CN209963797U - 一种充电保护电路及充电系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种充电保护电路及充电系统,腕戴设备的第一引脚包括第一通信引脚和第一地引脚,充电底座的第二引脚包括电源输出引脚和检测引脚,充电底座包括充电模块,第一通信引脚与第一地引脚之间设置有下拉电阻;充电保护电路包括参考生成电路、第一分压电路、第二分压电路、用于采集检测引脚处的电压并输出感测电压的采集检测电路和比较输出电路,第一分压电路、第二分压电路和采集检测电路的供电端分别与参考电压相连;比较输出电路接收第一分压电路输出的第一电压、第二分压电路输出的第二电压和感测电压,且输出端与充电模块的使能控制端相连。本实用新型用于解决现有技术中充电底座的成本高及内部空间占用大的问题。
Description
技术领域
本实用新型涉及腕戴设备技术领域,具体涉及一种用于腕带设备充电的充电保护电路及充电系统。
背景技术
目前,智能腕戴类电子设备(例如智能手表、智能手环等)炙手可热,其充电方式多通过充电底座实现充电,腕戴设备上设置有第一引脚(例如铜柱),包括第一通信引脚、第二通信引脚、第一地引脚和电源输入引脚,充电底座上设置有第二引脚(例如金属触点),包括电源输出引脚和第二地引脚,当腕戴设备置于充电底座使电源输出引脚与电源输入引脚接触时,开始充电。
由于腕戴设备佩戴在用户腕部,会经常沾上汗液,在充电时,电源输出引脚和电源输入引脚之间会存在电势差,电势差的存在会加剧充电引脚的腐蚀。在现有电子设备中,都会涉及到汗液腐蚀测试,现有常规方式,充电底座的第二充电引脚还包括检测引脚,且在充电底座上增加一个MCU(Micro Controller Unit,微控制器)芯片来进行汗液检测,如果检测到汗液导致充电底座中的电源输出引脚与检测引脚短路时,MCU芯片输出控制信号使充电底座的充电模块关闭电源输出,弱化汗液对引脚的腐蚀。现有技术方案,需要增加一个MUC芯片,导致成本增加且占用充电底座内部空间。
实用新型内容
本实用新型的目的之一在于提供一种充电保护电路,通过设计简单硬件电路实现正常充电功能且在检测到汗液时切断向腕戴设备的电源输出,该电路简单易实现,降低充电底座制造成本,且占用空间小。
为了解决上述技术问题,本实用新型提出如下技术方案予以解决:
一种充电保护电路,用于保护腕戴设备的第一引脚和充电底座的第二引脚,所述第一引脚包括第一通信引脚和第一地引脚,所述第二引脚包括电源输出引脚,所述充电底座包括充电模块,其特征在于,所述第二引脚还包括与所述第一通信引脚对应的检测引脚,所述第一通信引脚与所述第一地引脚之间设置有下拉电阻;所述充电保护电路包括:参考电压生成电路,其用于生成参考电压;第一分压电路,其供电端与所述参考电压相连;第二分压电路,其供电端与所述参考电压相连;采集检测电路,其供电端与所述参考电压相连,采集所述检测引脚处的电压并输出感测电压;比较输出电路,其接收所述第一分压电路输出的第一电压、第二分压电路输出的第二电压和所述感测电压,且输出端与所述充电模块的使能控制端相连,用于控制在所述电源输出引脚处是否输出充电电源。
如上所述的充电保护电路,所述比较输出电路包括并联的第一电压比较器和第二电压比较器,所述第一分压电路的输出端与所述第一电压比较器的负极输入端相连,所述第二分压电路的输出端与所述第二电压比较器的正极输入端相连,所述感测电压分别与所述第一电压比较器的正极输入端和第二电压比较器的负极输入端相连。
如上所述的充电保护电路,所述比较输出电路还包括第一滤波电路,所述第一滤波电路的输入端与所述比较输出电路的输出端相连,输出端与所述充电模块的使能控制端相连。
如上所述的充电保护电路,所述第一滤波电路为第一滤波电容,所述第一滤波电容的一端连接在所述比较输出电路的输出端和所述充电模块的使能控制端之间,另一端接地。
如上所述的充电保护电路,所述参考电压生成电路包括第三分压电路,所述第三分压电路的输出端输出所述参考电压。
