CN216356002U - 一种可双向检测充电状态的充电装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种可双向检测充电状态的充电装置。充电装置包括主体、开关电路、主控电路和用于供电的供电电路，供电电路连接开关电路和主控电路；主体包括第一接口和第二接口，开关电路串联接入第一接口和第二接口之间；主控电路连接开关电路，用于检测开关电路两端的电压差，检测主体的电流流向。本实用新型利用检测开关电路两端的电压差代替传统的采样电阻实现正向电流和反向电流的检测，无需额外内置采样电阻，有效降低电路的发热量和电能损耗，提高充电装置的充电效率。

Description

一种可双向检测充电状态的充电装置

技术领域

本实用新型涉及电能传输领域，具体而言，涉及一种可双向检测充电状态的充电装置。

背景技术

充电装置是电子设备的重要组成部件，已经成为人类生活工作必不可少的工具。随着电子设备的不断更新和发展，市场对于充电装置的要求也越来越高。与此同时，用户对电子设备的充电安全也越来越关注。

传统的充电检测，都会在充电装置中内置采样电阻，通过检测流经采样电阻的电流值以及采样电阻两端的电压值，来识别充电装置的充电状态，尤其是充电装置的电流流向。例如，充电装置中内置一采样电阻，实现正向电流或反向电流的识别，或者设置两采样电阻，实现正向电流和反向电流的识别。但内置采样电阻，会增大充电设备的内阻，增加充电损耗，影响充电效率。同时，采样电阻还会导致充电设备发热，容易诱发用电安全。

因此，急需一种充电检测的相关方案来解决上述问题。

实用新型内容

基于现有技术存在的问题，本实用新型提供了一种可双向检测充电状态的充电装置。具体技术方案如下所示：

一种可双向检测充电状态的充电装置，包括主体、开关电路、主控电路和用于供电的供电电路，所述供电电路连接所述开关电路和所述主控电路；

所述主体包括电性连接的第一接口和第二接口，且所述第一接口和所述第二接口中一个作为输入端、另一个作为输出端，所述开关电路串联接入所述第一接口和所述第二接口之间；

所述主控电路连接所述开关电路，用于检测所述第一接口作为输入端、所述第二接口作为输出端时所述开关电路两端的电压差，以及所述第二接口作为输入端、所述第一接口作为输出端时所述开关电路两端的电压差，以检测电流流向。

