CN116760133A - 一种充电协议诱骗电路和数据采集卡 - Google Patents

Abstract

本申请公开一种充电协议诱骗电路和数据采集卡，涉及电源技术领域，用于使电源适配器启动USB‑PD协议，以提高其输出，针对目前当PD诱骗失败时存在会对后级电路造成损害的风险的问题，提供一种充电协议诱骗电路通过PD诱骗芯片实现与电源适配器的协议握手，使得可以从电源适配器中申请到比正常输出电压更高的快充电压，从而满足受电端侧负载所需。并且，还通过第一比较模块实时检测电源适配器的电压输出，与第一基准电压的比较以判断当前电路是否正常工作。若出现工作异常，则进一步的通过开关模块切断负载与电源适配器之间的电源连接，从而避免对后级电路造成进一步的损害，大大提高了电路的安全性和可靠性。

Description

一种充电协议诱骗电路和数据采集卡

技术领域

本申请涉及电源技术领域，特别是涉及一种充电协议诱骗电路和数据采集卡。

背景技术

充电协议(Power Delivery，PD)诱骗芯片主要应用在受电端，它内置了PD通讯模块，通过与供电端(如PD电源适配器)的PD协议芯片握手通信，以触发电源适配器的快充协议，从而从供电端申请出需要的电压(快充协议)以给受电端的产品供电。

目前，常见的PD诱骗电源方案如图1所示，使用诸如IP2701的快充协议芯片调整使用通用串行总线(Universal Serial Bus，USB)Type-C(一种USB接口外形标准，其他的还有Type-A、Type-B等接口外形标准)为接口的电源适配器的输出(由5V调整为15V)，使电源适配器的输出以较为合适的电压输出至负载端。这种电压诱骗方案存在如下几个问题：1、以USB Type-C为接口的电源适配器种类繁多且复杂，若电源适配器不支持PD协议则无法通过PD诱骗电路得到预期的输出电压；2、当PD诱骗芯片与电源适配器的握手失败时，电源适配器也无法输出符合预期的输出电压；上述这两种情况都会导致PD诱骗失败，进而可能会对后级电路造成不可逆的损害。

所以，现在本领域的技术人员亟需要一种充电协议诱骗电路，解决目前当PD诱骗失败时存在会对后级电路造成损害的风险的问题。

发明内容

本申请的目的是提供一种充电协议诱骗电路和数据采集卡，以解决目前当PD诱骗失败时存在会对后级电路造成损害的风险的问题。

为解决上述技术问题，本申请提供一种充电协议诱骗电路，包括：充电协议诱骗芯片、第一比较模块和开关模块；

所述充电协议诱骗芯片与电源适配器连接，用于使所述电源适配器输出至负载的电压符合预期；

所述第一比较模块与所述电源适配器的供电端连接，用以对所述供电端输出的电压与第一基准电压进行比较以输出对应的第一比较信号；

所述开关模块设置于所述供电端和所述负载之间，且与所述第一比较模块的输出端连接，用于根据所述第一比较信号控制所述供电端与所述负载之间电路的通断。

在另一种实施方式中，上述的充电协议诱骗电路还包括：第二比较模块；

所述第二比较模块与所述电源适配器的供电端连接，用以对所述供电端输出的电压与第二基准电压进行比较以输出对应的第二比较信号；其中，所述第二基准电压和所述第一基准电压的电压值不同；

