一種雙路usb負載插入檢測裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種雙路USB負載插入檢測裝置，在現(xiàn)有單路USB負載檢測裝置的基礎(chǔ)，在兩個USB口即USB1口和USB2口的GND端連接并聯(lián)的開關(guān)管K2和檢測電阻R2，其中，開關(guān)管K2控制端與主控芯片的控制端口NCTRL連接。這樣，占用主控芯片的端口從現(xiàn)有的6個降低為4個，并且只用一個輸電流采樣電阻，降低了產(chǎn)品體積和封裝成本以及物料價格成本。
【專利說明】—種雙路USB負載插入檢測裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于USB充電【技術(shù)領(lǐng)域】，更為具體地講，涉及一種移動電源使用USB 口向手機、平板電腦等USB負載充電時，能同時檢測雙路USB負載插入的裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]之前大多數(shù)電源，如移動電源向手機、平板電腦等USB負載充電時，均采用USB 口輸出一個恒定的5V電壓，USB負載的充電USB 口接收到5V電壓時，就啟動其內(nèi)置的充電芯片，開始充電。該方式因為需要長期打開充移動電源的5V電壓輸出，內(nèi)部電路一直保持在工作狀態(tài)，因此待機功耗較高，直接導(dǎo)致移動電源內(nèi)部的電池耗電增加，降低了移動電源的使用時間。為解決該問題，移動電源增加了負載插入檢測裝置，可以在檢測到負載插入時才打開5V電壓輸出，無負載時關(guān)閉5V電壓輸出，降低了移動電源內(nèi)部電池的耗電。
[0003]圖1是傳統(tǒng)移動電源USB負載插入檢測裝置原理示意圖。
[0004]圖1中，VOUT端口是移動電源的5V電壓輸出引腳；(:是輸出濾波電容，接到VOUT端口和移動電源的地之間，用于對輸出的5V電壓進行濾波;USB是輸出的USB 口，其VBUS端與VOUT端口連接；RS是輸出電流采樣電阻，一端與USB 口的GND地端連接，另一端通過一開關(guān)管連接到移動電源的地，在圖1中，為一 NMOS管，通過NMOS管的漏極、源極連接到移動電源的地。
[0005]移動電源輸出電流可通過主控芯片連接在輸電流采樣電阻RS兩端的檢測端口 LD和CS，檢測出輸電流采樣電阻RS兩端之間的電壓差，然后根據(jù)其自身的電阻值計算得到，NMOS管和檢測電阻R用于檢測負載插入，檢測電阻R連接在USB 口的GND地端與移動電源的地之間。
[0006]該方式利用了 USB負載內(nèi)部充電芯片的漏電原理，當移動電源未識別到USB負載時，可以將相關(guān)的硬件工作模塊關(guān)閉，這樣VOUT并不是5V輸出，而是移動電源內(nèi)部鋰電池的漏電電壓輸出，該電壓一般都低于4.5V。
[0007]圖1中USB 口的GND地端并聯(lián)接入了一個檢測電阻R和一個NMOS管，移動電源未識別到負載時，主控芯片的NCTRL控制端口使NMOS管關(guān)閉，此時如果沒有將USB負載插入移動電源USB 口，檢測電阻R上無電流經(jīng)過，檢測端口 LD上無電壓，而當將USB負載插入移動電源USB 口時，USB負載內(nèi)部充電芯片識別到低于4.5V的輸入后，產(chǎn)生微安級的漏電流流到USB 口的GND地端上，而此時NMOS管關(guān)閉，微安級漏電從檢測電阻R流向移動電源的地。檢測電阻R的值選取大于100K時，會在檢測電阻R上產(chǎn)生一個電壓，此時如果移動電源內(nèi)部的主控芯片通過檢測端口 LD識別到該電壓產(chǎn)生，就會認為USB負載插入，則使能對應(yīng)的硬件工作模塊并控制端口 NCTRL打開NMOS管，VOUT端口產(chǎn)生5V電壓給USB負載充電，這樣就實現(xiàn)了 USB負載的插入檢測功能。當拔出USB負載時，檢測端口 LD無電壓，則主控芯片關(guān)閉對應(yīng)的硬件工作模塊，使VOUT端口不輸出5V電壓，同時，關(guān)閉NMOS管，以便電阻R對USB負載插入進行檢測。
