CN104467121B - 充电方法、装置、充电器、待充电设备及充电*** - Google Patents

充电方法、装置、充电器、待充电设备及充电*** Download PDF

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Abstract

一种充电方法、装置、充电器、待充电设备及充电***，所述充电方法包括：获取来自待充电设备的控制电流值；根据预设的电流值与电压值的对应关系，获取与所述控制电流值对应的输出电压值；将充电器的输出电压值调整为所述控制电流值对应的输出电压值。采用所述方法、装置、充电器、待充电设备及充电***，可以充分利用充电器的输出能力，实现快速充电。

Description

充电方法、装置、充电器、待充电设备及充电***
技术领域
本发明涉及充电领域，尤其涉及一种充电方法、装置、充电器、待充电设备及充电***。
背景技术
现有的国标充电器中，充电器的输出电压为5V，输出电流则根据充电器的标称值不同而不同，一般为300mA～1800mA之间。
现有的USB国标充电器一般包括四个引脚：VBUS引脚、DP引脚、DM引脚以及GND引脚，其中，VBUS引脚为充电器的输出引脚，DP引脚和DM引脚为USB接口的两个信号引脚。在通过充电器对待充电设备，例如手机等移动终端进行充电时，待充电设备通过检测充电器的DM和DP端口是否短路来判断当前充电器是否为国标充电器。在确定当前充电器为国标充电器时，待充电设备按照预设的固定输出电压进行充电。
然而，由于上述方案中无论充电器的输出电压的大小，待充电设备均采用固定的输出电压进行充电，在某些情况下，无法充分利用充电器的充电能力。
发明内容
本发明实施例解决的问题是如何充分利用充电器的输出能力，实现快速充电。
为解决上述问题，本发明实施例提供一种充电方法，包括：
获取来自待充电设备的控制电流值；
根据预设的电流值与电压值的对应关系，获取与所述控制电流值对应的输出电压值；
将充电器的输出电压值调整为所述控制电流值对应的输出电压值。
可选的，接收所述待充电设备发送的检测电流，当检测到接收所述检测电流的时长达到预设时长时，向待充电设备发送反馈信号，再执行所述获取来自所述待充电设备发送的控制电流值的操作。
可选的，在将充电器的输出电压值调整为所述控制电流值对应的输出电压值之后，还包括：在获取到来自所述待充电设备的控制电流值等于0时，将所述充电器的输出电压值重置为默认输出电压值。
可选的，所述预设的电流值与电压值的对应关系包括：线性关系或非线性关系。
为解决上述问题，本发明实施例还提供了一种充电装置，包括：
第一获取单元，用于获取来自待充电设备的控制电流值；
第二获取单元，用于根据预设的电流值与电压值的对应关系，获取与所述控制电流值对应的输出电压值；
调整单元，用于将充电器的输出电压值调整为所述控制电流值对应的输出电压值。
可选的，所述充电装置还包括：检测单元，用于接收所述待充电设备发送的检测电流，当检测到接收所述检测电流的时长达到预设时长时，向待充电设备发送反馈信号，通过所述第一获取单元获取来自所述待充电设备发送的控制电流值。
可选的，所述充电装置还包括：重置单元，用于在获取到来自所述待充电设备的控制电流值等于0时，将所述充电器的输出电压值重置为默认输出电压值。
为解决上述问题，本发明实施例还提供了一种充电器，包括：检测电路、反馈电路以及电压转换器，其中：
所述检测电路包括：比较单元以及压降电阻，其中：
所述压降电阻，第一端与所述充电器的电流输入端耦接，第二端与地耦接；
所述比较单元，包括至少四个判决门限值均不等的比较器，所述比较器的第一输入端均输入所述压降电阻对应的压降，第二输入端均输入一一对应的判决门限值，输出端均与所述反馈电路耦接；
反馈电路，设置在所述检测电路与所述电压转换器之间，适于将所述至少四个判决门限值均不相等的比较器的输出结果转换成对应的电压转换器控制信号，并将所述控制信号发送至所述电压转换器；
所述电压转换器，与所述反馈电路耦接，适于根据所述控制信号调整所述充电器的输出电压值。
可选的，所述检测电路还包括：逻辑控制器以及开关单元，其中：
所述逻辑控制器，与所述比较单元的输出端耦接，适于接收到所述比较单元发送的比较结果，当所述比较结果中，存在至少两个比较器的判决门限值小于所述压降电阻对应的压降时开始计时，当计时时长达到预设时长时，控制所述开关电路导通；
所述开关单元，与所述逻辑控制器耦接，适于在导通时，降低所述压降电阻的阻值。
可选的，所述开关单元包括以下任一种：NMOS管、PMOS管、三极管以及继电器。
可选的，所述开关单元为NMOS管，所述压降电阻包括第一压降电阻以及第二压降电阻，其中：
所述第一压降电阻，第一端与所述至少三个至少四个判决门限值均不等的比较器的第一输入端均耦接，第二端与所述NMOS管的漏极耦接；
所述第二压降电阻，第一端与所述NMOS管的漏极耦接，第二端与地耦接；
所述NMOS管，栅极与所述逻辑控制器耦接，源极与地耦接。
可选的，所述开关单元为NMOS管，所述压降电阻包括第一压降电阻以及第二压降电阻，其中：
所述第一压降电阻，第一端与所述NMOS管的源极耦接，第二端与地耦接；
所述第二压降电阻，第一端与所述NMOS管的漏极以及所述至少四个判决门限值均不等的比较器的第一输入端耦接，第二端与所述NMOS管的源极耦接；
所述NMOS管，栅极与所述逻辑控制器耦接。
可选的，所述开关单元为NMOS管，所述压降电阻包括第一压降电阻以及第二压降电阻，其中：
所述第一压降电阻，第一端与所述至少四个判决门限值均不等的比较器的第一输入端均耦接，第二端与所述NMOS管的漏极耦接；
