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一种智能适应极性和智能保护的充电输出电路及控制方法

阅读：629发布：2023-06-10

专利汇可以提供一种智能适应极性和智能保护的充电输出电路及控制方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明公开了一种智能适应极性和智能保护的充电输出电路及控制方法，该控制方法包括：提供输出电路及软件控制模块，根据预置的极性标志单位时间间隔输出充电电压；提供电流检测判断模块，采集输出电路及软件控制模块输出端的输出电流，并根据输出电流的电流大小判断是否翻转极性标志和关闭输出电路及软件控制模块；提供检测触点处理模块，单位时间翻转检测触点的预置高低电平，并根据检测触点的电平判断是否有被充电设备接入，当有被充电设备接入时，启动输出电路及软件控制模块。本发明以检测电流大小为基础，自动翻转输出正负极性，以电流大小符合范围且没有短路现象的极性为充电极性设定，从而使设备结构摆脱了正负极性的约束。，下面是一种智能适应极性和智能保护的充电输出电路及控制方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种智能适应极性和智能保护的充电输出电路的控制方法，其特征在于，包括提供输出电路及软件控制模块，根据预置的极性标志单位时间间隔输出充电电压；
提供电流检测判断模块，采集所述输出电路及软件控制模块输出端的输出电流，并根据所述输出电流的电流大小判断是否翻转所述极性标志和关闭所述输出电路及软件控制模块；
提供检测触点处理模块，单位时间翻转检测触点的预置高低电平，并根据所述检测触点的电平判断是否有被充电设备接入，当有所述被充电设备接入时，启动所述输出电路及软件控制模块。
2.根据权利要求1所述的智能适应极性和智能保护的充电输出电路的控制方法，其特征在于，当所述电流检测判断模块检测到所述输出电流的电流大小超过预设的电流值时，关闭所述输出电路及软件控制模块的输出，并翻转所述极性标志，改变输出电压极性不能正确充电的次数累加，等待所述输出电路及软件控制模块启动反向输出。
3.根据权利要求2所述的智能适应极性和智能保护的充电输出电路的控制方法，其特征在于，当所述改变输出电压极性不能正确充电的次数达到预设错误次数时，关闭所述输出电路及软件控制模块，系统进入报错保护模式。
4.根据权利要求3所述的智能适应极性和智能保护的充电输出电路的控制方法，其特征在于，在所述报错保护模式中，所述检测触点处理模块判断没有所述被充电设备接入后，系统退出所述报错保护模式，进入待机模式。
5.根据权利要求1所述的智能适应极性和智能保护的充电输出电路的控制方法，其特征在于，当没有所述被充电设备接入时，所述检测触点处理模块检测到所述检测触点的电平为所述预置高低电平，此时所述预置高低电平为高电平，关闭所述输出电路及软件控制模块，系统进入待机模式。
6.根据权利要求5所述的智能适应极性和智能保护的充电输出电路的控制方法，其特征在于，当有所述被充电设备接入时，所述检测触点处理模块检测到所述检测触点的电平被拉低，系统退出所述待机模式，启动所述输出电路及软件控制模块。
7.根据权利要求6所述的智能适应极性和智能保护的充电输出电路的控制方法，其特征在于，所述输出电路及软件控制模块工作时，所述检测触点处理模块单位时间翻转所述检测触点的所述预置高低电平，二次累计判断所述检测触点的电平；
当所述检测触点的电平始终有两次结果等于所述预置高低电平，则判断没有所述被充电设备接入；
当两次结果中有一次所述检测触点的电平不等于所述预置高低电平，则判断有所述被充电设备接入。
8.一种基于权利要求1-7任意一项所述智能适应极性和智能保护的充电输出电路的控制方法的充电输出电路，其特征在于，包括单片机U2、电流限制短路保护检测单元U3、极性翻转控制单元U5、第三电阻R3、第四电阻R4、第七电阻R7、第十三电阻R13、第十四电阻R14及第七电容C7，所述单片机U2的第一引脚接地，所述单片机U2的第七引脚经过所述第十四电阻R14与检测端连接，所述单片机U2的第十三引脚与所述极性翻转控制单元U5的第四引脚连接，所述单片机U2的第十五引脚与所述极性翻转控制单元U5的第二引脚连接，所述单片机U2的第十六引脚经过所述第三电阻R3分别与所述电流限制短路保护检测单元U3的第二引脚和所述极性翻转控制单元U5的第五引脚连接，所述单片机U2的第十八引脚经过所述第十三电阻R13与所述检测端连接，所述单片机U2的第二十引脚分别与高电位端和所述第七电容C7的一端连接，所述第七电容C7的另一端接地，所述电流限制短路保护检测单元U3的第一引脚接地，所述电流限制短路保护检测单元U3的第三引脚与供电电源连接，所述极性翻转控制单元U5的第一引脚分别与所述第七电阻R7的一端和第二充电输出端连接，所述第七电阻R7的另一端接地，所述极性翻转控制单元U5的第二引脚接地，所述极性翻转控制单元U5的第六引脚分别与所述第四电阻R4的一端和第一充电输出端连接，所述第四电阻R4的另一端接地。
9.根据权利要求8所述的智能适应极性和智能保护的充电输出电路，其特征在于，所述供电电源为+5V电压。