[0008]移動電源USB負載插入檢測裝置，目前只能實現(xiàn)單個USB負載插入檢測，且每個USB 口都需要一個檢測端口 LD、一個檢測端口 CS以及一個控制端口 NCTRL。目前不少移動電源產(chǎn)品都帶了雙路USB 口輸出，且每個USB 口對應(yīng)的輸出電流、保護電流等參數(shù)都可能不同，這就要求移動電源產(chǎn)品能檢測出是哪一個USB 口插入了負載。如果按照上述傳統(tǒng)方法要實現(xiàn)雙路USB負載插入檢測，需要占用主控芯片6個端口，目前移動電源產(chǎn)品對成本較為敏感，占用主控芯片端口越多，可能會促使用戶選用更大封裝的主控芯片。而且在實際使用中，該方法如果要實現(xiàn)雙路檢測，則必須用兩個采樣電阻RS，采樣電阻RS為毫歐級電阻，為了準確檢測輸出電流，其精度要求比較高，其價格也比較高，這樣，增加了移動電源產(chǎn)品物料價格成本，同時也增大了產(chǎn)品體積和封裝成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種雙路USB負載插入檢測裝置，通過減少輸出電流采樣電阻和占用主控芯片端口的數(shù)量，以有效降低移動電源產(chǎn)品成本。
[0010]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明雙路USB負載插入檢測裝置，包括:
[0011]兩個USB 口即USBl 口和USB2 口，兩個USB 口的VBUS端均與移動電源的VOUT端口連接；
[0012]—個輸出電流米樣電阻RS和一開關(guān)管Kl,輸出電流米樣電阻RS —端與USBl 口的GND地端連接，連接點同時與主控芯片檢測端口 LDl連接，另一端通過開關(guān)管Kl連接到移動電源的地，與開關(guān)管Kl的連接點同時與主控芯片的檢測端口 CS連接，開關(guān)管Kl控制端與主控芯片的控制端口 NCTRL連接；
[0013]一檢測電阻R1，連接在USBl 口的GND地端與移動電源的地之間；
[0014]其特征在于，還包括:
[0015]另一開關(guān)管K2和另一檢測電阻R2，兩者并聯(lián)，并連接在兩個USB 口即USBl 口和USB2 口的GND端，開關(guān)管K2控制端與主控芯片的控制端口 NCTRL連接；
[0016]當兩個USB 口即USBl 口和USB2 口均未插入USB負載時，檢測端口 LDl檢測不到電壓，此時，主控芯片關(guān)閉對應(yīng)的硬件工作模塊，使移動電源的VOUT端口不輸出5V電壓，同時，控制端口 NCTRL使開關(guān)管K1、K2關(guān)閉；
[0017]當兩個USB 口即USBl 口和USB2 口中任意一個插入USB負載時，檢測端口 LDl檢測到電壓，此時，移動電源內(nèi)部的主控芯片使能對應(yīng)的硬件工作模塊，使VOUT端口產(chǎn)生5V電壓給USB負載，同時，使能控制端口 NCTRL打開開關(guān)管K1、K2，對USB負載進行充電，并采集檢測端口 LDl、CS的電壓，檢測輸出電流采樣電阻RS兩端之間的電壓差，然后根據(jù)輸電流采樣電阻RS的電阻值計算得到充電電流，對充電電流進行監(jiān)控。
[0018]本發(fā)明的發(fā)明目的是這樣實現(xiàn)的:
[0019]本發(fā)明雙路USB負載插入檢測裝置，在現(xiàn)有單路USB負載檢測裝置的基礎(chǔ)，在兩個USB 口即USBl 口和USB2 口的GND端連接并聯(lián)的開關(guān)管Κ2和檢測電阻R2，其中，開關(guān)管Κ2控制端與主控芯片的控制端口 NCTRL連接。這樣，占用主控芯片的端口從現(xiàn)有的6個降低為4個，并且只用一個輸電流采樣電阻，降低了產(chǎn)品體積和封裝成本以及物料價格成本。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1是傳統(tǒng)移動電源USB負載插入檢測裝置原理不意圖；[0021]圖2是本發(fā)明雙路USB負載插入檢測裝置一種【具體實施方式】的原理示意圖?！揪唧w實施方式】
[0022]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】進行描述，以便本領(lǐng)域的技術(shù)人員更好地理解本發(fā)明。需要特別提醒注意的是，在以下的描述中，當已知功能和設(shè)計的詳細描述也許會淡化本發(fā)明的主要內(nèi)容時，這些描述在這里將被忽略。
[0023]圖2是本發(fā)明雙路USB負載插入檢測裝置一種【具體實施方式】的原理示意圖。
[0024]在本實施例中，如圖1所示，本發(fā)明雙路USB負載插入檢測裝置包括兩個USB 口即USBl 口和USB2 口、輸出電流采樣電阻RS、開關(guān)管K1、檢測電阻R1、開關(guān)管K2和檢測電阻R2。
[0025]兩個USB 口的VBUS端均與移動電源的VOUT端口連接。
[0026]輸出電流采樣電阻RS —端與USBl 口的GND地端連接，同時與主控芯片檢測端口LDl連接，另一端通過開關(guān)管Kl連接到移動電源的地，與開關(guān)管Kl的連接點同時與主控芯片的檢測端口 CS連接，開關(guān)管Kl控制端與主控芯片的控制端口 NCTRL連接。在本實施例中，開關(guān)管Kl采用NMOS管即NMOSl，輸出電流采樣電阻RS的另一端通過NMOS管的漏極、源極連接到移動電源的地，NMOS管的柵極作為控制端與主控芯片的控制端口 NCTRL連接。
[0027]檢測電阻Rl連接在USBl 口的GND地端與移動電源的地之間。
[0028]開關(guān)管K2和檢測電阻R2，兩者并聯(lián)，并連接在兩個USB 口即USBl 口和USB2 口的GND端，開關(guān)管K2控制端與主控芯片的控制端口 NCTRL連接。在本實施例中，開關(guān)管K2采用NMOS管即NM0S2，USB2 口的GND端與NM0S2管的漏極連接，USB2 口的GND端與NM0S2管的源極連接，NMOS管的柵極作為控制端與主控芯片的控制端口 NCTRL連接。
[0029]當兩個USB 口即USBl 口和USB2 口均未插入USB負載時，檢測端口 LDl檢測不到電壓，此時，主控芯片關(guān)閉對應(yīng)的硬件工作模塊，使移動電源的VOUT端口不輸出5V電壓，同時，控制端口 NCTRL使NMOS管即NMOSl、NM0S2關(guān)閉；
[0030]當兩個USB 口即USBl 口和USB2 口中任意一個插入USB負載時，檢測端口 LDl檢測到電壓，此時，移動電源內(nèi)部的主控芯片使能對應(yīng)的硬件工作模塊，使VOUT端口產(chǎn)生5V電壓給USB負載，同時，使能控制端口 NCTRL打開NMOS管即NM0S1、NM0S2，對USB負載進行充電，并采集檢測端口 LD1、CS的電壓，檢測出輸電流采樣電阻RS兩端之間的電壓差，然后根據(jù)輸電流采樣電阻RS的電阻值計算得到充電電流，對充電電流進行監(jiān)控。
[0031]在本實施例中，主控芯片還包括一個檢測端口 LD2連接到USB2 口的GND端，用于識別插入USB負載的是USBl 口，還是USB2 口:
[0032]如果檢測到檢測端口 LDl檢測上有電壓時，并且同時檢測到檢測端口 LD2的電壓VLD2小于或等于檢測端口 LDl的電壓VLDl時，則認為USBl 口插入USB負載；如果檢測到檢測端口 LDl檢測上有電壓時，并且檢測到檢測端口 LD2的電壓VLD2、檢測端口 LDl的電壓VLDl滿足VLDl = VLD2*R1/ (R1+R2)，且則認為USB2 口插入USB負載；如果檢測到檢測端口LDl檢測上有電壓時，并且檢測到檢測端口 LD2的電壓VLD2、檢測端口 LDl的電壓VLDl滿足VLDl大于VLD2*R1/(R1+R2)且小于VLD2時，且則認為USBl 口、USB2 口都插入USB負載
[0033]根據(jù)上述檢測端口上電壓的差別，就可以判斷出是USB負載插在了哪個USB 口上。
[0034]當識別到USB負載插入后，主控芯片控制端NCTRL打開開關(guān)管K1、K2，在本實施例中NMOS管NM0S1、NM0S2。在本實施例中，移動電源同時根據(jù)不同的USB 口對輸出電流、保護電流等參數(shù)要求的不同，對移動電源相關(guān)硬件模塊進行設(shè)置。不管是哪個USB 口插入了USB負載，最終輸出電流都要經(jīng)過輸出電流采樣電阻RS，實現(xiàn)一個采樣電阻完成雙路USB 口的電流采樣。
[0035]在本實施例中，如圖2所示，檢測端口 LDl和LD2為移動電源主控芯片的兩個電壓識別端口 ；檢測端口 CS是移動電源主控芯片的采樣電壓識別口，可以和檢測端口 LDl及LD2組合進行輸出電流采樣電阻RS上的電壓采集，從而可計算出充電電流，對充電過程進行監(jiān)控。
[0036]控制端口 NCTRL是移動電源主控芯片的NMOS管控制端口。在本實施列中利用兩個NMOS管，兩個檢測電阻Rl和R2，一個輸出電流采樣電阻RS，即可完成USB負載從任意一個USB 口插入的檢測。檢測流程具體如下:
[0037]當USBl 口和USB2 口未插入USB負載時，移動電源主控芯片關(guān)閉相關(guān)的硬件模塊，使移動電源保持在低耗電狀態(tài)，并控制端口 NCTRL使即NMOSl、NM0S2，此時VOUT上電壓為移動電源內(nèi)部鋰電池漏過來的電壓。
[0038]當USBl 口或USB2 口插入負載時，VOUT端口通過USB負載內(nèi)置的充電芯片，產(chǎn)生微安級的漏電流。當負載插在USBl 口時，該漏電流經(jīng)檢測電阻Rl到地，使檢測端口 LDl處產(chǎn)生一個電壓，該電壓可喚醒主控芯片；iUSB負載插在USB2 口時，該漏電流經(jīng)檢測電阻R2和Rl到地，在檢測端口 LDl端口也能產(chǎn)生一個電壓，也可以喚醒主控芯片。
[0039]主控芯片被喚醒后，首先對檢測端口 LDl、LD2的電壓進行比較，當USB負載插在USBl 口時，檢測端口 LDl上的電壓應(yīng)該和檢測端口 LD2上的電壓大小差不多，即相等；當USB負載插在USB2 口時，檢測端口 LDl上的電壓VLDl應(yīng)該比檢測端口 LD2上的電壓VLD2要小，具體關(guān)系為VLDl = VLD2*R1/(R1+R2) ;iUSBl 口、USB2 口都插入USB負載時，檢測端口 LDl上的電壓VLDl應(yīng)該比檢測端口 LD2上的電壓VLD2要小，電壓VLDl滿足電壓VLDl大于VLD2*R1/(R1+R2)。根據(jù)上述電壓的差別，就可以判斷出是USB負載插在了哪個USB 口上。
[0040]當識別到USB負載插入后，主控芯片控制端NCTRL打開NMOS管NM0S1、NM0S2,同時根據(jù)不同的USB 口對輸出電流、保護電流、等參數(shù)要求的不同，對移動電源相關(guān)硬件模塊進行設(shè)置。
[0041]本發(fā)明可以在完成雙路USB負載插入檢測的同時，降低產(chǎn)品物料的使用，且同時可使用相對較為便宜引腳較少的主控芯片，有利于降低產(chǎn)品的整體成本。
