CN220358829U - 一种充电切换电路、充电装置及电子设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种充电切换电路、充电装置及电子设备，该电路包括端口电路、协议检测电路、主控电路和供电电路。协议检测电路检测到用户对接入端口电路的电子设备的充电选择模式后输出检测信号至主控电路，用户的充电选择模式包括快充模式和非快充模式，主控电路根据检测信号输出电压输出切换控制信号至供电电路，供电电路基于电压输出切换控制信号输出充电电压，从而实现对电子设备的充电模式的智能切换，增加电池和充电装置的使用寿命，提高电子设备充电的安全性。

Description

一种充电切换电路、充电装置及电子设备

技术领域

本实用新型涉及充电技术领域，尤其涉及一种充电切换电路、充电装置及电子设备。

背景技术

在当今这个信息化高速发展的社会，手机、平板等电子设备已经成为人们生活、日常办公不可或缺的工具，对其电能的快速补充也成为电子领域发展的一个技术焦点。目前，市场上主要的快充技术绝大部分都是通过提高电压或提高电流来缩短充电时间。而这使得充电损耗的增加带来了电子设备发烫、热辐射、电池爆炸的可能性，尤其是边充边玩的情况下。并且快充技术对电子设备的电池的使用寿命是有影响的，充电次数越多，电池损耗越大。

实用新型内容

本实用新型提供一种充电切换电路、充电装置及电子设备，用以解决现有技术中电子设备持续在快充模式下充电存在安全隐患且影响电子设备的电池的使用寿命的缺陷，通过充电切换电路实现对电子设备的充电模式的智能切换，增加电池和充电装置的使用寿命，提高电子设备充电的安全性。

本实用新型提供一种充电切换电路，包括：端口电路，用于接入电子设备；协议检测电路，所述协议检测电路的检测端与所述端口电路的检测端连接，所述协议检测电路的输出端与主控电路的输入端连接，用于基于用户的充电选择模式输出检测信号至所述主控电路；所述用户的充电选择模式包括快充模式和非快充模式；所述主控电路的输出端与供电电路的控制端连接，用于根据所述检测信号输出电压输出切换控制信号至所述供电电路；所述供电电路的输出端与所述端口电路的输入端连接，用于基于所述电压输出切换控制信号输出充电电压，以为所述电子设备充电。

根据本实用新型提供的一种充电切换电路，所述协议检测电路用于在用户选择保护充电模式时输出第一电平检测信号至所述主控电路，在用户选择快速充电模式时输出第二电平检测信号至所述主控电路，所述第一电平检测信号和所述第二电平检测信号相反；所述主控电路用于根据所述第一电平检测信号输出保护电压控制信号至所述供电电路，根据所述第二电平检测信号输出快充电压控制信号至所述供电电路；所述供电电路用于基于所述保护电压控制信号输出保护电压，基于所述快充电压控制信号输出与所述电子设备的快充协议对应的快充电压，所述保护电压的电压值小于所述快充电压的电压值。

根据本实用新型提供的一种充电切换电路，所述第一电平检测信号为低电平检测信号，所述第二电平检测信号为高电平检测信号。

根据本实用新型提供的一种充电切换电路，还包括电压转换电路，所述电压转换电路的输入端与所述供电电路的输出端连接，所述电压转换电路的输出端与所述端口电路的输入端连接，所述协议检测电路的控制端与所述电压转换电路的控制端连接，用于在所述协议检测电路的控制下，将所述供电电路的输出的充电电压转换为所述电子设备所需的充电电压。

根据本实用新型提供的一种充电切换电路，所述协议检测电路至少支持：PD3.1协议、PD3.0协议、PD2.0协议、QC4+协议、QC4协议、QC3.0协议、QC2.0协议、AFC协议、FCP协议、PE2.0协议、PE1.1协议、SFCP协议和VOOC协议中的一种或者多种。

