器的OCP保护。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
一种充电接口异物短路检测芯片，其特征在于：包含EN控制逻辑模块、VBUS湿气/异物检测模块、负载开关驱动模块、驱动MOS管M1、湿气/异物检测周期控制模块和VBUS掉电检测模块，EN控制逻辑模块通过EN脚输入信号控制充电接口异物短路检测芯片的工作状态，EN控制逻辑模块和VBUS湿气/异物检测模块共同控制负载开关驱动模块，负载开关驱动模块连接驱动MOS管M1的栅极控制驱动MOS管M1的通断，驱动MOS管M1的漏极连接充电接口异物短路检测芯片VBUS脚，驱动MOS管M1的源极接地，VBUS湿气/异物检测模块连接DETECTING脚，VBUS掉电检测模块控制湿气/异物检测周期控制模块，VBUS掉电检测模块检测VBUS脚电压，VBUS湿气/异物检测周期控制模块连接SDA脚和SCL脚。
进一步地，所述EN脚为充电接口异物短路检测芯片的使能引脚，EN脚输入高电平1时，充电接口异物短路检测芯片工作，EN脚输入低电平0时，充电接口异物短路检测芯片不工作。
进一步地，所述充电接口异物短路检测芯片还包含VCC引脚，VCC引脚与外部电源连接用于充电接口异物短路检测芯片供电。
进一步地，所述SDA脚和SCL脚为I2C通讯接口。
进一步地，所述DETECTING脚为开漏输出引脚，DETECTING脚输出低电平时，表示充电接口异物短路检测芯片内部在进行湿气/异物检测，DETECTING脚输出高电平时，表示充电接口异物短路检测芯片未检测或检测结束。
一种充电接口异物短路检测装置，包含适配器、数据线和充电盒，适配器通过数据线与充电盒的Tpye-C接口的VBUS脚连接，其特征在于包含：所述充电盒内包含充电接口异物短路检测芯片、MCU、充电模块和电池，充电盒的Tpye-C接口的VBUS脚连接充电接口异物短路检测芯片VCC脚和充电模块，MCU分别与充电接口异物短路检测芯片和充电模块连接，电池一端连接充电模块，电池另一端、充电接口异物短路检测芯片的GND脚接地。
一种充电接口异物短路检测方法，其特征在于包含以下步骤：
S1、适配器通过数据线插入充电盒的Type-C接口后，充电盒的MCU收到适配器插入指令，并通知充电接口异物短路检测芯片，将充电接口异物短路检测芯片使能EN置高；
S2、使能信号EN通过充电接口异物短路检测芯片内部的EN控制逻辑模块和负载开关驱动模块将驱动MOS管M1打开，开启时间持续T1，在T1时间内，适配器被强拉大电流I1，适配器发生OCP，接着进入打嗝模式；
S3、充电接口异物短路检测芯片准备进入湿气/异物检测，将DETECTING脚拉低，通知充电盒的MCU将充电模块关闭；
S4、充电接口异物短路检测芯片内部通过VBUS掉电检测模块检测Type-C接口的VBUS电压，并与阈值电压Vth_VBUSoff相比较，若VBUS电压低于阈值电压Vth_VBUSoff，则判断VBUS脚已掉电；
S5、DETECTING脚拉低，等待100us后，确保充电模块完全关断之后，充电接口异物短路检测芯片进入湿气/异物检测流程；
S6、如果检测到发生湿气，则定期将驱动MOS管M1打开，定期下拉一个大电流，使得适配器一直处于打嗝模式； 如果检测到没有发生湿气，将驱动MOS管M1关闭，释放VBUS脚。
进一步地，所述时间T1和电流I1的值通过I2C通讯接口来配置不同的值。
进一步地，所述阈值电压Vth_VBUSoff通过I2C通讯接口来配置不同的值。
进一步地，所述步骤S6中，定期下拉一个大电流的周期和占比通过I2C通讯接口来配置不同的值。
本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果：
1、本发明提供了一种充电接口异物短路检测芯片，通过检测耳机充电盒Type-C接口是否产生了阻抗异常，从而判断接口内是否有湿气/异物，实现接口内湿气/异物的检测；
2、本发明检测到接口内存在湿气/异物时，能够以一定的周期间歇性地触发适配器的OCP保护功能，从而避免了Type-C接口持续流过大电流，解决了异常情况下Type-C接口温度过高而导致的充电盒壳体融化及电池爆炸等问题。
附图说明
图1是本发明的一种充电接口异物短路检测芯片的示意图。
图2是本发明的一种充电接口异物短路检测装置的示意图。
图3是本发明的一种充电接口异物短路检测方法的流程图。
图4是本发明的一种充电接口异物短路检测芯片的等效电路示意图。
实施方式
