基于usb端口的快速充電方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及電能傳導(dǎo)技術(shù)領(lǐng)域，具體設(shè)及電子設(shè)備與充電器之間的充電方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 電子設(shè)備日益智能化，尤其W手機為代表的移動智能設(shè)備，其豐富的功能需要智 能設(shè)備具備充足的電源供給。移動智能設(shè)備通常W電池作為電源，所W對電池能量需求越 來越高。同時，智能設(shè)備設(shè)計趨向輕薄，限制了電池的體積，也即限制了可攜帶的電池能量。 因此，充電成為解決電池能量不足的手段，而快速充電W其快速補充能量的特征，成為行業(yè) 熱點。
[0003] 當前，高通公司推出快速充電QC2. 0協(xié)議；MTK公司推出快速充電PumpExpress Plus協(xié)議；Ti推出快速充電Max化arge協(xié)議。國際標準組織USB也推出PD協(xié)議。
[0004] QC2. 0協(xié)議是通過連接智能設(shè)備與充電器之間的USB接口的兩根數(shù)據(jù)線D+/D-進 行通訊。充電器默認短接D+/D-，智能設(shè)備連接后，依據(jù)USBBC1. 2協(xié)議，檢測到充電器類型 為DCP，充電器輸出5v。智能設(shè)備發(fā)起快充請求，在D+線上加載0. 325V電壓。充電器檢測 到D+電壓維持0. 325V電壓1. 25s后，充電器進入快充模式，斷開D+/D-，并且在D-線上添 加 20K歐姆下拉電阻。智能設(shè)備檢測到D-電壓跌落后，向充電器發(fā)起快充電壓請求，通過 向D+/D-加載不同的電壓值。充電器檢測D+/D-上的電壓，調(diào)節(jié)輸出電壓。具體對應(yīng)關(guān)系 如下表所示： 陽0化]
[0006] PumpExpressPlus協(xié)議是通過USBVBUS線負載調(diào)制，由智能設(shè)備向充電器發(fā)起 請求，充電器識別到請求命令后，根據(jù)協(xié)議規(guī)定的UP/D0WN指令，按照200mV粒度，調(diào)高/調(diào) 低輸出電壓。
[0007] USBPD協(xié)議是通過USBVBUS線或Type-CCC線，完成智能設(shè)備與充電器快充協(xié)議 通訊。
[0008] 由上可知，現(xiàn)有的運些基于USB端口的充電通信協(xié)議都是由智能設(shè)備向充電器發(fā) 起快充請求，運種方式不能充分發(fā)揮充電器的驅(qū)動能力。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 本發(fā)明提供了一種基于USB端口的快速充電方法，由充電器主動發(fā)起快充嘗試， 智能設(shè)備確認何種快充電壓/電流適合自己，再確認充電。本發(fā)明的目的由W下技術(shù)方案 實現(xiàn)：
[0010] 一種基于USB端口的快速充電方法，其應(yīng)用的充電系統(tǒng)包括充電器、智能設(shè)備及USB連接線，USB線連接充電器的USB端口及智能設(shè)備的USB端口；所述快速充電方法包括： (1)根據(jù)充電器可W提供的各檔輸出電壓對應(yīng)設(shè)置分檔的預(yù)置電壓，根據(jù)智能設(shè)備自身可 接受的輸入電壓范圍設(shè)置一過壓保護闊值；（2)充電器通過其USB端口的D+端或者D-端向 智能設(shè)備發(fā)送最大的預(yù)置電壓，詢問智能設(shè)備是否接受當前預(yù)置電壓對應(yīng)的輸出電壓；（3) 如果充電器發(fā)送的預(yù)置電壓超過智能設(shè)備的過壓保護闊值，則智能設(shè)備不接受該預(yù)置電壓 對應(yīng)的充電電壓也不反饋確認信號，否則通過D-端或D+端反饋確認信號；如果充電器在一 定時間段內(nèi)收到反饋的確認信號，則VBUS端按照當前預(yù)置電壓配置對應(yīng)的輸出電壓并對 智能設(shè)備進行充電，否則進入步驟（4) ;(4)自動下調(diào)一檔預(yù)置電壓，再次發(fā)起詢問并返回 步驟（3);妨當所有分檔的預(yù)置電壓所對應(yīng)的充電電壓均不被智能設(shè)備接受，則充電器的 VBUS端W默認電壓輸出。
[00川作為具體的技術(shù)方案，在步驟似之前還包括：充電器USB端口的D+端和D-端通 過一開關(guān)Sl短接，W默認電壓輸出；當所述智能設(shè)備通過數(shù)據(jù)線連接充電器時，依據(jù)BC1. 2 規(guī)范探測充電器且智能設(shè)備W默認電壓充電；之后斷開充電器USB端口的D+端和D-端的 短接，D-端用一電阻下拉到地，并進入步驟（2)。
