一种可识别主设备类型的从设备充电控制电路及摄像产品的制作方法

本实用新型属于充电控制电路技术领域，具体地说，是涉及一种可识别主设备类型的从设备充电控制电路。

背景技术：

现在越来越多的户外运动爱好者喜欢购买摄像产品（例如运动相机、运动摄像机等）来记录一些极限运动中的场景，然后将摄像产品拍摄到的画面通过手机、PC等设备上传至网络进行发布。在将摄像产品连接到手机或PC等设备上时，手机或PC作为主设备，一方面可以与作为从设备的摄像产品进行数据交互，下载摄像产品中保存的图像数据；另一方面可以为摄像产品充电，为摄像产品中的电池补充电量。

目前的手机大部分为安卓手机和苹果手机，安卓手机可以对外提供5V电压，而苹果手机对外提供的电压范围仅在2.75V~3.57V之间，且对外提供的电流最多在20mA左右。而现有的摄像产品，其标准充电电压通常为5V，当与摄像产品外接的主设备为苹果手机时，由于苹果手机提供的充电电压较低，有时会导致苹果手机在与摄像产品进行数据交互的过程中发生中断，影响用户的使用体验。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种可识别主设备类型的从设备充电控制电路，可以对特定主设备进行自动识别，并阻止从设备从特定主设备抽电，确保主设备与从设备之间数据的正常交互。

为解决上述技术问题，本实用新型采用以下技术方案予以实现：

在一个方面，本实用新型提出了一种可识别主设备类型的从设备充电控制电路，包括连接器、充电芯片、电压窗口比较电路、电源接入检测电路和控制电路；其中，所述连接器用于外接主设备，包括用于传输主设备提供的充电电源的电源引脚；所述充电芯片连通所述电源引脚，接收所述充电电源并为电池充电；所述电压窗口比较电路连通所述电源引脚，采集所述充电电源，并在所述充电电源的电压介于V1~V2之间时输出第一电平，在充电电源的电压处于V1~V2之外时输出第二电平，所述V1~V2为特定主设备输出的充电电压范围；所述电源接入检测电路连通所述电源引脚，在接收到所述充电电源时生成有效的接入检测信号；所述控制电路连接所述电压窗口比较电路和电源接入检测电路，所述控制电路在电压窗口比较电路输出第二电平且电源接入检测电路输出有效的接入检测信号时，生成使能信号传输至所述充电芯片，控制充电芯片使能运行。

进一步的，所述电压窗口比较电路包括分压电路和窗口比较器；其中，所述分压电路至少由三个分压电阻串联而成，并连接在所述电源引脚与地之间，形成至少两个分压节点；所述窗口比较器的同相输入端和反相输入端与所述分压电路的两个分压节点一一对应连接，配置所述分压电阻的阻值，使所述窗口比较器在所述充电电源的电压介于V1~V2之间时输出第一电平，在充电电源的电压处于V1~V2之外时输出第二电平。

为了降低系统功耗，使所述电压窗口比较电路仅在有充电电源接入时才上电运行，优选配置所述窗口比较器的电源端连接所述电源引脚，将窗口比较器的两个输出端短接后通过上拉电阻连接所述电源引脚，当窗口比较器的两个输出端均输出高电平时，可以将所述高电平上拉至充电电源的电位上。

进一步的，在所述控制电路中设置有稳压电路和控制器，所述窗口比较器的两个输出端短接后连接所述稳压电路，通过稳压电路对窗口比较器的输出电平进行稳压处理后，传输至所述控制器，以满足控制器的接口电压要求。

优选的，所述稳压电路包括限流电阻和稳压二极管，所述窗口比较器的两个输出端短接后通过所述限流电阻连接稳压二极管的阴极，将稳压二极管的阳极接地，配置所述稳压二极管的反向导通压降等于所述控制器所支持的接口电压，以起到保护控制器接口的作用。

