CN219552631U - 一种用于充电线充电端口设备连接的检测电路 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种用于充电线充电端口设备连接的检测电路，其特征在于，包括用于连接充电设备的供电输出端口、用于对充电端口设备连接进行检测和控制的MCU处理器；所述供电输出端口的电压输出引脚VCC‑out连接一Vin+端口，所述Vin+端口用于连接DCDC或供电设备输出的电压；所述供电输出端口的检测引脚依次连接有N沟道MOS管Q3、放电电阻R6及ADC滤波电路；所述N沟道MOS管Q3的栅极与所述MCU处理器的电源控制引脚Pow‑on连接，所述ADC滤波电路包括依次连接的电容C1和电阻R5，所述电容C1与所述MCU处理器的检测引脚ADC‑Ck连接；本申请技术方案解决了现有的检测电路元件多、电路结构复杂，成本高的问题。

Description

一种用于充电线充电端口设备连接的检测电路

技术领域

本申请涉及充电线技术领域，特别涉及一种用于充电线充电端口设备连接的检测电路。

背景技术

在快充充电技术领域中，常有一个端口输出和多个端口同时输出的情况，由于成本限制，一个DCDC只能满足一个端口实现快充充电，多个端口同时充电时则转为默认电压5V普速充电，当有多个端口变为一个端口有设备充电时又要切换到快充充电模式，那么在各个输出端口就不可缺少充电设备状态检测电路(设备状态包括：设备插入，设备在线，设备拔出)；现有电路一般使用限流电阻微供电及ADC检测电压和P沟道MOS管开关电源的方式来控制，具体原理是由于设备没插入时端口呈现高阻抗，微供电电阻ADC采集端可以检测到5V高电平，当有充电设备插入时，充电设备自身内阻会迅速拉低ADC检测电压到2V左右，这时控制器检测到设备已经插入，再打开MOS管输出电源，而充电设备拔出靠的是快充协议D+D-或CC线上的电压变化来检测的；但是，现有技术存在如下的缺陷：

1.电路元件较多，电路成本较高；

2.在没有快充协议的端口需要另加一个ADC口来检测充电电流来确定设备是否拔出；

3.小电流充电设备在无快充时会有充不满电的情况。

实用新型内容

本申请提出一种用于充电线充电端口设备连接的检测电路，解决现有的检测电路元件多、电路结构复杂，成本高的问题。

本申请实施例提供一种用于充电线充电端口设备连接的检测电路，包括用于连接充电设备的供电输出端口、用于对充电端口设备连接进行检测和控制的MCU处理器；

所述供电输出端口的电压输出引脚VCC-out连接一Vin+端口，所述Vin+端口用于连接DCDC或供电设备输出的电压；所述供电输出端口的检测引脚依次连接有N沟道MOS管Q3、放电电阻R6及ADC滤波电路；所述N沟道MOS管Q3的栅极与所述MCU处理器的电源控制引脚Pow-on连接，所述ADC滤波电路包括依次连接的电容C1和电阻R5，所述电容C1与所述MCU处理器的检测引脚ADC-Ck连接。

一些实施例中，所述MCU处理器还设有快充协议检测引脚D+和快充协议检测引脚D-，所述供电输出端口分别设有与所述快充协议检测引脚D+和快充协议检测引脚D-连接的第二引脚和第三引脚。

一些实施例中，所述MCU处理器的型号设置为A94B458。

一些实施例中，所述MCU处理器其中一个引脚连接一电容C2，所述电容C2一端连接有MCU的电源M5V，所述电容C2的另一端接地。

一些实施例中，所述Vin+端口的电压为5V。

与现有技术相比，本申请的有益效果是：使用N沟道MOS管控制电源开关，成本低，元器件用量少；一个ADC检测口同时检测充电设备的插入、在线和拔出状态，在没有充电协议与充电设备连接的端口上也能适用；解决了小电流充电设备充不满电的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，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示出的结构获得其他的附图。

图1为现有技术一种检测电路原理图；

图2为现有技术另一种检测电路原理图；

图3为本申请一种检测电路原理图；

图4为本申请另一种检测电路原理图；

本申请目的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。

除非另有定义，本申请所使用的所有技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。

现有技术中，一般使用限流电阻微供电及ADC检测电压和P沟道MOS管开关电源的方式来控制充电设备状态检测，具体原理是由于设备没插入时端口呈现高阻抗，微供电电阻ADC采集端可以检测到5V高电平，当有充电设备插入时，充电设备自身内阻会迅速拉低ADC检测电压到2V左右，这时控制器检测到设备已经插入，再打开MOS管输出电源，而充电设备拔出靠的是快充协议D+D-或CC线上的电压变化来检测的。

