CN107658916A - 提示电路及电子设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电子技术领域，公开了一种提示电路及电子设备。在本发明中，提示电路应用于电子设备，该提示电路在电源管理芯片确定USB接口的VBUS引脚有充电电压输出，且控制单元的第一检测端检测到外接充电器与USB接口基于充电协议握手成功时，控制单元控制第一输出端输出高电平，提示单元开始工作；在控制单元的第二检测端检测到电池充满电时，控制单元控制第二输出端输出高电平，提示单元停止工作。本发明实施方式提供的提示电路及电子设备，能够根据实际充电情况作出准确的充电提示，有效解决了假充电或无法做出充电提示的问题，并降低成本。

Description

提示电路及电子设备

技术领域

本发明涉及电子技术领域，特别涉及一种提示电路及电子设备。

背景技术

随着电子技术的发展，各种电子设备，如手机、平板等的功能越来越强大，并且在人们生活、工作中占据了越来越重要的地位。在目前的电子设备中，设计人员为了提升用户使用体验，满足用户需求，通常会给电子设备配备上充电指示灯，并由驱动芯片来控制充电指示灯的亮灭，从而在有充电器接入电子设备后，用户能够根据充电指示灯确定电子设备当前的充电状态。

但是，发明人发现现有技术中至少存在如下问题：使用驱动芯片来控制充电指示灯的亮灭成本过高，不够经济实用，而且在电子设备处于预充电(电池电压过低，如低于2.8V，或者电池的电量被全部用尽无法开机时，充电器为电子设备充电的过程)时，由于电池内部电量无法满足***消耗和屏幕消耗，充电指示灯无法工作，因此会给用户造成无法充电的现象，影响用户的体验。

另外，发明人还发现：由于当前市场上充电器的种类繁多，当用户采用与电子设备不匹配的充电器进行充电时，与电子设备不匹配的充电器实质是无法与电子设备完成充电协议握手的，即充电器是无法为电子设备供电的，但是由于充电指示灯与USB(通用串行总线，Universal Serial Bus)接口的电源VBUS引脚连接，因此可以直接获取到充电器提供的电压，所以充电指示灯还是会亮起，这就会给用户造成充电的假象，使得用户认为充电器已经在为电子设备供电了，严重影响用户的体验。

发明内容

本发明实施方式的目的在于提供一种提示电路及电子设备，能够根据实际充电情况作出准确的充电提示，有效解决了假充电或无法做出充电提示的问题，并降低成本。

为解决上述技术问题，本发明的实施方式提供了一种提示电路，该提示电路应用于电子设备，包括：通用串行总线USB接口、充电芯片、电池、电源管理芯片、切换单元、控制单元和提示单元；其中，充电芯片、电源管理芯片分别与USB接口和电池相连；切换单元具有第一输入端、第二输入端、控制端和输出端；第一输入端与USB接口的电源VBUS引脚连接，第二输入端与提示单元的输出端连接，控制端与控制单元的第二输出端连接，输出端接地；控制单元具有输入端、第一检测端、第二检测端、第一通信端、第二通信端、第一输出端和第二输出端；输入端与电源管理芯片的输出端连接，第一检测端与USB接口的正数据D+端子和负数据D-端子连接，第二检测端与电池的接入识别引脚和温度引脚连接，第一通信端与充电芯片的通信端连接，第二通信端与电源管理芯片的通信端连接，第一输出端与提示单元的输入端连接；其中，在电源管理芯片确定USB接口的VBUS引脚有充电电压输出，且控制单元的第一检测端检测到外接充电器与USB接口基于充电协议握手成功时，控制单元控制第一输出端输出高电平，提示单元开始工作；在控制单元的第二检测端检测到电池充满电时，控制单元控制第二输出端输出高电平，提示单元停止工作。