其中，所述从设备的标准充电电压为Vo，所述Vo>V2。

优选的，所述特定主设备为苹果手机，所述V1=2.75V，所述V2=3.57V。

优选的，所述连接器为USB连接器，所述Vo=5V。

作为所述电源接入检测电路的一种优选电路设计，在所述电源接入检测电路中包含有一NMOS管，所述NMOS管的栅极连通所述电源引脚，源极连接所述控制电路，漏极连通直流电源。

为了使通过NMOS管输出的接入检测信号的电压稳定，优选将所述NMOS管的源极通过下拉电阻接地。

在另一个方面，本实用新型还提出了一种摄像产品，包括连接器、充电芯片、电压窗口比较电路、电源接入检测电路和控制电路；其中，所述连接器用于外接主设备，包括用于传输主设备提供的充电电源的电源引脚；所述充电芯片连通所述电源引脚，接收所述充电电源并为电池充电；所述电压窗口比较电路连通所述电源引脚，采集所述充电电源，并在所述充电电源的电压介于V1~V2之间时输出第一电平，在充电电源的电压处于V1~V2之外时输出第二电平，所述V1~V2为特定主设备输出的充电电压范围；所述电源接入检测电路连通所述电源引脚，在接收到所述充电电源时生成有效的接入检测信号；所述控制电路连接所述电压窗口比较电路和电源接入检测电路，所述控制电路在电压窗口比较电路输出第二电平且电源接入检测电路输出有效的接入检测信号时，生成使能信号传输至所述充电芯片，控制充电芯片使能运行。

与现有技术相比，本实用新型的优点和积极效果是：本实用新型的充电控制电路可以根据接入到从设备的充电电源的电压范围，识别出主设备的类型，继而可以选择性地从某些类型的主设备中抽电，而对于特定主设备则可以仅执行数据交互过程，由此既可以起到保护特定主设备的作用，又可以确保主从设备之间数据的正常交互。将其应用在摄像产品中，可以实现摄像产品对苹果手机的自动识别，使摄像产品在外接苹果手机时，能够仅传数据不充电，继而有效解决了苹果手机在与摄像产品进行数据交互过程中可能出现的中断问题，改善了用户的使用体验。

结合附图阅读本实用新型实施方式的详细描述后，本实用新型的其他特点和优点将变得更加清楚。

附图说明

图1是本实用新型所提出的充电控制电路的一种实施例的电路原理框图;

图2是图1中的电压窗口比较电路的一种实施例的电路原理图；

图3是图1中的电源接入检测电路的一种实施例的电路原理图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步详细地说明。

本实施例针对苹果手机的对外输出电压（2.75V~3.57V）明显低于绝大多数从设备的标准充电电压（5V），在将苹果手机作为主设备连接该类从设备时，会由于从设备对苹果手机抽电，而导致二者之间的数据传输过程易出现中断的问题，提出了一种充电控制电路的线路设计，应用在从设备的电控板上，可以使从设备具有识别主设备类型的能力。在从设备识别出与其外接的主设备为苹果手机时，可以自动停止抽电，只与苹果手机交互数据，从而确保了苹果手机与从设备之间数据交互的正常进行。