相应的，所述开关模块还与所述第二比较模块连接，所述开关模块用于根据所述第一比较信号和所述第二比较信号控制所述供电端与所述负载之间电路的通断。

在另一种实施方式中，上述的充电协议诱骗电路还包括：电压转换模块；

所述电压转换模块的输入端与所述供电端连接，输出端与所述第一比较模块和所述第二比较模块连接，用于提供所述第一基准电压和所述第二基准电压。

在另一种实施方式中，所述电压转换模块包括：直流转换器、第一分压电路和第二分压电路；

所述直流转换器的输入端与所述供电端连接，输出端通过所述第一分压电路与所述第一比较模块连接、通过所述第二分压电路与第二比较模块连接；

所述第一分压电路和所述第二分压电路的分压比例不同。

在另一种实施方式中，上述的充电协议诱骗电路还包括：告警模块；

所述告警模块与所述第一比较模块和所述第二比较模块连接，用于根据所述第一比较信号和所述第二比较信号控制是否告警。

在另一种实施方式中，所述告警模块为多个，用于发出不同的告警信息，且分别对应于所述第一比较模块和所述第二比较模块。

在另一种实施方式中，所述开关模块包括：开关管。

在另一种实施方式中，所述开关管为场效应管。

在另一种实施方式中，所述告警模块为发光二极管。

为解决上述技术问题，本申请还提供一种数据采集卡，包括上述的充电协议诱骗电路。

本申请提供的一种充电协议诱骗电路通过PD诱骗芯片实现与电源适配器的协议握手，使得可以从电源适配器中申请到比正常输出电压更高的快充电压，从而满足受电端侧负载的供电所需。并且，还通过第一比较模块实时检测电源适配器的电压输出，PD诱骗电路工作是否正常可以被电源适配器输出电压的电压值所直观展示，故通过与第一基准电压的比较可以判断当前PD诱骗电路是否正常工作。若出现工作异常，则进一步的通过开关模块切断负载与电源适配器之间的电源连接，从而避免对后级电路造成进一步的损害，大大提高了电路的安全性和可靠性。

本申请提供的数据采集卡，与上述充电协议诱骗电路对应，效果同上。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例，下面将对实施例中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，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为常见的一种充电协议诱骗电路的结构图；

图2为本发明提供的一种充电协议诱骗电路的结构图；

图3为本发明提供的一种DC-DC转换电路的结构图；

图4为本发明提供的一种过欠压保护模块的结构图。

其中，11表示充电协议诱骗芯片，12表示第一比较模块，13表示开关模块，14表示第二比较模块，15表示电压转换模块，16表示告警模块，20表示电源适配器，30表示负载。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护范围。

本申请的核心是提供一种充电协议诱骗电路和数据采集卡。

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面结合附图和具体实施方式对本申请作进一步的详细说明。

USB-PD，英文全称为USB Power Delivery，USB充电协议是USB的标准化组织USB-IF推出的一个快速充电的标准，一般也称为快充协议。随着PD协议的逐渐普及，已经有越来越多的产品开始使用Type-C的接口，增加对PD协议的兼容，例如Type-C接口的手机，支持快充的移动电源，还有各种小家电等产品。目前，当电源适配器工作在默认状态下，电源适配器通常仅会输出5V电压以供给其他产品，只有启动了快充协议，电源适配器才会输出9V以上的电压，以实现“快充”。

为启动电源适配器的快充协议，这就要求受电端至少拥有一个PD诱骗芯片，PD诱骗芯片是受电端的一种快充协议芯片，其中内置了PD通讯模块，通过DP/DM或者CC脚与供电端(如PD电源适配器)的PD协议芯片进行握手通信，可以从电源适配器中申请出需要的电压给外部产品供电。这种基于PD协议实现的快速充电通常被应用在无线充电、移动终端(手机、平板电脑)、智能家居等场景中。

目前的PD电源适配器通常采用Type-C接口输出，如图1所示，可以通过设定PD诱骗芯片的外围电路，使得在外围电路上电后，自动触发电源适配器的快充协议，以在VBUS端得到超过5V的输出电压(诱骗快充电压)。又由图1可知，PD诱骗芯片在电路中以并联方式连接，不经过大电流电路。

但是容易知道的是，像图1所示的这种PD诱骗电路在通过PD诱骗电路使得电源适配器输出期望电压后，将该电压直接输送到负载侧，若PD诱骗电路两侧任一连接的是不支持PD协议的设备，或者对电源适配器的PD诱骗失败，就会导致电源适配器输出的电压等级达不到预期，进而可能会对后级电路造成不可逆的损坏。

