一种应用于移动电源的充电系统及方法与流程

【技术领域】

本发明涉及电源充电技术领域，具体的，涉及一种应用于移动电源的充电系统以及应用于该系统的充电方法。

背景技术：

随着各种便携式电子设备的使用，对便携式电子设备的性能和使用时间产生影响的电池和电池充电方法引起了人们的兴趣。从而，出现了装备有无线充电装置以及有线充电装置的电子设备，并且还着眼于能够提供有线和无线充电两者的电子设备。

目前，市面上大部分带有无线充电功能的移动电源同时支持有线输出快充给终端设备(如智能手机、笔记本、平板电脑)进行充电，也支持无线输出快充给终端设备充电。但是，同时使用有线和无线给两个终端设备充电时两种充电方式都只能是普通的充电速度，无法实现同时快充的功能。

另外，现有的带有无线充电功能的移动电源，无线充电发射电路是连接到系统的其中一个输出口上的，因此会占用原有的输出口。

技术实现要素：

本发明的主要目的是提供一种可以实现有线和无线同时给两个终端设备快速充电并且不会占用系统原有的输出口的应用于移动电源的充电系统。

本发明的另一目的是提供一种同时兼容有线充电和无线充电并且能够支持有线充电和无线充电同时实现快充输出的应用于移动电源的充电系统。

为了实现上述的主要目的，本发明提供的一种应用于移动电源的充电系统包括有线充放电单元、无线充电单元以及电源单元，所述无线充电单元包括与所述有线充放电单元的接线端子连接的无线供电控制模块、与所述无线供电控制模块连接的充电发射端，所述无线供电控制模块通过所述接线端子接收所述有线充放电单元传输的供电信号，并通过所述充电发射端对无线充接收设备进行无线电能传输；所述有线充放电单元设有与所述电源单元连接的电源连接端、与有线充接收设备连接的有线输入输出口、与所述有线输入输出口连接的dc/dc模块，用于有线模式下的直流电传输以及通过所述接线端子向所述无线充电单元传输电能，其中，所述接线端子为所述dc/dc模块的升压输出端子。

进一步的方案是，所述无线供电控制模块包括pwm驱动电路、h桥谐振电路、半波整流电路、高低通滤波电路、信号放大电路以及解码电路，所述pwm驱动电路接收无线充接收设备所发送的充电请求信号，所述pwm驱动电路输出驱动信号至所述h桥谐振电路，所述h桥谐振电路输出谐振信号至所述半波整流电路，所述半波整流电路输出半波整流信号至所述高低通滤波电路，所述高低通滤波电路输出滤波信号至所述信号放大电路，所述信号放大电路输出放大信号至所述解码电路，所述解码电路将接收到的放大信号进行解码后产生无线充接收设备的数据通信信号，并根据所述数据通信信号通过所述充电发射端向无线充接收设备输出电能。

更进一步的方案是，所述dc/dc模块包括mcu控制电路、升压电路以及降压电路，所述mcu控制电路分别与所述升压电路、所述降压电路电连接，其中，所述升压输出端子为所述升压电路的vsys输出端子。

更进一步的方案是，所述有线输入输出口包括一个micro-b输入口，一个type-c输入输出口，两个type-a输出口，所述micro-b输入口、type-c输入输出口、type-a输出口与所述dc/dc模块之间分别连接有开关管。

由此可见，本发明提供的充电系统主要包括有线充放电和无线充电发射两部分电路，将无线充电发射部分电路的输入连接到有线充放电部分的vsys节点上，不占用原有的有线输入输出口。

其中，有线充放电部分的dc/dc模块支持升压和降压两种模式，在给电池充电时在降压模式下工作，在给智能手机等移动设备放电时在升压模式下工作。同时支持一个microb输入口，一个typec输入输出口，两个typea输出口，用于通过数据连接线给移动设备充电，同时通过自身的vsys节点给无线充电单元供电，支持qc、pd等快充协议。

其中，无线充电单元主要由pwm驱动电路、h桥谐振电路、半波整流电路、高低通滤波电路和信号放大、解码电路组成，支持qi无线充电标准，最大输出功率10w，用于给无线充接收设备充电。

所以，本发明可以解决移动电源无法实现有线和无线同时给两个智能设备快速充电的问题，可以加快用电设备的充电速度，极大的优化了充电效率，从而提升充电效率，缩短充电时间。

