CN203014439U - 一种充电器自动识别装置 - Google Patents

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胡俊飞
朱建荣
林俊超
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Abstract

本实用新型涉及了一种充电器自动识别装置,包括:、输入电压监测单元、负载电流档位切换单元、电流反馈恒流控制单元、输入端、输出端;其中,输入端与一充电器的输入电压连接,输出端一端通过充电电源与一充电管理芯片中的充电功能模块连接,另一端通过一I2C接口与一应用处理器连接,充电管理芯片通过I2C接口与应用处理器连接;输入电压监测单元与负载电流档位切换单元连接;负载电流档位切换单元与电流反馈恒流控制单元连接;电流反馈恒流控制单元与输入电压监测单元连接。在充电器插入时,在不识别充电器类型的情况下,能够在短时间内判断出插入充电器的最大输出电流能力,应用处理器通过I2C接口得到该数据后,由应用处理器决定合适的充电参数。

Description

一种充电器自动识别装置
技术领域
[0001 ] 本实用新型涉及充电器,特别涉及一种充电器自动识别装置。
背景技术
[0002] 随着社会的发展和科技的进步,便携设备随时随地都可以进行充电,现有便携设备充电方式为:首先通过充电端口识别出充电器类型,然后根据充电器类型决定充电电流。如果是适配器充电,则根据标配适配器和电池容量来设定充电电流;如果是USB充电,则恒电电流不能超过USB规范所设定的500mA。
[0003] 现有技术的充电工作原理如图1所示,当便携设备通过USB接口插入时,便携设备的供电管脚连接到USB接口的输入电压VBUS,由电源管理芯片PMU实现对系统供电和电池充电;在插入便携设备的同时应用处理器AP通过D+/D-信号电平判断充电器类型,是USB充电还是适配器充电,然后应用处理器AP根据充电器类型通过I2C接口配置电源管理芯片PMU的充电电流;如果是USB充电,设置充电电流ICHG为<500mA,最大输入电流IDCIN为550mA ;如果是适配器充电,根据产品标配的适配器特性,设置充电参数最大输入电流IDCIN、充电电流ICHG,最后应用处理器AP通过I2C接口配置电源管理芯片PMU使便携设备进行充电。
[0004] 例子一,标配适配器的额定电流是800mA,而据此设定的充电电流为750mA,如果用户使用500mA的适配器,就会导致适配器过流损坏,或者因过流保护而无法充电。
[0005] 例子二,标配适配器的额定电流是800mA,而据此设定的充电电流为750mA,如果用户使用1.0A的适配器,充电电路无法识别充电器实际能力超过800mA,也就不能将充电电流调高,无法利用大电流适配器的能力。
[0006] 例子三,某些不符合国标的适配器,其D+和D-没有短路,原有方法无法识别出是适配器而误判为USB,从而导致充电电流小,充电时间延长。
[0007] 在现有技术中,首先要识别充电器类型才能配置合适的充电电流,现已有的充电器类型包括USB HOST、标准WALL-5V充电器、MHL充电端口等,但随着科技的发展,将来可以预见会有越来越多的充电器类型。进一步的,即使是标准USB-WALL-5V充电器,也会有不同的负载能力,而传统方式只能识别是否是标准充电器,而不能判别出其负载能力,设定充电电流缺乏针对性,导致便携设备只能使用标配充电器。但是市场上还存在着很多的非标准充电器,这些充电器有些可能无法正确识别类型,而且一般带载能力较弱,如果使用这些充电器会存在负载过大可能,存在一定的安全隐患。
实用新型内容
[0008] 本实用新型要解决了现有技术中,需要识别充电器类型、充电器带载能力导致设定充电电流缺乏针对性的问题。
[0009] 本实用新型为解决其技术问题所采用的技术方案在于:
[0010] 一种充电器自动识别装置,包括:输入电压监测单元、负载电流档位切换单元、电流反馈恒流控制单兀、输入έ而、输出ί而;其中,
[0011] 所述输入端与一充电器的输入电压连接;
[0012] 所述输出端一端通过充电电源与一充电管理芯片中的充电功能模块连接,另一端通过一 I2C接口与一应用处理器连接,所述充电管理芯片通过I2C接口与所述应用处理器连接;
[0013] 所述输入电压监测单元与所述负载电流档位切换单元连接;
[0014] 所述负载电流档位切换单元与所述电流反馈恒流控制单元连接;
[0015] 所述电流反馈恒流控制单元与所述输入电压监测单元连接。
[0016] 可选的,在所述的充电器自动识别装置中,所述充电器自动识别装置由所述充电器的输入电压供电。
[0017] 可选的,在所述的充电器自动识别装置中,所述输入电压监测单元包括:第一开关和第一比较器;其中,
[0018] 所述第一开关一端与所述输入电压连接,另一端与所述充电电源连接或与输入电压监测单元连接。
[0019] 可选的,在所述的充电器自动识别装置中,所述负载电流档位切换单元包括:第二开关和状态机;其中,