为解决上述可能出现的问题，本申请提供一种充电协议诱骗电路，如图2所示，包括：充电协议诱骗芯片11、第一比较模块12和开关模块13。

充电协议诱骗芯片11与电源适配器20连接，用于使电源适配器20输出至负载30的电压符合预期；具体的连接关系为充电协议诱骗芯片11的VIN端与电源适配器20的VBUS端连接；充电协议诱骗芯片11的I3端与电源适配器20的CC1端连接；充电协议诱骗芯片11的I2端与电源适配器20的CC2端连接；充电协议诱骗芯片11的GND端与电源适配器20的GND端连接。

第一比较模块12与电源适配器20的供电端VBUS连接，用以对供电端VBUS输出的电压与第一基准电压进行比较以输出对应的第一比较信号。

开关模块13设置于供电端VBUS和负载30之间，且与第一比较模块12的输出端连接，用于根据第一比较信号控制供电端VBUS与负载30之间电路的通断。

关于上述的充电协议诱骗芯片11，本实施例未作限制，可使用已有的较为成熟的PD芯片产品，例如图1中所示的IP2701等型号的PD诱骗芯片。

对于第一比较模块12，则可通过使用包括电压比较器在内的比较装置实现对电源适配器20输出电压的VBUS端输出电压的监测，由于电源适配器20在未与受电端通信通过快充协议时，其输出默认为5V，仅当通过PD协议芯片等装置诱骗电压之后，电源适配器20的VBUS端输出电压可达到9V及以上(一般在5V至20V之间)，根据此特征即可实现第一比较模块12对电源适配器20是否被诱骗电压的判断。具体的，可根据期望输出电压的电压值设定对应的第一基准电压，从而实时采集电源适配器20的输出电压，并与第一基准电压进行比较，实现对电源适配器20是否被诱骗电压成功的实时监测。

由上述电源适配器20输出电压的特性可知，通常都是以监测到的电源适配器20的输出电压小于某个电压值(9V、15V等高于5V的电压值，具体值根据预期电压输出确定)认为是电源适配器20的电压诱骗失败。所以对于第一比较模块12的比较逻辑，应为：当VBUS端输出电压小于第一基准电压时，其输出的第一比较信号控制开关模块13关断；当VBUS端输出电压大于或等于第一基准电压时，其输出的第一比较信号控制开关模块13打开。由于这种VBUS端和受电端之间回路的通断控制逻辑是基于电路中电压是否小于某个电压值进行的，相当于检测电路中是否存在欠压现象，故上述过程也可称之为欠压保护，第一比较模块12与开关模块13的组合也可称之为欠压保护模块。

进一步的，除去上述电路中的欠压保护之外，本实施例还提供一种优选的实施方案，如图2所示，充电协议诱骗电路还包括：第二比较模块14；

第二比较模块14与电源适配器20的供电端VBUS连接，用以对供电端VBUS输出的电压与第二基准电压进行比较以输出对应的第二比较信号；其中，第二基准电压和第一基准电压的电压值不同；

相应的，开关模块13还与第二比较模块14连接，开关模块13用于根据第一比较信号和第二比较信号控制供电端VBUS与负载30之间电路的通断。

对于第二比较模块14，一种应用场景为通过第二比较模块14实现上述电路的过压保护，也即第二比较模块14控制开关模块13通断的控制逻辑为当检测到VBUS端输出电压大于第二基准电压时，认为电路存在过压现象，故通过控制开关模块13断开实现VBUS端与负载30端之间的电路断开，阻止电源适配器20将过高的电压输出到负载30侧，避免对后级电路造成不可逆的损害，也避免出现诸如电路起火等安全风险。此时，第二比较模块14所输出的第二比较信号应是在VBUS端电压大于第二基准电压值时控制开关模块13断开，反之则闭合。那么近一步的，当同一场景中同时应用上述的欠压保护功能和过压保护功能，第一基准电压和第二基准电压的电压值应不同，且第二基准电压的电压值应大于第一基准电压，其具体值都应根据预期输出电压的电压值和安全保护需求确定，本实施例不再赘述，示例性的，当预期的VBUS端输出电压为15V时，可设置第一基准电压为14.5V、第二基准电压为15.5V。

