CN106300565A - 用于快速充电器的转换装置及其实现充电转换的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于快速充电器的转换装置，其特征在于，包括：输入端、稳压模块、识别模块、控制模块和输出端，输入端分别与稳压模块和识别模块相连，稳压模块分别与识别模块和控制模块相连，识别模块与控制模块相连，控制模块与输出端相连；其中，稳压模块通过输入端接收电源电压进行稳压处理，并输出稳压处理后的电源电压至识别模块和控制模块；控制模块读取输出端的转换电压，根据转换电压生成转换信号组输出至识别模块；识别模块根据转换信号组生成握手信号和识别电压信号，并通过输入端输出。本发明还公开了利用该转换装置对快速充电器进行充电转换的实现方法。通过本发明的装置和方法，能够使没有实现快充的设备也可以使用快速充电器进行充电，扩展了快速充电器的应用范围。

Description

用于快速充电器的转换装置及其实现充电转换的方法

技术领域

本发明涉及充电技术领域，尤其涉及一种用于快速充电器的转换装置，并涉及通过该转换装置实现充电转换的方法。

背景技术

高通QC2.0/3.0(Quick Charge 2.0/3.0，快充技术2.0/3.0)是目前整个快充行业热议的话题。在此之前，快充只能通过提升电流的方式来达成，但是Micro USB(微型USB)所能承受的5V/2A(即10W功率)已经到达临界点，电流再增加势必造成Micro USB不良率翻倍。这时，在不改变Micro USB接口的前提下，高电压的QC2.0快速充电转换器迅速受到消费者热捧。

现在市场上存在大量QC2.0/3.0快速充电器，但不带QC2.0/3.0快充技术的设备更多，它们不能兼容，因而无法利用QC2.0/3.0快充充电器实现对不带QC2.0/3.0快充技术的设备进行充电。

当前也出现了一些快充转换器，但受限于当前快充转换器的技术限制，目前出现的快充转换器都是通过按键、两位或多位开关来选择输出多档快充电压，即需要手动实现，非常不方便，性能也不高(例如不能输出更高的充电电压)，而且按键比较容易发生损坏。

发明内容

根据本发明的一个方面，提供了用于快速充电器的转换装置，其特征在于，包括：输入端、稳压模块、识别模块、控制模块和输出端，输入端分别与稳压模块和识别模块相连，稳压模块分别与识别模块和控制模块相连，识别模块与控制模块相连，控制模块与输出端相连；其中，稳压模块通过输入端接收电源电压进行稳压处理，并输出稳压处理后的电源电压至识别模块和控制模块；控制模块读取输出端的转换电压，根据转换电压生成转换信号组输出至识别模块；识别模块根据转换信号组生成握手信号和识别电压信号，并通过输入端输出。

通过本发明提供的转换装置能够根据充电电压需求通过输出端调节转换电压，由控制模块根据转换电压进行控制，以通过识别模块在输入端产生不同的握手信号和识别电压信号，通过握手信号与快速充电器建立握手，并通过识别电压信号控制快速充电器的输出电压的模式，从而自动根据需求实现输出多档快充电压，以对不具备快充功能的设备利用快速充电器进行充电。并且，本发明的装置还通过稳压模块进行稳压处理，以对识别模块和控制模块提供稳定的电源电压，通过恒压为装置提供过流保护，避免因电流或电压波动造成的异常，提高转换装置的性能。

在一些实施方式中，控制模块包括第二控制芯片、以及配置于第二控制芯片中的存储单元和控制单元，控制模块通过第二控制芯片的第三引脚与输出端相连，通过第二控制芯片的第一引脚、第四引脚和第六引脚与识别模块相连，其中，存储单元配置为存储转换电压的基准范围数据，控制单元配置为读取第二控制芯片的第三引脚的转换电压数据与存储单元的基准范围数据进行匹配，根据匹配结果生成转换信号组，并通过第二控制芯片的第一引脚、第四引脚和第六引脚输出转换信号组。由此，控制模块根据转换电压的数据值，通过输出不同的转换信号组控制识别模块生成的握手信号和识别电压信号，实现与快速充电器进行通信，从而达到根据外部充电设备的需求控制快速充电器输出的充电电压、以利用快速充电器对非快充的设备进行充电的效果。

在一些实施方式中，输出端包括第一电阻、第二电阻和第三电阻，第三电阻与第一电阻串联，第一电阻与电源正极相连，第三电阻与电源地线相连，其中，在第一电阻和第三电阻之间设置有监控点，第二电阻一端与监控点相连，另一端与第二控制芯片的第三引脚相连。通过在输出端配备监控点、电源正极和电源地线插孔，可以实现根据连接的充电接头的不同而动态调节输出端在监控点的电阻值，从而根据连接的充电设备需要的充电电压对电阻值进行调节，实现输出不同的转换电压的目的。