如上所述的充电保护电路,所述参考生成电路还包括第二滤波电路,所述第二滤波电路的输入端与所述参考电压相连,输出端分别与所述第一分压电路的供电端和所述第二分压电路的供电端相连。
如上所述的充电保护电路,所述第二滤波电路为第二滤波电容,所述第二滤波电容的一端连接在所述参考电压、所述第一分压电路的供电端和所述第二分压电路的供电端的汇合点处,另一端接地。
如上所述的充电保护电路,所述采集检测电路包括第四分压电路,所述第四分压电路的一端与所述参考电压相连,另一端与所述检测引脚相连,所述第四分压电路的输出端输出所述感测电压。
本实用新型的目的之二在于提供一种充电系统,通过设计简单硬件电路实现正常充电功能且在检测到汗液时切断向腕戴设备的电源输出,该电路简单易实现,降低充电底座制造成本,且占用空间小。
为了解决上述技术问题,本实用新型提出如下技术方案予以解决:
一种充电系统,包括腕带设备和充电底座,其特征在于,所述充电系统还包括充电保护电路,用于保护所述腕戴设备的第一引脚和所述充电底座的第二引脚,所述第一引脚包括第一通信引脚和第一地引脚,所述第二引脚包括电源输出引脚和与所述第一通信引脚对应的检测引脚,所述第一通信引脚与所述第一地引脚之间设置有下拉电阻;所述充电保护电路包括:参考电压生成电路,其用于生成参考电压;第一分压电路,其供电端与所述参考电压相连;第二分压电路,其供电端与所述参考电压相连;采集检测电路,其供电端与所述参考电压相连,采集所述检测引脚处的电压并输出感测电压;比较输出电路,其接收所述第一分压电路输出的第一电压、第二分压电路输出的第二电压和所述感测电压,且输出端与所述充电底座的充电模块的使能控制端相连,用于控制在所述电源输出引脚处是否输出充电电源。
如上所述的充电系统,所述比较输出电路包括并联的第一电压比较器和第二电压比较器,所述第一分压电路的输出端与所述第一电压比较器的负极输入端相连,所述第二分压电路的输出端与所述第二电压比较器的正极输入端相连,所述感测电压分别与所述第一电压比较器的正极输入端和第二电压比较器的负极输入端相连。
与现有技术相比,本实用新型的充电保护电路及充电系统的优点和有益效果是:设计简单的参考电压生成电路、第一分压电路、第二分压电路、采集检测电路以及比较输出电路,比较输出电路接收第一分压、第二分压和采集检测电路采集检测引脚后输出的感测电压,控制在因存在汗液或水渍而导致检测引脚与电源输出引脚短路时,输出不使能充电模块的信号,即关闭充电模块的输出,保护引脚不受腐蚀,而在腕戴设备正常放置在充电底座上进行充电时,输出使能充电模块的信号,即充电模块输出充电电源,此种充电保护电路结构简单,设计成本低,且占用空间小,提升充电底座内部空间利用率。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案,下面将对本实用新型实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简要介绍,显而易见地,下面描述的附图是本实用新型的一些实施例,对于本领域的普通技术人员来讲,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附图。
图1为本实用新型充电保护电路实施例的原理框图;
图2为图1示出的充电保护电路实施例中虚线框的电路图。
具体实施方式
为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,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。
