CN211239378U - 充电电路和电子设备 - Google Patents
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Abstract
本实用新型实施例公开了一种充电电路和电子设备，以解决相关技术中两个电子设备之间的充电方式不灵活，不能满足用户需求的问题。该充电电路应用于第一电子设备，包括：第一MCU、第一USB接口和双向电压转换IC，第一电子设备通过第一USB接口和第二电子设备电连接；第一MCU和第一USB接口电连接，双向电压转换IC和第一USB接口电连接；第一MCU用于和第二电子设备按照私有协议通信，该私有协议用于协商充电或供电的功率相关信息；双向电压转换IC用于基于私有协议通信的结果，为第二电子设备供电，或通过第二电子设备为第一电子设备充电。
Description
技术领域
本实用新型实施例涉及电子设备技术领域，尤其涉及一种充电电路和电子设备。
背景技术
随着科学技术的快速发展，电子设备（如手机）的硬件不断升级、新功能日益增多；同时，电子设备的电池容量也越来越大，对大功率充电的需求也越来越强。
电子设备设计中通常通过USB接口来扩展功能。通过电子设备的USB接口，两个电子设备（如电脑和手机）可以通过OTG（On The Go）数据线连接。两个电子设备通过OTG数据线连接后通常会区分主设备（host）和从设备（device），例如，手机和电脑通过OTG数据线连接时，电脑是主设备，手机是从设备，电脑可以为手机充电。
相关技术中，两个电子设备通过OTG数据线连接的情况下，主设备为从设备充电的充电方式不灵活，不能满足用户需求。例如，从设备向主设备请求的极值电流大小为固定值。然而，随着电子设备的硬件不断升级，一些电子设备具备远大于上述极值电流的供电能力/充电能力，受限于上述极值电流的限制，两个电子设备之间的充电速度慢，不能按照用户需求进行灵活充电，用户体验差。
实用新型内容
本实用新型实施例提供一种充电电路和电子设备，以解决相关技术中两个电子设备之间的充电方式不灵活，不能满足用户需求的问题。
为了解决上述技术问题，本实用新型实施例是这样实现的：
第一方面，提供了一种充电电路，该充电电路应用于第一电子设备，包括：第一MCU、第一USB接口和双向电压转换IC，所述第一电子设备通过所述第一USB接口和第二电子设备电连接，所述第一MCU和所述第一USB接口电连接，所述双向电压转换IC和所述第一USB接口连接，
所述第一MCU，用于和所述第二电子设备按照私有协议通信，所述私有协议用于协商充电或供电的功率相关信息；
所述双向电压转换IC，用于基于所述私有协议通信的结果，为所述第二电子设备供电，或通过所述第二电子设备为所述第一电子设备充电。
第二方面，提供了一种电子设备，该电子设备包括如第一方面所述的充电电路。
本实用新型实施例提供的充电电路包括有MCU和双向电压转换IC，该MCU可以和相连的电子设备按照私有协议通信，该私有协议可以用于协商充电/供电的功率相关信息；上述双向电压转换IC可以基于私有协议通信的结果进行充电/供电。由于充电/供电的功率相关信息可以按照私有协议进行协商，便于实现电子设备间的大功率充电/供电，充电/供电的灵活性高，易于满足用户需求。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本实用新型的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：
图1是本实用新型一个实施例提供的充电电路结构示意图；
图2是本实用新型一个实施例提供的充电电路工作流程示意图。
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。
为解决相关技术中两个电子设备之间的充电方式不灵活，不能满足用户需求的问题，本实用新型的一个实施例提供一种充电电路，可以应用于电子设备，包括：微控制单元（Microcontroller Unit，MCU）、通用串行总线（Universal Serial Bus，USB）接口和双向电压转换IC，该电子设备通过上述USB接口和另一电子设备的USB接口通过有线或无线连接。
该电子设备的MCU和其USB接口电连接，该MCU，用于和另一电子设备的MCU按照私有协议通信，该私有协议可以用于协商充电/供电的功率相关信息，例如，充电/供电的电流；充电/供电的电压中的至少一种。
该电子设备的双向电压转换IC和其USB接口电连接，双向电压转换IC，用于基于上述私有协议通信的结果，为另一电子设备供电，或通过另一电子设备为本电子设备的电池充电。
本实用新型实施例提供的充电电路包括有MCU和双向电压转换IC，该MCU可以和相连的电子设备按照私有协议通信，该私有协议可以用于协商充电/供电的功率相关信息；上述双向电压转换IC可以基于私有协议通信的结果进行充电/供电。由于充电/供电的功率相关信息可以按照私有协议进行协商，便于实现电子设备间的大功率充电/供电，充电/供电的灵活性高，易于满足用户需求。
