一种电源负载能力评估方法和USB类型转换器与流程

本发明实施例涉及充电和usb类型转换的领域，尤其涉及一种电源负载能力评估方法和usb类型转换器。

背景技术：

随着越来越多的智能终端支持基于c型usb接口的智能供电方式，传统类型usb接口充电器将逐渐被淘汰，这将大量浪费社会存量资源。

为了能够将不同类型的usb接口转换成c型usb接口，其中的一种方式是直接做一个接口形式转换，实现不同类型usb接口的转换。然后，这种接口形式的转换无法准确的把电源的输出能力告知用电器，从而不能实现智能充电，甚至损坏usb接口。

技术实现要素：

本发明提供一种电源负载能力评估方法和usb类型转换器，以实现实时监测评估输入端口输出的电能的能力，在不破坏输入端口的情况下为输出端口提供电能，作为电源给负载供电。

第一方面，本发明实施例提供了一种电源负载能力评估方法，应用于usb

连接线上，该电源负载能力评估方法包括：

在usb连接线的输入端口和输出端口分别与电源和负载连接后，向所述输出端口发送一电流负载能力的设定值；

检测在所述电流负载能力的设定值下所述输入端口的实际电压值，当所述输入端口的实际电压值小于预设电压值时，调整所述电流负载能力的设定值，直至调整后的电流负载能力的设定值对应的所述输入端口的实际电压值不小于所述预设电压值；

输出所述调整后的电流负载能力的设定值，作为电源负载能力。

进一步地，每次调整电流负载能力的设定值之前，还包括：

对接入的负载进行复位，所述复位为断开所述输入端口和所述输出端口之间的连接；

对应地，每次获得所述调整后的电流负载能力的设定值对应的所述输入端口的实际电压值之前，还包括：

恢复所述输入端口和所述输出端口之间的连接。

进一步地，所述输入端口为至少一个；

当只有一个输入端口与电源连接时，则所述输入端口的实际电压值为所述与电源连接的输入端口的实际电压值，所述预设电压值为与所述输入端口连接的所述电源对应的电压预设值；

当有至少两个输入端口与至少两个电源一一对应连接时，则所述输入端口的实际电压值为所述至少两个输入端口的实际电压值之和，所述预设电压值为所述至少两个电源对应的电压预设值之和。

进一步地，所述输出端口为至少一个；

当只有一个输出端口与负载连接时，则所述电流负载能力的设定值发送至所述与负载连接的输出端口；

当有至少两个输出端口与至少两个负载一一对应连接时，则所述电流负载能力的设定值发送至所述至少两个输出端口，所述至少两个输出端口对应的电流负载能力的子设定值之和等于所述电流负载能力的设定值。

第二方面，本发明实施例还提供一种usb类型转换器，该usb类型转换器包括：

输入端口，用于与电源连接；

输出端口，用于与负载连接；

所述输入端口和输出端口之间通过电源线和地线连接；

电源负载能力评估单元，实现任一实施例所述的电源负载能力评估方法。

进一步地，所述电源负载能力评估单元包括：

控制电路，所述控制电路包括设定值发送端口、电压采集端口、使能输出端和比较电路，所述设定值发送端口与所述输出端口连接，用于向所述输出端口发送电流负载能力的设定值，所述电压采集端口与所述电源线连接，用于采集所述输入端口的实际电压值，所述比较电路与电压采集端口连接，用于接收所述输入端口的实际电压值，并将所述输入端口的实际电压值与所述控制电路内存储的预设电压值进行比较形成控制信号由所述使能输出端输出；

当所述输入端口的实际电压值小于预设电压值时，所述控制电路输出第一控制信号，并调整所述电流负载能力的设定值，调整后的电流负载能力设定值重新发送至所述输入端口；当所述输入端口的实际电压值不小于预设电压值时，所述控制电路输出第二控制信号；

开关电路，连接于所述电源线上，所述使能输出端与所述开关电路的使能输入端连接；

电压检测电路，连接于所述电源线和所述控制电路的电压采集端口之间，用于检测所述输入端口的实际电压值，并将所述输入端口的实际电压值发送至所述控制电路。

进一步地，所述电压检测电路包括第一电阻和第二电阻，所述第一电阻和所述第二电阻串联，串联后的一端连接至所述电源线，另一端接地，所述电压采集端口连接于所述第一电阻和所述第二电阻之间。