在上述应用场景下，第二比较模块14和开关模块13共同实现的功能为对充电协议诱骗电路的过压保护功能，但需要说明的是，第二比较模块14不是仅能实现这一种功能，例如第二比较模块14还可以和第一比较模块12配合实现阶梯式的欠压保护或对电源适配器20是否启动快充协议的判断。

具体的，第一基准电压和第二基准电压阶梯设置，当VBUS端输出电压小于第一阶段并持续预设时长时，开关模块13关断；当VBUS端输出电压小于第二阶段时，开关模块13关断；其中，第一阶段对应的电压值高于第二阶段对应的电压值。

又或者在另一种实施例中，第一基准电压和第二基准电压的电压值设置相同，且第一比较模块12和第二比较模块14的比较逻辑、对开关模块13的控制逻辑都相同时，则第一比较模块12和第二比较模块14互为冗余，实现更稳定、可靠的快充协议是否启动的监测或是欠压保护。

对于开关模块13，本实施例同样不限制于具体的实施形式，开关模块13于上述充电协议诱骗电路中的作用为根据由第一比较模块12输出的第一比较信号和由第二比较模块14输出的第二比较信号控制电源适配器20电压输出端VBUS与负载30(也即受电端)之间电路的通断，对于上述这种根据某一控制信号控制所在回路通断的开关装置，目前已存在许多成熟的产品，例如开关管、继电器等，且通路关断的控制逻辑也于上述第一比较模块12和第二比较模块14的实施例中阐明，故本实施例在此不再赘述。

对于第一基准电压和第二基准电压的设置，最简单可以通过两个基准电压源来设置，通过输出特定电压值的电压源以提供稳定的第一基准电压和第二基准电压，但是这种方法会在电路中额外增加电源，对电路的体积和成本的控制都带来了不利影响。故本实施例还提供一种基准电压设置的优选实施方案，如图2所示，上述的充电协议诱骗电路还包括：电压转换模块15；

电压转换模块15的输入端与供电端VBUS连接，输出端与第一比较模块12和第二比较模块14连接，用于提供第一基准电压和第二基准电压。

容易理解的是，由上述实施例可知，在实际应用中，第一基准电压和第二基准电压的电压值通常不同(除冗余设置)，以实现各自相应的保护功能(过压、欠压保护或阶梯式的欠压保护)，而对于第一基准电压和第二基准电压的实施，都是由电源适配器20的VBUS端取电，经由电压转换模块15转换成电压值符合需要且稳定的电压输出，这就需要电压转换模块15至少具备两个不同的电压转换输出。

在一种可能实施方式中，电压转换模块15中对于电压转换的实现，由诸如DC-DC转换器等电压转换装置实现，将VBUS端输出的直流电压转换成另一对应的比较模块所需要的直流电压，那么在此应用场景下，电压转换模块15中应包含至少两个直流转换器(例如DC-DC转换器)，以实现不同的电压转换，分别供给第一比较模块12和第二比较模块14的输入端，进而提供电压值不同的第一基准电压和第二基准电压。

而对于电压转换模块15输出两路电压以分别支持第一基准电压和第二基准电压，本实施例也提供另一种优选的实施方案，上述的电压转换模块15具体包括：直流转换器、第一分压电路和第二分压电路；

直流转换器的输入端与供电端VBUS连接，输出端通过第一分压电路与第一比较模块12连接、通过第二分压电路与第二比较模块14连接；

其中，第一分压电路和第二分压电路的分压比例不同。

通过两个分压比例不同的分压电路，可实现将由同一直流转换器输出的稳定电压转换成不同的电压值输出，从而实现上述电压值不同的第一基准电压和第二基准电压的提供，以为相应的比较模块提供比较用的基准电压。

