CN117543752A - 一种边充边放电路 - Google Patents

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CN117543752A CN202311406839.0A CN202311406839A CN117543752A CN 117543752 A CN117543752 A CN 117543752A CN 202311406839 A CN202311406839 A CN 202311406839A CN 117543752 A CN117543752 A CN 117543752A
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林俊盛
郑龙
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Abstract

本申请实施例公开了一种边充边放电路，该边充边放电路包括电源控制模块和链路模块，电源控制模块的第一控制端用于输出第一控制信号，第一控制信号的电压为第一电压时链路模块用于输出目标电压信号，链路模块输出的目标电压信号为链路模块的第一输入端的电压信号和第二输入端的电压信号中电压更高的电压信号；第一控制信号的电压为第二电压时链路模块用于停止输出目标电压信号；电源控制模块用于在需要向负载设备发送通讯信号的情况下，控制电源控制模块的电压输出端输出第一电压信号，并且控制第一控制信号的电压按照预设切换频率在第一电压和第二电压之间切换。本申请实施例可以增强通讯信号的有效性。

Description

一种边充边放电路
技术领域
本申请涉及电源技术，应用于电学领域，尤其涉及一种边充边放电路。
背景技术
无线耳机充电仓可以借助外部电源对内部充电电池进行充电的同时对接入的无线耳机进行充电。目前，无线耳机充电仓通常采用开关充电方式对锂电池充电。开关充电方式的功率损耗少，充电过程中热量聚集效应不明显，但是需要使用锂电池放电所需的电感元件进行降压从而对锂电池充电，锂电池无法在充电状态下对无线耳机进行放电。因此，采用开关充电方式对锂电池进行充电的充电仓只能借助外部电源对无线耳机进行充电，从而实现边充边放的功能。然而，当该充电仓在接收到外部输入电压且需要对无线耳机发送通讯信号(也可称为pattern信号)时，通讯信号的有效性受外部输入电压的稳定性的影响，当外部输入电压不稳定时，负载设备难以成功地解析该信号，从而难以在该通讯信号的指示下执行后续操作。
发明内容
本申请实施例公开了一种边充边放电路，用于增强通讯信号的有效性。
第一方面，本申请实施例提供了一种边充边放电路，边充边放电路包括电源控制模块101和链路模块102，电源控制模块101的输入端a连接边充边放电路的输入端b，链路模块102的第一输入端c1连接电源控制模块101的输入端a，链路模块102的第二输入端c2连接电源控制模块101的电压输出端d，链路模块102的第三输入端c3连接电源控制模块101的第一控制端e，链路模块102的输出端g连接边充边放电路的输出端i，边充边放电路的输出端i用于连接负载设备20的一端n，其中：电源控制模块101的第一控制端e用于输出第一控制信号V_EN1，第一控制信号V_EN1的电压为第一电压时链路模块102用于输出目标电压信号V_TGT，链路模块102输出的目标电压信号V_TGT为链路模块102的第一输入端c1的电压信号和第二输入端c2的电压信号中电压更高的电压信号；第一控制信号V_EN1的电压为第二电压时链路模块102用于停止输出目标电压信号V_TGT；电源控制模块101用于在需要向负载设备20发送通讯信号的情况下，控制电源控制模块101的电压输出端d输出第一电压信号V_OUT，并且控制第一控制信号V_EN1的电压按照预设切换频率在第一电压和第二电压之间切换，第一电压信号V_OUT的电压不小于预设通信电压幅值。
考虑到通讯信号的有效性与通讯信号的电压幅值的稳定性相关，当通讯信号的电压幅值偏低时，负载设备20对通讯信号的解析可能会失败，从而使负载设备20难以成功地在该通讯信号的指示下执行后续操作，上述边充边放电路中，第一控制信号V_EN1的电压按照预设切换频率在第一电压和第二电压之间切换时，负载设备20的一端n可以接收到电压按照预设切换频率在高低电平之间进行切换的通讯信号，该通讯信号的幅值等于目标电压信号V_TGT的电压，即等于边充边放电路的输入电压信号V_IN的电压和第一电压信号V_OUT的电压中的最大值，因此，针对未接收到输入电压信号V_IN(即不存在外部电源)的场景，或者针对输入电压信号V_IN的电压因外部电源不稳定而降低至小于预设通信电压阈值的场景，电源控制模块101需要向负载设备20发送通讯信号时，均可以基于链路模块102控制目标电压信号V_TGT的电压为第一电压信号V_OUT的电压，以使负载设备20接收到的通讯信号的电压幅值不小于预设通信电压幅值，提高该通讯信号的电压幅值的稳定性，进而增强通讯信号的有效性，使负载设备能够成功解析该通讯信号并在该通讯信号的指示下执行后续操作。
结合第一方面，在一种可能的实现方式中，电源控制模块101还用于在接收到边充边放电路的输入电压信号V_IN且不需要向负载设备20发送通讯信号的情况下，控制电源控制模块101的电压输出端d停止输出第一电压信号V_OUT，并且控制第一控制信号V_EN1的电压为第一电压。
上述边充边放电路中，在电源控制模块101接收到输入电压信号V_IN且不需要向负载设备20发送通讯信号的情况下，控制链路模块102输出的目标电压信号V_TGT为输入电压信号V_IN，便于负载设备20基于输入电压信号V_IN的电压进行充电。
结合第一方面，或者第一方面的上述任一种可能的实现方式，在另一种可能的实现方式中，电源控制模块101的通讯端f连接链路模块102的输出端g，其中，电源控制模块101还用于在第一控制信号V_EN1的电压为第一电压的情况下控制电源控制模块101的通讯端f处于高阻状态，以及在第一控制信号V_EN1的电压为第二电压的情况下控制电源控制模块101的通讯端f处于低阻状态。
