WO2013174151A1 - 一种电能控制模块、装置及设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电能控制装置、模块及设备，所述装置包括：第一模块和第二模块，第一模块包括第一接口，第二模块包括第二接口，第一接口与第二接口为相互配合的可插拔连接的接口；第二模块还包括：第二接口连接供电单元的输入端，供电单元的输出端用于连接外部设备的电能输入端；第一模块还包括：第一接口通过第一开关连接充电单元的输入端，充电单元的输出端连接电源单元的输入端；电源单元的输出端通过第二开关连接第一接口；检测控制单元的输入端连接第一接口，第一输出端连接第一开关的控制端，第二输出端连接第二开关的控制端。本申请能够减少主板产生的热量对设备温度的影响，提高设备性能。

Description

一种电能控制模块、 装置及设备 技术领域 本发明涉及电路领域， 尤其涉及一种电能控制模块、 装置及设备。

背景技术 目前 USB接口已经作为设备间通信的主要接口之一而广泛使用。 从而， 通过 USB接口同时实现设备电源的充电以及设备电源对外部设备的供电功 能， 成为一种发展的趋势。 例如， 一些 USB无线上网卡， USB无线调制解调 器等， 都可以使用 USB接口进行充电和供电。

现有技术中， 一般将为设备电源充电的充电单元以及为外部设备供电的 供电单元封装在设备的主板上。

发明人发现， 现有技术中设备主板产生的热量大， 引起设备温度的升高， 影响设备性能。

发明内容 有鉴于此， 本发明要解决的技术问题是， 提供一种电能控制模块、 装置 及设备， 能够减少主板产生的热量对设备温度的影响， 提高设备性能。 为此， 本发明实施例釆用如下技术方案：

本发明实施例提供一种电能控制装置， 包括： 第一模块和第二模块， 第 一模块包括第一接口， 第二模块包括第二接口， 第一接口与第二接口为相互 配合的可插拔连接的接口；

第二模块还包括： 第二接口连接供电单元的输入端， 供电单元的输出端 用于连接外部设备的电能输入端；

第一模块还包括：

第一接口通过第一开关连接充电单元的输入端， 充电单元的输出端连接 电源单元的输入端； 电源单元的输出端通过第二开关连接第一接口； 检测控 制单元的输入端连接第一接口， 第一输出端连接第一开关的控制端， 第二输 出端连接第二开关的控制端；

第一接口用于： 当对电源单元充电时， 与电能提供设备的电能提供端连 接； 当对外部设备供电时， 与第二接口连接； 充电单元用于： 当第一开关闭合时， 接收电能提供设备提供的电能， 为 电源单元充电；

供电单元用于： 当第二开关闭合时， 接收电源单元输出的电能， 为外部 设备供电；

电源单元用于： 当第一开关闭合时， 进行电能的存储； 当第二开关闭合 时， 输出电能； 检测控制单元， 用于检测第一接口的连接状态， 根据第一接口的连接状 态控制第一开关和第二开关的开关状态。

本发明实施例提供一种电能控制模块， 包括：

第一接口， 所述第一接口为可插拔连接的接口；

第一接口通过第一开关连接充电单元的输入端， 充电单元的输出端连接 电源单元的输入端； 电源单元的输出端通过第二开关连接第一接口； 检测控 制单元的输入端连接第一接口， 第一输出端连接第一开关的控制端， 第二输 出端连接第二开关的控制端；

第一接口用于： 当对电源单元充电时， 与电能提供设备的电能提供端连 接； 当对外部设备供电时， 与为外部设备供电的供电单元的电能输入端连接； 所述供电单元位于电能控制模块之外；

充电单元用于： 当第一开关闭合时， 接收电能提供设备提供的电能， 为 电源单元充电；

电源单元用于： 当第一开关闭合时， 进行电能的存储； 当第二开关闭合 时， 输出电能； 检测控制单元， 用于检测第一接口的连接状态， 根据第一接口的连接状 态控制第一开关和第二开关的开关状态。

