供电电路及电能接收电路的制作方法

1.本发明涉及电子设备充电领域，尤其是一种供电电路及电能接收电路。


背景技术：

2.目前很多便携式电子设备都采用触点接触的方式进行充电，例如蓝牙耳机、充电宝等，一般通过至少具有由两个金属弹簧片制成的一组触点的充电仓对设备进行充电，两个金属弹簧片分别输出正电压和零电压(同时是地gnd)。当电子设备插入充电仓时，设备底部或者侧面的金属触点和充电仓内的金属弹簧片接触，这样就可以给电子设备内部的电池充电。在目前所使用的充电仓中，两个金属弹簧片的输出极性是固定的，例如左侧金属弹簧片输出正电压，右侧金属弹簧片输出零电压，二者由充电仓内部电路决定，无法发生改变。当需要充电的设备为耳机等形状不规则的产品时，耳机只能以特定的方向放入充电仓中，上述方式可以正常充电；但当需要充电的设备为充电宝等形状对称的产品时，例如长方体充电宝，设备旋转或翻转180
°
后依然可以放入充电仓中，这就会导致充电仓中输出触点的极性与电子设备上接收触点的极性相反无法进行充电，需要用户在放入设备时仔细的辨别设备的方向，会给用户带来诸多不便。


技术实现要素：

3.有鉴于此,本发明的目的是提供一种供电电路及电能接收电路，用于使充电仓的输出触点的极性可以根据电子设备的放置方向自动进行反转，从而使待充电的设备无需以特定的方向放入充电仓，提高用户使用的便捷性。
4.第一方面，本发明实施例提供了一种供电电路，用于为被供电设备直流供电，所述供电电路包括：连接端口，具有第一触点和第二触点，所述连接端口用于正向或反向连接到被供电设备；第一电源；限流电阻，与所述第一电源串联；切换开关，用于将第一电源和限流电阻正向或反向连接到所述连接端口；电压检测单元，用于检测所述连接端口的电压；以及控制单元，分别与第一电源、所述切换开关和所述电压检测单元连接，用于根据所述连接端口的电压控制所述切换开关切换或保持所述连接端口的极性。
5.进一步地，所述控制单元被配置为控制所述电压检测单元检测所述连接端口的第一电压，响应于所述第一电压小于预定电压值，控制所述切换开关切换连接状态，响应于所述第一电压大于所述预定电压值，保持所述切换开关连接状态不变。
6.进一步地，所述控制单元被配置为响应于所述切换开关切换完成，控制所述电压检测单元检测所述连接端口的第二电压，响应于所述第二电压小于所述预定电压值，进行报错，响应于所述第二电压大于所述预定电压值，保持所述切换开关连接状态不变。
7.进一步地，所述控制单元被配置为控制所述切换开关切换连接状态，并控制所述电压检测单元检测所述切换开关切换前后所述连接端口的电压，并将所述切换开关切换前连接端口的电压作为第一电压，所述切换开关切换后所述连接端口的电压作为第二电压。
8.进一步地，所述控制单元被配置为响应于所述第一电压和所述第二电压均小于所
述预定电压值，进行报错，响应于所述第一电压小于所述预定电压值且所述第二电压大于所述预定电压值，保持所述切换开关连接状态不变，响应于所述第一电压大于所述预定电压且所述第二电压小于所述预定电压，控制所述切换开关再次切换连接状态，响应于所述第一电压和所述第二电压均大于所述预定电压值，控制所述切换开关在预定的时间间隔后切换连接状态，并控制所述电压检测单元重新检测所述切换开关切换前后所述连接端口的电压。
9.进一步地，所述预定的时间间隔为20毫秒。
10.进一步地，所述预定电压值为0.7伏特。
11.进一步地，所述供电电路还包括：第一开关，与所述第一电源和所述限流电阻串联，用于将所述第一电源和所述限流电阻与所述切换开关连接或断开；供电支路，与所述第一电源、所述限流电阻和所述第一开关并联，用于在所述第一开关断开后提供电能。
12.进一步地，所述供电支路包括：第二电源；和第二开关，与所述第二电源串联，用于将所述第二电源与所述切换开关连接或断开。
13.进一步地，所述控制单元被配置为在保持所述切换开关连接状态不变后控制所述第一开关断开，并控制所述第二开关闭合。