在一些实施方式中，识别模块是电阻桥电路，包括第六电阻、第七电阻、第八电阻和第九电阻，其中，第六电阻和第八电阻串联，第六电阻与稳压模块相连，第八电阻与第二控制芯片的第四引脚相连；第七电阻和第九电阻串联，第七电阻与第二控制芯片的第一引脚相连，第九电阻与第二控制芯片的第六引脚相连；第六电阻和第八电阻之间设置有第一检测点，第七电阻和第九电阻之间设置有第二检测点，第一检测点连接至输入端的数据线正极，第二检测点连接至输入端的数据线负极。由此，控制模块就可以通过输出的转换信号组控制电阻桥电路进行电阻值调节，从而在第一检测点和第二检测点输出不同的电压信号，以使输入端的两个数据线的电压值在时序协议的电压值之间进行切换，从而通过电阻桥电路产生握手信号和识别电压信号，与快速充电器进行握手和通信，以根据识别电压控制快速充电器根据时序协议产生符合需求的充电电压。

在一些实施方式中，稳压模块是LDO稳压器电路，LDO稳压器电路包括第一电容、第二电容和第一控制芯片，其中，第一电容一端分别与输入端的电源正极和第一控制芯片的输入引脚相连，另一端与电源地线相连；第二电容一端分别与基准电压和第一控制芯片的输出引脚相连，另一端与电源地线相连。由此，就可以通过LDO稳压器电路为识别模块和控制模块提供稳定的电源电压，保证转换器的性能。

在一些实施方式中，该装置还包括转换接头，所述转换接头分为5V档转换头、9V档转换头、12V档转换头、14.5V档转换头和20V档转换头，所述转换头与所述输出端相连，控制所述输出端输出的转换电压的数值。由此，通过匹配包含不同阻值的电阻的转换头，就能够调节输出端的监控点的电阻值，以输出不同的转换电压，从而达到输出5V、9V、12V、14.5V和20V多档充电电压的目的，简化输出端的识别过程，提高识别的精准度，减小不兼容造成的识别误差，从而更好地控制输出充电电压的范围，提高转换装置的通用性。并且，通过匹配不同型号的转换接头，输出的充电电压能够达到最大值20V，从而实现利用快速充电器对更多设备例如笔记本电脑进行充电，非常智能，最大幅度地提高了快速充电器的应用范围，使快充技术的应用价值最大化。

根据本发明的另一方面，还提供了一种通过上述快速充电转换装置实现充电转换的方法，该方法包括：

输出端根据连接的充电接头的类型输出相应的转换电压；

控制模块读取转换电压数据，根据所述转换电压数据生成转换信号组；

识别模块根据所述转换信号组生成握手信号和识别电压信号，并通过输入端输出生成的所述握手信号和识别电压信号。

通过本发明的方法，就可以实现通过转换装置对输出的充电电压进行转换控制，以使用快速充电器对充电设备进行充电，不管充电设备是否实现了快充协议，扩展了快速充电器的应用范围，解决充电设备与快速充电器不兼容的问题，提高快速充电器的通用性。

在一些实施方式中，其中，控制模块包括第二控制芯片、以及配置于第二控制芯片中的存储单元和控制单元，控制模块通过第二控制芯片的第三引脚与输出端相连，通过第二控制芯片的第一引脚、第四引脚和第六引脚与识别模块相连，读取转换电压数据，根据转换电压数据生成转换信号组包括：

通过第二控制芯片的第三引脚读取转换电压数据；

控制单元将读取的转换电压数据与存储单元中预先存储的基准范围数据进行比较，根据比较结果生成转换信号组通过第二控制芯片的第一引脚、第四引脚和第六引脚输出。

在一些实施方式中，转换信号组包括动态变化的电压信号和稳定的电压信号，根据转换信号组生成握手信号和识别电压信号输出包括：

根据转换信号组中的动态变化的电压信号生成握手信号，加载在输入端的数据线正极和数据线负极端；

根据转换信号组中的稳定的电压信号生成识别电压信号，加载在输入端的数据线正极和数据线负极端。

在一些实施方式中，其中，连接的充电接头的类型包括5V档转换头、9V档转换头、12V档转换头、14.5V档转换头和20V档转换头，所述根据连接的充电接头的类型输出相应的转换电压包括：

-当输出端连接5V档转换头时，在输出端的监控点对电源正极接4.32K的阻值，以向第二控制芯片的第三引脚输出3.387V-3.810V的转换电压；

-当输出端连接9V档转换头时，在输出端的监控点对电源正极接24K的阻值，以向第二控制芯片的第三引脚输出1.6V-1.8V的转换电压；

-当输出端连接14.5V档转换头时，在输出端的监控点对电源正极接240K的阻值，以向第二控制芯片的第三引脚输出0.533V-0.6V的转换电压；

-当输出端连接20V档转换头时，在输出端的监控点对电源地线接7.87K的阻值，以向第二控制芯片的第三引脚输出0.169V-0.192V的转换电压。通过本发明的装置和方法，可以输出多档充电电压，充电电压可以达到最高20V，由此就可以利用快速充电器实现对笔记本电脑进行充电，应用范围非常广泛。