考虑到在实际应用中，通讯信号的有效性不仅与幅值的高低有关，还与电压由高电平切换至低电平的下降沿时间有关。当下降沿时间较长时，通讯信号也不能被成功解析。
由于负载设备内部电路元件的电学特性会减慢电压的下降速度，上述边充边放电路中的电源控制模块101在第一控制信号V_EN1的电压从第一电压切换为第二电压(即负载设备20的一端n的电压由高电平切换为低电平)的情况下，控制其通讯端f由高阻状态切换至低阻状态，有利于释放负载设备的一端n残余的电荷，缩短电压的下降沿时间，从而保证负载设备接收到的通讯信号的有效性，有利于负载设备20在该通讯信号的指示下执行后续操作。
结合第一方面，或者第一方面的上述任一种可能的实现方式，在又一种可能的实现方式中，边充边放电路还包括充电电池103，电源控制模块101还用于基于边充边放电路的输入电压信号V_IN对充电电池103进行线性充电，以及控制充电电池103通过电源控制模块101的电压输出端d输出第一电压信号V_OUT。
上述边充边放电路中，电源控制模块101采用线性充电的方式基于输入电压信号V_IN对充电电池103进行线性充电，线性充电过程中不需要使用充电电池103放电所需的电感元件进行降压，因此，在电源控制模块101接收到输入电压信号V_IN且需要向负载设备发送通讯信号的情况下，充电电池103可以在充电状态下基于电源控制模块101的控制使用电感元件同时进行升压放电，并通过电源控制模块101的电压输出端d输出第一电压信号V_OUT，提高该通讯信号的电压幅值的稳定性，从而增强通讯信号的有效性。
此外，在电源控制模块101接收到输入电压信号V_IN且不需要向负载设备20发送通讯信号的情况下，输入电压信号V_IN分别用于对充电电池103和负载设备20进行充电，可以避免充电电池103长期处于边充边放电状态而产生的功率损耗大以及热量聚集效应，从而提升提高该边充边放电路工作时的可靠性。
结合第一方面，或者第一方面的上述任一种可能的实现方式，在又一种可能的实现方式中，边充边放电路还包括过压保护模块104，电源控制模块101的输入端a通过过压保护模块104连接边充边放电路的输入端b，其中，过压保护模块104用于在确定边充边放电路的输入电压信号V_IN的电压不大于预设输入电压阈值的情况下，输出输入电压信号V_IN。
上述边充边放电路可以防止外部异常高压的输入电压信号V_IN输入而损坏电源控制模块101和负载设备20，从而提升该边充边放电路工作时的可靠性。
结合第一方面，或者第一方面的上述任一种可能的实现方式，在又一种可能的实现方式中，链路模块102包括第一电路1021、第二电路1022和第三电路1023，第一电路1021的输入端为链路模块102的第一输入端c1，第二电路1022的输入端为链路模块102的第二输入端c2，第三电路1023的第一输入端h1连接链路模块102的第三输入端c3，第三电路1023的第二输入端h2连接第一电路1021的输出端j和第二电路1022的输出端k，第三电路1023的输出端为链路模块102的输出端g，其中，第一电路1021和第二电路1022均为单向导通电路，第一控制信号V_EN1的电压为第一电压时第三电路1023用于输出目标电压信号V_TGT，第一控制信号V_EN1的电压为第二电压时第三电路1023用于停止输出目标电压信号V_TGT。
结合第一方面，或者第一方面的上述任一种可能的实现方式，在又一种可能的实现方式中，第一电路1021包括第一二极管D1，第二电路1022包括第二二极管D2，第一二极管D1的正极为第一电路1021的输入端，第一二极管D1的负极为第一电路1021的输出端j，第二二极管D2的正极为第二电路1022的输入端，第二二极管D2的负极为第二电路1022的输出端k。
结合第一方面，或者第一方面的上述任一种可能的实现方式，在又一种可能的实现方式中，第三电路1023包括第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第一开关管Q1和第二开关管Q2；第三电路1023的第二输入端h2连接第一开关管Q1的源极和第一电阻R1的一端，第一开关管Q1的栅极连接第一电阻R1的另一端和第二开关管Q2的漏级，第一开关管Q1的漏级为第三电路1023的输出端，第三电路1023的第一输入端h1连接第二电阻R2的一端和第三电阻R3的一端，第二电阻R2的另一端连接第二开关管Q2的栅极，第三电阻R3的另一端连接第二开关管Q2的源极和参考地。
结合第一方面，或者第一方面的上述任一种可能的实现方式，在又一种可能的实现方式中，电源控制模块101的检测端m连接边充边放电路的检测端p，边充边放电路的检测端p连接负载设备20的另一端q，其中，电源控制模块101还用于检测负载设备20充电时的电流信号I_SENSE；若基于电流信号I_SENSE确定负载设备20处于过流状态，则执行打嗝保护操作，其中，打嗝保护操作用于停止检测电流信号I_SENSE且控制第一控制信号V_EN1的电压为第二电压；等待第一预设时长，并在第一预设时长结束的情况下将执行次数加1，执行次数为执行打嗝保护操作的次数；若确定执行次数小于或等于预设次数阈值，则控制第一控制信号V_EN1的电压为第一电压；等待第二预设时长，并在第二预设时长结束的情况下返回执行检测负载设备20充电时的电流信号I_SENSE的操作。
上述边充边放电路中的电源控制模块101可以对负载设备的充电电流进行监测。当打嗝保护操作的执行次数(即负载设备20处于过流状态的次数)未大于预设次数阈值时，电源控制模块101将会继续对负载设备20进行充电，有利于避免偶发性过流现象的干扰，更准确地对负载设备20进行故障监测。