14.第二方面，本发明实施例还提供了一种电能接收电路，所述电能接收电路用于接收上述供电电路所提供的电能；所述电能接收电路包括：接收端口，具有第三触点和第四触点，用于连接所述连接端口；以及稳压二极管，串联在所述第三触点与所述第四触点之间。
15.本发明实施例的供电电路及电能接收电路通过设置能够将第一电源和限流电阻正向或反向连接到连接端口的切换开关、用于检测连接端口电压的电压检测单元以及能够根据连接端口的电压控制切换开关的控制单元，能够在待充电设备的触点极性与充电仓的触点极性相反时，由电压检测单元检测到低电压，并由控制单元自动控制切换开关将供电电路的第一触点和第二触点的极性反转，从而实现了无需待充电设备以特定的方向放入充电仓就可以为设备正常充电，大大提高了用户使用的便捷性。
附图说明
16.通过以下参照附图对本发明实施例的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：
17.图1为本发明实施例的供电电路及电能接收电路的使用方式示意图；
18.图2为本发明实施例的供电电路及电能接收电路的结构示意图；
19.图3为本发明另一实施例的供电电路及电能接收电路的结构示意图；
20.图4为本发明实施例的供电电路的供电流程图；
21.图5为本发明另一实施例的供电电路的供电流程图；
22.图6为本发明实施例的供电支路的供电流程图。
具体实施方式
23.以下基于实施例对本发明进行描述，但是本发明并不仅仅限于这些实施例。在下文对本发明的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本发明。为了避免混淆本发明的实质，公知的方法、过
程、流程、元件和电路并没有详细叙述。
24.此外，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的附图都是为了说明的目的，并且附图不一定是按比例绘制的。
25.同时，应当理解，在以下的描述中，“电路”是指由至少一个元件或子电路通过电气连接或电磁连接构成的导电回路。当称元件或电路“连接到”另一元件或称元件/电路“连接在”两个节点之间时，它可以是直接耦接或连接到另一元件或者可以存在中间元件，元件之间的连接可以是物理上的、逻辑上的、或者其结合。相反，当称元件“直接耦接到”或“直接连接到”另一元件时，意味着两者不存在中间元件。
26.除非上下文明确要求，否则在说明书的“包括”、“包含”等类似词语应当解释为包含的含义而不是排他或穷举的含义；也就是说，是“包括但不限于”的含义。
27.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
28.图1为本发明实施例的供电电路及电能接收电路的使用方式示意图。如图1所示，在使用充电仓01对电子设备02进行充电时，由于电子设备02的形状为长方形，因此将电子设备02旋转180
°
后其依然可以放入充电仓01中。在现有的充电仓01中，供电电路的极性是固定的，其第一触点c1和第二触点c2输出的极性也是固定的，例如第一触点c1为正电压，第二触点c2为零电压。而在电子设备02中，电能接收电路的极性也是固定的，例如第三触点c3接收正电压，第四触点c4接收零电压。这样在把电子设备02放入充电仓01中时，只有使第三触点c3与第一触点c1接触，第四触点c4与第二触点c2接触，才能对电子设备进行充电。如果将电子设备02旋转180
°
放入充电仓01，使第四触点c4与第一触点c1接触，第三触点c3与第二触点c2接触，则不能对电子设备02进行充电。因此在现有技术中，用户在使用充电仓01为电子设备02进行充电前，都需要仔细的辨别电子设备02放入的方向，这给用户的使用带来的很多不便。而在本实施例中，通过使用本实施例的供电电路，能够实现第一触点c1与第二触点c2的极性根据电子设备02的放入方向自动反转，从而实现了无论电子设备02正向还是反向放入充电仓01中，充电仓01都能够为电子设备02进行充电，使用户的使用更加方便。