所述第二压降电阻，第一端与所述第一压降电阻的第一端耦接，第二端与所述NMOS管的源极耦接；
所述NMOS管，栅极与所述逻辑控制器耦接，源极与地耦接。
可选的，所述开关单元为NMOS管，所述压降电阻包括第一压降电阻以及第二压降电阻，其中：
所述第一压降电阻，第一端与所述NMOS管的源极耦接，第二端与地耦接；
所述第二压降电阻，第一端与所述NMOS管的漏极耦接，第二端与地耦接；
所述NMOS管，栅极与所述逻辑控制器耦接，漏极与所述至少四个判决门限值均不等的比较器的第一输入端耦接。
可选的，所述电压转换器包括：AC-DC转换器或DC-DC转换器。
可选的，所述电压转换器为AC-DC转换器，所述反馈电路包括隔离器，所述隔离器适于将所述AC-DC转换器与所述检测电路物理隔离。
可选的，所述隔离器为光耦合器件。
本发明实施例还提供了一种待充电设备，包括：可变电流源以及控制器，其中：
所述控制器，适于控制所述可变电流源输出对应电流值的控制电流；
所述可变电流源，适于根据所述控制器的控制指令，向充电器发送对应电流值的控制电流。
可选的，所述待充电设备还包括：比较器，第一端输入充电器中检测电路的压降，第二端输入所述比较器对应的判决门限值，适于对所述检测电路的压降以及所述判决门限值进行比较，并将比较结果发送至所述控制器。
可选的，所述待充电设备还包括：ADC电路，与所述控制器耦接，适于获取充电器中检测电路的压降，并将所述检测电路的压降发送至所述控制器。
本发明实施例还提供了一种充电***，包括：充电器以及待充电设备，其中：
所述待充电设备，适于向所述充电器发送控制电流；
所述充电器，适于获取来自待充电设备的控制电流值，根据预设的电流值与电压值的对应关系，获取与所述控制电流值对应的输出电压值；将充电器的输出电压值调整为所述控制电流值对应的输出电压值。
与现有技术相比，本发明实施例的技术方案具有以下优点：
通过待充电设备向充电器发送控制电流值，充电器根据预设的电流值与电压值的对应关系，即可获取与控制电流值对应的输出电压值，并对输出电压值进行调整，从而可以通过待充电设备对充电器的输出电压进行调整。而在充电器的输出电压升高时，输入到电池的有效功率随之升高，即输入到电池的电流增加，从而可以充分利用充电器的输出能力，实现快速充电。
进一步，通过待充电设备向充电器发送检测电流，只有在充电器检测到接收检测电流的时长达到预设时长时，向待充电设备发送反馈信号，再获取来自待充电设备的控制电流值，可以有效地防止噪声干扰的影响。
此外，在获取的来自待充电设备的控制电流值等于0时，即待充电设备未向充电器发送电流时，判定当前待充电设备拔出，将充电器的输出电压重置为默认输出电压值，以避免在进行下一次充电时，充电器的输出电压过高而对待充电设备造成的损坏。
附图说明
图1是本发明实施例中的一种充电方法的流程图；
图2是本发明实施例中的另一种充电方法的流程图；
图3是本发明实施例中的一种充电装置的结构示意图；
图4是本发明实施例中的一种充电器的结构示意图；
图5是本发明实施例中的一种检测单元的结构示意图；
图6是本发明实施例中的一种充电器的工作时序图；
图7是本发明实施例中的另一种检测单元的结构示意图；
图8是本发明实施例中的一种充电器的结构示意图；
图9是本发明实施例中的一种待充电设备的结构示意图；
图10是本发明实施例中的一种充电器的操作流程图；
图11是本发明实施例中的一种待充电设备的操作流程图；
图12是本发明实施例中的另一种充电器的操作流程图；
图13是本发明实施例中的一种开关单元与压降电阻的连接示意图。
具体实施方式
现有的USB国标充电器一般包括四个引脚：VBUS引脚、DP引脚、DM引脚以及GND引脚，其中，VBUS引脚为充电器的输出引脚，DP引脚和DM引脚为USB接口的两个信号引脚。在通过充电器对待充电设备，例如手机等移动终端进行充电时，待充电设备通过检测充电器的DM和DP端口是否短路来判断当前充电器是否为国标充电器。在确定当前充电器为国标充电器时，待充电设备按照预设的固定输出电压进行充电。然而，由于上述方案中无论充电器的输出电压的大小，待充电设备均采用固定的输出电压进行充电，在某些情况下，无法充分利用充电器的充电能力。
在本发明实施例中，通过待充电设备向充电器发送控制电流值，充电器根据预设的电流值与电压值的对应关系，即可获取与控制电流值对应的输出电压值，并对输出电压值进行调整，从而可以通过待充电设备对充电器的输出电压进行调整。而随着充电器的输出电压升高时，在充电器输出电流不变的情况下，充电器的输出功率增加，相应地，输入到电池的有效功率随之升高，即输入到电池的电流增加，从而可以充分利用充电器的输出能力，实现快速充电。
为使本发明实施例的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。
步骤S101，获取来自待充电设备的控制电流值。
在具体实施中，待充电设备可以为任意包含有能够存储电能的装置的设备，充电器可以为包含有USB接口的充电器，待充电设备与充电器通过USB进行信息交互以及电流传输。待充电设备可以为手机终端、平板电脑等，也可以是充电宝、移动电源等可以存储电能的设备，还可以为其他设备，只要包括能够存储电能的装置即可，此处不做赘述。
在具体实施中，可以通过待充电设备向充电器发送控制电流值。可以在待充电设备中预先设置一可变电流源，通过调整可变电流源的输出电流，即可向充电器发送不同电流值的控制电流。
可以在充电器中设置电流检测装置，以获取待充电设备中可变电流源的输出的控制电流的电流值。电流检测装置可以是ADC，也可以是其他装置，例如，可以是比较器。只要满足可以获取待充电设备发送的控制电流的电流值即可。