说明书全文

一种智能适应极性和智能保护的充电输出电路及控制方法

技术领域

[0001] 本发明涉及电池充电领域，具体的说，是涉及一种智能适应极性和智能保护的充电输出电路及控制方法。

背景技术

[0002] 现有的电池充电设备输出极性不随被充电设备的要求变化，通常以结构约束正负极性的方式固定极性，如手机的各种插头，蓝牙耳机充电盒的结构不允许反向插入，TYPE_C的中心对称等形成正负极性的限定。但结构约束增加结构的设计工作量及工艺要求等，同时有些设施很难做到结构约束。

[0003] 以上不足，值得改善。

发明内容

[0004] 为了克服现有的技术的不足，本发明提供一种智能适应极性和智能保护的充电输出电路及控制方法。

[0005] 本发明技术方案如下所述：一种智能适应极性和智能保护的充电输出电路的控制方法，其特征在于，包括提供输出电路及软件控制模块，根据预置的极性标志单位时间间隔输出充电电压；
提供电流检测判断模块，采集所述输出电路及软件控制模块输出端的输出电流，并根据所述输出电流的电流大小判断是否翻转所述极性标志和关闭所述输出电路及软件控制模块；
提供检测触点处理模块，单位时间翻转检测触点的预置高低电平，并根据所述检测触点的电平判断是否有被充电设备接入，当有所述被充电设备接入时，启动所述输出电路及软件控制模块。

[0006] 根据上述方案的本发明，其特征在于，当所述电流检测判断模块检测到所述输出电流的电流大小超过预设的电流值时，关闭所述输出电路及软件控制模块的输出，并翻转所述极性标志，改变输出电压极性不能正确充电的次数累加，等待所述输出电路及软件控制模块启动反向输出。

[0007] 进一步的，当所述改变输出电压极性不能正确充电的次数达到预设错误次数时，关闭所述输出电路及软件控制模块，系统进入报错保护模式。

[0008] 更进一步的，在所述报错保护模式中，所述检测触点处理模块判断没有所述被充电设备接入后，系统退出所述报错保护模式，进入待机模式。

[0009] 根据上述方案的本发明，其特征在于，当没有所述被充电设备接入时，所述检测触点处理模块检测到所述检测触点的电平为所述预置高低电平，此时所述预置高低电平为高电平，关闭所述输出电路及软件控制模块，系统进入待机模式。

