通用串行总线的充电系统与方法技术方案

本发明专利技术涉及一种通用串行总线的充电系统与方法。充电系统包含主电源、供电控制器、第一开关、第二开关、第三开关、第四开关、第一接口及第二接口。供电控制器耦接主电源，第一开关的第一端耦接于主电源，第一开关的控制端耦接于供电控制器，第二开关的第一端耦接于主电源，第二开关的控制端耦接于供电控制器，第三开关的控制端耦接于供电控制器，第四开关的控制端耦接于供电控制器，第一接口耦接第一开关的第二端及第三开关的第二端，第二接口耦接第二开关的第二端及第四开关的第二端。二开关的第二端及第四开关的第二端。二开关的第二端及第四开关的第二端。

【技术实现步骤摘要】
通用串行总线的充电系统与方法


[0001]本专利技术提供一种充电系统与方法，特别涉及一种应用于通用串行总线的充电系统与方法。

技术介绍

[0002]过去各种行动装置如笔记本电脑、手机，都采用不同充电接口，导致市面上所有充电器皆无法跨品牌兼容，造成随装置淘汰的浪费与环保问题，因此USB
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IF(Universal Serial Bus Implementers Forum)全力推广架构于USBPower Delivery(PD)充电，最著名的就是Macbook、Zenbook等，皆采用USB
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PD协议与USB Type
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C界面充电。USB Power Delivery涵盖手机、数字相机、行动装置、外接储存外围、笔记本电脑、显示器等，让所有充电、数据传输通用一条线涵盖。
[0003]USB Power Delivery在充电及供电规格上，制定了最基本的Profile 1(提供5V/2A、10W供电)、Profile 2(提供5V/2A及12V/1.5A、10～18W供电)、Profile 3(提供5V/2A及12V,3A、10～36W供电)、Profile 4(提供5V/2A、20V/3A、10～60W供电)，以及最高级别Profile 5(提供5V/2A、20V/5A、10～100W供电)。
[0004]USB
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PD架构上定义了供电端(Provider)与受电端(Consumer)，两端各自有数据沟通以及提供额外电力的芯片(Super Speed InterChip；SSIC)，并利用23.2MHz的VBUS收发载频，以300kbps传输速度来传递Frequency Shift Keying(FSK)信号，并决定实际发送的电压值与电流值；而USB
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PD 2.0规格，则可支持新型态的无方向性Type
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C连接头，并且改进采用通过总线进行双向沟通并决定发送电压与电流值。
[0005]尽管USB
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PD拥有诸多优势，功能也最为齐全，但各家厂商并不愿意放弃既有的充电机制。因此，市场上大多数应用会强调多口应用(USB Type
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A、USB Type
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C)以及兼容各种协议，也因此会产生各种不兼容或是无法正常运作的状况。在多口充电应用上，非标准USB
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PD充电线(例如，Apple Lightning)插入充电端口后，系统无法判定是否空载。在现有的多口充电技术中，每一个充电埠会使用一组完整的供电路径，Type
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C接口使用一个PD芯片，Type
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A接口则直接供电。缺点是成本较高，并且Type
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A接口无快充机制。

