一種具有usb otg功能的充電切換系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種具有USB?OTG功能的充電切換系統(tǒng)，屬于USB?OTG數(shù)據(jù)接口以及充電切換【技術(shù)領(lǐng)域】，應(yīng)用于手持設(shè)備中，尤其涉及包括：USB?OTG接口電路；充電控制電路；微處理器CPU；以及充電IC。本實(shí)用新型同現(xiàn)有技術(shù)相比，采用單個(gè)具備USB?OTG功能的數(shù)據(jù)接口，可檢測(cè)判斷為device或者HOST，完成充電過程或者供電過程的切換，并能夠防止系統(tǒng)自充電現(xiàn)象的產(chǎn)生，同時(shí)判斷完成USB充電或者AC充電，并控制充電電流大小，且在系統(tǒng)為死電池時(shí)，默認(rèn)小電流充電狀態(tài)，防止損壞設(shè)備。
【專利說明】—種具有USB OTG功能的充電切換系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種USB OTG數(shù)據(jù)接口以及充電切換【技術(shù)領(lǐng)域】，應(yīng)用于手持設(shè)備中，尤其涉及一種具有USB OTG功能的充電切換系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]目前手機(jī)或者平板電腦等手持設(shè)備中，還有很多不具備OTG功能，主要是目前手持設(shè)備中的USB接口只有一個(gè)，除了做數(shù)據(jù)傳輸功能之外還要做充電功能，如果要做USBHOST (主機(jī))功能，需要通過該接口對(duì)外提供5V的電源，這樣很容易導(dǎo)致自充電現(xiàn)象產(chǎn)生，所以普遍只做device (設(shè)備)功能，未支持OTG功能。雖然很多CPU具備OTG功能，但很多和外部的充電切換還需要終端設(shè)計(jì)者仔細(xì)考慮。目前常用的解決方式有兩種，一種是用兩個(gè)USB接口，即一個(gè)做device和充電接口，一個(gè)做HOST功能接口 ；另一種是由平臺(tái)背部集成。若采用兩個(gè)USB接口，對(duì)于如今越來(lái)越輕薄、越來(lái)越小型的手持設(shè)備來(lái)說顯得累贅，同時(shí)還要區(qū)分不同USB接口的功能，其使用也較復(fù)雜；若是由平臺(tái)背部集成，則較易發(fā)生自充電現(xiàn)象以及無(wú)法合理區(qū)分USB充電和AC充電的問題，如果在需要USB充電時(shí)系統(tǒng)未加區(qū)分采用了 AC充電，這樣無(wú)法控制充電電流極有可能導(dǎo)致對(duì)電子設(shè)備造成損壞。
[0003]對(duì)此，中國(guó)專利申請(qǐng)“一種在電子設(shè)備上實(shí)現(xiàn)USB OTG功能的方法和裝置”申請(qǐng)?zhí)枴?01010246911.4”公開了一種在電子設(shè)備上實(shí)現(xiàn)USB OTG功能的方法和裝置，當(dāng)外接電子設(shè)備與USB OTG連接單元相連時(shí)，USB OTG連接單元的各引腳狀態(tài)觸發(fā)主處理單元開啟或關(guān)閉USB物理層模塊，USB物理層模塊在開啟或關(guān)閉時(shí)，對(duì)外接電子設(shè)備識(shí)別和配置，并通知主處理單元執(zhí)行供電操作，能夠識(shí)別充電器、USB主設(shè)備和USB從設(shè)備，控制簡(jiǎn)單，不占用系統(tǒng)總線，該專利申請(qǐng)同樣克服了上述USB OTG接口的缺陷，但其所解決的技術(shù)問題并未涉及到自充電以及區(qū)分充電類型，而且采用的技術(shù)手段也本專利申請(qǐng)不同。