具体地，参考图1和图2，Vin+端口是DCDC或供电设备输出的电压，默认电压为5V，当快充协议沟通后开启快充时电压为9V，12V，15V或20V等；J1，J2是与充电设备连接的供电输出端口；M5V是MCU处理器的电源；ADC-Ck，Pow-On，ADC-I是MCU处理器的输入或输出的IO端口；MCU处理器的第九引脚为电源控制引脚，MCU处理器的第十引脚为充电设备插入检测ADC检测口，图1中，MCU处理器的第十一引脚为充电设备拔出检测ADC检测口，图2中，MCU处理器的第14、15引脚为D+D-协议检测引脚，用作充电设备拔出检测；

进行设备插入检测时：R1，D1构成插入充电设备检测电路：R1为输出端口微供电电阻，当MOS管Q1关闭且输出端口J1未插入充电设备时，端口呈现高阻状态，ADC-Ck检测电压等于M5V的电源电压，当充电设备插入后，充电设备的内阻通过D1二极管拉低ADC-Ck点的电压，MCU检测到ADC-Ck电压降低则认为有设备插入了，D1的作用是为了快充开启后Vcc-out输出的高压反灌到MCU引脚而损坏IO口；

电源开启与关闭检测时：Q1，R3，Q2构成电源开关电路，因Vin+电压远高于MCU的IO口输出的电压，则控制P沟道MOS管Q1的导通需要增加三极管Q2实现反向开漏控制，R3为Q1的Vgs电压的放电电阻，当Pow-On高电平时，R3上电压等于Vin+，Vin+默认电压最小为5V，大于MSO管Q1的Vgs导通电压，MOS管Q1导通，J1输出端口Vcc-out电压等于Vin+，充电设备开始充电；当Pow-On低电平时，Q2三极管集电极开漏成高阻态，R3放电使MOS管Q1的Vgs电压为0，MOS管Q1截止，J1输出端口Vcc-out电压等于0V；

拔出检测时：在图2中，当供电设备与充电设备通过D+D-快充协议沟通后，充电设备会拉高D+电压到0.6V或3V，D-用来沟通协议，此时供电设备会给D+D-口施加弱下拉电流，则当设备拔出后D+D-会变为低电平0V，供电设备检测到D+D-为0V认为充电设备已经拔出，供电设备释放快充协议恢复输出电压到默认电压5V，断开输出端口的电源；在图1中，当输出端口没有D+D-快充协议沟通引脚时，则需要在端口到地线的线路中增加一个电流采样电阻R4，MCU处理器也会增加一个ADC-I的电流检测引脚检测设备充电电流，当充电电流小于预设值时则认为充电设备已经拔出，在不增加其他电路放大采样电流的情况下，一般MCU处理器只能检测预设值大于50mA的电流，这样大电流的充电设备如手机不会受影响，而小电流的充电设备如蓝牙耳机，电话手表等充电设备则会出现充电充不满的情况，因充电设备的电池在恒压充电阶段是电流不断减小的过程，若此时充电电流小于上述预设值则认为充电设备已经拔出，供电设备会提前结束充电。

因此，本实施例提出的一种用于充电线充电端口设备连接的检测电路，参考图3，包括用于连接充电设备的供电输出端口、用于对充电端口设备连接进行检测和控制的MCU处理器；

所述供电输出端口的电压输出引脚VCC-out连接一Vin+端口，所述Vin+端口用于连接DCDC或供电设备输出的电压；所述供电输出端口的检测引脚依次连接有N沟道MOS管Q3、放电电阻R6及ADC滤波电路；所述N沟道MOS管Q3的栅极与所述MCU处理器的电源控制引脚Pow-on连接，所述ADC滤波电路包括依次连接的电容C1和电阻R5，所述电容C1与所述MCU处理器的检测引脚ADC-Ck连接。

进一步地，参考图4，所述MCU处理器还设有快充协议检测引脚D+和快充协议检测引脚D-，所述供电输出端口分别设有与所述快充协议检测引脚D+和快充协议检测引脚D-连接的第二引脚和第三引脚。

