USB专用快速充电端口适配电路及设备的制作方法

本实用新型涉及一种集成电路，具体涉及一种USB专用快速充电端口适配电路。

背景技术：

便携式电子设备的充电器中，USB作为充电器下行端口(DownstreamPort) 应用最为广泛。对于各类不同的USB下行端口，比如标准下行端口(Standard DownstreamPort，SDP)，专用充电端口(Dedicated Charging Port，DCP)，等等，应该进行区分处理，对于充电功率应进行控制。为此，业界目前已发展出两大主流USB充电标准：USB-IF的电池充电(Battery Charging)标准，最新版本为 V1.2(以下称BC1.2)，以及苹果公司的专用充电端口标准(以下称Apple DCP)。 USB充电标准针对不同类型USB下行端口的充电功率进行控制，其中允许DCP 承载更大的充电功率。由于BC1.2和Apple DCP定义的DCP互不兼容，为了提高充电器的通用性，业界推出了USB专用充电端口适配芯片，代表性产品如德州仪器(TI)的TPS2514。使用适配芯片，能够对符合BC1.2或是Apple DCP的不同连入设备进行自动识别和适配，提高了充电器的通用性和兼容性。

随着便携式电子设备电池容量不断增加，市场对于充电速度提出了更高的要求，为了进一步提高充电速度，“快速充电”协议应运而生，其中代表如高通公司的快速充电协议3.0版(Quick Charge 3.0，QC3.0)，与上一版本的快速充电协议2.0版(Quick Charge 2.0，QC2.0)相比，QC3.0协议在“高压充电”模式之外，增加了对“低压大电流”模式的支持，并且支持充电电压连续可调(步长 0.2V)，可调节充电电压范围为3.6V-20V。QC3.0同时定义了专用快速充电端口 (以下称QCDCP)规格。目前已有若干支持QC3.0的USB专用快速充电端口适配芯片。然而，虽然QC3.0本身向下兼容BC1.2以及QC2.0，但不能兼容Apple DCP，因此如何整合各类USB充电端口适配器，进一步提高充电器的通用性和兼容性，成为了亟待解决的问题。

技术实现要素：

本实用新型的主要目的是提供一种USB专用快速充电端口适配电路，能够同时支持多种充电规格。

本实用新型提出了一种USB专用快速充电端口适配电路，包括：快充适配模块、调整源模块、开关组模块和用于判定连入设备充电标准的充电标准适配模块，

上述充电标准适配模块与上述开关组模块和快充适配模块连接，且，上述充电标准适配模块、快充适配模块和开关组模块分别与电路正、负端子连接，

上述充电标准适配模块接收连入设备的电信号，并将使能信号发送至上述快充适配模块或开关组模块；

上述快充适配模块还接收连入设备的电信号，并发送反馈信号至上述快充电标准适配模块或开关组模块；

上述调整源模块与上述快充适配模块电连接，调整电路的输出电压。

进一步地，上述的USB专用快速充电端口适配电路，上述充电标准适配模块在接收连入设备的电信号后，判定连入设备的充电标准值，

当上述电信号符合第一充电标准值或第二充电标准值时，上述充电标准适配模块发送使能信号至上述开关组模块；

当上述电信号符合第三充电标准值时，上述充电标准适配模块发送使能信号至上述快充适配模块；

上述快充适配模块接收到使能信号后从电路正、负端子处获取连入设备的电信号，并发送第一反馈信号至上述开关组模块和上述调整源模块，当连入设备断开后，上述快充适配模块发送第二反馈信号至上述充电标准适配模块。

进一步地，上述的USB专用快速充电端口适配电路，还包括缓冲模块，上述缓冲模块与上述开关组模块连接，并由输入端接收外部输入的参考电压，经缓冲后输出至上述开关组模块。

进一步地，上述的USB专用快速充电端口适配电路，上述快充适配模块包括QC快速充电端口模块。

进一步地，上述的USB专用快速充电端口适配电路，上述充电标准适配模块还包括第一子模块、第二子模块和判定模块，

上述判定模块与电路正、负端子连接，接收连入设备信号并进行信号判定，上述判定模块还与上述第一子模块、第二子模块和快充适配模块连接，根据判定结果将结果信号发送至上述第一子模块、第二子模块或快充适配模块；