进一步地，所述控制电路还包括第二输入端；

所述电源负载能力评估单元还包括：

电流检测电路，用于检测所述输出端口的电流负载能力的实际值并发送至所述控制电路，以使所述控制电路判断所述输出端口是否达到电流负载能力的设定值，并在所述输出端口达到电流负载能力的设定值时接收所述输入端口的实际电压值；

所述电流检测电路连接于所述电源线或地线上，以使所述电流检测电路和所述负载构成串联支路，所述第二输入端连接于所述电流检测电路和所述输出端口之间。

进一步地，所述输入端口是usb_a的公头、usb_b的公头、usb_c的公头、lightning接口的公头、microusb母座或者lightning母座的一种或几种。

进一步地，所述输出端口是usb-c母座；所述设定值发送端口通过usb-c母座的cc1或者cc2控制线向所述输出端口发送所述电流负载能力的设定值。

本发明通过实时监测评估输入端口输出的实际电压值，当输入端口的实际电压值小于预设电压值时，调整电流负载能力的设定值，直至调整后的电流负载能力的设定值对应的输入端口的实际电压值不小于预设电压值，准确的把输入端口的输出能力告知输出端口，保证了输入端口不因过载而损坏，实现了智能充电的效果。usb类型转换器实现了不同类型的usb接口的智能转换，使得不同类型的适配器可以更大限度的得到利用。

附图说明

图1是本发明实施例一提供的一种电源负载能力评估方法的流程图。

图2是本发明实施例二提供的一种usb类型转换器的结构示意图。

图3是本发明实施例三提供的一种usb类型转换器的结构示意图。

图4是本发明实施例四提供的一种usb类型转换器的结构示意图。

图5是本发明实施例五提供的一种usb类型转换器的结构示意图。

图6是本发明实施例五提供的另一种usb类型转换器的结构示意图。

图7是本发明实施例五提供的另一种usb类型转换器的结构示意图。

图8是本发明实施例五提供的另一种usb类型转换器的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

实施例一

图1为本发明实施例一提供的一种电源负载能力评估方法的流程图，本实施例用于usb连接线上，可适用于需要转换usb接口类型的情况，该方法可以由usb类型转换器来执行，具体包括如下步骤：

s110、在usb连接线的输入端口和输出端口分别与电源和负载连接后，向输出端口发送一电流负载能力的设定值。

其中，输入端口与电源连接，输出端口与负载连接，形成电源和负载之间的电路。电流负载能力的设定值为预先设定的预设值，可以为任意正数，当usb连接线的输入端口和输出端口分别与电源和负载连接后，电源输出电流负载能力的设定值的电能到负载。例如电流负载能力的设定值可以是3a，也可以是5a。

s120、检测在电流负载能力的设定值下输入端口的实际电压值，当输入端口的实际电压值小于预设电压值时，调整电流负载能力的设定值，直至调整后的电流负载能力的设定值对应的输入端口的实际电压值不小于预设电压值。

当电源输出电流负载能力的设定值的电能到负载时，检测在电流负载能力的设定值下的输入端口的实际电压值，当输入端口的实际电压值小于预设电压值时，例如预设电压值可以是usb标准定义的4.75v，此时输入端口的实际电压值小于4.75v，说明在此时的电流负载能力的设定值超出了输入端口的负载能力，因此需要调整电流负载能力的设定值，为了提高输入端口的实际电压值，根据输入功率与输出功率相等的理论依据，调整后的电流负载能力的设定值小于调整前的电流负载能力的设定值。重新检测在调整后的电流负载能力的设定值下的输入端口的实际电压值，继续上述判断过程，直至调整后的电流负载能力的设定值对应的输入端口的实际电压值不小于预设电压值，此时电流负载能力的设定值在输入端口的负载能力范围内。

s130、输出调整后的电流负载能力的设定值，作为电源负载能力。

本发明实施例的技术方案，通过实时监测评估输入端口输出的实际电压值，当输入端口的实际电压值小于预设电压值时，调整电流负载能力的设定值，直至调整后的电流负载能力的设定值对应的输入端口的实际电压值不小于预设电压值，输出调整后的电流负载能力的设定值，作为电源负载能力。本发明实施例的技术方案可以准确的把输入端口的输出能力告知输出端口，保证了输入端口不因过载而损坏，实现了智能充电的效果。