为了详细阐述本发明为达到预定技术目的而所采取的技术方案，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晰、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的部分实施例，而不是全部的实施例，并且，在不付出创造性劳动的前提下，本发明的实施例中的技术手段或技术特征可以替换，下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
如图1所示，本发明的一种充电接口异物短路检测芯片，包含EN控制逻辑模块101、VBUS湿气/异物检测模块102、负载开关驱动模块104、驱动MOS管M1 106、湿气/异物检测周期控制模块103和VBUS掉电检测模块105，EN控制逻辑模块101通过EN脚输入信号控制充电接口异物短路检测芯片的工作状态，EN控制逻辑模块101和VBUS湿气/异物检测模块102共同控制负载开关驱动模块104，负载开关驱动模块104连接驱动MOS管M1 106的栅极控制驱动MOS管M1的通断，驱动MOS管M1的漏极连接芯片VBUS脚，驱动MOS管M1的源极接地，VBUS湿气/异物检测模块102连接DETECTING脚，VBUS掉电检测模块105控制湿气/异物检测周期控制模块103，VBUS掉电检测模块105检测VBUS脚电压，VBUS湿气/异物检测周期控制103模块连接SDA脚和SCL脚。
其中，EN脚为充电接口异物短路检测芯片的使能引脚，EN脚输入高电平1时，充电接口异物短路检测芯片工作，EN脚输入低电平0时，充电接口异物短路检测芯片不工作。充电接口异物短路检测芯片还包含VCC引脚，VCC引脚与外部电源连接用于充电接口异物短路检测芯片供电。充电接口异物短路检测芯片还包含GND脚，用于接地。充电接口异物短路检测芯片的VBUS脚为待检测脚，外连Type-C的VBUS脚。
SDA脚和SCL脚为I2C通讯接口。DETECTING脚为开漏输出引脚，DETECTING脚输出低电平时，表示充电接口异物短路检测芯片内部在进行湿气/异物检测，DETECTING脚输出高电平时，表示充电接口异物短路检测芯片未检测或检测结束。
如图4所示，本发明的检测VCC输入的VBUS脚电压并与预设的参考电平值在比较器内相互比较，并将比较的结果用于控制负载开关驱动模块，并控制驱动MOS管M1的通断。比较器与负载开关驱动模块之间设置有防误触发电路。
检测电流201可调，可由I2C通讯接口配置，通过芯片VBUS脚向Type-C接口的VBUS脚注入电流，若VBUS脚和GND之间存在低阻的湿气/异物，可将其等效为电阻205，检测电流201的电流流经湿气/异物等效电阻205，产生一个低的电压，当该电压低于比较器202的参考电平204时，比较器202的输出电平发生翻转，之后翻转电平经过防误触发电路203去除抖动后，通过负载开关驱动电路104打开驱动MOS管M1 106，下拉一个大电流，使得适配器发生OCP保护，进入打嗝模式，其中比较器202同相端的参考电平204可调，可由I2C通讯接口配置。
若Type-C口不存在湿气或异物，则VBUS脚与GND处于开路状态，检测IC的VBUS脚为高电平，比较器202不发生翻转，驱动MOS管M1关闭，释放VBUS。
如图2所示，一种充电接口异物短路检测装置，包含适配器、数据线和充电盒，适配器通过数据线与充电盒的Tpye-C接口的VBUS脚连接。充电盒内包含充电接口异物短路检测芯片、MCU、充电模块和电池，充电盒的Tpye-C接口的VBUS脚连接充电接口异物短路检测芯片VCC脚和充电模块，MCU分别与充电接口异物短路检测芯片和充电模块连接，电池一端连接充电模块，电池另一端、充电接口异物短路检测芯片的GND脚接地。
一种充电接口异物短路检测方法，包含以下步骤：
S1、适配器通过数据线插入充电盒的Type-C接口后，充电盒的MCU收到适配器插入指令，并通知充电接口异物短路检测芯片，将充电接口异物短路检测芯片使能EN置高，使充电接口异物短路检测芯片开始工作。
S2、使能信号EN通过充电接口异物短路检测芯片内部的EN控制逻辑模块和负载开关驱动模块将驱动MOS管M1打开，开启时间持续T1，在T1时间内，适配器被强拉大电流I1，适配器发生OCP，接着进入打嗝模式；时间T1和电流I1的值通过I2C通讯接口来配置不同的值。
S3、充电接口异物短路检测芯片准备进入湿气/异物检测，将DETECTING脚拉低，通知充电盒的MCU将充电模块关闭。
S4、充电接口异物短路检测芯片内部通过VBUS掉电检测模块检测Type-C接口的VBUS电压，并与阈值电压Vth_VBUSoff相比较，若VBUS电压低于阈值电压Vth_VBUSoff，则判断VBUS脚已掉电。阈值电压Vth_VBUSoff通过I2C通讯接口来配置不同的值。