结合第一方面，或者第一方面的上述任一种可能的实现方式，在又一种可能的实现方式中，电源控制模块101还用于若确定执行次数大于预设次数阈值且检测到预设解除信号，则将执行次数归零，并控制第一控制信号V_EN1的电压为第一电压，其中，预设解除信号用于反映负载设备20与边充边放电路断开连接第三预设时长后再重新建立连接，或者用于反映输入电压信号V_IN停止输入第四预设时长后再重新输入；等待第二预设时长，并在第二预设时长结束的情况下返回执行检测负载设备20充电时的电流信号I_SENSE的操作；若确定执行次数大于预设次数阈值且未检测到预设解除信号，则继续执行打嗝保护操作。
上述边充边放电路中，当打嗝保护操作的执行次数(即负载设备20处于过流状态的次数)大于预设次数阈值时，电源控制模块101确定负载设备20故障且停止对负载设备20充电，进而提升该边充边放电路10工作时的可靠性。并且，电源控制模块101在确定负载设备20故障且停止对负载设备充电停止后，可以响应于预设解除信号，重新对负载设备20输出电压信号并监测负载设备20的充电状态，进而提高边充边放电路10的灵活性。
第二方面，本申请实施例提供了一种边充边放设备，该边充边放设备包括第一方面或第一方面任一种可能的实施方式所描述的边充边放电路。
本申请第二方面所提供的相关设备，其有益效果可以参考第一方面技术方案的有益效果，此处不再赘述。
附图说明
下面将对本申请实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍。
图1是本申请实施例提供的一种边充边放电路的结构示意图；
图2是本申请实施例提供的一种电流信号检测方法的流程示意图；
图3是本申请实施例提供的另一种边充边放电路的结构示意图；
图4是本申请实施例提供的一种链路模块的结构示意图；
图5是本申请实施例提供的又一种边充边放电路的结构示意图；
图6是本申请实施例提供的一种信号电压波形图。
具体实施方式
下面结合附图对本申请实施例进行详细介绍。
请参见图1，图1是本申请实施例提供的一种边充边放电路的结构示意图。如图1所示，边充边放电路10包括电源控制模块101、链路模块102和充电电池103，电源控制模块101的输入端a连接边充边放电路10的输入端b，链路模块102的第一输入端c1连接电源控制模块101的输入端a，链路模块102的第二输入端c2连接电源控制模块101的电压输出端d，链路模块102的第三输入端c3连接电源控制模块101的第一控制端e，链路模块102的输出端g连接边充边放电路10的输出端i。边充边放电路10的输入端b用于连接外部电源，边充边放电路10的输出端i用于连接负载设备20的一端n，负载设备20与终端设备30建立无线通信连接。
具体的，电源控制模块101的输入端a用于接收外部电源向边充边放电路10输入的电压信号V_IN，电源控制模块101可以采用线性充电的方式基于输入电压信号V_IN对充电电池103进行充电。电源控制模块101的第一控制端e用于输出第一控制信号V_EN1。第一控制信号V_EN1的电压为第一电压时链路模块102用于输出目标电压信号V_TGT，链路模块102输出的目标电压信号V_TGT为链路模块102的第一输入端c1的电压信号和第二输入端c2的电压信号中电压更高的电压信号，第一控制信号V_EN1的电压为第二电压时链路模块102用于停止输出目标电压信号V_TGT。
下面对电源控制模块101在不同情形下的控制原理作进一步说明。
情形一：电源控制模块101需要向负载设备20发送通讯信号。
本申请实施例中的通讯信号的电压波形为高低电平的组合波形，高低电平的切换频率为预设切换频率，本申请实施例对电源控制模块101确定是否需要向负载设备20发送通讯信号的方式不做限定。示例性的，电源控制模块101可以按照预设通讯频率向负载设备20发送通讯信号，或者，电源控制模块101可以在接收到预设通信指令的情况下向负载设备20发送通讯信号。
针对情形一，考虑到通讯信号的有效性与通讯信号的电压幅值的稳定性相关，当通讯信号的电压幅值低于预设通信电压幅值时，负载设备20即使接收到通讯信号也很难成功解析，电源控制模块101控制电压输出端d输出第一电压信号V_OUT，并且控制第一控制信号V_EN1的电压按照预设切换频率在第一电压和第二电压之间切换，第一电压信号V_OUT的电压不小于预设通信电压幅值。
具体的，基于电源控制模块101和链路模块102的连接关系，目标电压信号V_TGT的电压(便于说明，下文简称为“目标电压Vtgt”)为边充边放电路10的输入电压信号V_IN的电压(便于说明，下文简称为“输入电压Vin”)和第一电压信号V_OUT的电压(便于说明，下文简称为“输出电压Vout”)中的最大值，并且第一控制信号V_EN1的电压按照预设切换频率在第一电压和第二电压之间切换时，负载设备20的一端n可以接收到电压按照预设切换频率在高低电平之间进行切换的通讯信号，该通讯信号的幅值等于目标电压Vtgt。需要说明的是，本申请实施例中第一电压和第二电压不相等，但本申请实施例对第一电压和第二电压的大小关系不作限定。
在输入电压Vin因外部电源不稳定而降低至小于预设通信电压阈值的情况下，电源控制模块101可以基于链路模块102控制目标电压Vtgt为输出电压Vout，以使负载设备20接收到的通讯信号的电压幅值不小于预设通信电压幅值，进而提高该通讯信号的电压幅值的稳定性。此外，不难理解，在电源控制模块101未接收到输入电压信号V_IN(比如未连接外部电源)的情况下，目标电压Vtgt也为输出电压Vout。由此可见，无论是否接收到输入电压信号V_IN，电源控制模块101均能连续地向负载设备20发送通讯信号，且能提高通讯信号的电压幅值的稳定性，进而增强通讯信号的有效性。
考虑到在实际应用中，通讯信号的有效性不仅与幅值的高低有关，还可能与电压由高电平切换至低电平的下降沿时间有关。当下降沿时间较长时，通讯信号也难以被成功解析。可选的，如图1所示，电源控制模块101还可以设置通讯端f，通讯端f连接链路模块102的输出端g。