可以理解的是，在本发明实施例中，充电器也可以将待充电设备发送的控制电流转换成对应的电压。例如，在充电器中设置一个固定阻值的电阻单元，通过检测电阻单元两端的电压值，即可获取待充电设备发送的控制电流的电流值。
步骤S102，根据预设的电流值与电压值的对应关系，获取与所述控制电流值对应的输出电压值。
在具体实施中，可以在充电器中预先设置电流值与电压值的对应关系。电流值与电压值的对应关系可以是线性的对应关系，也可以是非线性的对应关系，还可以是部分非线性关系，部分是线性关系。在获取到来自待充电设备的控制电流值后，即可获取控制电流值对应的输出电压值。在获取到与控制电流值对应的输出电压值后，可以执行步骤S103。
例如，在本发明一实施例中，参照表1，电流值与电压值的对应关系为线性关系。
控制电流值 输出电压值
0.6mA 3.6V
1.2mA 3.8V
1.8mA 4.0V
2.4mA 4.2V
3.0mA 4.5V
3.6mA 5V
4.2mA 7V
4.8mA 9V
5.4mA 12V
表1
例如，充电器获取到来自待充电设备的控制电流值为1.2mA，从表1中可知，对应的输出电压值为3.8V。又如，充电器获取到来自待充电设备的控制电流值为4.2mA，从表1中可知，对应的输出电压值为7V。
又如，在本发明另一实施例中，参照表2，控制电流值与输出电压值的对应关系部分为线性关系，部分为非线性关系。
控制电流值 输出电压值
1mA 3.6V
1.5mA 3.8V
2mA 4.0V
2.5mA 4.2V
3mA 4.5V
3.6mA 5V
4mA 7V
5mA 9V
6mA 12V
表2
在实际应用中，控制电流值与输出电压值的对应关系还可以是完全非线性的关系。可以根据比较器的精度、待充电设备中可变电流源的精度、压降电阻的精度等因素，选择对应的控制电流值与输出电压值的对应关系，此处不做一一赘述。
步骤S103，将充电器的输出电压值调整为所述控制电流值对应的输出电压值。
在具体实施中，在充电器根据预设获取到的来自待充电设备的控制电流值获取到对应的输出电压值后，可以将当前输出电压值调整为与控制电流值对应的输出电压值。
例如，充电器的当前输出电压值为5V，获取到来自待充电设备的控制电流值为4.8mA，从表1中可知，4.8mA对应的输出电压值为9V，因此，将充电器的输出电压调整为9V并输出。
又如，充电器的当前输出电压值为5V，获取到来自待充电设备的控制电流值为1.8mA，从表1中可知，1.8mA对应的输出电压值为4.0V，因此，将充电器的输出电压调整为4.0V并输出。
由此可见，通过待充电设备向充电器发送控制电流值，充电器根据预设的电流值与电压值的对应关系，即可获取与控制电流值对应的输出电压值，并对输出电压值进行调整，从而可以通过待充电设备对充电器的输出电压进行调整。而随着充电器的输出电压升高时，在充电器输出电流不变的情况下，充电器的输出功率增加，相应地，输入到电池的有效功率随之升高，即输入到电池的电流增加，从而可以充分利用充电器的输出能力，实现快速充电。
在具体实施中，在待充电设备向充电器输出控制电流之前，还可以向充电器输出检测电流，以检测当前所连接的充电器是否能够接收控制电流，以实现对充电器的输出电压进行调整。若待充电设备检测到充电器在接收检测电流的时长达到预设时长时，压降发生改变，则可以判定当前充电器能够接收控制电流。此时，充电器处于待接收控制电流的状态。
由此可见，在充电器检测到接收到检测电流的时长达到预设时长时，充电器进入待接收控制电流的状态，待充电设备再发送控制电流，控制充电器调整输出电压，从而可以避免因噪声信号干扰而导致充电的误操作。
在具体实施中，在充电器根据控制电流值与预设电流值的比较关系，对输出电压进行调整后，充电器可以以调整后的输出电压值输出，为待充电设备充电。由于在充电过程中，待充电设备可以对充电器的输出电压值进行调整，因此在充电过程结束，例如待充电设备与充电器的充电接口断开连接时，充电器的输出电压值可以被调整到一个较高的电压值，例如，在充电结束时，充电器的输出电压值为12V。在充电器重新为另一待充电设备进行充电时，由于充电器的输出电压值为12V，而待充电设备额定的输入电压值为5V，则无法通过充电器向该充电设备进行充电，甚至对待充电设备造成损坏。
为解决上述问题，本发明实施例还提供了另一种充电方法，参照图2，在步骤S103执行完成之后，还可以执行步骤S104。
步骤S104，在获取到来自所述待充电设备的控制电流值等于0时，将所述充电器的输出电压重置为默认输出电压值。
在本发明实施例中，在充电过程结束时，例如，待充电设备与充电器的充电接口断开连接，即待充电设备拔出时，待充电设备无法继续向充电器输出控制电流值，即充电器接收到的来自待充电设备的控制电流的电流值为0。在这种情况下，充电器可以将充电器的当前输出电压值重置为默认的输出电压值。
例如，在待充电设备拔出之前，通过待充电设备将充电器的输出电压值调整为12V。在充电器获取到的来自待充电设备的控制电流值为0，即充电器获知当前待充电设备拔出时，将输出电压值调整为默认的5V。
由此可知，在获取的来自待充电设备的控制电流值等于0时，即待充电设备未向充电器发送电流时，判定当前待充电设备拔出，将充电器的输出电压重置为默认输出电压值，以避免在进行下一次充电时，充电器的输出电压过高而对待充电设备造成的损坏或者输出电压过低不能充电。
参照图3，本发明实施例还提供了一种充电装置30，包括：第一获取单元301、第二获取单元302以及调整单元303，其中：
第一获取单元301，用于获取来自待充电设备的控制电流值；
