CN202196398U - 充电/通信复用接口的电源管理电路及数码电子产品 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种充电/通信复用接口的电源管理电路及数码电子产品，包括比较器和开关电路，所述比较器的其中一路输入端连接复用接口的电源输入管脚，另一路输入端连接参考电压，比较器的输出端连接开关电路的控制端，所述开关电路的开关通路连接在所述复用接口的电源输入管脚与通信接口电路的供电端之间。本实用新型针对充电电压与通信接口电源不一致的情况，采用简单的电路结构实现了对输入电源的准确识别并自动将其接通到相应的负载电路，由此对于采用多电芯串联的锂电池方案设计的数码电子产品，也能配置传统的充电/通信复用接口，用户只需使用一条数据线即能连接电脑进行数据传输，又能连接电源适配器对数码电子产品进行充电。
Description
技术领域
本实用新型属于接口电路技术领域，具体地说，是涉及一种针对充电接口与数据通信接口的复用接口提出的电源管理电路以及采用所述充电/通信复用接口的电源管理电路设计的数码电子产品。
背景技术
自从苹果公司推出IPAD以来，平板电脑迅速风靡全球，国内外众多IT企业巨头纷纷推出相关产品。目前市面上的平板电脑使用的硬件平台多数是使用双电芯串联的锂电池方案，这就要求充电电压必须高于DC 8.4V。而现有的SLAVE型USB接口的电源电压是DC 5V，所以按照传统的电路设计，采用双电芯串联的锂电池方案设计的平板电脑就无法像手机一样，将用于进行数据通信的USB接口与充电接口共用。
如果为该类型的平板电脑同时配置USB数据线和充电线，不仅会增加产品的硬件成本，而且也会给用户的携带产生不便，使用时也过于繁琐。
若要实现USB数据线与充电线的复用，目前的解决方案是使用特殊的电源适配器。该电源适配器需要配置USB3.0接口，在Normal模式（连接其他设备或者空载时）下输出DC 5V；在ASUA模式（外部提供大于2.5V的控制信号）时，输出DC 12V（可根据串联电芯的数量定义相应的输出电压）。USB 3.0接口的管脚布局如图1所示，其接口定义为：Pin1是电源“+”输出管脚；Pin4是电源“-”输出管脚；Pin7是外部提供的控制信号ID的输出管脚，且控制信号ID的电压值>2.5V。使用这种电源适配器时，USB接口的电源和充电电源是通过相同的线路输入的，即都是通过Pin1、Pin4输入的，而且USB接口的电源是5V，充电电源是12V或者更高的电压，这就要求数码产品能够合适地处理这两个不同的电源，否则不但不能实现原有的功能，而且还会对数码产品造成过压烧毁的后果。
很显然，这种数据线与充电线复用的电路设计方案，需要利用USB3.0接口中的Pin7管脚传输的控制信号ID来辅助数码产品完成对充电模式或数据通信模式的准确识别。这种模式识别方法显然对于目前应用广泛的传统充电/通信复用接口（比如USB1.0或者USB2.0等接口）来说不能适用，因此其应用领域非常有限。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种电源管理电路，采用该电源管理电路可以支持充电接口与数据通信接口的复用，从而使得数码产品只需配置一条数据线，即可同时兼用作充电线，实现数据通信与电池充电的双重功能。
为解决上述技术问题，本实用新型采用以下技术方案予以实现：
一种充电/通信复用接口的电源管理电路，用于通过复用接口输入的充电电压与通信接口电源不一致的电路中，包括比较器和开关电路，所述比较器的其中一路输入端连接复用接口的电源输入管脚，另一路输入端连接参考电压，比较器的输出端连接开关电路的控制端，所述开关电路的开关通路连接在所述复用接口的电源输入管脚与通信接口电路的供电端之间。
进一步的，所述复用接口的电源输入管脚同时连接充电管理器的输入端，所述充电管理器在数码电子产品中负责对充电电池的充电状态进行管理。
又进一步的，所述充电管理器的输出端连接充电电池，所述充电电池为多电芯串联的锂电池。