[0020] 所述第二开关与所述状态机连接;
[0021] 所述状态机根 据所述第一比较器的输出状态控制第一开关和第二开关,且所述状态机与所述应用处理器连接。
[0022] 可选的,在所述的充电器自动识别装置中,所述负载电流档位切换单元还包括:时钟源,所述时钟源与所述状态机连接。
[0023] 可选的,在所述的充电器自动识别装置中,所述时钟源是32KHzRTC时钟。
[0024] 可选的,在所述的充电器自动识别装置中,所述电流反馈恒流控制单元包括:第二电压器、采样电阻、运算放大器,其中,
[0025] 所述运算放大器的正端连接所述第二电压器,负端连接所述采样电阻;
[0026] 所述第二电压器与所述第二开关连接,即当第二开关切换到不同电流档位时,第二电压器切换到不同电平。
[0027] 可选的,在所述的充电器自动识别装置中,所述电流反馈恒流控制单元还包括:功率金属-氧化物-半导体场效应晶体管,所述功率金属-氧化物-半导体场效应晶体管分别与所述输入电压监测单元、所述运算放大器和所述采样电阻连接。
[0028] 实施本实用新型的充电器自动识别装置,具有以下有益效果:在充电器插入时,在不识别充电器类型的情况下,能够在短时间内判断出插入充电器的最大输出电流能力,应用处理器通过I2C接口得到该数据后,由应用处理器决定合适的充电参数,具有快速自动识别、自适应的特点。
附图说明
[0029] 下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明,附图中:
[0030] 图1是现有技术的充电工作原理示意图;
[0031] 图2是本发明的充电器自动识别装置充电工作原理图;[0032] 图3是本发明的充电器自动识别装置的结构示意图。
具体实施方式
[0033] 以下结合附图和具体实施例对本实用新型提出的一种充电器自动识别装置作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书,本实用新型的优点和特征将更清楚。需说明的是,附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例,仅用以方便、明晰地辅助说明本实用新型实施例的目的。
[0034] 如图2所示,在本实用新型中,取消对充电器类型的识别,在充电管理芯片21PMU中的充电功能模块22前加入一种充电器自动识别装置23,通过所述充电器自动识别装置23,在插入充电器的瞬间,充电器电源接通所述充电器自动识别装置23,自动识别插入的充电器的带载能力之后,充电器自动识别装置23才通过充电电源24与充电管理芯片21中的充电功能模块22连接,进行充电。
[0035] 如图2和图3所示,本实用新型提供一种充电器自动识别装置23,所述充电器自动识别装置23的输入端26与一充电器的输入电压34连接,输出端27 —端通过充电电源24与充电管理芯片21中的充电功能模块22连接,另一端通过一 I2C接口与应用处理器连接25 ;所述充电管理芯片21通过12C接口与应用处理器连接25,特别的,所述I2C接口可以是同一个I2C接口,也可以是不同的I2C接口,根据系统I2C接口分配情况而定,所述充电器自动识别装置23由所述充电器的输入电压34供电。
[0036] 所述充电器自动识别装置23包括:输入电压监测单元31、负载电流档位切换单元32、电流反馈恒流控制单元33 ;
[0037] 所述输入电压监测单元31与所述负载电流档位切换单元32连接;
[0038] 所述负载电流档位切换单元32与所述电流反馈恒流控制单元33连接;
[0039] 所述电流反馈恒流控制单元33与所述输入电压监测单元31连接。
[0040] 具体的,所述输入电压监测单元31,对充电器的输入电压34幅值进行实时监测;所述输入电压监测单元31包括:
[0041] 第一开关35,所述第一开关35—端与所述输入电压34连接,另一端与所述充电电源24连接或一端与所述输入电压34连接,另一端与输入电压监测单元31连接。即所述第一开关35选择所述输入电压34与充电电源24连接或所述输入电压34与第一模块31连接;
[0042] 第一比较器36,对输入电压34的电平检测,在不同负载电流下,比较输入电压34和预设的阈值,若输入电压34小于预设的阈值,则第一比较器36输出高;若输入电压34大于预设的阈值,第一比较器36输出低。
[0043] 具体的,所述负载电流档位切换单元32,根据所述输入电压监测单元31切换负载电流档位;
[0044] 所述负载电流档位切换单元32包括:第二开关37,和状态机38,其中,
[0045] 所述第二开关37与所述状态机38连接,根据不同负载电流切换到不同的负载电流档位;
[0046] 所述状态机38根据第一比较器36的输出状态控制第一开关35和第二开关37,并保存负载电流数据,将负载电流数据传输至应用处理器25中。[0047] 进一步的,所述负载电流档位切换单元32还包括:时钟源39,所述时钟源39与状态机38连接,所述时钟源39用于计算时间,保证输入电压34与负载电流的稳定时间,其中,所述时钟源39是32KHzRTC时钟。
