一種usb接口充電握手方法以及可快速充電的電源適配器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種USB接口充電握手方法以及可快速充電的電源適配器，該方法，通過(guò)USB線纜連接電源適配器和USB設(shè)備；USB設(shè)備的充電管理電路按照USB設(shè)備預(yù)先固化好的約定編碼來(lái)控制VBUS的通斷；電源適配器通過(guò)識(shí)別VBUS的通斷，還原出USB設(shè)備上預(yù)先固化好的約定編碼；如果還原出的USB設(shè)備上的約定編碼與電源適配器預(yù)先固化好的約定編碼一致則握手成功；反之，握手失敗。該電源適配器包括VBUS電流檢測(cè)電路、依次連接在VBUS電流檢測(cè)電路輸出端的控制電路A和AC/DC電路。本發(fā)明不改變電源適配器輸出電流的前提下，提高電源適配器的輸出電壓給USB設(shè)備，提供更高的輸入功率，加快充電速度。
【專利說(shuō)明】—種USB接口充電握手方法以及可快速充電的電源適配器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明屬于USB接口充電領(lǐng)域，具體涉及USB接口的充電握手方法以及可快速充電的電源適配器。
【背景技術(shù)】
[0002]目前基于USB接口的充電電壓有兩種。方案一是標(biāo)準(zhǔn)的5.0V電壓輸出，電壓不可變。方案二是以美國(guó)高通公司為代表的方案，輸出電壓可變，USB設(shè)備和電源適配器通過(guò)USB接口的DP、DM信號(hào)握手，確定輸出電壓是5.0V輸出還是其他高電壓值輸出，已達(dá)到高電壓輸電、快速充電的目的。
[0003]以上方案一缺點(diǎn)是:無(wú)法輸出高電壓以便提供大的輸入功率給充電芯片；方案二缺點(diǎn)是:USB設(shè)備和電源適配器需要識(shí)別不同邏輯的DP、DM信號(hào)，對(duì)硬件電路要求高，方案實(shí)現(xiàn)成本高。
[0004]目前通訊業(yè)內(nèi)沒(méi)有統(tǒng)一的USB快速充電標(biāo)準(zhǔn)，以高通公司為代表的快速充電方法存在方案二的缺陷，開(kāi)發(fā)一種硬件實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單、可靠的USB接口握手方法來(lái)滿足快速充電的需求，很有意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是:提供一種硬件實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單可靠的USB接口握手方法，基于現(xiàn)有的USB2.0或者USB3.0接口信號(hào)，實(shí)現(xiàn)USB設(shè)備和電源適配器的充電握手，不改變電源適配器輸出電流的前提下，通過(guò)提高電源適配器的輸出電壓給USB設(shè)備提供更高的輸入功率，加快充電速度，實(shí)現(xiàn)快速充電。本發(fā)明還提供了一種可快速充電的電源適配器。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)解決方案是:
[0007]一種USB接口充電握手方法，其特殊之處在于，包括以下步驟:
[0008]I】通過(guò)USB線纜連接電源適配器和USB設(shè)備；
[0009]2.1lUSB設(shè)備的充電管理電路按照USB設(shè)備預(yù)先固化好的約定編碼來(lái)控制VBUS的通斷，所述USB設(shè)備預(yù)先固化好的約定編碼的最后一位代表VBUS導(dǎo)通；
[0010]2.2】電源適配器通過(guò)識(shí)別VBUS上的電流的通斷，還原出USB設(shè)備上預(yù)先固化好的約定編碼；
[0011]如果還原出的USB設(shè)備上的約定編碼與電源適配器預(yù)先固化好的約定編碼一致，則握手成功；
[0012]如果還原出USB設(shè)備上的約定編碼與電源適配器預(yù)先固化好的約定編碼不一致，則握手失敗。