在上述技术方案的基础上，每次调整电流负载能力的设定值之前，还包括：

对接入的负载进行复位，复位为断开输入端口和输出端口之间的连接；

对应地，每次获得调整后的电流负载能力的设定值对应的输入端口的实际电压值之前，还包括：

恢复输入端口和输出端口之间的连接。

当输入端口的实际电压值小于预设电压值时，此时的电流负载能力的设定值超出了输入端口的负载能力，因此为了避免输入端口的超负荷运行，应及时的断开输入端口和输出端口之间的连接。

当调整电流负载能力的设定值之后，为了检测调整后的电流负载能力的设定值对应的输入端口的实际电压值，需要输入端口输出调整后的电流负载能力的设定值的电能到输出端口，因此需要恢复输入端口和输出端口之间的连接。

在上述技术方案的基础上，输入端口为至少一个。

当只有一个输入端口与电源连接时，则输入端口的实际电压值为与电源连接的输入端口的实际电压值，预设电压值为与输入端口连接的电源对应的电压预设值；

当有至少两个输入端口与至少两个电源一一对应连接时，则输入端口的实际电压值为至少两个输入端口的实际电压值之和，预设电压值为至少两个电源对应的电压预设值之和。

当采用多个输入端口时，输入端口的实际电压值为所有与电源连接的输入端口的实际电压值之和。因此在某一电流负载能力的设定值下，一个输入端口的实际电压值小于预设电压值时，增加输入端口，则与多个输入端口一一对应连接的多个电源同时输出电能，可以实现不调整电流负载能力的设定值增加输入端口的实际电压值，提高了输入端口的负载能力。

在上述技术方案的基础上，输出端口为至少一个。

当只有一个输出端口与负载连接时，则电流负载能力的设定值发送至与负载连接的输出端口；

当有至少两个输出端口与至少两个负载一一对应连接时，则电流负载能力的设定值发送至至少两个输出端口，至少两个输出端口对应的电流负载能力的子设定值之和等于电流负载能力的设定值。

当有多个输出端口与负载一一对应连接时，多个输出端口对应的电流负载能力的子设定值之和等于电流负载能力的设定值，因此输入端口的电能同时对多个负载进行供电，可以节约充电时间。

实施例二

图2所示为本发明实施例二提供的一种usb类型转换器的结构示意图，本实施例可适用于需要转换usb接口类型的情况，该usb类型转换器的具体结构可以包括：

输入端口310，用于与电源连接；

输出端口320，用于与负载连接；

输入端口310和输出端口320之间通过电源线vbus和地线gnd连接；

电源负载能力评估单元330，实现本发明任一实施例的电源负载能力评估方法。

本发明实施例所提供的usb类型转换器可执行本发明任意实施例所提供的电源负载能力评估方法，具备执行方法相应的功能结构和有益效果。

实施例三

图3为本发明实施例三提供的一种usb类型转换器的结构示意图，本实施例在上述实施例的基础上，电源负载能力评估单元330还可以包括：

控制电路331，控制电路331包括设定值发送端口335、电压采集端口336和比较电路337，设定值发送端口335与输出端口320连接，用于向输出端口320发送电流负载能力的设定值，电压采集端口336与电源线vbus连接，用于通过电源线vbus采集电流负载能力的设定值下输入端口310的实际电压值，比较电路337与电压采集端口336连接，用于接收输入端口310的实际电压值，并将输入端口310的实际电压值和控制电路331存储的预设电压值的比较形成控制信号由使能输出端输出。当输入端口310的实际电压值小于预设电压值时，说明在此时的电流负载能力的设定值超出了输入端口310的负载能力，控制电路331输出第一控制信号，因此需要调整电流负载能力的设定值。重新采集在调整后的电流负载能力的设定值下的输入端口310的实际电压值，比较电路337继续上述比较过程，直至调整后的电流负载能力的设定值对应的输入端口310的实际电压值不小于预设电压值，控制电路331输出第二控制信号，输出端口320输出调整后的电流负载能力的设定值，作为电源负载能力。