29.图2为本发明实施例的供电电路及电能接收电路的结构示意图。如图2所示，供电电路包括连接端口、第一电源vin1、限流电阻r、切换开关s0、电压检测单元1和控制单元2。其中，连接端口具有第一触点c1和第二触点c2，用于正向或反向连接到被供电设备。限流电阻r与第一电源vin1串联。切换开关s0用于将第一电源vin1和限流电阻r正向或反向连接到连接端口电压检测单元1用于检测连接端口的电压。控制单元2分别与第一电源vin1、切换开关s0和电压检测单元1连接，用于根据连接端口的电压控制切换开关s0切换至连接端口极性。
30.电能接收电路3用于接收供电电路所提供的电能，电能接收电路包括接收端口和稳压二极管d。其中，接收端口具有第三触点c3和第四触点c4，用于连接连接端口；稳压二极管d串联在第三触点c3和第四触点c4之间。稳压二极管d具有正向导通，反向截止的特性，设置在被充电设备的电能输入端起到防止输入电压过冲和反接保护的作用。在被充电设备中，当稳压二极管d处于反向截止状态时，电能接收电路3才能够接收电能，使设备被充电，当稳压二极管d处于正向导通状态时，说明被充电设备被反接，无法被充电。根据图2所示即
为，只有第三触点c3为正电压，第四触点c4为零电压时，被充电设备才能被充电，反之则无法充电。而当稳压二极管d处于正向导通状态时，其电阻很小，因此在稳压二极管d上的压降很小，电压检测单元1检测到的连接端口第一电压也会很小。反之，当稳压二极管d处于反向截止状态时，稳压二极管d的反向电阻很大，其上的压降也较大，电压检测单元1将检测到较大的电压值。根据上述原理，本实施例通过设置电压检测单元1、控制单元2和切换开关s0，使用控制单元2根据电压检测单元1检测到的电压值，控制切换开关s0切换连接状态，能够在电压检测单元1检测到的连接端口电压值较小时，自动改变连接端口的第一触点c1和第二触点c2的极性，在电压检测单元检测1到的连接端口电压值较高时，保持第一触点c1和第二触点c2的极性不变，使接收端口的第三触点c3接收到正电压，第四触点c4接收到零电压，从而保证无论被充电设备正放还是反放均可以进行正常充电。具体地，本实施例的供电电路可以根据图4或图5中的步骤进行工作。
31.图4为本发明实施例的供电电路的供电流程图。在一种可选的实施方式中，本实施例的供电电路可以根据如图4所示步骤进行供电，具体步骤如下：
32.s110、电压检测单元1检测连接端口的第一电压。
33.电压检测单元1每隔一定时间就检测一次连接端口的第一电压，这样能够保证在有设备接入连接端口或从连接端口断开时，供电电路能及时做出响应。
34.s120、判断第一电压是否大于预定电压值。
35.若第一电压大于预定电压值，则说明没有待充电设备接入，或待充电设备接入正确，即稳压二极管d处于反向截止状态，可以直接对设备进行充电，因此执行步骤s130。若第一电压小于预定电压值，则说明连接端口被短路，或连接端口接入的待充电设备的稳压二极管d处于正向导通状态，即待充电设备接入极性与当前连接端口的输出极性相反，不能正常充电，因此跳转到步骤s140。具体的，在本实施例中，当稳压二极管d正向导通时，其上的压降会小于0.7v，因此预定电压值可以设定为0.7v，当连接端口的电压大于0.7v时，即可证明没有待充电设备接入或者接入的待充电设备的稳压二极管d处于反向截止状态。
36.s130、保持切换开关s0连接状态不变。
37.进一步的，还可以通过判断电压检测单元1检测到的连接端口电压值是否等于电源电压来判断是否有待充电设备接入。若连接端口电压值等于电源电压，则说明没有待充电设备接入；若连接端口电压值小于电源电压，则说明有待充电设备接入，且接入极性正确。
38.s140、控制单元2控制切换开关s0切换连接状态，使第一触点c1与第二触点c2极性反转。
39.s150、电压检测单元1检测连接端口的第二电压。
40.s160、判断第二电压是否大于预定电压值。