[0013]上述電源適配器包括AC/DC電路、用于控制AC/DC電路的輸出電壓值的控制電路A以及用于檢測(cè)VBUS通斷的VBUS電流檢測(cè)電路，VBUS電流檢測(cè)電路的輸出端連接至控制電路A的輸入端，控制電路A的輸出端連接至AC/DC電路的輸入端。
[0014] 上述步驟2.2】中，如果握手成功，VBUS電流檢測(cè)電路輸出中斷信號(hào)給控制電路A，控制電路A收到中斷信號(hào)后，控制AC/DC電路將輸出電壓由標(biāo)準(zhǔn)電壓變?yōu)殡妷褐蹈哂跇?biāo)準(zhǔn)電壓的高電壓，例如9V或者12V。
[0015]上述USB設(shè)備包括電池、充電管理電路以及控制電路B，所述控制電路B按照USB設(shè)備預(yù)先固化好的約定編碼輸出控制信號(hào)給充電管理電路，充電管理電路的輸出連接至電池，控制電路B控制充電管理電路完成VBUS的通斷，所述控制信號(hào)是控制VBUS導(dǎo)通及關(guān)斷的信號(hào)。
[0016]一種可快速充電的電源適配器，包括AC/DC電路，其特殊之處在于:所述可快速充電的電源適配器還包括用于控制AC/DC電路的輸出電壓值的控制電路A以及用于檢測(cè)VBUS通斷的VBUS電流檢測(cè)電路，VBUS電流檢測(cè)電路的輸出端連接至控制電路A的輸入端，控制電路A的輸出端連接至AC/DC電路的輸入端。
[0017]上述VBUS電流檢測(cè)電路包括一個(gè)串聯(lián)在VBUS線路上的一個(gè)能夠產(chǎn)生壓降的電子器件、并聯(lián)在該電子器件兩端的ADC模數(shù)轉(zhuǎn)換電路以及與ADC模數(shù)轉(zhuǎn)換電路輸出端連接的微控制器，微控制器的輸出端接至控制電路A。
[0018]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn):
[0019]1、本方法握手成功后，可提供更高的輸出電壓和更高的輸出功率，提高USB設(shè)備對(duì)電池的充電速度；
[0020]2、本方法不改變現(xiàn)有的USB接口信號(hào)定義，實(shí)現(xiàn)方法簡(jiǎn)單，可靠；
[0021]3、本方法不改變電源適配器輸出電流，傳輸線路上功率損耗??；
[0022]4、本發(fā)明的電源適配器，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，對(duì)硬件電路要求不高，方案實(shí)現(xiàn)成本低；并且向下兼容不支持快速充電的USB設(shè)備，USB設(shè)備包括各種手機(jī)、平板電腦等；
[0023]5、本發(fā)明的USB設(shè)備向下兼容不支持快速充電的電源適配器。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0024]圖1為本發(fā)明的原理圖；
[0025]圖2為VBUS電流檢測(cè)電路的原理圖；
[0026]其中:1-AC/DC電路、2-控制電路A、3_VBUS電流檢測(cè)電路、4_控制電路B、5_充電管理電路、6-電池。
【具體實(shí)施方式】
[0027]以手機(jī)以及給手機(jī)充電的電源適配器為例，說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)。該手機(jī)的電源適配器可以輸出標(biāo)準(zhǔn)電壓5.0V、高電壓12.0V兩種電壓，默認(rèn)輸出標(biāo)準(zhǔn)電壓5.0V,最大輸出電流1.0A，手機(jī)及電源適配器上預(yù)先固化好的約定編碼均為“10101011”。
[0028]如圖1，可快速給手機(jī)充電的電源適配器，包括AC/DC電路1、控制電路A2以及VBUS電流檢測(cè)電路3。
[0029]AC/DC電路，實(shí)現(xiàn)交流電壓到直流電壓的轉(zhuǎn)換，輸出電壓初始值5.0V,輸出電壓值可調(diào)。AD/DC電路可以直接利用現(xiàn)有電源適配器上的AD/DC電路，無(wú)需改變。
[0030]控制電路A，用于控制AC/DC電路的輸出電壓。
