CN214953824U

CN214953824U - 充电检测电路和充电检测设备

Info

Publication number: CN214953824U
Application number: CN202120485896.2U
Authority: CN
Inventors: 叶志华
Original assignee: Jingyan Instruments & Technology Co ltd
Current assignee: Jingyan Instruments & Technology Co ltd
Priority date: 2021-03-08
Filing date: 2021-03-08
Publication date: 2021-11-30
Anticipated expiration: 2031-03-08

Abstract

本实用新型涉及一种充电检测电路，包括：主控模块、输入模块、接口模块、电压协议模块、以及电流负载模块。电压协议模块根据使用者所选择的充电协议，通过接口模块引导被测的充电设备输出对应的充电协议中的电压。电流负载模块用于模拟电子负载，检测被测的充电设备实际输出的电压和电流并且反馈给主控模块，主控模块将被测的充电设备实际输出的电压和电流与充电协议中的电压和电流进行比以判断被测的充电设备是否达到充电协议的要求。本实用新型还提供一种充电检测设备。本实用新型可以适用于多种充电协议的充电设备的检测，应对市面上种类繁多的充电设备。可以检测出充电设备实际输出的电压和电流，检测更加全面，检测的结果更加准确和可靠。

Description

充电检测电路和充电检测设备

技术领域

本实用新型涉及充电检测技术领域，特别是涉及一种充电检测电路，以及一种包含该充电检测电路的充电检测设备。

背景技术

随着移动式电子设备的广泛应用，相对地，充电设备也成为日常生活、生产中必不可少的工具。根据电子设备的工作需求，或者为了市场占有的战略性布局，不同厂家对于电子设备的充电的电压及电流的设置可能是不同的。因此，导致市面上的充电设备的种类和规格琳琅满目。充电设备(充电器、充电宝、或者内置的充电模块)在出厂的时候，是需要经过检测的，当充电设备输出的用于充电的电压和电流均满足其对应的充电协议时，才能真正地达到电子设备的充需求。

目前，传统的充电检测设备至少具有以下的缺陷：

1、传统的充电检测设备大多数是检测充电设备输出的用于充电的电压是否达标，而对充电设备所输出的电流并未进行检测，检测具有片面性，检测的准确性不高，可靠性低。

2、传统的充电检测设备可支持的充电协议单一，很难应对市面上种类繁多的充电设备。

实用新型内容

基于此，本实用新型提供一种充电检测电路，可以适用于多种充电协议的充电设备的检测，能够应对市面上种类繁多的充电设备，并且，可以检测出充电设备实际输出的电压和电流，检测更加全面，检测的结果更加准确和可靠。

一种充电检测电路，包括：

主控模块；

连接主控模块的输入模块；输入模块用于供使用者选择被测的充电设备的充电协议；

接口模块；接口模块用于连接被测的充电设备；

连接主控模块与接口模块的电压协议模块；电压协议模块根据使用者所选择的充电协议，通过接口模块引导被测的充电设备输出对应的充电协议中的电压；以及

连接在主控模块与接口模块的电流负载模块；电流负载模块用于模拟电子负载，检测被测的充电设备实际输出的电压和电流并且反馈给主控模块，主控模块将被测的充电设备实际输出的电压和电流与充电协议中的电压和电流进行比以判断被测的充电设备是否达到充电协议的要求。

上述充电检测电路，工作时，使用者通过输入模块选择被测的充电设备所对应的充电协议，多种充电协议预先存储于主控模块中。将接口模块对接被测的充电设备，充电协议模块引导被测的充电设备输出对应的充电协议的电压。电流负载模块模拟充电设备的充电对象，即电子负载，利用电流负载模块消耗充电设备输出的电能，同时，通过电流负载模块检测出充电设备实际输出的电流和电压，再反馈给主控模块以判断被测的充电设备是否达到充电协议中所规定的电压和电流的要求。通过上述设计，可以适用于多种充电协议的充电设备的检测，能够应对市面上种类繁多的充电设备，并且，可以检测出充电设备实际输出的电压和电流，检测更加全面，检测的结果更加准确和可靠。