[0004]而另一中國(guó)專利申請(qǐng)“一種智能充電控制電路及其控制方法”申請(qǐng)?zhí)枴?01110432635.5”公開了一種智能充電控制電路，包括充電器及電池，所述的控制電路還包括充電1C、微控制器CPU、輸入電流設(shè)置數(shù)字電阻器及充電電流設(shè)置數(shù)字電阻器，該充電控制電路配置有控制方法，通過微控制器CPU的ADC監(jiān)控充電器端口 Vchg電壓，來(lái)實(shí)時(shí)調(diào)整充電電流，能充分利用充電器的輸出能力；該專利申請(qǐng)所解決的技術(shù)問題是控制電路設(shè)置的輸入限流超出充電器的輸出能力，對(duì)充電器造成損害及影響整機(jī)工作，雖然也解決了上述充電電流控制問題，但與本實(shí)用新型不盡相同，其采用的技術(shù)手段也不相同。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了解決上述問題，本實(shí)用新型設(shè)計(jì)一種可以普遍使用于手持設(shè)備中、具備USBOTG功能、可檢測(cè)device和HOST的充電切換系統(tǒng)，并通過軟硬件控制，合理區(qū)分USB充電和AC充電，并控制充電電流。
[0006]為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型提供的技術(shù)方案如下:
[0007]一種具有USB OTG功能的充電切換系統(tǒng)，應(yīng)用于手持設(shè)備中，其中，包括:USB OTG接口電路，用于連接外接電子設(shè)備，所述USB OTG接口電路的檢測(cè)弓I腳和識(shí)別弓I腳與微處理器CPU對(duì)應(yīng)的引腳相連；充電控制電路，所述充電控制電路的一端連接USB OTG接口電路的電源引腳，另一端分別連接微處理器CPU、充電1C，以使充電1C、微處理器CPU和連接有外接電子設(shè)備的USB OTG接口電路的電源引腳之間實(shí)現(xiàn)充電切換；微處理器CPU，其還與充電IC連接，通過所述微處理器CPU的通用輸入輸出引腳向充電控制電路、充電IC和USB OTG接口電路的電源引腳發(fā)送充電切換信號(hào)，并通過所述微處理器CPU的通用輸入輸出引腳控制充電電流大?。灰约俺潆?C，用以接收微處理器CPU發(fā)出的充電切換信號(hào)，并通過充電控制電路和USB OTG接口電路的電源引腳進(jìn)行充電或者向外接電子設(shè)備進(jìn)行供電。
[0008]具有USB OTG功能的充電切換系統(tǒng)，其中，所述充電控制電路包括第一開關(guān)電路、第二開關(guān)電路以及升壓電路，所述USB OTG接口電路的電源引腳的第一通路依次連接升壓電路、第一開關(guān)電路，所述USB OTG接口電路的電源引腳的第二通路連接第二開關(guān)電路后分兩路連接微處理器CPU的識(shí)別引腳和微處理器CPU的電源引腳，所述微處理器CPU的電源引腳還連接充電IC的直流電源引腳。
[0009]具有USB OTG功能的充電切換系統(tǒng)，其中，所述微處理器CPU的通用輸入輸出引腳包括:與所述第一開關(guān)電路連接的用來(lái)控制升壓電路供電開關(guān)的第一通用輸入輸出引腳，與所述升壓電路的使能控制輸入引腳連接的用來(lái)控制升壓電路工作的第二通用輸入輸出引腳，與所述充電IC的特征輸入低電平引腳連接的用來(lái)控制充電電流的第三通用輸入輸出引腳，以及與所述充電IC的使能控制輸入引腳連接的用來(lái)控制充電IC工作使能的第四通用輸入輸出引腳。