[0012] 作為具體的技術(shù)方案，在步驟巧）中：當所有分檔的預(yù)置電壓所對應(yīng)的充電電壓 均不被智能設(shè)備接受，所述開關(guān)Sl短接充電器USB端口的D+端和D-端，充電器的VBUS端 W默認電壓輸出。
[0013] 作為具體的技術(shù)方案，所述智能設(shè)備反饋的確認信號為一開關(guān)S2控制的高電平 信號。
[0014] 本發(fā)明提供的基于USB端口的快速充電方法，首先由充電器端發(fā)起快充詢問（嘗 試），智能設(shè)備端接收到快充詢問后，依據(jù)自身狀態(tài)，決定是否接受該種快充，如接受則回饋 確認信號；如不接受，則無任何回饋。充電器端在設(shè)定內(nèi)接收不到回饋信號，其狀態(tài)機切換 至下一個狀態(tài)，發(fā)起另外一種快充詢問（嘗試）。當狀態(tài)機輪詢一圈后，仍未收到智能設(shè)備 端的快充確認信號，則充電器按照默認值輸出給智能設(shè)備。本發(fā)明可W最大限度發(fā)揮充電 器驅(qū)動能力，也不會造成充電器過載。
【附圖說明】
[0015]圖1為本發(fā)明本實施例提供的快速充電方法的原理框圖。
[0016] 圖2為本發(fā)明本實施例提供的快速充電方法的所應(yīng)用的充電系統(tǒng)的示例圖。
【具體實施方式】
[0017] 如圖1所示，本實施例提供的快速充電方法，其應(yīng)用的充電系統(tǒng)包括充電器、智能 設(shè)備及USB連接線，USB線連接充電器的USB端口及智能設(shè)備的USB端口。
[001引如圖2所示，充電器配置有USB端口、狀態(tài)機、預(yù)置電壓模塊、電源輸出模塊（即圖 中的DCDC/ACDC模塊）、開關(guān)Sl及接地電阻；狀態(tài)機用于配置預(yù)置電壓模塊的輸出電壓W 及配置電源輸出模塊的輸出電壓，預(yù)置電壓模塊用于向D+端輸出各檔預(yù)置電壓，電源輸出 模塊用于向VBUS輸出達成充電協(xié)議的相應(yīng)充電電壓；開關(guān)Sl用于短接D+端和D-端，接地 電阻將D-端接地。同時，智能設(shè)備配置有USB端口、電源輸入模塊、端口檢測模塊、MCU、開 關(guān)S2及確認信號電源VCC;電源輸入模塊用于通過VBUS接收充電電源，端口檢測模塊用于 檢測D+接收到的預(yù)置電壓，MCU用于將接收到的預(yù)置電壓與智能設(shè)備可接受的預(yù)置電壓闊 值比較，判斷是否可W接受該預(yù)置電壓對應(yīng)的充電電壓，并控制開關(guān)S2的啟閉；開關(guān)S2連 接確認信號電源VCC和D-端，用于閉合時由智能設(shè)備的D-端向充電器的D-端反饋確認信 息號。
[0019] 基于圖2的充電系統(tǒng)，其充電控制方法說明如下：
[0020] 1)、根據(jù)充電器可W提供的各檔輸出電壓對應(yīng)設(shè)置分檔的預(yù)置電壓（參見下文的 "預(yù)置電壓/充電電壓對應(yīng)表")，根據(jù)智能設(shè)備自身可接受的輸入電壓范圍設(shè)置一過壓保護 闊值。
[0021] 2)、充電器USB端口的D+端和D-端短接，默認輸出5v。
[0022] 3)、智能設(shè)備通過數(shù)據(jù)線連接充電器后，依據(jù)BC1. 2規(guī)范探測充電器并且智能設(shè) 備默認5v充電。 陽02引 4)、斷開充電器USB端口的D+端和D-端短接，D-端用一電阻下拉到地。
[0024] 5)、充電器向D+端加載最大的預(yù)置電壓，例如2v電壓，維持1. 25s。
[0025]6)、智能設(shè)備檢測到D+線上的2v電壓，依據(jù)預(yù)置電壓/充電電壓對應(yīng)表，判斷是 否接受該充電電壓，如果充電電壓高于智能設(shè)備可接受的輸入電壓范圍，則智能設(shè)備不響 應(yīng)。
[0026] 7)、1. 25s后，充電器如未收到智能設(shè)備的響應(yīng)信號，充電器向D+線加載1. 5v電 壓，維持1. 25s。
[0027] 8)、智能檢測到D+線電壓，返回步驟化），如不接受該規(guī)格充電電壓，充電器依次 下調(diào)加載在D+線上的預(yù)置電壓，直至智能設(shè)備接受某一個規(guī)格的充電電壓，智能設(shè)備端開 關(guān)S2閉合，智能設(shè)備通過D-線向充電器返回3. 3v(高電平確認信號），確認通訊握手成功。
[0028] 9)、充電器檢測到D-線3. 3v電壓后，根據(jù)D+線電壓/充電電壓對照表，配置快充 輸出電壓。
