CN111431233A - 充电电路及充电装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种充电装置，包括：电源模块、开关模块、驱动模块、控制模块、USB接口，开关模块的第一固定端与电源模块的正极端连接，开关模块的第二固定端与电源模块的负极端连接，开关模块的活动端与驱动模块的输入端连接，驱动模块的输出端与控制模块的输入端连接，控制模块的输出端分别与USB接口的DATA+引脚以及USB接口的DATA‑引脚连接，USB接口的VBUS引脚与电源模块的正极端连接，USB接口的GND引脚与电源模块的负极端连接；在开关模块的活动端与第一固定端连接的情况之下，DATA+引脚以及DATA‑引脚通过电阻与USB接口的GND引脚连接；在开关模块的活动端与第二固定端连接的情况之下，DATA+引脚以及DATA‑引脚短接。本发明可以解决外接设备充电测试时操作复杂的问题。

Description

充电电路及充电装置

技术领域

本发明涉及电子通信技术领域，尤其涉及一种充电电路及充电装置。

背景技术

目前市面上的电子设备均为自身携带电池作为电源的设备，而这样的电源设备需要面对的问题是充电。为保证产品的安全以及实用性，常需要对于电子设备进行充电测试，以保证电子设备在不同的充电产品下能够安全的进行充电。目前流行的充电方式一般有：旅行充电器充电，PC端USB接口充电以及点烟器充电。

多种充电方式的接口形式和电气特征都不相同，所提供的充电电流也不尽相同，目前在没有一个对应接口可以完全模拟这多种充电接口。在测试充电的时候，模拟多种接口，以测试电子设备在多种不同充电器的连接下的充电效果。由于多种接口不同的电气特性，每测试一种接口状态，必然需要单独制作一根对应的充电线来模拟对应的充电状态，往往需要多根不同的充电线，操作复杂且浪费。

发明内容

本发明提供一种充电装置，以解决外接设备充电测试时操作复杂的问题。

为了解决上述问题，本发明采用下述技术方案：

一种充电装置，包括：电源模块、开关模块、驱动模块、控制模块、USB接口，其中，开关模块的第一固定端与电源模块的正极端连接，开关模块的第二固定端与电源模块的负极端连接，开关模块的活动端与驱动模块的输入端连接，驱动模块的输出端与控制模块的输入端连接，控制模块的输出端分别与USB接口的DATA+引脚以及USB接口的DATA-引脚连接，USB接口的VBUS引脚与电源模块的正极端连接，USB接口的GND引脚与电源模块的负极端连接；在开关模块的活动端与第一固定端连接的情况之下，USB接口的DATA+引脚以及USB接口的DATA-引脚通过电阻与USB接口的GND引脚连接；在开关模块的活动端与第二固定端连接的情况之下，USB接口的DATA+引脚以及USB接口的DATA-引脚短接。

本发明采用的技术方案能够达到以下有益效果：

在本发明中，通过开关模块的不同的切换方式，能够在同一个USB接口端实现不同的充电接口模式，从而使外接设备在与同一个USB接口连接的情况下，可获得不同的充电接口模式进行充电测试，从而改善外接设备充电测试时操作复杂的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例的电路框图；

图2为本发明实施例的电路简图。

附图标记说明：1-电源模块、2-开关模块、3-驱动模块、4-控制模块、6-USB接口、7-外接设备、201-第一固定端、202-第三固定端、203-第二固定端、204-活动端、301-第一驱动器、302-第二驱动器、303a-第二场效应管栅极、303b-第二场效应管源极、303c-第二场效应管漏极、304a-第三场效应管栅极、304b-第三场效应管源极、304c-第三场效应管漏极、305a-第一场效应管栅极、305b-第一场效应管源极、305c-第一场效应管漏极、701-第二电阻、702-第三电阻、703-第一电阻。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明具体实施例及相应的附图对本发明技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明实施例中，“示例性的”或者“例如”等词用于表示作例子、例证或说明。本发明实施例中被描述为“示例性的”或者“例如”的任何实施例或设计方案不应被解释为比其它实施例或设计方案更优选或更具优势。确切而言，使用“示例性的”或者“例如”等词旨在以具体方式呈现相关概念。