附图说明

图1为本发明一种实施方式的快速充电转换装置的模块结构示意图；

图2为图1所示快速充电转换装置的模块结构的电路实现原理图；

图3为图2所示实施方式中的输入端和稳压器电路的电路原理图；

图4为图2所示实施方式中的控制模块的电路原理图；

图5为图2所示实施方式中的电阻桥电路的电路原理图；

图6为图2所示实施方式中的输出端的电路原理图；

图7示意性地显示了通过图2所示的通过快速充电转换装置实现充电转换的方法流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施方式作详细的说明。

图1示意性地显示了根据本发明的一种实施方式的快速充电转换装置的模块结构。

如图1所示，该转换装置包括输入端101、稳压模块20、识别模块30、控制模块40和输出端501。其中，稳压模块20一端连接输入端101获取输入电压，另一端分别连接识别模块30和控制模块40，稳压模块20将从输入端101获取的输入电压进行稳压处理后输出至识别模块30和控制模块40，从而为识别模块30和控制模块40提供稳定的电源电压。控制模块40连接输出端501和识别模块30，检测输出端501输出的转换电压进行判断，并根据判断结果生成转换信号组输出至识别模块30。识别模块30连接输入端101，根据接收到的转换信号组生成握手信号和识别电压信号，并通过输入端101将握手信号和识别电压信号输出。在使用本发明实施例的转换装置时，将输入端101连接快速充电器，将输出端501连接充电设备或转换头，就可以使用快速充电器对非快充的充电设备进行充电。

在具体实施例中，稳压模块20可以是用于进行稳压处理以提供稳压电源的任何电路或装置，本发明实施例优选LDO稳压器电路。控制模块40可以是能够读取转换电压生成转换信号组的任何装置或电路，本发明实施例优选具有存储功能的可编程的控制IC。识别模块30可以是能够接收控制模块40的转换信号组进行判断，从而生成握手信号和识别电压信号输出的任何装置或电路，本发明实施例优选电阻桥电路。而输出端501则需要具有可调节电压电路，以根据连接的外部设备(如充电设备或转换头)的需求不同，而输出不同幅值的转换电压。图2以输入端为USB A公头输入端、稳压模块20为LDO稳压器电路、控制模块40为控制器、识别模块30为电阻桥电路、输出端501包含可变电阻监控点电路为例，对图1所示的转换装置的实现原理进行了展示。以下结合图2对该转换装置进行详细说明。

如图2所示，LDO稳压器电路201连接输入端的电源正极，对电源正极输出的电压进行稳压处理，从而为电阻桥电路301和控制器401提供恒定的电源电压。控制器401从输出端501读取转换电压，并根据读取的转换电压数据值进行判断，根据判断结果生成转换信号组输出至电阻桥电路301。电阻桥电路301接收控制器401输出的转换信号组，并根据转换信号组生成握手信号和识别电压信号，生成的握手信号和识别电压信号都加载在输入端101的两根差分信号D+(即DP)和D-(即DM)两端，由此就可以通过输入端的D+和D-将握手信号和识别电压信号输出至快速充电器。快速充电器收到信号后，就可以根据握手信号与转换装置进行握手，并通过识别电压信号调节PWM信号，使输出电压(即充电电压)稳定在相应的幅值。

其中，在具体实现中，生成转换信号组、握手信号和识别电压信号是根据连接的快速充电器的时序协议和快充协议实现的。例如根据QC2.0/3.0的快充协议，其输出的充电电压范围为5V-20V，其时序协议为：

当D+和D-都为0.6V且保持约1.5s，然后D-变为0V且保持50ms时，建立握手。当建立握手后，D+和D-保持在以下电压值时，根据D+和D-的稳定电压输出，QC2.0/3.0快速充电器输出的充电电压为：