开关电路332，连接于电源线vbus上，使能输出端与开关电路332的使能输入端连接。

电压检测电路333，连接于电源线vbus和控制电路331的电压采集端口336之间，用于检测输入端口310的实际电压值，并将输入端口310的实际电压值发送至控制电路331。

本实施例的技术方案，输入端口310和输出端口320分别与电源和负载连接后，开关电路332处于导通状态，控制电路331的设定值发送端口335向输出端口320发送电流负载能力的设定值，同时电压检测电路333检测输入端口310的实际电压值，控制电路331的设定值发送端口335接收电压检测电路333检测到的信号，并与控制电路331内存储的预设电压值进行比较形成控制信号由使能输出端输出。当输入端口310的实际电压值小于预设电压值时，控制电路331输出第一控制信号，第一控制信号使得开关电路332处于截止状态，对接入的负载进行复位，复位为断开输入端口310和输出端口320之间的连接，并调整电流负载能力的设定值，调整后恢复输入端口310和输出端口320之间的连接，将调整后的电流负载能力设定值重新发送至输入端口310，重复上述过程；当输入端口310的实际电压值不小于预设电压值时，控制电路331输出第二控制信号，第二控制信号使得开关电路332处于导通状态，恢复输入端口310和输出端口320之间的连接。

本实施例的技术方案，电压检测电路检测输入端口的实际电压值，控制电路通过输入端口的实际电压值与预设电压值进行比较形成控制信号控制开关电路的导通与截止，使得本实施例中的usb类型转换器能够在不破坏输入端口的情况下为输出端口提供电能，实现智能充电。

实施例四

图4为本发明实施例四提供的一种usb类型转换器的结构示意图。本实施例在上述实施例上，电压检测电路333具体可以包括第一电阻r1和第二电阻r2，第一电阻r1和第二电阻r2串联，串联后的一端连接至电源线vbus，另一端接地，电压采集端口336连接于第一电阻r1和第二电阻r2之间。

输入端口310输出的实际电压加载在电压检测电路333的两端，第一电阻r1和第二电阻r2对输入端口310的实际电压值进行分压，控制电路331可以选择控制芯片实现控制电路331的功能，因此输入到控制芯片的电压值为第二电阻r2上的电压值。

需要说明的是，上述技术方案仅是对电压检测电路333和控制电路331的一种举例，而不是限定，其他可以达到相同功能的器件均属于本发明的保护范围。

在图4中，开关电路332示例性的为p型mos管，该p型mos管将电源线vbus分成两部分，p型mos管的源极通过其中一部分的电源线vbus连接至输入端口310，其漏极通过另外一部分的电源线vbus连接至输出端口320，其栅极连接至控制电路331的使能输出端，控制电路331的使能输出端输出的第一控制信号为高电平，使p型mos管处于截止状态，第二控制信号为低电平，使p型mos管处于导通状态。开关电路332也可以是n型mos管，相应的第一控制信号为低电平，第二控制信号为高电平。

需要说明的是，开关电路332还可以是三极管、继电器或可控硅等，均可以实现开关电路332的功能，需要调整控制信号的高电平或低电平对开关电路332实现的是导通或截止状态。

继续参考图4，控制电路331还包括第二输入端；

电源负载能力评估单元330还包括：

电流检测电路334，用于检测输出端口320的电流负载能力的实际值并发送至控制电路334，以使控制电路334判断输出端口320是否达到电流负载能力的设定值，并在输出端口320达到电流负载能力的设定值时接收输入端口310的实际电压值。

当电流检测电路334检测到的输出端口320的电流负载能力的实际值小于电流负载能力的设定值时，输入端口310提供的负载能力不能满足输出端口320所需要的负载能力，此时控制电路331输出的控制信号为第一控制信号，使开关电路332截止；当电流检测电路334检测到的输出端口320的电流负载能力的实际值达到电流负载能力的设定值时，输入端口310提供的负载能力满足输出端口320所需要的负载能力，此时控制电路331输出的控制信号为第二控制信号，使开关电路332导通，输出端口320接收输入端口310的实际电压值。

