充電電路和終端設備的制作方法

          文檔序號:11109149
          充電電路和終端設備的制造方法與工藝

          本發明涉及電子技術領域,特別是涉及到一種充電電路和終端設備。



          背景技術:

          通用串行總線(Universal Serial Bus,USB)爲便攜設備供電與其串行通信功能一樣,已經成爲一種標准應用。如今,USB供電已經擴展到電池充電、交流適配器及其它供電形式的應用。應用的普及帶來的一個顯著效果是便攜設備的充電和供電可以互換插頭和適配器。因此,相對于過去每種裝置都采用專用適配器的架構相比,目前的解決方案允許采用多種電源進行充電。

          以USB2.0爲例,USB2.0mini接口中共有5個引腳(PIN),包括:

          一對電源引腳:VBUS/GND

          一對信號引腳:D+/D-

          一個主從識別引腳:UID

          兩個USB接口設備需要通過支持OTG(On-The-Go)的USB數據線連接。這種數據線只有一端的UID是有效的,假設UID有效端與設備A相連時,就表明設備A爲主機;相應的另一端的設備B,爲從機。當確定主從後,主機通過VBUS(正極)輸出符合USB規範的電壓信號;從機被VBUS電壓信號激活後,即可根據USB相關協議(BC1.2)對主機的接口進行類型檢測。

          主機接口的類型主要有4種(有時還會有細分),即“SDP/DCP/CDP/其它”。其中,SDP(Standard Downstream Port)爲USB標准下行端口,就是通常說的“USB數據接口”,而DCP(Dedicated Charging Port)爲專用充電端口,就是通常說的“標准充電器接口”。SDP接口內(如PC機USB接口),D+/D-連接的是USB控制器,進行數據收發;而DCP接口內(即標准充電器),D+/D-是短接的,只用于標識接口類型。

          從機可以通過BC1.2規定的握手協議,檢測出主機的接口屬于哪一種類型。如果主機是SDP設備,則根據USB規範從機最多只能吸收500mA電流。而如果主機是DCP設備,從機至少被允許吸收1.8A電流。

          目前,移動終端(如智能手機)大多采用USB接口作爲電源、數據輸入輸出的通道,遵循USB相關協議規範。如圖1所示,當移動終端作爲OTG主機對從機進行充電時,移動終端首先通過USB數據線單端的UID信號識別出主機身份,然後通過電源管理集成電路(Power Management IC,PMIC)從VBUS上輸出5V電壓到從機;從機接收到VBUS信號後,通過檢測D+/D-狀態來判斷主機接口類型,由于移動終端的D+/D-是連接在USB控制器上進行數據傳輸的,因此會被從機判別爲SDP設備,從機會主動的限制自身的吸收電流,按照最多500mA規格從VBUS吸收電流。也就是說,即便OTG主機具備很強的負載能力,也無法提供更大的充電電流。然而,在當前電池容量普遍已經超過3000mAh的情況下,500mA的電流規格充電極其緩慢,基本沒有什麽實用價值。

          綜上所述,現有的終端設備對外充電時,充電電流小,充電速度極其緩慢。



          技術實現要素:

          本發明的主要目的爲提供一種充電電路和終端設備,旨在解決終端設備對外充電時,充電電流小,充電速度緩慢的技術問題。

          爲達以上目的,本發明提出一種充電電路,包括兩信號引腳、兩電源引腳、一USB控制器和一電源模塊,所述兩電源引腳與所述電源模塊電性連接,還包括一第一開關,所述兩信號引腳通過所述第一開關在相互短接和電性連接所述USB控制器兩個狀態之間切換。

