一種充電方式檢測電路及移動終端的製作方法
2023-05-30 22:04:01
專利名稱：一種充電方式檢測電路及移動終端的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於充電電路技術領域，具體地說，是涉及一種針對USB設備充電和充電器充電兩種充電方式而設計的充電方式檢測電路以及採用所述充電方式檢測電路設計的移動終端。
背景技術：
對於目前的手機等移動終端產品來說，很多都帶有標準的USB充電接口，即利用移動終端產品上設置的一個標準USB接口，兼容完成對移動終端的充電和數據通訊的雙重任務。這種移動終端產品都需要解決的一個問題是在利用USB設備和標準的充電器對移動終端進行充電時，移動終端內 部所設置的吸收電流是不一致的。根據USB2.0的規範標準，USB2. 0接口可對外提供的最大輸出電流為500mA。而對於標準的充電器來說，對外可輸出的電流遠遠大於這個值，通常為700mA或者800mA，甚至有些採用大容量電池的專業設備，其採用的充電器的輸出電流還有可能高達IOOOmA以上。鑑於此，在移動終端內部需要對兩種不同的充電方式進行區分，以便採取不同的吸收電流處理策略。否則，在採用USB設備對移動終端進行充電時，若移動終端內部錯誤地採取了大於500mA的吸收電流處理策略，則有可能使得提供充電電流的USB設備因為短路而損壞。目前，用來區分是USB設備充電還是充電器充電的最直接方法是採用4線式USB標準充電器作為附件，並通過將USB接口中的差分信號端子D+、D-短接來區分兩種充電方式。S卩，若移動終端檢測到USB接口中的差分信號端子D+、D-短接，則判定是充電器充電，設置吸收電流為大電流；若移動終端檢測到USB接口中的差分信號端子D+、D-斷開，則判定是USB設備充電，設置吸收電流為小電流。很顯然，這種傳統的充電方式檢測方法只適用於採用USB接口的充電器，而對於某些特殊行業所採用的移動終端，往往需要配置非USB接口的專用充電器設備，這樣現有的充電檢測方法顯然就不適用了。
發明內容本實用新型的目的在於提供一種充電方式檢測電路，以準確地區分出當前所採用的充電方式是USB設備充電還是採用非USB接口的專用充電器進行的充電。為解決上述技術問題，本實用新型採用以下技術方案予以實現一種充電方式檢測電路，包括一個充電器接口、一個數據/充電復用接口和電源管理模塊；所述充電器接口的電源引腳連接電源管理模塊的充電電流輸入端子；所述數據/充電復用接口的電源引腳一方面通過一顆僅在數據/充電復用接口有電源輸入時導通的開關元件連接所述電源管理模塊的充電電流輸入端子，另一方面連接所述電源管理模塊的檢測端子。優選的，所述開關元件優選採用一顆二極體進行電路設計，所述二極體的陽極連接數據/充電復用接口的電源引腳，二極體的陰極連接所述電源管理模塊的充電電流輸入端子。當然，所述開關元件也可以採用一顆MOS管進行電路設計，具體可以選用一顆N溝道MOS管，將所述MOS管的柵極通過限流電阻連接所述數據/充電復用接口的電源引腳，漏極連接所述數據/充電復用接口的電源引腳，源極連接所述電源管理模塊的充電電流輸入 端子。進一步的，所述電源管理模塊的充電電流輸出端子連接電池，輸出電流為電池充電。為了節約電源管理模塊的接口資源，優選採用電源管理模塊的過壓保護端子作為所述的檢測端子，連接數據/充電復用接口的電源引腳。為了保護電源管理模塊的檢測端子，優選將所述數據/充電復用接口的電源引腳通過限流電阻連接所述電源管理模塊的檢測端子，以限制流入到檢測端子的電流，避免對電源管理模塊的接口造成損壞。優選的，在所述數據/充電復用接口的電源引腳上連接有濾波穩壓電路，以穩定通過數據/充電復用接口引入的電源。再進一步的，所述充電器接口為非USB接口的專用充電器接口，例如圓形接口 ；所述數據/充電復用接口為USB接口。優選的，為了抑制靜電衝擊對產品內部電路板造成的損壞，在所述USB接口中，優選將其差分信號引腳各自通過一路壓敏電阻接地，以實現浪湧電流的快速洩放。基於上述充電方式檢測電路的結構設計，本實用新型還提供了一種採用所述充電方式檢測電路設計的移動終端，包括電池、一個充電器接口、一個數據/充電復用接口和電源管理模塊；所述充電器接口的電源引腳連接電源管理模塊的充電電流輸入端子；所述數據/充電復用接口的電源引腳一方面通過一顆僅在數據/充電復用接口有電源輸入時導通的開關元件連接所述電源管理模塊的充電電流輸入端子，另一方面連接所述電源管理模塊的檢測端子。