在这种情况下，具体应用中，控制器就根据转换电压和以上时序协议，生成转换信号组输出至电阻桥电路，根据上述时序协议可以知道，转换信号组的内容必然包括两部分，一部分用于建立握手，一部分用于控制输出的充电电压，其中，用于建立握手的转换信号组是动态变化的信号，而用于控制输出的充电电压的转换信号组是稳定的信号。电阻桥电路接收到转换信号组后，就根据转换信号组中的动态变化的部分生成握手信号，根据稳定的部分生成识别电压信号。而握手信号根据上述时序协议内容为：在D+和D-都输出0.6V的电压并保持约1.5s，然后将D-的输出电压改变为0C并保持约50ms。电阻桥电路通过在输入端的数据线正极DP(即D+)和数据线负极(即D-)加载生成的握手信号后，就可以与快速充电器建立握手。而在通过握手协议(即将D+和D-都输出为0.6V且保持约1.5s，然后将D-的输出变为0V且保持50ms)建立握手后，电阻桥电路301就将识别电压信号加载在输入端的数据线正极DP和数据线负极DM，以控制快速充电器输出的充电电压。根据时序协议，其控制具体为：当两根差分信号D+和D-被电阻桥电路301固定在0.6V时，根据QC3.0快速协议，QC3.0快速充电器就将输出电压稳定在12V；而当D+和D-分别被电阻桥电路301固定在3.3V和0.6V时，根据QC3.0快速协议，QC3.0快速充电器就将输出电压稳定在9V；当两根差分信号D+和D-被电阻桥电路301固定在3.3V时，根据QC3.0快速协议，QC3.0快速充电器就将输出电压稳定在20V。由此，快速充电器只需要根据自身的时序协议识别输入端的数据线正极DP和数据线负极DM上加载的握手信号，并在建立握手后判断数据线正极DP和数据线负极DM上加载的稳定电平信号值，从而根据自身协议输出相应幅值的充电电压即可，D+(即DP)和D-(即DM)上加载的握手信号和识别电压信号完全通过控制器通过生成的转换信号组进行控制，即实际上是由控制器通过调节电阻桥电路的电压而实现与快速充电器的握手和通信，而实际的充电设备并不需要与快速充电器进行交互，由此就实现了通过快速充电器对不具备快充功能的设备进行充电，实现产品与电源间的兼容。其中，快速充电协议为由不同的快速充电技术供应商已提供的，本发明的装置只需遵循成熟的快充协议与快速充电器进行握手和通信，以控制快速充电器输出相应的充电电压即可。因而，不管快充技术和快充协议如何变化，只要是通过根据外部需求调节转换电压并通过控制模块读取转换电压生成转换信号组，并通过识别模块调整转换信号组为握手信号和识别电压信号输出至快速充电器，以控制快速充电器输出的技术方案，都属于基于本发明构思的变形例，都应视为包含在本发明的保护范围之内。

图3-图6给出了一种优选实施例的各模块的更具体的实现方式，以下将结合图示进行更详细地阐述。

图3示意性地显示了LDO稳压器电路的电路原理图。如图3所示，LDO稳压器电路201包括第一电容C1、第二电容C2和第一控制芯片U1。其中，第一电容C1一端分别与输入端101的电源正极和第一控制芯片U1的输入引脚相连，另一端与电源地线相连；第二电容C2一端分别与基准电压和第一控制芯片U1的输出引脚相连，另一端与电源地线相连。第一控制芯片U1对输入端101的电源正极的电压进行稳压处理，通过输出引脚输出与基准电压一致的电源电压，从而实现对输入端的输入电压进行稳压，保证提供的电源电压恒定在基准电压的电压值，例如如图所示，本实施例的电路中稳定输出3.3V的电源电压。

图4示意性地显示了控制模块的电路原理图。如图4所示，控制器401包括第二控制芯片U2、以及配置于第二控制芯片U2中的存储单元和控制单元。其中，存储单元配置为存储转换电压的基准范围数据，控制单元配置为读取第二控制芯片U2的第三引脚的转换电压数据与存储单元的基准范围数据进行匹配，根据匹配结果生成转换信号组，并通过第二控制芯片U2的第一引脚、第四引脚和第六引脚输出转换信号组。其中，第二控制芯片U2优选为TM57PA16-QC3D控制芯片。存储单元存储的转换电压的基准范围数据根据需要输出的充电电压值进行设定，例如，对于能够输出5V-20V电压范围的QC3.0快速充电器，可在存储单元中分别存储5V档、9V档、14.5V档、20V档的输出电压对应的转换电压的基准范围如下：

对5V档，在存储单元中存储该档对应的转换电压的基准范围为3.387V-3.810V；

对9V档，在存储单元中存储该档对应的转换电压的基准范围为1.6V-1.8V；

对14.5V档，在存储单元中存储该档对应的转换电压的基准范围为0.533V-0.6V；

对20V档，在存储单元中存储该档对应的转换电压的基准范围为0.169V-0.192V。

在本实施例中，将第二控制芯片U2的第三引脚(即AD口)连接至输出端501，将第二控制芯片U1的第一引脚、第四引脚和第六引脚连接至电阻桥电路301。由此，第二控制芯片U2就可以通过其第三引脚(即AD口)从输出端501读取转换电压。之后，控制单元将该转换电压与存储单元中的基准范围进行比较，根据转换电压所在的基准范围生成相应的转换信号组并通过第一引脚、第四引脚和第六引脚输出至电阻桥电路。例如，当从输出端读取的转换电压在5V档的基准范围内(例如为3.387V)时，则控制单元生成对应于5V档的转换信号组，通过第二控制芯片U2的第一引脚、第四引脚和第六引脚输出至电阻桥电路。电阻桥电路就可以根据对应于5V档的转换信号组生成握手信号和识别电压信号，以与快速充电器建立握手和通信，从而使快速充电器稳定输出5V的充电电压。

其中，控制单元生成的转换信号组的内容是根据快充的时序协议生成的。例如，对于QC2.0/3.0快速充电器的时序协议(参照前文对QC2.0/3.0时序协议的详细介绍)，生成的转换信号组的内容为：

(1)当转换电压在5V档的基准范围内时，生成的转换信号组为：在第二控制芯片的第一引脚输出3.3V电压、第四引脚输出0V电压、第六引脚输出0V电压，并在该状态下保持约1.5s，然后在第一引脚输出0V电压、第六引脚输出0V电压，并在该状态下保持约50ms，最后将三个引脚输出的电压稳定为第一引脚输出0V电压、第四引脚输出0V电压、第六引脚输出0V电压；