[0029] 10)、如果充電器向D+加載的預(yù)置電壓所對應(yīng)的充電電壓均不滿足智能設(shè)備需 求。則充電器仍然W默認的5v輸出。
[0030] 上述充電器輸出電壓與D+/D-上的電壓對應(yīng)關(guān)系示例如下表（不限定表格中的參 數(shù)）。
[0031]
W巧預(yù)置電壓/充電電壓對應(yīng)表
[0033] 由上可知，本實施例的方案首先由充電器端發(fā)起快充詢問（嘗試），智能設(shè)備端接 收到快充詢問后，依據(jù)自身狀態(tài)，決定是否接受該種快充，如接受則回饋確認信號；如不接 受，則無任何回饋。充電器端在設(shè)定內(nèi)接收不到回饋信號，其狀態(tài)機切換至下一個狀態(tài)，發(fā) 起另外一種快充詢問（嘗試）。當狀態(tài)機輪詢一圈后，仍未收到智能設(shè)備端的快充確認信 號，則充電器按照默認值輸出給智能設(shè)備。
[0034] W上實施例僅為充分公開而非限制本發(fā)明，凡是基于本發(fā)明主旨且未經(jīng)創(chuàng)造性勞 動即可獲得的等效技術(shù)特征的替換，應(yīng)當屬于發(fā)明所涵蓋的范圍。
【主權(quán)項】
1. 一種基于USB端口的快速充電方法，其應(yīng)用的充電系統(tǒng)包括充電器、智能設(shè)備及USB 連接線，USB線連接充電器的USB端口及智能設(shè)備的USB端口；其特征在于，所述快速充電 方法包括：（1)根據(jù)充電器可以提供的各檔輸出電壓對應(yīng)設(shè)置分檔的預(yù)置電壓，根據(jù)智能 設(shè)備自身可接受的輸入電壓范圍設(shè)置一過壓保護閾值；（2)充電器通過其USB端口的D+端 或者D-端向智能設(shè)備發(fā)送最大的預(yù)置電壓，詢問智能設(shè)備是否接受當前預(yù)置電壓對應(yīng)的 輸出電壓；（3)如果充電器發(fā)送的預(yù)置電壓超過智能設(shè)備的過壓保護閾值，則智能設(shè)備不 接受該預(yù)置電壓對應(yīng)的充電電壓也不反饋確認信號，否則通過D-端或D+端反饋確認信號； 如果充電器在一定時間段內(nèi)收到反饋的確認信號，則VBUS端按照當前預(yù)置電壓配置對應(yīng) 的輸出電壓并對智能設(shè)備進行充電，否則進入步驟（4) ;(4)自動下調(diào)一檔預(yù)置電壓，再次 發(fā)起詢問并返回步驟（3) ; (5)當所有分檔的預(yù)置電壓所對應(yīng)的充電電壓均不被智能設(shè)備 接收，則充電器的VBUS端以默認電壓輸出。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于USB端口的快速充電方法，其特征在于，在步驟（2)之 前還包括：充電器USB端口的D+端和D-端通過一開關(guān)Sl短接，以默認電壓輸出；當所述 智能設(shè)備通過數(shù)據(jù)線連接充電器時，依據(jù)BCL 2規(guī)范探測充電器且智能設(shè)備以默認電壓充 電；之后斷開充電器USB端口的D+端和D-端的短接，D-端用一電阻下拉到地，并進入步驟 ⑵。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于USB端口的快速充電方法，其特征在于，在步驟（5)中： 當所有分檔的預(yù)置電壓所對應(yīng)的充電電壓均不被智能設(shè)備接受，所述開關(guān)Sl短接充電器 USB端口的D+端和D-端，充電器的VBUS端以默認電壓輸出。4. 根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的基于USB端口的快速充電方法，其特征在于，所述智能 設(shè)備反饋的確認信號為一開關(guān)S2控制的高電平信號。
【專利摘要】本發(fā)明公開一種基于USB端口的快速充電方法，首先由充電器端發(fā)起快充詢問，智能設(shè)備端接收到快充詢問后，依據(jù)自身狀態(tài)，決定是否接受該種快充，如接受則回饋確認信號；如不接受，則無任何回饋。充電器端在設(shè)定內(nèi)接收不到回饋信號，其狀態(tài)機切換至下一個狀態(tài)，發(fā)起另外一種快充詢問(嘗試)。當狀態(tài)機輪詢一圈后，仍未收到智能設(shè)備端的快充確認信號，則充電器按照默認值輸出給智能設(shè)備。本發(fā)明可以最大限度發(fā)揮充電器驅(qū)動能力，也不會造成充電器過載。
【IPC分類】H02J7/00, H01M10/44
【公開號】CN105140583
【申請?zhí)枴緾N201510593295
【發(fā)明人】楊建明
【申請人】珠海市一微半導(dǎo)體有限公司
【公開日】2015年12月9日
【申請日】2015年9月17日