[0010] 进一步的，当有所述被充电设备接入时，所述检测触点处理模块检测到所述检测触点的电平被拉低，系统退出所述待机模式，启动所述输出电路及软件控制模块。

[0011] 更进一步的，所述输出电路及软件控制模块工作时，所述检测触点处理模块单位时间翻转所述检测触点的所述预置高低电平，二次累计判断所述检测触点的电平；当所述检测触点的电平始终有两次结果等于所述预置高低电平，则判断没有所述被充电设备接入；
当两次结果中有一次所述检测触点的电平不等于所述预置高低电平，则判断有所述被充电设备接入。

[0012] 另一方面，一种基于上述任一智能适应极性和智能保护的充电输出电路的控制方法的充电输出电路，其特征在于，包括单片机U2、电流限制短路保护检测单元U3、极性翻转控制单元U5、第三电阻R3、第四电阻R4、第七电阻R7、第十三电阻R13、第十四电阻R14及第七电容C7，所述单片机U2的第一引脚接地，所述单片机U2的第七引脚经过所述第十四电阻R14与检测端连接，所述单片机U2的第十三引脚与所述极性翻转控制单元U5的第四引脚连接，所述单片机U2的第十五引脚与所述极性翻转控制单元U5的第二引脚连接，所述单片机U2的第十六引脚经过所述第三电阻R3分别与所述电流限制短路保护检测单元U3的第二引脚和所述极性翻转控制单元U5的第五引脚连接，所述单片机U2的第十八引脚经过所述第十三电阻R13与所述检测端连接，所述单片机U2的第二十引脚分别与高电位端和所述第七电容C7的一端连接，所述第七电容C7的另一端接地，所述电流限制短路保护检测单元U3的第一引脚接地，所述电流限制短路保护检测单元U3的第三引脚与供电电源连接，所述极性翻转控制单元U5的第一引脚分别与所述第七电阻R7的一端和第二充电输出端连接，所述第七电阻R7的另一端接地，所述极性翻转控制单元U5的第二引脚接地，所述极性翻转控制单元U5的第六引脚分别与所述第四电阻R4的一端和第一充电输出端连接，所述第四电阻R4的另一端接地。

[0013] 根据上述方案的本发明，其特征在于，所述供电电源为+5V电压。

[0014] 本发明的有益效果在于：本发明以检测电流大小为基础，自动翻转输出正负极性，以电流大小符合范围且没有短路现象的极性为充电极性设定，从而使设备结构摆脱了正负极性的约束，简化结构设计和一些特殊结构要求的约束；本发明设有一检测脚，检测与充电正负两极的开短路特性，与充电的正负两极配合实现了智能判断设备状态；本发明对用户使用和产品设计提供了自由度，具有待机低功耗和短路保护功能；本发明可应用于蓝牙耳机挂脖式充电装置。
附图说明

[0015] 图1为本发明一实施例的流程图；图2为本发明一实施例的电路图。

具体实施方式

[0016] 为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。

[0017] 如图1所示，本发明一实施例提供一种智能适应极性和智能保护的充电输出电路的控制方法，包括一下步骤：步骤S1：提供输出电路及软件控制模块，根据预置的极性标志单位时间间隔输出充电电压。输出频率可根据各人的接入习惯设定，如设定为每秒钟输出一次
步骤S2：提供电流检测判断模块，采集输出电路及软件控制模块输出端的输出电流，并根据输出电流的电流大小判断是否翻转极性标志和关闭输出电路及软件控制模块。电流检测判断模块是即时（尽可能快）运行的，输出控制模块关闭时没有电流，电流检测判断模块不工作。当电流检测判断模块检测到输出电流的电流大小超过预设的电流值时，关闭输出电路及软件控制模块的输出，并翻转极性标志，改变输出电压极性不能正确充电的次数累加，等待输出电路及软件控制模块启动反向输出。当改变输出电压极性不能正确充电的次数达到预设错误次数时，关闭输出电路及软件控制模块，系统进入报错保护模式。