[0042]盡管上面對本發(fā)明說明性的【具體實施方式】進行了描述，以便于本【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員理解本發(fā)明，但應(yīng)該清楚，本發(fā)明不限于【具體實施方式】的范圍，對本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來講，只要各種變化在所附的權(quán)利要求限定和確定的本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，這些變化是顯而易見的，一切利用本發(fā)明構(gòu)思的發(fā)明創(chuàng)造均在保護之列。
【權(quán)利要求】
1.一種雙路USB負載插入檢測裝置，包括: 兩個USB 口即USBl 口和USB2 口，兩個USB 口的VBUS端均與移動電源的VOUT端口連接； 一個輸出電流采樣電阻RS和一開關(guān)管Kl，輸出電流采樣電阻RS —端與USBl 口的GND地端連接點，連接點同時與主控芯片檢測端口 LDl連接，另一端通過開關(guān)管Kl連接到移動電源的地，與開關(guān)管Kl的連接點同時與主控芯片的檢測端口 CS連接，開關(guān)管Kl控制端與主控芯片的控制端口 NCTRL連接； 一檢測電阻Rl，連接在USBl 口的GND地端與移動電源的地之間； 其特征在于，還包括: 另一開關(guān)管K2和另一檢測電阻R2，兩者并聯(lián)，并連接在兩個USB 口即USBl 口和USB2口的GND端，開關(guān)管K2控制端與主控芯片的控制端口 NCTRL連接； 當兩個USB 口即USBl 口和USB2 口均未插入USB負載時，檢測端口 LDl檢測不到電壓，此時，主控芯片關(guān)閉對應(yīng)的硬件工作模塊，使移動電源的VOUT端口不輸出5V電壓，同時，控制端口 NCTRL開關(guān)管K1、K2關(guān)閉； 當兩個USB 口即USBl 口和USB2 口中任意一個插入USB負載時，檢測端口 LDl檢測到電壓，此時，移動電源內(nèi)部的主控芯片使能對應(yīng)的硬件工作模塊，使VOUT端口產(chǎn)生5V電壓給USB負載，同時，使能控制端口 NCTRL打開開關(guān)管K1、K2，對USB負載進行充電，并采集檢測端口 LD、CS的電壓，檢測輸出電流采樣電阻RS兩端之間的電壓差，然后根據(jù)輸電流采樣電阻RS的電阻值計算得到充電電流，對充電電流進行監(jiān)控。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所示的雙路USB負載插入檢測裝置，其特征在于，所述的主控芯片還包括一個檢測端口 LD2，連接到USB2 口的GND端，用于識別插入USB負載的是USBl 口，還是USB2 Π: 如果檢測到檢測端口 LDl檢測上有電壓時，并且同時檢測到檢測端口 LD2的電壓VLD2小于或等于檢測端口 LDl的電壓VLDl時，則認為USBl 口插入USB負載；如果檢測到檢測端口 LDl檢測上有電壓時，并且檢測到檢測端口 LD2的電壓VLD2、檢測端口 LDl的電壓VLDI滿足VLDl = VLD2*R1/(R1+R2)，且則認為USB2 口插入USB負載；如果檢測到檢測端口 LDl檢測上有電壓時，并且檢測到檢測端口 LD2的電壓VLD2、檢測端口 LDl的電壓VLDl滿足VLDl大于VLD2*R1/(R1+R2)且小于VLD2時，且則認為USBl 口、USB2 口都插入USB負載； 當識別到USB負載插入后，主控芯片控制端NCTRL打開開關(guān)管K1、K2，移動電源同時根據(jù)不同的USB 口對輸出電流、保護電流等參數(shù)要求的不同，對移動電源相關(guān)硬件模塊進行設(shè)置。
【文檔編號】H02J7/00GK103954861SQ201410164196
【公開日】2014年7月30日 申請日期:2014年4月23日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月23日
【發(fā)明者】高君效 申請人:四川虹微技術(shù)有限公司