本发明实施例提供一种供电模块， 包括：

第二接口， 所述第二接口为可插拔连接的接口； 所述第二接口用于与一 能够进行电能输出的电能输出设备的电能输出接口连接；

第二接口连接供电单元的输入端， 供电单元的输出端用于连接外部设备 的电能输入端； 供电单元用于： 通过第二接口接收电能， 为外部设备供电。 对于上述技术方案的技术效果分析如下：

第一模块和第二模块， 第一模块包括第一接口， 第二模块包括第二接口， 第一接口与第二接口为相互配合的可插拔连接的接口； 第二模块还包括： 第 二接口连接供电单元的输入端， 供电单元的输出端用于连接外部设备的电能 输入端； 第一模块还包括： 第一接口通过第一开关连接充电单元的输入端， 充电单元的输出端连接电源单元的输入端； 电源单元的输出端通过第二开关 连接第一接口； 检测控制单元的输入端连接第一接口， 第一输出端连接第一 开关的控制端， 第二输出端连接第二开关的控制端； 第一接口用于： 当对电 源单元充电时， 与电能提供设备的电能提供端连接； 当对外部设备供电时， 与第二接口连接； 充电单元用于： 当第一开关闭合时， 接收电能提供设备提 供的电能， 为电源单元充电； 供电单元用于： 当第二开关闭合时， 接收电源 单元输出的电能， 为外部设备供电； 电源单元用于： 当第一开关闭合时， 进 行电能的存储； 当第二开关闭合时， 输出电能； 检测控制单元， 用于检测第 一接口的连接状态， 根据第一接口的连接状态控制第一开关和第二开关的开 关状态。 供电单元设置于设备外部， 只有需要对外部设备供电时， 才将供电 单元通过第二接口连接到第一接口上， 由供电单元接收电源单元输出的电能， 对外部设备供电， 从而能够减少主板产生的热量， 进而降低了对于设备温度 的影响， 提高了设备性能。

附图说明 图 1为本发明实施例电能控制装置结构示意图；

图 2为本发明实施例第一模块实现结构示例；

图 3为本发明实施例第二模块实现结构示例。

具体实施方式 发明人发现， 由于现有技术中将充电单元以及供电单元都封装在设备的 主板上， 而由于需要进行充电单元以及供电单元的切换， 这样的切换必然产 生大量的热量， 且充电单元以及供电单元的工作必然也会产生热量， 这是导 致现有技术中主板产生热量大的原因之一； 设备的主板上， 从而减少了主板热量的产生来源， 减少了主板产生的热量， 延长了主板的使用寿命。

以下， 结合附图详细说明本发明实施例电能控制装置及设备的实现。 图 1为本发明实施例电能控制装置结构示意图， 如图 1所示， 该装置包 括： 第一模块 11和第二模块 12; 其中，

第一模块 11包括第一接口 111 , 第二模块 12包括第二接口 121 , 第一接 口 111与第二接口 121为相互配合的可插拔连接的接口；

第二模块 12还包括：

第二接口 121连接供电单元 122的输入端， 供电单元 122的输出端用于 连接外部设备的电能输入端；

第一模块 11还包括：

第一接口 111通过第一开关 K1连接充电单元 112的输入端， 充电单元 112的输出端连接电源单元 113的输入端；电源单元 113的输出端通过第二开 关 K2连接第一接口； 检测控制单元 114的输入端连接第一接口 111 , 第一输 出端连接第一开关 K1的控制端， 第二输出端连接第二开关 K2的控制端； 第一接口 111用于： 当对电源单元 113充电时， 与电能提供设备的电能 提供端连接； 当对外部设备供电时， 与第二接口 121连接；