优选的，所述复用接口的电源输入管脚通过分压电路接地，所述分压电路的分压节点连接所述比较器的其中一路输入端，例如比较器的反相输入端，此时比较器的同相输入端连接所述的参考电压。
为了实现对输入的两种电源进行准确识别，所述参考电压的幅值应介于通信接口电源通过所述分压电路分压后的电压值与充电电压通过所述分压电路分压后的电压值之间。
作为所述开关电路的一种优选设计方案，在所述开关电路中包含有一N沟道场效应管和一P沟道场效应管；所述N沟道场效应管的栅极连接比较器的输出端，源极接地，漏极连接所述P沟道场效应管的栅极；所述P沟道场效应管的栅极同时通过限流电阻连接所述复用接口的电源输入管脚，源极连接所述复用接口的电源输入管脚，漏极连接所述通信接口电路的供电端。
优选的，所述复用接口的电源输入管脚通过一电容器接地，所述电容器的额定电压高于充电电压。
进一步的，所述复用接口为USB接口，通过所述USB接口输入的充电电压大于等于12V，USB接口电源为5V。
基于上述电源管理电路结构，本实用新型还提供了一种采用所述电源管理电路设计的数码电子产品，包括充电/通信复用接口、通信接口电路、充电电池以及与所述充电/通信复用接口的电源输入管脚相连接的电源管理电路；其中，通过所述充电/通信复用接口输入的充电电压与通信接口电源不一致；在所述电源管理电路中包括比较器和开关电路，所述比较器的其中一路输入端连接复用接口的电源输入管脚，另一路输入端连接参考电压，比较器的输出端连接开关电路的控制端，所述开关电路的开关通路连接在所述复用接口的电源输入管脚与通信接口电路的供电端之间。通过比较器对输入的充电电压和通信接口电源进行识别，进而在当所述复用接口上插入的是数据线时，连通所述复用接口的电源输入管脚与通信接口电路的供电端，为通信接口电路以及其他需要使用通信接口电源的负载供电。
与现有技术相比，本实用新型的优点和积极效果是：本实用新型的电源管理电路针对充电电压与通信接口电源不一致的情况，采用简单的电路结构实现了对输入电源的准确识别并自动将其接通到相应的负载电路，由此对于采用多电芯串联的锂电池方案设计的数码电子产品，也能配置传统的充电/通信复用接口，用户只需使用一条数据线即能连接电脑进行数据传输，又能连接电源适配器对数码电子产品进行充电，不仅降低了数码电子产品的硬件成本，使产品附件变得更加简洁、实用，而且也给用户的日常使用提供了方便。
结合附图阅读本实用新型实施方式的详细描述后，本实用新型的其他特点和优点将变得更加清楚。
附图说明
图1是USB3.0接口的管脚布局图；
图2是本实用新型所提出的电源管理电路的原理框图；
图3是本实用新型所提出的电源管理电路的一种实施例的电路原理图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型的具体实施方式进行详细地描述。
实施例一，本实施例针对充电接口与通信接口共用同一个接口且充电电压ACIN与通信接口电源VBUS不一致的情况，提出了一种特殊的电源管理电路设计方案，参见图2所示，主要由比较器U1和开关电路K1组建而成。将通过复用接口的电源输入管脚输入的电源传输至比较器U1，与参考电压进行比较，进而识别出当前输入的是充电电压ACIN还是通信接口电源VBUS。若是通信接口电源VBUS，则控制开关电路导通，将输入的通信接口电源VBUS传输至通信接口电路的供电端USB_VBUS，其他需要使用该通信接口电源VBUS的负载电路则可以采用与所述通信接口电路的供电端相连接的方式，获取所需的通信接口电源VBUS。若输入的电源是充电电压ACIN，则保持开关电路K1的关断状态，不会使高电压输出到通信接口电路的供电端USB_VBUS，从而避免对通信接口电路以及其他负载电路造成损坏。将输入的充电电压ACIN传输至充电管理器，进而通过充电管理器对充电电池进行充电。
本实施例以USB接口作为所述的复用接口，且充电电池为要求12V充电电压的双电芯串联的锂电池为例进行具体说明。