为了解决现有技术中因增加MCU芯片而导致充电底座设计成本高且内部空间利用率低的问题,如图1和图2所示,本实用新型涉及一种充电保护电路,用于保护腕戴设备20的第一引脚和充电底座10的第二引脚,图1示出了腕带设备20的第一引脚,包括电源输入引脚、第一通信引脚和第一地引脚,且示出了充电底座10的第二引脚,包括电源输出引脚、检测引脚和第二地引脚,充电模块11接收外部电源信号Vin,且根据使能控制端处的使能信号COMP_OUT,控制在电源输出引脚处输出或不输出充电电源Vout,在第一通信引脚与第一地引脚之间设置有下拉电阻R8,在腕戴设备20置于充电底座10上正常充电时,电源输出引脚与电源输入引脚对应连接,检测引脚与第一通信引脚对应连接,本实施例充电保护电路包括:参考电压生成电路12,其用于生成参考电压VREF;第一分压电路13,其供电端与参考电压VREF相连;第二分压电路14,其供电端与参考电压VREF相连;采集检测电路16,其供电端与参考电压VREF相连,采集检测引脚处的电压Vdet并输出感测电压VSENSE;比较输出电路15,其接收第一分压电路13输出的第一电压VTHL、第二分压电路14输出的第二电压VTHH和感测电压VSENSE,且输出端与充电模块11的使能控制端相连,用于控制在电源输出引脚处是否输出充电电源Vout。
具体地,如图2所示,参考电压生成电路12生成参考电压VREF,本实施例参考生成电压12为分压电路,其具有+5V的供电电压V1,电阻R2和电阻R3用于分压V1,并将电阻R3两端的电压作为VREF,例如R2=10kΩ,R3=2.2kΩ,此时VREF=(V1*R3)/(R2+R3)=0.9V;参考电压VREF分别为第一分压电路13和第二分压电路14供电,第一分压电路13为串联的电阻R1和电阻R4,第二分压电路14为串联的电阻R5和电阻R6,电阻R4的分压为第一分压电路13的输出电压VTHL,电阻R6的分压为第二分压电路14的输出电压VTHH,通过设计R1、R4、R5和R6的阻值,可以实现VTHH>VTHL,例如R1=6.8kΩ,R4=110kΩ,R5=51kΩ,R6=100kΩ,此时VTHL=(VREF*R4)/(R1+R4)=0.556V,VTHH=(VREF*R6)/(R5+R6)=0.596V。
在本实施例中,采集检测电路16也为分压电路,其为串联的电阻R7和电阻R12,一端与VREF相连,另一端连接检测引脚,感测电压VSENSE为电阻R7和电阻R12之间连接点处的电压。
在本实施例中,比较输出电路15为并联的第一电压比较器U1和第二电压比较器U2,第一电压比较器U1和第二电压比较器U2的正电源电压分别通过上拉电阻R9连接供电电压V1,负电源电压接地,VTHL输入至第一电压比较器U1的负极输入端,且VTHH输入至第二电压比较器U2的正极输入端,第一电压比较器U1的正极输入端和第二电压比较器U2的负极输入端分别与采集检测电路16输出的感测电压VSENSE相连。本实施例充电保护电路在使用时的工作原理如下:(1)在腕戴设备20未放置在充电底座10上时,此时检测引脚悬空,VSENSE=VREF,由于VREF>VTHH>VTHL,即VSENSE>VTHH>VTHL,因此第一电压比较器U1输出高电平,第二电压比较器U2输出低电平,且由于比较输出电路15的输出端输出的信号为第一电压比较器U1的输出端输出的信号和第二电压比较器U2的输出端输出的信号例如通过与门得到,因此,比较输出电路15的输出端输出的COM_OUT信号为低电平,不使能充电模块11输出充电电源Vout,即关闭充电模块11的输出;(2)在腕戴设备20无异常、且正确置于充电底座10上充电时,检测引脚与第一通信引脚相连,即检测引脚连接有下拉电阻R8,此时感测电压VSENSE相当于VREF通过电阻R7、电阻R12和电阻R8分压得到,通过上述电阻的阻值的选取不同,可以实现VTHH>VSENSE>VTHL,例如定义R7=68kΩ,R12=20kΩ,R8=100kΩ,此时VSENSE=VREF*(R12+R8)/(R7+R12+R8)=0.574V,又由于VTHL==0.556V,VTHH=0.596V,因此可以实现VTHH>VSENSE>VTHL,此时第一电压比较器U1和第二电压比较器U2输出均为高电平,此时比较输出电路