具体的，电源控制模块101可以在第一控制信号V_EN1的电压为第一电压的情况下控制电源控制模块101的通讯端f处于高阻状态，以及在第一控制信号V_EN1的电压为第二电压的情况下控制电源控制模块101的通讯端f处于低阻状态。也即是说，电源控制模块101在第一控制信号V_EN1的电压从第一电压切换为第二电压(即负载设备20的一端n的电压由高电平切换为低电平)的情况下，控制其通讯端f由高阻状态切换至低阻状态，以释放负载设备20的一端n残余的电荷，这可以避免负载设备内部电路元件由于电学特性减慢电压的下降速度，有利于缩短端n电压的下降沿时间，从而进一步保证负载设备20接收到的通讯信号的有效性。
进一步的，在向负载设备20发送通讯信号的同时，电源控制模块101可以基于输入电压信号V_IN对充电电池103进行线性充电，在线性充电过程中不需要使用充电电池103放电所需的电感元件进行降压。因此，充电电池103可以基于电源控制模块101的控制在充电状态下使用电感元件同时进行升压放电，并通过电源控制模块101的电压输出端d输出第一电压信号V_OUT，第一电压信号V_OUT的电压值可以根据实际需求和应用场景进行调控。可选的，电源控制模块101还可以监测充电电池103的线性充电电流，当充电电池103的线性充电电流下降至预设满充电流阈值时，确定充电电池103已充满，进而停止对充电电池103充电。需要说明的是，实际应用中，线性充电方式相较于开关充电方式，其预设满充电流阈值较小，更适用于对小容量的充电电池充电的场景，有利于延长小容量充电电池的续航时间。预设满充电流阈值可以是根据实际应用场景设置的电流值。比如，该预设满充电流阈值可以是40mA。可选的，充电电池103可以是锂电池。
负载设备20接收到电压幅值不小于预设通信电压幅值的通讯信号后，可以对其成功解析，并在该通讯信号的指示下，向终端设备30稳定地发送无线数据。该无线数据可以是反映该负载设备20的工作状态和/或电源控制模块101的工作状态的数据，比如该负载设备的储蓄电量、电源控制模块101对充电电池103进行线性充电所输出的电量以及充电过程中的线性充电电流等。需要说明的是，本申请实施例仅以“负载设备20接收并解析通讯信号后向终端设备30发送无线数据”为例进行说明，本申请实施例对负载设备20响应于通讯信号而执行的后续操作的内容不作限定，即对通讯信号的功能不作限定。
可选的，终端设备30可以是手持终端、台式终端、可穿戴设备等独立设备，也可以是包含在独立设备中的部件(例如芯片或集成电路)，当终端设备30为手持终端时，可以是手机、平板电脑、电脑(如笔记本电脑、掌上电脑等)等。
情形二：电源控制模块101接收到输入电压信号V_IN且不需要向负载设备20发送通讯信号。
针对情形二，电源控制模块101控制电压输出端d停止输出第一电压信号V_OUT，并且控制第一控制信号V_EN1的电压为第一电压。基于电源控制模块101和链路模块102的连接关系，此时目标电压Vtgt为输入电压Vin。那么，负载设备20可以基于输入电压信号V_IN进行充电，同时电源控制模块101可以基于输入电压信号V_IN对充电电池103进行线性充电。也即是说，电源控制模块101可以使输入电压信号V_IN分别用于对充电电池103和负载设备20进行充电。由此可见，边充边放电路10可以解决充电电池103长期处于边充边放电状态而产生的功率损耗大以及热量聚集效应的问题，从而提升提高边充边放电路10工作时的可靠性。
需要说明的是，电源控制模块101向负载设备20发送通讯信号时，充电电池103可能会处于边充边放电状态，由于在实际应用中发送通讯信号所持续的时间一般较短，在此期间充电电池103产生的功率损耗以及热量可以忽略不计。
情形三：电源控制模块101未接收到输入电压信号V_IN且不需要向负载设备20发送通讯信号。
针对情形三，电源控制模块101根据输入端a的电压确定未接收到输入电压信号V_IN，则控制电压输出端d输出第一电压信号V_OUT，并且控制第一控制信号V_EN1的电压为第一电压。具体的，基于电源控制模块101和链路模块102的连接关系，目标电压Vtgt为输出电压Vout。那么，负载设备20可以基于第一电压信号V_OUT进行充电。由此可见，边充边放电路10可以在无外部电源或者外部电源故障的情况下利用充电电池103储蓄的电能对负载设备20进行充电。
结合情形一、情形二和情形三可知，本申请实施例中电源控制模块101在停止向负载设备20发送通讯信号(即完成通讯信号的发送操作)后，若根据输入端a的电压确定未接收到输入电压信号V_IN，则会继续控制电压输出端d输出第一电压信号V_OUT，采用第一电压信号V_OUT对负载设备20进行充电；若根据输入端a的电压确定接收到输入电压信号V_IN，则会控制电压输出端d停止输出第一电压信号V_OUT，采用输入电压信号V_IN对负载设备20进行充电。
此外，考虑到实际应用中，负载设备20在充电时可能会出现故障而持续处于过流状态。可选的，如图1所示，电源控制模块101还可以设置有检测端m，检测端m连接边充边放电路10的检测端p，边充边放电路10的检测端p连接负载设备20的另一端q。便于理解，请参见图2，图2是本申请实施例提供的一种电流信号检测方法的流程示意图。下面结合图1和图2对电源控制模块101检测电流信号I_SENSE的具体步骤作进一步说明。
步骤S201：检测负载设备20充电时的电流信号I_SENSE。
电源控制模块101通过检测端m获取以及检测负载设备20充电时的电流信号I_SENSE。
步骤S202：若基于电流信号I_SENSE确定负载设备20处于过流状态，则执行打嗝保护操作。
具体的，打嗝保护操作用于停止检测电流信号I_SENSE且控制第一控制信号V_EN1的电压为第二电压，也即是说，负载设备处于过流状态时，电源控制模块101控制链路模块102停止输出电压信号，此时负载设备20停止充电。