对于USB接口来说，其PIN1管脚一般定义为电源输入管脚，当USB接口通过配置线缆连接到电脑上时，通过其PIN1管脚输入的是5V的USB接口电源VBUS；而当USB接口通过配置线缆连接电源适配器时，则通过其PIN1管脚输入的是充电电压ACIN。对于采用双电芯串联的锂电池作为电源的数码电子产品来说，其要求充电电压ACIN应为12V；对于其他使用更多电芯串联的锂电池设计的数码电子产品来说，所述充电电压ACIN可以根据串联的电芯数量进行相应定义。
如图3所示，将USB接口的电源输入管脚连接比较器U1的其中一路输入端，例如比较器U1的反相输入端IN-；或者首先将USB接口的电源输入管脚通过分压电路接地，然后利用分压电路的分压节点连接所述比较器U1的反相输入端IN-，通过分压电路对输入的充电电压ACIN或者通信接口电源VBUS进行分压后，再与参考电压REF进行比较。所述分压电路可以由两个精密电阻R2、R3串联而成，一端连接USB接口的电源输入管脚，另一端接地，其中间节点连接比较器U1的反相输入端IN-，比较器U1的同相输入端IN+连接参考电压REF。所述参考电压REF的选取应满足其幅值介于通信接口电源VBUS通过所述分压电路分压后的电压值与充电电压ACIN通过所述分压电路分压后的电压值之间的规定，即5V的USB接口电源和12V的充电电压被电阻R2、R3分压后的值一个大于比较器U1的参考电压REF，一个小于比较器U1的参考电压REF。由此一来，当通过USB接口的电源输入管脚输入的是5V的USB接口电源VBUS时，则通过比较器U1的输出端OUT输出高电平，控制连接在USB接口的电源输入管脚与USB接口电路的供电端USB_VBUS之间的开关电路K1导通，使5V的USB接口电源VBUS输出至USB接口电路的供电端USB_VBUS，为USB接口电路和其他需要USB接口电源VBUS的负载电路供电。将所述USB接口的电源输入管脚同时连接充电管理器的输入端，此时充电管理器不工作，不会对充电电池进行充电，而且也不会对产品造成任何不良影响。当通过USB接口的电源输入管脚输入的是12V的充电电压ACIN时，则通过比较器U1的输出端OUT输出低电平，使开关电路K1保持关断状态，避免12V或者更高的充电电压ACIN传输至USB接口电路，造成系统电路的烧毁。另一方面，输入的12V充电电压ACIN传输至充电管理器的输入端，使充电管理器进入工作状态，将充电电压ACIN传输至与其输出端相连接的充电电池上，为充电电池充电。
由于通过改变电阻R2、R3的电阻值即可改变分压比值，因此，可以把本实施例的电源管理电路应用于更多锂电芯串联的产品中，具有相当大的灵活性和延展性。
作为所述开关电路K1的一种优选设计方案，本实施例采用一颗N沟道场效应管Q2（例如N沟道金属氧化物场效应管MOSFET）和一颗P沟道场效应管Q1（例如P沟道金属氧化物场效应管MOSFET）来组建所述的开关电路K1，如图3所示。其中，将N沟道场效应管Q2的栅极连接比较器U1的输出端OUT，源极接地，漏极连接P沟道场效应管Q1的栅极。所述P沟道场效应管Q1的栅极通过限流电阻R1连接USB接口的电源输入管脚，源极也连接所述USB接口的电源输入管脚，漏极连接USB接口电路的供电端USB_VBUS。当比较器U1输出高电平时，N沟道场效应管Q2导通，将P沟道场效应管Q1的栅极电压拉低，此时P沟道场效应管Q1由于其源极电压高于栅极电压而导通，使通过USB接口的电源输入管脚输入的5V接口电源VBUS传输至USB接口电路。而当比较器U1输出低电平时，N沟道场效应管Q2截止，此时P沟道场效应管Q1由于其源极电压等于栅极电压而处于截止状态，从而切断USB接口的电源输入管脚与USB接口电路的连接通路，避免充电电压ACIN输入到USB接口电路中，对系统电路造成损坏。
当然，所述开关电路K1也可以采用其他具有开关作用的元器件（比如可控硅、晶体管等）或者集成芯片组建实现，本实施例并不仅限于以上举例。