为了实现上述的另一目的，本发明还提供的一种应用于移动电源的充电系统的充电方法，应用于上述的充电系统，该方法包括：确定当前系统处于状态检测模式后，检测是否有无线充接收设备放入，如是，则进入系统输出限流模式，判断有线充放电单元的接线端子的电压是否大于第一预设电压值，若判断结果为是，则执行有线输出限流步骤，并进入无线充电能量传输阶段，通过无线充电单元的充电发射端对无线充接收设备进行无线电能传输；当检测到有线充接收设备插入时，关闭无线充电单元，同时将所述接线端子的电压调节到第二预设电压值，并在预定时间内重启无线充电单元，同时对无线充接收设备和有线充接收设备进行充电。

进一步的方案是，所述有线输出限流步骤具体包括：将有线充放电单元全部的有线输入输出口关闭输出，同时关闭无线充电单元、有线输入输出口的快充功能；将有线输入输出口的限流值减小为预设限流值后，使能有线输入输出口的快充功能，并且重新检测每一个有线输入输出口。

更进一步的方案是，若确定有线充放电单元的接线端子的电压小于第一预设电压值，直接将有线输入输出口的限流值设置为预设限流值，并进入无线充电能量传输阶段。

更进一步的方案是，当无线充电单元处于空闲状态时，则当前系统重新进入状态检测模式，对整个充电系统进行状态检测，并在检测完毕后重启无线充电单元。

更进一步的方案是，当前系统进入状态检测模式时，判断有线输入输出口恢复限流标志是否置位，若判断结果为是并且无线充电单元处于空闲状态，则将有线输入输出口的限流值恢复为原始限流值；检测系统的充放电状态转换，当检测到系统由充电状态转换为放电状态或者由放电状态转换为充电状态时，关闭无线充电单元，并置位无线充电单元延时启动标志；检测无线充电单元过流、欠压状态，当检测到系统过流或者欠压时，减小无线充电单元的充电发射端的发射功率；检测有线充放电单元的接线端子的电压，当前接线端子电压与初始接线端子电压变化值超过第三电压预设值时，关闭无线充电单元，并置位无线充电单元延时启动标志；检测有线输入输出口负载状态和调节接线端子电压，当所有的有线输入输出口都处于轻载时，关闭所有的有线输入输出口，把接线端子电压调节到第四预设电压值；判断无线充电单元延时启动标志是否置位并且延时时间是否超过预设时间值，若判断结果为是，则重启无线充电单元。

更进一步的方案是，当检测到有线充接收设备插入时，会进入中断处理程序，在中断处理程序里关闭无线充电单元，并置位无线充电单元延时启动标志，同时将所述接线端子的电压调节到第二预设电压值，同时对无线充接收设备和有线充接收设备进行充电。

由此可见，本发明提供的充电方法可以解决移动电源无法实现有线和无线同时给两个智能设备快速充电的问题，并且不会占用系统原有的输出口，适应当今快充技术的潮流，满足一个移动电源同时给多个设备同时快充的需求，可以带来更好的用户体验，可以加快用电设备的充电速度，极大的优化了充电效率，从而提升充电效率，缩短充电时间。

【附图说明】

图1是本发明一种应用于移动电源的充电系统实施例的原理图。

图2是本发明一种应用于移动电源的充电系统的充电方法实施例的流程框图。

图3是本发明一种应用于移动电源的充电系统的充电方法实施例中有线输出限流步骤的原理框图。

图4是本发明一种应用于移动电源的充电系统的充电方法实施例中对有线充接收设备进行充电的流程框图。

【具体实施方式】

为了使发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不限用于本发明。

一种应用于移动电源的充电系统实施例：

参见图1，本发明的充电电路包括有线充放电单元10、无线充电单元20以及电源单元30，无线充电单元20包括与有线充放电单元10的接线端子连接的无线供电控制模块、与无线供电控制模块连接的充电发射端，无线供电控制模块通过接线端子接收有线充放电单元10传输的供电信号，并通过充电发射端对无线充接收设备1进行无线电能传输；有线充放电单元10设有与电源单元30连接的电源连接端、与有线充接收设备连接的有线输入输出口、与有线输入输出口连接的dc/dc模块11，用于有线模式下的直流电传输以及通过接线端子向无线充电单元20传输电能，其中，接线端子为dc/dc模块11的升压输出端子。