为解决上述技术问题，本发明的实施方式还提供了一种电子设备，包括本发明任意实施方式中提供的提示电路。

本发明实施方式相对于现有技术而言，提供了一种能够准确监测电子设备充电状态的提示电路，在电源管理芯片检测到USB接口的VBUS引脚上有电压输出，即***充电器时，通过与控制单元之间的通信线路告知控制单元，使得控制单元能够及时检测充电器与电子设备之间是否基于充电协议握手成功，并在握手成功时，通过拉高控制单元的第一输出端，从而使得第一输出端能够输出高电平到提示单元，并流入切换单元，通过设置切换单元在第一输入端和第二输入端均输入高电平时才工作，并且流入的电流通过切换单元的接地端入地，使得提示单元所在的线路能够形成完整的回路并开始工作。另外，在充满电时，通过拉高控制单元的第二输出端，使得提示单元停止工作，从而使得提示单元能够根据实际充电情况作出准确的提示，有效解决了假充电或无法做出充电提示的问题，并且由于在整个提示电路中无需额外增加控制提示单元的驱动芯片，而是直接采用电子设备内部原本的控制单元，因而也达到了降低制备成本的目的。

另外，控制单元为处理器；处理器的充电协议模块检测端作为控制单元的第一检测端，处理器的模数转换模块检测端作为控制单元的第二检测端，处理器的第一通用输入/输出GPIO引脚作为控制单元的第一输出端，处理器的第二GPIO引脚作为控制单元的第二输出端；其中，充电协议模块的检测端中的D+端子与USB接口的D+端子连接，充电协议模块的检测端中的D-端子与USB接口的D-端子连接，充电协议模块的输出端与第一GPIO引脚连接；模数转换模块的检测端中的接入识别引脚与电池的接入识别引脚连接，模数转换模块的检测端中的温度引脚与电池的温度引脚连接；第一GPIO引脚与提示单元的输入端连接，第二GPIO引脚与切换单元的控制端连接。本发明中，直接选择电子设备内的处理器作为控制单元，并由处理器的各个检测模块实现对充电协议及电池当前状态的检测，然后通过不同的GPIO引脚实现对提示单元的控制，在保证处理效果的同时，也节约了集成成本。

另外，切换单元包括第一开关、第二开关、第一分压电阻和第二分压电阻；其中，第一分压电阻的第一端作为切换单元的第一输入端与USB接口的VBUS引脚连接，第一分压电阻的第二端与第二分压电阻的第一端串联后，与第一开关的输入端和第二开关的控制端连接；第一开关的控制端作为切换单元的控制端与控制单元的第二输出端连接，第二开关的输入端作为切换单元的第二输入端与提示单元的输出端连接；第二分压电阻的第二端、第一开关的输出端、第二开关的输出端连接，作为切换单元的输出端接地。通过在切换单元中设置两个独立的开关来单独管控提示单元的作业，并在充电协议握手成功后，控制单元的第一输出端输出高电平时才控制提示单元工作，在充满电后，控制单元的第二输出端输出高电平时，提示单元停止工作，从而能够根据实际充电情况作出准确的提示，有效解决了假充电或无法做出充电提示的问题。

另外，第一开关和第二开关均为PNP型晶体管。通过选择在基极和射电极均输入为高电平时，才工作的PNP型晶体管，从而可以通过两个PNP型晶体管实现对提示单元如充电指示灯的准确控制，使得提示单元能够根据实际充电情况作出准确的提示，有效解决了假充电或无法做出充电提示的问题。

另外，第一开关和第二开关均为NMOS管。通过选用处理效果、性能更佳的NMOS管，使得提示单元能够更加准确的作出提示。

另外，控制单元的第一通信端与充电芯片的通信端通过双向二线制同步串行总线连通。通过采用双向二线制同步串行总线实现充电芯片与控制单元之间的通信连接，从而能够保证通信过程中数据的同步和时钟的同步，进一步保证了准确性和实时性。

另外，控制单元的第二通信端与电源管理芯片的通信端通过串行外设总线连通。通过采用数据传输高速、同步且占用芯片引脚较少的串行外设总线实现控制单元与电源管理芯片之间的通信连接，大大节约了芯片的引脚，从而大大节省了电子设备内柔性电路板的布局空间，使得制备的电子设备更加轻薄。

另外，提示单元为发光二极管。通过选用发光二极管作为提示单元，使得整个电路更加节能、环保，并且由于发光二极管体积较小，也能够保证制备的电子设备尽可能轻薄。

附图说明

一个或多个实施方式通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施方式的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。

