CN209642343U - 充电电路、充电器及充电系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种充电电路、充电器及充电系统，其中，充电电路包括电压输入端子、电压输出端子、控制端子、接地端子以及场效应管，所述场效应管连接于所述电压输入端子和所述电压输出端子之间；在所述充电电路未连接有外部设备的情况下，所述场效应管断开所述电压输入端子和所述电压输出端子之间的连接；在所述充电电路连接有外部设备的情况下，所述场效应管导通所述电压输入端子和所述电压输出端子之间的连接。本实用新型提供的充电电路、充电器及充电系统，能够延长充电接头的安全使用寿命。

Description

充电电路、充电器及充电系统

技术领域

本实用新型涉及充电技术领域，尤其涉及一种充电电路、充电器及充电系统。

背景技术

电池作为为外部设备提供工作电能的装置，是外部设备所不可或缺的重要部分。随着科技的不断发展，为了提高对电池的充电效率、缩短充电时间，针对电池的充电设备也在不断地进行着升级，衍生出Type-C数据线、Micro B数据线等数据线产品。

现有技术中，数据线通过充电座连接市电后，数据线的充电接头会持续处于带电状态。然而，未连接外部设备的充电接头容易进入灰尘、纤维、金属微粒、汗液等离子杂质，充电接头在带电状态下会加速离子杂质对内部金属部件的腐蚀和氧化，提高后续使用充电接头对外部设备充电过程中的接触阻抗，可能造成充电过程中充电接头温度升高，从而导致存在烧毁外部设备的充电接口的问题。

实用新型内容

本实用新型实施例提供一种充电电路、充电器及充电系统，以解决充电接头未与外部设备连接且带电状态下会加速离子杂质对内部金属部件的腐蚀和氧化，导致后续充电过程中存在烧毁外部设备的充电接口的问题。

为解决上述技术问题，本实用新型是这样实现的：

第一方面，本实用新型实施例提供了一种充电电路，包括电压输入端子、电压输出端子、控制端子、接地端子以及第一电阻，所述电压输入端子与所述电压输出端子连接；所述控制端子通过所述第一电阻与所述电压输入端子连接；所述充电电路还包括场效应管，所述场效应管连接于所述电压输入端子和所述电压输出端子之间，其中：

在所述电压输出端子、所述控制端子和所述接地端子未与外部设备的充电接口连接的情况下，所述场效应管断开所述电压输入端子和所述电压输出端子之间的连接；

在所述电压输出端子、所述控制端子和所述接地端子与外部设备的充电接口连接的情况下，所述场效应管导通所述电压输入端子和所述电压输出端子之间的连接。

第二方面，本实用新型实施例还提供一种充电器，包括如上所述的充电电路，所述充电电路中的电压输出端子、控制端子和接地端子均设置于所述充电器的充电接头上。

第三方面，本实用新型实施例还提供一种充电系统，包括外部设备和如上所述的充电器，所述充电器的充电接头与所述外部设备的充电接口相配合。

在本实用新型实施例中，通过在所述充电电路未与外部设备的充电接口连接的情况下，所述场效应管控制所述电压输入端子和所述电压输出端子之间断开；在所述充电电路与外部设备的充电接口连接的情况下，所述场效应管控制所述电压输入端子和所述电压输出端子之间导通。这样，未连接外部设备的充电接头将不会处于带电状态，降低了离子杂质腐蚀和氧化充电接头的速度，延长充电接头的安全使用寿命。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对本实用新型实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的一种充电电路的电路图；

图2为本实用新型实施例提供的另一种充电电路与外部设备连接的电路图；

图3为本实用新型实施例提供的另一种充电电路的电路图；

图4为本实用新型实施例提供的一种充电系统的连接关系图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1，图1为本实用新型实施例提供的一种充电电路的结构示意图。如图1所示，充电电路包括电压输入端子Vbus1、电压输出端子Vbus2、控制端子C、第一接地端子GND1以及第一电阻R1，所述电压输入端子Vbus1与所述电压输出端子Vbus2连接；所述控制端子C通过所述第一电阻R1与所述电压输入端子Vbus1连接；所述充电电路还包括场效应管，所述场效应管连接于所述电压输入端子Vbus1和所述电压输出端子Vbus2之间，其中：