(2)当转换电压在9V档的基准范围内时，生成的转换信号组为：在第二控制芯片的第一引脚输出3.3V电压、第四引脚输出0V电压、第六引脚输出0V电压，并在该状态下保持约1.5s，然后在第一引脚输出0V电压、第六引脚输出0V电压，并在该状态下保持约50ms，最后将三个引脚输出的电压稳定为第一引脚输出3.3V电压、第四引脚输出3.3V电压、第六引脚输出0V电压；

(3)当转换电压在12V档的基准范围内时，生成的转换信号组为：在第二控制芯片的第一引脚输出3.3V电压、第四引脚输出0V电压、第六引脚输出0V电压，并在该状态下保持约1.5s，然后在第一引脚输出0V电压、第六引脚输出0V电压，并在该状态下保持约50ms，最后将三个引脚输出的电压稳定为第一引脚输出3.3V电压、第四引脚输出0V电压、第六引脚输出0V电压；

(4)当转换电压在14.5V档的基准范围内时，生成的转换信号组为：在第二控制芯片的第一引脚输出3.3V电压、第四引脚输出0V电压、第六引脚输出0V电压，并在该状态下保持约1.5s，然后在第一引脚输出0V电压、第六引脚输出0V电压，并在该状态下保持约50ms，最后将三个引脚输出的电压稳定为第一引脚输出3.3V电压、第四引脚输出0V电压、第六引脚输出3.3V电压；

(5)当转换电压在20V档的基准范围内时，生成的转换信号组为：在第二控制芯片的第一引脚输出3.3V电压、第四引脚输出0V电压、第六引脚输出0V电压，并在该状态下保持约1.5s，然后在第一引脚输出0V电压、第六引脚输出0V电压，并在该状态下保持约50ms，最后将三个引脚输出的电压稳定为第一引脚输出3.3V电压、第四引脚输出3.3V电压、第六引脚输出3.3V电压。

图5示意性地显示了电阻桥电路的电路原理图。如图5所示，电阻桥电路301包括第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8和第九电阻R9。其中，第六电阻R6和第八电阻R8串联，第七电阻R7和第九电阻R9串联。并且，第六电阻R6连接LDO稳压器电路201的第一控制芯片的输出引脚，以获取稳定的电源电压，第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9分别与第二控制芯片U2的第一引脚、第四引脚、第六引脚相连，以获取转换信号组。第六电阻R6和第八电阻R8之间设置有第一检测点，第七电阻R7和第九电阻R9之间设置有第二检测点，第一检测点连接至输入端101的数据线正极DP，第二检测点连接至输入端101的数据线负极DM。第二控制芯片U2的控制单元根据输出端501的转换电压控制生成对应于相应档的转换信号组，电阻桥电路301通过第一引脚、第四引脚和第六引脚接收转换信号组后，根据转换信号组分别生成握手信号和识别电压信号，并在数据线正极DP和数据线负极DM加载握手信号和识别电压信号，将信号通过输入端传输至快速充电器的控制芯片，从而使得转换器的第二控制芯片U2与快速充电器的控制芯片握手和通信，并根据数据线正极DP和数据线负极DM上加载的稳定电平，控制快速充电器输出相应幅值的稳定电压(如5V或9V或14.5V或20V)，实现使用快速充电器对非快充的设备进行充电。其中，根据前文描述可知，电阻桥电路301根据转换信号组生成握手信号是根据转换信号组中的变化的电压值的部分生成握手信号的，而生成识别电压信号则是根据转换信号组中的稳定后的电压值生成识别电压信号的。例如，根据上文所述的对应于QC2.0/3.0快速充电器的时序协议生成的转换信号组的内容，对于9V档的转换信号组内容，电阻桥电路301首先根据“第一引脚输出3.3V电压、第四引脚输出0V电压、第六引脚输出0V电压，并在该状态下保持约1.5s，然后在第一引脚输出0V电压、第六引脚输出0V电压，并在该状态下保持约50ms”的转换信号组内容，生成握手信号；然后根据“最后将三个引脚输出的电压稳定为第一引脚输出3.3V电压、第四引脚输出3.3V电压、第六引脚输出0V电压”的转换信号组内容，生成识别电压信号。其中，根据该转换信号组的内容，参照图5的电阻桥电路，生成的握手信号为在第一检测点的位置产生0.6V的电压并保持约1.5s，同时在第二检测点的位置产生0.6V的电压并也保持约1.5s，然后在第二检测点的位置产生0V的电压并保持约50ms。由此，就在输入端的数据线正极DP和数据线负极DM输出了产生的该握手信号，快速充电器就可以检测到该握手信号并通过该握手信号与转化装置建立握手。之后，电阻桥电路根据该转换信号组的内容，生成识别电压信号为在第一检测点的位置产生3.3V的稳定电压，并在第二检测点的位置产生0.6V的稳定电压。由此，就在输入端的数据线正极DP和数据线负极DM输出了产生的该识别电压信号，快速充电器根据检测到的该识别电压信号，就进入9V模式，稳定输出9V的充电电压。由此，控制模块就可以通过生成的转换信号组控制电阻桥电路的第一检测点和第二检测点的电平变化，从而使通过输入端的数据线正极DP和数据线负极DM输出的电压信号根据快速充电器的时序协议进行切换，以控制快速充电器输出符合需求的充电电压。