在一个具体实施例中，所述主控电路包括第一电压检测电路、第二电压检测电路和第一比较电路，所述第一比较电路分别连接所述第一电压检测电路和所述第二电压检测电路；

所述第一电压检测电路连接所述开关电路的第一端，用于检测所述开关电路第一端的电压，得到第一电压；

所述第二电压检测电路连接所述开关电路的第二端，用于检测所述开关电路第二端的电压，得到第二电压；

所述第一比较电路用于比较所述第一电压和所述第二电压，得到所述开关电路两端的电压差。

在一个具体实施例中，所述主控电路还包括电流流向检测电路，所述电流流向检测电路与所述第一比较电路连接；

所述电流流向检测电路用于获取所述开关电路两端的电压差，得到所述第一电压和所述第二电压之间的大小关系，以此检测所述主体的电流流向。

在一个具体实施例中，所述主控电路还包括驱动电路和第二比较电路，所述驱动电路分别连接所述开关电路和所述第二比较电路；

所述第二比较电路连接所述第一比较电路，用于比较所述开关电路两端电压差与预设值之间的大小关系，并以此检测所述主体的充电状态；

所述驱动电路用于驱动所述开关电路的通断。

在一个具体实施例中，还包括显示电路，所述显示电路连接所述主控电路；

所述显示电路用于显示所述开关电路两端的电压差，和/或所述充电状态，和/或所述电流流向。

在一个具体实施例中，所述显示电路包括LED、LCD或数码管。

在一个具体实施例中，所述开关电路设置有一个或多个MOS管。

在一个具体实施例中，所述开关电路包括第一MOS管和第二MOS管；

所述第一MOS管的源极连接所述第二MOS管的源极；

所述第一MOS管的栅极、所述第二MOS管的栅极与所述主控电路连接；

所述第一MOS管的漏极与所述第一接口连接；

所述第二MOS管的漏极与所述第二接口连接。

在一个具体实施例中，所述驱动电路设置有信号发生器；

所述信号发生器的输入端与所述第二比较电路连接，输出端与所述开关电路连接，用于产生PWM信号以驱动所述开关电路的通断。

在一个具体实施例中，所述第一接口包括USB接口、Type-C接口或Micro接口；

所述第二接口包括USB接口、Type-C接口或Micro接口。

本实用新型具有如下有益效果：

本实用新型提供了一种可双向检测充电状态的充电装置，利用检测开关电路两端的电压差代替传统的采样电阻实现正向电流和反向电流的检测，无需额外内置采样电阻，有效降低电路的发热量和电能损耗，提高充电装置的充电效率。主控电路能够有效获取设备的充电状态，当处于充满电的状态时，主控电路自动控制开关电路断开，停止供电，防止过充对电路造成影响。主控电路根据开关电路两端电压值的大小，检测充电装置内部的电流流向，自动区分充电装置的输入端和输出端，实现双向检测。设置显示电路，用户可实时查看充电状态，无需唤醒设备。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

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，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，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相关的附图。

图1是本实用新型实施例提出的充电装置组成示意图；

图2是本实用新型实施例提出的完整充电装置组成示意图。

附图标记：1-主体；2-开关电路；3-供电电路；4-主控电路；5-显示电路；11-第一接口；12-第二接口；41-第一电压检测电路；42-第二电压检测电路；43-第一比较电路；44-电流流向检测电路；45-驱动电路；46-第二比较电路。

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，所描述的实施例仅是本实用新型的一部分实施例，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做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。

实施例1

针对现有技术的不足，本实施例提供了一种可双向检测充电状态的充电装置，利用开关电路代替传统的采样电阻，实现充电状态的检测。各组成部分的连接关系如说明书附图1所示，具体方案如下：

一种可双向检测充电状态的充电装置，包括主体1、开关电路2、主控电路4和用于供电的供电电路3，具体结构组成如说明书附图1所示。其中，供电电路3连接开关电路2和主控电路4，能够为开关电路2和主控电路4提供电能。

具体地，主体1包括电性连接的第一接口11和第二接口12，开关电路2串联接入第一接口11和第二接口12之间。第一接口11和第二接口12中一个作为输入端、另一个作为输出端。主控电路4连接开关电路2，用于检测开关电路2两端的电压差，检测主体的电流流向以及充电状态，以及通断开关电路2。

本实施例利用检测开关电路2两端的电压差代替传统的采样电阻，进行充电状态的检测，无需额外内置采样电阻，有效降低电路的发热量和电能损耗，提高充电装置的充电效率。且电池当处于充满电的状态时，还能通过关断开关电路2，切断充电装置内部的电路，使待充电设备无过充行为。过充行为会导致电池内压升高、电池变形、漏液等情况发生，电池的性能也会降低和损坏。

需要说明的是，本实施例中的充电状态为待充电设备的充电状态，具体为待充电设备电池的状态。具体的，充电状态包括正在充电状态、充满电状态和未充电状态三种。针对不同的充电状态，本实施例预先设置了预设值，比较开关电路2两端的电压差与预设值之间的大小。当设备处于正在充电状态时，开关电路2两端的电压差会大于预设值；当设备处于充满电状态时，开关电路2两端的电压差会小于预设值。

在本实施例中，可通过主控电路4检测开关电路2两端的电压差，也可单独设置电压检测电路检测开关电路2两端的电压差。单独设置电压检测电路检测开关电路2两端的电压差，能提升电压检测的精度。本实施例通过主控电路4检测开关电路2两端的电压差，具体如说明书附图1所示。

具体地，主控电路4中设置有第一电压检测电路41、第二电压检测电路42和第一比较电路43，第一比较电路43分别连接第一电压检测电路41和第二电压检测电路42。第一电压检测电路41、第二电压检测电路42主要用于检测开关电路2两端的电压。具体地，第一电压检测电路41连接开关电路2的第一端，用于检测开关电路2第一端的电压，得到第一电压；第二电压检测电路42连接开关电路2的第二端，用于检测开关电路2第二端的电压，得到第二电压。第一比较电路43用于比较第一电压和第二电压，得到开关电路2两端的电压差。由于主体1为双向传输，第一接口11和第二接口12都可作为输入端，主体1中的电流流向不确定。因此，本实施例在主控电路4中设置第一电压检测电路41和第二电压检测电路42，检测开关电路2两端的电压。