如图1所示，本实施例的充电控制电路包括连接器、电源接入检测电路、电压窗口比较电路、充电芯片和控制电路等主要组成部分。其中，连接器用于外接主设备，例如手机、PC等，是一种集充电接口和数据接口于一体的复用接口，优选采用USB连接器，包括电源引脚VBUS、数据引脚D+、D-和接地引脚GND。所述电源引脚VBUS用于传输充电电源USB_VBUS，分别连接电源接入检测电路、电压窗口比较电路和充电芯片；数据引脚D+、D-用于传输交互数据，连接所述控制电路；接地引脚GND连接从设备的系统地，在连接器外接主设备时，实现主从设备的共地。所述电压窗口比较电路用于对接入到从设备的充电电源USB_VBUS进行电压检测，根据充电电源USB_VBUS的电压范围判断外接主设备的类型，并根据设备类型的不同（可划分成特定主设备和非特定主设备）生成不同电平的识别信号USB_VBUS_LEVEL_DET，例如第一电平和第二电平，输出至控制电路，实现控制电路对外接主设备类型的自动识别。所述电源接入检测电路用于对电源引脚VBUS上是否有充电电源USB_VBUS接入进行检测，并根据检测结果生成有效或无效的接入检测信号DETECT_VBUS，传输至所述控制电路。所述控制电路根据接收到的识别信号USB_VBUS_LEVEL_DET和接入检测信号DETECT_VBUS，可以自行判断出从设备当前是否连接了主设备，连接的主设备是何种类型，继而可以在连接的主设备是预先划归成的非特定主设备（例如PC、安卓手机）时，输出使能信号EN至充电芯片，控制充电芯片使能运行，进而控制充电电源USB_VBUS为从设备中的电池充电蓄能。反之，当控制电路识别出当前与从设备相连的主设备是预先划归成的特定主设备（例如苹果手机）时，则可以控制充电芯片停止使能，不从特定主设备中抽电，仅与特定主设备交互数据，以确保数据交互的顺利进行。

对于特定主设备和非特定主设备的划分，可以根据从设备的标准充电电压Vo来确定。即，对于可对外输出Vo电压的主设备，可以划定为非特定主设备；对于可对外输出电压小于Vo的主设备，可以划定为特定主设备。例如，对于要求5V供电的从设备（例如运动相机、运动摄像机等），可以将安卓手机和PC划定为非特定主设备，而将苹果手机划定为特定主设备，以避免特定主设备因被抽电而影响到正常的数据交互。

作为所述电压窗口比较电路的一种优选电路设计，如图2所示，本实施例在电压窗口比较电路中设置有分压电路和窗口比较器U1。其中，分压电路用于对接入到从设备的充电电源USB_VBUS进行分压处理，并至少产生两路分压Va、Vb，分别传输至窗口比较器U1的两个输入端INA+、INB-。具体而言，可以采用至少三个分压电阻R356、R359、R358串联形成所述分压电路，并将所述分压电路连接在USB连接器的电源引脚VBUS与地之间。将分压电阻R356、R359的中间节点作为第一分压节点，连接窗口比较器U1的同相输入端INA+，为窗口比较器U1提供第一分压Va；将分压电阻R359、R358的中间节点作为第二分压节点，连接窗口比较器U1的反相输入端INB-，为窗口比较器U1提供第二分压Vb。将窗口比较器U1的两个输出端OUTA、OUTB短接后，通过上拉电阻R357连接至电源引脚VBUS。配置分压电阻R356、R359、R358的阻值，使通过电源引脚VBUS接入的充电电源USB_VBUS的电压范围在V1~V2之间时，通过窗口比较器U1输出的识别信号USB_VBUS_LEVEL_DET的电平为第一电平，例如输出低电平；而在充电电源USB_VBUS的电压范围不在V1~V2之间时，输出的识别信号USB_VBUS_LEVEL_DET的电平为第二电平，例如输出高电平。由此，可以利用窗口比较器U1输出的识别信号USB_VBUS_LEVEL_DET的高低电平状态，反映出外接主设备的类型。其中，V1~V2为特定主设备输出的充电电压范围。

举例说明，对于要求5V充电的从设备而言，将苹果手机作为特定主设备，确定电压范围V1~V2为2.75V~3.57V。配置分压电阻R356、R359、R358的阻值分别为1MΩ、36KΩ、130KΩ，窗口比较器U1选择TSP3700系列芯片，由此，当苹果手机插入从设备时，通过电源引脚VBUS接入的充电电源USB_VBUS的电压在2.75V~3.57V之间，此时窗口比较器U1输出低电平（0V）。反之，当安卓手机或PC插入从设备时，通过电源引脚VBUS接入的充电电源USB_VBUS的电压为5V之间，此时窗口比较器U1输出高电平（5V）。