图6示意性地显示了输出端的电路原理图。如图6所示，输出端501包括第一电阻R1、第二电阻R2和第三电阻R3，第三电阻R3与第一电阻R1串联，第一电阻R1与电源正极相连，第三电阻R3与电源地线相连，其中，在第一电阻R1和第三电阻R3之间设置有监控点VR，该监控点通过第二电阻R2连接至第二控制芯片U2的第三引脚(即AD口)。在具体使用中，将输出端501连接充电设备的充电头或者连接匹配的转换头，就可以根据充电头或转换头的电压需求调节输出端的电阻的阻值范围，从而在监控点VR产生不同的阻值，进而达到向第二控制芯片U2的第三引脚输出不同的转换电压的目的。其中，调节输出端501的电阻阻值的方式可以是，提供不同电压幅值的转换头，例如5V档转换头、9V档转换头、12V档转换头、14.5V档转换头和20V档转换头，并在转换头中提供相应阻值的电阻。在使用时，将转换头***输出端501的监控点VR接线孔、VBUS接线孔和地线孔，从而将转换头中的电阻在VBUS端和VR端与第一电阻R1产生并联或在VR端和电源地线端与第三电阻R3产生并联，由此实现对监控点VR的电阻值调节，以达到调节AD口的转换电压的目的。其中，通过在转换头或充电头中提供不同阻值的电阻以调节输出端的电阻的实现方案，例如具体可以是，当输出端连接5V充电头或转换头时，在监控点VR对电源正极VBUS接4.32K的阻值，从而使得向第二控制芯片U2的第三引脚输出的转换电压在3.387V-3.810V的基准范围内；当输出端连接9V充电头或转换头时，在监控点VR对电源正极VBUS接24K的阻值，从而使得向第二控制芯片U2的第三引脚输出的转换电压在1.6V-1.8V的基准范围内；当输出端连接14.5V充电头或转换头时，在监控点VR对电源正极VBUS接240K的阻值，从而使得向第二控制芯片U2的第三引脚输出的转换电压在0.533V-0.6V的基准范围内；或当输出端连接20V转换头时，在监控点VR对电源地线接7.87K的阻值，从而使得向第二控制芯片U2的第三引脚输出的转换电压在0.169V-0.192V的基准范围内。由此，第二控制芯片U2中的控制单元就可以根据读取到的转换电压生成相应的转换信号组，从而控制电阻桥电路301输出不同的电平，以使快速充电器输出与充电头或转换头相匹配的电压。

通过本发明实施例提供的转换装置能够实现利用快充技术对更多的设备进行充电，不仅包括对智能手机等设备进行充电，还能够彻底达到20V的高电压，实现对笔记本电脑等的充电。而且配合不同的转换头，既可以实现对非快充的设备进行充电，也可以实现对非快充的设备进行快速充电，对充电电压的调节非常灵活便捷。

在对应于QC2.0/3.0快充技术的具体应用中，为了确保输出端501和电阻桥电路301能够输出相应的电压值，优选将输出端501中的第一电阻R1设置为100K、第二电阻R2设置为1.5K、第三电阻R3设置为10K，而转换头中的电阻阻值可以根据转换头的类型进行设置，以实现上述描述的阻值调节目的。在具体应用中，还可以将这些阻值设置为其他值，并通过并联其他电阻如在第三电阻上并联第四电阻、第五电阻等实现，只要能够实现根据需要调节转换电压的电压值的目的都视为本发明公开的范围。而对于电阻桥电路，则可以将电阻桥电路301中的第六电阻R6设置为10K、第七电阻R7和第八电阻R8都设置为2.2K、第九电阻R9设置为470欧姆，以保证根据第二控制芯片的第一引脚、第四引脚和第六引脚输出的转换信号组，在第一检测点和第二检测点产生0V、0.6V或3.3V的电压输出，从而基于快充协议与快速充电器进行握手和通信。其中，电阻桥电路中的各电阻的阻值也可以为其他值，只要能够保证根据转换信号组的输出使第一检测点和第二检测点的电压在0V、0.6V和3.3V之间切换即可。

图7示意性地显示了通过图2所示的快速充电转换装置进行充电转换的方法流程。如图7所示，该方法包括：

步骤S700：将快速充电转换装置的输入端连接至快速充电器，将输出端通过充电头或转换头连接至充电设备。

当开始充电时，首先将充电设备通过本发明实施例的快速充电转换装置连接至快速充电器。具体为，将快速充电转换装置的输入端连接至快速充电器，将输出端连接至充电设备。其中，将输出端连接至充电设备可以是通过充电设备的充电头直接连接至充电设备，也可以是通过匹配的转换头连接至充电设备。其中，根据充电设备需要的电压值的不同，转换头可以包括5V档转换头、9V档转换头、12V档转换头、14.5档转换头和20V档转换头，以分别根据充电设备的需求，通过相应的转换头进行连接。例如，使用快速充电器对普通的手机进行充电时，直接将手机连接输出端即可实现5V充电，而如果使用快速充电器对笔记本电脑进行充电，则需要通过20V档转换头进行连接。