下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本申请的不同结构。为了简化本申请的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本申请。此外，本申请可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外，本申请提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。

参见图1，图1是本发明实施例提供的一种充电电路的结构示意图之一，充电电路包括电源模块1、开关模块2、驱动模块3、控制模块4、USB接口6。其中，开关模块的第一固定端201与电源模块1的正极端连接，开关模块的第二固定端203与电源模块1的负极端连接，开关模块的活动端204与驱动模块3的输入端连接，驱动模块3的输出端与控制模块4的输入端连接，控制模块4的输出端分别与USB接口的DATA+引脚以及USB接口的DATA-引脚连接，USB接口6的VBUS引脚与电源模块1的正极端连接，USB接口6的GND引脚与电源模块1的负极端连接。

在开关模块的活动端204与开关模块的第一固定端201连接的情况之下，USB接口6的DATA+引脚以及USB接口6的DATA-引脚通过电阻与USB接口6的GND引脚连接，此时，外接设备与USB接口端连接时，USB接口模拟一种形式的充电接口形式，通常这种形式的充电接口为USB接口形式，用于模仿在外接设备接入USB接口时，通过USB接口充电。

在开关模块的活动端204与开关模块的第二固定端203连接的情况之下，USB接口6的DATA+引脚以及所述USB接口的DATA-引脚短接，此时，外接设备与USB接口端连接时，USB接口模拟另一种形式的充电接口形式，通常这种形式的充电接口为标准适配器形式，用于模仿在外接设备接入USB接口时，通过标准适配器充电。

在一些可选的实施例中，开关模组为单刀三掷开关，通过单刀三掷开关的活动端与不同的固定端连接，可实现三种不同的充电接口形式。当然，本领域技术人员可以理解的是，开关模组还可以是具有更多固定端的开关器件，但不同的固定端需要与不同的充电接口模式进行连接。为了具有不同的充电接口模式，需要相应的配置不同的电路，以达到不同接口模式的配置。

单刀三掷开关的第一固定端201与电源模块的正极端连接，单刀三掷开关的第二固定端203与电源的负极端连接，单刀三掷开关的第三固定端202悬空。在单刀三掷开关的活动端与不同的固定端连接的情况下，在USB接口处可以形成不同接口模式的配置。

在单刀三掷开关的活动端204与第一固定端连接的情况下，USB接口6的DATA+引脚以及USB接口6的DATA-引脚通过电阻与USB接口6的GND引脚连接。此时，外接设备7与USB接口6端连接时，USB接口6模拟一种形式的充电接口形式，通常这种形式的充电接口为USB接口形式，用于模仿在外接设备7接入USB接口6时，通过USB接口充电。

在单刀三掷开关的活动端204与第二固定端203连接的情况下，USB接口6的DATA+引脚以及USB接口的DATA-引脚短接。此时，外接设备7与USB接口端6连接时，USB接口模拟另一种形式的充电接口形式，通常这种形式的充电接口为标准适配器形式，用于模仿在外接设备接入USB接口6时，通过标准适配器充电。

在单刀三掷开关的活动端204与第三固定端202连接的情况下，USB接口6的DATA+引脚以及USB接口6的DATA-引脚悬空。此时，外接设备7与USB接口6端连接时，USB接口6模拟又一种形式的充电接口形式，通常这种形式的充电接口为非标准适配器形式，用于模仿在外接设备7接入USB接口6时，通过非标准适配器充电。