41.由于第一电压小于预定电压值时，可能存在稳压二极管d正向导通或被充电设备短路两种情况，因此需要在控制单元2控制切换开关s0切换连接状态，使第一触点c1与第二触点c2极性反转后，再次检测连接端口的第二电压，并判断第二电压是否大于预定电压值。若第二电压大于预定电压值，则说明连接端口的第一触点c1与第二触点c2极性反转后，稳压二极管d处于反向截止状态，即被充电设备的接入极性正确，可以正常进行充电，因此执行步骤s170。若第二电压小于预定电压值，则说明连接端口存在短路的情况，因此，执行步
骤s180。
42.s170、保持切换开关s0连接状态不变。
43.s180、控制单元2进行报错。
44.具体的，可以通过控制警示灯闪烁，或发出报警声音等方式来进行报错。当短路解除后，控制单元2响应于电压检测单元1检测到的连接端口电压值升高，将自动停止报错。
45.图5为本发明另一实施例的供电电路的供电流程图。在一种可选的实施方式中，本实施例的供电电路还可以根据如图5所示的步骤进行供电，具体步骤如下:
46.s210、电压检测单元1检测连接端口的第一电压。
47.s220、控制单元2控制切换开关s0切换连接状态，使第一触点c1与第二触点c2极性反转。
48.s230、电压检测单元1检测连接端口的第二电压。
49.s240、判断第一电压和第二电压是否均小于预定电压值。
50.若第一电压和第二电压均小于预定电压值，则说明连接端口存在短路的情况，因此，执行步骤s250。若第一电压和第二电压不都小于预定电压值，则说明被充电设备没有发生短路，或连接端口上未接入待充电设备，将执行步骤s260。
51.s250、控制单元2进行报错。
52.具体的，可以通过控制警示灯闪烁，或发出报警声音等方式来进行报错。当短路解除后，控制单元2响应于电压检测单元1检测到的连接端口电压值升高，将自动停止报错，并控制电压检测单元1和切换开关s0重新执行上述步骤s210-s240。
53.s260、判断第二电压是否大于预定电压值。
54.若第二电压大于预定电压值，则说明当前连接端口上未接入待充电设备，或当前待充电设备的接入极性正确，因此将执行步骤s270。若第二电压小于预定电压值，则说明第一电压大于预定电压值，当前状态的稳压二极管d处于正向导通状态，即当前连接端口接入的待充电设备极性与连接端口的极性相反，需要重新反转连接端口的极性后才能对设备进行充电。因此，将执行步骤s280。
55.s270、判断第一电压是否大于预定电压值。
56.若第一电压大于预定电压值，即第一电压和第二电压均大于预定电压值，则说明当前没有待充电设备接入连接端口，因此执行步骤s271。若第一电压小于预定电压值，则说明当前充电设备的接入极性正确，可以进行充电，因此执行步骤s272。
57.在一些可选的实施方式中，在上述步骤s260中，在第二电压大于预定电压值时，也可以通过判断第二电压是否等于电源电压来判断是否有待充电设备接入。若第二电压等于电源电压，则说明没有待充电设备接入,执行步骤s271；若第二电压小于电源电压，则说明有待充电设备接入，且接入极性正确,执行步骤s272。
58.s271、控制单元2控制切换开关s0在预定的时间间隔后切换连接状态，并控制所述电压检测单元1重新检测切换开关s0切换前后所述连接端口的电压。
59.具体地，预定的时间间隔可以为20ms。在没有待充电设备接入连接端口时，供电电路处于待机状态，控制单元2将控制电压检测单元1和切换开关s0周期性执行上述步骤s210-s240。具体地，控制单元2可以将当前的第二电压作为下一电压检测周期的第一电压，然后在20ms后控制切换开关s0切换连接状态，再控制电压检测单元1检测切换后的连接端
口电压作为新的第二电压。之后再根据本周期的第一电压和第二电压执行步骤s240。在一些实施例中，控制单元2也可以先控制切换开关s0切换回初始状态，然后再重新执行上述步骤s210-s240。上述两种方式均可以保证供电电路在待机状态下持续对连接端口持续进行检测，从而保证能够对连接端口有待充电设备接入及时做出反应。