通過電源管理模塊對其充電電流輸入端子和檢測端子的信號輸入狀態進行綜合檢測，以實現對兩種充電模式的準確識別。與現有技術相比，本實用新型的優點和積極效果是本實用新型的充電方式檢測電路結構簡單，易於實現，通過配合簡單的軟體流程對電源管理模塊的充電電流輸入端子和檢測端子的信號輸入狀態進行綜合檢測，從而可以方便、準確地區分出兩種不同的充電模式，進而確定出合適的吸收電流控制電池的充電過程。由此不僅滿足了電池的多種充電要求，而且可以有效避免在採用數據設備兼用於為移動終端充電時，可能導致的數據設備損毀等問題的發生，在切實保證行動裝置充電安全的同時，實現了對外部數據設備的有效保護。結合附圖閱讀本實用新型實施方式的詳細描述後，本實用新型的其他特點和優點將變得更加清楚。
圖I是本實用新型所提出的充電方式檢測電路的一種實施例的電路原理圖；圖2是本實用新型所提出的充電方式檢測電路的另外一種實施例的電路原理圖。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型的具體實施方式
進行詳細地描述。本實施例針對在移動終端產品上 設置有獨立的充電器接口和獨立的可兼用於充電和數據傳輸的復用接口(即數據/充電復用接口，以下簡稱為復用接口)的情況，提出了一種可以準確區分出兩種充電方式的檢測電路。該充電方式檢測電路利用移動終端內部的電源管理模塊分別接收來自充電器接口或者復用接口輸入的充電電源，並在有充電電源輸入的情況下，進一步判斷復用接口的電源引腳上是否有電源接入，若有電源接入，則判定為通過復用接口充電，並設置成小電流充電模式，比如設置吸收電流小於500mA，以保護外部的數據設備；若無電源接入，則判定為充電器充電，並設置成大電流充電模式，比如設置吸收電流大於700mA，以實現對電池的快速充電。為了實現上述的充電方式檢測過程，本實施例首先在電路結構設計上，將電源管理模塊的充電電流輸入端子分別與充電器接口和復用接口的電源引腳對應連接，並在復用接口的電源引腳與電源管理模塊的充電電流輸入端子之間的充電電源傳輸線路中增設一個開關元件，同時將復用接口的電源引腳連接至所述電源管理模塊的一路檢測端子上，設置所述開關元件僅在復用接口上有電源接入時導通，以避免通過充電器輸入的電源錯誤地流入到所述電源管理模塊的該路檢測端子中，造成充電方式的誤判。其次，在電源管理模塊的軟體程序中增加對其充電電流輸入端子和檢測端子的電平狀態進行檢測和充電方式判斷的過程。例如在充電電流輸入端子上有電壓輸入時，產生一個中斷信號，控制系統進入充電方式的判斷過程。在此過程中，對電源管理模塊的檢測端子進行檢測，若檢測端子上有電壓輸入，則判定為通過復用接口充電；若檢測端子上沒有電壓輸入，則判定為充電器充電。為了描述清楚簡便起見，本實施例以下以USB接口作為所述的復用接口為例，通過兩個具體的實施例，對所述充電方式檢測電路的具體組建結構及工作原理進行詳細的闡述。實施例一，本實施例的開關元件以一顆支持大電流的二極體D7003為例進行說明，參見圖I所示。圖I中，CN7001為充電器接口，用於插接專用的充電器設備，例如可以選用圓形的非標準充電器接口，或者其他非USB接口形式的專用充電器接口。將所述充電器接口CN7001的電源引腳2連接到移動終端內部的電源管理模塊的充電電流輸入端子VCHG上，以通過電源管理模塊傳輸充電電流，為移動終端的電池充電。CN7002為數據/充電復用接口，以USB接口為例進行說明，將USB接口的電源引腳Vbus連接到二極體D7003的陽極，將二極體D7003的陰極連接電源管理模塊的充電電流輸入端子VCHG，並將USB接口的電源引腳Vbus通過限流電阻R7024連接到電源管理模塊的一路檢測端子MSM_0VP上。當用戶採用充電器對移動終端進行充電時，將充電器插接到所述的充電器接口CN7001上，通過充電器輸出的充電電流通過充電器接口 CN7001的電源引腳2傳輸至電源管理模塊的充電電流輸入端子VCHG上。電源管理模塊在檢測到其充電電流輸入端子VCHG上有電源輸入時，轉而對其檢測端子MSM_0VP的電平狀態進行檢測。