[0018] 步骤S3：提供检测触点处理模块，单位时间（如16毫米）翻转检测触点的预置高低电平，并根据检测触点的电平判断是否有被充电设备接入，当有被充电设备接入时，启动输出电路及软件控制模块。当没有被充电设备接入时，检测触点处理模块检测到检测触点的电平为预置高低电平，此时预置高低电平为高电平，关闭输出电路及软件控制模块，系统进入待机模式；当有被充电设备接入时，检测触点处理模块检测到检测触点的电平被拉低，系统退出待机模式，启动输出电路及软件控制模块。

[0019] 在输出电路及软件控制模块工作时，检测触点处理模块单位时间翻转检测触点的预置高低电平，二次累计判断检测触点的电平。当检测触点的电平始终有两次结果等于预置高低电平，则判断没有被充电设备接入；当两次结果中有一次检测触点的电平不等于预置高低电平，则判断有被充电设备接入。

[0020] 本发明的有益效果：本发明以检测电流大小为基础，自动翻转输出正负极性，以电流大小符合范围且没有短路现象的极性为充电极性设定，从而使设备结构摆脱了正负极性的约束，简化结构设计和一些特殊结构要求的约束；本发明对用户使用和产品设计提供了自由度，具有待机低功耗和短路保护功能。

[0021] 在本发明一实施中，在报错保护模式中，检测触点处理模块判断没有被充电设备接入后，系统退出报错保护模式，进入待机模式。

[0022] 如图2所示，一种基于上述任一智能适应极性和智能保护的充电输出电路的控制方法的充电输出电路，包括单片机U2、电流限制短路保护检测单元U3、极性翻转控制单元U5、第三电阻R3、第四电阻R4、第七电阻R7、第十三电阻R13、第十四电阻R14及第七电容C7。单片机U2的第一引脚接地，单片机U2的第七引脚经过第十四电阻R14与检测端连接，单片机U2的第十三引脚与极性翻转控制单元U5的第四引脚连接，单片机U2的第十五引脚与极性翻转控制单元U5的第二引脚连接，单片机U2的第十六引脚经过第三电阻R3分别与电流限制短路保护检测单元U3的第二引脚和极性翻转控制单元U5的第五引脚连接，单片机U2的第十八引脚经过第十三电阻R13与检测端连接，单片机U2的第二十引脚分别与高电位端BT+和第七电容C7的一端连接，第七电容C7的另一端接地，电流限制短路保护检测单元U3的第一引脚接地，电流限制短路保护检测单元U3的第三引脚与供电电源连接，供电电源为+5V电压,极性翻转控制单元U5的第一引脚分别与第七电阻R7的一端和第二充电输出端OUTAB连接，第七电阻R7的另一端接地，极性翻转控制单元U5的第二引脚接地，极性翻转控制单元U5的第六引脚分别与第四电阻R4的一端和第一充电输出端OUTAA连接，第四电阻R4的另一端接地。
本发明设有一检测脚，检测与充电正负两极的开短路特性，与充电的正负两极配合实现了智能判断设备状态。

[0023] 在本实施例中，当检测端、第一充电输出端OUTAA及第二充电输出端OUTAB均为开路状态时，检测端的电压为上拉电压值，判断此时没有被充电设备接入，单片机U2进入待机模式。

[0024] 当检测端均与第一充电输出端OUTAA和第二充电输出端OUTAB短接时，检测端被第一充电输出端OUTAA或者第二充电输出端OUTA将上拉电压拉低或将下拉电压拉高，判断此时有被充电设备接入，输出启动，但单片机U2的第十六引脚检测到短路保护发出短路信号，说明输出不能建立，关闭输出，翻转输出极性输出再次尝试输出，如此，达到一定限制次数后单片机U2进入待机模式（配合短路保护和检测端上拉电压或下拉电压的设定）。

[0025] 当第一充电输出端OUTAA与第二充电输出端OUTAB短接在一起时，因检测端为开路状态，判断此时没有被充电设备接入，输出电压为0，单片机U2进入待机模式。

[0026] 当第一充电输出端OUTAA和第二充电输出端OUTAB任一与检测端短接时，因检测端的上拉电压被拉低，单片机U2启动极性反转找到正确的输出正负极性输出供电。

