CN219145021U - 接口电路和电子设备 - Google Patents

Abstract

本公开是关于一种接口电路和电子设备。该接口电路包括电源选择电路；所述电源选择电路用于选择第一直流电源或者第二直流电源为电子设备的负载供电；所述第一直流电源是指外部的充电设备，所述第二直流电源是指所述电子设备内的充电芯片。本实施例中电源选择电路可以采用独立器件制成，无需设置微控制器，可以降低设计成本和设计难度。

Description

接口电路和电子设备

技术领域

本公开涉及电源技术领域，尤其涉及一种接口电路和电子设备。

背景技术

由于USB Type-c接口支持正插和反插并且供电能力较强，其在电子设备中得到迅速普及。Type-c接口使用充电接口使用时，电子设备与充电设备(即墙充)内需要设置相应的协议芯片，并利用上述协议芯片进行协议通信；在充电协议握手成功后可以实现充放电的功能。一些场景下，Type-c接口作用数据传输接口使用，并使用USB协议的标准电流进行供电。

实际应用中，当USB Type-c接口支持高功率供电(即USB-PD供电)和低功率供电(即USB协议的标准电流进行供电)时，需要设置低功耗的微控制器(MCU)来实现电源路径切换和控制。

然而，USB-PD的电压范围是5～20V而MCU的电压为3.3V，这使得供电设备的电压范围较大，导致设计成本增加。

实用新型内容

本公开提供一种接口电路和电子设备，以解决相关技术的不足。

根据本公开实施例的第一方面，提供一种接口电路，包括电源选择电路；所述电源选择电路用于选择第一直流电源或者第二直流电源为电子设备的负载供电；

所述第一直流电源是指外部的充电设备，所述第二直流电源是指所述电子设备内的充电芯片。

可选地，所述电源选择电路包括：接口单元、切换单元和滤波单元；

所述接口单元用于与所述第一直流电源电连接；

所述切换单元分别与所述接口单元和所述第二直流电源电连接，用于切换所述第一直流电源和所述第二直流电源的供电通路；

所述滤波单元分别与所述切换单元和所述电子设备内的负载电连接，用于滤除提供给所述负载的电能的纹波。

可选地，所述切换单元包括上拉电阻、下拉电阻、第一开关器件和第一滤波电容；

所述上拉电阻的第一端与所述接口单元电连接，所述上拉电阻的第二端与所述下拉电阻的第一端电连接；所述下拉电阻的第二端接地；

所述第一开关器件的第一端与所述下拉电阻的第一端电连接，所述第一开关器件的第二端与所述滤波单元的第一端电连接，所述第一开关器件的第三端与所述第二直流电源的输出端电连接；

所述第一滤波电容的第一端与所述第一开关器件的第三端电连接，所述第一滤波电容的第二端接地。

可选地，所述第一开关器件为MOS管或者晶体管实现。

可选地，当所述电子设备由所述第一直流电源供电时间多于所述第二直流电源供电时间时，所述MOS管为PMOS管。

可选地，所述电源选择电路还包括：稳压单元；

所述稳压单元分别与所述切换单元和所述滤波单元电连接，用于稳定提供给所述负载的输出电压。

可选地，所述稳压单元包括稳压管、第一稳压电容和第二稳压电容；

所述稳压管的第一端与所述切换单元电连接，所述稳压管的第二端接地；

所述第一稳压电容的第一端与所述切换单元电连接，所述第一稳压电容的第二端接地；

所述第二稳压电容的第一端与所述切换单元电连接，所述第二稳压电容的第二端接地。

可选地，所述电源选择电路还包括：保护单元；所述保护单元与所述切换单元并联，用于避免所述第二直流电源的电流倒灌至所述第一直流电源。

可选地，所述保护单元包括二极管；所述二极管的阳极与所述切换单元的输入端电连接，所述二极管的阴极与所述切换单元的输出端电连接。

可选地，所述保护单元包括第二开关器件；所述第二开关器件的第二端与所述接口单元电连接，所述第二开关器件的第三端与所述滤波单元电连接，所述第二开关器件的第一端与所述切换单元中第一开关器件的第一端电连接。