步骤S701：输出端根据连接的充电头或转换头的类型，输出转换电压至第二控制芯片的第三引脚。

快速充电转换装置识别充电头或转换头的类型，并根据充电头或转换头的类型(例如5V档、20V档等)，调节其电阻值，从而在监测点VR产生变化的电阻值，进而在AD处产生不同的转换电压值，并将转换电压输出至第二控制芯片U2的第三引脚。例如，当输出端连接5V充电头或转换头时，在监控点VR对电源正极VBUS接4.32K的阻值，从而使得向第二控制芯片U2的第三引脚输出的转换电压在3.387V-3.810V的基准范围内；当输出端连接9V充电头或转换头时，在监控点VR对电源正极VBUS接24K的阻值，从而使得向第二控制芯片U2的第三引脚输出的转换电压在1.6V-1.8V的基准范围内；当输出端连接14.5V充电头或转换头时，在监控点VR对电源正极VBUS接240K的阻值，从而使得向第二控制芯片U2的第三引脚输出的转换电压在0.533V-0.6V的基准范围内；或当输出端连接20V转换头时，在监控点VR对电源地线接7.87K的阻值，从而使得向第二控制芯片U2的第三引脚输出的转换电压在0.169V-0.192V的基准范围内。

步骤S702：第二控制芯片根据读取到的转换电压值和存储的转换电压的基准范围进行匹配，生成转换信号组，并将转换信号组通过第一引脚、第四引脚和第六引脚输出。

第二控制芯片的控制单元读取第三引脚的数据，并从存储单元获取基准范围进行判断，根据判断结果，生成相应的转换信号组，并将转换信号组通过第一引脚、第四引脚和第六引脚输出。其中，生成的转换信号组可参照前文描述，在此不再赘述。

步骤S703：电阻桥电路根据接收到的转换信号组，在第一检测点和第二检测点生成识别电压信号，并通过输入端输出。

电阻桥电路通过第二控制芯片的第一引脚、第四引脚和第六引脚分别接收相应的转换信号(即电压输出)，从而在第一检测点和第二检测点形成不同的电压值(包括握手信号和识别电压信号)，以根据时序协议将输入端的D+和D-的电压在0.6V、3.3V和0V之间切换，从而与快速充电器握手和通信，将握手信号和识别电压信号传输给快速充电器。其中，生成的握手信号和识别电压信号可以根据快充协议进行相应实现，具体可参照前文叙述，在此不进行详细赘述。

步骤S704：快速充电器通过读取输入端输出的识别电压信号，稳定输出相应幅值的充电电压。

快速充电器读取输入端的数据线正极和数据线负极的握手信号与转换装置建立握手，并在握手后读取输入端的识别电压信号，根据时序协议，输出相应的充电电压。由此，通过步骤S700至步骤S704就实现了利用本发明的转换装置对快速充电器进行控制，以使用快速充电器对各种设备尤其是没有实现快充技术的设备进行充电，这拓展了快速充电器的应用范围，提高了快速充电器的可扩展性。并且，通过本发明的转换装置，可以使快速充电器输出的充电电压达到最高值20V，实现了快速充电器在笔记本电脑等设备上的应用，扩展了快速充电器的应用范围。

以上所述的仅是本发明的一些实施方式。对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.用于快速充电器的转换装置，其特征在于，包括：输入端(101)、稳压模块(20)、识别模块(30)、控制模块(40)和输出端(501)，所述输入端(101)分别与稳压模块(20)和识别模块(30)相连，所述稳压模块(20)分别与识别模块(30)和控制模块(40)相连，所述识别模块(30)与控制模块(40)相连，所述控制模块(40)与所述输出端(501)相连；其中，

所述稳压模块(20)通过所述输入端(101)接收电源电压进行稳压处理，并输出稳压处理后的电源电压至所述识别模块(30)和控制模块(40)；

所述控制模块(40)读取所述输出端(501)的转换电压，根据所述转换电压生成转换信号组输出至所述识别模块(30)；

所述识别模块(30)根据所述转换信号组生成握手信号和识别电压信号，并通过所述输入端(101)输出。

2.根据权利要求1所述的转换装置，其特征在于，所述控制模块(40)包括第二控制芯片(U2)、以及配置于第二控制芯片(U2)中的存储单元和控制单元，所述控制模块(40)通过所述第二控制芯片(U2)的第三引脚与所述输出端(501)相连，通过所述第二控制芯片(U2)的第一引脚、第四引脚和第六引脚与所述识别模块(30)相连，其中，