由於此時USB接口 CN7002上並沒有插接USB設備，因此該檢測端子MSM_0VP的電平狀態為低，即0V，由此，電源管理模塊即可判定出當前的充電方式為充電器充電，設置吸收電流為大電流，比如大於700mA，進而通過電源管理模塊的充電電流輸出端子輸出充電電流,為移動終端內部的電池充電。當用戶採用USB設備對移動終端進行充電時，將USB設備插接到USB接口 CN7002上，此時，移動終端除了可以與外部的USB設備進行數據交互外，還可以利用USB設備為其自身的電池充電。具體來講，將USB設備中的+5V直流電源通過USB接口 CN7002的電源引腳Vbus引入，一方面控制二極體D7003正嚮導通，使充電電流流入電源管理模塊的充電電流輸入端子VCHG ;另一方面通過限流電阻R7024傳輸至電源管理模塊的檢測端子MSM_0VP。電源管理模塊在檢測到其充電電流輸入端子VCHG和檢測端子MSM_0VP均有電壓輸入時，判定當前的充電方式為USB設備充電，進而設置吸收電流為小電流，比如500mA，以避免造成USB設備短路損壞。將電源管理模塊的充電電流輸出端子連接電池，輸出充電電流為電池充電。考慮到一種特殊情況，即用戶採用充電器對移動終端進行充電的過程中，同時將移動終端與外部的USB設備連接，進行數據通信。在此情況下，由於通過充電器接口 CN7001和USB接口 CN7002均有電源輸入，因而電源管理模塊的充電電流輸入端子VCHG和檢測端·子MSM_0VP均為高電平，此時，電源管理模塊判定當前的充電方式為USB設備充電，設置吸收電流為小電流。但是，在這種情況下，輸入到電源管理模塊的充電電流顯然是通過充電器提供的(因為此時二極體D7003處於截止狀態)，在這裡將該種充電模式設定為USB設備充電，是為了限制吸收電流，避免對USB設備造成損壞。為了避免過多的佔用電源管理模塊的接口資源，本實施例優選採用電源管理模塊的過壓保護端子作為所述的檢測端子MSM_0VP，在對通過USB接口 CN7002輸入的電源進行過壓保護的同時，兼用於充電方式的檢測判斷。為了使得通過USB接口 CN7002輸入的直流電源穩定，本實施例優選在USB接口CN7002的電源引腳Vbus上增設穩壓濾波電路，如圖I所示，具體可以設置並聯接地的穩壓管D7005、濾波電容C7005和電阻R7006，以濾除電源線上的幹擾噪波。此外，在電源管理模塊的檢測端子MSM_0VP上也可以進一步連接穩壓電路，如圖I所示，比如並聯接地的穩壓管D7004和電阻R7032，以進一步穩定輸入到電源管理模塊的檢測端子MSM_0VP中的電壓，提高檢測結果的準確度。為了避免移動終端在與外部USB設備插接時，引入靜電幹擾造成移動終端內部電路板的損壞，本實施例優選在USB接口 CN7002的差分信號引腳USB_DN、USB_DP上各自連接一路壓敏電阻RV7003、RV7002，通過壓敏電阻RV7003、RV7002將引入的浪湧電壓洩放到地，以起到保護移動終端的目的。實施例二，本實施例的開關元件以一顆MOS管Q7002為例進行說明，參見圖2所
/Jn o圖2中，所述MOS管Q7002優選採用一顆N溝道MOS管進行電路設計。將MOS管Q7002的柵極通過限流電阻R7002連接到USB接口 CN7002的電源引腳Vbus上，MOS管Q7002的漏極連接USB接口 CN7002的電源引腳Vbus，源極連接電源管理模塊的充電電流輸入端子VCHG。其他器件的連接方式參照實施例一中的相關描述，本實施例在此不作重複說明。當用戶採用充電器對移動終端進行充電時，若此時USB接口 CN7002上沒有插入USB設備，則電源管理模塊的檢測端子MSM_0VP為低電平狀態，此時，電源管理模塊判定當前的充電模式為充電器充電，設置吸收電流為大電流，並輸出充電電流為移動終端內部的電池快速充電。若此時USB接口 CN7002上有外部USB設備插入，則電源管理模塊會檢查到其檢測端子MSM_OVP為高電平。此時，電源管理模塊將當前的充電模式判定為USB設備充電，並設置吸收電流為小電流，以避免對USB設備造成損壞。很顯然，在這種情況下，MOS管Q7002是處於截止狀態的，因此，為電源管理模塊提供充電電流的設備仍為充電器，之所以將這種充電模式限定為USB設備充電，是為了限制吸收電流的大小，以起到保護USB設備的目的。