专利名称:充电电路的制作方法
【专利摘要】一种用于向便携式电子装置充电的充电电路，包括：端口，其被配置成联接到便携式电子装置；电源开关，其联接到端口并且被配置成联接到电源；以及，控制电路，其联接到电源开关和端口。电源开关可以在断开状态与闭合状态之间切换。控制电路可通过操作以基于由便携式电子装置通过端口汲取的充电电流量来控制电源开关。
【专利说明】充电电路
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及用于向电子装置充电的电路并且更特定而言，涉及用于向便携式电子装置诸如膝上型计算机、平板计算机、智能手机等充电的电路。
【背景技术】
[0002]便携式电子装置需要被周期性充电。然而，不同类型的装置需要不同的电压和/或充电曲线以便适当地充电。充电器通常仅被配置成用于给一种类型的装置或者具有相同充电曲线的一组装置充电。
【发明内容】
[0003]在一实施例中，本实用新型提供一种用于向便携式电子装置充电的充电电路。充电电路包括:端口，其被配置成联接到便携式电子装置；电源开关，其联接到端口并且被配置成联接到电源；以及，控制电路，其联接到电源开关和端口。电源开关可以在断开状态与闭合状态之间切换。控制电路可通过操作以基于由便携式电子装置通过端口汲取的充电电流量来控制电源开关。
[0004]在另一实施例中，本实用新型提供一种用于从电源向便携式电子装置充电的充电电路。充电电路包括:端口，其被配置成联接到便携式电子装置；电源开关，其联接到端口并且被配置成联接到电源；振荡器，其联接到电源开关，电流至电压转换器，其联接到端口和电源开关；以及，比较器，其联接到振荡器和电流至电压转换器。电源开关可以在断开状态与闭合状态之间切换。振荡器可通过操作以使电源开关在断开状态与闭合状态之间振荡。电流至电压转换器可通过操作以将由便携式电子装置通过端口汲取的电流量转换成电压。比较器可通过操作以在电压超过参考电压时停止振荡器振荡以保持电源开关在闭合状态并且向便携式电子装置充电。
[0005]在另一实施例中，本实用新型提供一种向便携式电子装置充电的方法。该方法包括:将便携式电子装置连接到端口 ；使电源开关在断开状态与闭合状态之间振荡；将由便携式电子装置汲取的电流转换为电压；比较电压与参考值；从比较器向振荡器输出信号以停止振荡；当电压满足关于参考电压的一定条件时，保持电压开关在闭合状态；以及，向便携式电子装置充电。
[0006]通过考虑详细描述和附图，本实用新型的其它方面将会变得显然。
【附图说明】
[0007]图1为实施本实用新型的充电电路的示意图。
[0008]图2为图1所示的充电电路的时序图。
[0009]图3为实施本实用新型的另一充电电路的示意图。
【具体实施方式】
[0010]在详细地解释本实用新型的任何实施例之前，应了解本实用新型的应用并不限于在下文的描述中所陈述或附图所图示的部件的构造和布置的细节。本实用新型能有其它实施例且能以各种方式来实践和执行。
[0011]图1示出了用于向便携式电子装置11充电的充电电路10。在某些实施例中，充电电路10可以是被设计成同时接纳和储存多个便携式电子装置11的柜或其它结构的部分。在这样的实施例中，充电电路10 —次向若干电子装置11充电。如果电子装置11将充电电路10识别为合适充电电路，充电电路10自动开始对电子装置11充电。在另外的实施例中，诸如图示实施例中，充电电路10也被配置成同步便携式电子装置11上的数据。
[0012]便携式电子装置11可以例如是膝上型计算机、平板计算机、智能手机、蜂窝电话或收发两用无线电设备。在某些实施例中，便携式电子装置11可以是由苹果公司销售的IPAD平板计算机。在其它实施例中，需要周期性充电的其它类型的便携式电子装置可以连接到电路10。电子装置11可以包括USB端口、微型USB端口或其它合适类型的电力和/或数据端口以将该装置11连接到充电电路10。