技术实现思路

[0006]实施例提供一种充电系统。充电系统包含主电源、供电控制器、第一开关、第二开关、第三开关、第四开关、第一接口及第二接口。供电控制器包含次电源、负载侦测电路、第一次电源埠耦接于次电源、第二次电源埠耦接于次电源。第一次电源埠用以提供第一侦测电流，第二次电源埠用以提供第二侦测电流。供电控制器耦接主电源，第一开关的第一端耦接于主电源，第一开关的控制端耦接于供电控制器，第二开关的第一端耦接于主电源，第二开关的控制端耦接于供电控制器，第三开关的第一端耦接第一次电源埠，第三开关的控制端耦接于供电控制器，第四开关的第一端耦接第二次电源埠，第四开关的控制端耦接于供电控制器，第一接口耦接第一开关的第二端及第三开关的第二端，第二接口耦接第二开关
的第二端及第四开关的第二端。供电控制器用以控制第一开关、第二开关、第三开关及第四开关，并用以分配传输至第一接口及第二接口的电量，负载侦测电路用以侦测第一侦测电流与第二侦测电流变化量，以决定第一接口和/或第二接口的连接状态。
[0007]实施例还提供一种通用串行总线系统的充电方法。通用串行总线充电系统包含主电源、供电控制器、第一开关、第二开关、第三开关、第四开关、第一接口及第二接口。供电控制器包含次电源、负载侦测电路、耦接于次电源的第一次电源埠、耦接于次电源的第二次电源埠。第一次电源埠用以提供第一侦测电流，第二次电源埠用以提供第二侦测电流。供电控制器耦接主电源，第一开关的第一端耦接于主电源，第一开关的控制端耦接于供电控制器，第二开关的第一端耦接于主电源，第二开关的控制端耦接于供电控制器，第三开关的第一端耦接第一次电源埠，第三开关的控制端耦接于供电控制器，第四开关的第一端耦接第二次电源埠，第四开关的控制端耦接于供电控制器，第一接口耦接第一开关的第二端及第三开关的第二端，第二接口耦接第二开关的第二端及第四开关的第二端。充电方法包含：供电控制器截止第一开关及第二开关并导通第三开关及第四开关，次电源提供第一侦测电流至第一接口以及提供第二侦测电流至第二接口，当负载侦测电路侦测到第一侦测电流小于空接临界值时，供电控制器判断第一接口未连接线材或连接至第一接口的第一线材为空接，供电控制器保持截止第一开关并导通第三开关，当负载侦测电路侦测到第一侦测电流大于空接临界值时，负载侦测电路判断连接至第一接口的第一线材耦接至第一待充电装置，当负载侦测电路判断第一线材系耦接至第一待充电装置，供电控制器与第一待充电装置进行沟通来交换多个其他供电能力选项，并自多个其他供电能力选项选择其中之一来决定第一输出电能大小，及供电控制器截止第三开关，导通第一开关，并控制主电源提供第一输出电能至第一待充电装置。
附图说明
[0008]图1是本专利技术实施例充电系统的示意图。
[0009]图2A、2B及2C是图1的充电系统的耦接状态与电能提供的方法的流程图。
[0010]图3A至3D是图1的充电系统的耦接状态的电流示意图。
[0011]图4为图2A步骤S20、S22第一待充电装置及第二待充电装置与供电控制器沟通方法的细节流程图。
[0012]附图标记：
[0013]100:充电系统
[0014]10:主电源
[0015]PD:供电控制器
[0016]S1～S4:开关
[0017]R1,R2:限流装置
[0018]P1,P2:接口
[0019]20:次电源
[0020]30:负载侦测电路
[0021]40,50:次电源埠
[0022]60,62:线材
[0023]70,72:待充电装置
[0024]200,300,400,500:方法
[0025]S10～S574:步骤
具体实施方式
[0026]图1为本专利技术实施例充电系统100的示意图。充电系统100包含主电源10、供电控制器PD、第一开关S1、第二开关S2、第三开关S3、第四开关S4、第一接口P1及第二接口P2。主电源10可接收外部电源Vsrc的电能输入，外部电源Vsrc可为市电交流电源Vac或行动电源的电池组直流电源Vdc。主电源10，例如可包含一返驰式本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种充电系统，其特征在于，包含：一主电源；一供电控制器，耦接所述主电源，包含：一次电源；一第一次电源埠，耦接于所述次电源，用以提供一第一侦测电流；以及一负载侦测电路；一第一开关，包含：一第一端，耦接于所述主电源；一第二端；以及一控制端，耦接所述供电控制器；一第三开关，包含：一第一端，耦接所述第一次电源埠；一第二端；以及一控制端，耦接所述供电控制器；以及一第一接口，耦接所述第一开关的所述第二端及所述第三开关的所述第二端；其中，所述供电控制器初始设定所述第一开关截止，所述第三开关导通，所述第一次电源埠通过所述第三开关向所述第一接口提供所述第一侦测电流；以及其中，当所述第一侦测电流小于一空接临界值时，则所述供电控制器维持所述第一开关截止，所述第三开关导通，以及维持所述第一次电源埠通过所述第三开关提供所述第一侦测电流。