电子设备、充电器、集成电路及电子设备的连接器的检测方法与流程

【技术领域】

本发明涉及电子技术领域，尤其涉及电子设备的连接器的检测方法及装置。

背景技术：

当电子设备的充电器连接器损坏，或者，充电器连接器具有异物，例如，灰尘、金属废料、导线，或者，充电器连接器的引脚之间具有液体(liquid)，则当通过电源适配器(power adapter)给电子设备充电时，异物的温度会由于泄漏电流而上升，并且充电器连接器可能烧坏，给用户造成危害。

特别的，由于泄漏电流产生在充电器连接器上，充电器集成电路内部的保护电路无法提供足够的保护来检测并避免这类泄漏电流事件。另外，由于泄漏电流通常发生在电源适配器的线缆与电子设备的充电器连接器连接时，而当没有插头与充电器连接器相连接时则很少产生泄漏电流，因此，如何设计电路来检测并保护充电器连接器是非常困难且非常重要的主题。

技术实现要素：

本发明提供电子设备的连接器的检测方法及装置。

本发明提供一种电子设备，包括：连接器，用于耦接所述电子设备外部的电源，其中，所述电源用于给所述电子设备提供电源电压来为所述电子设备的电池充电；以及充电器，耦接于所述连接器，用于运行在普通模式或自测模式，其中，当所述充电器运行在所述普通模式，所述充电器用于通过所述连接器的电源引脚接收所述电源电压来为所述电子设备的所述电池充电，当所述充电器运行在所述自测模式，所述充电器提供特定电压给所述连接器的所述电源引脚，其中，所述特定电压用于判断所述连接器是否异常。

本发明提供一种充电器，设置于电子设备中，并耦接于所述电子设备的连接器，所述连接器用于耦接所述电子设备外部的电源，且所述充电器运行在普 通模式或自测模式，其中，当所述充电器运行在所述普通模式，所述充电器用于通过所述连接器的电源引脚接收所述电源电压来为所述电子设备的所述电池充电，当所述充电器运行在所述自测模式，所述充电器提供特定电压给所述连接器的所述电源引脚，其中，所述特定电压用于判断所述连接器是否异常。

本发明提供一种电子设备的连接器的检测方法，所述连接器用于耦接所述电子设备外部的电源，所述电源用于给所述电子设备提供电源电压来为所述电子设备的电池充电，所述检测方法包括：当所述电子设备的充电器运行在自测模式，由所述电子设备的所述充电器提供特定电压给所述连接器的电源引脚；以及，根据所述特定电压判断所述连接器是否异常。

本发明提供一种集成电路，包括：

连接器，用于耦接所述电子设备外部的电源，其中，所述电源用于给所述电子设备提供电源电压来为所述电子设备的电池充电；以及

充电器，耦接于所述连接器，用于运行在普通模式或自测模式，其中，当所述充电器运行在所述普通模式，所述充电器用于通过所述连接器的电源引脚接收所述电源电压来为所述电子设备的所述电池充电，当所述充电器运行在所述自测模式，所述充电器提供特定电压给所述连接器的所述电源引脚，其中，所述特定电压用于判断所述连接器是否异常。

本发明所提供的电子设备、充电器、集成电路及电子设备的连接器的检测方法中，当所述电子设备的充电器运行在自测模式，由所述电子设备的所述充电器提供特定电压给所述连接器的电源引脚，并根据所述特定电压判断所述连接器是否异常，由此使得连接器是否异常的判断不再需要连接器与电源一定处于连接状态。