在其中一个实施例中，主控模块包括：主控芯片U3.1、连接主控芯片U3.1的晶振X1、连接晶振X1的电容C35、连接晶振X1的电容C36、连接主控芯片U3.1的电阻R31、连接主控芯片U3.1的电容C34、以及连接在主控芯片U3.1与电容C34之间的电阻R22。以主控芯片U3.1为核心，配合外围电路，搭建主控模块，结构简单，而且便于对不同充电协议进行存储。

在其中一个实施例中，电压协议模块包括：充电协议芯片U8、连接充电协议芯片U8的保险丝F2、连接充电协议芯片U8的电容C33、连接电容C33的电阻R18、连接电阻R18的电阻R17、连接充电协议芯片U8的电容C32、连接充电协议芯片U8的电阻R16、连接充电协议芯片U8的保险丝F4、以及连接保险丝F4的二极管D2。以充电协议芯片U8为核心，配合外围电路，同时，设置用于过流保护的保险丝F2和保险丝F4，并且设有防止电流反向的二极管D2，搭建电压协议模块，结构简单，可以适用于多种类型的充电设备。

在其中一个实施例中，电流负载模块包括：MOS管Q2、连接MOS管Q2的MOS管Q1、连接MOS管Q1的电容C30、连接MOS管Q1的电阻R14、连接电阻R14的电阻R13、分别连接电阻R13和电阻R14的运算器U2.2、连接运算器U2.2的电容C39、连接运算器U2.2的电阻R15、连接运算器U2.2的电阻R51、连接在运算器U2.2与电阻R51之间的电容C37、连接电阻R51的电阻R46、以及连接在电阻R51与电阻R46之间的电容C38。通过MOS管Q2和MOS管Q1对充电设备输出的电能进行消耗，MOS管能够承受高电流，而且体积小，有利于小型化设计。

在其中一个实施例中，充电检测电路还包括：连接在接口模块与电流负载模块之间的保护模块；保护模块用于在被测的充电设备输出的电压或电流超过预设值时，将被测的充电设备与电流负载模块断开。保护模块可以在充电电流超出预设范围时，将电路断开，起到保护的作用。

在其中一个实施例中，保护模块包括：继电器K1、连接继电器K1的电阻R54、连接继电器K1的三极管Q4、连接在电阻R54与三极管Q4之间的二极管D5、以及连接三极管Q5的电阻R55。当出现过流时，继电器K1断开，起到断路保护的作用。

在其中一个实施例中，充电检测电路还包括：连接主控模块的显示模块；显示模块用于显示使用者所选择的充电协议，以及显示被测的充电设备的检测结果。

在其中一个实施例中，输入模块包括：按键、旋钮、以及触控屏中的一种或多种。

同时，本实用新型还提供一种充电检测设备。

一种充电检测设备，包括：上述任一实施例的充电检测电路。

上述充电检测设备，具有充电检测电路，工作时，使用者通过输入模块选择被测的充电设备所对应的充电协议，多种充电协议预先存储于主控模块中。将接口模块对接被测的充电设备，充电协议模块引导被测的充电设备输出对应的充电协议的电压。电流负载模块模拟充电设备的充电对象，即电子负载，利用电流负载模块消耗充电设备输出的电能，同时，通过电流负载模块检测出充电设备实际输出的电流和电压，再反馈给主控模块以判断被测的充电设备是否达到充电协议中所规定的电压和电流的要求。通过上述设计，可以适用于多种充电协议的充电设备的检测，能够应对市面上种类繁多的充电设备，并且，可以检测出充电设备实际输出的电压和电流，检测更加全面，检测的结果更加准确和可靠。

在其中一个实施例中，充电检测设备还包括：收容充电检测电路的外壳、以及连接充电检测电路的散热器。外壳可以保护充电检测电路，并且便于携带和收纳，而散热器可以促进充电检测电路的散热，提高运行的稳定性。