为了降低从设备的系统功耗，优选将窗口比较器U1的电源端VDD连接至电源引脚VBUS，利用充电电源USB_VBUS为窗口比较器U1供电，控制窗口比较器U1仅在有主设备插入时上电运行，以避免消耗从设备的电能。

在控制电路中设置有MCU或CPU等控制器，考虑到目前的MCU和CPU，其接口电压通常为3.3V或1.8V，若直接将窗口比较器U1输出的高电平识别信号USB_VBUS_LEVEL_DET传输至控制器的GPIO接口，则会导致GPIO接口过压损坏。为解决这一问题，本实施例在控制电路中进一步设置稳压电路，连接在窗口比较器U1与控制器之间，以用于将窗口比较器U1输出的高电平转换成3.3V或1.8V后，再传输至控制器的GPIO接口，以满足控制器的接口电压要求。

作为所述稳压电路的一种优选电路设计，可以在所述稳压电路中设置限流电阻R360和稳压二极管D1，如图2所示。将窗口比较器U1的两个输出端OUTA、OUTB短接后，连接限流电阻R360的一端，将限流电阻R360的另一端连接稳压二极管D1的阴极，将稳压二极管D1的阳极接地。配置稳压二极管D1的反向击穿压降等于控制器的接口电压，例如选择反向击穿压降为3.3V或1.8V的稳压二极管D1与限流电阻R360连接，构成所述的稳压电路。然后，将稳压二极管D1的阴极连接至控制器的GPIO接口，从而在窗口比较器U1输出高电平5V时，将5V转换成3.3V或1.8V后再传输至所述控制器，以实现控制器对外接主设备类型的准确识别。

作为所述电源接入检测电路的一种优选电路设计，如图3所示，可以在所述电源接入检测电路中设置NMOS管Q3，将NMOS管Q3的栅极连接至USB连接器的电源引脚VBUS，将NMOS管Q3的漏极连接直流电源SOC_VD18，所述直流电源SOC_VD18的电压应等于控制器所支持的接口电压，例如3.3V或1.8V的直流电源，并将NMOS管Q3的源极连接至控制器的另外一路GPIO接口，向控制器输出接入检测信号DETECT_VBUS。为了稳定接入检测信号DETECT_VBUS的高低电平状态，优选在NMOS管Q3的源极进一步连接下拉电阻R241，并通过下拉电阻R241接地。

当USB连接器的电源引脚VBUS上有充电电源USB_VBUS接入时，NMOS管Q3饱和导通，向控制器输出高电平有效的接入检测信号DETECT_VBUS。反之，当电源引脚VBUS上无充电电源USB_VBUS接入时，NMOS管Q3截止，此时接入检测信号DETECT_VBUS为低电平的无效状态。

所述控制器在检测到所述接入检测信号DETECT_VBUS为高电平时，判定有主设备接入，此时，控制器暂不输出使能信号EN，维持充电芯片的关闭状态，进一步检测窗口比较器U1输出的识别信号USB_VBUS_LEVEL_DET的高低电平状态，若为低电平，则判定接入的主设备是苹果手机，维持充电芯片的关闭状态，仅与苹果手机进行数据交互；若为高电平，则判定接入的主设备不是苹果手机，此时控制器输出使能信号EN，控制充电芯片使能运行，利用主设备提供的充电电源USB_VBUS为从设备的内置电池充电，并通过USB连接器的数据引脚D+、D-与主设备进行数据交互。

若控制器检测到所述接入检测信号DETECT_VBUS为低电平时，则判定无主设备接入，此时，控制器不输出使能信号EN，维持充电芯片的关闭状态。

将本实施例的充电控制电路应用在运动相机、运动摄像机等从设备中，可以保证运动相机或运动摄像机在与苹果手机连接时，不会发生数据传输中断的问题，且对苹果手机也可以起到一定的电源保护作用。

当然，上述说明并非是对本实用新型的限制，本实用新型也并不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本实用新型的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本实用新型的保护范围。