[0013]充电电路10被配置成将电子装置11连接到电源12 (例如，120伏交流壁装电源插座)以使用来自电源12的电力向装置11充电。若需要，电源12的输出减小到适合于向电子装置11充电的电压。例如，120伏交流电源可以包括交流/直流转换器以将电源的输出转换成直流电压并且可以包括直流/直流转换器以减小电源的电压。替代地，电源的输出可以通过仅交流/直流转换器减小。在图示实施例中，电源12包括用于将输出减小至5伏直流的电路。在其它实施例中，电源12可以被配置成输出其它所希望的电压。
[0014]图示充电电路10包括端口 13、电源开关14和控制电路16。端口 13联接到电源开关14并且被配置成联接到电子装置11。在图示实施例中，端口 13是USB端口，其被配置成通过电缆联接到电子装置11的端口。在其它实施例中，端口 13可以直接插入到电子装置11的端口内而无需电缆。USB端口 13包括Vbus (总线供电)端口、D+端口以及D-端口。Vbus端口通过电源开关14联接到电源12以向电子装置11供电。D+和D-端口帮助确保电子装置11将充电电路10识别为合适充电电路。
[0015]电源开关14联接到端口 13和电源12。电源开关14在断开状态与闭合状态之间切换，在断开状态，端口 13与电源12断开，在闭合状态，端口 13连接到电源12。当电源开关14处于闭合状态时，电源12通过端口 13向电子装置11提供充电电流。
[0016]控制电路16联接到端口 13和电源开关14以控制充电电路10的操作。特别地，控制电路16控制电源开关14是否保持在闭合状态以向电子装置充电。控制电路16检测电子装置11何时连接到端口 13。如果电子装置11将充电电路10识别为用于所连接的电子装置11的合适充电电路，那么控制电路16也保持电源开关14处于闭合状态。
[0017]图示控制电路16包括电阻器网络20、振荡器22、比较器24和电流至电压转换器26。电阻器网络20联接到端口 13并且模拟电子装置11的插接曲线(plug-1n profile)。电阻器网络20允许电子装置11将充电电路10标识为识别的充电电路，在图示实施例中，电阻器网络20通过端口 13联接到电子装置11的D+和D-端口以执行标识协议。取决于联接到充电电路的电子装置11的类型，标识协议不同。例如，对于由苹果公司销售的IPAD平板计算机而言，标识协议包括向D+端口施加第一参考电压和向D-端口施加第二参考电压。作为另一示例，某些电子装置符合USBIF标识协议。USBIF协议包括使电子装置的D+端口和D-端口短路。在图示实施例中，开关29(例如，USB开关)将电阻器网络20选择性地连接到端口 13以控制到D+端口和D-端口的连接。USB开关29判断向USB端口 13中的D+端口和D-端口进行哪种连接。当开关29将电阻器网络20连接到端口 13并且电子装置11识别了充电电路10时，电子装置11开始通过端口 13汲取(即提取)电流。
[0018]比较器24联接电流至电压转换器26、振荡器22和参考电压28。比较器24比较来自电流至电压转换器26的信号与参考电压28。比较器24可通过操作以基于在来自电流至电压转换器26的信号与参考电压28之间的比较来将Hi信号或Lo信号输出到振荡器22。例如，如果来自电流至电压转换器26的电压信号低于参考电压28，比较器24向振荡器22输出Hi信号(或逻辑“I”)。如果来自电流至电压转换器26的电压信号高于参考电压28，那么比较器24向振荡器22输出Lo信号(或者逻辑“O”)。
[0019]电流至电压转换器26联接到比较器24、电源开关14和端口 13。电流至电压转换器26检测由电子装置11通过端口 13汲取的电流。电流至电压转换器26向比较器24输出与电子装置11所汲取的电流量成比例的电压信号。在图示实施例中，电流至电压转换器26包括精密电阻器38和放大器40。精密电阻器38联接到电源开关14和端口 13。放大器40联接到比较器24并且与精密电阻器38并联联接。放大器40将通过精密电阻器38的电流转换为馈送到比较器24内的电压信号。在其它实施例中，其它合适电流至电压转换器可以使用或替代地使用。例如，在某些实施例中，电流至电压转换器26可以是将输入电流转换成比例电压信号的集成电路的部分。