2.如权利要求1所述的充电系统，其特征在于，所述供电控制器还包含耦接于所述次电源的一第二次电源埠，用以提供一第二侦测电流，所述充电系统还包含：一第二开关，包含：一第一端，耦接于所述主电源；一第二端；以及一控制端，耦接所述供电控制器；一第四开关，包含：一第一端，耦接所述第二次电源埠；一第二端；以及一控制端，耦接所述供电控制器；以及一第二接口，耦接所述第二开关的所述第二端及所述第四开关的所述第二端；其中，所述供电控制器初始设定所述第二开关截止，所述第四开关导通，以及所述第二次电源埠通过所述第四开关向所述第二接口提供所述第二侦测电流；以及其中，当所述第二侦测电流小于所述空接临界值时，则所述供电控制器维持所述第二开关截止，所述第四开关导通，以及维持所述第二次电源埠通过所述第四开关提供所述第二侦测电流。3.如权利要求2所述的充电系统，其特征在于，还包含：一第一限流装置，耦接所述第三开关以构成一第一次电源路径，其中，所述第一次电源路径耦接于所述第一次电源埠与所述第一接口之间；以及
一第二限流装置，耦接所述第四开关以构成一第二次电源路径，其中，所述第二次电源路径耦接于所述第二次电源埠与所述第二接口之间。4.如权利要求2所述的充电系统，其特征在于，所述供电控制器具有一供电能力组合，所述供电能力组合包含一第一供电能力选项与多个其他供电能力选项，所述多个其他供电能力选项与所述第一供电能力选项不同，其中，当所述第一侦测电流大于所述空接临界值时，则所述供电控制器判定所述第一接口连接至一第一待充电装置，所述供电控制器以所述第一供电能力选项设定所述主电源，并且使所述第三开关截止以及所述第一开关导通，使得所述主电源通过所述第一开关提供一第一输出电能给所述第一待充电装置，其中，所述第一输出电能为与所述第一供电能力选项对应的电能。5.如权利要求4所述的充电系统，其特征在于，在所述第一待充电装置接收所述第一输出电能的状态下，所述供电控制器与所述第一待充电装置沟通交换所述供电能力组合，并自所述供电能力组合选择一供电能力选项来设定所述主电源。6.如权利要求5所述的充电系统，其特征在于，所述第一供电能力选项是电压为5V电能，所述多个其他供电能力选项是多个非5V电能。7.如权利要求5所述的充电系统，其特征在于：所述供电控制器向所述第一待充电装置提供所述供电能力组合；所述第一待充电装置自所述供电能力组合选择所述供电能力选项反馈给所述供电控制器；以及所述供电控制器依据被选择的供电能力选项来设定所述主电源。8.如权利要求4所述的充电系统，其特征在于，当所述第二侦测电流大于所述空接临界值时，所述供电控制器判定所述第二接口连接至一第二待充电装置，其中，所述供电控制器以所述第一供电能力选项设定所述主电源，并且使所述第四开关截止以及所述第二开关导通，使得所述主电源通过所述第二开关提供一第二输出电能给所述第二待充电装置，其中，所述第二输出电能为与所述第一供电能力选项对应的电能。9.如权利要求8所述的充电系统，其特征在于：在所述第二待充电装置接收所述第二输出电能的状态下，所述第二待充电装置向所述供电控制器提供一装置请求供电能力选项；以及当所述第一侦测电流小于所述空接临界值时，所述供电控制器依据所述装置请求供电能力选项来设定所述主电源，其中，所述装置请求供电能力选项与所述第一供电能力选项不同。10.如权利要求4所述的充电系统，其特征在于，当所述第一侦测电流大于所述空接临界值且所述第二侦测电流大于所述空接临界值时，则所述供电控制器判定所述第一接口连接至所述第一待充电装置且所述第二接口连接至一第二待充电装置，其中，所述供电控制器以所述第一供电能力选项设定所述主电源，所述供电控制器使所述第三开关与所述第四开关均截止，所述第一开关与所述第二开关均导通，并且使所述主电源分别通过所述第一开关与所述第二开关提供与所述第一供电能力选项对应的输出电能给所述第一待充电装置与所述第二待充电装置。11.如权利要求10所述的充电系统，其特征在于，所述第二待充电装置向所述供电控制器提供一装置请求供电能力选项，所述供电控制器与所述第一待充电装置沟通交换一更改
后的供电能力组合，其中，所述更改后的供电能力组合包含所述第一供电能力选项与所述装置请求供电能力选项；其中，若所述第一待充电装置能接受所述装置请求供电能力选项，则所述供电控制器依据所述装置请求供电能力选项来设定所述主电源，进而使所述主电源的设定自所述第一供电能力选项更新为所述装置请求供电能力选项。12.如权利要求11所述的充电系统，其特征在于，所述供电控制器会先检查确认所述第三开关与所述第四开关均截止，并且所述第一开关与所述第二开关均导通时，所述供电控制器才会...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄立新，
申请(专利权)人：艾科微电子深圳有限公司，
类型：发明
国别省市：