根据本实用新型提供的一种充电切换电路，所述端口电路包括多个端口，多个所述端口为USB Type-C端口和/或USB Type-A端口。

本实用新型还提供一种充电装置，包括上述的充电切换电路。

根据本实用新型提供的一种充电装置，还包括充电模式选择模块，所述充电模式选择模块与所述电子设备通信连接，用于用户对所述电子设备的充电模式进行选择。

根据本实用新型提供的一种充电装置，所述充电模式选择模块为切换按键、WIFI模块和蓝牙模块中的一种或者多种。

本实用新型还提供一种电子设备，包括用电装置和上述的充电装置，所述充电装置为所述用电装置中的电池充电。

本实用新型提供的一种充电切换电路、充电装置及电子设备，该电路包括端口电路、协议检测电路、主控电路和供电电路。协议检测电路检测到用户对接入端口电路的电子设备的充电选择模式后输出检测信号至主控电路，用户的充电选择模式包括快充模式和非快充模式，主控电路根据检测信号输出电压输出切换控制信号至供电电路，供电电路基于电压输出切换控制信号输出充电电压，从而实现对电子设备的充电模式的智能切换，增加电池和充电装置的使用寿命，提高电子设备充电的安全性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型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一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，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获得其他的附图。

图1是本实用新型提供的一种充电切换电路的结构示意图；

图2是本实用新型提供的一种充电切换电路的原理示意图；

图3是本实用新型提供的一种充电切换电路的工作流程示意图；

图4是本实用新型提供的另一种充电转换电路的结构示意图；

图5是本实用新型提供的一种充电切换电路的具体结构示意图。

附图标记：

1：端口电路；2：协议检测电路；3：主控电路；4：供电电路；5：电压转换电路。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不能用来限制本实用新型的范围。

在本实用新型实施例的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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实施例和简化描述，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实施例的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型实施例中的具体含义。

在本实用新型实施例中，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。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型实施例的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

下面结合图1-图5描述本实用新型提供的一种充电切换电路、充电装置及电子设备。

随着电子设备的不断发展，人们生活节奏的加快，电子设备耗电量由于技术性能的升级变得越来越快，对电子设备充电速度的要求越来越严格，电子设备续航能力由于成本和电池技术的问题得不到大的提升。为了满足人们快速充电的需求，快速充电的技术成为了各电子设备厂商的新高地，从而大功率快充协议PD(Power Delivery，电源传输管理)\QC(Quick Charge，快速充电)\闪充等应运而生。

快充协议的诞生和发展是为了人们日常使用中耗电过多、低电量时快速充电，应急所用。但是快充的缺点也尤为明显：

1、快充是将充电的功率通过拉举充电的电压、电流来实现的，而这使得充电损耗的增加带来了电子设备发烫、热辐射、电池爆炸的可能性，尤其是边充边玩的情况下；

2、快充技术对电子设备的电池的使用寿命是有影响的，充电次数越多，电池损耗越大，根据各大电子设备厂商提供的数据，快充完全充放电700次左右，电子设备的最大电量会下降到标准电量的80％。

为了解决现有技术中所存在的技术问题，本实用新型在充电装置上设置有充电切换电路，在USB线通过端口电路1插入电子设备充电时，为用户提供快充和非快充的选项，从而可以根据用户对充电模式的选择进行电子设备充电电压的智能切换。

请参照图1，图1为本实用新型提供的一种充电控制电路的结构示意图。

本实用新型提供一种充电切换电路，包括：

端口电路1，用于接入电子设备；

协议检测电路2，协议检测电路2的检测端与端口电路1的检测端连接，协议检测电路2的输出端与主控电路3的输入端连接，用于基于用户的充电选择模式输出检测信号至主控电路3；用户的充电选择模式包括快充模式和非快充模式；

主控电路3的输出端与供电电路4的控制端连接，用于根据检测信号输出电压输出切换控制信号至供电电路4；

供电电路4的输出端与端口电路1的输入端连接，用于基于电压输出切换控制信号输出充电电压，以为电子设备充电。

端口电路1接入电子设备后，协议检测电路2检测到电子设备的充电协议后，提供选项至电子设备端，电子设备端的用户选择充电模式后，通信至协议检测模块，协议检测模块输出检测信号至主控电路3，主控电路3通过检测信号来控制供电电路4的输出电压。