[0020]振荡器22联接到电源开关14和比较器24。振荡器22可以是任何类型的合适多谐振荡器，诸如不稳多谐振荡器，单稳多谐振荡器或双稳多谐振荡器。在图示实施例中，振荡器是不稳多谐振荡器。振荡器从比较器24接收Hi和Lo信号，这些信号控制振荡器22的操作。当振荡器22从比较器24接收Hi信号(或逻辑“I”)时，振荡器22将自由运行并且生成脉冲序列。脉冲序列使电源开关14在断开状态与闭合状态之间连续地循环。当振荡器22从比较器接收到Lo信号(或逻辑“O”)时，振荡器22停止生成脉冲序列并且将电源开关14锁存在闭合状态。在某些实施例中，振荡器22可以包括两个逻辑门、两个电阻器和一电容器来选择性地生成脉冲序列并且控制电源开关14的操作。在这样的实施例中，逻辑门可以是NAND门。在其它实施例中，其它合适振荡器也可以使用或替代地使用。
[0021]在图示实施例中，充电电路10还包括同步开关56。图示同步开关56为手动致动器，诸如按钮、可枢转的开关、旋钮等。在其它实施例中，同步开关56可以是响应于充电电路10和/或装置11的特定条件自动致动的电子开关。同步开关56可选择性地联接控制电路16(和因此电子装置11)以使装置11上的数据同步。同步开关56可通过操作以在两种状态之间切换:断开状态，其中电子装置11与主机装置58断开；以及，闭合状态，其中电子装置11联接到主机装置58。图示同步开关56通过USB开关29和端口 13联接到电子装置11。当同步开关56闭合以将电子装置11连接到主机装置58时，通过开关29和端口 13发生数据传输使得电子装置11与主机装置58同步。在某些实施例中，充电电路10包括多个端口 13以将多个电子装置11同时连接到电路。在这样的实施例中，同步开关56控制在主机装置58与连接到端口 13的电子装置11中每一个之间的数据传输。
[0022]图示的同步开关56也联接到振荡器22以超控(即超驰控制，override)控制电路16的操作。当同步开关56处于闭合状态时，信号(即，Lo信号或逻辑“O”)被发送到振荡器22以保持电源开关14处于闭合状态。在此状态，电子装置11根据例如主机装置58的能力、主机装置58的协议和在电子装置11中的兼容协议的可用性从电源12汲取充电电流。电流至电压转换器26和比较器24继续如上文所描述那样起作用，但比较器24的输出被同步开关56超控以阻止电源开关14振荡。
[0023]在图示实施例中，充电电路10还包括指示器60。指示器60向用户提供关于连接的电子装置11是否正在充电、同步或二者的视觉和/或听觉指示。在图示实施例中，指示器60为发光二极管(LED)，但其它合适的指示器也可以采用或替代地采用。指示器60可以持续地接通、可以闪烁或者可以闪亮以指示电子装置11的电流状态。作为补充或作为替代，指示器60可以显示不同颜色，其中的每一个表示电子装置11的不同状况。在某些实施例中，充电电路10可以包括多个指示器(例如，两个指示器)。在这样的实施例中，一个指示器可以指示连接的电子装置11何时充电，而另一指示器可以指示连接的电子装置11何时同步。
[0024]在某些实施例中，比较器24可以控制充电电路10的额外部件。例如，比较器24可以基于由便携式装置11汲取的电流来阻止充电电路10操作。因此，如果由便携式电子装置11汲取的电流对于充电电路10的部件而言太高，那么比较器24将输出信号以停止振荡器22振荡并且有效地停止充电电路10。比较器24可以联接到第二参考电压以防止由便携式电子装置11汲取的电流超过预定阈值。而且，比较器24可以向充电状况指示器60输出信号以控制指示器60的状况。此外，比较器24可以向邻近电路10定位的冷却风扇输出信号以接通风扇或切断风扇。