在所述电压输出端子Vbus1、所述控制端子C和所述第一接地端子GND1未与外部设备的充电接口连接的情况下，所述场效应管断开所述电压输入端子Vbus1和所述电压输出端子Vbus2之间的连接；

在所述电压输出端子Vbus1、所述控制端子C和所述第一接地端子GND1与外部设备的充电接口连接的情况下，所述场效应管导通所述电压输入端子Vbus1和所述电压输出端子Vbus2之间的连接。

电压输入端子Vbus1与电压输出端子Vbus2之间导通时电压输入端子Vbus1与电压输出端子Vbus2之间的阻抗值小于电压输入端子Vbus1经第一电阻R1至控制端子C的阻抗值，因此在场效应管控制电压输入端子Vbus1与电压输出端子Vbus2之间导通的情况下，电压输入端子Vbus1的输入电压会输出至电压输出端子Vbus2。

电压输入端子Vbus1与电压输出端子Vbus2之间断开时电压输入端子Vbus1与电压输出端子Vbus2之间的阻抗值大于电压输入端子Vbus1经第一电阻R1至控制端子C的阻抗值，因此在电压输入端子Vbus1与电压输出端子Vbus2之间断开的情况下，电压输入端子Vbus1的输入电压不会输出至电压输出端子Vbus2。

由此可见，场效应管通过控制电压输入端子Vbus1和电压输出端子Vbus2之间断开或导通，能够控制电压输出端子Vbus2在带电状态和不带电状态之间切换。

电压输出端子Vbus2、控制端子C和第一接地端子GND1均用于与外部设备的充电接口连接，在完成与外部设备的充电接口的连接后，场效应管控制电压输入端子Vbus1与电压输出端子Vbus2之间导通，从而电压输出端子Vbus2处于带电状态，输入电压从电压输出端子Vbus2输出至外部设备，为外部设备中的电池进行充电。在电压输出端子Vbus2、控制端子C和第一接地端子GND1脱离外部设备之后，场效应管控制电压输入端子Vbus1与电压输出端子Vbus2之间断开，从而电压输出端子Vbus2处于不带电状态。

其中，第一电阻R1还能够降低控制端子C的电流值，避免控制端子C输出的电流较大损坏外部设备。

在本实用新型实施例中，通过在所述充电电路未与外部设备的充电接口连接的情况下，所述场效应管控制所述电压输入端子Vbus1和所述电压输出端子Vbus2之间断开；在所述充电电路与外部设备的充电接口连接的情况下，所述场效应管控制所述电压输入端子Vbus1和所述电压输出端子Vbus2之间导通。这样，未连接外部设备的充电接头将不会处于带电状态，降低了离子杂质腐蚀和氧化充电接头的速度，延长充电接头的安全使用寿命。

在一些可选的实施例中，所述场效应管的漏极与所述电压输入端子Vbus1连接，所述场效应管的源极与所述电压输出端子Vbus2连接。

场效应管的栅极得到不同的电压信号，能够控制场效应管源极和漏极之间导通或断开，即控制电压输入端子Vbus1与电压输出端子Vbus2之间的导通或断开，因此，本实施例中可以通过调节场效应管栅极的输入电压控制电压输入端子Vbus1与电压输出端子Vbus2之间的导通或断开。其中，场效应管可以为P沟道场效应管。

本实施例中，通过调节场效应管的栅极电压来对充电接头在带电状态和不带电状态下切换，电路原理简单且操作方便。

在一具体的实施例中，如图2所示，所述场效应管的栅极可以与所述控制端子C连接；在所述电压输出端子Vbus2、所述控制端子C和所述第一接地端子GND1与外部设备的充电接口连接的情况下，所述控制端子C用于与所述外部设备中第三电阻R3的第一端连接，所述第三电阻R3的第二端与所述第二接地端子GND2连接。