本实用新型可以支持小电流充电设备的使用，通过自主切换是否快充，减少快充次数，减少电子设备电池的损耗，增加电子设备的使用寿命，并且比如在夜晚睡觉时给电子设备切换为非快充充电，让电子设备电池在不发热的情况下平稳充电，减少热辐射，增加安全性，设计简单、容易大规模生产。

可以理解，本实用新型支持用户自行选择快充模式和慢充模式，在夜晚被充电设备有充足的时间充电的情况下，用户可以选择慢充模式为被充电设备充电，从而让电子设备电池在不发热的情况下平稳充电，减少热辐射，保证充电安全性。

此外，端口电路1可以包括一个充电端口，也可以包括多个充电端口，本实用新型在此不作特别的限定。

协议检测电路2可以包括协议检测芯片U1，主控电路3可以包括MCU(MicroController Unit，微控制单元)控制芯片，供电电路4可以包括AC-DC(AlternatingCurrent-Direct current，交流-直流)供电电源或DC(Direct current，直流)电源，本实用新型在此不作特别的限定。

用户的充电选择模式可以但不仅限为选择充电协议名称、选择充电电压、选择充电功率、选择充电时间、手机电池的健康度、开始充电到充电结束的时间，例如仅充电3小时。

综上，本实用新型的充电切换电路，可以实现对电子设备的充电模式的智能切换，增加电池和充电装置的使用寿命，提高电子设备充电的安全性。

在上述实施例的基础上：

请参照图2，图2为本实用新型提供的一种充电切换电路的原理示意图。

请参照图3，图3为本实用新型提供的一种充电切换电路的工作流程示意图。

作为一种优选的实施例，协议检测电路2用于在用户选择保护充电模式时输出第一电平检测信号至主控电路3，在用户选择快速充电模式时输出第二电平检测信号至主控电路3，第一电平检测信号和第二电平检测信号相反；主控电路3用于根据第一电平检测信号输出保护电压控制信号至供电电路4，根据第二电平检测信号输出快充电压控制信号至供电电路4；供电电路4用于基于保护电压控制信号输出保护电压，基于快充电压控制信号输出与电子设备的快充协议对应的快充电压，保护电压的电压值小于快充电压的电压值。

作为一种优选的实施例，第一电平检测信号为低电平检测信号，第二电平检测信号为高电平检测信号。

在本实施例中，协议检测电路2会在用户选择保护充电模式时输出第一电平检测信号至主控电路3，主控电路3之后根据第一电平检测信号输出保护电压控制信号至供电电路4，最后供电电路4基于保护电压控制信号输出保护电压，从而实现对电子设备非快充模式充电；协议检测电路2会在用户选择快速充电模式时输出第二电平检测信号至主控电路3，主控电路3之后根据第二电平检测信号输出快充电压控制信号至供电电路4，最后供电电路4基于快充电压控制信号输出与电子设备的快充协议对应的快充电压，从而实现对电子设备快充模式充电，这里的第一电平检测信号可以为低电平检测信号0，第二电平检测信号可以为高电平检测信号1，可以实现对电子设备充电模式的智能切换，从而减少了电子设备在床头或床上充电的危险，结构简单，灵活性和可靠性较高。

请参照图4，图4为本实用新型提供的另一种充电转换电路的结构示意图。

作为一种优选的实施例，还包括电压转换电路5，电压转换电路5的输入端与供电电路4的输出端连接，电压转换电路5的输出端与端口电路1的输入端连接，协议检测电路2的控制端与电压转换电路5的控制端连接，用于在协议检测电路2的控制下，将供电电路4的输出的充电电压转换为电子设备所需的充电电压。

电压转换电路5可以但不仅限为BUCK电路，可以实现将供电电路4输出的供电电压转换为与电子设备的充电协议所对应的充电电压，提高了电子设备充电的稳定性和可靠性。

作为一种优选的实施例，协议检测电路2至少支持：PD3.1协议、PD3.0协议、PD2.0协议、QC4+协议、QC4协议、QC3.0协议、QC2.0协议、AFC协议、FCP协议、PE2.0协议、PE1.1协议、SFCP协议和VOOC协议中的一种或者多种。