在本实施例中，无线供电控制模块包括pwm驱动电路21、h桥谐振电路22、半波整流电路23、高低通滤波电路24、信号放大电路25以及解码电路26，pwm驱动电路21接收无线充接收设备1所发送的充电请求信号，pwm驱动电路21输出驱动信号至h桥谐振电路22，h桥谐振电路22输出谐振信号至半波整流电路23，半波整流电路23输出半波整流信号至高低通滤波电路24，高低通滤波电路24输出滤波信号至信号放大电路25，信号放大电路25输出放大信号至解码电路26，解码电路26将接收到的放大信号进行解码后产生无线充接收设备1的数据通信信号，并根据数据通信信号通过充电发射端向无线充接收设备1输出电能。

在本实施例中，dc/dc模块11包括mcu控制电路、升压电路以及降压电路，mcu控制电路分别与升压电路、降压电路电连接，其中，升压输出端子为升压电路的vsys输出端子。

具体地，h桥谐振电路22包括电容和发射线圈，本实施例的充电发射端可以是h桥谐振电路22的发射线圈，当解码电路进行信号处理后产生无线充接收设备1的数据通信信号，由mcu控制电路根据该数据通信信号通过h桥谐振电路22的发射线圈向无线充接收设备1输出电能。可见，dc/dc模块里集成了mcu，系统更加模块化，由该mcu作为主控中心控制无线充电单元和有线充放电单元对充电设备进行充电/放电，应用性更强。

在本实施例中，有线输入输出口包括一个micro-b输入口14，一个type-c输入输出口12，两个type-a输出口13，micro-b输入口14、type-c输入输出口12、type-a输出口13与dc/dc模块11之间分别连接有开关管15。优选的，开关管15为mos管。

具体地，有线充放电单元10的dc/dc模块11支持升压和降压两种模式，在给电池充电时在降压模式下工作，在给智能手机等移动设备放电时在升压模式下工作。同时支持一个micro-b输入口14，一个type-c输入输出口12，两个type-a输出口13，用于通过数据连接线给移动设备充电，同时通过自身的vsys节点给无线充电单元20供电，支持qc、pd等快充协议。

无线充电单元20主要由pwm驱动电路21、h桥谐振电路22、半波整流电路23、高低通滤波电路24和信号放大电路25、解码电路26组成。其中，pwm驱动电路21驱动h桥谐振电路22，产生的谐振信号经过半波整流电路23后得到只有正的信号，该信号再经过高低通滤波电路24，得到频率范围为320hz～3200hz的小信号，然后送入信号放大电路25、解码电路26进行信号放大和解码，最终得到无线充接收设备1发过来的充电请求信号。因此，无线充电单元20支持qi无线充电标准，最大输出功率10w，用于给无线充接收设备1充电。

由此可见，本发明提供的充电系统主要包括有线充放电和无线充电发射两部分电路，将无线充电发射部分电路的输入连接到有线充放电部分的vsys节点上，不占用原有的有线输入输出口。

与此同时，本发明可以解决移动电源无法实现有线和无线同时给两个智能设备快速充电的问题，可以加快用电设备的充电速度，极大的优化了充电效率，从而提升充电效率，缩短充电时间。

一种应用于移动电源的充电系统的充电方法实施例：

一种应用于移动电源的充电系统的充电方法，应用于上述的充电系统。如图2所示，该方法在对用电设备进行充电时，首先，执行步骤s1，确定当前系统处于状态检测模式后，执行步骤s2，检测是否有无线充接收设备1放入，如是，则执行步骤s3，进入系统输出限流模式。

然后，执行步骤s4，判断有线充放电单元10的接线端子的电压是否大于第一预设电压值，若判断结果为是，执行步骤s5，即执行有线输出限流步骤。其中，若确定有线充放电单元10的接线端子的电压小于第一预设电压值，直接将有线输入输出口的限流值设置为预设限流值，并进入无线充电能量传输阶段。

如图3所示，有线输出限流步骤具体包括：步骤s21、将有线充放电单元10全部的有线输入输出口关闭输出；步骤s22、同时关闭无线充电单元20、有线输入输出口的快充功能；步骤s23、将有线输入输出口的限流值减小为预设限流值后；步骤s24、使能有线输入输出口的快充功能，并且重新检测每一个有线输入输出口。

然后，执行步骤s6，进入无线充电能量传输阶段，通过无线充电单元20的充电发射端对无线充接收设备1进行无线电能传输。

当无线充电单元20处于空闲状态时，则当前系统重新进入状态检测模式，对整个充电系统进行状态检测，并在检测完毕后重启无线充电单元20。

在步骤s1中，当前系统进入状态检测模式时，判断有线输入输出口恢复限流标志是否置位，若判断结果为是并且无线充电单元20处于空闲状态，则将有线输入输出口的限流值恢复为原始限流值。