在一种实施例中，如图2所示，驱动模块3包括第一驱动器301和第二驱动器302，第一驱动器301与第二驱动器302的输入端分别与单刀三掷开关的活动端204连接，即在单刀三掷开关与电源连接的情况下，例如单刀三掷开关的活动端204与单刀三掷开关的第一固定端201或第二固定端203连接的情况下，电源模块会通过单刀三掷开关向第一驱动器301和第二驱动器302供电。第一驱动器与第二驱动器的输出电平相反，例如，在第一驱动器301在输出高电平的情况下，第二驱动器302输出低电平；或者，在第一驱动器301在输出低电平的情况下，第二驱动器302输出高电平。驱动器的类型可以为恒压式驱动芯片，恒流式驱动芯片或者晶体管驱动芯片等。

在本发明的一些实施例中，控制模块包括第一控制模块和第二控制模块。其中，第一控制模块的输入端与第二驱动器302的输出端连接，第二控制模块的输入端与第一驱动器301的输出端连接，第二控制模块的输出端包括第一引脚和第二引脚，第一引脚与DATA+引脚连接，第二引脚与GND引脚通过第一电阻703连接。在第二控制模块导通得到情况下，第二控制模块的第一引脚将会为DATA+引脚传输相应的信息。具体的，第一控制模块包括第一控制子模块和第二控制子模块，第一控制子模块和第二控制子模块的输入端分别与第二驱动器302的输出端连接，第一控制子模块包括第三引脚和第四引脚，第三引脚与DATA+引脚通过第二电阻701连接，第四输出端与GND引脚连接，第二控制子模块包括第五引脚和第六引脚，第五引脚与DATA-引脚通过第三电阻702连接，第六引脚与GND引脚连接。在第一控制子模块导通的情况下，第二控制子模块的第三引脚将会为DATA+引脚提供相应的信息；在第二控制子模块导通的情况下，第二控制子模块的第三引脚将会为DATA-引脚提供相应的信息。

在一些实施例中，第二控制模块包括第一场效应管305，特别的，第一场效应管可以是NMOS管。第一场效应管的栅极305a与第一驱动器301的输出端连接，第一场效应管的漏极305c与DATA+引脚连接，第一场效应管的源极305b与GND引脚通过第一电阻703连接。在第一驱动器301输出高电平的情况下，第一场效应管的栅极305a引脚为高电平，第一场效应管的源极305b与GND引脚连接，即第一场效应管的源极305b为低电平。NMOS管在栅极305a和源极305b之间大于电压差的情况下，第一场效应管305导通。此时，USB接口6的DATA+与DATA-通过第一场效应管305连接。当然，第二控制模块还可以是其他器件，例如三极管，集成电路等。

第一功能子模块包括第二场效应管303，特别的，第二场效应管303可以是NMOS管。第二场效应管的栅极303a与第二驱动器302的输出端连接，第二场效应管的漏极303c与DATA+引脚通过第二电阻701连接，第二场效应管的源极303b与GND引脚连接。在第二驱动器302输出高电平的情况下，第二场效应管的栅极303a引脚为高电平，第二场效应管的源极303b与GND引脚连接，即第二场效应管的源极303b为低电平。NMOS管在栅极303a和源极303b之间大于电压差的情况下，第二场效应管303导通。此时，USB接口6的DATA+与GND通过第二场效应管303以及第二电阻701连接。当然，第一控制子模块还可以是其他器件，例如三极管，集成电路等。

第二控制子模块包括第三场效应管304，特别的，第三场效应管304可以是NMOS管。第三场效应管的栅极304a与第二驱动器302的输出端连接，第三场效应管的漏极304c与DATA-引脚通过第三电阻702连接，第三场效应管的源极304b与所述GND引脚连接。在第二驱动器302输出高电平的情况下，第三场效应管的栅极304a引脚为高电平，第三场效应管的源极304b与GND引脚连接，即第三场效应管的源极304b为低电平。NMOS管在栅极304a和源极304b之间大于电压差的情况下，第三场效应管导通。此时，USB接口6的DATA-与GND通过第三场效应管304以及第三电阻702连接。当然，第二控制子模块还可以是其他器件，例如三极管，集成电路等。