充电单元 112用于： 当第一开关 K1闭合时，接收电能提供设备提供的电 能， 为电源单元 113充电；

供电单元 122用于： 当第二开关 K2闭合时，接收电源单元 113输出的电 能， 为外部设备供电；

电源单元 113用于： 当第一开关 K1闭合时， 进行电能的存储； 当第二开 关 K2闭合时， 输出电能；

检测控制单元 114, 用于检测第一接口 111的连接状态， 根据第一接口

111的连接状态控制第一开关 K1和第二开关 K2的开关状态。

图 1所示的本发明实施例中， 供电单元设置于设备外部， 只有需要对外 部设备供电时， 才将供电单元通过第二接口连接到第一接口上， 由供电单元 接收电源单元输出的电能， 对外部设备供电， 从而能够减少主板产生的热量， 进而降低了对于设备温度的影响， 提高了设备性能。 优选地 , 检测控制单元 114具体可以用于： 检测到第一接口 111与电能 提供设备的电能提供端连接时， 控制第一开关 K1闭合， 控制第二开关 Κ2断 开； 检测到第一接口 111与第二接口 121连接时， 控制第一开关 K1断开， 控 制第二开关 Κ2闭合。

其中，所述第一开关 K1和第二开关 Κ2可以分别通过单刀单掷开关实现； 或者， 也可以通过一个单刀双掷开关实现； 或者， 也可以分别通过场效应管 实现， 所述第一开关 K1和第二开关 Κ2的控制端也即为： 场效应管的栅极， 此时， 检测控制单元 114可以通过向场效应管的栅极输出对应的驱动信号完 成对于场效应管断开或闭合的控制。

另外， 所述第一接口和第二接口可以通过 USB接口实现， 例如其中一个 接口为 USB插槽， 而另一接口为 USB插头， 从而实现可插拔的连接；

此时，检测控制单元 114可以通过检测第一接口 111的 ID管脚的电平实 现第一接口 111的连接状态检测。 例如， 可以预先设置 ID管脚的电平为高电 平时， 表示对电源单元进行充电， 而 ID管脚的电平为低电平时， 表示电源单 元对外部设备供电， 相应的， 在实际应用中可以在两种不同的应用环境下， 输出对应的 ID管脚电平，从而使得检测控制单元 114可以检测到对应的电平， 控制对应开关闭合， 实现充电或者放电功能。 相应的， 检测控制单元 114具 体可以用于： 检测第一接口 111的 ID管脚的电平， 当 ID管脚的电平为高电 平时， 控制第一开关 K1闭合， 第二开关 K2断开； 当 ID管脚的电平为低电 平时， 控制第一开关 K1断开， 第二开关 K2闭合。

在实际应用中， 所述第一模块 11可以设置于设备的 PCB板中， 而第二 模块可以设置于设备外部的电缆或者板卡中， 此时，

充电单元与供电单元不再设置于同一设备的主板中， 因此， 可以降低主 板的布板难度， 并且， 还可以减小设备主板的面积， 进而减小设备的体积； 另外， 由于将供电单元设置于设备外部， 因此， 减少了设备主板上产生 热量的热源， 减少了主板产生的热量， 延长了主板的使用寿命， 并且， 降低 了设备温度升高的幅度；

而且， 不将供电单元设置于主板上， 可以减少供电单元对于主板上射频 部分布局及性能的影响。 在发明实施例的电能控制装置中， 所述第一模块 11和第二模块 12可以 分别独立存在， 因此，

本发明实施例还提供一种电能控制模块， 该电能控制模块的实现与图 1 中的第一模块结构相同， 但是， 对于电能控制模块而言， 第一接口用于： 当 对电源单元充电时， 与电能提供设备的电能提供端连接； 当对外部设备供电 时， 与为外部设备供电的供电单元的电能输入端连接； 所述供电单元位于电 能控制模块之外； 这里的电能输入端可以通过第二接口实现。 本发明实施例 电能控制模块的实现请参照上述对于第一模块的描述， 这里不赘述。

该电能控制模块可以设置于某一需要进行充电以及为外部设备供电的设 备中， 如便携终端等。

本发明实施例还提供一种供电模块， 该供电模块的实现与图 1中的第二 模块结构相同， 包括：

第二接口 121 , 所述第二接口 121为可插拔连接的接口； 所述第二接口 121用于与一能够进行电能输出的电能输出设备的电能输出接口连接； 这里, 所述电能输出设备可以为前述电能控制模块所在的设备， 从而与所述电能控 制模块配合使用； 或者， 所述电能输出设备也可以为其他能够输出电能的设 备， 此时， 电能输出设备的电能输出接口需要能够与所述第二接口配合使用， 实现电能从电能输出设备至供电模块的传输。

