基于usb端口的快速充电方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及电能传导技术领域，具体设及电子设备与充电器之间的充电方法。
【背景技术】
[0002] 电子设备日益智能化，尤其W手机为代表的移动智能设备，其丰富的功能需要智 能设备具备充足的电源供给。移动智能设备通常W电池作为电源，所W对电池能量需求越 来越高。同时，智能设备设计趋向轻薄，限制了电池的体积，也即限制了可携带的电池能量。 因此，充电成为解决电池能量不足的手段，而快速充电W其快速补充能量的特征，成为行业 热点。
[0003] 当前，高通公司推出快速充电QC2. 0协议；MTK公司推出快速充电PumpExpress Plus协议；Ti推出快速充电Max化arge协议。国际标准组织USB也推出PD协议。
[0004] QC2. 0协议是通过连接智能设备与充电器之间的USB接口的两根数据线D+/D-进 行通讯。充电器默认短接D+/D-，智能设备连接后，依据USBBC1. 2协议，检测到充电器类型 为DCP，充电器输出5v。智能设备发起快充请求，在D+线上加载0. 325V电压。充电器检测 到D+电压维持0. 325V电压1. 25s后，充电器进入快充模式，断开D+/D-，并且在D-线上添 加 20K欧姆下拉电阻。智能设备检测到D-电压跌落后，向充电器发起快充电压请求，通过 向D+/D-加载不同的电压值。充电器检测D+/D-上的电压，调节输出电压。具体对应关系 如下表所示： 阳0化]
[0006] PumpExpressPlus协议是通过USBVBUS线负载调制，由智能设备向充电器发起 请求，充电器识别到请求命令后，根据协议规定的UP/D0WN指令，按照200mV粒度，调高/调 低输出电压。
[0007] USBPD协议是通过USBVBUS线或Type-CCC线，完成智能设备与充电器快充协议 通讯。
[0008] 由上可知，现有的运些基于USB端口的充电通信协议都是由智能设备向充电器发 起快充请求，运种方式不能充分发挥充电器的驱动能力。
【发明内容】
[0009] 本发明提供了一种基于USB端口的快速充电方法，由充电器主动发起快充尝试， 智能设备确认何种快充电压/电流适合自己，再确认充电。本发明的目的由W下技术方案 实现：
[0010] 一种基于USB端口的快速充电方法，其应用的充电系统包括充电器、智能设备及USB连接线，USB线连接充电器的USB端口及智能设备的USB端口；所述快速充电方法包括： (1)根据充电器可W提供的各档输出电压对应设置分档的预置电压，根据智能设备自身可 接受的输入电压范围设置一过压保护阔值；（2)充电器通过其USB端口的D+端或者D-端向 智能设备发送最大的预置电压，询问智能设备是否接受当前预置电压对应的输出电压；（3) 如果充电器发送的预置电压超过智能设备的过压保护阔值，则智能设备不接受该预置电压 对应的充电电压也不反馈确认信号，否则通过D-端或D+端反馈确认信号；如果充电器在一 定时间段内收到反馈的确认信号，则VBUS端按照当前预置电压配置对应的输出电压并对 智能设备进行充电，否则进入步骤（4) ;(4)自动下调一档预置电压，再次发起询问并返回 步骤（3);妨当所有分档的预置电压所对应的充电电压均不被智能设备接受，则充电器的 VBUS端W默认电压输出。
[00川作为具体的技术方案，在步骤似之前还包括：充电器USB端口的D+端和D-端通 过一开关Sl短接，W默认电压输出；当所述智能设备通过数据线连接充电器时，依据BC1. 2 规范探测充电器且智能设备W默认电压充电；之后断开充电器USB端口的D+端和D-端的 短接，D-端用一电阻下拉到地，并进入步骤（2)。
[0012] 作为具体的技术方案，在步骤巧）中：当所有分档的预置电压所对应的充电电压 均不被智能设备接受，所述开关Sl短接充电器USB端口的D+端和D-端，充电器的VBUS端 W默认电压输出。
[0013] 作为具体的技术方案，所述智能设备反馈的确认信号为一开关S2控制的高电平 信号。
[0014] 本发明提供的基于USB端口的快速充电方法，首先由充电器端发起快充询问（尝 试），智能设备端接收到快充询问后，依据自身状态，决定是否接受该种快充，如接受则回馈 确认信号；如不接受，则无任何回馈。充电器端在设定内接收不到回馈信号，其状态机切换 至下一个状态，发起另外一种快充询问（尝试）。当状态机轮询一圈后，仍未收到智能设备 端的快充确认信号，则充电器按照默认值输出给智能设备。本发明可W最大限度发挥充电 器驱动能力，也不会造成充电器过载。
【附图说明】
[0015]图1为本发明本实施例提供的快速充电方法的原理框图。
[0016] 图2为本发明本实施例提供的快速充电方法的所应用的充电系统的示例图。
【具体实施方式】
[0017] 如图1所示，本实施例提供的快速充电方法，其应用的充电系统包括充电器、智能 设备及USB连接线，USB线连接充电器的USB端口及智能设备的USB端口。
[001引如图2所示，充电器配置有USB端口、状态机、预置电压模块、电源输出模块（即图 中的DCDC/ACDC模块）、开关Sl及接地电阻；状态机用于配置预置电压模块的输出电压W 及配置电源输出模块的输出电压，预置电压模块用于向D+端输出各档预置电压，电源输出 模块用于向VBUS输出达成充电协议的相应充电电压；开关Sl用于短接D+端和D-端，接地 电阻将D-端接地。同时，智能设备配置有USB端口、电源输入模块、端口检测模块、MCU、开 关S2及确认信号电源VCC;电源输入模块用于通过VBUS接收充电电源，端口检测模块用于 检测D+接收到的预置电压，MCU用于将接收到的预置电压与智能设备可接受的预置电压阔 值比较，判断是否可W接受该预置电压对应的充电电压，并控制开关S2的启闭；开关S2连 接确认信号电源VCC和D-端，用于闭合时由智能设备的D-端向充电器的D-端反馈确认信 息号。