【附图说明】

图1为依据本发明的一个实施例的充电系统100的示意图。

图2为依据本发明的一个实施例的电子设备120的细节结构示意图。

图3为异物存在于VBUS引脚202和GND引脚208之间的路径上的示意图。

图4为依据本发明的一个实施例的检测方法的流程图。

图5依据本发明的一个实施例示出了图2和图3中的电流检测器210。

图6为VBUS引脚202和D+引脚204之间的路径上存在异物的示意图。

图7为依据本发明另一个实施例的检测方法的流程。

图8为晶体管Q1被关断时的电流路径。

【具体实施方式】

在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定的组件。本领域技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同的名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求并不以名称的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”及“包括”为一开放式的用语，故应解释成“包含但不限定于”。“大体上”是指在可接受的误差范围内，本领域技术人员能够在一定误差范围内解决技术问题，基本达到技术效果。此外，“耦接”一词在此包含任何直接及间接的电性连接手段。因此，若文中描述一第一装置耦接于一第二装置，则代表该第一装置可直接电性连接于该第二装置，或通过其它装置或连接手段间接地电性连接至该第二装置。以下为实施本发明的较佳方式，目的在于说明本发明的精神而非用以限定本发明的保护范围，本发明的保护范围当视后附的权利要求所界定者为准。

接下面的描述为本发明预期的最优实施例。这些描述用于阐述本发明的大致原则而不应用于限制本发明。本发明的保护范围应在参考本发明的权利要求的基础上进行认定。

请参考图1，其为依据本发明的一个实施例的充电系统100的示意图。如图1所示，充电系统100包括电源(power supply)110(在该实施例中，电源为交流-直流适配器110，但是交流-直流适配器并不用于限定本发明，在其他实施例中，电源还可为通用串行总线(Universal Serial Bus，USB)主机)和电子设备120，其中，交流-直流适配器110通过线缆130耦接于电子设备120，且交流-直流适配器110给电子设备120至少提供电源电压VBUS，接地电压GND和数据D+和D-。在该实施例中，电子设备120可为便携式设备，例如，蜂窝电话、智能电话、平板电脑等，或者其他任意的通过电源适配器或USB主机进行充电的电子设备。

交流-直流适配器110包括交流/直流控制器112，通信单元114以及连接器118，其中，交流/直流控制器112用于接收外部的交流电源来产生稳定的电源电压VBUS，通信单元114用于与电子设备120进行通信，连接器118符合USB标准且包括四个引脚用于分别提供VBUS、D+、D-以及GND。另外，电子设备120包括控制器122，通信单元123，充电器124，电池125以及连接器128。控 制器122用于控制充电器124以及执行电子设备120的一部分操作，充电器124用于通过交流-直流适配器110提供的电源电压VBUS对电池125进行充电，或者向连接器128提供特定电压。通信单元123用于与交流-直流适配器110通信，且连接器128符合USB标准且包括四个引脚用于分别用于接收VBUS、D+、D-以及GND。

在该实施例中，交流/直流控制器112包括USB接口，但是，在其他实施例中，交流/直流控制器112可包括其他任意的适宜接口，例如，USB功率输出接口、USB D+/D-。交流-直流适配器110内部的电路可包括内部集成电路(inter-integrated circuit，I2C)接口或一根电线(1-wire)接口，或者其他任意适合的接口。另外，电子设备120与交流-直流适配器110之间具有双向通信(bi-directional communication)。在该实施例中，通信单元114和通信单元123可包括任意适合的无线通信接口，例如，蓝牙或低功耗蓝牙。

请参考图2，其为依据本发明的一个实施例的电子设备120的细节结构示意图。如图2所示，连接器128包括VBUS引脚202和接地引脚208(电源引脚)分别用于接收来自交流-直流适配器110的电源电压VBUS和接地电压GND，还包括D+引脚204和D-引脚206(数据引脚)分别用于接收来自交流-直流适配器110的数据D+和D-；充电器124包括电压检测器222和升压器(booster)224；电子设备120还包括电流检测器210，晶体管Q1和电阻器R_T，其中，晶体管Q1的栅极耦接于通用输入/输出(General Purpose Input/Output，GPIO)引脚，晶体管Q1的漏极耦接于电源引脚208，且晶体管Q1的源极耦接于系统地端；电阻器R_T耦接于电源引脚208和通用输入/输出引脚之间。请注意，图2仅示出了与本发明相关的元件，本领域技术人员可理解的是，电子设备120和充电器124包括其他的具有通常功能的元件。具体实现中，图2中示出的电子设备120的元件可以通过集成电路的方式实施。