60.s272、保持切换开关s0连接状态不变。
61.s280、控制单元2控制切换开关s0切换连接状态，使第一触点c1与第二触点c2极性反转。在本实施例中，当被充电设备充电结束，从连接端口上断开时，控制单元2响应于电压检测单元1检测到连接端口电压值增大，供电电路将恢复待机状态，即控制单元2控制电压检测单元1和切换开关s0重新执行上述步骤s210-s240。
62.本实施例的供电电路通过上述两种流程，均可以实现根据被充电设备放入时的极性自动调整供电电路的连接端口的极性，从而实现无论被充电设备正向还是反向放入充电仓，充电仓中的供电电路均可以为电子设备进行正常充电，为用户的使用提供了方便。
63.图3为本发明另一实施例的供电电路及电能接收电路的结构示意图。在一些可选的实施方式中，如图3所示，供电电路还包括第一开关s1和供电支路4。其中，第一开关s1与第一电源vin1和限流电阻r串联，用于将第一电源vin1和限流电阻r与切换开关s0连接或断开。供电支路4与第一电源vin1、限流电阻r和第一开关s1并联，用于在第一开关s1断开后提供电能。具体的，供电支路4包括第二电源vin2和第二开关s2。第二开关s2和第二电源vin2串联，用于将第二电源vin2与切换开关s0连接或断开。第一开关s1和第二开关s1与控制单元2连接，可以在控制单元2的控制下断开或闭合。由于在使用中存在被充电设备被放反的情况，即稳压二极管被正向导通的情况，以及被充电设备短路的情况，因此为了避免供电电路中电流过大导致电路损坏的情况，供电电路中设置了限流电阻r。但是在进行正常充电时，供电电路中的限流电阻r将会消耗额外的能量，导致充电效率降低。因此，本实施例还额外设置了充电支路4，在开始正常充电后断开第一开关s1，使限流电阻r和第一电源vin1被断开。同时闭合第二开关s2,使用第二电源vin2为设备进行充电，由于充电支路中没有限流电阻r，因此可以避免额外的能量消耗，提高充电效率。本实施例的供电电路的初始状态为第一开关s1闭合，第二开关s2断开，由图2所示的供电电路进行供电和连接端口极性的调整，当连接端口上接入的待充电设备极性正确后，供电支路4按照如图6所示的步骤进行工作。
64.图6为本发明实施例的供电支路4的供电流程图。如图6所示，供电电路使用充电支路4进行供电的具体步骤如下：
65.s310、控制单元2控制第一开关s1断开，将第一电源vin1和限流电阻r与切换开关s0断开连接。
66.s320、控制单元2控制第二开关s2闭合，将第二电源vin2与切换开关s0连接。
67.上述步骤s310和s320可以先后进行，也可以同步进行，能够实现在对设备进行正常充电时，使用没有限流电阻r的充电支路4，对设备进行充电，从而提高充电效率。
68.在一些可选的实施方式中，供电电路可以不包括第二电源vin2，供电支路4由第一电源vin1和第二开关s2组成，即第二开关s2与限流电阻r并联。第二开关s2初始状态为断开，在开始为被充电设备供电后，第二开关s2闭合，即可将限流电阻r短路，起到避免限流电阻r额外消耗能量，提高充电效率的效果。
69.综上所述，本发明实施例的供电电路及电能接收电路通过设置能够将第一电源vin1和限流电阻r正向或反向连接到连接端口的切换开关s0、用于检测连接端口电压的电压检测单元1以及能够根据连接端口的电压控制切换开关s0的控制单元2，能够在待充电设备的触点极性与充电仓的触点极性相反时，由电压检测单元1检测到低电压，并由控制单元2自动控制切换开关s0将供电电路的第一触点c1和第二触点c2的极性反转，从而实现了无需待充电设备以特定的方向放入充电仓就可以为设备正常充电，大大提高了用户使用的便捷性。
70.以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域技术人员而言，本发明可以有各种改动和变化。凡在本发明的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。