对于上述的直流转换器，通常使用DC-DC转换电路实现，对于DC-DC转换电路，可如图3所示实施，包括若干电容和PW6206同步降压芯片等器件，该同步降压芯片支持4.8V至40V的输入电压范围，覆盖了电源适配器20通常应用中的5V至20V的输出电压范围；且其可输出3V、3.3V、3.6V和5V等不同的电压档位，以提供稳定的电压输出实现第一基准电压和第二基准电压的获取。

进一步的，综合上述实施例所提供的关于第一比较模块12、第二比较模块14以及其各自对应的分压电路的几种优选实施例，涉及到第一比较模块12和第二比较器模块的具体电路结构如图4所示，包括：第一电压比较器U1A、第二电压比较器U1B、第一分压电路(R5、R6)和第二分压电路(R7、R8)；

其中，两分压电路由两分压电阻串联而成，通过调整两分压电阻阻值的比例，实现对分压电路分压比例的调整，进而实现由同一电压输入得到不同电压值的输出。

第一分压电路和第二分压电路的输入端(公共端REF)皆与直流转换器的输出端连接，以得到基准电压，经由不同分压比例的两分压电路，分别输出第一基准电压到第一电压比较器U1A的反相输入端、输出第二基准电压到第二电压比较器U1B的同相输入端；另外，第一电压比较器U1A的同相输入端以及第二电压比较器U1B的反相输入端都与电源适配器20的VBUS端连接，也即监测电源输入端的输出电压，并分别与第一基准电压和第二基准电压比较；两电压比较器的输出端(公共端OUT)皆与开关模块13连接，用于控制开关模块13的通断，此场景下开关模块13的通断控制逻辑为接收到高电平时断开、接收到低电平时导通。

需要说明的是，上述中对于第一基准电压、第二基准电压和VBUS端电压与各电压比较器的各输入端之间的对应连接关系是根据电压比较器所需的控制功能进行布置的。例如，对于图4所示的电路结构中，第一电压比较器U1A的反相输入端接入第一基准电压，同相输入端接入VBUS端电压，也即在电源适配器20输出电压小于第一基准电压时第一电压比较器U1A输出高电平，反之则输出低电平，此时开关模块13的控制逻辑为接收到高电平信号输入时断开所控通路；同理，第二电压比较器U1B的同相输入端接入第二基准电压，反相输入端接入VBUS端电压，在此连接关系下，第二电压比较器U1B在电源适配器20的输出电压大于第二基准电压时第二电压比较器U1B输出高电平，反之则输出低电平，此时，根据控制需要，开关模块13的控制逻辑也为接收到高电平信号输入时断开所控通路。

在图4所示的电路结构中，可如上述实施例所示的，第一基准电压设置为14.5V，第二基准电压设置为15.5V；此时，若电源适配器20的VBUS端输出电压小于14.5V时，第一电压比较器U1A输出高电平，开关模块13得到高电平的控制信号，开关模块13被控制关断，电源适配器20和负载30之间的通路断开，负载30不得电，此时对应电源适配器20快充协议为启动的情况，也就避免了因为电压不符预期的问题所导致的对后级电路的损伤(也即实现欠压保护)；若电源适配器20的VBUS端输出电压大于15.5V时，第二电压比较器U1B输出高电平，开关模块13得到高电平的控制信号，开关模块13被控制关断，电源适配器20和负载30之间的通路断开，同样避免电源适配器20输出电压过高为负载30侧后级电路所带来的的损伤，也即实现了过压保护；若电源适配器20的VBUS端输出电压大于或等于14.5V、且小于或等于15.5V时，第一电压比较器U1A和第二电压比较器U1B皆输出低电平，开关模块13被控制导通，也即电源适配器20和负载30之间形成通路，电源适配器20为负载30供电，对应于正常情况下的工作状态。

还需要说明的是，上述电压比较器是用于比较电源适配器20的电压输出和第一基准电压和第二基准电压的大小关系，但考虑到电源适配器20实际输出电压等级较高，常见的电压比较器可能不支持直接比较电源适配器20的输出电压，故对于电源适配器20的输出电压和各基准电压之间应同比例缩小后再输入到对应的电压比较器中。