          進一步地,還包括一第二開關,所述兩電源引腳中至少一個電源引腳通過所述第二開關電性連接所述電源模塊。

          進一步地,還包括一與所述第二開關電性連接的第二控制模塊,所述第二控制模塊用于控制所述第二開關的閉合與斷開。

          進一步地,所述電源引腳包括一VBUS引腳,所述第二開關串聯于所述VBUS引腳與所述電源模塊之間。

          進一步地,所述第二開關爲單刀單擲開關。

          進一步地,還包括一與所述第一開關電性連接的第一控制模塊,所述第一控制模塊用于控制所述第一開關的切換操作。

          進一步地,所述第一開關爲雙刀雙擲開關。

          進一步地,所述兩信號引腳包括正極引腳和負極引腳。

          進一步地,所述電源模塊包括相互電性連接的電池和電源管理集成電路PMIC,所述PMIC與所述兩電源引腳電性連接。

          本發明同時提出一種終端設備,所述終端設備包括一充電電路,所述充電電路包括兩信號引腳、兩電源引腳、一USB控制器、一電源模塊和第一開關,所述兩電源引腳與所述電源模塊電性連接,所述兩信號引腳通過所述第一開關在相互短接和電性連接所述USB控制器兩個狀態之間切換。

          本發明實施例所提供的一種充電電路,通過在信號引腳和USB控制器之間設置一第一開關,使得兩信號引腳可以通過第一開關在相互短接和電性連接USB控制器兩個狀態之間切換,實現了USB接口在SDP和DCP兩種類型之間切換,當切換爲DCP類型時,則能夠以大電流對外充電,提高了充電速度,解決了終端設備對外充電時充電速度緩慢的技術問題。同時,當切換到DCP類型時,由于兩信號引腳與USB控制器已斷開了連接,因此物理上斷開了USB數據連接,此時只提供充電功能,提高了安全性。

          附圖說明

          圖1是現有技術中移動終端作爲主機與從機連接的電路連接示意圖;

          圖2是本發明第一實施例的充電電路的電路連接示意圖;

          圖3是本發明第二實施例的充電電路的電路連接示意圖;

          圖4是本發明第三實施例的充電電路的電路連接示意圖;

          圖5是本發明第四實施例的充電電路的電路連接示意圖;

          圖6是應用本發明實施例的充電電路的移動終端作爲主機與從機連接的電路連接示意圖。

          本發明目的的實現、功能特點及優點將結合實施例,參照附圖做進一步說明。

          具體實施方式

          應當理解,此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明,並不用于限定本發明。

          下面詳細描述本發明的實施例,所述實施例的示例在附圖中示出,其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的,僅用于解釋本發明,而不能解釋爲對本發明的限制。

          本技術領域技術人員可以理解,除非特意聲明,這裏使用的單數形式“一”、“一個”、“所述”和“該”也可包括複數形式。應該進一步理解的是,本發明的說明書中使用的措辭“包括”是指存在所述特征、整數、元件和/或組件,但是並不排除存在或添加一個或多個其他特征、整數、元件、組件和/或它們的組。應該理解,當我們稱元件被“連接”或“耦接”到另一元件時,它可以直接連接或耦接到其他元件,或者也可以存在中間元件。此外,這裏使用的“連接”或“耦接”可以包括無線連接或無線耦接。這裏使用的措辭“和/或”包括一個或更多個相關聯的列出項的全部或任一單元和全部組合。

          本技術領域技術人員可以理解,除非另外定義,這裏使用的所有術語(包括技術術語和科學術語),具有與本發明所屬領域中的普通技術人員的一般理解相同的意義。還應該理解的是,諸如通用字典中定義的那些術語,應該被理解爲具有與現有技術的上下文中的意義一致的意義,並且除非像這裏一樣被特定定義,否則不會用理想化或過于正式的含義來解釋。