附图说明

图1为本实用新型的一种实施例的充电检测电路的模块原理图；

图2为图1所示的充电检测电路中的主控模块的电路图；

图3为图1所示的充电检测电路中的电压协议模块的电路图；

图4为图1所示的充电检测电路中的负载模块的电路图；

图5为图1所示的充电检测电路中的保护模块的电路图；

图6为本实用新型的一种实施例的充电检测设备的示意图；

图7为图1所示的充电检测设备的另一视角的示意图。

附图中各标号的含义为：

100-充电检测设备；

10-充电检测电路，11-主控模块，12-输入模块，13-接口模块，14-电压协议模块，15-电流负载模块，16-保护模块，17-显示模块；

20-外壳。

具体实施方式

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型。但是本实用新型能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似改进，因此本实用新型不受下面公开的具体实施例的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

如图1至图5所示，其为本实用新型的一种实施例的充电检测电路10。

如图1所示，该充电检测电路10包括：主控模块11、连接主控模块11的输入模块12、接口模块13、连接主控模块11与接口模块13的电压协议模块14、以及连接在主控模块11与接口模块13的电流负载模块15。其中，主控模块11为控制和运算中心，并且预先存储有多种充电协议。输入模块12用于供使用者选择被测的充电设备的充电协议。接口模块13用于连接被测的充电设备。电压协议模块14根据使用者所选择的充电协议，通过接口模块13引导被测的充电设备输出对应的充电协议中的电压。电流负载模块15用于模拟电子负载，检测被测的充电设备实际输出的电压和电流并且反馈给主控模块11，主控模块11将被测的充电设备实际输出的电压和电流与充电协议中的电压和电流进行比以判断被测的充电设备是否达到充电协议的要求。

下文，结合图2至图5，对上述的充电检测电路10做进一步的说明。

如图2所示，在本实施例中，主控模块11包括：主控芯片U3.1、连接主控芯片U3.1的晶振X1、连接晶振X1的电容C35、连接晶振X1的电容C36、连接主控芯片U3.1的电阻R31、连接主控芯片U3.1的电容C34、以及连接在主控芯片U3.1与电容C34之间的电阻R22。以主控芯片U3.1为核心，配合外围电路，搭建主控模块11，结构简单，而且便于对不同充电协议进行存储。

进一步地，在本实施例中，该主控芯片U3.1为单片机，在其他实施例中，也可以是其他类型的MCU芯片。

在本实施例中，输入模块12可以包括：按键、旋钮、以及触控屏中的一种或多种。

如图3所示，在本实施例中，电压协议模块14包括：充电协议芯片U8、连接充电协议芯片U8的保险丝F2、连接充电协议芯片U8的电容C33、连接电容C33的电阻R18、连接电阻R18的电阻R17、连接充电协议芯片U8的电容C32、连接充电协议芯片U8的电阻R16、连接充电协议芯片U8的保险丝F4、以及连接保险丝F4的二极管D2。以充电协议芯片U8为核心，配合外围电路，同时，设置用于过流保护的保险丝F2和保险丝F4，并且设有防止电流反向的二极管D2，搭建电压协议模块14，结构简单，可以适用于多种类型的充电设备。

如图4所示，在本实施例中，电流负载模块15包括：MOS管Q2、连接MOS管Q2的MOS管Q1、连接MOS管Q1的电容C30、连接MOS管Q1的电阻R14、连接电阻R14的电阻R13、分别连接电阻R13和电阻R14的运算器U2.2、连接运算器U2.2的电容C39、连接运算器U2.2的电阻R15、连接运算器U2.2的电阻R51、连接在运算器U2.2与电阻R51之间的电容C37、连接电阻R51的电阻R46、以及连接在电阻R51与电阻R46之间的电容C38。通过MOS管Q2和MOS管Q1对充电设备输出的电能进行消耗，MOS管能够承受高电流，而且传统的充电检测电路中，大多数采用水泥电阻消耗电能，水泥电阻的体积较大，相比之下，MOS管的体积小，有利于设备的小型化设计。如今，随着快充充电器的出现，充电设备的输出功率越来越高，而传统的充电检测电路的负载功率较低，难以承受快充充电器的高功率输出。在本实施例中，通过控制MOS管的导通量(量占空比大小)，依靠MOS管的耗散功率消耗电能的设备，能够准确检测出负载电压，精确调整负载电流，同时可以实现模拟负载短路。例如，在本实施例中，该电流负载模块15可承受的负载功率达到200W，同时，可支持的最大电压达到30V，可支持的最大电流达到10A。