另外，容易理解的是，上述电路结构中还可以包括其他电路中常见的电路模块，如图4所示的：两电压比较器接收电源适配器20的VBUS端的输入端处设置有RC滤波电路和分压电路；电源适配器20输出电压从图4中的IN端输入，经由R2、R4组成的分压电路以及R1、R3、C1所组成的RC滤波电路输入至第一电压比较器U1A的同相输入端；经由R9、R12组成的分压电路以及R10、R11、C2所组成的RC滤波电路输入至第二电压比较器U1B的反相输入端。其中，分压电路用于降低电源适配器20输出电压的电压等级，使其符合电压比较器的电气参数，RC滤波电路则用于对电源适配器20输出电压进行滤波处理，得到更稳定、误差更小的电压输入，从而提高后续电压比较器比较结果的准确性。

经由图4所示的电路结构可实现充电协议诱骗电路的过压保护和欠压保护，电源适配器20的VBUS端与图4电路的IN端连接，获取电源适配器20的输出电压；图4电路的OUT端与开关模块13的控制端连接，用于根据两个电压比较器根据比较结果输出的比较信号控制电源适配器20与负载30之间的通断，从而实现过压保护功能和欠压保护功能的硬件控制。

此外，对于上述开关模块13的具体实施，虽然目前已有成熟且种类繁多的产品实现，但从实施难易的角度出发，本实施例提供一种优选的实施方案，上述的开关模块13具体可以为开关管。进一步的，开关管应设置在电源适配器20的VBUS端和负载30之间，控制端与第一比较模块12和第二比较模块14的输出端连接，以便根据两比较模块输出的比较信号控制电源适配器20和负载30之间的通断。

此外，上述的开关管可以是场效应管(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor,MOSFET)也即MOS管，MOS管的栅极即为开关管的控制端。更进一步的，上述的MOS管又可如图2所示，选择NMOS管实现上述的开关功能，具体的，NMOS管的源极与负载30连接，漏极与VBUS端连接，栅极为控制端，与第一比较单元和第二比较单元的输出端连接；当NMOS管的栅极接收到高电平时，其漏极和源极之间截止，电源适配器20输出的电压无法到达负载30侧，当NMOS管的栅极接收到低电平时，其漏极和源极之间导通，电源适配器20正常向负载30侧供电。

对于上述通过第一比较模块12和第二比较模块14两个比较模块来分别实现对电路的过压保护和欠压保护功能，通过控制开关模块13切断VBUS端和负载30之间的电源输出以执行保护动作。那么相应的，在执行保护动作之后相关人员也通常希望能够及时得知故障问题的发生。基于这一需求，本实施例提供一种优选的实施方案，如图2所示，上述的充电协议诱骗电路还包括：告警模块16；

告警模块16与第一比较模块12和第二比较模块14连接，用于根据第一比较信号和第二比较信号控制是否告警。由于上述的由第一比较模块12实现的欠压保护功能以及由第二比较模块14实现的过压保护功能对于整个充电协议诱骗电路而言都相当于出现了故障，又由上述实施例可知，开关模块13的一种可能的控制逻辑为当第一比较模块12或第二比较模块14输出高电平时控制关断，也即触发保护动作，所以对于告警模块16的触发也可通过第一比较模块12或第二比较模块14所输出的高电平信号实现。

进一步的，为区别开关模块13所执行的保护动作具体是因为过压触发的还是欠压所触发的，这就要求告警模块16至少可以发出两种及以上的告警信息，这一功能的实现通常需要多个告警模块16，且至少有一个告警模块16的触发端与第一比较模块12的输出端连接、至少有另一个告警模块16的触发端与第二比较模块14的输出端连接，二者所发出的告警信息不同且分别对应于其所连接的比较模块，以区分保护动作具体是由哪一比较模块所触发。