此外，电源控制模块101若基于电流信号I_SENSE确定负载设备20未处于过流状态，则继续执行步骤S201，也即是说，负载设备未处于过流状态时，电源控制模块101控制链路模块102持续输出电压信号，此时负载设备20继续充电。
进一步的，在基于电流信号I_SENSE确定负载设备20处于过流状态时，电源控制模块101具体可以在确定电流信号I_SENSE的电流不大于预设电流阈值的情况下，确定负载设备20处于过流状态。可选的，电源控制模块101还可以在确定电流信号I_SENSE的电流在第三预设时长内大于预设电流阈值的次数不超过目标次数阈值情况下，确定负载设备20处于过流状态。预设电流阈值可以是根据实际应用场景预设的电流值，例如，预设电流阈值可以是200毫安。目标次数阈值可以是根据实际应用场景设置的次数，例如目标次数阈值可以是10次。第三预设时长可以是根据实际应用场景设置的时长，例如第三预设时长可以是50毫秒。
步骤S203：等待第一预设时长，并在第一预设时长结束的情况下将执行次数加1。
具体的，执行次数为电源控制模块101执行打嗝保护操作的次数。第一预设时长可以是根据实际应用场景设置的时长，例如第一预设时长可以是400毫秒。
步骤S204：若确定执行次数小于或等于预设次数阈值，则控制第一控制信号V_EN1的电压为第一电压。
具体的，当执行次数小于或等于预设次数阈值时，电源控制模块101控制第一控制信号V_EN1的电压为第一电压，即重新对负载设备20进行充电。预设次数阈值可以是根据实际应用场景设置的次数，例如预设次数阈值可以是5次。
当执行次数大于预设次数阈值，电源控制模块101在未检测到预设解除信号的情况下继续执行打嗝保护操作。其中，预设解除信号用于反映负载设备20与边充边放电路10断开连接第三预设时长后再重新建立连接，或者，用于反映输入电压信号V_IN停止输入第四预设时长后再重新输入。第三预设时长和第四预设时长均可以是根据实际应用场景设置的时长，例如第三预设时长可以是2秒，第四预设时长可以是5秒。
此外，当执行次数大于预设次数阈值，电源控制模块101在检测到预设解除信号的情况下，将执行次数归零，并控制第一控制信号V_EN1的电压为第一电压。
结合步骤S203和步骤S204可以理解的是，当打嗝保护操作的执行次数(即负载设备20处于过流状态的次数)未大于预设次数阈值时，电源控制模块101将会继续对负载设备20进行充电，有利于避免偶发性过流现象的干扰，更准确地对负载设备20进行故障监测。当打嗝保护操作的执行次数(即负载设备处于过流状态的次数)大于预设次数阈值时，电源控制模块101确定负载设备20故障且停止对负载设备充电，进而提升该边充边放电路10工作时的可靠性。另外，电源控制模块101确定负载设备20故障且停止对负载设备充电停止后，可以响应于预设解除信号，重新对负载设备20输出电压信号，进而提高边充边放电路10的灵活性。
步骤S205：等待第二预设时长，并在第二预设时长结束的情况下返回执行重新检测负载设备20充电时的电流信号I_SENSE的操作。
考虑到负载设备20刚开始恢复充电状态时充电电流可能不大稳定，在确定执行次数小于或等于预设次数阈值且控制第一控制信号V_EN1的电压为第一电压之后，电源控制模块101等待第二预设时长，并在第二预设时长结束的情况下返回执行步骤S201。可以理解的是，设置第二预设时长有利于获取负载设备20充电时稳定的充电电流。第二预设时长可以是根据实际应用场景设置的时长，例如第二预设时长可以是100毫秒。
在一种可选的实施例中，边充边放电路10还包括过压保护模块104，链路模块102包括第一电路1021、第二电路1022和第三电路1023，请参见图3，图3是本申请实施例提供的另一种边充边放电路的结构示意图。如图3所示，电源控制模块101的输入端a通过过压保护模块104连接边充边放电路10的输入端b，第一电路1021的输入端为链路模块102的第一输入端c1，第二电路1022的输入端为链路模块102的第二输入端c2，第三电路1023的第一输入端h1连接链路模块102的第三输入端c3，第三电路1023的第二输入端h2连接第一电路1021的输出端j和第二电路1022的输出端k，第三电路1023的输出端为链路模块102的输出端g。图3所示边充边放电路10中电源控制模块101、链路模块102和充电电池103之间连接方式以及电源控制模块101的控制原理请参见图1所示实施例中对应部分的相关描述，此处不再赘述。
下面对过压保护模块104和链路模块102的工作原理作进一步说明。
具体的，过压保护模块104用于在确定输入电压Vin不大于预设输入电压阈值的情况下，输出输入电压信号V_IN，也即是说，当输入电压Vin大于预设输入电压阈值时，电源控制模块101不会通过过压保护模块104接收到输入电压信号V_IN，负载设备也不会接收到输入电压信号V_IN。可以理解的是，过压保护模块104可以防止外部异常高压的输入电压信号V_IN输入而损坏电源控制模块101和负载设备20，从而提升边充边放电路10工作时的可靠性。需要说明的是，该预设输入电压阈值可以是默认的电压值，也可以是根据实际应用场景而设置的电压值。例如，该预设输入电压阈值可以是5.5V。
可选的，过压保护模块104可以实现低压差线性稳压功能，以将输入电压Vin调控为标准输入电压。例如，输入电压Vin为5.3V，标准输入电压为5V，预设输入电压阈值为5.5V，过压保护模块104可以泄放输入电压Vin与标准输入电压为5V之间的电压差(即0.3V)，以使过压保护模块104的输出端稳定地输出标准输入电压信号，提高边充边放电路工作时的稳定性。
进一步的，链路模块102中的第一电路1021和第二电路1022均为单向导通电路，单向导通电路中的电压信号的流向是单向的，即由输入端流向至输出端，因此，第一电路1021和第二电路1022可以防止第三电路1023输入端h2的电压信号反向倒灌从而影响外部电源或者链路模块102。并且，第一控制信号V_EN1的电压为第一电压时第三电路1023用于输出目标电压信号V_TGT，第一控制信号V_EN1的电压为第二电压时第三电路1023用于停止输出目标电压信号V_TGT。