所述存储单元配置为存储转换电压的基准范围数据，所述控制单元配置为读取所述第二控制芯片(U2)的第三引脚的转换电压数据与所述存储单元的基准范围数据进行匹配，根据匹配结果生成转换信号组，并通过所述第二控制芯片(U2)的第一引脚、第四引脚和第六引脚输出所述转换信号组。

3.根据权利要求2所述的转换装置，其中，所述输出端(501)包括第一电阻(R1)、第二电阻(R2)和第三电阻(R3)，所述第三电阻(R3)与所述第一电阻(R1)串联，所述第一电阻(R1)与电源正极相连，所述第三电阻(R3)与电源地线相连，其中，

在所述第一电阻(R1)和第三电阻(R3)之间设置有监控点(VR)，所述第二电阻(R2)一端与所述监控点(VR)相连，另一端与所述第二控制芯片(U2)的第三引脚相连。

4.根据权利要求2所述的转换装置，其特征在于，所述识别模块(30)是电阻桥电路(301)，包括第六电阻(R6)、第七电阻(R7)、第八电阻(R8)和第九电阻(R9)，其中，

所述第六电阻(R6)和第八电阻(R8)串联，所述第六电阻(R6)与所述稳压模块(20)相连，所述第八电阻(R8)与所述第二控制芯片(U2)的第四引脚相连；

所述第七电阻(R7)和第九电阻(R9)串联，所述第七电阻(R7)与所述第二控制芯片(U2)的第一引脚相连，所述第九电阻(R9)与所述第二控制芯片(U2)的第六引脚相连；

所述第六电阻(R6)和第八电阻(R8)之间设置有第一检测点，所述第七电阻(R7)和第九电阻(R9)之间设置有第二检测点，所述第一检测点连接至所述输入端(101)的数据线正极(DP)，所述第二检测点连接至所述输入端(101)的数据线负极(DM)。

5.根据权利要求1至4任一项所述的转换装置，其特征在于，所述稳压模块(20)是LDO稳压器电路(201)，所述LDO稳压器电路(201)包括第一电容(C1)、第二电容(C2)和第一控制芯片(U1)，其中，

所述第一电容(C1)一端分别与所述输入端(101)的电源正极和所述第一控制芯片(U1)的输入引脚相连，另一端与电源地线相连；

所述第二电容(C2)一端分别与基准电压和所述第一控制芯片(U1)的输出引脚相连，另一端与电源地线相连。

6.根据权利要求5所述的转换装置，其特征在于，还包括转换接头，所述转换接头分为5V档转换头、9V档转换头、12V档转换头、14.5V档转换头和20V档转换头，所述转换头与所述输出端相连，控制所述输出端输出的转换电压的数值。

7.通过根据权利要求1至6任一项所述的转换装置进行充电转换的实现方法，包括：

输出端根据连接的充电接头的类型输出相应的转换电压；

控制模块读取转换电压数据，根据所述转换电压数据生成转换信号组；

识别模块根据所述转换信号组生成握手信号和识别电压信号，并通过输入端输出生成的所述握手信号和识别电压信号。

8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述控制模块(40)包括第二控制芯片(U2)、以及配置于第二控制芯片(U2)中的存储单元和控制单元，所述控制模块(40)通过所述第二控制芯片(U2)的第三引脚与所述输出端(501)相连，通过所述第二控制芯片(U2)的第一引脚、第四引脚和第六引脚与所述识别模块(30)相连，所述读取转换电压数据，根据所述转换电压数据生成转换信号组包括：

通过第二控制芯片的第三引脚读取转换电压数据；

控制单元将读取的转换电压数据与存储单元中预先存储的基准范围数据进行比较，并根据比较结果生成转换信号组通过第二控制芯片的第一引脚、第四引脚和第六引脚输出。

9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述转换信号组包括动态变化的电压信号和稳定的电压信号，所述根据转换信号组生成握手信号和识别电压信号，并通过输入端输出生成的所述握手信号和识别电压信号包括：

根据转换信号组中的动态变化的电压信号生成握手信号，加载在输入端的数据线正极和数据线负极端；

根据转换信号组中的稳定的电压信号生成识别电压信号，加载在输入端的数据线正极和数据线负极端。

10.根据权利要求7至9任一项所述的方法，其中，所述连接的充电接头的类型包括5V档转换头、9V档转换头、12V档转换头、14.5V档转换头和20V档转换头，所述根据连接的充电接头的类型输出相应的转换电压包括：

-当输出端连接5V档转换头时，在输出端的监控点对电源正极接4.32K的阻值，以向第二控制芯片的第三引脚输出3.387V-3.810V的转换电压；

-当输出端连接9V档转换头时，在输出端的监控点对电源正极接24K的阻值，以向第二控制芯片的第三引脚输出1.6V-1.8V的转换电压；

-当输出端连接14.5V档转换头时，在输出端的监控点对电源正极接240K的阻值，以向第二控制芯片的第三引脚输出0.533V-0.6V的转换电压；

-当输出端连接20V档转换头时，在输出端的监控点对电源地线接7.87K的阻值，以向第二控制芯片的第三引脚输出0.169V-0.192V的转换电压。