[0031]VBUS電流檢測(cè)電路，通過(guò)識(shí)別VBUS上的電流通斷，還原出手機(jī)上預(yù)先固化好的約定編碼；判斷手機(jī)上預(yù)先固化好的約定編碼與預(yù)先固化在電源適配器上的約定編碼是否一致，如果一致，則握手成功，VBUS電流檢測(cè)電路輸出中斷信號(hào)給控制電路A，控制電路A收到中斷信號(hào)后，控制AC/DC電路將輸出電壓由標(biāo)準(zhǔn)電壓5.0V變?yōu)楦唠妷?2.0V ;如果不一致，則握手失敗，AC/DC電路輸出標(biāo)準(zhǔn)電壓5.0V。實(shí)現(xiàn)該功能的電路結(jié)構(gòu)很多，包括但不限于圖2的結(jié)構(gòu)。
[0032]如圖2，VBUS電流檢測(cè)電路包括一個(gè)串聯(lián)在VBUS線路上的精密電阻(或者其他能產(chǎn)生壓降的器件，例如，二極管、三極管等)、并聯(lián)在精密電阻兩端的ADC模數(shù)轉(zhuǎn)換電路以及與ADC模數(shù)轉(zhuǎn)換電路輸出端連接的微控制器，微控制器的輸出端接至控制電路A，當(dāng)VBUS線路上有電流通過(guò)時(shí)，精密電阻兩端產(chǎn)生電壓差，ADC模數(shù)轉(zhuǎn)換電路檢測(cè)到電壓差的存在甚至大小，將檢測(cè)結(jié)果輸出給微控制器，微控制器對(duì)檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行判斷，如果檢測(cè)結(jié)果與預(yù)先固化在電源適配器上的約定編碼一致，微控制器將判斷結(jié)果上報(bào)控制電路A，控制電路A產(chǎn)生中斷，如果不一致，微控制器不把判斷結(jié)果上報(bào)給控制電路A或者微控制器將判斷結(jié)果上報(bào)控制電路A，控制電路A不發(fā)生動(dòng)作。
[0033]可利用上述適配器快速充電的手機(jī)，包括控制電路B4、充電管理電路5以及電池6。
[0034]控制電路B的功能是按照預(yù)先固化在手機(jī)上的約定編碼輸出控制信號(hào)給充電管理電路，使充電管理電路按照控制信號(hào)完成VBUS電源的通斷，導(dǎo)通有電流從VBUS流出，關(guān)斷無(wú)電流從VBUS流出。導(dǎo)通代表邏輯“1”，不導(dǎo)通代表邏輯“0”，控制信號(hào)的最后一位為“I”。例如:編碼規(guī)則為“10101011”，如果USB設(shè)備和電源適配器的約定編碼均為“10101011”，則握手成功；否則，握手失敗。
[0035]充電管理電路可以直接利用現(xiàn)有USB設(shè)備上的充電管理電路，無(wú)需改變。
[0036]AC/DC電路、控制電路A、控制電路B以及充電管理電路的結(jié)構(gòu)，本領(lǐng)域技術(shù)人員均可以理解，因此不做示例。
[0037]一種USB接口充電握手方法，包括以下步驟:
[0038]I】通過(guò)USB線纜連接電源適配器和手機(jī)；
[0039]2.1】手機(jī)上的充電管理電路按照手機(jī)上預(yù)先固化好的約定編碼“10101011”來(lái)控制VBUS的通斷；導(dǎo)通有電流從VBUS流出，關(guān)斷無(wú)電流從VBUS流出；導(dǎo)通代表邏輯“1”，不導(dǎo)通代表邏輯“O”；
[0040]2.2】電源適配器的VBUS電流檢測(cè)電路檢測(cè)VBUS上是否有電流輸出，在設(shè)定時(shí)間內(nèi)還原出手機(jī)上預(yù)先固化好的約定編碼，VBUS電流檢測(cè)電路在檢測(cè)到第一個(gè)邏輯“I”后觸發(fā)對(duì)約定編碼的邏輯判斷；判斷VBUS上的電流變化與電源適配器上預(yù)先固化好的約定編碼是否一致，如果一致，則握手成功，VBUS電流檢測(cè)電路輸出中斷信號(hào)給控制電路A，控制電路A收到中斷信號(hào)后，控制AC/DC電路將輸出電壓由標(biāo)準(zhǔn)電壓5.0V變?yōu)楦唠妷?2.0V，繼而充電管理電路輸入電壓12.0V,經(jīng)過(guò)電壓變換后對(duì)電池充電；如果不一致，則握手失敗，電源適配器輸出標(biāo)準(zhǔn)電壓5.0V，充電管理電路輸入電壓5.0V，經(jīng)過(guò)電壓變換后對(duì)電池充電。
[0041]電源適配器輸出12.0V和5.0V的電壓時(shí)，輸出電流均為1.0A,能夠?qū)ν馓峁┑墓β?