[0025]在操作中，用户将电子装置11连接到充电电路10的端口 13以向装置11充电。控制电路16判断电子装置11何时联接到充电电路10。在电子装置11将充电电路10识别为合适充电电路之后，控制电路16 (具体而言，比较器24)输出信号以保持电源开关14在闭合状态使得电子装置11从电源12汲取电流。如果由电子装置11汲取的电流超过了预定阈值，控制电路16 (具体而言，比较器24)输出信号来停止充电电路10操作。替代地，如果闭合同步开关56，电子装置11与主机装置58同步并且通过电源开关14充电，无论来自控制电路16的输出如何。
[0026]图2为描绘了充电电路10操作的时序图。时序图可以根据在控制电路16中使用的多谐振荡器或振荡器的类型而不同。在图示实施例中，时序图对应于其中振荡器22为不稳多谐振荡器的实施例。在时间0，电子装置11并不联接到端口 13。在这个时间期间，比较器24输出Lo信号(逻辑“O”)使得电源开关14处于断开状态，同步开关56断开，并且端口 13从电源12接收O伏。
[0027]时间I描绘了电子装置11联接到端口 13的时间。在此时间，同步开关56仍断开，但电子装置11执行与充电电路10的标识过程。比较器24输出Hi信号(逻辑“I”)使得电源开关14在断开状态与闭合状态之间振荡。在电源开关14振荡时，端口 13交替地从电源12接收O伏和5伏(S卩，端口 13当电源开关14处于断开状态时接收O伏并且当电源开关14处于闭合状态时接收5伏)。
[0028]时间2描绘了当电子装置11将充电电路10识别为用于充电的合适电路的时间。即，来自电流至电压转换器26的电压高于参考电压28使得比较器向振荡器22输出Lo信号(逻辑“O”)。在时间2，同步开关56保持断开，并且电源开关14保持在闭合状态。因此，端口 13从电源12接收5伏以向所连接的电子装置11充电。
[0029]时间3描绘了同步开关56闭合的时间。在此时间，同步开关56向振荡器22输出信号以阻止振荡器22(和因此电源开关14)振荡。电源开关14保持在闭合状态使得端口13从电源12接收5伏。因此，在时间3，电子装置11与主机装置58同步并且若需要充电。
[0030]图3示出了用于向便携式电子装置11充电的另一充电电路100。充电电路100包括与图1所示的充电电路10类似的部件并且相似的零件被给予相同的附图标记。
[0031]在图示实施例中，充电电路100的控制电路16包括多个电阻器网络62和多路复用器64。每个电阻器网络63 (例如，电阻器网络I至电阻器网络N)模拟不同电子装置的不同插接曲线。当电子装置联接到端口 13时，多路复用器64在不同的电阻器网络63之中循环直到由所连接的装置11标识了适当电阻器网络63。一旦电子装置11标识了适当电阻器网络63，来自电流至电压转换器26的输出变得大于参考电压28使得比较器24向振荡器22输出Lo信号(逻辑“O”)以保持电源开关14处于闭合状态。
[0032]图示多路复用器64联接到振荡器22使得多路复用器64在电阻器网络63之中循环，同时电源开关14在断开状态与闭合状态之间振荡。例如，每次电源开关14切换到断开状态时，在多路复用器64内的计数器加一以移动到下一电阻器网络63。当电源开关14然后切换回到闭合状态时，该系列中的下一电阻器网络63通过多路复用器64联接到端口 13。
[0033]在其它实施例中，手动开关可以用于将适当电阻器网络63连接到电子装置11以由电子装置11识别。在这些实施例中，可以由用户致动手动开关以在电阻器网络63之中循环。例如，手动开关可以包括转盘、一个或多个按钮、拨动开关等，使得手动开关的不同位置对应于不同的电阻器网络63。
[0034]充电电路100向电子装置11充电和与电子装置11同步的其它操作与上文所讨论的充电电路10基本上相同。
[0035]本实用新型的各种特征和优点在权利要求中陈述。
【权利要求】