图2中所示的元件用于检测连接器128是否存在异常状态(abnormal status)，其中，异常状态为连接器128中出现的泄漏电流，且泄漏电流是由于异物所引发的，异物例如包括灰尘、金属废料、导线或液体。特别的，无论连接器128是否耦接于交流-直流适配器110(也即，无论电子设备120是否被充电)，该检测方法均可实施。通常，异物存在于VBUS引脚202和接地引脚208之间的路径上，或存在于VBUS引脚202与D+引脚204或D-引脚206之间的路径上，且基于该两种情形的检测方法的实施例将在后续进行描述。

请一并参考图3和图4，其中，图3为异物存在于VBUS引脚202和GND引脚208之间的路径上的示意图，图4为依据本发明的一个实施例的检测方法的流程图。在步骤402，连接器128并未通过线缆130耦接至交流-直流适配器110，充电器124运行在第一自测模式，且升压器224接收电池125所提供的电池电压并传送特定电压给连接器128的VBUS引脚202。在步骤404，电流检测器210检测连接器128中的路径上的电流或检测VBUS引脚202和充电器124之间的路径上的电流来产生检测的电流(detected current)，其中，电流是由特定电压产生。在步骤406，升压器224关断特定电压以节省功率。在步骤408，电流检测器210判断检测的电流是否大于阈值(例如，50毫安)，如果检测的电流大于阈值，所述电流检测器判断所述连接器异常，流程进入步骤422来发出警告来通知用户连接器可能遭遇问题，所述警告包括显示警告信息，响声，或振动中至少一种；或者，在步骤422，还可通知电源110减小电源电压和输出电流中至少一种，电源电压和输出电流可减小到为零，此时相当于对所述电源电压和输出电流禁能；如果检测的电流不大于阈值，流程进入步骤410。

在步骤410，充电器124判断连接器128中是否插入有电源(例如，电源适配器或USB主机的线缆)，如果判断为是，流程进入步骤412；如果判断为否，流程再次进入步骤402来周期性地检测连接器128的异常状态。另外，在步骤412，由于连接器128耦接于交流-直流适配器110，且连接器128的VBUS引脚202具有交流-直流适配器110所提供的电源电压(例如，5伏(V))，因此，此时升压器224将接收电池125所提供的电池电压并传递一个比交流-直流适配器所提供的电源电压大的特定电压给VBUS引脚202。具体的，在步骤412，电压检测器222检测VBUS引脚202的电压电平(voltage level)，升压器224参考VBUS引脚202的检测的电压电平来增加一个偏移量来产生特定电压，例如，当VBUS引脚202的检测的电压电平为5伏(5V)，则特定电压可为5.3伏(V)或5.5伏(V)。另外，需要注意的是，步骤412获得的特定电压与步骤402所获得的特定电压可不同。

在步骤414，电流检测器210检测连接器128中的路径上的电流或者检测VBUS引脚202和充电器124之间的路径上的电流来产生检测的电流，其中，电流基于特定电压产生。在步骤416，升压器224关断特定电压来节省功率。在步骤418，电流检测器210判断检测的电流是否大于阈值(例如，50毫安)，如果检测的电流大于阈值，所述电流检测器判断所述连接器异常，流程进入步骤422 来发出警告来通知用户连接器可能遭遇问题，所述警告包括显示警告信息，响声，或振动中至少一种；或者，在步骤422，还可通知电源110减小电源电压和输出电流中至少一种，电源电压和输出电流可减小到为零，此时相当于对所述电源电压和输出电流禁能；；如果检测的电流不大于阈值，流程进入步骤420。