为详细说明本实用新型实施例提供的充电电路，以下将结合一个具体的实施例进行介绍。如图1所示，本实用新型的一个实施例提供一种充电电路，该充电电路主要应用于第一电子设备10中，第一电子设备10和第二电子设备20通过OTG数据线30电连接。具体地，OTG数据线30的一端通过USB接口106与第一电子设备10电连接，OTG数据线30的另一端通过USB接口206与第二电子设备20电连接。
在该实施例中，第一电子设备10是主设备，第二电子设备20是从设备。
如图1所示，该第一电子设备10的充电电路包括双向电压转换IC101、电池102、MCU103、CPU104、D+/D-切换开关105以及USB接口106，以下将对上述各个部件的连接关系及其作用进行详细介绍。
从图1可以看出，双向电压转换IC101的一端与电池102电连接，另一端与USB接口106的Vbus电源线电连接；同时，双向电压转换IC101还与MCU103电连接。
双向电压转换IC101支持外部充电设备（例如从设备20）对电池102充电；同时，还支持电池102反向对外供电。
D+/D-切换开关105与USB接口106的D+和D-管脚电连接；D+/D-切换开关105还同时与MCU103和CPU104电连接，D+/D-切换开关105主要用于切换D+/D-通道到CPU104或MCU103。
MCU103与双向电压转换IC101电连接，还与D+/D-切换开关105连接；同时，MCU103还内置有电压检测模块（未图示），电压检测模块与USB接口106的D+和D-管脚电连接。MCU103主要功能是私有协议通信和通过电压检测模块进行D+/D- ADC电压检测。
具体地，D+/D-切换开关105，用于在MCU103检测到所述第二上拉电阻的情况下，由CPU104和USB接口106电连接切换到MCU103和USB接口106电连接。
CPU104与D+/D-切换开关105电连接，CPU104内置有ID检测模块（未标号）和USB数据传输模块（未图示），USB数据传输模块包括有下拉电阻R1，下拉电阻R1的一端与参考地连接，另一端可通过D+/D-切换开关105与USB接口106的D+和D-管脚电连接，下拉电阻R1可以是15kΩ。ID检测模块可通过D+/D-切换开关105与USB接口106的D+和D-管脚电连接。
如图1所示，该第二电子设备20的充电电路包括双向电压转换IC201、电池202、MCU203、CPU204、D+/D-切换开关205以及USB接口206，以下将对上述各个部件的连接关系及其作用进行详细介绍。
从图1可以看出，双向电压转换IC201的一端与电池202电连接，另一端与USB接口206的Vbus电源线电连接；同时，双向电压转换IC201还与MCU203电连接。
双向电压转换IC201支持外部充电设备（例如主设备10）对电池202充电；同时，还支持电池202反向对外供电。
D+/D-切换开关205与USB接口206的D+和D-管脚电连接；D+/D-切换开关205还同时与MCU203和CPU204电连接，D+/D-切换开关205主要用于切换D+/D-通道到CPU204或MCU203。
具体地，在非数据传输模式的情况下，D+/D-切换开关205，用于由CPU204与USB接口206电连接，切换到MCU203与USB接口206电连接。
MCU203与双向电压转换IC201连接，还与D+/D-切换开关205连接，MCU203主要功能是与MCU103进行私有协议通信。
CPU204 与D+/D-切换开关205连接，CPU204内置BC1.2检测电路（未标号）。
从图1还可以看出，第二电子设备20的充电电路还包括上拉电阻R2，上拉电阻R2的一端电连接于D+/D-切换开关205和MCU203之间的支路，另一端连接有电压源VCC。
以上主要对主设备10的充电电路和从设备20的充电电路的主要部件及连接关系进行介绍，以下将结合图2对其工作的时序过程进行介绍。
第一电子设备10的D+D-切换开关105默认连接到CPU104的USB数据传输模块。
第一电子设备10的USB接口106与OTG数据线30电连接后，因OTG数据线30包括有ID电阻（或者称第一下拉电阻），CPU104的ID检测模块识（还可以称作是电阻检测模块）别到ID电阻接入，判断为OTG数据线30接入，第一电子设备10工作在OTG模式为主设备，双向电压转换IC201通过OTG数据线30输出5V的Vbus电压；同时，CPU104的USB数据传输模块通过下拉电阻R1（或者称第二下拉电阻）接地。
可选地，如果CPU104的ID检测模块没有识别到ID电阻接入，则确定没有OTG数据线接入。