第二接口 121连接供电单元 122的输入端， 供电单元 122的输出端用于 连接外部设备的电能输入端；

供电单元 122用于： 通过第二接口 121接收电能， 为外部设备供电。 其中， 所述供电模块设置于电能输出设备外部的电缆或板卡中。

限定， 只要能够实现对于电源单元的充电功能， 以及对于外部电源的供电功 能即可。 下述的图 2和图 3仅基于清楚说明的目的， 分别对于充电单元以及 供电单元的具体实现结构进行举例说明。

图 2为本发明实施例一种第一模块的实现结构示意图， 如图 2所示， 包 括： 所述第一模块可以通过单板实现， 其中， 图 2中的 USB端口为标准 5线 USB接口， 可外接标准的 USB线， 可连接标准 PC等做数据通信使用； 在单 板上使用第一场效应管 Q1、第二场效应管 Q2两个场效应管对 USB口电源电 路进行隔离切换， 第一场效应管 Ql、 第二场效应管 Q2对应所述第一开关和 第二开关。 切换的控制权由单板的主芯片决定， 主芯片对应所述检测控制单 元。 开机后， 主芯片默认第一场效应管 Q1导通、 第二场效应管 Q2关闭， 默 认导通充电单元， 由充电单元为电源单元充电， 从而由电源单元为单板上的 第一开关、第二开关以及其他的模块如 RF模块、 WIFI模块等提供系统电压， 保证系统安全；当有外部线缆插入后，主芯片会检测插入信号的 ID管脚电平， 按照 USB的协议， 如果 ID管脚电平为低电平， 进入 OTG模式， 第一场效应 管 Q1关闭、 第二场效应管 Q2打开， 将系统电压通过单板 USB端口连接到 外部板卡上； 当 ID管脚电平为高时， 维持原来的模式， 从外部取电由充电单 元为电源单元充电。 图 3为本发明实施例一种第二模块的实现结构示意图， 如图 3所示， 第 二模块通过外部外接线缆板卡的原理实现：

其中， 管脚 D-/D+不做任何处理， 直接直通； 管脚 Vbus连接升压供电模 块电路， 所述升压供电模块对应所述供电单元， 将第一模块的系统电压升高 为标准的 5 V电压； USB端口 B对应所述第二接口， 与其他可以与外部设备 通信并为外部设备供电的设备的对应接口连接， 例如与包含第一模块的设备 的第一接口连接； 而靠近外部设备的 USB端口 A的 ID信号直接接地， 供电 单元通过 USB端口 A对外部设备供电。经过该第二模块转换后， 能够进行正 常的数据通信， 并且能够为其他设备提供标准 5V电源。 其中， 所述外部设 备可以通过某一单板实现。 以上所述仅是本发明的优选实施方式， 应当指出， 对于本技术领域的 普通技术人员来说， 在不脱离本发明原理的前提下， 还可以做出若干改进 和润饰， 这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims

权 利 要 求 书

1、 一种电能控制装置， 其特征在于， 包括： 第一模块和第二模块， 第一 模块包括第一接口， 第二模块包括第二接口， 第一接口与第二接口为相互配 合的可插拔连接的接口；

第二模块还包括： 第二接口连接供电单元的输入端， 供电单元的输出端 用于连接外部设备的电能输入端；

第一模块还包括：

第一接口通过第一开关连接充电单元的输入端， 充电单元的输出端连接 电源单元的输入端； 电源单元的输出端通过第二开关连接第一接口； 检测控 制单元的输入端连接第一接口， 第一输出端连接第一开关的控制端， 第二输 出端连接第二开关的控制端；