由于比较器U1的响应时间很快，输入和输出的延迟时间只有5uS左右，所以，不用担心当通过USB接口的电源输入管脚输入的是12V的充电电压ACIN时，在比较器U1输出低电平之前，会有短暂的12V脉冲涌向USB接口电路的供电端USB_VBUS。为了更加稳妥，可以在所述USB接口的电源输入管脚处增加一个2.2uF左右，额定电压为15V以上的电容器C1，如图3所示，即将所述USB接口的电源输入管脚通过电容器C1接地，从而达到彻底避免通过比较器U1输出短暂的12V脉冲的目的。
当然，对于充电电压ACIN高于12V的情况，只需选用额定电压超过充电电压的电容器，连接在所述USB接口的电源输入管脚与地之间即可满足设计要求。
将本实施例所提出的电源管理电路应用于多锂电芯串联的平板电脑等数码电子产品中，便可以在数码电子产品上设置传统的充电/通信复用接口，例如USB1.0接口、USB2.0接口等。当然，采用现有平板电脑上配置的USB3.0接口同样适用，而且不再需要外部提供控制信号ID，系统可自动识别当前通过复用接口输入的电源是充电电压ACIN还是通信接口电源VBUS，执行相应的充电或者数据通信任务。
当然，以上所述仅是本实用新型的一种优选实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。
Claims (10)
1.一种充电/通信复用接口的电源管理电路，用于通过复用接口输入的充电电压与通信接口电源不一致的电路中，其特征在于：包括比较器和开关电路，所述比较器的其中一路输入端连接复用接口的电源输入管脚，另一路输入端连接参考电压，比较器的输出端连接开关电路的控制端，所述开关电路的开关通路连接在所述复用接口的电源输入管脚与通信接口电路的供电端之间。
2.根据权利要求1所述的充电/通信复用接口的电源管理电路，其特征在于：所述复用接口的电源输入管脚连接充电管理器的输入端。
3.根据权利要求2所述的充电/通信复用接口的电源管理电路，其特征在于：所述充电管理器的输出端连接充电电池，所述充电电池为多电芯串联的锂电池。
4.根据权利要求2所述的充电/通信复用接口的电源管理电路，其特征在于：所述复用接口的电源输入管脚通过分压电路接地，所述分压电路的分压节点连接所述比较器的其中一路输入端。
5.根据权利要求4所述的充电/通信复用接口的电源管理电路，其特征在于：所述参考电压的幅值介于通信接口电源通过所述分压电路分压后的电压值与充电电压通过所述分压电路分压后的电压值之间。
6.根据权利要求4所述的充电/通信复用接口的电源管理电路，其特征在于：所述比较器的反相输入端连接所述分压电路的分压节点，比较器的同相输入端连接所述的参考电压。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的充电/通信复用接口的电源管理电路，其特征在于：在所述开关电路中包含有一N沟道场效应管和一P沟道场效应管；所述N沟道场效应管的栅极连接比较器的输出端，源极接地，漏极连接所述P沟道场效应管的栅极；所述P沟道场效应管的栅极通过限流电阻连接所述复用接口的电源输入管脚，源极连接所述复用接口的电源输入管脚，漏极连接所述通信接口电路的供电端。
8.根据权利要求1至6中任一项所述的充电/通信复用接口的电源管理电路，其特征在于：所述复用接口的电源输入管脚通过一电容器接地，所述电容器的额定电压高于充电电压。
9.根据权利要求1至6中任一项所述的充电/通信复用接口的电源管理电路，其特征在于：所述复用接口为USB接口，通过所述USB接口输入的充电电压大于等于12V，USB接口电源为5V。
10.一种数码电子产品，包括充电/通信复用接口、通信接口电路和充电电池，其特征在于：还包括如权利要求1至9中任一项权利要求所述的充电/通信复用接口的电源管理电路。
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Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103838343A (zh) * | 2012-11-27 | 2014-06-04 | 联想(北京)有限公司 | 数据接口、电子设备和扩展数据接口的电流输出量的方法 |