S5、DETECTING脚拉低，等待100us后，确保充电模块完全关断之后，充电接口异物短路检测芯片进入湿气/异物检测流程。
S6、如果检测到发生湿气，则定期将驱动MOS管M1打开，定期下拉一个大电流，使得适配器一直处于打嗝模式； 如果检测到没有发生湿气，将驱动MOS管M1关闭，释放VBUS脚。定期下拉一个大电流的周期和占比通过I2C通讯接口来配置不同的值。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质，在本发明的精神和原则之内，对以上实施例所作的任何简单的修改、等同替换与改进等，均仍属于本发明技术方案的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种充电接口异物短路检测芯片，其特征在于：包含EN控制逻辑模块、VBUS湿气/异物检测模块、负载开关驱动模块、驱动MOS管M1、湿气/异物检测周期控制模块和VBUS掉电检测模块，EN控制逻辑模块通过EN脚输入信号控制充电接口异物短路检测芯片的工作状态，EN控制逻辑模块和VBUS湿气/异物检测模块共同控制负载开关驱动模块，负载开关驱动模块连接驱动MOS管M1的栅极控制驱动MOS管M1的通断，驱动MOS管M1的漏极连接充电接口异物短路检测芯片VBUS脚，驱动MOS管M1的源极接地，VBUS湿气/异物检测模块连接DETECTING脚，VBUS掉电检测模块控制湿气/异物检测周期控制模块，VBUS掉电检测模块检测VBUS脚电压，VBUS湿气/异物检测周期控制模块连接SDA脚和SCL脚；
适配器通过数据线插入充电盒的Type-C接口后，充电盒的MCU收到适配器插入指令，并通知充电接口异物短路检测芯片，将充电接口异物短路检测芯片使能EN置高；使能信号EN通过充电接口异物短路检测芯片内部的EN控制逻辑模块和负载开关驱动模块将驱动MOS管M1打开，开启时间持续T1，在时间T1内，适配器被强拉大电流I1，适配器发生OCP保护，接着进入打嗝模式；充电接口异物短路检测芯片准备进入湿气/异物检测，将DETECTING脚拉低，通知充电盒的MCU将充电模块关闭；充电接口异物短路检测芯片内部通过VBUS掉电检测模块检测Type-C接口的VBUS电压，并与阈值电压Vth_VBUSoff相比较，若VBUS电压低于阈值电压Vth_VBUSoff，则判断VBUS脚已掉电； DETECTING脚拉低，等待100us后，确保充电模块完全关断之后，充电接口异物短路检测芯片进入湿气/异物检测流程；如果检测到发生湿气，则定期将驱动MOS管M1打开，定期下拉一个大电流，使得适配器一直处于打嗝模式； 如果检测到没有发生湿气，将驱动MOS管M1关闭，释放VBUS脚。
2.根据权利要求1所述的一种充电接口异物短路检测芯片，其特征在于：所述EN脚为充电接口异物短路检测芯片的使能引脚，EN脚输入高电平1时，充电接口异物短路检测芯片工作，EN脚输入低电平0时，充电接口异物短路检测芯片不工作。
3.根据权利要求1所述的一种充电接口异物短路检测芯片，其特征在于：所述充电接口异物短路检测芯片还包含VCC引脚，VCC引脚与外部电源连接用于充电接口异物短路检测芯片供电。
4.根据权利要求1所述的一种充电接口异物短路检测芯片，其特征在于：所述SDA脚和SCL脚为I2C通讯接口。
5.根据权利要求1所述的一种充电接口异物短路检测芯片，其特征在于：所述DETECTING脚为开漏输出引脚，DETECTING脚输出低电平时，表示充电接口异物短路检测芯片内部在进行湿气/异物检测，DETECTING脚输出高电平时，表示充电接口异物短路检测芯片未检测或检测结束。
6.根据权利要求1所述的一种充电接口异物短路检测芯片，其特征在于：所述时间T1和电流I1的值通过I2C通讯接口来配置不同的值。
7.根据权利要求1所述的一种充电接口异物短路检测芯片，其特征在于：所述阈值电压Vth_VBUSoff通过I2C通讯接口来配置不同的值。
8.根据权利要求1所述的一种充电接口异物短路检测芯片，其特征在于：定期下拉一个大电流的周期和占比通过I2C通讯接口来配置不同的值。
9.一种充电接口异物短路检测装置，包含适配器、数据线和充电盒，适配器通过数据线与充电盒的Tpye-C接口的VBUS脚连接，其特征在于包含：所述充电盒内包含权利要求1-8任一项所述的充电接口异物短路检测芯片、MCU、充电模块和电池，充电盒的Tpye-C接口的VBUS脚连接充电接口异物短路检测芯片VCC脚和充电模块，MCU分别与充电接口异物短路检测芯片和充电模块连接，电池一端连接充电模块，电池另一端、充电接口异物短路检测芯片的GND脚接地。
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