當用戶採用USB設備對移動終端進行充電時，將USB設備插接到USB接口 CN7002上，通過USB接口 CN7002的電源引腳Vbus輸入的+5V直流電源通過限流電阻R7002作用到MOS管Q7002的柵極，控制MOS管Q7002飽和導通，進而將+5V直流電源通過MOS管Q7002的漏極和源極傳輸至電源管理模塊的充電電流輸入端子VCHG。電源管理模塊在檢測到其充電電流輸入端子VCHG有電壓輸入時，轉而對其檢測端子MSM_0VP的電平狀態進行檢測，由於此時通過USB接口 CN7002輸入的+5V直流電源同時也輸入到了電源管理模塊的檢測端子MSM_0VP，因此，電源管理模塊的檢測端子MSM_0VP也為高電平。此時，電源管理模塊判定當前的充電方式為USB設備充電，進而設置吸收電流為小電流，並通過其充電電流輸出端子輸出充電電流，為電池充電。當然，對於所述開關元件的選型，本實施例並不僅限於以上舉例，只要能夠滿足僅在USB接口上有電源輸入時導通的條件即可，本實施例對此不進行具體限制。當然，本實施例所提出的充電方式檢測電路也並不僅限於移動終端產品，在其他設置有獨立的充電器接口和數據/充電復用接口的電子產品上同樣適用，本實施例對此不進行具體限制。應當指出的是，以上所述僅是本實用新型的一種優選實施方式，對於本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本實用新型的保護範圍。
權利要求1.一種充電方式檢測電路，其特徵在於包括一個充電器接口、一個數據/充電復用接口和電源管理模塊；所述充電器接口的電源引腳連接電源管理模塊的充電電流輸入端子；所述數據/充電復用接口的電源引腳一方面通過一顆僅在數據/充電復用接口有電源輸入時導通的開關元件連接所述電源管理模塊的充電電流輸入端子，另一方面連接所述電源管理模塊的檢測端子。
2.根據權利要求I所述的充電方式檢測電路，其特徵在於所述開關元件為一顆二極體，所述二極體的陽極連接數據/充電復用接口的電源引腳，二極體的陰極連接所述電源管理模塊的充電電流輸入端子。
3.根據權利要求I所述的充電方式檢測電路，其特徵在於所述開關元件為一顆N溝道MOS管，所述MOS管的柵極通過限流電阻連接所述數據/充電復用接口的電源引腳，漏極連接所述數據/充電復用接口的電源引腳，源極連接所述電源管理模塊的充電電流輸入端子。
4.根據權利要求I所述的充電方式檢測電路，其特徵在於所述電源管理模塊的充電電流輸出端子連接電池，輸出電流為電池充電。
5.根據權利要求I至4中任一項所述的充電方式檢測電路，其特徵在於所述電源管理模塊的檢測端子為過壓保護端子。
6.根據權利要求I至4中任一項所述的充電方式檢測電路，其特徵在於所述數據/充電復用接口的電源引腳通過限流電阻連接所述電源管理模塊的檢測端子。
7.根據權利要求6所述的充電方式檢測電路，其特徵在於在所述數據/充電復用接口的電源引腳上連接有濾波穩壓電路。
8.根據權利要求I至4中任一項所述的充電方式檢測電路，其特徵在於所述充電器接口為非USB接口的專用充電器接口 ；所述數據/充電復用接口為USB接口。
9.根據權利要求8所述的充電方式檢測電路，其特徵在於在所述USB接口中，其差分信號引腳各自通過一路壓敏電阻接地。
10.一種移動終端，其特徵在於包括電池和如權利要求I至9中任一項權利要求所述的充電方式檢測電路。
專利摘要本實用新型公開了一種充電方式檢測電路及移動終端，包括一個充電器接口、一個數據/充電復用接口和電源管理模塊；所述充電器接口的電源引腳連接電源管理模塊的充電電流輸入端子；所述數據/充電復用接口的電源引腳一方面通過一顆僅在數據/充電復用接口有電源輸入時導通的開關元件連接所述電源管理模塊的充電電流輸入端子，另一方面連接所述電源管理模塊的檢測端子。本實用新型的充電方式檢測電路通過對電源管理模塊的充電電流輸入端子和檢測端子的信號輸入狀態進行綜合檢測，從而可以準確地區分出兩種不同的充電模式，進而確定出合適的吸收電流控制電池的充電過程，滿足了電池的多種充電要求，並且確保了充電設備的安全。
文檔編號H02J7/00GK202798035SQ20122031155
公開日2013年3月13日 申請日期2012年6月29日 優先權日2012年6月29日
發明者陳雷 申請人:青島海信移動通信技術股份有限公司