CN217469487U - 一种使用通信线路进行充电的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种使用通信线路进行充电的装置，属于充电电路的领域，包括电源开关管、电源、单向导通二极管和通讯线；所述通讯线的两端分别连接所述主控设备的发送端和接收端以及所述受控设备的接收端和发送端，并且，所述通讯线的两端同时还分别连接所述电源和所述受控设备的储能器件；所述电源开关管设置在所述通讯线与所述主控设备的发送端和所述电源之间；所述单向导通二极管设置在所述通讯线与所述受控设备的储能器件之间，用于隔离通信信号和电源。本实用新型在设备进行控制通讯的时候，同时给设备供电，保证受电设备能持续工作。

Description

一种使用通信线路进行充电的装置

技术领域

本实用新型是关于充电电路的领域，特别是关于一种使用通信线路进行充电的装置。

背景技术

现有的可充电设备接受充电的方法一般有两种，一种是功率较大的设备，分开采用两组链路，一组单独电源线给设备充电，另外一组单独的通信线完成和设备的控制通信，在设备充电到可以稳定可靠启动的时候，内置处理器开始工作，使能通信链路并接受控制。还有一种方法是对于小功率充电设备，使用同一组链路分时复用充电过程和通讯过程，设备首先接受充电，在储能原件充电到稳定的程度，内置的处理器开始启动工作，使用通信过程并接受通讯。

通讯线路，指的是用以传输讯号，达到通讯目的所经由的传输媒介。现有针对通讯线路，采用上述两种方法，存在以下的缺陷，第一种需要两组电路和连接线，以及两组接口，对于位置很小或者距离很远的设备，增加很大的设备成本，而且对于使用非常不便。特别是手持式或者便携式设备，接触点只能很小或者整体接口很大，都很不便。对于第二种的分时充电和通信的方法，显然增加了很多的通讯耗时，大大降低了通讯的效率，同时充电的效率也不高。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本实用新型的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种使用通信线路进行充电的装置，其采用并行使用通信线路，在设备进行控制通讯的时候，同时给设备供电，保证受电设备能持续工作。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种使用通信线路进行充电的装置，设置在主控设备和受控设备之间，包括电源开关管、电源、单向导通二极管和通讯线；

所述通讯线的两端分别连接所述主控设备的发送端和接收端以及所述受控设备的接收端和发送端，并且，所述通讯线的两端同时还分别连接所述电源和所述受控设备的储能器件；

所述电源开关管设置在所述通讯线与所述主控设备的发送端和所述电源之间；

所述单向导通二极管设置在所述通讯线与所述受控设备的储能器件之间，用于隔离通信信号和电源。

在一个或多个实施方式中，所述通讯线是线缆或者触点，用于为所述主控设备和所述受控设备提供充电电源和通信信号通过的路径。

在一个或多个实施方式中，所述电源开关管为MOSFET；所述MOSFET的栅极与所述主控设备的发送端相连，源极与所述电源相连，漏极与所述主控设备的发送端相连。

在一个或多个实施方式中，所述主控设备的发送端与所述电源开关管之间设置有电阻，所述主控设备的接收端与所述通讯线之间设置有电阻。

在一个或多个实施方式中，所述通讯线与所述受控设备的接收端和发送端之间设置有整形器件，用于整形通信信号。

在一个或多个实施方式中，所述受控设备的储能器件为可充电电池、储能的普通电容或者法拉电容。

在一个或多个实施方式中，能够应用于半双工单线通信电路、或者全双工双线通信电路。

在一个或多个实施方式中，当应用于半双工单线通信电路时，所述通讯线为一个。

在一个或多个实施方式中，当应用于全双工双线通信电路时，所述通讯线为两个；所述主控设备的发送端、所述受控设备的接收端、所述电源开关管、所述电源和所述单向导通二极管均设置在第一通讯线上，所述主控设备的接收端和所述受控设备的发送端连接在第二通讯线上。

与现有技术相比，根据本实用新型的一种使用通信线路进行充电的装置，并行使用通信线路，在设备进行控制通讯的时候，同时给设备供电，保证受电设备能持续工作，在充电时，设备的通讯效率只决定于本身的通讯波特率和设备处理信息的时间，而不会受到分时充电的影响，进而可以最大程度降低充电对通讯造成的效率损失，而且节省供电电路。

附图说明

图1是根据本实用新型一实施方式的半双工单线通信电路的示意图。

图2是根据本实用新型一实施方式的全双工双线通信电路的示意图。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本实用新型的保护范围并不受具体实施方式的限制。