在所述电压输出端子Vbus2、所述控制端子C和所述第一接地端子GND1与外部设备的充电接口连接时，即第一电阻R1和第三电阻R3串联在电压输入端子Vbus1和第二接地端子GND2之间，由第一电阻R1和第三电阻R3进行输入电压的分压，此时控制端子C的电压V＝R1/(R1+R3)*Vbus，从而可以通过调节第三电阻R3的电阻值来调整控制端子C的电压值，例如：第一电阻R1的电阻值等于第三电阻R3的电阻值时，控制端子C的电压值为二分之一的输入电压值，第三电阻R3的电阻值等于九倍的第一电阻R1的电阻值时，控制端子C的电压值为十分之一的输入电压值。为了要使场效应管的源极和漏极导通，控制端子C的电压值应当高于或等于栅极导通电压，本实施例中，第一电阻R1可以为56KΩ，第二电阻R2值可以为5.1KΩ。

本实施例中，充电电路通过与外部设备配合，使得控制端子C在所述充电电路连接有外部设备的情况下具有高于栅极导通电压的电压，实现场效应管的源极和漏极连通，即电压输入端子Vbus1和电压输出端子Vbus2之间导通，使得充电接头处于带电状态并向外部设备输出电能，电路结构简单。

在另一具体的实施例中，如图3所示，所述充电电路还包括控制子电路，所述控制子电路包括检测单元和触发单元，所述检测单元的信号输出端与所述触发单元的信号输入端连接，所述触发单元的信号输出端与所述场效应管的栅极连接；

所述检测单元用于检测所述充电电路是否连接有外部设备，在所述充电电路连接有外部设备的情况下，输出触发信号，所述触发单元接收到所述触发信号后输出第一预设电压，使所述场效应管的漏极和源极之间导通；在所述充电电路未连接有外部设备的情况下，输出保护信号，所述触发单元接收到所述保护信号后输出第二预设电压，使所述场效应管的漏极和源极之间隔断。

检测单元检测充电电路是否连接有外部设备的方式，可以是检测单元包括设置于充电接头上的压力传感器，在充电电路连接有外部设备时，压力传感器感应到压力，从而输出触发信号；在充电电路未连接有外部设备时，压力传感器无法感应到压力，从而输出保护信号。当然，也可以是通过其他方式检测充电电路是否连接有外部设备，例如，设置于充电接头上的温度传感器，插接过程中充电接头上会发出一定的温度，若温度传感器检测到的温度低于预设温度可认为充电电路未连接有外部设备；若温度传感器检测到的温度大于或等于预设温度可认为充电电路连接有外部设备。本实施方式对具体采用何种方式检测充电电路是否连接有外部设备不作限定。

触发单元根据检测单元输出的触发信号输出第一预设电压，使所述场效应管的漏极和源极之间导通；或者，触发单元根据检测单元输出的保护信号输出第二预设电压，使所述场效应管的漏极和源极之间隔断。

本实施例中，场效应管的栅极可以直接与触发单元的输出端连接，来得到第一预设电压或第二预设电压；场效应管的栅极也可以与控制端子连接，触发单元的输出端与控制端子连接，来得到第一预设电压或第二预设电压。

本实施例中，由控制子电路控制场效应管中源极与漏极之间的通断，且控制子电路属于充电电路，在对场效应管中源极与漏极之间的通断的控制无需依赖对外部设备的改造，从而充电电路能够适用于不同的外部设备且均能够起到充电电路未连接有外部设备时，充电接头将不会处于带电状态的效果，提高了充电电路的通用性。