需要说明的是，第一比较电路43能够根据第一电压和第二电压得到电压差，在具体应用中可通过设置比较器、减法器等集成运放电路实现上述操作。

具体地，主控电路4中设置有驱动电路45和第二比较电路46。第二比较电路46用于比较开关电路2两端的电压差与预设值之间的大小关系，并以此判断主体1的充电状态。驱动电路45用于为开关电路2提供驱动，并以此控制开关电路2的通断。完整的充电装置模块图如说明书附图2所示。

当充电装置分别连接电源和待充电设备时，通过主控电路4中的第一电压检测电路41、第二电压检测电路42来检测开关电路2两端的电压。通过第一比较电路43得到电压差。第二比较电路46判断电压差是否小于预设值。若电压差大于预设值，则此时处于正在充电状态，开关电路2继续保持闭合状态，正常充电。若电压差小于预设值，则此时处于充满电状态，为避免过充，需切断电能传输，主控电路4控制开关电路2关断，此时主体1为断路状态，中断充电。

在本实施例中，主体1的一端连接有第一接口11，另一端连接有第二接口12。第一接口11和第二接口12的接口类型可以相同，也可以不同。第一接口和第二接口包括但不限于任何一种已知的用于电能传输的接口。例如，第一接口11包括USB接口、Type-C接口或Micro接口；第二接口12包括USB接口、Type-C接口或Micro接口。

第一接口11和第二接口12都可作为输入端或输出端。第一接口11为输入端时，第二接口12为输出端；第一接口11为输出端时，第二接口12为输入端。不同接口作为输入端时，主体1内部的电流流向不同，此时需先判断电流流向。

具体地，主控电路4中还设置有电流流向检测电路44，电流流向检测电路44与第一比较电路43连接。电流流向检测电路44用于获取开关电路2两端的电压差，根据电压差获取第一电压和第二电压之间的大小关系，以此检测主体1的电流流向。在充电过程中，开关电路2的输入端电压大于输出端电压。基于这一原理，根据开关电路2两端的电压差判断主体1中的电流流向，进而判断充电装置的输入端和输出端，实现双向检测。本实施例提供的充电装置支持双向充电，且主控电路4能够进行双向检测，自动区分输入端和输出端。

在具体应用中，电流流向检测电路44可通过设置比较器、减法器等集成运放电路实现电压值大小的比较。

此外，充电装置还包括用于显示的显示电路5。显示电路5连接主控电路4，受主控电路4的控制，能够显示充电装置的相关参数特征。例如，显示电路5能够显示开关电路2两端的电压差，和/或充电状态，和/或电流流向，例如充电电流、充电功率等。在本实施例中，显示电路5包括但不限于任何一种已知的具有显示功能的装置。例如，显示电路5包括LED、LCD或数码管。用户可通过显示电路5，直观地查看充电装置的充电状态，无需唤醒带充电设备。

在本实施例中，开关电路2设置有一个或多个MOS管，通过MOS管实现开关电路2的通断。优选地，开关电路2包括第一MOS管和第二MOS管，第一MOS管的源极连接第二MOS管的源极；第一MOS管的栅极、第二MOS管的栅极与主控电路连接；第一MOS管的漏极与第一接口11连接；第二MOS管的漏极与第二接口12连接。

主控电路4中设置有驱动电路45，驱动电路45连接开关电路2与第二比较电路46。第二比较电路46比较开关电路2两端电压差与预设值，判断主体2的充电状态。在具体应用中，第二比较电路46中可设置比较器、减法器等集成运放电路，以此实现大小的比较。例如，第二比较电路46中设置有比较器，通过比较器比较开关电路2两端电压差与预设值的大小，针对不同的情况输出至不同的电路。

具体地，主控电路4根据充电状态控制驱动电路45驱动开关电路2接通或断开。当充电状态为充满电的状态时，可通过驱动电路45关断开关电路2，停止充电。示例性的，驱动电路45中内置信号发生器，其输入端与第二比较电路46连接，输出端与开关电路2连接，用于产生PWM信号以驱动所述开关电路2的通断，具体可以是信号发生器产生PWM信号，并传输至开关电路2的MOS管，控制MOS管的通断。