[0048] 具体的,所述电流反馈恒流控制单元33,根据负载电流档位切换单元32的不同的电流档位,得出充电器的最大输出电流能力。
[0049] 所述电流反馈恒流控制单元33包括:第二电压器40、采样电阻41、运算放大器42、功率金属-氧化物-半导体场效应晶体管43 (功率MOS晶体管43),其中,
[0050] 所述功率MOS晶体管43分别与所述输入电压监测单元31、所述运算放大器42和所述采样电阻41连接;
[0051] 所述第二电压器40与第二开关37连接,即当第二开关37切换到不同电流档位时,第二电压器40切换到不同电平。
[0052] 所述运算放大器42的正端连接第二电压器40,负端连接采样电阻41 ;构成了电流串联负反馈电路,即运算放大器42的输出控制流过功率晶体MOS管43的电流,最终达到在采样电阻41上产生降压与第二电压器40输出电压的平衡,以实现不同电流档的恒流,最大输出电流=第二电压器的电平值+采样电阻。
[0053] 具体的,当充电器插入时,所述充电器自动识别装置23由充电器的输入电压34供电,所述充电器自动识别装置23上电复位,所有电路处于默认状态,所述默认状态包括:第一开关35选择输入电压34与第一模块31连接,第二开关37切换到最小电流档位,在本实施例中最小电流配置Imin=500mA ;状态机38和应用处理器25处于默认状态并开始工作。
[0054] 输入电压34通过第一比较器36进行电平检测,在不同负载电流下,比较输入电压34和预设的阈值,若输入电压34小于预设的阈值,则第一比较器36输出高;若输入电压34大于预设的阈值,第一比较器36输出低。
[0055] 状态机38根据第一比较器36的输出状态对第一开关35和第二开关37进行控制,并保存负载电流数据,将负载电流数据传输至应用处理器25中。
[0056] 状态机38的转换逻辑如下:
[0057] UShut down状态:当没有充电器插入时,充电器自动识别装置23处于Shut down状态。
[0058] 2、复位默认状态:当有充电器插入时,充电器自动识别装置23处于复位默认状态,第一开关35选择输入电压34与第一模块31连接,第二开关37切换到最小电流档位,该状态持续100ms,定时到了之后检查第一比较器36输出状态。
[0059] 3、充电器损坏状态:在复位默认状态中检测到第一比较器36输出为高,表明在负载电流=Imin时充电器输入电压34下降到预设的阈值,进入充电器损坏状态,第一开关35保持连接第一模块31,第二开关37切换到0mA,并报告充电器损坏。
[0060] 4、带载能力判断状态:在复位默认状态中检测到第一比较器36输出为低,表明负载电流未达到充电器的最大输出电流,则进入带载能力判断状态,更新当前负载电流,并传输至应用处理器25中,然后通过第二开关37将负载电流增大到50mA(特别的,增大电流可自行配置),在增大负载电流之后通过时钟源39计时100ms,再次检测第一比较器36的输出,若仍为低,则再次进行带载能力判断状态。
[0061] 5、带载能力识别状态:在带载能力判断状态中检测第一比较器36输出为高,表明当前负载电流已经超过充电器最大负载能力,则进入带载能力识别状态:将第二开关37切换到OmA,防止负载电流把充电器拉电拉死,导致充电器自动识别装置23掉电,当前充电器自动识别装置23中保存的负载电流值即为用户最大可用的充电器输出电流,应用处理器25通过I2C接口得到该数据;然后将第一开关35切换到输入电压34与充电电源24连接,后端充电功能模块22检测到充电器插入,开启终点流程,并根据应用处理器25中保存的最大输出电流设置充电参数。
[0062] 6、带载能力超限状态:在带载能力判断状态中检测到负载电流超过Imax(特别的,最大电流Imax可自行配置),则进入带载能力超限状态:把Imax保存并传输至应用处理器25中,然后将第一开关35切换到输入电压34与充电电源24连接,后端充电功能模块22检测到充电器插入,开启终点流程,并根据应用处理器25中保存的最大输出电流设置充电参数。
[0063] 当充电器拔出时,所述充电器自动识别装置23掉电,进入Shut down状态。若是在充电器识别过程中拔出的话,由于输入电压34还未接通到充电功能模块22,充电器自动识别装置23不会通知充电功能模块22 ;若是在充电器识别完成之后拔出,充电功能模块22会通过充电电源24掉电识别到充电器拔出。
[0064] 根据上述结构的结合,在充电器插入时,在不识别充电器类型的情况下,能够在短时间内判断出插入充电器的最大输出电流能力,并可以自动地根据该数据决定合适的充电参数,具有快速自动识别、自适应的特点。
[0065] 上述描述仅是对本实用新型较佳实施例的描述,并非对本实用新型范围的任何限定,本实用新型领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰,均属于权利要求书的保护范围。