第二获取单元302，用于根据预设的电流值与电压值的对应关系，获取与所述控制电流值对应的输出电压值；
调整单元303，用于将充电器的输出电压值调整为所述控制电流值对应的输出电压值。
在具体实施中，所述充电装置30还可以包括：检测单元304，用于接收所述待充电设备发送的检测电流，当检测到接收所述检测电流的时长达到预设时长时，向待充电设备发送反馈信号，通过所述获取单元获取来自所述待充电设备发送的控制电流值。
在具体实施中，所述充电装置30还可以包括：重置单元305，用于在获取到来自所述待充电设备的控制电流值等于0时，将所述充电器的输出电压值重置为默认输出电压值。
参照图4，本发明实施例还提供了一种充电器40，包括：检测电路401、反馈电路402以及电压转换器403，其中：
检测电路401包括：比较单元以及压降电阻。
在本发明一实施例中，压降电阻的第一端与充电器的电流输入端耦接，第二端与地耦接。由于压降电阻的第一端与充电器的电流输入端耦接，因此，在待充电设备向充电器输出电流时，在压降电阻上可以产生一个对应的压降。待充电设备向充电器输出电流的电流值为I，压降电阻的阻值为R，则压降电阻上产生的压降U＝I×R。
例如，压降电阻的阻值为1KΩ，待充电设备向充电器输出电流的电流值I＝0.6mA，则在压降电阻上产生的压降为U＝0.6V。
比较单元，包括至少四个判决门限值均不相等的比较器，至少四个比较器的第一输入端均输入压降电阻对应的压降，第二输入端均输入一一对应的判决门限值，输出端均与反馈电路402耦接。
在本发明一实施例中，比较单元包括n+1个比较器，其中，n≥3。n+1个比较器所对应的判决门限值均不相等。n+1个比较器的第一输入端均输入压降电阻对应压降，第二输入端均输入各自对应的判决门限值。n+1个比较器分别对压降电阻对应的压降以及各自对应的判决门限值进行比较，通过输出端输出比较结果，并输入到反馈电路402中。
例如，n+1个比较器依次为比较器A0、比较器A1、比较器A2、…、比较器An，比较器A0的判决门限值为VT0，比较器A1的判决门限值为VT1，比较器A2的判决门限值为VT2，比较器An的判决门限值为VTn，且VT0＜VT1＜VT2＜…、＜VTn。在比较器第一输入端的输入值大于第二输入端的输入值时，比较器输出高电平“1”，在比较器的第一输入端的输入值小于第二输入端的输入值时，比较器输出低电平“0”。
在本发明一实施例中，通过以下方法选定n+1个比较器的判决门限值。
获取到来自待充电设备的控制电流值I，则检测电路中压降电阻对应的电压为U＝I×R。当I＝I1时，VT1＜U＝I1×R＜VT2；当I＝I2时，VT2＜U＝I2×R＜VT3；以此类推，当I＝In时，VTn＜U＝In×R，其中，I1＜I2＜…＜In。
换句话说，当I＝I1时，只有比较器A0、A1输出高电平；当I＝I2时，只有比较器A0、A1和A2输出高电平；当I＝In时，n+1个比较器均输出高电平。
例如，压降电阻的阻值R＝1KΩ，待充电设备向充电器输出控制电流的电流值为I＝I2＝1.2mA，n+1个比较器的输出结果为：1、1、1、0、0、…、0，即只有比较器A0、比较器A1和比较器A2输出高电平，其余的比较器均输出低电平。
反馈电路402，设置在检测电路401以及电压转换器403之间，将比较单元中的至少四个判决门限值均不相等的比较器的输出结果转换成对应的电压转换器控制信号，并将所述控制信号发送至电压转换器403。
在本发明实施例中，反馈电路402在接收到检测电路401中的比较器的输出结果时，即可根据比较器的输出结果获知当前的控制电流值。根据预设的控制电流值与输出电压值的对应关系，即可获知当前控制电流值所对应的充电器的输出电压值，并将输出电压值反馈给电压转换器403。
例如，反馈电路402接收到的n+1个比较器的输出结果为1、1、1、1、0、0、…、0，即比较器A0、A1、A2、A3输出高电平，因此，当前控制电流值为I3。根据表1可知，I1＝0.6mA，I2＝1.2mA，I3＝1.8mA，因此控制电流值为1.8mA。在表1中，控制电流值为1.8mA时对应的充电器的输出电压值为4.0V，因此，反馈电路402可以向电压转换器403发送输出电压值为4.0V的控制信号。
又如，反馈电路402接收到的n+1个比较器的输出结果为1、1、1、0、…、0，即比较器A0、A1、A2输出高电平，因此，当前控制电流值为I2。根据表2可知，I1＝1mA，I2＝1.5mA，I3＝2mA，因此控制电流值为2mA。在表1中，控制电流值为2mA时对应的充电器的输出电压值为4.0V，因此，反馈电路402可以向电压转换器403发送输出电压值为4.0V的控制信号。
电压转换器403，与所述反馈电路402耦接，适于根据所述控制信号调整所述充电器的输出电压值。
在本发明实施例中，在接收到反馈电路402反馈的控制信号后，电压转换器403即可获知控制电流值对应的充电器的输出电压值，将充电器的输出电压值调整为控制信号对应的输出电压值。
在本发明实施例中，电压转换器403可以为AC-DC转换器，也可以为DC-DC转换器。当电压转换器为AC-DC转换器时，为了安全起见，可以在AC-DC转换器检测电路之间设置隔离器件，将AC-DC转换器与检测电路物理隔离，从而可以避免因人体误接触而存在的危险隐患。在本发明一实施例中，隔离器件属于反馈电路中的一部分，即反馈电路中包含有隔离器件。
在本发明一实施例中，隔离器为光耦合器件。隔离器还可以为其他类型的器件，只要满足将AC-DC转换电路与检测电路物理隔离即可，此处不再赘述。
在本发明实施例中，检测电路401还可以包括：逻辑控制器以及开关单元，其中：