本实用新型提供了一种可双向检测充电状态的充电装置，利用开关电路代替传统的采样电阻，无需设置采样电阻即可实现充电检测，有效降低电路的发热量和电能损耗，提高充电装置的充电效率。主控电路能够有效获取设备的充电状态，当处于充满电的状态时，主控电路自动控制开关电路断开，停止供电，防止过充对电路造成影响。通过主控电路直接检测开关电路两端电压，无需其它的检测装置，有效地降低检测成本，提升检测效率。主控电路根据开关电路两端电压值的大小，判断充电装置内部的电流流向，自动区分充电装置的输入端和输出端，实现双向检测。设置显示电路，用户可实时查看充电状态，无需唤醒设备。

本领域技术人员可以理解附图只是一个优选实施场景的示意图，附图中的电路或流程并不一定是实施本实用新型所必须的。

本领域技术人员可以理解实施场景中的装置中的电路可以按照实施场景描述进行分布于实施场景的装置中，也可以进行相应变化位于不同于本实施场景的一个或多个装置中。上述实施场景的电路可以合并为一个电路，也可以进一步拆分成多个子电路。

上述本实用新型序号仅仅为了描述，不代表实施场景的优劣。以上公开的仅为本实用新型的几个具体实施场景，但是，本实用新型并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种可双向检测充电状态的充电装置，其特征在于，包括主体、开关电路、主控电路和用于供电的供电电路，所述供电电路连接所述开关电路和所述主控电路；

所述主体包括电性连接的第一接口和第二接口，且所述第一接口和所述第二接口中一个作为输入端、另一个作为输出端，所述开关电路串联接入所述第一接口和所述第二接口之间；

所述主控电路连接所述开关电路，用于检测所述第一接口作为输入端、所述第二接口作为输出端时所述开关电路两端的电压差，以及所述第二接口作为输入端、所述第一接口作为输出端时所述开关电路两端的电压差，以检测电流流向。

2.根据权利要求1所述的充电装置，其特征在于，所述主控电路包括第一电压检测电路、第二电压检测电路和第一比较电路，所述第一比较电路分别连接所述第一电压检测电路和所述第二电压检测电路；

所述第一电压检测电路连接所述开关电路的第一端，用于检测所述开关电路第一端的电压，得到第一电压；

所述第二电压检测电路连接所述开关电路的第二端，用于检测所述开关电路第二端的电压，得到第二电压；

所述第一比较电路用于比较所述第一电压和所述第二电压，得到所述开关电路两端的电压差。

3.根据权利要求2所述的充电装置，其特征在于，所述主控电路还包括电流流向检测电路，所述电流流向检测电路与所述第一比较电路连接；

所述电流流向检测电路用于获取所述开关电路两端的电压差，得到所述第一电压和所述第二电压之间的大小关系，以此检测所述主体的电流流向。

4.根据权利要求2或3所述的充电装置，其特征在于，所述主控电路还包括驱动电路和第二比较电路，所述驱动电路分别连接所述开关电路和所述第二比较电路；

所述第二比较电路连接所述第一比较电路，用于比较所述开关电路两端电压差与预设值之间的大小关系，并以此检测所述主体的充电状态；

所述驱动电路用于驱动所述开关电路的通断。

5.根据权利要求4所述的充电装置，其特征在于，还包括显示电路，所述显示电路连接所述主控电路；

所述显示电路用于显示所述开关电路两端的电压差，和/或所述充电状态，和/或所述电流流向。

6.根据权利要求5所述的充电装置，其特征在于，所述显示电路包括LED、LCD或数码管。

7.根据权利要求1所述的充电装置，其特征在于，所述开关电路设置有一个或多个MOS管。

8.根据权利要求7所述的充电装置，其特征在于，所述开关电路包括第一MOS管和第二MOS管；

所述第一MOS管的源极连接所述第二MOS管的源极；

所述第一MOS管的栅极、所述第二MOS管的栅极与所述主控电路连接；

所述第一MOS管的漏极与所述第一接口连接；

所述第二MOS管的漏极与所述第二接口连接。

9.根据权利要求4所述的充电装置，其特征在于，所述驱动电路设置有信号发生器；

所述信号发生器的输入端与所述第二比较电路连接，输出端与所述开关电路连接，用于产生PWM信号以驱动所述开关电路的通断。

10.根据权利要求1所述的充电装置，其特征在于，所述第一接口包括USB接口、Type-C接口或Micro接口；

所述第二接口包括USB接口、Type-C接口或Micro接口。

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