作为一种优选的实施例，端口电路1包括多个端口，多个端口为USB Type-C端口和/或USB Type-A端口。

考虑到目前市面上的USB Type-A+USB Type-C端口充电，USB Type-A端口电流小于10MA的时候，USB Type-A口会关闭输出，造成手表等设备无法充满电，本实施例通过设置非快充充电模式，端口插入小电流充电设备后，经过通信线与U1识别后提供选项到充电设备端(快充或常规充电)，充电设备端选择后通过通信给到协议检测芯片U1，协议检测芯片U1(协议IC)将数据给到MCU控制芯片，MCU控制芯片通过此数据来控制AC-DC转换模块(前端)输出电压并判断是否锁定协议检测芯片U1的协议(常规充电状态锁定)，从而可以实现对USB Type-A口小电流充电设备的稳定充电。

请参照图5，图5为本实用新型提供的一种充电切换电路的具体结构示意图。

充电切换电路可以包括例如：协议检测芯片U1、电容C1、电容C2、电容C3、电容C4、电容C5、电容C6、电容C7、电容C8、电容C9、电容C10、电解电容EC1、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电感L1、开关管Q1、开关管Q2、开关管Q3、MCU控制芯片、AC-DC转换模块和端口。电容C8的第一端、电容C9的第一端、协议检测芯片U1的DGND引脚和IDC/FLED引脚接地，电容C8的第二端与协议检测芯片U1的VDD引脚连接，电容C9的第二端与协议检测芯片U1的VDRV引脚连接，协议检测芯片U1的VBUSC引脚与端口的VBUS引脚连接，协议检测芯片U1的CSPA引脚与协议检测芯片U1的CSNA引脚连接，协议检测芯片U1的DMC引脚与端口的DM1和DM2引脚连接，协议检测芯片U1的DPC引脚与端口的DP1和DP2引脚连接，协议检测芯片U1的CC1引脚与端口的CC1引脚连接，协议检测芯片U1的CC2引脚与端口的CC2引脚连接，协议检测芯片U1的EPAD引脚与IDA引脚、电容C4的第一端和电容C3的第一端接地，电容C4的第二端与电阻R1的第一端和协议检测芯片U1的COMP引脚连接，电容C3的第二端与电阻R1的第二端连接，协议检测芯片U1的SCK引脚通过电阻R4与MCU控制芯片的第一输入端连接，协议检测芯片U1的SDA引脚通过电阻R3与MCU控制芯片的第二输入端连接，MCU控制芯片的输出端与AC-DC模块的控制端连接，协议检测芯片U1的VIN引脚与开关管Q1的漏极、电容C1的第一端、电容C2的第一端和Vout+端连接，电容C1的第二端和电容C2的第二端接地，协议检测芯片U1的SW引脚与开关管Q3的漏极、电容C10的第一端和电感L1的第一端连接，协议检测芯片U1的HGATE引脚与开关管Q1的栅极连接，协议检测芯片U1的LGATE引脚与开关管Q3的栅极连接，协议检测芯片U1的BST引脚与电容C10的第二端连接，开关管Q1的源极与开关管Q3的漏极连接，开关管Q3的源极接地，电感L1的第二端与电容C5的第一端、电阻R2的第一端和电解电容EC1的第一端连接，电容C5的第二端与电阻R2的第二端、电容C7的第一端和开关管Q2的漏极连接，电容C7的第二端和电解电容EC1的第二端接地，开关管Q2的栅极与GATEC1端连接，开关管Q2的源极与电容C6的第一端连接，电容C6的第二端和端口GND引脚接地。市面上现有的充电装置给手机充电时都会直接进入快充，而人们一天使用手机的时间大约为6到8个小时，还有3到6个小时的携带、放置和使用间隙充电的时间，加在一起也就是差不多一半的时间，而剩下一半的时间手机都是在充电，比如晚上睡觉时。剩下这么充足的时间完全可以不使用快充来减少对手机电池的损耗从而增加手机的使用寿命，但是市面上充电装置没有这一选项。