需要说明的是，在本实施例中，电流负载模块15中的MOS管Q2连接到电压协议模块14的二极管D2，用于消耗充电测试的电能。

此外，如图4所示，在本实施例中，在MOS管Q2和MOS管Q1之间还设有测试端口U14，测试端口U14用于让测试人员对电子负载模块15进行取样测试，用于设备的调试和校验。

如图1所示，在本实施例中，充电检测电路10还包括：连接在接口模块13与电流负载模块15之间的保护模块16。保护模块16用于在被测的充电设备输出的电压或电流超过预设值时，将被测的充电设备与电流负载模块15断开。保护模块16可以在充电电流超出预设范围时，将电路断开，起到保护的作用。

进一步地，如图5所示，在本实施例中，保护模块16包括：继电器K1、连接继电器K1的电阻R54、连接继电器K1的三极管Q4、连接在电阻R54与三极管Q4之间的二极管D5、以及连接三极管Q5的电阻R55。当出现过流时，继电器K1断开，起到断路保护的作用。

如图1所示，在本实施例中，充电检测电路10还包括：连接主控模块11的显示模块17。显示模块17用于显示使用者所选择的充电协议，以及显示被测的充电设备的检测结果。

工作时，使用者通过输入模块12选择被测的充电设备所对应的充电协议(例如，PPS/PD3.0/PD2.0、AFC、FCP、QC4+/QC4/QC3.0/QC2.0、低压SCP/高压SCP、PE2.0/PE1.1、SFCP等类型的充电协议)，多种充电协议预先存储于主控模块11中。将接口模块13对接被测的充电设备，充电协议模块引导被测的充电设备输出对应的充电协议的电压。电流负载模块15模拟充电设备的充电对象，即电子负载，利用电流负载模块15消耗充电设备输出的电能，同时，通过电流负载模块15检测出充电设备实际输出的电流和电压，再反馈给主控模块11以判断被测的充电设备是否达到充电协议中所规定的电压和电流的要求。主控模块11可以通过检测报告的形式输出检测结果，该检测报告可以包括：所选择的充电协议、充电设备实际输出的电压和电流、参数的达标率、结果判断(OK或者NG)等。

此外，该充电检测电路10还具有多功能的特点，例如，可以使用测试充电器和充电宝充电功能。又例如，具有桥接功能，可以连接外部负载检测充电器和充电宝充电参数，又例如，可以向充电宝充电，检测充电宝自身充电时的参数。又例如，可以设置车充座，直接给车载充电器功能，方便使用。

上述充电检测电路10，可以适用于多种充电协议的充电设备的检测，能够应对市面上种类繁多的充电设备，并且，可以检测出充电设备实际输出的电压和电流，检测更加全面，检测的结果更加准确和可靠。

需要说明的是，在本方案中所提供的电子器件均为现有的可采购的电子器件，并且所应用的软件算法采用的是在本领域技术人员在已知的算法上作出的适应性调整，因此，本方案的发明点不在于软件算法的改进，而在于通过现有的电子器件搭建出来的新型的电路结构。

如图6和图7所示，本实用新型还提供一种充电检测设备100。

该充电检测设备100包括：上述实施例的充电检测电路10。例如，如图6和图7所示，在本实施例中，充电检测设备100还包括：收容充电检测电路10的外壳20、以及连接充电检测电路10的散热器。外壳20可以保护充电检测电路10，并且便于携带和收纳，而散热器可以促进充电检测电路10的散热，提高运行的稳定性。例如，在本实施例中，充电检测电路10集成于电路板上并且安装在外壳20中，散热器为内置于外壳20中的散热风扇和/或散热鳍片。