对于告警信息的表现形式和提醒相关人员的实施方式，本实施例不做限制，应根据实际所使用的告警模块16所确定。例如，当告警模块16为包括用于生成错误报告的处理器以及与外部设备通讯的通信模块时，告警信息可以为以文字、图像、表格等形式存在的错误报告，通过通信模块，以短信、推送、邮件等形式发送到相关人员所持有或监视的移动终端或工作台、运维大屏等设备处，以便于相关人员及时获知告警信息。又或者，告警模块16选用蜂鸣器和发光二极管(light-emitting diode，LED)这类声、光信号产生装置时，则告警信息可以声音信号或光信号的方式显示，具体的，对于以蜂鸣器为实现形式的告警模块16可以通过不同音调、音色、不同节奏的声音表示不同的警示信息，对于以发光二极管实现的告警模块16则可通过不同颜色、不同亮灭状态、不同闪烁状态的光信号表示不同的警示信息。

对于如图4所示的电路而言，本实施例以发光二极管作为警示模块，那么电路结构如图4所示，警示模块存在两个，分别对应于发光二极管D1和发光二极管D2；其中，发光二极管D1的正极与第一电压比较器U1A的输出端连接，负极与公共输出端OUT连接，发光二极管D2的正极与第二电压比较器U1B的输出端连接，负极与公共输出端OUT连接；因此，当第一电压比较器U1A输出高电平时，发光二极管D1被点亮，表示此时执行了欠压保护操作，当第二电压比较器U1B输出高电平时，发光二极管D2被点亮，表示此时执行了过压保护操作，为方便区分，发光二极管D1和发光二极管D2的颜色应该不同，例如一个使用黄色另一个使用红色。

对于本申请所提供的一种充电协议诱骗电路，在原有通过充电协议芯片进行与电源适配器20握手通信以启动电源适配器20的快充协议进而得到更高的电压输出时，还通过第一电压比较模块实时检测电源适配器20的电压输出，判断其是否低于第一基准电压，当低于第一基准电压时说明电源适配器20的快充协议可能未被启动，电路中出现了欠压的现象，故通过开关模块13断开电源适配器20的VBUS端和负载30之间的通路，从而避免对负载30侧的后级电路造成不可逆的损伤。而在一种较为优选的实施例中，还通过引入第二电压比较模块实现对电路的第二重比较，第二电压比较模块即可用于实现对欠压保护的阶梯式保护，也可单独用于实现电路的过压保护，也即通过实时检测电源适配器20输出电压是否超过预设的第二基准电压来判断电路中是否出现过压现象，当出现过压现象时则触发开关模块13关断，从而避免过高的电压对负载30侧的后级电路造成不可逆的损伤，进一步提高充电协议诱骗电路的可靠性和安全性。进一步的，对于两比较模块所需要的不同的基准电压，一种优选的实施例通过VBUS端供电实现，通过由直流转换器和不同分压比例的分压电路构成的电压转换模块15，实现同一电压输入、两路不同电压输出的目的，以分别提供第一基准电压和第二基准电压。对应的，由上述实施例实现了对电路的过压保护和欠压保护之后，本申请另一实施例还通过告警模块16以及时告知相关人员当前电路的状态，进一步的，告警模块16为多个，用于提供不同的告警信息，以分别指示电路触发欠压保护动作或过压保护动作，便于相关人员更好地掌握充电协议诱骗电路的工作状态，以及及时对故障问题进行排查和解决，有利于提高电路的使用寿命。

在上述实施例中，对于一种充电协议诱骗电路进行了详细描述，本申请还提供一种数据采集卡对应的实施例，本实施例提供一种数据采集卡，其中包括如上实施例所述的充电协议诱骗电路。

在量子计算测控系统中，相干时间内，通过QND(量子非破坏性测量)方式获取量子比特状态；现场可编程逻辑门阵列(Field Programmable Gate Array，FPGA)基于模拟数字转换器(analog to digital converter，ADC)采集的数据进行判决并反馈；并基于反馈信息通过任意波形发生器(Arbitrary Waveform Generator，AWG)再次产生操控信号，这是实现量子纠错(Quantum Error Correction，QEC)的需求。因为量子相干时间很短，因此基于量子反馈的QEC需要快速的硬件判决和反馈能力，涵盖了上下变频、数据采集、数据运算和判决以及波形发生等处理过程，这一过程需在约几百纳秒(具体取决于数据处理的复杂度、可选波形数量、通道数等)内处理完毕，依赖于FPGA的强大硬件处理能力。所以对于由FPGA实现的便携式量子测控数据采集卡，就需要上述的充电协议诱骗电路得到更高的电压输入，以满足相应功能的实现。