其中，第二电阻701的阻值等于第三电阻702的阻值，第一电阻703的阻值大于第二电阻或第三电阻的阻值。具体的，第一电阻的阻值可以为1MΩ，第二电阻的阻值可以为15KΩ，第三电阻的阻值可以为15KΩ。当然，第一电阻，第二电阻，第三电阻的电阻值还可以是其他值，但应保证各线路的正常运行。

在单刀三掷开关的活动端204与第一固定端201连接的情况下，第一驱动器301输出低电平，第二驱动器302输出高电平。在第二驱动器302输出高电平的情况下，第二场效应管303和第三场效应管304导通；在第一驱动器301输出低电平的情况下，第一场效应管305不导通。此时，USB接口6的DATA+引脚通过第二电阻701与GND引脚连接，USB接口6的DATA-引脚通过第三电阻702与GND引脚连接。在外接设备与USB接口连接的情况下，USB接口呈现USB接口模式。

在单刀三掷开关的活动端204与第二固定端203连接的情况下，第一驱动器301输出高电平，第二驱动器302输出低电平。在第二驱动器302输出低电平的情况下，第二场效应管303和第三场效应管304不导通；在第一驱动器301输出高电平的情况下，第一场效应管305导通。此时，USB接口6的DATA+引脚和USB接口6的DATA-引脚短接，并通过第一电阻703与GND引脚连接。在外接设备与USB接口连接的情况下，USB接口呈现标准适配器接口模式。

在单刀三掷开关的活动端204与第三固定端202连接的情况下，由于第三固定端202悬空，第一驱动器301悬空，第二驱动器302悬空。第二场效应管303、第三场效应管304以及第一场效应管305均不导通。此时，USB接口6的DATA+引脚以及USB接口6的DATA-引脚悬空。在外接设备与USB接口连接的情况下，USB接口呈现非标准适配器接口模式。

在本发明的一些实施例中，充电电路中还包括线缆6011，线缆的输入端与电源模块1的正极端连接，电缆的输出端与VBUS引脚连接。线缆可以被用于在测试的情况下，将示波器的探头置于其上，可测试充电电流波形。

本发明实施例中，还公开一种充电装置，这样的充电装置包括上述的充电电路。当然，充电装置还包括壳体，充电电路设置在壳体中，能够防止潮湿气体侵入电路，引起电路故障。充电装置还可以包括显示屏，闪光灯，摄像头等电子器件，本发明实施例不作限制。

本发明的充电电路及充电装置能够有效的集成多种充电形式，可方便在外接设备接入时提供不同形式的充电模式，避免频繁的插拔接口，进而保证测试过程中的安全性。并且，测试员或用户可自行选择不同的充电方式进行模拟，电子设备可自动调整本身的充电电流与之匹配，简化操作。

本发明上文实施例中重点描述的是各个实施例之间的不同，各个实施例之间不同的优化特征只要不矛盾，均可以组合形成更优的实施例，考虑到行文简洁，在此则不再赘述。

以上所述仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明。对于本领域技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。

Claims (10)

1.一种充电电路，其特征在于，包括：电源模块(1)、开关模块(2)、驱动模块(3)、控制模块(4)、USB接口(6)，其中，所述开关模块的第一固定端(201)与所述电源模块(1)的正极端连接，所述开关模块的第二固定端(203)与所述电源模块(1)的负极端连接，所述开关模块的活动端(204)与所述驱动模块(3)的输入端连接，驱动模块(3)的输出端与所述控制模块(4)的输入端连接，所述控制模块(4)的输出端分别与所述USB接口的DATA+引脚以及所述USB接口的DATA-引脚连接，所述USB接口(6)的VBUS引脚与所述电源模块(1)的正极端连接，所述USB接口(6)的GND引脚与所述电源模块(1)的负极端连接；