[0010]具有USB OTG功能的充電切換系統(tǒng)，其中，所述微處理器CPU的第四通用輸入輸出引腳與充電IC的使能控制輸入引腳之間外接一下拉電阻R1，以使充電IC電池過放后、充電IC的使能控制輸入引腳默認(rèn)為充電狀態(tài)。
[0011]具有USB OTG功能的充電切換系統(tǒng)，其中，所述下拉電阻Rl未接入所述微處理器CPU的第四通用輸入輸出引腳與充電IC的使能控制輸入引腳之間的一端接地。
[0012]具有USB OTG功能的充電切換系統(tǒng)，其中，所述微處理器CPU的第三通用輸入輸出引腳與充電IC的特征輸入低電平引腳之間外接一下拉電阻R2，以使充電IC電池過放后、充電IC的使能控制輸入引腳采用防損害設(shè)備的小電流充電。
[0013]具有USB OTG功能的充電切換系統(tǒng)，其中，所述下拉電阻R2未接入所述微處理器CPU的第三通用輸入輸出引腳與充電IC的特征輸入低電平引腳之間的一端接地。
[0014]具有USB OTG功能的充電切換系統(tǒng)，其中，所述充電IC采用型號(hào)為MAX8903的DC-DC充電器。
[0015]具有USB OTG功能的充電切換系統(tǒng)，其中，所述USB OTG接口電路的電源引腳的輸入輸出電壓為5V。
[0016]具有USB OTG功能的充電切換系統(tǒng)，其中，所述充電IC的電池電壓引腳接地。
[0017]上述技術(shù)方案的有益效果是:同現(xiàn)有技術(shù)相比，采用單個(gè)具備USB OTG功能的數(shù)據(jù)接口，可檢測(cè)判斷為device或者HOST，完成充電過程或者供電過程的切換，并能夠防止系統(tǒng)自充電現(xiàn)象的產(chǎn)生，同時(shí)判斷完成USB充電或者AC充電，并控制充電電流大小，且在系統(tǒng)為死電池時(shí)，默認(rèn)小電流充電狀態(tài)，防止損壞設(shè)備?！緦＠綀D】

【附圖說明】
[0018]圖1為本實(shí)用新型的系統(tǒng)框圖；
[0019]圖2為本實(shí)用新型充電切換的控制流程圖；
[0020]圖3為本實(shí)用新型充電及死電池的控制流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明，但不作為本實(shí)用新型的限定。
[0022]作為本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，本實(shí)用新型具有USB OTGCUSB On-The-Go，一鍵拷貝)功能的充電切換系統(tǒng)，如圖1所示，應(yīng)用于手持設(shè)備中，包括:
[0023]USB OTG接口電路，用于連接外接電子設(shè)備，USB OTG接口電路的檢測(cè)引腳D+、D-和識(shí)別引腳ID與微處理器CPU對(duì)應(yīng)的引腳相連；
[0024]充電控制電路，其一端連接USB OTG接口電路的電源引腳VBUS(Voltage Bus)，另一端分別連接微處理器CPU、充電1C，以使充電1C、微處理器CPU和連接有外接電子設(shè)備的USB OTG接口電路的電源引腳VBUS之間實(shí)現(xiàn)充電切換；
[0025]微處理器CPU，其還與充電IC連接，通過微處理器CPU的通用輸入輸出引腳GPIO(General Purpose Input/Output)向充電控制電路、充電IC和USB OTG接口電路的電源引腳VBUS發(fā)送充電切換信號(hào)，并通過微處理器CPU的通用輸入輸出引腳GPIO控制充電電流大??；以及
[0026]充電IC (Integrated Circuit)，用以接收微處理器CPU發(fā)出的充電切換信號(hào)，并通過充電控制電路和USB OTG接口電路的電源引腳VBUS進(jìn)行充電或者向外接電子設(shè)備進(jìn)行供電。