本实用新型还提供一种充电装置，包括上述的充电切换电路。

作为一种优选的实施例，还包括充电模式选择模块，充电模式选择模块与电子设备通信连接，用于用户对电子设备的充电模式进行选择。

作为一种优选的实施例，充电模式选择模块为切换按键、WIFI模块和蓝牙模块中的一种或者多种。

充电模式选择模块可以为切换按键、WIFI模块和/或蓝牙模块，WIFI模块和/或蓝牙模块与电子设备通信连接，电子设备上安装有对应的APP，带该充电切换功能的电子设备插入充电装置充电，电子设备的APP显示快充和非快充选项，用户通过点击快充或非快充选项选择充电模式，即用户可以使得充电装置关闭快充，只提供低功率充电，也可以使得充电装置打开快充，支持大部分的电子设备的充电模式切换，成本较低，美观且实用性较强。

充电装置通过设置充电切换电路，在切换为低功率充电输出时也减少了损耗，提升了充电装置使用寿命。

对于本实用新型提供的一种充电装置的介绍请参照上述充电切换电路实施例，本实用新型在此不再赘述。

本实用新型还提供一种电子设备，包括用电装置和上述的充电装置，充电装置为用电装置中的电池充电。

对于本实用新型提供的一种电子设备的介绍请参照上述充电切换电路实施例，本实用新型在此不再赘述。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种充电切换电路，其特征在于，包括：

端口电路，用于接入电子设备；

协议检测电路，所述协议检测电路的检测端与所述端口电路的检测端连接，所述协议检测电路的输出端与主控电路的输入端连接，用于基于用户的充电选择模式输出检测信号至所述主控电路；所述用户的充电选择模式包括快充模式和非快充模式；

所述主控电路的输出端与供电电路的控制端连接，用于根据所述检测信号输出电压输出切换控制信号至所述供电电路；

所述供电电路的输出端与所述端口电路的输入端连接，用于基于所述电压输出切换控制信号输出充电电压，以为所述电子设备充电。

2.根据权利要求1所述的充电切换电路，其特征在于，所述协议检测电路用于在用户选择保护充电模式时输出第一电平检测信号至所述主控电路，在用户选择快速充电模式时输出第二电平检测信号至所述主控电路，所述第一电平检测信号和所述第二电平检测信号相反；

所述主控电路用于根据所述第一电平检测信号输出保护电压控制信号至所述供电电路，根据所述第二电平检测信号输出快充电压控制信号至所述供电电路；

所述供电电路用于基于所述保护电压控制信号输出保护电压，基于所述快充电压控制信号输出与所述电子设备的快充协议对应的快充电压，所述保护电压的电压值小于所述快充电压的电压值。

3.根据权利要求2所述的充电切换电路，其特征在于，所述第一电平检测信号为低电平检测信号，所述第二电平检测信号为高电平检测信号。

4.根据权利要求1所述的充电切换电路，其特征在于，还包括电压转换电路，所述电压转换电路的输入端与所述供电电路的输出端连接，所述电压转换电路的输出端与所述端口电路的输入端连接，所述协议检测电路的控制端与所述电压转换电路的控制端连接，用于在所述协议检测电路的控制下，将所述供电电路的输出的充电电压转换为所述电子设备所需的充电电压。

5.根据权利要求1所述的充电切换电路，其特征在于，所述协议检测电路至少支持：PD3.1协议、PD3.0协议、PD2.0协议、QC4+协议、QC4协议、QC3.0协议、QC2.0协议、AFC协议、FCP协议、PE2.0协议、PE1.1协议、SFCP协议和VOOC协议中的一种或者多种。

6.根据权利要求1至5任一项所述的充电切换电路，其特征在于，所述端口电路包括多个端口，多个所述端口为USB Type-C端口和/或USB Type-A端口。

7.一种充电装置，其特征在于，包括如权利要求1至6任一项所述的充电切换电路。

8.根据权利要求7所述的充电装置，其特征在于，还包括充电模式选择模块，所述充电模式选择模块与所述电子设备通信连接，用于用户对所述电子设备的充电模式进行选择。

9.根据权利要求8所述的充电装置，其特征在于，所述充电模式选择模块为切换按键、WIFI模块和蓝牙模块中的一种或者多种。

10.一种电子设备，其特征在于，包括用电装置和如权利要求7至9任一项所述的充电装置，所述充电装置为所述用电装置中的电池充电。