根据本公开实施例的第二方面，提供一种电子设备，包括如第一方面所述的接口电路。

本公开的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：

本公开实施例提供的接口电路包括电源选择电路，该电源选择电路用于选择第一直流电源或者第二直流电源为电子设备的负载供电；其中，第一直流电源是指外部的充电设备，第二直流电源是指所述电子设备内的充电芯片。这样，本实施例中电源选择电路可以采用独立器件制成，无需设置微控制器MCU，可以降低设计成本和设计难度。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。

图1是根据一示例性实施例示出的一种接口电路的框图。

图2是根据一示例性实施例示出的一种切换单元的电路图。

图3是根据一示例性实施例示出的一种切换单元的等效电路图。

图4是根据一示例性实施例示出的一种接口电路的框图。

图5是根据一示例性实施例示出的一种接口电路的电路图。

图6是根据一示例性实施例示出的一种接口电路的等效电路图。

图7是根据一示例性实施例示出的另一种接口电路的电路图。

图8是根据一示例性实施例示出的另一种接口电路的等效电路图。

图9是根据一示例性实施例示出的又一种接口电路的等效电路图。

图10是根据一示例性实施例示出的另一种接口电路的框图。

图11是根据一示例性实施例示出的又一种接口电路的电路图。

图12是根据一示例性实施例示出的一种电子设备的框图。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性所描述的实施例并不代表与本公开相一致的所有实施例。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本公开的一些方面相一致的装置例子。需要说明的是，在不冲突的情况下，下述的实施例及实施方式中的特征可以相互组合。

考虑到相关技术中USB Type-c接口支持高功率供电(即USB-PD供电)和低功率供电(即USB协议的标准电流进行供电)时，需要设置低功耗的微控制器(MCU)来实现电源路径切换和控制。然而，USB-PD的电压范围是5～20V而MCU的电压为3.3V，这使得供电设备的电压范围较大，导致设计成本增加。

为解决上述技术问题，本公开实施例提供了一种Type-c接口和电子设备。该接口电路可以是Type-c接口电路，包括电源选择电路。上述电源选择电路用于选择第一直流电源或者第二直流电源为电子设备的负载供电。其中，第一直流电源是指外部的充电设备(如墙充)，第二直流电源是指电子设备内的充电芯片(USB-PD)。

图1是根据一示例性实施例示出的一种接口电路，可以适用于包含USB-PD供电功能的电子设备，该电子设备可以包括但不限于智能手机，计算机，数字广播终端，平板设备，医疗设备，健身设备，个人数字助理，AR设备(如AR眼镜)等，通过上述接口电路传输5V、9V、15V、20V、28V、36V或者48V的电压。

参见图1，上述接口电路包括：接口单元11、切换单元12和滤波单元13。其中，

接口单元11用于与第一直流电源10电连接；

切换单元12分别与接口单元11和第二直流电源14电连接，用于切换第一直流电源10和第二直流电源14的供电通路；

滤波单元13分别与切换单元12和电子设备内的负载15电连接，用于滤除提供给负载15的电能的纹波。

在一实施例中，接口单元11包括多个引脚(图中未示出)和滤波电容(图中未示出)。上述多个引脚为接口电路中的引脚电连接；滤波电容(图中未示出)用于滤除输入电源的纹波。在一示例中，滤波电容的电容值为10微法(uF)。

在一实施例中，参见图2，切换单元12包括上拉电阻R1、下拉电阻R2、第一开关器件Q1和第一滤波电容C1。其中，

上拉电阻R1的第一端与接口单元11电连接，上拉电阻R1的第二端与下拉电阻R2的第一端电连接；下拉电阻R2的第二端接地；

第一开关器件Q1的第一端与下拉电阻R2的第一端电连接，第一开关器件Q1的第二端与滤波单元13的第一端电连接，第一开关器件Q1的第三端与第二直流电源14的输出端电连接；

第一滤波电容C1的第一端与第一开关器件Q1的第三端电连接，第一滤波电容C1的第二端接地。在一示例中，第一滤波电容C1的电容值可以为10微法。

在一实施例中，上拉电阻R1和下拉电阻R2的电阻值可以选用10K欧姆，可以根据具体场景进行选择，在此不作限定。

在一实施例中，第一开关器件Q1为MOS管或者晶体管实现，可以根据具体场景进行选择，在此不作限定。考虑到第一开关器件Q1切换电源且传输电能，本实施例中第一开关器件Q1采用MOS管实现。在一示例中，当电子设备由第一直流电源10供电时间多于第二直流电源14供电时间时，上述MOS管为PMOS管，即第一开关器件Q1采用PMOS管实现。