在另一具体的实施例中，请再次参阅图2，所述场效应管的栅极可以与所述控制端子C连接；所述充电电路包括第二电阻R2，所述第二电阻R2的第一端与所述控制端子C连通，所述第二电阻R2的第二端与所述第一接地端子GND1连通。

控制端子C位于第一电阻R1和第二电阻R2之间，第一电阻R1和第二电阻R2共同对输入电压起到分压的作用，此时控制端子C的电压V＝R1/(R1+R2)*Vbus，从而可以通过调节第二电阻R2的电阻值来调整控制端子C的电压值。例如：第一电阻R1的电阻值等于第二电阻R2的电阻值时，控制端子C的电压值为二分之一的输入电压值，第二电阻R2的电阻值等于九倍的第一电阻R1的电阻值时，控制端子C的电压值为十分之一的输入电压值。

为了避免输入电压流经第一电阻R1和第二电阻R2时控制端子C的电压值大于栅极导通电压使场效应管的源极和漏极导通，应当使得控制端子C的电压值低于栅极的导通电压，因此第二电阻R2的电阻值应当大于第一电阻R1的电阻值，本实施例中，第一电阻R1的电阻值可以为56KΩ，第二电阻R2的电阻值可以为1MΩ。

本实施例中，通过在控制端子C与第一接地端子GND1之间串联第二电阻R2，能够稳定控制端子C的电压值，保证充电电路未连接有外部设备时输入电压能够稳定输出至第一接地端子GND1。

本实用新型实施例中还提供一种充电器，包括如上所述的充电电路，所述充电电路中的电压输出端子Vbus2、控制端子C和第一接地端子GND1均设置于所述充电器的充电接头上。

充电器的充电接头插入外部设备的充电接口，从而电压输出端子Vbus2、控制端子C和第一接地端子GND1连接于外部设备中。

其中，充电器的充电接头可以为Type-C接头或者Micro B接头。

充电接头为Type-C接头时的充电电路和外部设备如图2所示，图2中的控制端子C即为Type-C接头中的CC端。Type-C接头正插于充电接口时，充电电路的CC端与外部设备的CC1端连接；Type-C接头反插于充电接口时，充电电路的CC端与外部设备的CC2端连接。

充电接头为Micro B接头时充电电路与外部设备的连接关系如图4所示，需要说明的是，当充电接头为Micro B接头时，需要在现有Micro B接头中增加一个管脚作为控制端子C。另外，在一些外部设备有与控制端子C连接的实施例中，在外部设备中增加相应的配套电路，例如：在外部设备中增加第四电阻，第四电阻的一端与控制端子C连接，第四电阻的另一端与第二接地端子GND2连接，该第四电阻的作用与上述实施例中第三电阻R3的作用相同，在此不作赘述。

本实用新型实施例中还提供一种充电系统，其包括外部设备和如上所述的充电器，所述充电器的充电接头与所述外部设备的充电接口相配合。

即充电电路与外部设备配合连接，此时充电电路中电压输入端子Vbus1与电压输出端子Vbus2之间导通，输入电压从电压输出端子Vbus2向外部设备进行充电。

其中，所述外部设备包括具有电压提供端子的第二控制子电路，所述充电接头插入所述充电接口时，所述场效应管的栅极与所述电压提供端子连接，所述电压提供端子向所述场效应管的栅极提供第三预设电压，使所述场效应管的漏极和源极之间导通。

即在充电电路与外部设备连接时，场效应管的栅极能够从电压提供端子得到大于栅极导通电压的第三预设电压，从而能够使场效应管的源极和漏极导通，充电接头从而处于带电状态，充电电路向外部设备充电。在充电电路与外部设备脱离时，场效应管的栅极无法得到第三预设电压，从而场效应管的源极和漏极断开，充电接头不会处于带电状态，降低了离子杂质腐蚀和氧化充电接头的速度，延长充电接头的安全使用寿命。