[0042]12.0V XL 0A=12.0ff
[0043] 5.0V XL 0A=5.0ff[0044]假設(shè)電池電壓3.7V，充電管理電路恒流充電時(shí)效率為90%，忽略充電管理電路不同輸入電壓效率差異。兩種情況下手機(jī)對(duì)電池的恒流充電時(shí)能夠提供的電流分別為:
[0045]12.0ff X90%/3.7V=2.9A
[0046]5.0ff X90%/3.7V=1.2k
[0047]以上實(shí)例，可以清晰的反映采用USB接口充電握手方法后，不改變電源適配器輸出電流的情況下，通過(guò)提高電壓可以大幅度的提高電池充電電流，縮短充電時(shí)間。
[0048]該方案的USB設(shè)備匹配非本方案所涉及的電源適配器使用時(shí)，VBUS上產(chǎn)生的編碼不被非本方案的電源適配器識(shí)別，電源適配器輸出標(biāo)準(zhǔn)電壓。USB設(shè)備可以正常對(duì)電池充電。
[0049]該方案的電源適配器匹配非本方案的USB設(shè)備時(shí)，VBUS默認(rèn)輸出標(biāo)準(zhǔn)電壓。非本方案的USB設(shè)備可以對(duì)電池充電。
【權(quán)利要求】
1.一種USB接口充電握手方法，其特征在于，包括以下步驟: .1】通過(guò)USB線纜連接電源適配器和USB設(shè)備； .2.1】USB設(shè)備的充電管理電路按照USB設(shè)備預(yù)先固化好的約定編碼來(lái)控制VBUS的通斷，所述USB設(shè)備預(yù)先固化好的約定編碼的最后一位代表VBUS導(dǎo)通； .2.2】電源適配器通過(guò)識(shí)別VBUS上的電流的通斷，還原出USB設(shè)備上預(yù)先固化好的約定編碼； 如果還原出的USB設(shè)備上的約定編碼與電源適配器預(yù)先固化好的約定編碼一致，則握手成功； 如果還原出USB設(shè)備上的約定編碼與電源適配器預(yù)先固化好的約定編碼不一致，則握手失敗。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的USB接口充電握手方法，其特征在于，所述電源適配器包括AC/DC電路、用于控制AC/DC電路的輸出電壓值的控制電路A以及用于檢測(cè)VBUS通斷的VBUS電流檢測(cè)電路，VBUS電流檢測(cè)電路的輸出端連接至控制電路A的輸入端，控制電路A的輸出端連接至AC/DC電路的輸入端。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的USB接口充電握手方法，其特征在于， 步驟2.2】中，如果握手成功，VBUS電流檢測(cè)電路輸出中斷信號(hào)給控制電路A，控制電路A收到中斷信號(hào)后，控制AC/DC電路將輸出電壓由標(biāo)準(zhǔn)電壓變?yōu)殡妷褐蹈哂跇?biāo)準(zhǔn)電壓的高電壓。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3任一所述的USB接口充電握手方法，其特征在于，所述USB設(shè)備包括電池、充電管理電路以及控制電路B，所述控制電路B按照USB設(shè)備預(yù)先固化好的約定編碼輸出控制信號(hào)給充電管理電路，充電管理電路的輸出連接至電池，控制電路B控制充電管理電路完成VBUS的通斷，所述控制信號(hào)是控制VBUS導(dǎo)通及關(guān)斷的信號(hào)。
5.一種可快速充電的電源適配器，包括AC/DC電路，其特征在于:所述可快速充電的電源適配器還包括用于控制AC/DC電路的輸出電壓值的控制電路A以及用于檢測(cè)VBUS通斷的VBUS電流檢測(cè)電路，VBUS電流檢測(cè)電路的輸出端連接至控制電路A的輸入端，控制電路A的輸出端連接至AC/DC電路的輸入端。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的可快速充電的電源適配器，其特征在于:所述VBUS電流檢測(cè)電路包括一個(gè)串聯(lián)在VBUS線路上的一個(gè)能夠產(chǎn)生壓降的電子器件、并聯(lián)在該電子器件兩端的ADC模數(shù)轉(zhuǎn)換電路以及與ADC模數(shù)轉(zhuǎn)換電路輸出端連接的微控制器，微控制器的輸出端接至控制電路A。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的可快速充電的電源適配器，其特征在于:所述能夠能夠產(chǎn)生壓降的電子器件為精密電阻或者二極管或者三極管。
【文檔編號(hào)】H02J7/00GK103972955SQ201410113868
【公開(kāi)日】2014年8月6日 申請(qǐng)日期:2014年3月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月24日
【發(fā)明者】段崇修 申請(qǐng)人:西安乾易企業(yè)管理咨詢有限公司