本实施例中，以第一开关器件Q1是PMOS管为例，切换单元12的工作原理是：

当接口单元11处为低电平(如1V以下)即接口单元11未连接到第一直流电源10时，第一开关器件Q1的第一端处为低电平，此时第一开关器件Q1处于导通状态，可以导通第二直流电源14和负载15，即第二直流电源14可以为负载15供电，等效电路如图3所示。或者说，在接口电路未连接到外部的第一直流电源10时导通第二直流电源14，电源选择电路选择第二直流电源14为负载15充电。

考虑到PMOS管包括第一端(即栅极G)和第三端(即源极S)之间的耦合电容Cgs，在第二直流电源14为负载15供电的情况下，第二直流电源14提供的电压会被耦合到接口单元11，即来自第二直流电源14的电流会倒灌到第一直流电源10，有可能会影响到第一直流电源的正常使用。为此，在一实施例中，参见图4，电源选择电路还包括保护单元16。本实施例中，保护单元16与切换单元12并联，用于避免第二直流电源14的电流倒灌至第一直流电源10。

在一实施例中，保护单元16包括二极管D1。参见图5，二极管D1的阳极与切换单元12的输入端(或者说接口单元11)电连接，二极管D1的阴极与切换单元12的输出端(或者说滤波单元13)电连接。

此时，继续以第一开关器件Q1是PMOS管为例，切换单元12的工作原理是：

当接口单元11处为低电平(如1V以下)即接口单元11未连接到第一直流电源10时，第一开关器件Q1的第一端处为低电平，此时第一开关器件Q1处于导通状态，可以导通第二直流电源14和负载15，即第二直流电源14可以为负载15供电，等效电路如图3所示。或者说，在接口电路未连接到外部的第一直流电源10时导通第二直流电源14，电源选择电路选择第二直流电源14为负载15充电。

当接口单元11处为高电平(如5V以上)即接口单元11连接到第一直流电源10时，第一开关器件Q1的第一端处为高电平，此时第一开关器件Q1处于断开状态，可以断开第二直流电源14和负载15，即第二直流电源14无法为负载15供电，等效电路如图6所示。或者说，在接口电路连接外部的第一直流电源10时断开第二直流电源14，电源选择电路选择第一直流电源10为负载15充电。

在另一实施例中，保护单元16包括第二开关器件Q2，该第二开关器件Q2的极性与第一开关器件Q1的极性相反。考虑到第一开关器件Q1是PMOS管，因此第二开关器件Q2为NMOS管。参见图7，第二开关器件Q2的第一端与第一开关器件Q1的第一端电连接，第一开关器件Q2的第二端与接口单元11电连接，第一开关器件Q2的第三端与滤波单元13电连接。

此时，电源选择电路的工作原理为：

在接口单元11处为高电平时，PMOS管Q1断开，NMOS管Q2导通，等效电路如图8所示，此时电源选择电路选择第一直流电源10为负载15供电。

在接口单元11处为低电平时，PMOS管Q1导通，NMOS管Q2断开，等效电路如图9所示，此时电源选择电路选择第一直流电源10为负载15供电。需要说明的是，图9中NMOS管采用灰色表示其无法通过电流，但是其还体现出防止电流倒灌的作用。

考虑到第一直流电源10和第二直流电源14切换过程中可能会出现电压瞬时降低的情况，在一实施例中，电源选择电路还包括稳压单元17。参见图10，该稳压单元17分别与切换单元12和滤波单元13电连接，用于稳定提供给负载15的输出电压。