除非另有其它明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其它元件或其它组成部分。

如图1至图2所示，根据本实用新型一实施方式的一种使用通信线路进行充电的装置，能够应用于半双工单线通信电路和全双工双线通信电路中。

该使用通信线路进行充电的装置设置在主控设备和受控设备之间，包括电源开关管Q1、电源VDD、单向导通二极管D1和通讯线WIRE。

通讯线WIRE的两端分别连接主控设备的发送端MCU_TX和接收端MCU_RX以及受控设备的接收端uC_RX和发送端uC_TX。并且，通讯线WIRE的两端同时还分别连接电源VDD和受控设备的储能器件Bat。

主控设备的载波通信信号如图中的Series Signals所示。

通讯线WIRE可以是线缆的形式，也可以是触点的形式，用于提供主控设备和受控设备连接的通路，也是充电电源和通信信号通过的路径。

通讯线WIRE与主控设备的发送端MCU_TX和电源VDD之间设置有电源开关管Q1，并且将三者连接在一起，其中，电源开关管Q1采用MOSFET(Metal-Oxide-SemiconductorField-Effect Transistor，金氧半场效晶体管)，可以根据充电电流的要求选择不同的规格的MOSFET。该MOSFET的栅极与主控设备的发送端MCU_TX相连，漏极与系统电源VDD相连，源极与主控设备的外部触点相连，并同时通过电阻R2连接到主控设备的接收端MCU_RX。

主控设备的发送端MCU_TX与电源开关管Q1之间设置有电阻R1，接收端MCU_RX与通讯线WIRE之间设置有电阻R2。其中，电阻R1是阻尼电阻，防止负载短路或者过载导致主控设备发送管脚(MCU_TX)损坏；电阻R2是接收端隔离电阻，防止主控设备对外充电时，通过接收端管脚(MCU_RX)反向放电，电阻R1和电阻R2的阻值大小可以根据不同要求选择规格。

通讯线WIRE与受控设备的储能器件Bat之间设置有单向导通二极管D1，其可以设置在受控设备中，用于隔离通信信号和电源，通讯信号低电平的时候防止储电元件对外放电，只有高电平的时候才对电池充电。

通讯线WIRE与受控设备的接收端uC_RX和发送端uC_TX之间设置有信号波形整形器件(在图中示出为Schmitt Trigger)，为通信信号波形边沿做整形，方便受控微处理器正确的接收主控信号。具体地，该整形器件优选为施密特触发器(Schmitt Trigger)，当输入电压高于正向阈值电压，输出为高；当输入电压低于负向阈值电压，输出为低；当输入在正负向阈值电压之间，输出不改变，也就是说输出由高逻辑电平翻转为低逻辑电平，或是由低逻辑电平翻转为高逻辑电平时所对应的阈值电压是不同的。

受控设备的储能器件Bat可以是可充电电池，也可以是储能的普通电容或者法拉电容；根据受控设备的功率要求选择不同的电量规格。

此外，主控设备和受控设备的储能器件Bat均与地线GND相连，该地线GND是主控设备和受控设备的共同地线，可以通过线共用，也可以是设备金属外壳；设备接触的时候有效连同主控和受控设备地线端。

本实用新型的一种使用通信线路进行充电的装置可以应用于半双工单线通信电路，也可以应用于全双工双线通信电路。

如图1所示，是本实用新型的一种使用通信线路进行充电的装置应用于半双工单线通信电路的实施方式的示意图。半双工通信可以实现双向通信，但不能同时在两个方向进行，它必须交替进行，其具有以下特点：该方式可将发送端转换为接收端；相应地，接收端也可以转换为发送端，但与此同时，信息只能向一个方向传输。

在该实施方式中，主控设备和受控设备之间通过一个通讯线WIRE相连接。

因此，该使用通信线路进行充电的装置的工作过程如下：

1.主控设备把发送端MCU_TX和接收端MCU_RX配置为控制用的普通输入输出口，输出逻辑信号打开电源开关管Q1；

2.通过通讯线WIRE和单向导通二极管D1，给储能器件Bat充电；待电压达到受控设备的正常工作的电压后，受控设备开始启动，此时把发送端MCU_TX和接收端MCU_RX配置为正常的通讯接口信号，输出信号电平；

3.接收主控设备通信部件的输出控制，开始发送数据，位数据调制在充电电源线路上，位数据中的逻辑高电平继续打开电源开关管Q1，并且持续给储能器件Bat充电；位数据的逻辑低电平则关闭电源开关管Q1停止充电，受控设备的接收端uC_RX的通信息号通过整形器件Schmitt Trigger产生规则的信号进入受控设备的微处理器；