逻辑控制器，与所述比较单元的输出端耦接，适于接收所述比较单元发送的比较结果，并当所述比较结果中，所述压降电阻对应的压降大于VT1时开始计时，当计时时长达到预设时长时，控制所述开关电路导通，此时，压降电阻对应的电压降低，将压降电阻对应的压降信号作为反馈信号发送至待充电设备，使得待充电设备获知当前充电器能够接收控制电流；
开关单元，与所述逻辑控制器耦接，适于在导通时，降低所述压降电阻的阻值。
在本发明一实施例中，比较单元包括n+1个比较器，n≥3。n+1个比较器依次为比较器A0、比较器A1、比较器A2、…、比较器An。在n+1个比较器的输出结果中，存在至少两个比较器输出的比较结果为“1”时，逻辑控制器开始计时，并当计时时长达到预设时长时，逻辑控制器向开关单元发送控制指令，控制开关单元导通。在开关单元导通时，开关单元将压降电阻中的部分电阻短路，从而降低压降电阻的阻值。在开关单元导通时，存在至少一个比较器输出结果为高电平。压降电阻对应的电压降低，将压降电阻对应的压降信号作为反馈信号发送至待充电设备，使得待充电设备获知当前充电器能够接收控制电流。
在本发明实施例中，开关单元可以是MOS管，例如，NMOS管或PMOS管，也可以是三极管或继电器，还可以是其他能够实现开关功能的元器件或电路，只要满足在导通时可以降低压降电阻即可。
参照图5，给出了本发明实施例中的一种检测电路401的结构示意图。
图5中，压降电阻包括第一压降电阻R1，第二压降电阻R2。A0、A1、A2、A3、…、An分别为比较单元对应的n+1个判决门限值均不相等的比较器，比较器A0的判决门限值为VT0，比较器A1的判决门限值为VT1，比较器A2的判决门限值为VT2，比较器A3的判决门限值为VT3，比较器An的判决门限值为VTn，VT0＜VT1＜VT2＜VT3＜…＜VTn，NMOS管N1为开关单元。
充电器与待充电设备通过USB传输线连接，充电器为待充电设备充电。在充电过程中，待充电设备通过DM/DP引脚向充电器输出检测电流以及控制电流。在待充电设备向充电器输出控制电流之前，向充电器输出检测电流，以检测当前充电器是否能够接收待充电设备发送的控制电流。
待充电设备通过可变电流源向充电器发送检测电流I0，则压降电阻对应的压降为U0＝I0×(R1+R2)，且U0＞VT1。
逻辑控制器接收到n+1个比较器输出的比较结果，检测到至少存在比较器A0以及比较器A1输出高电平“1”，则逻辑控制器开始计时，当计时时长达到预设时长，例如1s时，向NMOS管N1的栅极发送高电平信号，使得NMOS管N1导通。
由于第二压降电阻R2与NMOS管N1的源极和漏极耦接，因此在NMOS管N1导通时，第二压降电阻R2被短路，此时充电器中与检测电流对应的压降为U’＝I0×R1，而VT0＜U’＜VT1，因此在电阻R2被短路之后，n+1个比较器均输出低电平中只有比较器A0输出高电平。
由于充电器与待充电设备连接，因此，在检测电路中的压降降低时，即DM/DP引脚上的电压值降低为U’，相应地，待充电设备的DM/DP引脚上的电压值也降低为U’，即可判定当前所连接的充电器能够接收控制电流，因此，可以向充电器发送控制电流I。
控制电流I的值大于检测电流I0。待充电设备向充电器输出控制电流I，由于检测电路中R2处于短路状态，因此，检测电路中的压降电阻对应的电压为U＝I×R1。
设定当I＝I1时，VT1＜U＝I1×R＜VT2，即只有比较器A0、A1输出高电平；当I＝I2时，VT2＜U＝I2×R＜VT3，比较器A0、A1、A2输出高电平，；当I＝In时，VTn＜U＝In×R，n+1个比较器均输出高电平。
参照图6，给出了本发明实施例提供的充电器的工作时序图。图6中，NMOS_G表示为NMOS管N1的栅极G的电平，IC表示为待充电设备中的可变电流源的输出电流值，在图6中，默认IC＞0mA。DM/DP表示为充电器检测电路压降电阻对应的压降，VT1表示为比较器A1的判决门限值，VT0表示为比较器A0的判决门限值，T表示为预设时间。
参照图5及图6，在0～T时刻，待充电设备发送的IC为检测电流I0。在充电器中，检测电流对应的压降DM/DP大于比较器A1的判决门限值VT1，逻辑控制器计时，在逻辑控制器计时的时长达到预设时长T时，逻辑控制器向NMOS管N1的栅极G发送高电平信号，NMOS管N1导通，R2被短路，DM/DP被拉低，拉低后的DM/DP小于VT1大于VT0，充电器进入待接收待充电设备发送控制电流的工作状态。
在T+t时刻，待充电设备检测到DM/DP电压发生改变，待充电设备发送控制电流I，DM/DP被拉高，DM/DP的值大于VT1，即此时充电器已经处于接收待充电设备发送的控制电流值的工作状态，可以根据待充电设备发送的控制电流值，调整对应的输出电压值。
可以理解的是，在本发明实施例中，检测电路401中的比较单元还可以采用ADC电路进行替代。参照图7，给出了本发明实施例中的另一种检测电路401的结构示意图。
图7中，压降电阻包括第一压降电阻R1，第二压降电阻R2。待充电设备通过可变电流源向充电器发送检测电流I0，则压降电阻对应的压降为U0＝I0×(R1+R2)。
ADC电路采集压降电阻上的压降，并发送至逻辑控制器。逻辑控制器将ADC电路采集到的压降U0与预设的电压值进行比较，当压降U0大于预设的电压值时，逻辑控制器开始计时。当计时时长达到预设时长，例如1s时，向NMOS管N1的栅极发送高电平信号，使得NMOS管N1导通。
在本发明实施例中，预设的电压值可以等于VT1。也就是说，逻辑控制器在获取到ADC电路发送的压降电阻对应的压降为U0＝I0×(R1+R2)时，开始计时。