在一实施例中，参见图11，稳压单元17包括稳压管D2、第一稳压电容C2和第二稳压电容C3；

稳压管D2的第一端与切换单元12电连接，稳压管D2的第二端接地；

第一稳压电容C2的第一端与切换单元12电连接，第一稳压电容C2的第二端接地；

第二稳压电容C3的第一端与切换单元12电连接，第二稳压电容C3的第二端接地。

在一实施例中，上述第一稳压电容C2和第二稳压电容C3的电容值可以为10微法，可根据具体场景进行选择，在此不作限定。

在一实施例中，滤波单元13包括电容C4，该电容C4的电容值为100纳法(nF)，可根据具体场景进行选择，在此不作限定。

在一实施例中，继续参见图11，稳压单元17和切换单元12之间还包括断路器F1，用于在电流超过预设电流阈值时断开负载，以保护负载15。

图12是根据一示例性实施例示出的一种电子设备的框图。例如，电子设备1200可以是智能手机，计算机，数字广播终端，平板设备，医疗设备，健身设备，个人数字助理，AR设备(如AR眼镜)等。

参照图12，电子设备1200可以包括以下一个或多个组件：处理组件1202，存储器1204，电源组件1206，多媒体组件1208，音频组件1210，输入/输出(I/O)的接口1212，传感器组件1214，通信组件1216，图像采集组件1218。

处理组件1202通常控制电子设备1200的整体操作，诸如与显示，电话呼叫，数据通信，相机操作和记录操作相关联的操作。处理组件1202可以包括一个或多个处理器1220来执行计算机程序。此外，处理组件1202可以包括一个或多个模块，便于处理组件1202和其他组件之间的交互。例如，处理组件1202可以包括多媒体模块，以方便多媒体组件1208和处理组件1202之间的交互。

存储器1204被配置为存储各种类型的数据以支持在电子设备1200的操作。这些数据的示例包括用于在电子设备1200上操作的任何应用程序或方法的计算机程序，联系人数据，电话簿数据，消息，图片，视频等。存储器1204可以由任何类型的易失性或非易失性存储设备或者它们的组合实现，如静态随机存取存储器(SRAM)，电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)，可擦除可编程只读存储器(EPROM)，可编程只读存储器(PROM)，只读存储器(ROM)，磁存储器，快闪存储器，磁盘或光盘。

电源组件1206为电子设备1200的各种组件提供电力。电源组件1206可以包括电源管理系统，一个或多个电源，及其他与为电子设备1200生成、管理和分配电力相关联的组件。电源组件1206可以包括电源芯片，控制器可以电源芯片通信，从而控制电源芯片导通或者断开第一开关器件，使电池向主板电路供电或者不供电。

多媒体组件1208包括在电子设备1200和目标对象之间的提供一个输出接口的屏幕。在一些实施例中，屏幕可以包括液晶显示屏(LCD)和触摸面板(TP)。如果屏幕包括触摸面板，屏幕可以被实现为触摸屏，以接收来自目标对象的输入信息。触摸面板包括一个或多个触摸传感器以感测触摸、滑动和触摸面板上的手势。触摸传感器可以不仅感测触摸或滑动动作的边界，而且还检测与触摸或滑动操作相关的持续时间和压力。

音频组件1210被配置为输出或者输入音频文件信息。例如，音频组件1210包括一个麦克风(MIC)，当电子设备1200处于操作模式，如呼叫模式、记录模式和语音识别模式时，麦克风被配置为接收外部音频文件信息。所接收的音频文件信息可以被进一步存储在存储器1204或经由通信组件1216发送。在一些实施例中，音频组件1210还包括一个扬声器，用于输出音频文件信息。

I/O接口1212为处理组件1202和外围接口模块之间提供接口，上述外围接口模块可以是键盘，点击轮，按钮等。I/O接口1212还包括图1～图11所示例的接口电路，以用于数据传输或者电能传输。以电能传输为例，该接口电路可以为电子设备传输5V、9V、15V、20V、28V、36V或者48V的电压。

传感器组件1214包括一个或多个传感器，用于为电子设备1200提供各个方面的状态评估。例如，传感器组件1214可以检测到电子设备1200的打开/关闭状态，组件的相对定位，例如组件为电子设备1200的显示屏和小键盘，传感器组件1214还可以检测电子设备1200或一个组件的位置改变，目标对象与电子设备1200接触的存在或不存在，电子设备1200方位或加速/减速和电子设备1200的温度变化。本示例中，传感器组件1214可以包括磁力传感器、陀螺仪和磁场传感器，其中磁场传感器包括以下至少一种：霍尔传感器、薄膜磁致电阻传感器、磁性液体加速度传感器。