| CN106411360A (zh) * | 2016-09-20 | 2017-02-15 | 天地融科技股份有限公司 | 一种通信设备和通信系统 |
| CN107102959A (zh) * | 2017-04-14 | 2017-08-29 | 深圳市大迈科技有限公司 | 一种通用串行总线接口及其电路、usb闪存盘 |
| CN107219881A (zh) * | 2017-06-27 | 2017-09-29 | 歌尔科技有限公司 | 一种用于分离式通话手环的连接电路及分离式通话手环 |
| CN107241115A (zh) * | 2017-06-27 | 2017-10-10 | 歌尔科技有限公司 | 一种分离式通话手环 |
| CN107678995A (zh) * | 2017-09-26 | 2018-02-09 | 歌尔科技有限公司 | 数据通信方法及电子设备 |
| CN109950433A (zh) * | 2017-12-20 | 2019-06-28 | 苏州宝时得电动工具有限公司 | 适用于电池包的通信方法及电池包 |
| CN112954534A (zh) * | 2021-03-16 | 2021-06-11 | 上海物骐微电子有限公司 | 全集成多功能充电管脚控制电路及无线耳机 |
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Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103838343A (zh) * | 2012-11-27 | 2014-06-04 | 联想(北京)有限公司 | 数据接口、电子设备和扩展数据接口的电流输出量的方法 |
| CN103838343B (zh) * | 2012-11-27 | 2017-04-19 | 联想(北京)有限公司 | 数据接口、电子设备和扩展数据接口的电流输出量的方法 |
| CN106411360A (zh) * | 2016-09-20 | 2017-02-15 | 天地融科技股份有限公司 | 一种通信设备和通信系统 |
| CN106411360B (zh) * | 2016-09-20 | 2019-01-22 | 天地融科技股份有限公司 | 一种通信设备和通信系统 |
| CN107102959A (zh) * | 2017-04-14 | 2017-08-29 | 深圳市大迈科技有限公司 | 一种通用串行总线接口及其电路、usb闪存盘 |
| CN107219881A (zh) * | 2017-06-27 | 2017-09-29 | 歌尔科技有限公司 | 一种用于分离式通话手环的连接电路及分离式通话手环 |
| CN107241115A (zh) * | 2017-06-27 | 2017-10-10 | 歌尔科技有限公司 | 一种分离式通话手环 |
| CN107241115B (zh) * | 2017-06-27 | 2022-06-14 | 歌尔科技有限公司 | 一种分离式通话手环 |
| CN107678995A (zh) * | 2017-09-26 | 2018-02-09 | 歌尔科技有限公司 | 数据通信方法及电子设备 |
| CN107678995B (zh) * | 2017-09-26 | 2024-04-02 | 歌尔科技有限公司 | 数据通信方法及电子设备 |
| CN109950433A (zh) * | 2017-12-20 | 2019-06-28 | 苏州宝时得电动工具有限公司 | 适用于电池包的通信方法及电池包 |
| CN112954534A (zh) * | 2021-03-16 | 2021-06-11 | 上海物骐微电子有限公司 | 全集成多功能充电管脚控制电路及无线耳机 |
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