          本技術領域技術人員可以理解,這裏所使用的“終端”、“終端設備”既包括無線信號接收器的設備,其僅具備無發射能力的無線信號接收器的設備,又包括接收和發射硬件的設備,其具有能夠在雙向通信鏈路上,執行雙向通信的接收和發射硬件的設備。這種設備可以包括:蜂窩或其他通信設備,其具有單線路顯示器或多線路顯示器或沒有多線路顯示器的蜂窩或其他通信設備;PCS(Personal Communications Service,個人通信系統),其可以組合語音、數據處理、傳真和/或數據通信能力;PDA(Personal Digital Assistant,個人數字助理),其可以包括射頻接收器、尋呼機、互聯網/內聯網訪問、網絡浏覽器、記事本、日曆和/或GPS(Global Positioning System,全球定位系統)接收器;常規膝上型和/或掌上型計算機或其他設備,其具有和/或包括射頻接收器的常規膝上型和/或掌上型計算機或其他設備。這裏所使用的“終端”、“終端設備”可以是便攜式、可運輸、安裝在交通工具(航空、海運和/或陸地)中的,或者適合于和/或配置爲在本地運行,和/或以分布形式,運行在地球和/或空間的任何其他位置運行。這裏所使用的“終端”、“終端設備”還可以是通信終端、上網終端、音樂/視頻播放終端,例如可以是PDA、MID(Mobile Internet Device,移動互聯網設備)和/或具有音樂/視頻播放功能的移動電話,也可以是智能電視、機頂盒等設備。

          實施例一

          參照圖2,提出本發明第一實施例的充電電路,所述充電電路包括兩信號引腳、兩電源引腳、一USB控制器、一電源模塊以及一第一開關S1。兩電源引腳與電源模塊電性連接,兩信號引腳通過第一開關S1在相互短接和電性連接USB控制器兩個狀態之間切換。

          本發明實施例中,兩信號引腳爲USB接口的一對差分信號引腳,包括正極引腳(D+)和負極引腳(D-)。在其他實施例中,也可以是其他類型的信號引腳,在此不做限制。

          本發明實施例中,兩電源引腳爲USB接口的正極引腳(VBUS)和負極(接地)引腳(GND)。在其他實施例中,也可以是其他類型的電源引腳,在此不做限制。

          本發明實施例中,電源模塊包括PMIC和電池,電池與PMIC電性連接,PMIC與兩電源引腳電性連接。可選地,電源模塊也可以在本實施例的基礎上增加其他電子元件,或者利用其他電子元件替換PMIC。可選地,電源模塊也可以只包括電池。

          本發明實施例中,第一開關S1可以在兩個位置間切換。當第一開關S1切換到位置1時,兩信號引腳與USB控制器電性連接,此時USB接口爲SDP類型,對外輸出小電流(如最多500mA),主要用于傳輸數據。當第一開關S1切換到位置2時,兩信號引腳相互短接,此時USB接口模擬爲DCP類型,對外輸出大電流(如至少1.8A),主要用于對外充電。可選地,默認狀態下,第一開關S1位于位置1,與USB控制器連接,即USB接口默認爲SDP類型。從而通過切換第一開關S1,實現了USB接口在SDP和DCP兩種類型之間切換。

          可選地,第一開關S1爲雙刀雙擲開關,或者,也可以爲兩個單刀單擲開關,當然,也可以是其他類型的開關,在此不做限制。

          本發明實施例的充電電路,通過在信號引腳和USB控制器之間設置一第一開關S1,使得兩信號引腳可以通過第一開關S1在相互短接和電性連接USB控制器兩個狀態之間切換,實現了USB接口在SDP和DCP兩種類型之間切換,當切換爲DCP類型時,則能夠以大電流對外充電,提高了充電速度,解決了終端設備對外充電時充電速度緩慢的技術問題。同時,當切換到DCP類型時,由于兩信號引腳與USB控制器已斷開了連接,因此物理上斷開了USB數據連接,此時只提供充電功能,提高了安全性。

          實施例二

          參照圖3,提出本發明第二實施例的充電電路,本實施例在第一實施例的基礎上增加了一第一控制模塊,第一控制模塊與第一開關S1電性連接,用于控制第一開關S1的切換操作。可選地,第一控制模塊也可以集成于終端設備的其它電子元件。

          第一實施例中,需要用戶手動切換第一開關S1,本實施例中,第一控制模塊在接收到切換指令時或者判定滿足切換條件時,自動切換第一開關S1。從而提高了智能化水平,提升了用戶體驗。