[0019] 基于图2的充电系统，其充电控制方法说明如下：
[0020] 1)、根据充电器可W提供的各档输出电压对应设置分档的预置电压（参见下文的 "预置电压/充电电压对应表")，根据智能设备自身可接受的输入电压范围设置一过压保护 阔值。
[0021] 2)、充电器USB端口的D+端和D-端短接，默认输出5v。
[0022] 3)、智能设备通过数据线连接充电器后，依据BC1. 2规范探测充电器并且智能设 备默认5v充电。 阳02引 4)、断开充电器USB端口的D+端和D-端短接，D-端用一电阻下拉到地。
[0024] 5)、充电器向D+端加载最大的预置电压，例如2v电压，维持1. 25s。
[0025]6)、智能设备检测到D+线上的2v电压，依据预置电压/充电电压对应表，判断是 否接受该充电电压，如果充电电压高于智能设备可接受的输入电压范围，则智能设备不响 应。
[0026] 7)、1. 25s后，充电器如未收到智能设备的响应信号，充电器向D+线加载1. 5v电 压，维持1. 25s。
[0027] 8)、智能检测到D+线电压，返回步骤化），如不接受该规格充电电压，充电器依次 下调加载在D+线上的预置电压，直至智能设备接受某一个规格的充电电压，智能设备端开 关S2闭合，智能设备通过D-线向充电器返回3. 3v(高电平确认信号），确认通讯握手成功。
[0028] 9)、充电器检测到D-线3. 3v电压后，根据D+线电压/充电电压对照表，配置快充 输出电压。
[0029] 10)、如果充电器向D+加载的预置电压所对应的充电电压均不满足智能设备需 求。则充电器仍然W默认的5v输出。
[0030] 上述充电器输出电压与D+/D-上的电压对应关系示例如下表（不限定表格中的参 数）。
[0031]
W巧预置电压/充电电压对应表
[0033] 由上可知，本实施例的方案首先由充电器端发起快充询问（尝试），智能设备端接 收到快充询问后，依据自身状态，决定是否接受该种快充，如接受则回馈确认信号；如不接 受，则无任何回馈。充电器端在设定内接收不到回馈信号，其状态机切换至下一个状态，发 起另外一种快充询问（尝试）。当状态机轮询一圈后，仍未收到智能设备端的快充确认信 号，则充电器按照默认值输出给智能设备。
[0034] W上实施例仅为充分公开而非限制本发明，凡是基于本发明主旨且未经创造性劳 动即可获得的等效技术特征的替换，应当属于发明所涵盖的范围。
【主权项】
1. 一种基于USB端口的快速充电方法，其应用的充电系统包括充电器、智能设备及USB 连接线，USB线连接充电器的USB端口及智能设备的USB端口；其特征在于，所述快速充电 方法包括：（1)根据充电器可以提供的各档输出电压对应设置分档的预置电压，根据智能 设备自身可接受的输入电压范围设置一过压保护阈值；（2)充电器通过其USB端口的D+端 或者D-端向智能设备发送最大的预置电压，询问智能设备是否接受当前预置电压对应的 输出电压；（3)如果充电器发送的预置电压超过智能设备的过压保护阈值，则智能设备不 接受该预置电压对应的充电电压也不反馈确认信号，否则通过D-端或D+端反馈确认信号； 如果充电器在一定时间段内收到反馈的确认信号，则VBUS端按照当前预置电压配置对应 的输出电压并对智能设备进行充电，否则进入步骤（4) ;(4)自动下调一档预置电压，再次 发起询问并返回步骤（3) ; (5)当所有分档的预置电压所对应的充电电压均不被智能设备 接收，则充电器的VBUS端以默认电压输出。2. 根据权利要求1所述的基于USB端口的快速充电方法，其特征在于，在步骤（2)之 前还包括：充电器USB端口的D+端和D-端通过一开关Sl短接，以默认电压输出；当所述 智能设备通过数据线连接充电器时，依据BCL 2规范探测充电器且智能设备以默认电压充 电；之后断开充电器USB端口的D+端和D-端的短接，D-端用一电阻下拉到地，并进入步骤 ⑵。3. 根据权利要求2所述的基于USB端口的快速充电方法，其特征在于，在步骤（5)中： 当所有分档的预置电压所对应的充电电压均不被智能设备接受，所述开关Sl短接充电器 USB端口的D+端和D-端，充电器的VBUS端以默认电压输出。4. 根据权利要求1、2或3所述的基于USB端口的快速充电方法，其特征在于，所述智能 设备反馈的确认信号为一开关S2控制的高电平信号。
【专利摘要】本发明公开一种基于USB端口的快速充电方法，首先由充电器端发起快充询问，智能设备端接收到快充询问后，依据自身状态，决定是否接受该种快充，如接受则回馈确认信号；如不接受，则无任何回馈。充电器端在设定内接收不到回馈信号，其状态机切换至下一个状态，发起另外一种快充询问(尝试)。当状态机轮询一圈后，仍未收到智能设备端的快充确认信号，则充电器按照默认值输出给智能设备。本发明可以最大限度发挥充电器驱动能力，也不会造成充电器过载。
【IPC分类】H02J7/00, H01M10/44
【公开号】CN105140583
【申请号】CN201510593295
【发明人】杨建明
【申请人】珠海市一微半导体有限公司
【公开日】2015年12月9日
【申请日】2015年9月17日