在步骤420，充电器124切换为运行在普通模式，也即，充电器124通过线缆130接收交流-直流适配器提供的电源电压，连接器128对电池125进行充电，则流程再次进入步骤412来周期性地检测连接器128的异常状态。另外，在步骤424，由于连接器128可能遭遇过热问题，充电器124可通知控制器122与交流-直流适配器110通信来禁能或减小电源电压，和/或，禁能或减小电源电流。

图5依据本发明的一个实施例示出了图2和图3中的电流检测器210。如图5所示，电流检测器210包括电流源IS，电阻器RN，减法器510和比较器520。具体的，当充电器124运行在第一自测模式，充电器124产生特定电压V_B提供给电流源IS，减法器510计算电阻器RN两端的电压差，其中，电压差表示流经电阻器RN、VBUS引脚、电阻器R1和GND引脚208的电流。接着，比较器将电压差与阈值Vth进行比较来产生一个检测结果OUT。请注意，图5所示的实施例仅仅用于说明，并不用于限定本发明。在其他的实施例中，电阻器RN可放置在VBUS引脚202和GND引脚208之间，或者放置在流经电阻器R1的电流路径上。

请同时参考图6和图7，其中，图6为VBUS引脚202和D+引脚204之间的路径上存在异物的示意图，图7为依据本发明另一个实施例的检测方法的流程。在步骤702，连接器128并未通过线缆130耦接至交流-直流适配器110，充电器124运行在第二自测模式，晶体管Q1被关断(缺省状态)，且升压器224接收电池125所提供的电池电压并传递一个特定电压(例如，5V或3.3V)给连接器128的VBUS引脚202。在步骤704，电压检测器222检测D+引脚204的电压电平。在步骤706，电压检测器222判断检测的电压是否大于阈值(例如，3.3V)，如果检测的电压大于阈值，所述电流检测器判断所述连接器异常，流程进入步骤716来发出警告来通知用户连接器可能遭遇问题，所述警告包括显示警告信息，响声，或振动中至少一种；或者，在步骤716，还可通知电源110减小电源电压和输出电流中至少一种，电源电压和输出电流可减小到为零，此时相当于对所述电源电压和输出电流禁能；；如果检测的电压不大于阈值，流程进入步骤708。

具体的，如果VBUS引脚202和D+引脚204之间不存在异物，电阻器R2则不存在，且D+引脚204的电压电平将比较小。然而，如果VBUS引脚202和D+引脚204之间存在异物，由于电阻器R2，将会在VBUS引脚202与D+引脚204之间产生电流路径，这导致D+引脚204具有高的电压电平。因此，通过检测D+引脚204的电压电平，即可知道并阻止可能的过热问题。

在步骤708，充电器124判断连接器128中是否插入有电源(例如，电源适配器或USB主机的线缆)，如果判断为是，流程进入步骤710；如果判断为否，流程再次进入步骤704来周期性地检测连接器128的异常状态。另外，在步骤710，由于连接器128耦接于交流-直流适配器110，且连接器128的VBUS引脚202具有交流-直流适配器110所提供的电源电压(例如，5伏(V))，因此，此时电压检测器222可通过检测D+引脚204(也即，升压器224无需将特定电压提供给VBUS引脚202)的电压电平直接检测连接器128的异常状态。在步骤712，电压检测器222判断检测的电压是否大于阈值(例如，3V)，如果检测的电压大于阈值，所述电流检测器判断所述连接器异常，流程进入步骤716来发出警告来通知用户连接器可能遭遇问题，所述警告包括显示警告信息，响声，或振动中至少一种；或者，在步骤716，还可通知电源110减小电源电压和输出电流中至少一种，电源电压和输出电流可减小到为零，此时相当于对所述电源电压和输出电流禁能；；如果检测的电压不大于阈值，流程进入步骤714。