[0027] 在本实施例中，单片机U2的第十三脚输出第一极性控制信号ODAA，单片机U2的第十五脚输出第二极性控制信号ODAB，第一极性控制信号ODAA与第二极性控制信号ODAB的电平相反。

[0028] 待机模式时，第一极性控制信号ODAA和第二极性控制信号ODAB均为低电平，第一充电输出端OUTAA和第二充电输出端OUTAB为高阻状态。

[0029] 充电状态时，第一极性控制信号ODAA为高电平，第二极性控制信号ODAB为低电平，第一充电输出端OUTAA的电压为电源电压和第二充电输出端OUTAB的电压为0；或者，第一极性控制信号ODAA为低电平，第二极性控制信号ODAB为高电平，第一充电输出端OUTAA的电压为0和第二充电输出端OUTAB的电压为电源电压。

[0030] 在本发明一实施中，单片机U2的第七引脚为TESTA端，用于检测检测端的电压。单片机U2的第十八引脚为FTESTA端，用于为检测端提供上拉电压或者下拉电压。检测端为上拉电压时，单片机U2进入待机模式。

[0031] 在本发明一实施中，单片机U2的第十六引脚为ODTA端，用于检测外部是否短路或者电流大小的状态参数。具体的，在工作启动后供电电源给电流限制短路保护检测单元U3供电，电流限制短路保护检测单元 U3在输出电流过大时压降会加大，从而使单片机U2采集压降，给出外部是否短路或者电流大小的状态参数进行判定。而且电流限制短路保护检测单元U3本身具有很强的抗过载能力，而单片机U2的反应又够快，实现对外部的短路保护和方向确定的判定。

[0032] 在本实施例中，第四电阻R4和电阻使得第一充电输出端OUTAA和第二充电输出端OUTAB为高阻状态，提供预下压。在检测端与任意输出端短接时，将检测端的上拉电压拉低，以便单片机U2由待机模式唤醒。

[0033] 在本实施例中，本发明可应用于蓝牙耳机挂脖式充电装置。具体的，在耳机充电端短接了检测端和两个充电输出端的任一个时，启动输出方向检测，确定方向后给蓝牙耳机提供充电电源，蓝牙耳机通过自己内部的充电管理芯片给耳机内部的锂电池充电。

[0034] 其控制状态变化如下：待机模式：第一极性控制信号ODAA和第二极性控制信号ODBB都为低电平，第一充电输出端OUTAA和第二充电输出端OUTAB输出高阻， FTESTA端输出高电平给检测端，TESTA端的信号为高电平送给单片机U2。

[0035] 启动模式：两个充电输出端任一端与检测端短接，使TESTA端的信号变为低电平，此信号唤醒单片机U2，单片机U2的5V发生单元输出5V供电电源给充电输出端，预定一个充电输出正负极性状态位并根据此状态位控制第一极性控制信号ODAA，第二极性控制信号ODBB的输出，并设定改变输出电压极性不能正确充电的次数。通过ODTA端检测电流状况，符合输出要求则保持输出，不符合则将第一极性控制信号ODAA和第二极性控制信号ODBB变为低电平，关掉输出，翻转充电输出正负极性状态位。改变输出电压极性不能正确充电的次数累加，等待主模块再次启动反向输出，再次检测。若进入充电输出状态则维持，反之改变输出电压极性不能正确充电的次数达到设定值时，进入报错状态。

[0036] 报错保护模式：第一极性控制信号ODAA和第二极性控制信号ODBB都为低电平，第一充电输出端OUTAA和第二充电输出端OUTAB输出高阻， FTESTA端输出高电平，TESTA端为低电平，5V供电电源关掉，系统进入待机，等待TESTA端变为高电平退出报错状态，再次进入待机模式。

[0037] 应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

[0038] 上面结合附图对本发明专利进行了示例性的描述，显然本发明专利的实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明专利的方法构思和技术方案进行的各种改进，或未经改进将本发明专利的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围内。

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