图1是本发明第一实施方式的提示电路的示意图；

图2是本发明第二实施方式的提示电路的示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的各实施方式进行详细的阐述。然而，本领域的普通技术人员可以理解，在本发明各实施方式中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本申请所要求保护的技术方案。

本发明的第一实施方式涉及一种提示电路，具体结构如图1所示。

图1所示的提示电路主要应用于电子设备，例如智能手机、平板电脑、个人数字助理、可穿戴式电子设备等等。具体而言，图1涉及的提示电路具体包括USB(通用串行总线，Universal Serial Bus)接口101、充电IC(即充电芯片)102、电池103和PMIC(电源管理芯片，Power Management IC)104、切换单元105、控制单元106和提示单元107。

具体的说，USB接口101主要包括VBUS引脚、D+端子、D-端子和GND(接地)引脚，充电IC 102主要包括充电端(图1中的充电IC 102内的VBUS引脚)、供电端、接地端(图1中充电IC102内的GND引脚)和通信端，电池103主要包括温度引脚、接入识别引脚(图1中的ID引脚)、正极耳(图1中的电源引脚VBAT)、负极耳(通常负极耳均是接地的，因此图1中用GND表示)，PMIC 104主要包括检测端、输入端、输出端和通信端。

切换单元105具有第一输入端、第二输入端、控制端和输出端，控制单元106具有输入端、第一检测端、第二检测端、第一通信端、第二通信端、第一输出端和第二输出端。

其中，USB接口101的VBUS引脚分别与充电IC 102的VBUS引脚和PMIC 104的检测端连接，从而可以在有充电器***USB接口101时，PMIC 104能够及时获知USB接口101的VBUS引脚是否有电压输出，而充电IC 102则可以通过VBUS引脚直接获取充电器提供的电压，并通过与电池103的VBAT引脚连接的供电端为电池103充电。

另外，为了使提示单元107能够根据实际情况作出准确的提示，切换单元105的第一输入端需要与USB接口101的VBUS引脚连接，而切换单元105的第二输入端则需要与提示单元107的输出端连接，切换单元105的控制端则与控制单元106的第二输出端连接，从而能够在有充电器***USB接口101后，USB接口101能够通过VBUS引脚为切换单元105提供高电平。并且，切换单元105的输出端需要接地，从而保证该提示电路能够形成完整的回路，正常工作。

为了保证控制单元106能够管控整个提示电路，控制单元106的输入端需要与PMIC104的输出端连接，从而能够从PMIC 104获取工作电压。

另外，控制单元106的第一检测端需要与USB接口101的D+端子和D-端子连接，控制单元106的第二检测端则与电池103的ID引脚和温度引脚连接，控制单元106的第一通信端与充电IC 102的通信端连接，控制单元106的第二通信端与PMIC 104的通信端连接，控制单元106的第一输出端与提示单元107的输入端连接。

通过上述内容不难发现，由于控制单元106的第一检测端与USB接口101的D+端子和D-端子连接，因此可以在有充电器***USB接口101时，能够确定充电器与电子设备之间是否基于充电协议握手成功，并且在整个充电过程中，控制单元106可以通过第二检测端读取电池103的ID引脚和温度引脚的信息，从而实时获知电池103的充电情况，达到根据电池103当前的充电状况，决定是否需要控制其第二输出端输出高电平。

需要说明的是，在实际应用中，PMIC 104具体是通过模数转换(Analog-to-digital converter，ADC)引脚或模块实现对USB接口101的VBUS引脚上电压的检测，并且与控制单元106的输入端连接的PMIC104的输出端具体为其内的供电模块的输出端，而供电模块的输入端则与电池103的VBAT引脚连接，从而能够为控制单元106提供工作电压，供控制单元106正常工作。