本实施例中，场效应管的栅极可以不与控制端子C连接而直接与电压提供端子连接，来得到第三预设电压；场效应管的栅极也可以与控制端子C连接，电压提供端子与控制端子C连接，来得到第三预设电压。

电压提供端子可以是一个恒定电压源以提供第三预设电压，或者电压提供端子也可以是连接于外部设备中处于第三预设电压的电路来提供第三预设电压，具体采用哪种本实用新型对此不作限定。

需要说明的是，在本文中，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、物品或者装置不仅包括那些要素，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、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本实用新型的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质(如ROM/RAM、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台终端(可以是手机，计算机，服务器，空调器，或者网络设备等)执行本实用新型各个实施例所述的方法。

上面结合附图对本实用新型的实施例进行了描述，但是本实用新型并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下，在不脱离本实用新型宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，均属于本实用新型的保护之内。

Claims (9)

1.一种充电电路，包括电压输入端子、电压输出端子、控制端子、接地端子以及第一电阻，所述电压输入端子与所述电压输出端子连接；所述控制端子通过所述第一电阻与所述电压输入端子连接；其特征在于，所述充电电路还包括场效应管，所述场效应管连接于所述电压输入端子和所述电压输出端子之间，其中：

在所述电压输出端子、所述控制端子和所述接地端子未与外部设备的充电接口连接的情况下，所述场效应管断开所述电压输入端子和所述电压输出端子之间的连接；

在所述电压输出端子、所述控制端子和所述接地端子与外部设备的充电接口连接的情况下，所述场效应管导通所述电压输入端子和所述电压输出端子之间的连接。

2.根据权利要求1所述的充电电路，其特征在于，所述场效应管的漏极与所述电压输入端子连接，所述场效应管的源极与所述电压输出端子连接。

3.根据权利要求2所述的充电电路，其特征在于，所述场效应管的栅极与所述控制端子连接；

在所述电压输出端子、所述控制端子和所述接地端子与外部设备的充电接口连接的情况下，所述控制端子与所述外部设备中第三电阻的第一端连接，所述第三电阻的第二端与所述接地端子连接。

4.根据权利要求2所述的充电电路，其特征在于，所述充电电路还包括控制子电路，所述控制子电路包括检测单元和触发单元，所述检测单元的信号输出端与所述触发单元的信号输入端连接，所述触发单元的信号输出端与所述场效应管的栅极连接；

所述检测单元在检测到所述电压输出端子、所述控制端子和所述接地端子与外部设备的充电接口连接的情况下，输出触发信号，所述触发单元接收到所述触发信号后输出第一预设电压，使所述场效应管的漏极和源极之间导通；

所述检测单元在检测到所述电压输出端子、所述控制端子和所述接地端子未与外部设备的充电接口连接的情况下，输出保护信号，所述触发单元接收到所述保护信号后输出第二预设电压，使所述场效应管的漏极和源极之间隔断。

5.根据权利要求2所述的充电电路，其特征在于，所述场效应管的栅极与所述控制端子连接；

所述充电电路还包括第二电阻，所述第二电阻的第一端与所述控制端子连通，所述第二电阻的第二端与所述接地端子连通。

6.一种充电器，其特征在于，包括如权利要求1-5中任一项所述的充电电路，所述充电电路中的电压输出端子、控制端子和接地端子均设置于所述充电器的充电接头上。

7.根据权利要求6所述的充电器，其特征在于，所述充电器的充电接头为Type-C接头或者Micro B接头。

8.一种充电系统，其特征在于，包括外部设备和如权利要求6或7所述的充电器，所述充电器的充电接头与所述外部设备的充电接口相配合。

9.根据权利要求8所述的充电系统，其特征在于，所述充电器包括如权利要求2所述的充电电路；

所述外部设备包括具有电压提供端子的第二控制子电路，所述充电接头插入所述充电接口时，所述场效应管的栅极与所述电压提供端子连接，所述电压提供端子向所述场效应管的栅极提供第三预设电压，使所述场效应管的漏极和源极之间导通。