可以理解的是，第一电路1021输入端的电压为链路模块102的第一输入端c1的电压(即输入电压Vin)，第二电路1022输入端的电压为链路模块102的第二输入端c2的电压(即输出电压Vout)。那么，当输入电压Vin小于输出电压Vout时，第一电路1021处于反向截止状态，当输入电压Vin大于输出电压Vout时，第二电路1022处于反向截止状态，因此，在电路损耗不计的情况下，第三电路1023的第二输入端h2的电压为输入电压Vin和输出电压Vout中的最大值。
示例性的，当输入电压Vin为4.9V，输出电压Vout为5.2V，第一电路1021输出端j的瞬时电压为4.9V，第二电路1022输出端k的瞬时电压等于5.2V。第二电路1022输出端k的瞬时电压会将第一电路1021输出端j的电压拉升至5.2V，由于第一电路1021的输出端电压大于输入端电压，第一电路1021处于反向截止状态，第三电路1023第二输入端h2的电压为5.2V。
当第一控制信号V_EN1的电压为第一电压时第三电路1023的输出端g的电压(即目标电压Vtgt)为输入电压Vin和输出电压Vout中的最大值，则负载设备的一端n的电压为高电平；当第一控制信号V_EN1的电压为第二电压时第三电路1023的输出端g停止输出目标电压信号V_TGT，则负载设备的一端n的电压为低电平。因此，第一控制信号V_EN1的电压按照预设切换频率在第一电压和第二电压之间切换时，负载设备20的一端n可以接收到电压按照预设切换频率在高低电平之间进行切换的通讯信号。
可选的，第一电压大于第二电压，即第一电压为高电平，第二电压为低电平。请参见图4，图4是本申请实施例提供的一种链路模块的结构示意图。链路模块102中的第一电路1021包括第一二极管D1，第二电路1022包括第二二极管D2，第三电路1023包括第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第一开关管Q1和第二开关管Q2。第一二极管D1的正极为第一电路1021的输入端，第一二极管D1的负极为第一电路1021的输出端j，第二二极管D2的正极为第二电路1022的输入端，第二二极管D2的负极为第二电路1022的输出端k。第三电路1023的第二输入端h2连接第一开关管Q1的源极和第一电阻R1的一端，第一开关管Q1的栅极连接第一电阻R1的另一端和第二开关管Q2的漏级，第一开关管Q1的漏级为第三电路1023的输出端，第三电路1023的第一输入端h1连接第二电阻R2的一端和第三电阻R3的一端，第二电阻R2的另一端连接第二开关管Q2的栅极，第三电阻R3的另一端连接第二开关管Q2的源极和参考地。
具体的，第三电路1023的第一输入端h1接收到的第一控制信号V_EN1为高电平时，第一开关管Q1导通，进而第二开关管Q2导通，第三电路1023则可输出目标电压信号V_TGT；第一控制信号V_EN1为低电平时，第一开关管Q1关断，进而第二开关管Q2关断，第三电路1023则停止输出目标电压信号V_TGT。
又一可选的，图3所示的电源控制模块101还可以设置有第二控制端R，第二控制端R连接第一电路1021的控制端u。第二控制端R用于输出第二控制信号V_EN2。第二控制信号V_EN2的电压为第三电压时第一电路1021输出输入电压信号V_IN，第二控制信号V_EN2的电压为第四电压时第一电路1021停止输出输入电压信号V_IN。需要说明的是，本申请实施例中第三电压和第四电压不相等，但本申请实施例对第三电压和第四电压之间的大小关系不做限定。
电源控制模块101在需要向负载设备20发送通讯信号的情况下，除了控制电压输出端d输出第一电压信号V_OUT且控制第一控制信号V_EN1的电压按照预设切换频率在所述第一电压和所述第二电压之间切换之外，还可以控制第二控制信号V_EN2的电压为第四电压。那么，结合图1所示实施例中对情形一的具体描述以及图3可知，电源控制模块101在需要向负载设备20发送通讯信号的情况下，始终控制链路模块102输出的目标电压信号V_TGT的电压为输出电压Vout，进一步提高通讯信号的电压幅值的稳定性，从而进一步增强通讯信号的有效性。此外，电源控制模块101在不需要向负载设备20发送通讯信号的情况下，若接收到输入电压信号V_IN则控制第二控制信号V_EN2的电压为第三电压，若未接收到输入电压信号V_IN则控制第二控制信号V_EN2的电压为第四电压。
进一步的，本申请实施例对负载设备以及电源控制模块中检测端的数量不做限定，图1和图2仅为示例。请参见图5，图5是本申请实施例提供的又一种边充边放电路的结构示意图。如图5所示，边充边放电路10的输出端i连接第一无线耳机201的一端和第二无线耳机202的一端，电源控制模块101的第一检测端m1连接边充边放电路10的第一检测端p1，电源控制模块101的第二检测端m2连接边充边放电路10的第二检测端p2，边充边放电路10的第一检测端p1连接第一无线耳机201的另一端，边充边放电路10的第二检测端p2连接第二无线耳机202的另一端。可以理解的是，第一无线耳机201和第二无线耳机202均可以相当于图1和图3所示实施例中的负载设备20，电源控制模块101的第一检测端m1和第二检测端m2均可以相当于图1和图3所示实施例中电源控制模块101的检测端m，边充边放电路10的第一检测端p1和第二检测端p2均可以相当于图1和图3所示实施例中边充边放电路10的检测端p。图5所示实施例中边充边放电路10中各模块的连接关系以及工作原理请参见图1-图4所示实施例中对应部分的描述，此处不再赘述。