上述第一子模块还与上述开关组模块连接，接收上述判定模块的结果信号，并向上述开关组模块发送驱动信号；

上述第二子模块还与上述开关组模块连接，接收上述判定模块的结果信号，并向上述开关组模块发送驱动信号。

进一步地，上述的USB专用快速充电端口适配电路，上述第一子模块为苹果公司的专用充电标准端口模块。

进一步地，上述的USB专用快速充电端口适配电路，上述第二子模块为BC 充电端口模块。

进一步地，上述的USB专用快速充电端口适配电路，还包括启动模块和基准模块，

上述基准模块上设有端口VDD，上述调整源模块连接于上述基准模块和上述端口VDD之间；

上述启动模块连接于上述基准模块和上述调整源模块之间；

上述基准模块从上述启动模块中获取内部工作电压，并产生内部基准电压、参考电压及参考电流信号，并发送至上述充电标准适配模块、快充适配模块、调整原模块和缓冲模块。

进一步地，上述的USB专用快速充电端口适配电路，上述启动模块还包括稳压子模块，上述稳压子模块连接于上述启动模块内，稳定由外部电源连入的内部工作电压。

本实用新型提出一种充电设备，包括上述任意一项所述的USB专用快速充电端口适配电路。

本实用新型通过提供一种USB专用快速充电端口适配电路，具有以下有益效果：整合了充电端口的适配功能，同时支持对QC快速充电、BC专用充电以及苹果专用充电等多种充电规格的自动识别和适配，能够进一步提高充电器的通用性和兼容性。

附图说明

图1为本实用新型一实施例中的USB专用快速充电端口适配电路的模块结构示意图；

图2为本实用新型一实施例中的USB专用快速充电端口适配电路的模块结构示意图；

图3为本实用新型一实施例中的USB专用快速充电端口适配电路的模块结构示意图；

图4为本实用新型一实施例中的USB专用快速充电端口适配电路的模块结构示意图。

10、充电标准适配模块；11、第一子模块；12、第二子模块；13、判定模块；20、快充适配模块；21、QC快速充电端口模块；30、调整源模块；40、开关组模块；50、缓冲模块；60、基准模块；70、启动模块；71、稳压子模块。

本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明，本实用新型实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变，所述的连接可以是直接连接，也可以是间接连接。

另外，在本实用新型中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。

参照图1，本实用新型提出一实施例的一种USB专用快速充电端口适配电路，包括：快充适配模块20、调整源模块30、开关组模块40和用于判定连入设备充电标准的充电标准适配模块10，上述充电标准适配模块10与上述开关组模块40和快充适配模块20连接，且，上述充电标准适配模块10、快充适配模块20 和开关组模块40分别与电路正、负端子连接，上述充电标准适配模块10接收连入设备的电信号，并将使能信号发送至上述快充适配模块20或开关组模块40；上述快充适配模块20还接收连入设备的电信号，并发送反馈信号至上述快充电标准适配模块10或开关组模块40；上述调整源模块30与上述快充适配模块20电连接，调整电路的输出电流和电压。

上述充电标准适配模块10通过电路正、负端子D+、D-获取连入设备发出的握手信号，并根据上述握手判定结果切换至对应的充电状态，根据不同充电状态生成相应控制信号输出到上述开关组模块40或生成使能信号发送到快充适配模块20；

上述快充适配模块20接收上述充电标准适配模块10输出的使能信号后，在使能状态下，通过电路正、负端子D+、D-获取连入设备发出的电信号，上述快充适配模块20发送相应的反馈信号至调整源模块30和开关组模块40或发送至上述充电标准适配模块10；

上述调整源模块30接收上述快充适配模块20发送的调整信号后，将其转换为相应的上拉或下拉电流，并以此调整输出电压；

上述开关组模块40的输入端接收上述充电标准适配模块10、快充适配模块 20发送的控制信号，根据上述控制信号转化出模拟信号通过电路正、负端子D+、 D-发送出至外接电路；

在另一具体实施例中，当上述USB专用快速充电端口适配电路以独立接口芯片方式实现时，还需要增加基准启动模块，上述基准启动模块控制上述电路电压、电流状况和上述电路的开关；上述基准启动模块接收外部输入的电压并产生内部稳压电源，连接到电路所有模块，为电路各模块供电；上述基准启动模块产生电路所需基准电压、各参考电压和电流，并输出至充电标准适配模块 10、快充适配模块20、调整原模块30及缓冲模块50。