15的输出端输出的COM_OUT信号为高电平,使能充电模块11输出充电电源Vout;(3)通常外部电源信号Vin通过充电模块11在电源输出引脚处输出+5V的充电电源,即Vout=5V,当腕戴设备20存在汗液或水渍等而导致电源输出引脚和检测引脚短路时,检测引脚处的电压Vdet约等于5V,例如通过电阻R12和电阻R7分压5V和VREF之间的差值可以得到VSENSE,且通过上述电阻值的设定,可以得到此时的VSENSE>VTHH>VTHL,例如R7=68kΩ,R12=20kΩ,此时VSENSE=(5V-VREF)* R7/(R7+R12)+0.9V=4.0V,又由于VTHL==0.556V,VTHH=0.596V,因此可以实现VSENSE>VTHH>VTHL,此时第一电压比较器U1输出高电平,第二电压比较器U2输出低电平,比较输出电路15的输出端输出的COM_OUT信号为低电平,不使能充电模块11输出充电电源Vout,即关闭充电模块11的输出,保护在存在汗液或水渍等时充电底座10断开对腕戴设备20的充电,保护引脚不受腐蚀。
在本实施例中,为了对比较输出电路15输出的信号COMP_OUT滤波,第一滤波电路(未示出)设置在比较输出电路15的输出端和充电模块11的使能控制端之间,具体地,如图2所示,第一滤波电路为电容C5,其一端连接在比较输出电路15的输出端和使能控制端之间,另一端接地。为了对参考电压VREF滤波,设置有第二滤波电路(未示出),第二滤波电路的输入端与参考电压VREF相连,输出端分别与第一分压电路13的供电端和第二分压电路14的供电端相连,具体地,如图2所示,第二滤波电路为滤波电容C1,滤波电容C1的一端连接在参考电压VREF、第一分压电路13的供电端和第二分压电路14的供电端的汇合点处,另一端接地。且为了对感测电压VSENSE滤波,设置有第三滤波电路(未示出),第三滤波电路设置在采集检测电路16(也为分压电路)的输出端和感测电压VSENSE之间,具体地,如图2所示,第三滤波电路为滤波电容C4,一端连接在采集检测电路16的输出端和感测电压VSENSE之间,另一端接地。
本实施例的充电保护电路,比较输出电路15接收第一分压VTHL、第二分压VTHH和采集检测电路16采集检测引脚后输出的感测电压VSENSE,控制在因存在汗液或水渍而导致检测引脚与电源输出引脚短路时,输出不使能充电模块11的信号,即关闭充电模块的输出,保护(第一或第二)引脚不受腐蚀,且在未放置腕戴设备20时,充电模块11无充电电源Vout输出,保证使用安全;充电保护电路中的参考电压生成电路12、第一分压电路13、第二分压电路14、采集检测电路16以及比较输出电路15均采用简单的分立电器件构成,例如电阻、电容及比较器,器件成本相对于MCU芯片低廉,降低充电底座10的制造成本,且该些电器件占用空间小,提升充电底座内部空间利用率,且对充电底座10的尺寸空间要求低,可适用尺寸受限的场景中。
本实用新型还涉及一种充电系统,包括充电底座10和腕带设备20,该充电系统还包括充电保护电路,该充电保护电路为如上所述的充电保护电路,其具体结构及工作原理参见附图1和图2及其如上说明,在此不做赘述。最后应说明的是:以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种充电保护电路,用于保护腕戴设备的第一引脚和充电底座的第二引脚,所述第一引脚包括第一通信引脚和第一地引脚,所述第二引脚包括电源输出引脚,所述充电底座包括充电模块,其特征在于,所述第二引脚还包括与所述第一通信引脚对应的检测引脚,所述第一通信引脚与所述第一地引脚之间设置有下拉电阻;所述充电保护电路包括:
参考电压生成电路,其用于生成参考电压;
第一分压电路,其供电端与所述参考电压相连;
第二分压电路,其供电端与所述参考电压相连;
采集检测电路,其供电端与所述参考电压相连,采集所述检测引脚处的电压并输出感测电压;