如图6和图7所示，在本实施例中，在外壳20上开设有多个阵列分布的散热孔，而散热器内置于外壳20中并且通过外壳20上的散热孔进行快速散热。

此外，如图6所示，在本实施例中，接口模块13具有多种接口，例如，USB接口、车载充电接口、Lightning接口、Type-C接口等。

上述充电检测设备100，具有充电检测电路10，工作时，使用者通过输入模块12选择被测的充电设备所对应的充电协议，多种充电协议预先存储于主控模块11中。将接口模块13对接被测的充电设备，充电协议模块引导被测的充电设备输出对应的充电协议的电压。电流负载模块15模拟充电设备的充电对象，即电子负载，利用电流负载模块15消耗充电设备输出的电能，同时，通过电流负载模块15检测出充电设备实际输出的电流和电压，再反馈给主控模块11以判断被测的充电设备是否达到充电协议中所规定的电压和电流的要求。通过上述设计，可以适用于多种充电协议的充电设备的检测，能够应对市面上种类繁多的充电设备，并且，可以检测出充电设备实际输出的电压和电流，检测更加全面，检测的结果更加准确和可靠。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上实施例仅表达了本实用新型的优选的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims

1.一种充电检测电路，其特征在于，包括：

主控模块；

连接所述主控模块的输入模块；所述输入模块用于供使用者选择被测的充电设备的充电协议；

接口模块；所述接口模块用于连接被测的充电设备；

连接所述主控模块与所述接口模块的电压协议模块；所述电压协议模块根据使用者所选择的充电协议，通过所述接口模块引导被测的充电设备输出对应的充电协议中的电压；以及

连接在所述主控模块与所述接口模块的电流负载模块；所述电流负载模块用于模拟电子负载，检测被测的充电设备实际输出的电压和电流并且反馈给所述主控模块，所述主控模块将被测的充电设备实际输出的电压和电流与充电协议中的电压和电流进行比以判断被测的充电设备是否达到充电协议的要求。

2.根据权利要求1所述的充电检测电路，其特征在于，所述主控模块包括：主控芯片U3.1、连接所述主控芯片U3.1的晶振X1、连接所述晶振X1的电容C35、连接所述晶振X1的电容C36、连接所述主控芯片U3.1的电阻R31、连接所述主控芯片U3.1的电容C34、以及连接在所述主控芯片U3.1与所述电容C34之间的电阻R22。

3.根据权利要求1所述的充电检测电路，其特征在于，所述电压协议模块包括：充电协议芯片U8、连接所述充电协议芯片U8的保险丝F2、连接所述充电协议芯片U8的电容C33、连接所述电容C33的电阻R18、连接所述电阻R18的电阻R17、连接所述充电协议芯片U8的电容C32、连接所述充电协议芯片U8的电阻R16、连接所述充电协议芯片U8的保险丝F4、以及连接所述保险丝F4的二极管D2。

4.根据权利要求1所述的充电检测电路，其特征在于，所述电流负载模块包括：MOS管Q2、连接所述MOS管Q2的MOS管Q1、连接所述MOS管Q1的电容C30、连接所述MOS管Q1的电阻R14、连接所述电阻R14的电阻R13、分别连接所述电阻R13和所述电阻R14的运算器U2.2、连接所述运算器U2.2的电容C39、连接所述运算器U2.2的电阻R15、连接所述运算器U2.2的电阻R51、连接在所述运算器U2.2与电阻R51之间的电容C37、连接所述电阻R51的电阻R46、以及连接在所述电阻R51与所述电阻R46之间的电容C38。

5.根据权利要求1所述的充电检测电路，其特征在于，还包括：连接在所述接口模块与所述电流负载模块之间的保护模块；所述保护模块用于在被测的充电设备输出的电压或电流超过预设值时，将被测的充电设备与所述电流负载模块断开。

6.根据权利要求5所述的充电检测电路，其特征在于，所述保护模块包括：继电器K1、连接所述继电器K1的电阻R54、连接所述继电器K1的三极管Q4、连接在电阻R54与所述三极管Q4之间的二极管D5、以及连接三极管Q5的电阻R55。

7.根据权利要求1所述的充电检测电路，其特征在于，还包括：连接所述主控模块的显示模块；所述显示模块用于显示使用者所选择的充电协议，以及显示被测的充电设备的检测结果。

8.根据权利要求1所述的充电检测电路，其特征在于，所述输入模块包括：按键、旋钮、以及触控屏中的一种或多种。

9.一种充电检测设备，其特征在于，包括：权利要求1至8任一项所述的充电检测电路。

10.根据权利要求9所述的充电检测设备，其特征在于，还包括：收容所述充电检测电路的外壳、以及连接所述充电检测电路的散热器。