在本实施例中，上述的USB专用快速充电端口适配电路，上述充电标准适配模块10在接收连入设备的电信号后，判定连入设备的充电标准值，当上述电信号符合第一充电标准值或第二充电标准值时，上述充电标准适配模块10发送使能信号至上述开关组模块40；当上述电信号符合第三充电标准值时，上述充电标准适配模块10发送使能信号至上述快充适配模块20；上述快充适配模块20 接收到使能信号后从电路正、负端子处获取连入设备的电信号，并发送第一反馈信号至上述开关组模块40和上述调整源模块30，当连入设备断开后，上述快充适配模块20发送第二反馈信号至上述充电标准适配模块10。

上述充电标准适配模块10中的比较器通过电路正、负端子D+、D-获取连入设备发出的握手信号，并根据上述握手判定结果切换至对应的充电状态，根据不同充电状态生成相应控制信号输出到上述开关组模块40或生成使能信号发送到快充适配模块20；

上述快充适配模块20接收上述充电标准适配模块10输出的使能信号后，在使能状态下，通过电路正、负端子D+、D-获取连入设备发出的电信号，上述快充适配模块20发送相应的反馈信号至调整源模块30和开关组模块40或发送至上述充电标准适配模块10。

参照图2，在本实施例中，上述的USB专用快速充电端口适配电路，还包括缓冲模块50，上述缓冲模块50与上述开关组模块40连接，并由输入端接收外部输入的参考电压，经缓冲后输出至上述开关组模块40。

在本实施例中，上述的USB专用快速充电端口适配电路，上述快充适配模块20包括QC快速充电端口模块21

上述QC快速充电端口模块21，从上述充电端口适配模块接收使能信号后，在使能状态下，从电路正、负端子D+、D-获取连入设备发出的电信号，并根据上述电信号，上述QC快速充电端口模块21将反馈信号发送至至上述调整源模块 30；当连入设备断开时，上述QC快速充电端口模块21将生成相应反馈信号发送至上述充电标准适配模块10；其中，上述QC快速充电端口模块21优选为支持 QC3.0快速充电标准的端口模块。

参照图3，在本实施例中，上述的USB专用快速充电端口适配电路，上述充电标准适配模块10还包括第一子模块11、第二子模块12和判定模块13，上述判定模块13与电路正、负端子连接，接收连入设备信号并进行信号判定，上述判定模块13还与上述第一子模块11和快充适配模块20连接，根据判定结果将结果信号发送至上述第一子模块11或快充适配模块20；上述第一子模块11与上述开关组模块40连接，接收上述判定模块13的结果信号，并向上述开关组模块40发送驱动信号；上述第二子模块12与上述开关组模块40和快充适配模块20连接，上述第二子模块12接收上述快充适配模块20的反馈信号，并向上述开关组模块 40发送驱动信号。

上述判定模块13一般从电路正、负端子D+、D-获取连入设备发出的握手信号，根据握手判定结果上述判定模块13连通对应的子模块；

上述第一子模块11一般为苹果公司的专用充电标准端口模块；

上述第二子模块12一般为BC充电端口模块，上述第二子模块12还与上述快充适配模块20连接，接收上述快充适配模块20通过电路正、负端子D+、D-检测连入设备的连接状态所生成的反馈信号。

在本实施例中，上述的USB专用快速充电端口适配电路，上述第一子模块11 为苹果公司的专用充电标准端口模块，其中，上述苹果公司的专用充电标准端口模块的充电标准值优选为，电压5V、电流1A和电压5V、电流2.1A及电压5V、电流2.4A。

在本实施例中，上述的USB专用快速充电端口适配电路，上述第二子模块 12为BC充电端口模块，其中，上述BC充电端口模块的充电标准值优选为，电压 5V、电流500mA和电压5V、电流1.5A。

上述BC充电端口模块还与上述快充适配模块20连接，接收上述快充适配模块20通过电路正、负端子D+、D-检测连入设备的连接状态所生成的反馈信号。

参照图4，在本实施例中，上述的USB专用快速充电端口适配电路，还包括启动模块70、基准模块60和端口VDD，

上述启动模块通过端口VDD接收外部电源的供电，并控制电路的启动或关闭，且，为电路中各模块提供内部工作电压；

上述基准模块60从上述启动模块70中获取内部工作电压，并产生内部基准电压、参考电压及参考电流信号，并发送至上述充电标准适配模块10、快充适配模块20、调整原模块30和缓冲模块50。

在本实施例中，上述USB专用快速充电端口适配电路，上述启动模块70还包括稳压子模块71，上述稳压子模块71连接于上述启动模块70内，稳定由外部电源连入的内部工作电压。

本实用新型还提供一种充电设备，包括上述任意一项所述的USB专用快速充电端口适配电路。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。