[0027]其中，充電IC采用型號(hào)為MAX8903的DC-DC充電器(直流-直流充電器)，USB OTG接口電路的電源引腳VBUS的輸入輸出電壓為5V。
[0028]充電控制電路包括第一開關(guān)電路、第二開關(guān)電路以及升壓電路，USB OTG接口電路的電源引腳VBUS的第一通路依次連接升壓電路、第一開關(guān)電路，USB OTG接口電路的電源引腳VBUS的第二通路連接第二開關(guān)電路后分兩路連接微處理器CPU的識(shí)別引腳ID和微處理器CPU的電源引腳VBUS，微處理器CPU的電源引腳VBUS還連接充電IC的直流電源引腳DC (Direct Current)。
[0029]微處理器CPU的通用輸入輸出引腳GPIO包括:與第一開關(guān)電路連接的用來(lái)控制升壓電路供電開關(guān)的第一通用輸入輸出引腳GP101，與升壓電路的使能控制輸入引腳EN(Enable)連接的用來(lái)控制升壓電路工作的第二通用輸入輸出引腳GP102，與充電IC的特征輸入低電平引腳CH_L (CH, Charge Limited，充電電流控制)連接的用來(lái)控制充電電流的第三通用輸入輸出引腳GP103，以及與充電IC的使能控制輸入引腳EN連接的用來(lái)控制充電IC工作使能的第四通用輸入輸出引腳GP104。
[0030]USB OTG接口電路與微處理器CPU采用一對(duì)檢測(cè)引腳D+、D-以及識(shí)別引腳ID連接，微處理器CPU通過該一對(duì)檢測(cè)引腳D+、D-的狀態(tài)檢測(cè)連接到USB OTG接口電路的外接電子設(shè)備，并通過識(shí)別引腳ID的狀態(tài)判斷手持設(shè)備為數(shù)據(jù)設(shè)備或者充電設(shè)備，從而通過充電控制電路控制充電IC的充電或者供電過程。參見圖2，本實(shí)用新型系統(tǒng)應(yīng)用的手持設(shè)備處于開機(jī)狀態(tài)，檢測(cè)引腳D+、D-開始檢測(cè)，識(shí)別引腳ID進(jìn)行判斷，若識(shí)別引腳ID為高電平H，則手持設(shè)備為數(shù)據(jù)設(shè)備(即檢測(cè)判斷手持設(shè)備為device，如手機(jī)做U盤等設(shè)備使用)，此時(shí)，微處理器CPU的第一通用輸入輸出引腳GPIOl和第二通用輸入輸出引腳GP102輸出為低電平L,第一通用輸入輸出引腳GPIOl和第二通用輸入輸出引腳GP102控制關(guān)閉第一開關(guān)電路和升壓電路，同時(shí)第三通用輸入輸出引腳GP103和第四通用輸入輸出引腳GP104輸出為低電平L，第二開關(guān)電路控制USB OTG接口電路的電源引腳VBUS給充電IC和微處理器CPU的電源引腳VBUS充電，充電過程設(shè)置為USB500mA充電；若識(shí)別引腳ID為低電平L，則手持設(shè)備為充電設(shè)備(即檢測(cè)判斷手持設(shè)備為HOST，外接電子設(shè)備為U盤或者是鼠標(biāo)等設(shè)備)，微處理器CPU的第四通用輸入輸出引腳GP104輸出為高電平H，通過開關(guān)電路2切斷到充電IC的電源，即禁止充電，防止手持設(shè)備自充電現(xiàn)象的發(fā)生，同時(shí)，微處理器CPU的第一通用輸入輸出引腳GPIOl和第二通用輸入輸出引腳GP102輸出均為高電平H，微處理器CPU的第一通用輸入輸出引腳GPIOl控制打開第一開關(guān)電路，充電IC的電池電壓引腳VBATT(VoltageBattery)通過第一開關(guān)電路給升壓電路供電，且充電IC的電池電壓引腳VBATT接地，微處理器CPU的第二通用輸入輸出引腳GP102控制升壓電路工作后輸出5V電壓到USB OTG接口電路的電源引腳VBUS給外接電子設(shè)備供電。