在开关模块的活动端(204)与所述第一固定端(201)连接的情况之下，所述USB接口(6)的DATA+引脚以及所述USB接口(6)的DATA-引脚通过电阻与所述USB接口(6)的GND引脚连接；

在开关模块的活动端(204)与所述第二固定端(203)连接的情况之下，所述USB接口(6)的DATA+引脚以及所述USB接口的DATA-引脚短接。

2.根据权利要求1所述的充电电路，其特征在于，所述开关模块为单刀三掷开关，所述单刀三掷开关的第一固定端(201)与所述电源模块(1)的正极端连接，所述单刀三掷开关的第二固定端(203)与所述电源模块的负极端连接，所述单刀三掷开关的第三固定端(202)悬空；

在所述单刀三掷开关的活动端(204)与所述第三固定端(202)连接的情况之下，所述USB接口(6)的DATA+引脚以及所述USB接口(6)的DATA-引脚悬空。

3.根据权利要求2所述的充电电路，其特征在于，所述驱动模块(3)包括第一驱动器(301)和第二驱动器(302)，所述第一驱动器(301)与所述第二驱动器(302)的输入端分别与所述单刀三掷开关的活动端(204)连接，所述第一驱动器(301)与所述第二驱动器(302)的输出电平相反。

4.根据权利要求3所述的充电电路，其特征在于，所述控制模块(4)包括第一控制模块和第二控制模块，所述第一控制模块的输入端与所述第二驱动器(302)的输出端连接，所述第二控制模块的输入端与所述第一驱动器(301)的输出端连接，所述第二控制模块的输出端包括第一引脚和第二引脚，所述第一引脚与所述DATA+引脚连接，所述第二引脚与所述GND引脚通过第一电阻(703)连接。

5.根据权利要求4所述的充电电路，其特征在于，所述第一控制模块包括第一控制子模块和第二控制子模块，所述第一控制子模块和第二控制子模块的输入端分别与所述第二驱动器(302)的输出端连接，所述第一控制子模块包括第三引脚和第四引脚，所述第三引脚与所述DATA+引脚通过第二电阻(701)连接，所述第四输出端与所述GND引脚连接，所述第二控制子模块包括第五引脚和第六引脚，所述第五引脚与所述DATA-引脚通过第三电阻(702)连接，所述第六引脚与所述GND引脚连接。

6.根据权利要求4所述的充电电路，其特征在于，所述第二控制模块包括第一场效应管(305)，所述第一场效应管的栅极(305a)与所述第一驱动器(301)的输出端连接，所述第一场效应管的漏极(305c)与所述DATA+引脚连接，所述第一场效应管的源极(305b)与所述GND引脚通过所述第一电阻(703)连接。

7.根据权利要求5所述的充电电路，其特征在于，第一控制子模块包括第二场效应管(303)，所述第二场效应管的栅极(303a)与所述第二驱动器(302)的输出端连接，所述第二场效应管的漏极(303c)与所述DATA+引脚通过第二电阻(701)连接，所述第一场效应管的源极(303b)与所述GND引脚连接；

第二控制子模块包括第三场效应管(304)，所述第三场效应管的栅极(304a)与所述第二驱动器(302)的输出端连接，所述第三场效应管的漏极(304c)与所述DATA-引脚通过第三电阻(702)连接，所述第三场效应管的源极(304b)与所述GND引脚连接。

8.根据权利要求5所述的充电电路，其特征在于，所述第二电阻(701)的阻值等于所述第三电阻(702)的阻值，所述第一电阻(703)的阻值大于所述第二电阻或第三电阻的阻值。

9.根据权利要求1所述的充电电路，其特征在于，还包括线缆(6011)，所述线缆的输入端与所述电源模块的正极端连接，所述电缆的输出端与所述VBUS引脚连接。

10.一种充电装置，其特征在于，所述充电装置包括权1至权9任一权利要求所述的充电电路。

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