第二电子设备20（已确定是从设备）接入到OTG数据线30时，因USB接口206的Vbus管脚有5V的Vbus电压，CPU204的BC1.2检测电路（还可以称作是地二检测电路）进行充电器类型检测，即BC1.2检测电路进行BC1.2（USB充电规范）检测。因主设备10工作在OTG模式，CPU104通过下拉电阻R1接地，从设备20识别第一电子设备10为SDP（BC1.2规范中的电脑端口）。
BC1.2检测电路，用于根据Vbus电压和下拉电阻R1，确定第一电子设备10和第二电子设备20的主从关系。该主从关系包括：第一电子设备10是主设备，第二电子设备20是从设备；或者第一电子设备10是从设备，第二电子设备20是主设备。在该实施例中，BC1.2检测电路确定出第一电子设备10是主设备，第二电子设备20是从设备。
从设备20判断是否是在USB数据传输模式；
如果是，则可以不进行响应，即默认保持D+/D-通道到CPU204。
如果是非USB数据传输模式，从设备20通过D+/D-切换开关205，切换D+/D-通道到MCU203端，并且等待主设备10发起的握手信息。
因从设备20切换D+/D-通道到MCU203端，D+/D-通道在MCU203端通过上拉电阻R2上拉到VCC，主设备10的MCU103中的电压检测模块检测USB开关前靠近端口处电压为VCC（因电压检测模块与USB接口106的D+和D-管脚连接，因此不用切换到MCU端也可以正常检测D+/D-电压），
主设备10的D+/D-切换开关105切换D+/D-通道到MCU103端，MCU103发起握手信息。
从设备20的MCU203接收到主设备10发起的握手信息后，与主设备10建立通信和完成身份认证。
其中，主设备10和从设备20可以通过MCU通信交互信息，包括下述至少一种：
主设备10和从设备20的主从关系，以便于随时切换第一电子设备10和第二电子设备20的主从关系；
主设备10输出的功率相关信息，例如，输出的电压范围和/或电流范围等；
从设备20基于主设备10输出的功率相关信息，向主设备10请求的功率相关信息，例如，从设备20充电电压和/或充电电流。
主设备10和从设备20通过MCU通信交互之后，主设备10可以根据从设备20请求的功率相关信息输出电压和电流，实现主设备输出大电流和/或大电压对从设备20充电。
可选地，如果从设备20的MCU203没有接收到主设备10的握手信息，从设备20还可以切换D+/D-通道到CPU204端。
后续，主设备10的MCU103中的电压检测模块检测USB开关前靠近端口处电压未达到VCC，主设备10还可以切换D+/D-通道到CPU104端。
本实用新型实施例提供的充电电路，在电子设备中增加D+/D-切换开关和MCU，主设备通过CPU的ID检测模块检测OTG数据线接入。当从设备接入OTG数据线后，如果工作在非USB数据传输模式，从设备控制其D+/D-切换开关，将D+/D-通道切换到MCU端。
因从设备D+/D-通道切换到MCU端后有上拉电平VCC，主设备的MCU检测到D+/D-上拉电平后，切换其D+/D-通道到MCU端，由主设备的MCU通过D+/D-通道发起私有协议通信握手，这样，从设备即可响应私有通信握手信息，主设备和从设备确认身份后可以互相传输功率相关信息等。后续主设备可以通过双向电压转换IC输出高电压和/或大电流给从设备充电，提升充电速度，便于提高用户体验。
可选地，第一电子设备和第二电子设备之间的传输电流大于500毫安。
具体可选地，主设备为从设备供电的电流大于500毫安。
具体可选地，主设备和从设备可以按照私有协议互换主从关系，实现大电流和/或大电压互充，提升充电速度，便于提高用户体验。可选地，例如，互换主从关系后，第二电子设备为第一电子设备充电的电流大于500毫安。
需要说明的是，本说明书上述实施例以第一电子设备10是主设备，第二电子设备20是从设备，对第一电子设备10中的充电电路和第二电子设备20中的充电电路进行介绍。
在实际应用过程中，第一电子设备10还可以作为从设备，例如，第一电子设备10的CPU104中还可以包括有BC1.2检测电路；第一电子设备10还可以包括有上拉电阻，该上拉电阻的一端电连接于D+/D-切换开关105和MCU103之间的支路，另一端电连接有电压源VCC。
同理，第二电子设备20还可以作为主设备，例如，第二电子设备20的CPU204中还可以包括有ID检测模块、下拉电阻等。
还需要说明的是，在其他的实施例中，第一电子设备10和第二电子设备20之间的协议通信管脚不局限于上述D+/D-管脚，还可以发散到Type-C接口的其他PIN管脚（例如，信息管脚、SBU管脚等）或增加专用管脚。
双向电压转换IC101和双向电压转换IC 201，可以使用buck-boost架构双向转换IC或charge-pump架构双向转换IC，charge-pump架构IC可以是2:1或4:1等其他比例的转换关系。