Claims (8)

1.一种充电器自动识别装置,其特征在于,包括:输入电压监测单元、负载电流档位切换单元、电流反馈恒流控制单元、输入端、输出端;其中, 所述输入端与一充电器的输入电压连接; 所述输出端一端通过充电电源与一充电管理芯片中的充电功能模块连接,另一端通过一 I2C接口与一应用处理器连接,所述充电管理芯片通过I2C接口与所述应用处理器连接; 所述输入电压监测单元与所述负载电流档位切换单元连接; 所述负载电流档位切换单元与所述电流反馈恒流控制单元连接; 所述电流反馈恒流控制单元与所述输入电压监测单元连接。
2.根据权利要求1所述的充电器自动识别装置,其特征在于,所述充电器自动识别装置由所述充电器的输入电压供电。
3.根据权利要求1所述的充电器自动识别装置,其特征在于,所述输入电压监测单元包括:第一开关和第一比较器;其中, 所述第一开关一端与所述输入电压连接,另一端与所述充电电源连接或与输入电压监测单元连接。
4.根据权利要求3所述的充电器自动识别装置,其特征在于,所述负载电流档位切换单元包括:第二开关和状态机;其中, 所述第二开关与所述状态机连接; 所述状态机根据所述第一比较器的输出状态控制第一开关和第二开关,且所述状态机将负载电流数据传输至所述应用处理器连接。
5.根据权利要求4所述的充电器自动识别装置,其特征在于,所述负载电流档位切换单元还包括:时钟源,所述时钟源与所述状态机连接。
6.根据权利要求5所述的充电器自动识别装置,其特征在于,所述时钟源是32KHzRTC时钟。
7.根据权利要求4所述的充电器自动识别装置,其特征在于,所述电流反馈恒流控制单元包括:第二电压器、采样电阻、运算放大器,其中, 所述运算放大器的正端连接所述第二电压器,负端连接所述采样电阻; 所述第二电压器与所述第二开关连接,即当第二开关切换到不同电流档位时,第二电压器切换到不同电平。
8.根据权利要求7所述的充电器自动识别装置,其特征在于,所述电流反馈恒流控制单元还包括:功率金属-氧化物-半导体场效应晶体管,所述功率金属-氧化物-半导体场效应晶体管分别与所述输入电压监测单元、所述运算放大器和所述采样电阻连接。
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CN104519405A (zh) * 2013-10-08 2015-04-15 联想(北京)有限公司 一种控制方法及电子设备
CN104865477A (zh) * 2015-06-12 2015-08-26 广东欧珀移动通信有限公司 一种电源适配器检测方法和电源适配器检测装置
CN110618625A (zh) * 2019-07-18 2019-12-27 青岛经济技术开发区海尔热水器有限公司 控制系统、控制方法及电子设备

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GR01 Patent grant
C14 Grant of patent or utility model
EE01 Entry into force of recordation of patent licensing contract

Assignee: Shanghai Li Ke Semiconductor Technology Co., Ltd.

Assignor: Leadcore Technology Co., Ltd.

Contract record no.: 2018990000159

Denomination of utility model: Automatic charger recognition device

Granted publication date: 20130619

License type: Common License

Record date: 20180615

EE01 Entry into force of recordation of patent licensing contract