由于数据采集卡部分的实施例与充电协议诱骗电路部分的实施例相互对应，因此数据采集卡部分的实施例请参见充电协议诱骗电路部分的实施例的描述，这里暂不赘述。

通过设置有上述实施例中的一种充电协议诱骗电路，使得数据采集卡的电源设计可以拥有更高的可靠性和安全性，避免因为接入不支持快充协议的设备或者由于电源适配器握手通信失败等原因导致的输出电压不足而对后级电路所导致的不利影响，提高了供电的可靠性和稳定性，更好地支持了量子计算测控系统中的测试数据采集。

以上对本申请所提供的一种充电协议诱骗电路和数据采集卡进行了详细介绍。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。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以对本申请进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本申请权利要求的保护范围内。

还需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

Claims (10)

1.一种充电协议诱骗电路，其特征在于，包括：充电协议诱骗芯片(11)、第一比较模块(12)和开关模块(13)；

所述充电协议诱骗芯片(11)与电源适配器(20)连接，用于使所述电源适配器(20)输出至负载(30)的电压符合预期；

所述第一比较模块(12)与所述电源适配器(20)的供电端连接，用以对所述供电端输出的电压与第一基准电压进行比较以输出对应的第一比较信号；

所述开关模块(13)设置于所述供电端和所述负载(30)之间，且与所述第一比较模块(12)的输出端连接，用于根据所述第一比较信号控制所述供电端与所述负载(30)之间电路的通断。

2.根据权利要求1所述的充电协议诱骗电路，其特征在于，还包括：第二比较模块(14)；

所述第二比较模块(14)与所述电源适配器(20)的供电端连接，用以对所述供电端输出的电压与第二基准电压进行比较以输出对应的第二比较信号；其中，所述第二基准电压和所述第一基准电压的电压值不同；

相应的，所述开关模块(13)还与所述第二比较模块(14)连接，所述开关模块(13)用于根据所述第一比较信号和所述第二比较信号控制所述供电端与所述负载(30)之间电路的通断。

3.根据权利要求2所述的充电协议诱骗电路，其特征在于，还包括：电压转换模块(15)；

所述电压转换模块(15)的输入端与所述供电端连接，输出端与所述第一比较模块(12)和所述第二比较模块(14)连接，用于提供所述第一基准电压和所述第二基准电压。

4.根据权利要求3所述的充电协议诱骗电路，其特征在于，所述电压转换模块(15)包括：直流转换器、第一分压电路和第二分压电路；

所述直流转换器的输入端与所述供电端连接，输出端通过所述第一分压电路与所述第一比较模块(12)连接、通过所述第二分压电路与第二比较模块(14)连接；

所述第一分压电路和所述第二分压电路的分压比例不同。

5.根据权利要求2所述的充电协议诱骗电路，其特征在于，还包括：告警模块(16)；

所述告警模块(16)与所述第一比较模块(12)和所述第二比较模块(14)连接，用于根据所述第一比较信号和所述第二比较信号控制是否告警。

6.根据权利要求5所述的充电协议诱骗电路，其特征在于，所述告警模块(16)为多个，用于发出不同的告警信息，且分别对应于所述第一比较模块(12)和所述第二比较模块(14)。

7.根据权利要求1至6任意一项所述的充电协议诱骗电路，其特征在于，所述开关模块(13)包括：开关管。

8.根据权利要求7所述的充电协议诱骗电路，其特征在于，所述开关管为场效应管。

9.根据权利要求5或6所述的充电协议诱骗电路，其特征在于，所述告警模块(16)为发光二极管。

10.一种数据采集卡，其特征在于，包括权利要求1至9任意一项所述的充电协议诱骗电路。