由于第二压降电阻R2与NMOS管N1的源极和漏极耦接，因此在NMOS管N1导通时，第二压降电阻R2被短路，此时充电器中与检测电流对应的压降为U’＝I0×R1，而VT0＜U’＜VT1。
由于充电器与待充电设备连接，因此，在检测电路中的压降降低时，即DM/DP引脚上的电压值降低为U’，相应地，待充电设备的DM/DP引脚上的电压值也降低为U’，即可判定当前所连接的充电器能够接收控制电流，因此，可以向充电器发送控制电流I。
当待充电设备向充电器发送控制电流值时，ADC电路采集到的压降电阻对应的压降为U＝I×R1。R1为已知，因此，ADC电路在采集到压降后，即可获知当前的控制电流值I。根据预设的控制电流值与充电器输出电压值的对应关系，即可获取当前的控制电流值I对应的充电器的输出电压值，将对应的输出电压值发送至反馈单元402。
例如，ADC电路采集到的压降电阻对应的压降为U＝2V，已知R1＝1KΩ，因此，当前控制电流值I＝2mA。从表2中可以得知，2mA对应的输出电压值为4.0V，则ADC电路将控制电流值对应的电压值为4V的信号发送至反馈单元402。
参照图8，给出了本发明实施例中的一种充电器的结构示意图，包括：检测电路401、反馈电路402、AC-DC转换器403以及开关电源电路404。
其中，检测电路401中包含有锁存电路4011，通过锁存电路4011锁存充电器的当前状态，例如，充电器的当前输出电压。反馈电路402中包含有隔离器件4021，通过隔离器件4021实现检测电路401与AC-DC转换器403的物理隔离。检测电路401与充电器的DM/DP引脚连接，通过DM/DP引脚接收待充电设备发送的电流。
参照图9，给出了本发明实施例中的一种待充电设备的结构示意图，包括：可变电流源、控制器以及比较器B1，比较器B1的第一输入端输入DM/DP引脚上的电压，第二端输入比较器B1的判决门限值VT’。待充电设备和充电器可以通过DM/DP引脚连接。
在本发明实施例中，可以通过控制器控制可变电流源，输出对应电流值的控制电流，可变电流源将控制电流发送至充电器。
在本发明实施中，VT’的取值范围可以为I0×R1＜VT’＜I0×(R1+R2)。在本发明一实施例中，VT’＝VT1。在本发明其他实施例中，VT’的值还可以为其他值，可以根据实际应用场景选择对应的VT’，此处不再赘述。
在本发明实施例中，比较器B1也可以采用ADC电路来替代。通过ADC电路获取充电器检测电路上的压降，并将压降发送至控制器，控制器将接收到的压降与U0进行比较。当控制器检测到检测电路上的压降小于U0时，即可判定充电器可以接收控制电流波，待充电设备可以执行发送控制电流波的操作。
下面结合图5～图6、图8～图9，对本发明实施例中充电器的模式检测流程进行说明。
待充电设备可以通过控制器控制可变电流源发送不同的电流值。在充电过程中，可以通过控制器控制可变电流源产生检测电流I0，并通过DM/DP引脚发送至充电器。充电器端的检测电路401通过DM/DP引脚接收待充电设备中的可变电流源发送的检测电流。
检测电路401中压降电阻对应的压降为U0＝I0×(R1+R2)，且U0＞VT1，即DM/DP上的电压为U0。由于待充电设备中的比较器B1的第一输入端输入DM/DP上的电压，第二输入端输入VT1，因此，比较器B1产生高电平信号并发送至控制器。
充电器的逻辑控制器检测到至少存在比较器A0以及比较器A1输出高电平“1”时开始计时，当计时时长达到预设时长T时，向NMOS管N1的栅极发送高电平信号，NMOS管N1导通。
在图5中，由于第二压降电阻R2与NMOS管N1的源极和漏极耦接，因此在NMOS管N1导通时，第二压降电阻R2被短路，此时充电器中与检测电流对应的压降为U’＝I0×R1，而VT0＜U’＜VT1，因此在电阻R2被短路之后，n+1个比较器均输出低电平中只有比较器A0输出高电平。
由于充电器与待充电设备连接，因此，在检测电路中压降电阻对应的压降降低时，即DM/DP引脚上的电压值降低为U’，相应地，待充电设备的DM/DP引脚上的电压值也降低为U’。由于比较器B1的第一输入端输入DM/DP引脚上的电压，第二端输入与比较器A1的判决门限值相等的电压值VT1，因此，在DM/DP引脚上的电压发生改变时，比较器B1产生低电平信号并发送至控制器。控制器在接收到低电平信号时，即可判定充电器可以接收控制电流。
结合图8～图9，本发明一实施例分别对充电过程中，充电器所执行的操作以及待充电设备所执行的操作进行说明。
参照图10，给出了本发明一实施例中，在进行充电时，充电器的操作流程图。
步骤S1001，充电器默认输出电压为5V。
在本发明一实施例中，充电器的默认输出电压为5V。在本发明其他实施例中，充电器的默认输出电压也可以为其他值，此处不再赘述。
步骤S1002，判断DM/DP电压是否大于VT1。
在本发明一实施例中，当DM/DP电压大于VT1时，执行步骤S1003；当DM/DP电压小于VT1时，重新执行步骤S1001。
步骤S1003，判断DM/DP电压大于VT1的时长是否大于T。
在本发明一实施例中，当DM/DP电压大于VT1的时长大于T时，执行步骤S1004。当DM/DP电压大于VT1的时长小于T时，继续执行步骤S1002。
步骤S1004，NMOS管N1导通，电阻R2短路。
在NMOS管N1导通后，电阻R2短路，执行步骤S1005。
步骤S1005，判断DM/DP电压是否小于VT1大于VT0。
当DM/DP电压小于VT1大于VT0时，执行步骤S1006；当DM/DP电压不满足小于VT1大于VT0时，执行步骤S1001。
步骤S1006，充电器进入待接收待充电设备发送的控制电流的工作状态。