[0031]如圖3所示為本實(shí)用新型充電及死電池的控制流程圖，當(dāng)外接電子設(shè)備為充電設(shè)備時(shí)，USB OTG接口電路與微處理器CPU采用一對(duì)檢測(cè)引腳D+、D-連接，微處理器CPU通過USB OTG接口電路的電源引腳VBUS的5V電壓檢測(cè)到該充電設(shè)備，啟動(dòng)USB協(xié)議，微處理器(PU通過該一對(duì)檢測(cè)引腳D+、D-的狀態(tài)判斷該充電設(shè)備的充電類型，若該一對(duì)檢測(cè)引腳D+、D-短接則充電設(shè)備為AC充電，則第三通用輸入輸出引腳GP103的輸出為高電平H，此時(shí)，第二開關(guān)電路控制USB OTG接口電路的電源引腳VBUS采用大電流充電模式給充電IC和微處理器CPU的電源引腳VBUS充電；若該一對(duì)檢測(cè)引腳D+、D-不短接則充電設(shè)備為USB充電，則第三通用輸入輸出引腳0P103的輸出為低電平L，此時(shí)，第二開關(guān)電路控制USB OTG接口電路的VBUS采用USB500mA小電流充電模式給充電IC和微處理器CPU的電源引腳VBUS充電。本實(shí)用新型系統(tǒng)應(yīng)用的手持設(shè)備死電池不開機(jī)時(shí)，先插入充電設(shè)備直至電池3V狀態(tài)開機(jī)進(jìn)入boot界面，此時(shí)默認(rèn)充電關(guān)閉，即第四通用輸入輸出引腳GP104的輸出為高電平H，當(dāng)檢測(cè)到有充電設(shè)備時(shí)先將第三通用輸入輸出引腳0P103的輸出設(shè)為低電平L，即進(jìn)入U(xiǎn)SB500mA小電流充電模式；接著檢測(cè)是USB充電還是AC充電，當(dāng)檢測(cè)到是USB充電時(shí)繼續(xù)采用USB500mA小電流充電模式充電至電池電壓3.6V，此時(shí)手持設(shè)備處于開機(jī)狀態(tài)，當(dāng)檢測(cè)到是AC充電時(shí)才將第三通用輸入輸出弓I腳0P103的輸出設(shè)為高電平H，即進(jìn)入大電流充電模式充電至電池電壓3.3V，此時(shí)手持設(shè)備處于開機(jī)狀態(tài)，這樣先小電流充電再大電流充電的做法可以有效的保護(hù)手持設(shè)備不會(huì)由于突然的大電流充電而導(dǎo)致?lián)p壞現(xiàn)象的發(fā)生。
[0032]作為本實(shí)用新型的另一個(gè)實(shí)施例，本實(shí)用新型充電切換系統(tǒng)同時(shí)提供死電池方案，即對(duì)充電IC電池過放后的充電方案:微處理器CPU的第四通用輸入輸出引腳GP104與充電IC的使能控制輸入引腳EN之間外接一下拉電阻R1，下拉電阻Rl未接入所述微處理器CPU的第四通用輸入輸出引腳GP104與充電IC的使能控制輸入引腳EN之間的一端接地，以使充電IC電池過放后、充電IC的使能控制輸入引腳EN默認(rèn)為充電狀態(tài)；同時(shí)微處理器CPU的第三通用輸入輸出引腳GP103與充電IC的特征輸入低電平引腳CH_L之間外接一下拉電阻R2，下拉電阻R2的未接入所述微處理器CPU的第三通用輸入輸出引腳GP103與充電IC的特征輸入低電平引腳CH_L之間的一端接地，以使充電IC電池過放后、充電IC的使能控制輸入引腳EN采用防損害設(shè)備的小電流充電；當(dāng)電池充到電量滿足開機(jī)的時(shí)候，手持設(shè)備開機(jī)進(jìn)入boot界面。