          實施例三

          參照圖4,提出本發明第三實施例的充電電路,本實施例在第一實施例的基礎上增加了一第二開關S2,兩電源引腳中至少一個電源引腳通過第二開關S2電性連接電源模塊。

          本發明實施例中,第二開關S2串聯于電源引腳的正極引腳(如VBUS)與電源模塊之間,即電源引腳的正極引腳通過第二開關S2電性連接電源模塊。可選地,也可以是電源引腳的負極引腳通過第二開關S2電性連接電源模塊,或者,兩個電源引腳均通過第二開關S2電性連接電源模塊。

          前述第一和第二實施例中,當插上USB數據線後,充電過程中,需要進行USB接口類型切換時,需要重新插拔USB數據線,因爲只有斷開USB數據線並重新插上USB數據線後,從機才會被電源引腳的電壓重新激活,並啓動對主機的接口類型的檢測流程,然後根據檢測的類型吸收相應規格的電流。

          本實施例中,當需要進行USB接口類型切換時,先斷開第二開關S2,此時從機檢測到電源引腳信號無效,則停止吸收電流;然後切換第一開關S1(如從位置1切換到位置2或者從位置2切換到位置1),以實現USB接口類型的切換(從SDP類型切換到DCP類型或者從DCP類型切換到SDP類型);最後再閉合第二開關S2,此時從機被電源引腳的電壓重新激活,檢測到電源引腳信號有效,啓動新的檢測流程檢測主機USB接口的類型,根據檢測的類型吸收相應規格的電流。可選地,第二開關S2默認處于閉合狀態。

          從而,在充電過程中進行USB接口類型的切換時,無需重新插拔數據線,只需斷開第二開關S2並重新閉合即可,省去了用戶重新插拔USB數據線的繁瑣流程,使得切換更加方便快捷。

          實施例四

          參照圖5,提出本發明第四實施例的充電電路,本實施例在第三實施例的基礎上增加了第一控制模塊和第二控制模塊。第一控制模塊與第一開關S1電性連接,用于控制第一開關S1的切換操作,第二控制模塊與第二開關S2電性連接,用于控制第二開關S2的閉合與斷開。可選地,第一控制模塊和/或第二控制模塊也可以集成于終端設備的其它電子元件。

          第三實施例中,需要用戶手動切換第一開關S1和第二開關S2。本實施例中,第二控制模塊在接收到切換指令時或者判定滿足切換條件時,自動切換第一開關S1,即斷開或閉合第二開關S2;第一控制模塊在接收到切換指令時或者判定滿足切換條件時,自動切換第一開關S1。從而提高了智能化水平,提升了用戶體驗。

          本發明實施例的充電電路,主要應用于終端設備,特別是具有USB接口的終端設備。所述終端設備可以是手機、平板等移動終端,也可以是個人電腦(PC)、筆記本電腦等計算機終端,還可以是其他電子設備。

          如圖6所示,爲本發明實施例的充電電路應用于移動終端的一實例,圖6中移動終端作爲OTG主機與從機連接。主機具有一USB接口,USB接口包括一對電源引腳VBUS和GND,一對信號引腳D+和D-,該USB接口通過USB數據線與從機連接。主機還包括第一開關S1、第二開關S2、USB控制器、PMIC、電池和中央處理器(Central Processing Unit,CPU),USB控制器與CPU電性連接,PMIC分別與電池和CPU電性連接。VBUS引腳通過第二開關S2與PMIC電性連接,信號引腳D+和D-連接第一開關S1,第一開關S1可在位置1和位置2之間切換。通常的,第一開關S1在默認狀態下處于位置1,使得信號引腳D+和D-通過第一開關S1電性連接USB控制器,同時第二開關S2在默認狀態下閉合,也就是說,主機在默認狀態下爲SDP設備;當第一開關S1處于位置2時,將使得信號引腳D+和D-在後端短接,此時主機爲DCP設備。其中,CPU可以替代前述第一控制模塊和第二控制模塊的功能(如將第一控制模塊和第二控制模塊集成到CPU中),對第一開關S1和第二開關S2的切換進行控制。