由此可见，本申请提供的边充边放电路10可以适用无线耳机充电仓的应用场景。需要说明的是，在实际应用中，若图5中的链路模块102采用图3所示的结构，考虑到电压信号在流经第一二极管D1和第二二极管D2时产生的压降损耗，电源控制模块101在向负载设备20发送通讯信号时，控制电压输出端d输出第一电压信号V_OUT，且将输出电压Vout调控为不小于预设通信幅值和压降损耗的加和值，以保证第一无线耳机201和第二无线耳机202收到的通讯信号的电压幅值不小于预设通信幅值。示例性的，边充边放电路10适用于无线耳机充电仓时，前文所述的预设输入电压阈值可以设置为5.5V，预设通讯电压幅值可以设置为5V，标准输入电压为5V，第一二极管D1和第二二极管D2时产生的压降损耗为0.2V。
便于理解，请参见图6，图6是本申请实施例提供的一种信号电压波形图。图6所示波形图601-波形图604分别为输入电压信号V_IN、第一电压信号V_OUT、第一控制信号V_EN1和边充边放电路10输出端i输出的电压信号V_III的波形图。
其中，时刻T1为电源控制模块101接收到输入电压信号V_IN且开始向第一无线耳机201和第二无线耳机202发送通讯信号V_PATTERN的开始时刻。时刻T2为电源控制模块101接收到输入电压信号V_IN且无需向第一无线耳机201和第二无线耳机202发送通讯信号V_PATTERN的开始时刻。时刻T3为电源控制模块101未接收到输入电压信号V_IN且无需向第一无线耳机201和第二无线耳机202发送通讯信号V_PATTERN的开始时刻。时刻T4为电源控制模块101未接收到输入电压信号V_IN且需向第一无线耳机201和第二无线耳机202发送通讯信号V_PATTERN的开始时刻。
结合图5和图6可知，在时刻T1-时刻T2的时间段内，电源控制模块101输出第一电压信号V_OUT，将输出电压Vout调控为5.2V(即预设通讯电压幅值与压降损耗之和)，并且控制第一控制信号V_EN1的电压按照预设切换频率在高电平和低电平之间切换，以使第一无线耳机201和第二无线耳机202接收到通讯信号。第一控制信号V_EN1的电压为高电平时，通讯信号V_PATTERN的电压(即边充边放电路10输出端i的电压)为输出电压Vout和输入电压Vin之间的最大值。
在时刻T2-时刻T3的时间段内，电源控制模块101停止输出第一电压信号V_OUT，并且控制第一控制信号V_EN1的电压保持在高电平，以使第一无线耳机201和第二无线耳机202基于输入电压Vin充电。在时刻T3-时刻T4的时间段内，电源控制模块101开始输出第一电压信号V_OUT，将输出电压Vout调控为5V(即标准输入电压)并且控制第一控制信号V_EN1的电压保持在高电平，以使第一无线耳机201和第二无线耳机202基于输出电压Vout充电。在时刻T4之后，电源控制模块101开始将输出电压Vout从5V(即标准输入电压)调控至5.2V，并且控制第一控制信号V_EN1的电压保持在高电平，以使第一无线耳机201和第二无线耳机202基于输出电压Vout充电。此外，电源控制模块101在接收到输入电压信号V_IN的情况下也会对充电电池103进行线性充电。
由此可见，图5所示的边充边放电路10在向无线耳机发送通讯信号时，通讯信号的电压幅值不会受到输入电压Vin的影响，即使输入电压Vin电压较低或者外部电源在发送通讯信号期间与边充边放电路10断开连接，边充边放电路10仍然能连续地向无线耳机发送通讯信号，并保证通讯信号的有效性。并且，边充边放电路10在不需要向无线耳机发送通讯信号时，若接收到输入电压Vin，则基于输入电压Vin分别对无线耳机和充电电池充电，避免充电电池长时间处于边充边放状态而产生的功率损耗以及热量聚集；若未接收到输入电压Vin，则基于输出电压Vout对无线耳机充电，从而确保对无线耳机提供电能。此外，边充边放电路10也可以对无线耳机充电时的电流信号进行检测，并在确认无线耳机故障时停止充电，避免无线耳机发生故障引发过流而损坏边充边放电路10内部电路。
因此，本申请实施例提供的边充边放电路10更适用于对通讯信号的有效性要求较高的应用场景，更适用于高温充电场景，以及更适用于对充电安全性要求较高的应用场景。
本申请中实施例提到的“多个”是指两个或两个以上。以及，除非有相反的说明，本申请实施例中提到的“第一”只是用来做名字标识，不用于限定多个对象的顺序、时序、优先级或者重要程度，例如第一控制信号、第一开关管等。该规则同样适用于“第二”、“第三”和“第四”等。
以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种边充边放电路，其特征在于，所述边充边放电路包括电源控制模块(101)和链路模块(102)，所述电源控制模块(101)的输入端(a)连接所述边充边放电路的输入端(b)，所述链路模块(102)的第一输入端(c1)连接所述电源控制模块(101)的输入端(a)，所述链路模块(102)的第二输入端(c2)连接所述电源控制模块(101)的电压输出端(d)，所述链路模块(102)的第三输入端(c3)连接所述电源控制模块(101)的第一控制端(e)，所述链路模块(102)的输出端(g)连接所述边充边放电路的输出端(i)，所述边充边放电路的输出端(i)用于连接负载设备(20)的一端(n)，其中：
所述电源控制模块(101)的第一控制端(e)用于输出第一控制信号(V_EN1)，所述第一控制信号(V_EN1)的电压为第一电压时所述链路模块(102)用于输出目标电压信号(V_TGT)，所述链路模块(102)输出的目标电压信号(V_TGT)为所述链路模块(102)的第一输入端(c1)的电压信号和第二输入端(c2)的电压信号中电压更高的电压信号；所述第一控制信号(V_EN1)的电压为第二电压时所述链路模块(102)用于停止输出所述目标电压信号(V_TGT)；
所述电源控制模块(101)用于在需要向所述负载设备(20)发送通讯信号的情况下，控制所述电源控制模块(101)的电压输出端(d)输出第一电压信号(V_OUT)，并且控制所述第一控制信号(V_EN1)的电压按照预设切换频率在所述第一电压和所述第二电压之间切换，所述第一电压信号(V_OUT)的电压不小于预设通信电压幅值。