通信组件1216被配置为便于电子设备1200和其他设备之间有线或无线方式的通信。电子设备1200可以接入基于通信标准的无线网络，如WiFi，2G、3G、4G、5G，或它们的组合。在一个示例性实施例中，通信组件1216经由广播信道接收来自外部广播管理系统的广播信息或广播相关信息。在一个示例性实施例中，通信组件1216还包括近场通信(NFC)模块，以促进短程通信。例如，在NFC模块可基于射频识别(RFID)技术，红外数据协会(IrDA)技术，超宽带(UWB)技术，蓝牙(BT)技术和其他技术来实现。

在示例性实施例中，电子设备1200可以被一个或多个应用专用集成电路(ASIC)、数字信息处理器(DSP)、数字信息处理设备(DSPD)、可编程逻辑器件(PLD)、现场可编程门阵列(FPGA)、控制器、微控制器、微处理器或其他电子元件实现。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的公开后，将容易想到本公开的其它实施方案。本公开旨在涵盖任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由下面的权利要求指出。

应当理解的是，本公开并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本公开的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (9)

1.一种接口电路，其特征在于，包括电源选择电路；所述电源选择电路用于选择第一直流电源或者第二直流电源为电子设备的负载供电；

所述第一直流电源是指外部的充电设备，所述第二直流电源是指所述电子设备内的充电芯片；

所述电源选择电路包括：接口单元、切换单元和滤波单元；

所述接口单元用于与所述第一直流电源电连接；

所述切换单元分别与所述接口单元和所述第二直流电源电连接，用于切换所述第一直流电源和所述第二直流电源的供电通路；

所述滤波单元分别与所述切换单元和所述电子设备内的负载电连接，用于滤除提供给所述负载的电能的纹波；

所述切换单元包括上拉电阻、下拉电阻、第一开关器件和第一滤波电容；

所述上拉电阻的第一端与所述接口单元电连接，所述上拉电阻的第二端与所述下拉电阻的第一端电连接；所述下拉电阻的第二端接地；

所述第一开关器件的第一端与所述下拉电阻的第一端电连接，所述第一开关器件的第二端与所述滤波单元的第一端电连接，所述第一开关器件的第三端与所述第二直流电源的输出端电连接；

所述第一滤波电容的第一端与所述第一开关器件的第三端电连接，所述第一滤波电容的第二端接地。

2.根据权利要求1所述的接口电路，其特征在于，所述第一开关器件为MOS管或者晶体管实现。

3.根据权利要求2所述的接口电路，其特征在于，当所述电子设备由所述第一直流电源供电时间多于所述第二直流电源供电时间时，所述MOS管为PMOS管。

4.根据权利要求1所述的接口电路，其特征在于，所述电源选择电路还包括：稳压单元；

所述稳压单元分别与所述切换单元和所述滤波单元电连接，用于稳定提供给所述负载的输出电压。

5.根据权利要求4所述的接口电路，其特征在于，所述稳压单元包括稳压管、第一稳压电容和第二稳压电容；

所述稳压管的第一端与所述切换单元电连接，所述稳压管的第二端接地；

所述第一稳压电容的第一端与所述切换单元电连接，所述第一稳压电容的第二端接地；

所述第二稳压电容的第一端与所述切换单元电连接，所述第二稳压电容的第二端接地。

6.根据权利要求1所述的接口电路，其特征在于，所述电源选择电路还包括：保护单元；所述保护单元与所述切换单元并联，用于避免所述第二直流电源的电流倒灌至所述第一直流电源。

7.根据权利要求6所述的接口电路，其特征在于，所述保护单元包括二极管；所述二极管的阳极与所述切换单元的输入端电连接，所述二极管的阴极与所述切换单元的输出端电连接。

8.根据权利要求6所述的接口电路，其特征在于，所述保护单元包括第二开关器件；所述第二开关器件的第二端与所述接口单元电连接，所述第二开关器件的第三端与所述滤波单元电连接，所述第二开关器件的第一端与所述切换单元中第一开关器件的第一端电连接。

9.一种电子设备，其特征在于，包括如权利要求1～8任一项所述的接口电路。

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