          當移動終端作爲OTG主機對從機進行充電時,移動終端首先通過USB數據線單端的UID信號識別出主機身份,然後通過PMIC從VBUS上輸出5V電壓到從機;從機接收到VBUS信號後,通過檢測D+/D-狀態來判斷主機接口類型。當第一開關S1處于位置1連接USB控制器時,從機識別主機爲SDP設備,以小電流(如500mA)進行充電,並保持USB數據連接;當第一開關S1處于位置2使得信號引腳D+和D-在後端短接時,從機識別主機爲DCP設備,以大電流(如1.8A)進行充電。

          假設當前正以小電流充電,當主機接收到切換指令時,首先斷開第二開關S2,此時從機檢測到VBUS信號無效,則停止吸收電流,並終止USB數據連接;然後主機切換第一開關S1,使得D+/D-處于短接狀態,將USB接口模擬爲DCP類型;最後主機閉合第二開關S2(如有必要,PMIC可以提前提高輸出功率,避免無法負載更大的電流),此時從機檢測到VBUS信號有效,啓動新的檢測流程,檢測到主機的接口爲DCP類型後,則以大電流進行充電。

          假設當前正以大電流充電,當主機接收到切換指令時,首先斷開第二開關S2,此時從機檢測到VBUS信號無效,停止吸收電流;然後主機切換第一開關S1,使得D+/D-與USB控制器連接,模擬爲SDP類型;最後主機閉合第二開關S2,此時從機檢測到VBUS信號有效,啓動新的檢測流程,檢測到主機的接口爲SDP類型,則以小電流進行充電,並保持USB數據連接。

          采用本發明實施例的充電電路後,移動終端可以模擬爲DCP類型,使得與移動終端連接的從機可以吸收大電流進行充電,解決了終端設備對外充電時,充電電流小,充電速度極其緩慢的技術問題,極大的提高了對外充電的充電速度。當僅需要對外傳輸數據時,移動終端又可以切換回SDP類型,使得移動終端可以根據需要在SDP類型和DCP類型之間靈活切換,滿足了移動終端的各種功能,提升了用戶體驗。同時,當切換到DCP類型時,由于兩信號引腳與USB控制器已斷開了連接,因此物理上斷開了移動終端的USB數據連接,此時只提供充電功能,提高了安全性。

          本發明同時提出一種終端設備,所述終端設備可以是手機、平板等移動終端,也可以是個人電腦(PC)、筆記本電腦等計算機終端,還可以是其他電子設備。所述終端設備包括一充電電路,所述充電電路包括兩信號引腳、兩電源引腳、一USB控制器、一電源模塊和第一開關,所述兩電源引腳與所述電源模塊電性連接,所述兩信號引腳通過所述第一開關在相互短接和電性連接所述USB控制器兩個狀態之間切換。本實施例中所描述的充電電路爲本發明中上述實施例所涉及的充電電路,在此不再贅述。

          本發明實施例的終端設備,通過在信號引腳和USB控制器之間設置一第一開關S1,使得兩信號引腳可以通過第一開關S1在相互短接和電性連接USB控制器兩個狀態之間切換,實現了USB接口在SDP和DCP兩種類型之間切換,當切換爲DCP類型時,與終端設備連接的從機則可以吸收大電流進行充電,解決了終端設備對外充電時,充電電流小,充電速度極其緩慢的技術問題,極大的提高了對外充電的充電速度。當僅需要對外傳輸數據時,終端設備又可以切換回SDP類型,使得終端設備可以根據需要在SDP類型和DCP類型之間靈活切換,滿足了移動終端的各種功能,提升了用戶體驗。

          同時,當切換到DCP類型時,由于兩信號引腳與USB控制器已斷開了連接,因此物理上斷開了終端設備的USB數據連接,此時只提供充電功能,提高了安全性。

          以上參照附圖說明了本發明的優選實施例,並非因此局限本發明的權利範圍。本領域技術人員不脫離本發明的範圍和實質,可以有多種變型方案實現本發明,比如作爲一個實施例的特征可用于另一實施例而得到又一實施例。凡在運用本發明的技術構思之內所作的任何修改、等同替換和改進,均應在本發明的權利範圍之內。

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