充电器、终端设备和充电系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及电路领域，尤其涉及电路领域中的充电器、终端设备和充电系统。
【背景技术】
[0002]随着智能手机、平板电脑等移动终端逐渐向大屏幕化趋势发展，移动终端所需的电池容量越来越大。为了控制充电时间不至于过长，大功率充电器开始广泛使用。
[0003]大功率充电器由于充电电流较大，容易诱发通用串行总线(Universal SerialBus，USB)，尤其是Micro USB中出现短路，导致USB或Micro USB接口过热熔融。当前移动终端普遍使用的USB或Micro USB接口尺寸紧凑，用户在使用过程中容易引入异物，用户的不规范插拔也会导致金属壳件摩擦产生金属粉尘等，这些均会导致充电过程中出现充电短路。短路的程度有高低之分，较高程度的短路可以引发较大的到地电流，容易检测和避免；而轻微程度的短路只引发较小的到地电流，称之为微短路。
[0004]为了规避充电短路的风险，当前的移动终端充电器一般具备过流检测保护功能。由于大功率充电器的工作电流较大，因此过流检测设置的最大电流也较高。当充电器中出现微短路时，过流保护功能可能不会激发。微短路无法触发充电器过流保护，但微短路产生的小电流持续产生的热量仍可积聚到较高温度，使得USB或Micro USB的插头或移动终端的Micro USB充电接口发生熔融、冒烟和起火等安全事故。
[0005]为了规避充电微短路的风险，另一种方案是在充电线的USB或Micro USB接头处内置一个正温度系数(Positive Temperature Coefficient，PTC)热敏电阻，在温度过高时串联在充电线上的PTC热敏电阻的阻值增大，限制充电电流过大，以避免冒烟燃烧；或者，在充电线的USB或Micro USB接头处内置一个负温度系数(Negative TemperatureCoefficient, NTC)热敏电阻，在温度过高时连接到地的NTC热敏电阻的阻值减小，触发充电器过流保护。
[0006]然而，通常发生微短路的位置位于充电线的USB或Micro USB端伸出的接口的内簧片上，而PTC热敏电阻或NTC热敏电阻设置在充电线的USB或Micro USB端塑胶体内，其间有一定的距离。在簧片上出现微短路时簧片温度较高，但PTC热敏电阻或NTC热敏电阻处感应到的温度不足以触发其阻抗变化；或者，只是使得PTC热敏电阻的阻值变大，使得充电变慢。此时，微短路容易导致充电线的USB或Micro USB端的塑胶件熔融或发黑，给用户带来安全隐患。
【发明内容】
[0007]本发明实施例提供了一种充电器、终端设备和充电系统，可以检测出充电电路中发生的微短路，并对充电过程进行控制，提高充电的安全性。
[0008]第一方面，提供了一种充电器，包括功率转换电路、充电接口和过流保护电路，
[0009]所述功率转换电路包括变压器和整流器，交流电自所述变压器的原边输入，经所述变压器的原边感应到所述变压器的副边，再从所述变压器的副边经所述整流器整流后输出直流电；
[0010]所述充电接口包括电源线、地线以及信号线，其中，所述整流器的正极与所述电源线连接，所述整流器的负极与所述地线连接；
[0011]所述过流保护电路包括过流检测电路和脉冲宽度调制PWM控制芯片，所述过流检测电路用于在检测到所述变压器的副边的电流大于或者等于预设的第一电流阈值的情况下，使得所述PWM控制芯片控制所述变压器的原边停止将所述交流电感应到所述变压器的副边，其中，所述第一电流阈值大于所述充电器的额定输出电流值；
[0012]其特征在于，所述充电器还包括电阻和开关器件:
[0013]所述电阻的第一端与所述电源线连接，所述电阻的第二端与所述信号线连接；
[0014]所述开关器件的第一端与所述信号线连接，所述开关器件的第二端与所述电源线连接，所述开关器件的第三端与所述地线连接，在所述开关器件的第二端的电压与所述开关器件的第一端的电压的差值大于或者等于预设的第一电压阈值的情况下，所述开关器件的第二端和所述开关器件的第三端导通；
[0015]在所述充电器为终端设备充电的过程中，在所述开关器件的第二端的电压与所述开关器件的第一端的电压的差值大于或者等于所述第一电压阈值的情况下，所述开关器件的第二端和所述开关器件的第三端导通，进而使得所述电源线和所述地线导通，所述过流检测电路检测到的所述变压器的副边的电流大于或者等于所述第一电流阈值，使得所述PWM控制芯片控制所述变压器的原边停止将所述交流电感应到所述变压器的副边，其中，所述第一电压阈值大于0V，并且小于所述电源线的输出电压值。