比较输出电路,其接收所述第一分压电路输出的第一电压、第二分压电路输出的第二电压和所述感测电压,且输出端与所述充电模块的使能控制端相连,用于控制在所述电源输出引脚处是否输出充电电源。
2.根据权利要求1所述的充电保护电路,其特征在于,所述比较输出电路包括并联的第一电压比较器和第二电压比较器,所述第一分压电路的输出端与所述第一电压比较器的负极输入端相连,所述第二分压电路的输出端与所述第二电压比较器的正极输入端相连,所述感测电压分别与所述第一电压比较器的正极输入端和第二电压比较器的负极输入端相连。
3.根据权利要求2所述的充电保护电路,其特征在于,所述比较输出电路还包括第一滤波电路,所述第一滤波电路的输入端与所述比较输出电路的输出端相连,输出端与所述充电模块的使能控制端相连。
4.根据权利要求3所述的充电保护电路,其特征在于,所述第一滤波电路为第一滤波电容,所述第一滤波电容的一端连接在所述比较输出电路的输出端和所述充电模块的使能控制端之间,另一端接地。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的充电保护电路,其特征在于,所述参考电压生成电路包括第三分压电路,所述第三分压电路的输出端输出所述参考电压。
6.根据权利要求5所述的充电保护电路,其特征在于,所述参考电压生成电路还包括第二滤波电路,所述第二滤波电路的输入端与所述参考电压相连,输出端分别与所述第一分压电路的供电端和所述第二分压电路的供电端相连。
7.根据权利要求6所述的充电保护电路,其特征在于,所述第二滤波电路为第二滤波电容,所述第二滤波电容的一端连接在所述参考电压、所述第一分压电路的供电端和所述第二分压电路的供电端的汇合点处,另一端接地。
8.根据权利要求1至4中任一项所述的充电保护电路,其特征在于,所述采集检测电路包括第四分压电路,所述第四分压电路的一端与所述参考电压相连,另一端与所述检测引脚相连,所述第四分压电路的输出端输出所述感测电压。
9.一种充电系统,包括腕带设备和充电底座,其特征在于,所述充电系统还包括充电保护电路,用于保护所述腕戴设备的第一引脚和所述充电底座的第二引脚,所述第一引脚包括第一通信引脚和第一地引脚,所述第二引脚包括电源输出引脚和与所述第一通信引脚对应的检测引脚,所述第一通信引脚与所述第一地引脚之间设置有下拉电阻;所述充电保护电路包括:
参考电压生成电路,其用于生成参考电压;
第一分压电路,其供电端与所述参考电压相连;
第二分压电路,其供电端与所述参考电压相连;
采集检测电路,其供电端与所述参考电压相连,采集所述检测引脚处的电压并输出感测电压;
比较输出电路,其接收所述第一分压电路输出的第一电压、第二分压电路输出的第二电压和所述感测电压,且输出端与所述充电底座的充电模块的使能控制端相连,用于控制在所述电源输出引脚处是否输出充电电源。
10.根据权利要求9所述的充电系统,其特征在于,所述比较输出电路包括并联的第一电压比较器和第二电压比较器,所述第一分压电路的输出端与所述第一电压比较器的负极输入端相连,所述第二分压电路的输出端与所述第二电压比较器的正极输入端相连,所述感测电压分别与所述第一电压比较器的正极输入端和第二电压比较器的负极输入端相连。
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CN114710738A (zh) * | 2022-03-31 | 2022-07-05 | 深圳市微源半导体股份有限公司 | 一种基于通信方式的tws耳机的汗液检测方法 |
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CN114710738A (zh) * | 2022-03-31 | 2022-07-05 | 深圳市微源半导体股份有限公司 | 一种基于通信方式的tws耳机的汗液检测方法 |
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