2.根据权利要求1所述的边充边放电路，其特征在于，所述电源控制模块(101)还用于在接收到所述边充边放电路的输入电压信号(V_IN)且不需要向所述负载设备(20)发送通讯信号的情况下，控制所述电源控制模块(101)的电压输出端(d)停止输出所述第一电压信号(V_OUT)，并且控制所述第一控制信号(V_EN1)的电压为所述第一电压。
3.根据权利要求2所述的边充边放电路，其特征在于，所述电源控制模块(101)的通讯端(f)连接所述链路模块(102)的输出端(g)，其中，所述电源控制模块(101)还用于在所述第一控制信号(V_EN1)的电压为所述第一电压的情况下控制所述电源控制模块(101)的通讯端(f)处于高阻状态，以及在所述第一控制信号(V_EN1)的电压为所述第二电压的情况下控制所述电源控制模块(101)的通讯端(f)处于低阻状态。
4.根据权利要求2或3所述的边充边放电路，其特征在于，所述边充边放电路还包括过压保护模块(104)，所述电源控制模块(101)的输入端(a)通过所述过压保护模块(104)连接所述边充边放电路的输入端(b)，其中，所述过压保护模块(104)用于在确定所述边充边放电路的输入电压信号(V_IN)的电压不大于预设输入电压阈值的情况下，输出所述输入电压信号(V_IN)。
5.根据权利要求4所述的边充边放电路，其特征在于，所述边充边放电路还包括充电电池(103)，所述电源控制模块(101)还用于基于所述边充边放电路的输入电压信号(V_IN)对所述充电电池(103)进行线性充电，以及控制所述充电电池(103)通过所述电源控制模块(101)的电压输出端(d)输出所述第一电压信号(V_OUT)。
6.根据权利要求5所述的边充边放电路，其特征在于，所述链路模块(102)包括第一电路(1021)、第二电路(1022)和第三电路(1023)，所述第一电路(1021)的输入端为所述链路模块(102)的第一输入端(c1)，所述第二电路(1022)的输入端为所述链路模块(102)的第二输入端(c2)，所述第三电路(1023)的第一输入端(h1)连接所述链路模块(102)的第三输入端(c3)，所述第三电路(1023)的第二输入端(h2)连接所述第一电路(1021)的输出端(j)和所述第二电路(1022)的输出端(k)，所述第三电路(1023)的输出端为所述链路模块(102)的输出端(g)，其中，所述第一电路(1021)和所述第二电路(1022)均为单向导通电路，所述第一控制信号(V_EN1)的电压为所述第一电压时所述第三电路(1023)用于输出所述目标电压信号(V_TGT)，所述第一控制信号(V_EN1)的电压为所述第二电压时所述第三电路(1023)用于停止输出所述目标电压信号(V_TGT)。
7.根据权利要求6所述的边充边放电路，其特征在于，所述第一电路(1021)包括第一二极管(D1)，所述第二电路(1022)包括第二二极管(D2)，所述第一二极管(D1)的正极为第一电路(1021)的输入端，所述第一二极管(D1)的负极为第一电路(1021)的输出端(j)，所述第二二极管(D2)的正极为第二电路(1022)的输入端，所述第二二极管(D2)的负极为第二电路(1022)的输出端(k)。
8.根据权利要求6或7所述的边充边放电路，其特征在于，所述第三电路(1023)包括第一电阻(R1)、第二电阻(R2)、第三电阻(R3)、第一开关管(Q1)和第二开关管(Q2)；
所述第三电路(1023)的第二输入端(h2)连接所述第一开关管(Q1)的源极和所述第一电阻(R1)的一端，所述第一开关管(Q1)的栅极连接所述第一电阻(R1)的另一端和所述第二开关管(Q2)的漏级，所述第一开关管(Q1)的漏级为所述第三电路(1023)的输出端，所述第三电路(1023)的第一输入端(h1)连接所述第二电阻(R2)的一端和第三电阻(R3)的一端，所述第二电阻(R2)的另一端连接所述第二开关管(Q2)的栅极，所述第三电阻(R3)的另一端连接所述第二开关管(Q2)的源极和参考地。
9.根据权利要求5-7任一项所述的边充边放电路，其特征在于，所述电源控制模块(101)的检测端(m)连接所述边充边放电路的检测端(p)，所述边充边放电路的检测端(p)连接所述负载设备(20)的另一端(q)，其中，所述电源控制模块(101)还用于：
检测所述负载设备(20)充电时的电流信号(I_SENSE)；
若基于所述电流信号(I_SENSE)确定所述负载设备(20)处于过流状态，则执行打嗝保护操作，其中，所述打嗝保护操作用于停止检测所述电流信号(I_SENSE)且控制所述第一控制信号(V_EN1)的电压为所述第二电压；
等待第一预设时长，并在所述第一预设时长结束的情况下将执行次数加1，所述执行次数为执行所述打嗝保护操作的次数；
若确定所述执行次数小于或等于预设次数阈值，则控制所述第一控制信号(V_EN1)的电压为所述第一电压；
等待第二预设时长，并在所述第二预设时长结束的情况下返回执行所述检测所述负载设备(20)充电时的电流信号(I_SENSE)的操作。
10.根据权利要求9所述的边充边放电路，其特征在于，所述电源控制模块(101)还用于：
若确定所述执行次数大于预设次数阈值且检测到预设解除信号，则将所述执行次数归零，并控制所述第一控制信号(V_EN1)的电压为所述第一电压，其中，所述预设解除信号用于反映所述负载设备(20)与所述边充边放电路断开连接第三预设时长后再重新建立连接，或者用于反映所述输入电压信号(V_IN)停止输入第四预设时长后再重新输入；
等待所述第二预设时长，并在所述第二预设时长结束的情况下返回执行所述检测所述负载设备(20)充电时的电流信号(I_SENSE)的操作；
若确定所述执行次数大于预设次数阈值且未检测到预设解除信号，则继续执行所述打嗝保护操作。
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