然后，检测系统的充放电状态转换，当检测到系统由充电状态转换为放电状态或者由放电状态转换为充电状态时，关闭无线充电单元20，并置位无线充电单元20延时启动标志。

然后，检测无线充电单元20过流、欠压状态，当检测到系统过流或者欠压时，减小无线充电单元20的充电发射端的发射功率。

然后，检测有线充放电单元10的接线端子的电压，当前接线端子电压与初始接线端子电压变化值超过第三电压预设值时，关闭无线充电单元20，并置位无线充电单元20延时启动标志。

然后，检测有线输入输出口负载状态和调节接线端子电压，当所有的有线输入输出口都处于轻载时，关闭所有的有线输入输出口，把接线端子电压调节到第四预设电压值。

然后，判断无线充电单元20延时启动标志是否置位并且延时时间是否超过预设时间值，若判断结果为是，则重启无线充电单元20。

当对有线充接收设备进行充电时，首先，执行步骤s11和步骤s12，检测是否有线充接收设备插入，当检测到有线充接收设备插入时，执行步骤s13，关闭无线充电单元20，同时将所述接线端子的电压调节到第二预设电压值。

然后，执行步骤s14，在预定时间内重启无线充电单元20。

然后，执行步骤s15，同时对无线充接收设备1和有线充接收设备进行充电。

可见，当检测到有线充接收设备插入时，会进入中断处理程序，在中断处理程序里关闭无线充电单元20，并置位无线充电单元20延时启动标志，同时将所述接线端子的电压调节到第二预设电压值，同时对无线充接收设备1和有线充接收设备进行充电。

在实际应用中，当充电系统开机后，首先初始化系统，该初始化过程包括初始化系统时钟，初始化电量显示，获取用户配置。然后，初始化有线充放电单元10，包括使能按键关机功能，轻载关机功能。然后，初始化无线充电单元20，包括保存有线口默认输出限流值，初始化pwm驱动电路21，初始化无线信号解码模块。最后，系统进入状态检测模式循环。

当系统进入状态检测模式循环后，无线充电单元20会检测是否有无线充接收设备1放入。如果检测到有设备放入后，则进入系统输出限流模式，即判断有线充放电单元10的vsys端电压是否大于6v并且系统总输出功率是否大于10w，若判断结果为是，则关闭所有的有线输入输出口，同时关闭无线充电单元20和有线输入输出口的快充功能，将有线输入输出口的限流值减小为原来的一半，然后使能有线输入输出口的快充功能，最后重新检测每一个有线输入输出口。如果有线充放电单元10的vsys端电压小于6v并且系统总输出功率是否小于10w，直接将有线输出限流设置为原来的一半，进入无线充电能量传输阶段。

当无线充电单元20检测不到无线充接收设备1时，置位恢复有线输入输出口限流标志。

接着，判断恢复有线输入输出口限流标志是否置位，如果是并且无线充电单元20处于空闲状态则恢复有线输入输出口限流。

接着，检测系统充、放电状态是否发生转换，如果是，则关闭无线充电单元20，置位无线充电单元20延时启动标志。

接着，检测无线充电单元20是否过流或者欠压，如果是，则减小无线充电单元20的发射功率。

接着，检测vsys电压，如果当前vsys与初始vsys电压变化超过1.5v，则关闭无线充电单元20，置位无线充电单元20延时启动标志。

接着，检测有线输入输出口的状态，如果都处于轻载状态并且无线充电单元20工作在非快充状态，则关闭所有的有线输入输出口，并将vsys电压调节到9v。

最后，判断无线充电单元20延时启动标志是否置位并且延时时间是否超过3秒，如果是，则重启无线充电单元20。

如图4所示，当有线输入输出口检测到有设备插入时，会进入中断处理程序，在中断处理程序里关闭无线充电单元20，同时将vsys电压调节到5v，由硬件来调节vsys电压。

由此可见，本发明提供的充电方法可以解决移动电源无法实现有线和无线同时给两个智能设备快速充电的问题，并且不会占用系统原有的输出口，适应当今快充技术的潮流，满足一个移动电源同时给多个设备同时快充的需求，可以带来更好的用户体验，可以加快用电设备的充电速度，极大的优化了充电效率，从而提升充电效率，缩短充电时间。

需要说明的是，以上仅为本发明的优选实施例，但发明的设计构思并不局限于此，凡利用此构思对本发明做出的非实质性修改，也均落入本发明的保护范围之内。