4.数据发送完毕后，主控设备停止充电，根据通信协议的要求等待受控设备回传数据，受控设备的微处理器分析处理后通过受控设备的发送端uC_TX返回应答数据给主控设备。

如图2所示，是本实用新型的一种使用通信线路进行充电的装置应用于全双工双线通信电路的实施方式的示意图。全双工通信是指在线路上进行通信时，从A到B、B到A的双向信号传输，其具有以下特点：该方式允许数据同时向两个方向传输，也称为双向同时通信，即通信双方可以同时发送和接收数据。在全双工模式下，通信系统的两端各有一个发射机和一个接收机，从而可以控制数据同时向两个方向传输。

在该实施方式中，主控设备和受控设备之间通过两个通讯线WIRE1和WIRE2相连接，其中，主控设备的发送端和受控设备的接收端连接在第一通讯线WIRE1上，主控设备的接收端和受控设备的发送端连接在第二通讯线WIRE2上，电源开关管Q1、电源VDD和单向导通二极管D1均设置在第一通讯线WIRE1上。

因此，该使用通信线路进行充电的装置的工作过程如下：

1.主控设备把发送端MCU_TX和接收端MCU_RX配置为控制用的普通输入输出口，输出逻辑信号打开电源开关管Q1；

2.通过通讯线WIRE1和单向导通二极管D1，给储能器件Bat充电；待电压达到受控设备的正常工作的电压后，受控设备开始启动，此时把主控设备的发送端MCU_TX和接收端MCU_RX配置为正常的通讯接口信号，输出信号电平；

3.接收主控设备通信部件的输出控制，开始发送数据，位数据调制在充电电源线路上，位数据中的逻辑高电平继续打开电源开关管Q1，并且持续给储能器件Bat充电；位数据的逻辑低电平则关闭电源开关管Q1停止充电，受控设备的接收端uC_RX的通信息号通过整形器件Schmitt Trigger产生规则的信号进入受控设备的微处理器；

4.数据发送完毕后，主控设备停止充电，根据通信协议的要求等待受控设备回传数据，受控设备的微处理器分析处理后通过受控设备的发送端uC_TX返回应答数据给主控设备。

前述对本实用新型的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本实用新型限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本实用新型的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本实用新型的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本实用新型的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。

Claims (9)

1.一种使用通信线路进行充电的装置，设置在主控设备和受控设备之间，其特征在于，包括电源开关管、电源、单向导通二极管和通讯线；

所述通讯线的两端分别连接所述主控设备的发送端和接收端以及所述受控设备的接收端和发送端，并且，所述通讯线的两端同时还分别连接所述电源和所述受控设备的储能器件；

所述电源开关管设置在所述通讯线与所述主控设备的发送端和所述电源之间；

所述单向导通二极管设置在所述通讯线与所述受控设备的储能器件之间，用于隔离通信信号和电源。

2.如权利要求1所述的使用通信线路进行充电的装置，其特征在于，所述通讯线是线缆或者触点，用于为所述主控设备和所述受控设备提供充电电源和通信信号通过的路径。

3.如权利要求1所述的使用通信线路进行充电的装置，其特征在于，所述电源开关管为MOSFET；所述MOSFET的栅极与所述主控设备的发送端相连，源极与所述电源相连，漏极与所述主控设备的发送端相连。

4.如权利要求1所述的使用通信线路进行充电的装置，其特征在于，所述主控设备的发送端与所述电源开关管之间设置有电阻，所述主控设备的接收端与所述通讯线之间设置有电阻。

5.如权利要求1所述的使用通信线路进行充电的装置，其特征在于，所述通讯线与所述受控设备的接收端和发送端之间设置有整形器件，用于整形通信信号。

6.如权利要求1所述的使用通信线路进行充电的装置，其特征在于，所述受控设备的储能器件为可充电电池、储能的普通电容或者法拉电容。

7.如权利要求1所述的使用通信线路进行充电的装置，其特征在于，能够应用于半双工单线通信电路、或者全双工双线通信电路。

8.如权利要求7所述的使用通信线路进行充电的装置，其特征在于，当应用于半双工单线通信电路时，所述通讯线为一个。

9.如权利要求7所述的使用通信线路进行充电的装置，其特征在于，当应用于全双工双线通信电路时，所述通讯线为两个；所述主控设备的发送端、所述受控设备的接收端、所述电源开关管、所述电源和所述单向导通二极管均设置在第一通讯线上，所述主控设备的接收端和所述受控设备的发送端连接在第二通讯线上。

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