1.一种用于从电源向便携式电子装置充电的充电电路，所述充电电路包括: 端口，其被配置成联接到所述便携式电子装置； 电源开关，其联接到所述端口并且被配置成联接到所述电源，所述电源开关可以在断开状态与闭合状态之间切换；以及 控制电路，其联接到所述电源开关和所述端口，所述控制电路可通过操作以基于由所述便携式电子装置通过所述端口汲取的充电电流量来控制所述电源开关。2.根据权利要求1所述的充电电路，其特征在于，所述控制电路将由所述便携式电子装置汲取的充电电流量转换成电压，比较所述电压与参考电压；以及如果所述电压超过参考电压，保持所述电源开关在所述闭合状态。3.根据权利要求1所述的充电电路，其特征在于，所述控制电路包括联接到所述电源开关的振荡器，并且其中所述振荡器使所述电源开关在所述断开状态与所述闭合状态之间振荡。4.根据权利要求3所述的充电电路，其特征在于，所述控制电路还包括联接到所述端口和所述电源开关的电流至电压转换器，并且其中所述电流至电压转换器将由所述便携式装置通过所述端口汲取的充电电流量转换成电压。5.根据权利要求4所述的充电电路，其特征在于，所述电流至电压转换器包括精密电阻器和放大器。6.根据权利要求4所述的充电电路，其特征在于，所述控制电路还包括联接到所述振荡器和所述电流至电压转换器的比较器，并且其中所述比较器比较所述电压与参考电压，并且如果所述电压超过所述参考电压，停止所述振荡器振荡以保持所述电源开关在所述闭合状态。7.根据权利要求1所述的充电电路，其特征在于还包括数据开关，其联接到所述端口，其中所述数据开关可通过操作在所述便携式电子装置与主机装置之间传递数据。8.根据权利要求7所述的充电电路，其特征在于，所述数据开关当被致动时超控所述控制电路并且保持所述电源开关处于所述闭合状态。9.根据权利要求1所述的充电电路，其特征在于还包括:联接到所述端口的电阻器网络，其中所述电阻器网络表示所述便携式电子装置的充电曲线。10.根据权利要求1所述的充电电路，其特征在于还包括: 联接到所述端口的多个电阻器网络，每个电阻器网络表示不同的充电曲线；以及 多路复用器，其联接于所述多个电阻器网络与所述端口之间，所述多路复用器可通过操作以在所述多个电阻器网络之中循环并且选择所述多个电阻器网络之一，所选电阻器网络具有对应于所述便携式电子装置的充电曲线的充电曲线。11.根据权利要求1所述的充电电路，其特征在于，如果由所述便携式电子装置通过所述端口汲取的充电电流量超过预定阈值，所述控制电路还通过操作以停止所述充电电路的操作。12.—种用于从电源向便携式电子装置充电的充电电路，所述充电电路包括: 端口，其被配置成联接到所述便携式电子装置； 电源开关，其联接到所述端口并且被配置成联接到所述电源，所述电源开关可以在断开状态与闭合状态之间切换；以及 振荡器，其联接到所述电源开关，所述振荡器可通过操作以使所述电源开关在所述断开状态与所述闭合状态之间振荡； 电流至电压转换器，其联接到所述端口和所述电源开关，所述电流至电压转换器可通过操作以将由所述便携式电子装置通过所述端口汲取的电流量转换成电压；以及 联接到所述振荡器和所述电流至电压转换器的比较器，所述比较器可通过操作以在所述电压超过参考电压时停止所述振荡器振荡以保持所述电源开关在所述闭合状态并且向所述便携式电子装置充电。13.根据权利要求12所述的充电电路，其特征在于还包括:联接到所述端口的数据开关，其中所述数据开关可通过操作在所述便携式电子装置与主机装置之间传递数据。14.根据权利要求13所述的充电电路，其特征在于，所述数据开关当被致动时超控所述比较器并且保持所述电源开关处于所述闭合状态。15.根据权利要求12所述的充电电路，其特征在于还包括:联接到所述端口的电阻器网络，其中所述电阻器网络表示所述便携式电子装置的充电曲线。16.根据权利要求12所述的充电电路，其特征在于还包括: 联接到所述端口的多个电阻器网络，每个电阻器网络表示不同的充电曲线；以及 多路复用器，其联接于所述多个电阻器网络与所述端口之间，所述多路复用器可通过操作以在所述多个电阻器网络之中循环并且选择所述多个电阻器网络之一，所选电阻器网络具有对应于所述便携式电子装置的充电曲线的充电曲线。
【文档编号】H01M10-44GK204290354SQ201420526487
【发明者】Q·李, S·S·李 [申请人]艾可品牌公司