[0033]以上所述僅為本實(shí)用新型較佳的實(shí)施例，并非因此限制本實(shí)用新型的實(shí)施方式及保護(hù)范圍，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，應(yīng)當(dāng)能夠意識(shí)到凡運(yùn)用本實(shí)用新型說明書及圖示內(nèi)容所作出的等同替換和顯而易見的變化所得到的方案，均應(yīng)當(dāng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種具有USB OTG功能的充電切換系統(tǒng)，應(yīng)用于手持設(shè)備中，其特征在于，包括: USB OTG接口電路，用于連接外接電子設(shè)備，所述USB OTG接口電路的檢測(cè)引腳和識(shí)別引腳與微處理器CPU對(duì)應(yīng)的引腳相連； 充電控制電路，所述充電控制電路的一端連接USB OTG接口電路的電源引腳，另一端分別連接微處理器CPU、充電IC ; 微處理器CPU，所述微處理器CPU還與充電IC連接，通過所述微處理器CPU的通用輸入輸出引腳向充電控制電路、充電IC和USB OTG接口電路的電源引腳發(fā)送充電切換信號(hào)，并通過所述微處理器CPU的通用輸入輸出引腳控制充電電流大?。灰约俺潆?C。
2.如權(quán)利要求1所述的具有USBOTG功能的充電切換系統(tǒng)，其特征在于，所述充電控制電路包括第一開關(guān)電路、第二開關(guān)電路以及升壓電路，所述USB OTG接口電路的電源引腳的第一通路依次連接升壓電路、第一開關(guān)電路，所述USB OTG接口電路的電源引腳的第二通路連接第二開關(guān)電路，所述第二開關(guān)電路分別連接微處理器CPU的識(shí)別引腳和微處理器CPU的電源引腳，所述微處理器CPU的電源引腳還連接充電IC的直流電源引腳。
3.如權(quán)利要求2所述的具有USBOTG功能的充電切換系統(tǒng)，其特征在于，所述微處理器CPU的通用輸入輸出引腳包括:與所述第一開關(guān)電路連接的第一通用輸入輸出引腳，與所述升壓電路的使能控制輸入引腳連接的第二通用輸入輸出引腳，與所述充電IC的特征輸入低電平引腳連接的第三通用輸入輸出引腳，以及與所述充電IC的使能控制輸入引腳連接的第四通用輸入輸出引腳。
4.如權(quán)利要求3所述的具有USBOTG功能的充電切換系統(tǒng)，其特征在于，所述微處理器CPU的第四通用輸入輸出引腳與充電IC的使能控制輸入引腳之間外接一下拉電阻R1。
5.如權(quán)利要求4所述的具有USBOTG功能的充電切換系統(tǒng)，其特征在于，所述下拉電阻Rl未接入所述微處理器CPU的第四通用輸入輸出引腳與充電IC的使能控制輸入引腳之間的一端接地。
6.如權(quán)利要求3所述的具有USBOTG功能的充電切換系統(tǒng)，其特征在于，所述微處理器CPU的第三通用輸入輸出引腳與充電IC的特征輸入低電平引腳之間外接一下拉電阻R2。
7.如權(quán)利要求6所述的具有USBOTG功能的充電切換系統(tǒng)，其特征在于，所述下拉電阻R2的未接入所述微處理器CPU的第三通用輸入輸出引腳與充電IC的特征輸入低電平引腳之間的一端接地。
8.如權(quán)利要求1所述的具有USBOTG功能的充電切換系統(tǒng)，其特征在于，所述充電IC采用型號(hào)為MAX8903的DC-DC充電器。
9.如權(quán)利要求1所述的具有USBOTG功能的充電切換系統(tǒng)，其特征在于，所述USB OTG接口電路的電源引腳的輸入輸出電壓為5V。
10.權(quán)利要求1所述的具有USBOTG功能的充電切換系統(tǒng)，其特征在于，所述充電IC的電池電壓引腳接地。
【文檔編號(hào)】H02J7/00GK203387203SQ201320250159
【公開日】2014年1月8日 申請(qǐng)日期:2013年5月9日 優(yōu)先權(quán)日:2013年5月9日
【發(fā)明者】倪隋 申請(qǐng)人:上海斐訊數(shù)據(jù)通信技術(shù)有限公司