在其他的实施例中，第一电子设备10还可以是从设备，第二电子设备20还可以是主设备，上述实施例是以第一电子设备10是主设备，第二电子设备20是从设备为例进行介绍。
可选地，OTG数据线30可以是Type-C数据线、Micro_B数据线等，上述实施例以Micro_B数据线为例进行介绍
基于本实用新型上述实施例提供的充电电路，本实用新型还提供一种电子设备，该电子设备包括如前文任意一个实施例描述的充电电路。
上述电子设备包括但不限于手机、平板电脑、个人数字处理器、车载电脑、相机、音乐播放器、手提电脑、电子书阅读器或导航仪等。
本实用新型实施例提供的电子设备能够达到与前文几个实施例中介绍的充电电路相同或等同的技术效果，在此不再赘述。
本说明书中的各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的通常是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。
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 (10)
1.一种充电电路，其特征在于，应用于第一电子设备，包括：第一MCU、第一USB接口和双向电压转换IC，所述第一电子设备通过所述第一USB接口和第二电子设备电连接，所述第一MCU和所述第一USB接口电连接，所述双向电压转换IC和所述第一USB接口电连接；其中，
所述第一MCU，用于和所述第二电子设备按照私有协议通信，所述私有协议用于协商充电或供电的功率相关信息；
所述双向电压转换IC，用于基于所述私有协议通信的结果，为所述第二电子设备供电，或通过所述第二电子设备为所述第一电子设备充电。
2.根据权利要求1所述的充电电路，其特征在于，还包括数据线，所述数据线一端通过所述第一USB接口与所述第一电子设备电连接，另一端与所述第二电子设备电连接，所述数据线包括第一下拉电阻，所述第一电子设备还包括：电阻检测模块，所述电阻检测模块和所述第一USB接口电连接；
所述电阻检测模块，用于通过检测所述第一下拉电阻，确定所述数据线是否接入。
3.根据权利要求2所述的充电电路，其特征在于，所述第一电子设备还包括：第二下拉电阻，所述第二下拉电阻和所述第一USB接口电连接；
所述双向电压转换IC，还用于在所述数据线接入的情况下，通过所述数据线输出Vbus电压。
4.根据权利要求3所述的充电电路，其特征在于，所述第二电子设备还包括：第二USB接口和第二检测电路，所述第二检测电路和所述第二USB接口电连接，
所述第二检测电路，用于根据所述Vbus电压和所述第二下拉电阻，确定所述第一电子设备和所述第二电子设备的主从关系。
5.根据权利要求4所述的充电电路，其特征在于，所述第二电子设备包括第二CPU，所述第二CPU内设置有所述第二检测电路，所述第二电子设备还包括第二切换开关、第二MCU和第二上拉电阻；
所述第二切换开关和所述第二USB接口电连接，所述第二CPU和所述第二MCU分别和所述第二切换开关电连接；其中，
在非数据传输模式的情况下，所述第二切换开关，用于由所述第二CPU与所述第二USB接口电连接切换到所述第二MCU与所述第二USB接口电连接；
所述第二上拉电阻的一端电连接于所述第二切换开关与所述第二MCU之间的支路，另一端电连接有电压源。
6.根据权利要求5所述的充电电路，其特征在于，所述第一电子设备还包括第一切换开关和第一CPU，所述第一CPU内设置有所述电阻检测模块和所述第二下拉电阻；
所述第一MCU的第一电连接端和所述第一切换开关与所述第一USB接口电连接，所述第一CPU和所述第一MCU的第二电连接端分别和所述第一切换开关电连接；
所述第一切换开关，用于在所述第一MCU通过所述第一电连接端检测到所述第二上拉电阻的情况下，由所述第一CPU和所述第一USB接口电连接切换到所述第一MCU和所述第一USB接口电连接。
7.根据权利要求6所述的充电电路，其特征在于，所述第一CPU还包括第一检测电路。
8.根据权利要求6所述的充电电路，其特征在于，所述第一电子设备还包括第一上拉电阻；
所述第一上拉电阻的一端电连接于所述第一切换开关和所述第一MCU之间的支路，另一端电连接有电压源。
9.根据权利要求1所述的充电电路，其特征在于，
所述第一电子设备和所述第二电子设备之间的传输电流大于500毫安。
10.一种电子设备，其特征在于，包括权利要求1至9任一项所述的充电电路。
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| WO2021082731A1 (zh) * | 2019-10-31 | 2021-05-06 | 华为技术有限公司 | 一种电子设备及反向充电方法 |
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