步骤S1007，判断DM/DP电压是否大于VT1。
在本发明实施例中，当DM/DP电压大于VT1时，执行步骤S1008；当D M/DP电压小于VT1时，执行步骤S1006。
步骤S1008，判断DM/DP电压是否大于VT2。当DM/DP电压大于VT2时，执行步骤S1010；当DM/DP电压小于VT2时，执行步骤S1009。
步骤S1009，充电器输出电压为V1。
步骤S1010，判断DM/DP电压是否大于VT3。当DM/DP电压大于VT3时，执行步骤S1012；当DM/DP电压小于VT2时，执行步骤S1011。
步骤S1011，充电器输出电压为V2。
继续分别将DM/DP电压与比较器A4、A5、A6、…、An-1的判决门限值进行比较，输出的电压值对应为V3、V4、V5、…、Vn-2。
执行步骤S1012，判断DM/DP电压是否大于VTn。当DM/DP电压大于VTn时，执行步骤S1014；当DM/DP电压小于VT2时，执行步骤S1013。
步骤S1013，充电器输出电压为Vn-1。
步骤S1014，充电器输出电压为Vn。
从步骤S1001～步骤1014，即可实现充电器根据待充电设备发送的电流进行输出电压的相应调整。
参照图11，给出了本发明一实施例中，在进行充电时，待充电设备的操作流程图。
步骤S1101，待充电设备判断充电器***检测正常。
步骤S1102，BC1.2充电器类型检测。
在本发明实施例中，BC1.2是指电池充电规格(Battery Charging SpecificationRevision)1.2检测方式。
步骤S1103，判断当前充电器是否为国标充电器。
可以理解的是，在本发明实施例中，还可以采用其他的判断方法来判断当前的充电器是否为国标充电器，此处不做赘述。
在本发明一实施例中，国标充电器的标准号为(YD/T1591-2006)，在本发明其他实施例中，国标充电器的标准号还可以为其他标准号，此处不做赘述。
在当前充电器为国标充电器时，执行步骤S1104或步骤S1105；在当前充电器为非国标充电器时，执行步骤S1106。
步骤S1104，通过DM/DP引脚向充电器输出电流。
在通过DM/DP引脚向充电器输出电流后，执行步骤S1107。
步骤S1105，采用国家标准充电器DCP方式充电。
步骤S1106，采用USB或非标准充电方法进行充电。
步骤S1107，判断DM/DP电压是否大于VT’。
当DM/DP电压大于VT’时，执行步骤S1108；当DM/DP电压小于VT’时，执行步骤S1109。
步骤S1108，判断DM/DP电压大于VT’的持续时长是否达到预设时长T。
步骤S1109，复位，采用初始充电模式。
步骤S1110，判断DM/DP电压在T2时长内是否小于VT’。
当DM/DP电压在T2时长内小于VT’时，执行步骤S1111；当DM/DP电压在T2时长内不小于VT’时，重新执行步骤S1109。
步骤S1111，向充电器发送控制电流。
在本发明实施例中，可以根据预设的控制电流值与输出电压值的对应关系，选取对应的控制电流值，以控制充电器输出对应的电压值。
步骤S1112，检测充电器的输出电压是否发生对应的改变。
在充电器的输出电压未发生对应的改变时，执行步骤S1109；在充电器的输出电压发生对应的改变时，执行步骤S1113。
步骤S1113，开始大电流充电。
参照图12，本发明实施例还提供了一种充电器的工作流程图。
步骤S1201，充电器接收待充电设备发送的控制电流。
步骤S1202，判断DM/DP电压是否小于VT0。
当DM/DP电压小于VT0时，执行步骤S1203；当DM/DP电压不小于VT0时，继续执行步骤S1202。
步骤S1203，判定充电器与待充电设备断开连接。
步骤S1204，充电器输出电压恢复为5V，回到初始状态。
在本发明实施例中，开关单元NMOS管N1与压降电阻R1、R2的连接关系并不仅限于本发明上述实施例方案中提供的连接关系。参照图13，给出了另外几种开关单元N1与压降电阻R1、R2的连接示意图。
图13(a)中，将R1的第一端与NMOS管N1的源极耦接，第二端与地耦接；将R2的第一端与NMOS管N1的漏极耦接，第二端与NMOS管的源极耦接；NMOS管N1的栅极与逻辑控制器耦接，漏极与三个比较器A1、A2、A3的第一输入端均耦接。在NMOS管N1的栅极接收到逻辑控制器发送的控制指令时，NMOS管N1导通，R2被短路。
图13(b)中，将R1的第一端与三个比较器A1、A2、A3的第一输入端耦接，第二端与NMOS管N1的漏极耦接；将R2的第一端与R1的第一端耦接，第二端与地耦接；NMOS管N1的栅极与逻辑控制器耦接，源极与地耦接。在NMOS管N1未导通时，压降电阻为R＝R2，在NMOS管N1导通时，R1与R2并联，压降电阻的阻值为：R＝(R1×R2)/(R1+R2)。
图13(c)中，将R1的第一端与NMOS管N1的源极耦接，第二端与地耦接；将R2的第一端与NMOS管N1的漏极耦接，第二端与地耦接；NMOS管N1的栅极与逻辑控制器耦接，漏极与三个比较器A1、A2、A3的第一输入端耦接。在NMOS管N1未导通时，压降电阻为R＝R2，在NMOS管N1导通时，R1与R2并联，压降电阻的阻值为：R＝(R1×R2)/(R1+R2)。
在本发明实施例中，在充电过程结束时，例如，待充电设备与充电器断开连接时，充电器的输出电压值可以被调整到一个较高的电压值，例如，在充电结束时，充电器的输出电压值为12V。在充电器重新为另一待充电设备进行充电时，由于充电器的输出电压值为12V，而待充电设备额定的输入电压值为5V，则无法通过充电器向该充电设备进行充电，甚至对待充电设备造成损坏。