[0016]结合第一方面，在第一方面的第一种可能的实施方式下，所述充电器还包括电压控制芯片和为所述电压控制芯片供电的供电模块，
[0017]所述电压控制芯片的第一端与所述信号线连接，所述电压控制芯片的第二端与所述开关器件的第一端连接，所述电压控制芯片的第三端与所述供电模块连接，所述电压控制芯片用于在所述电压控制芯片的第一端的电压小于或等于第二电压阈值的情况下，在所述电压控制芯片的第二端输出低电压，使得所述开关器件的第二端和所述开关器件的第三端导通，进而使得所述电源线和所述地线导通，所述过流检测电路检测到的所述变压器的副边的电流大于或者等于所述第一电流阈值，使得所述PWM控制芯片控制所述变压器的原边停止将所述交流电感应到所述变压器的副边，其中，所述第二电压阈值大于0V，并且小于所述电源线的设计最低输出电压值。
[0018]结合第一方面或第一方面的第一种可能的实施方式，在第一方面的第二种可能的实施方式下，所述开关器件包括P沟道金属-氧化物-半导体场效应晶体管PMOS管、电磁继电器、晶闸管、三极管和可控硅元件中的至少一个器件。
[0019]结合第一方面、第一方面的第一种可能的实施方式或第一方面的第二种可能的实施方式，在第一方面的第三种可能的实施方式下，所述信号线包括:
[0020]正电压数据线D+、负电压数据线D-、空端ID、USB 3.1规范定义的Type C接口的正接收I差分总线RX1+、负接收I差分总线RXl、正接收2差分总线RX2+、负接收2差分总线RX2-、正发送I差分总线TX1+、负发送I差分总线TX1-、正发送2差分总线TX2+、负发送2差分总线TX2-、第I边频带信号线SBU1、第2边频带信号线SBU2、第I配置通道信号线CCl和第2配置通道信号线CC2中的至少一种。
[0021]第二方面，本发明实施例提供一种充电器，包括功率转换电路、充电接口和过流保护电路，
[0022]所述功率转换电路包括变压器和整流器，交流电自所述变压器的原边输入，经所述变压器的原边感应到所述变压器的副边，再从所述变压器的副边经所述整流器整流后输出直流电；
[0023]所述充电接口包括电源线、地线以及信号线，其中，所述整流器的正极与所述电源线连接，所述整流器的负极与所述地线连接；
[0024]所述过流保护电路包括过流检测电路和脉冲宽度调制PWM控制芯片，所述过流检测电路用于在检测到所述变压器的副边的电流大于或者等于预设的第一电流阈值的情况下，使得所述PWM控制芯片控制所述变压器的原边停止将所述交流电感应到所述变压器的副边，其中，所述第一电流阈值大于所述充电器的额定输出电流值；
[0025]其特征在于，所述充电器还包括电阻、开关器件和隔离控制器件:
[0026]所述电阻的第一端与所述电源线连接，所述电阻的第二端与所述信号线连接；
[0027]所述过流保护电路还包括金属-氧化物半导体场效应晶体管MOSFET，所述MOSFET的第一端与所述PWM控制芯片的控制管脚连接，所述MOSFET的第二端与所述变压器的原边连接，以控制所述变压器的原边的工作，在所述MOSFET的第一端的电压小于或等于第三电压阈值的情况下，所述MOSFET关断，使得所述变压器的原边停止将所述交流电感应到所述变压器的副边，其中，所述第三电压阈值大于0V，并且小于所述PWM控制芯片的工作电压；
[0028]所述开关器件的第一端与所述信号线连接，所述开关器件的第二端与所述隔离控制器件的第一输入端连接，所述开关器件的第三端接地，在所述开关器件的第二端的电压与所述开关器件的第一端的电压之间的电压差值大于或者等于预设的第一电压阈值的情况下，所述开关器件闭合，触发所述隔离控制器件工作，其中，所述第一电压阈值大于0V，并且小于所述电源线的输出电压值；
[0029]所述隔离控制器件的第二输入端与所述电源线连接，所述隔离控制器件的第一输出端与所述PWM控制芯片的控制管脚的连接，所述隔离控制器件的第二输出端接地，在所述开关器件闭合时触发所述隔离控制器件工作，使得所述隔离控制器件的第一输出端的电压小于所述第三电压阈值。
[0030]结合第二方面，在第二方面的第一种可能的实施方式下，所述开关器件包括P沟道金属-氧化物-半导体场效应晶体管PMOS管、电磁继电器、晶闸管、三极管和可控硅元件中的至少一个器件。
[0031]结合第二方面或第二方面的第一种可能的实施方式，在第二方面的第二种可能的实施方式下，所述信号线包括:
[0032]正电压数据线D+、负电压数据线D-、空端ID、USB 3.1规范定义的Type C接口的正接收I差分总线RX1+、负接收I差分总线RXl、正接收2差分总线RX2+、负接收2差分总线RX2-、正发送I差分总线TX1+、负发送I差分总线TX1-、正发送2差分总线TX2+、负发送
2差分总线TX2-、第I边频带信号线SBU1、第2边频带信号线SBU2、第I配置通道信号线CCl和第2配置通道信号线CC2中的至少一种。
[0033]第三方面，本发明实施例提供一种终端设备，包括充电输入电路、控制充电微短路的装置、电池和应用处理器；
[0034]所述充电输入电路向所述电池充电，所述控制充电微短路的装置用于判断所述充电输入电路是否发生了微短路，并在所述充电输入电路发生微短路的情况下，向所述应用处理器发送信号，以使所述应用处理器控制所述终端设备的输出设备发出警示信号，提醒所述终端设备的持有者所述终端设备的充电输入电路发生了微短路；
[0035]所述控制充电微短路的装置包括电压比较器和处理单元，
[0036]其中，所述电压比较器用于获取所述充电输入电路的电源线的电压和所述充电输入电路的信号线的电压，并获得所述充电输入电路的信号线的电压和所述充电输入电路的电源线的电压的差值；
[0037]所述处理单元用于根据所述充电输入电路的信号线的电压和所述充电输入电路的电源线的电压的差值，确定所述充电输入电路是否发生微短路，在所述充电输入电路发生微短路的情况下，向所述终端设备的应用处理器发送用于指示所述充电输入电路发生微短路的信号，以使所述应用处理器控制所述终端设备的输出设备发出警示信号，提醒所述终端设备的持有者所述终端设备的充电输入电路发生了微短路。
[0038]结合第三方面，在第三方面的第一种可能的实施方式下，所述终端设备还包括充电控制芯片；
[0039]在所述充电输入电路发生微短路的情况下，所述充电控制芯片控制所述充电输入电路停止输入电流。
[0040]结合第三方面或第三方面的第一种可能的实施方式，在第三方面的第二种可能的实施方式下，所述处理单元具体用于:
[0041 ] 在所述充电输入电路的信号线的电压和所述充电输入电路的电源线的电压的差值大于电压阈值，并且所述充电输入电路的信号线的电压和所述充电输入电路的电源线的电压的差值大于所述电压阈值保持的时间大于预设的时间阈值时，确定所述充电输入电路的电源线发生微短路，向所述终端设备的应用处理器发送用于指示所述充电输入电路的电源线发生微短路的信号，以使所述应用处理器控制所述终端设备的输出设备发出警示信号，提醒所述终端设备的持有者所述终端设备的充电输入电路发生了微短路；
[0042]其中，所述电压阈值是由所述处理单元根据所述充电输入电路的电源线的走线电阻和流经所述充电输入电路的电源线的电流确定的，所述预设的时间阈值大于所述充电输入电路的信号线的设计通信信号周期。
[0043]结合第三方面或第三方面的第一种可能的实施方式，在第三方面的第三种可能的实施方式下，所述处理单元具体用于:
[0044]在所述充电输入电路的信号线的电压和所述充电输入电路的电源线的电压的差值小于0V，并且所述充电输入电路的信号线的电压和所述充电输入电路的电源线的电压的差值小于OV保持的时间大于预设的时间阈值时，确定所述充电输入电路的信号线发生微短路，向所述终端设备的应用处理器发送用于指示所述充电输入电路的信号线发生微短路的信号，以使所述应用处理器控制所述终端设备的输出设备发出警示信号，提醒所述终端设备的持有者所述终端设备的充电输入电路发生了微短路；
[0045]其中，所述预设的时间阈值大于所述充电输入电路的信号线的设计通信信号周期。
[0046]结合第三方面或第三方面的第一种可能的实施方式至第三方面的第三种可能的实施方式中任一种可能的实施方式，在第三方面的第四种可能的实施方式下，所述控制充电微短路的装置为充电集成电路IC或电源管理单元PMU。
[0047]第四方面，本发明实施例提供一种充电系统，包括充电器和权利要求8至12中任一项所述的终端设备，所述充电器包括充电接口，所述充电接口包括电源线、地线和信号线，所述充电接口的电源线通过电阻与所述充电接口的信号线连接。
[0048]结合第四方面，在第四方面的第一种可能的实施方式下，所述电阻的阻值大于或等于5欧姆。
[0049]第五方面，本发明实施例提供一种终端设备，其特征在于，包括充电输入电路、控制充电微短路的装置、电池和应用处理器；
[0050]所述充电输入电路向所述电池充电，所述控制充电微短路的装置用于判断所述充电输入电路是否发生了微短路，并在所述充电输入