在步骤714，充电器124切换为运行在普通模式，也即，充电器124接通(turn on)晶体管Q1来使GND引脚208可连接至电子设备120的系统地。另外，在步骤718，由于连接器128可能遭遇过热问题，充电器124可通知控制器122与交流-直流适配器110通信来禁能或减小电源电压，和/或，禁能或减小电源电流。

在图6所示的实施例中，电阻器RT设计为具有高电阻值(例如，数兆欧姆)，并且，当线缆130插入时，晶体管Q1和电阻器R4用于限定流经D+引脚204和邻近路径的电流来保护连接器128。具体的，参考图8，最初，晶体管Q1被关断，当线缆插入且VBUS引脚202接收交流-直流适配器110提供的电源电压(也即，5V)，从VBUS引脚202，电阻器R2，D+引脚204，充电器124的GPIO引脚，系统地，电阻器R_T到GND引脚208形成电流路径802。由于电阻器R4设计为具有高电阻值，则该电流路径上的电流可被限定为一个安全值(例如，小于25毫安)，且连接器128将不遭遇过热问题。另外，当充电器124和/或控制器122确定连接器128安全则接通晶体管Q1。

另外，在图6-8所示的实施例中，电压检测器222通过检测D+引脚204的电压电平判断连接器128是否具有异常状态。然而，本领域技术人可理解的是，电压检测器222还可检测D-引脚206的电压电平来判断VBUS引脚202与D-引脚206之间是否存在异物。另外，当连接器128遵循USC(Universal Serial Bus，通用串行总线)类型-C标准，电压检测器222还可检测任一个非电源引脚的电压电平来判断电源引脚与非电源引脚之间是否存在异物，非电源引脚例如可为TX1，CC1，SBU1，RX2-，RX1-，SBU2，CC2，TX2-(这些为USC-C标准中增加的引脚)。这些可选择的设计将属于本发明的范围。

在上述提及的实施例中，VBUS引脚202与GND引脚208之间的泄漏电流路径(由电阻器R1所导致)和VBUS引脚202和D+引脚204之间的泄漏电流路径(由电阻器R2所导致)均可被检测到，当连接器128具有异常状态可通知用户。但是，在其他实施例中，电子设备120可设计为仅实施图2所示的电路的一部分来执行图4和图7所示的实施例中的任一个。这些可选择的设计将属于本发明的范围。

另外，在图3-5所示的实施例中，无论交流-直流适配器110是否耦接于电子设备120的连接器128，充电器124周期性地(例如，每隔一分钟，每隔十分钟或每隔一小时)进入第一自测模式。但是，在其他实施例中，充电器124可根据安排的进程或用户的输入/控制进入第一自测模式，或者，充电器124可在连接器128中没有插入线缆时进入第一自测模式，或者，充电器124可在交流-直流适配器110耦接于连接器128时进入第一自测模式。相似的，在图6-8所示的实施例中，无论交流-直流适配器110是否耦接于电子设备120的连接器128，充电器124周期性地(例如，每隔一分钟，每隔十分钟或每隔一小时)进入第二自测模式。但是，在其他实施例中，充电器124可根据安排的进程或用户的输入/控制进入第二自测模式，或者，充电器124可在连接器128中没有插入线缆时进入第二自测模式，或者，充电器124可在交流-直流适配器110耦接于连接器128时进入第二自测模式。这些可选择的设计将属于本发明的范围。

另外，上述提及的第一自测模式和第二自测模式可顺序地被执行，或者，可依据安排的进程、用户的输入/控制独立被执行。

简言之，本发明的实施例中，由连接器引起的泄漏电流可精确地被确定，因此，用户可被通知来解决这类问题，或者电子设备可与电源适配器或USB主机进行通信来禁能或减少输出电压/电流来避免连接器的过热。

本发明虽以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明的范围，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可做些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视权利要求所界定者为准。