第一接口用于： 当对电源单元充电时， 与电能提供设备的电能提供端连 接； 当对外部设备供电时， 与第二接口连接；

充电单元用于： 当第一开关闭合时， 接收电能提供设备提供的电能， 为 电源单元充电；

供电单元用于： 当第二开关闭合时， 接收电源单元输出的电能， 为外部 设备供电；

电源单元用于： 当第一开关闭合时， 进行电能的存储； 当第二开关闭合 时， 输出电能；

检测控制单元， 用于检测第一接口的连接状态， 根据第一接口的连接状 态控制第一开关和第二开关的开关状态。

2、 根据权利要求 1所述的装置， 其特征在于， 所述第一模块设置于一设 备的 PCB板中；

所述第二模块设置于该设备外部的电缆或板卡中。

3、 根据权利要求 1或 2所述的装置， 其特征在于， 检测控制单元具体用 于：

检测到第一接口与电能提供设备的电能提供端连接时， 控制第一开关闭 合， 控制第二开关断开；

检测到第一接口与第二接口连接时， 控制第一开关断开， 控制第二开关 闭合。

4、 根据权利要求 1至 3任一项所述的装置， 其特征在于， 所述第一接口 和第二接口为 USB接口；

检测控制单元具体用于： 检测第一接口的 ID管脚的电平， 当 ID管脚的 电平为高电平时， 控制第一开关闭合， 第二开关断开； 当 ID管脚的电平为低 电平时， 控制第一开关断开， 第二开关闭合。

5、 根据权利要求 1至 4任一项所述的装置， 其特征在于， 所述第一开关 和第二开关分别通过单刀单掷开关实现； 或者， 所述第一开关和第二开关通 过一个单刀双掷开关实现； 或者， 所述第一开关和第二开关分别通过场效应 管实现。

6、 一种电能控制模块， 其特征在于， 包括：

第一接口， 所述第一接口为可插拔连接的接口；

第一接口通过第一开关连接充电单元的输入端， 充电单元的输出端连接 电源单元的输入端； 电源单元的输出端通过第二开关连接第一接口； 检测控 制单元的输入端连接第一接口， 第一输出端连接第一开关的控制端， 第二输 出端连接第二开关的控制端；

第一接口用于： 当对电源单元充电时， 与电能提供设备的电能提供端连 接； 当对外部设备供电时， 与为外部设备供电的供电单元的电能输入端连接； 所述供电单元位于电能控制模块之外；

充电单元用于： 当第一开关闭合时， 接收电能提供设备提供的电能， 为 电源单元充电；

电源单元用于： 当第一开关闭合时， 进行电能的存储； 当第二开关闭合 时， 输出电能；

检测控制单元， 用于检测第一接口的连接状态， 根据第一接口的连接状 态控制第一开关和第二开关的开关状态。

7、 根据权利要求 6所述的模块， 其特征在于， 所述电能控制模块设置于 一设备的 PCB板中。

8、 根据权利要求 6或 7所述的模块， 其特征在于， 检测控制单元具体用 于：

检测到第一接口与电能提供设备的电能提供端连接时， 控制第一开关闭 合， 控制第二开关断开； 检测到第一接口与供电单元的电能输入端连接时， 控制第一开关断开， 控制第二开关闭合。

9、 根据权利要求 6至 8任一项所述的模块， 其特征在于， 所述第一接口 为 USB接口；

检测控制单元通过检测第一接口的 ID管脚的电平实现第一接口的连接 状态检测。

10、 根据权利要求 6至 9任一项所述的模块， 其特征在于， 所述第一开 关和第二开关分别通过单刀单掷开关实现； 或者， 所述第一开关和第二开关 通过一个单刀双掷开关实现； 或者， 所述第一开关和第二开关分别通过场效 应管实现。

11、 一种供电模块， 其特征在于， 包括：

第二接口， 所述第二接口为可插拔连接的接口； 所述第二接口用于与一 能够进行电能输出的电能输出设备的电能输出接口连接；

第二接口连接供电单元的输入端， 供电单元的输出端用于连接外部设备 的电能输入端；

供电单元用于： 通过第二接口接收电能， 为外部设备供电。

12、 根据权利要求 11所述的模块， 其特征在于， 所述供电模块设置于电 能输出设备外部的电缆或板卡中。