应当说明的是，Vin+端口是DCDC或供电设备输出的电压，默认电压为5V，当快充协议沟通后开启快充时电压为9V，12V，15V或20V等；J3，J4是与充电设备连接的供电输出端口；本实施例中，所述MCU处理器的型号设置为A94B458，这是一颗带充电协议管理的MCU，基于本申请的电路结构，可以通过烧录现有的软件程序，实现充电过程的控制；

具体地，插入检测时，在没有充电设备插入时，J3的第四引脚与第一引脚呈高阻抗状态，J3的第四引脚对地电压在R6电阻的放电作用下电压为0V，此时ADC-Ck端检测到的ADC值接近或等于0；若有设备插入时J3的第四引脚与第一引脚之间呈现低阻抗状态，因R6阻值一般在几千欧以上，则充电设备和R6形成电阻串联分压电路，电压经过R5，C1滤波后电压会在1V以上，则MCU处理器则会在ADC-Ck引脚检测到明显的ADC值，则认为设备已经插入，则MCU处理器在Pow-On引脚输出高电平使N沟道MOS管Q3导通，即J3的第四引脚接地，此时插入的充电设备开始充电；

在线检测时：在设备开始充电后，MCU处理器会进行两种在线检测过程，在线检测的第一过程原理为：充电时，MOS管Q3上会经过一定的电流，而MOS导通都存在一定内阻，一般小功率MOS管导通内阻会在40毫欧到80毫欧之间，当流过一定的电流时，在MOS管Q3的Vds之间会产生一个小电压，如电流1A时，Vds为40mV到80mV之间，则MCU处理器则会在ADC-Ck引脚检测到一个较小的ADC值，如10位ADC检测到的ADC值在8-16之间，则只要ADC值大于8则认为充电设备是在线状态；若充电电流小于1A时，则进行在线检测的第二过程：MCU处理器可以在很小的时间内使Pow-On引脚输出一个低电平脉冲，短时间内关闭MOS管Q3的导通，利用充电设备在线的状态会迅速拉高J3的第四引脚的电压，而在这段时间内MCU处理器会反复检测ADC-Ck引脚的ADC值，只要ADC值大于一定值则认为充电设备为在线状态，检测到后马上使Pow-On引脚恢复高电平，使MOS管Q3继续处于导通状态，由于检测时间足够短，反应到充电设备侧只是一个纹波的波动，充电设备充电过程不会受任何影响；

拔出检测时：在上述在线检测的第二过程，若在MCU处理器在Pow-On引脚输出低电平脉冲期间，ADC-Ck引脚都没检测到ADC值大于一定值时，则认为J3的第一引脚和第四引脚之间已经没有负载接入，则充电设备处于拔出状态。

以上仅为本申请的优选实施例，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。

Claims (5)

1.一种用于充电线充电端口设备连接的检测电路，其特征在于，包括用于连接充电设备的供电输出端口、用于对充电端口设备连接进行检测和控制的MCU处理器；

所述供电输出端口的电压输出引脚VCC-out连接一Vin+端口，所述Vin+端口用于连接DCDC或供电设备输出的电压；所述供电输出端口的检测引脚依次连接有N沟道MOS管Q3、放电电阻R6及ADC滤波电路；所述N沟道MOS管Q3的栅极与所述MCU处理器的电源控制引脚Pow-on连接，所述ADC滤波电路包括依次连接的电容C1和电阻R5，所述电容C1与所述MCU处理器的检测引脚ADC-Ck连接。

2.如权利要求1所述的用于充电线充电端口设备连接的检测电路，其特征在于，所述MCU处理器还设有快充协议检测引脚D+和快充协议检测引脚D-，所述供电输出端口分别设有与所述快充协议检测引脚D+和快充协议检测引脚D-连接的第二引脚和第三引脚。

3.如权利要求1所述的用于充电线充电端口设备连接的检测电路，其特征在于，所述MCU处理器的型号设置为A94B458。

4.如权利要求1所述的用于充电线充电端口设备连接的检测电路，其特征在于，所述MCU处理器其中一个引脚连接一电容C2，所述电容C2一端连接有MCU的电源M5V，所述电容C2的另一端接地。

5.如权利要求1所述的用于充电线充电端口设备连接的检测电路，其特征在于，所述Vin+端口的电压为5V。