另外，为了保证充电线缆部分能够形成完整的回路，真正达到为电池103充电的效果，USB接口101、充电IC 102和电池103的GND引脚均需要接地。

在整个提示电路连接完成后，若有充电器***USB接口101，PMIC 104会通过ADC引脚检测USB接口101的VBUS引脚上是否有能够为电池103充电的充电电压，比如5V电压，如果确定USB接口101的VBUS引脚有5V电压输出，则通过通信端告知控制单元106，控制单元106通过第一检测端检测外接的充电器与电子设备之间是否基于充电协议握手成功，若握手成功，则说明当前***的充电器与电子设备匹配，能够为电子设备内的电池103进行充电，此时控制单元106控制第一输出端输出高电平到提示单元107，该高电平通过提示单元107进入切换单元105的第二输入端，切换单元105在第一输入端与第二输入端均为高电压的情况下，导通，并通过输出端接地，形成完整的回路，提示单元107工作并作出提示，以告知用户电子设备正在充电。

当控制单元106的第二检测端检测到电池103充满电时，控制单元106控制第二输出端输出高电平，此时切换单元105的控制端以及第一输入端为高电平，提示单元107停止工作。

需要说明的是，以上仅为举例说明，并不对本发明的技术方案构成限定。

与现有技术相比，本实施方式提供的提示电路，在电源管理芯片检测到USB接口的VBUS引脚上有电压输出，即***充电器时，通过与控制单元连接的通信线路告知控制单元，使得控制单元能够及时检测充电器与电子设备之间是否基于充电协议握手成功，并在握手成功时，通过拉高控制单元的第一输出端，从而使得第一输出端能够输出高电平到提示单元，并流入切换单元，通过设置切换单元在第一输入端和第二输入端均输入高电平时才工作，并且流入的电流通过切换单元的接地端入地，使得提示单元所在的线路能够形成完整的回路，从而提示单元开始工作。另外，在充满电时，通过拉高控制单元的第二输出端，使得提示单元停止工作，从而使得提示单元能够根据实际充电情况作出准确的提示，有效解决了假充电或无法做出充电提示的问题。

本发明的第二实施方式涉及一种提示电路。本实施方式中，控制单元106采用处理器(CPU)实现，并且切换单元105具体由第一开关Q1、第二开关Q2、第一分压电阻R1和第二分压电阻R2构成，具体结构如图2所示。

具体的说，在本实施方式中由处理器106的充电协议模块的检测端作为控制单元106的第一检测端，处理器106的ADC模块的检测端作为控制单元106的第二检测端，处理器106的GPIO1引脚作为控制单元106的第一输出端，处理器106的GPIO2引脚作为控制单元106的第二输出端。R1的第一端作为切换单元105的第一输入端与USB接口101的VBUS引脚连接，R1的第二端与R2的第一端串联后，分别与Q1的输入端和Q2的控制端连接。

其中，充电协议模块的检测端中的D+端子与USB接口101的D+端子连接，充电协议模块的检测端中的D-端子与USB接口101的D-端子连接，充电协议模块的输出端与GPIO1引脚连接。ADC模块的检测端中的ID引脚与电池103的ID引脚连接，ADC模块的检测端中的温度引脚与电池103的温度引脚连接。GPIO1引脚与提示单元107的输入端连接，GPIO2引脚与切换单元105的控制端连接。

Q1的控制端作为切换单元105的控制端与处理器的GPIO2引脚连接，Q2的输入端作为切换单元105的第二输入端与提示单元107的输出端连接。R2的第二端、Q1的输出端、Q2的输出端连接，作为切换单元105的输出端接地。

需要说明的是，由于切换单元105需要配合处理器106来控制提示单元107工作，并且为了能够实现提示单元107仅在充电过程中工作，在电池充满电后停止工作，切换单元105中的Q1和Q2需要选择在第一输入端和第二输入端均为高电平时才工作的元件，具体可以为PNP型晶体管或NMOS管，为了便于理解，本实施方式中以第一开关Q1和第二开关Q2均为NMOS管为例，进行具体说明：

如图2所示，Q2的漏极与提示单元107的输出端连接，Q2的栅极与R1的第二端、Q1的漏极以及R2的第一端连接，Q2的源极接地，在USB接口101的VBUS引脚提供的高电平通过R1、R2分压后，分别输入Q2的栅极和Q1的漏极，此时，如果GPIO1引脚输出的为高电平，则Q2在栅极和漏极均为高电压的情况下，导通工作，并且GPIO1引脚提供的电流经提示单元107、Q2的漏极后，通过Q2的源极最终接地，形成了一个完整的回路，从而提示单元107工作，提醒用户电子设备正在充电。