本发明上述实施例中提供的充电器中，在待充电设备与充电器断开连接时，待充电设备向充电器输出的控制电流值为0，即检测电路中的压降为0，小于比较器A0的判决门限值VT0＝0.1V。
而从上述内容中可知，在待充电设备发送检测电流，充电器处于待接收控制电流的工作状态时，检测电路中的压降为U’＝I0×R1，而VT0＜U’＜VT1。即检测电路中的压降小于VT1且大于VT0时，可以判定充电器处于等待待充电设备发送控制电流的状态。当检测电路中的压降小于VT0时，可以判定充电器与待充电设备断开连接，即充电器拔出。
在判定待充电设备已经与充电器断开连接后，通过电压转换器将充电器的输出电压重置为默认输出电压值，例如，将充电器的输出电压值重置为5V，充电器恢复到初始状态。
本发明实施例还提供了一种充电***，包括：充电器以及待充电设备，其中：
所述待充电设备，适于向所述充电器发送控制电流；
所述充电器，适于根据预设的电流值与电压值的对应关系，获取与所述控制电流值对应的输出电压值；将充电器的输出电压值调整为所述控制电流值对应的输出电压值。
本领域普通技术人员可以理解上述实施例的各种方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序可以存储于一计算机可读存储介质中，存储介质可以包括：ROM、RAM、磁盘或光盘等。
虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (11)

1.一种充电器，其特征在于，包括：检测电路、反馈电路以及电压转换器，其中：
所述检测电路包括：比较单元以及压降电阻，其中：
所述压降电阻，第一端与所述充电器的电流输入端耦接，第二端与地耦接，适于接收待充电设备发送的控制电流，产生与所述控制电流对应的压降；
所述比较单元，包括至少四个判决门限值均不等的比较器，所述比较器的第一输入端均输入所述压降电阻对应的压降，第二输入端均输入一一对应的判决门限值，输出端均与所述反馈电路耦接；
所述反馈电路，设置在所述检测电路与所述电压转换器之间，适于将所述四个判决门限值均不相等的比较器的输出结果转换成对应的电压转换器控制信号，并将所述控制信号发送至所述电压转换器；
所述电压转换器，与所述反馈电路耦接，适于根据所述控制信号调整所述充电器的输出电压值。
2.如权利要求1所述的充电器，其特征在于，所述检测电路还包括：逻辑控制器以及开关单元，其中：
所述逻辑控制器，与所述比较单元的输出端耦接，适于接收到所述比较单元发送的比较结果，当所述比较结果中，存在至少两个比较器的判决门限值小于所述压降电阻对应的压降时开始计时，当计时时长达到预设时长时，控制所述开关单元导通；
所述开关单元，与所述逻辑控制器耦接，适于在导通时，降低所述压降电阻的阻值。
3.如权利要求2所述的充电器，其特征在于，所述开关单元包括以下任一种：NMOS管、PMOS管、三极管以及继电器。
4.如权利要求3所述的充电器，其特征在于，所述开关单元为NMOS管，所述压降电阻包括第一压降电阻以及第二压降电阻，其中：
所述第一压降电阻，第一端与所述至少四个判决门限值均不等的比较器的第一输入端均耦接，第二端与所述NMOS管的漏极耦接；
所述第二压降电阻，第一端与所述NMOS管的漏极耦接，第二端与地耦接；
所述NMOS管，栅极与所述逻辑控制器耦接，源极与地耦接。
5.如权利要求3所述的充电器，其特征在于，所述开关单元为NMOS管，所述压降电阻包括第一压降电阻以及第二压降电阻，其中：
所述第一压降电阻，第一端与所述NMOS管的源极耦接，第二端与地耦接；
所述第二压降电阻，第一端与所述NMOS管的漏极以及所述至少四个判决门限值均不等的比较器的第一输入端耦接，第二端与所述NMOS管的源极耦接；
所述NMOS管，栅极与所述逻辑控制器耦接。
6.如权利要求3所述的充电器，其特征在于，所述开关单元为NMOS管，所述压降电阻包括第一压降电阻以及第二压降电阻，其中：
所述第一压降电阻，第一端与所述至少四个判决门限值均不等的比较器的第一输入端均耦接，第二端与所述NMOS管的漏极耦接；
所述第二压降电阻，第一端与所述第一压降电阻的第一端耦接，第二端与所述NMOS管的源极耦接；
所述NMOS管，栅极与所述逻辑控制器耦接，源极与地耦接。
7.如权利要求3所述的充电器，其特征在于，所述开关单元为NMOS管，所述压降电阻包括第一压降电阻以及第二压降电阻，其中：
所述第一压降电阻，第一端与所述NMOS管的源极耦接，第二端与地耦接；
所述第二压降电阻，第一端与所述NMOS管的漏极耦接，第二端与地耦接；
所述NMOS管，栅极与所述逻辑控制器耦接，漏极与所述至少四个判决门限值均不等的比较器的第一输入端耦接。
8.如权利要求3所述的充电器，其特征在于，所述电压转换器包括：AC-DC转换器或DC-DC转换器。
9.如权利要求8所述的充电器，其特征在于，所述电压转换器为AC-DC转换器，所述反馈电路包括隔离器，所述隔离器适于将所述AC-DC转换器与所述检测电路物理隔离。
10.如权利要求9所述的充电器，其特征在于，所述隔离器为光耦合器件。
11.一种充电***，其特征在于，包括：待充电设备，以及如权利要求1～10任一项所述的充电器，其中：
所述待充电设备，适于向所述充电器发送控制电流；
所述充电器，适于根据预设的电流值与电压值的对应关系，获取与所述控制电流值对应的输出电压值；将充电器的输出电压值调整为所述控制电流值对应的输出电压值。
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