电流检测电路334连接于电源线vbus或地线gnd上，以使电流检测电路334和负载构成串联支路，第二输入端连接于电流检测电路334和输出端口320之间。

电流检测电路334和负载构成串联支路，因此流过电流检测电路334的电流和负载的电流相等。

继续参考图4，电流检测电路334可以包括第三电阻r3，第三电阻r3串联于电源线vbus或地线gnd上，控制电路331的第二输入端连接至第三电阻r3和输出端口320之间。示例性的，如图4所示，第三电阻r3的阻值为定值，串联于地线gnd上。当第三电阻r3的阻值确定后，电流检测电路334输出到控制电路331的第二输入端的信号由电流值确定。

需要说明的是，图4中的电流检测电路334仅是示例性的示出了第三电阻r3，而不是对其限定，其他电子器件能够达到检测输出端口320的电流负载能力的实际值均可以是电流检测电路334。

实施例五

图5为本发明实施例六提供的一种usb类型转换器的结构示意图。本实施例在上述实施例的基础上，输入端口310可以是usb_a的公头、usb_b的公头、usb_c的公头、lightning接口的公头、microusb母座或者lightning母座的一种或几种。如图5所示，输入端口310示例性的为usb_a的公头，输出端口320是usb-c母座。此时usb类型转换器的功能是在保证usb_a的公头不被损坏的情况下对usb-c母座智能供电，实现了把a型usb充电器接口转变为c型usb接口的充电器，并能动态评估a型usb充电器的供电能力，告知用电器，从而更大限度的利用a型usb充电器。

输出端口320是usb-c母座时，设定值发送端口335通过usb-c母座的cc1或者cc2控制线向输出端口320发送电流负载能力的设定值。

图6为本发明实施例五提供的另一种usb类型转换器的结构示意图。本实2例在上述实施例的基础上，输入端口310可以有多个。如图6所示，输入端口310有两个，为usb_a的公头和microusb母座/lightning母座，分别与两个电源一一对应连接。usb_a的公头的实际电压值和microusb母座/lightning母座的实际电压值之和为输入端口310的实际电压值，控制电路331内存储的预设电压值为与两个输入端口310分别连接的两个电源对应的电压预设值之和。此时usb类型转换器的功能是在保证usb_a的公头和microusb母座/lightning母座不被损坏的情况下同时对usb-c母座智能供电，在满足输入端口310的实际电压值不小于预设电压值时提高了电流负载能力的设定值，增加了对负载的供电能力，实现了把a型usb充电器接口和microusb母座/lightning充电器接口转变为c型usb接口的充电器。

当输入端口310中包括c型usb接口时，此时usb类型转换器的功能可以实现c型usb接口之间的负载能力的转换。

图7为本发明实施例五提供的另一种usb类型转换器的结构示意图。本实施例在上述实施例的基础上，输入端口310为usb_a的公头，输出端口320可以有多个。如图7所示，输出端口320为两个，均为usb-c母座，两个usb-c母座分别与负载一一对应连接。电流负载能力的设定值发送至两个usb-c母座，两个usb-c母座对应的电流负载能力的子设定值之和等于电流负载能力的设定值。此时usb类型转换器的功能是在保证usb_a的公头不被损坏的情况下同时对两个usb-c母座智能供电，实现了把a型usb充电器接口转变为c型usb接口的充电器，并同时对多个负载进行充电，加强了充电器的功能。

图8为本发明实施例五提供的另一种usb类型转换器的结构示意图。本实施例在上述实施例的基础上，输入端口310有多个，输出端口320有多个。如图8所示，输入端口310有两个，分别为usb_a的公头和microusb母座，分别与两个电源一一对应连接。输出端口320有两个，均为usb-c母座，两个usb-c母座分别与负载一一对应连接。usb_a的公头的实际电压值和microusb母座的实际电压值之和为输入端口310的实际电压值，控制电路331内存储的预设电压值为与两个输入端口310分别连接的两个电源对应的电压预设值之和。两个usb-c母座对应的电流负载能力的子设定值之和等于电流负载能力的设定值。此时usb类型转换器的功能是在保证usb_a的公头和microusb母座不被损坏的情况下同时对多个usb-c母座智能供电，增加了对负载的供电能力，并同时对多个负载进行充电，实现了a型usb充电器接口和microusb母座充电器接口转变为多个c型usb接口的充电器。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。