Q1的栅极与处理器106的GPIO2引脚连接，当处理器106通过ADC模块检测到电池103已经充满电时，将GPIO2引脚拉高，使得GPIO2引脚输出高电平，Q1在栅极和漏极均为高电平的情况下，导通工作，流经的电流通过Q1的源极入地。由于Q1的漏极和Q2的栅极连接在一起，因此，在Q1导通工作后，Q2的栅极被拉低，即Q2的栅极输入的为低电平，Q2停止工作，这种情况下，提示单元107所在的线路无法形成完整回来，因此，提示单元107停止工作。

值得一提的是，为了保证处理器106与充电IC 102之间的通信能够实现数据同步和时钟同步，从而更好的进行通信，本实施方式中选用了双向二线制同步串行总线(简称I2C总线)将处理器106的第一通信端与充电IC 102的通信端连通。

另外，为了节省电子设备内的柔性电路板的布局空间，从而使得制备的电子设备更加轻薄，本实施方式中，采用了数据传输效率高，并且能够保证数据同步的串行外设总线(简称SPI总线)将处理器106的第二通信端与PMIC104的通信端连通。

另外，由于本实施方式中的提示电路主要用于电子设备根据实际充电情况，向用户做出准确的提示，因此，为了减小对电量的损耗，并且能够达到提示用户的目的，本实施方式中选择了发光二极管作为提示单元107，但在实际应用中，提示单元107并不局限于发光二极管，开发人员可以根据电子设备的实际应用场景，及用户需要选择其他合适的元件作为提示单元，此处不做限制。

与现有技术相比，本实施方式中提供的提示电路，通过在切换单元中设置两个独立的开关，如PNP型晶体管或NMOS管，由两个独立的开关单独管控提示单元，具体为发光二极管，在充电器与电子设备之间基于充电协议握手成功后才输出高电平控制充电指示灯工作，从而能够根据实际充电情况作出准确的提示，有效解决了假充电或无法做出充电提示的问题。

本发明的第三实施方式涉及一种电子设备，包括本发明任意实施方式中提供的提示电路。该电子设备可以为智能手机、平板电脑、个人数字助理、可穿戴式电子设备等等。

为了便于理解，以第二实施方式中的提示电路为例，当电子设备***充电器后，电源管理芯片通过ADC模块检测USB接口的VBUS引脚上是否有电压，如果检测到电压则通过SPI与处理器进行通信，告知处理器当前有充电设备***。处理器在得到电源管理芯片传输的信号后，通过充电协议模块中的D+端子和D-端子进行充电握手，并在握手成功后，通过GPIO1引脚输出高电平。从而GPIO1引脚输出的电流能够经充电指示灯流入第二个NMOS管Q2的漏极，同时USB接口的VBUS引脚上输出的高电平通过两个分压电阻后输入到Q2的栅极，使得Q2进入工作状态，电流从GPIO1引脚经过充电指示灯、Q2的漏极，最后通过Q2的源极最终接地，形成完整的回路，充电指示灯被点亮，提醒用户电子设备正在充电。

当电子设备充满电后，第一个NMOS管Q1的栅极被处理器的GPIO2引脚拉高，由于Q1的漏极通过两个分压电阻得到USB接口的VBUS引脚提供的高电平，从而Q1进入工作状态，由于Q1的漏极与分压电阻R2连接后会接地，所以漏极的电压会被拉低，而Q2的栅极又与Q1的漏极连接，所以Q2的栅极被拉低，此时Q2无法工作，充电指示灯所在的线路无法形成回路，因此充电指示灯停止工作，指示灯熄灭，从而达到提醒用户电子设备已经充满电的目的。

本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本发明的具体实施方式，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。

Claims (9)

1.一种提示电路，应用于电子设备，包括：通用串行总线USB接口、充电芯片、电池和电源管理芯片；其中，所述充电芯片、所述电源管理芯片分别与所述USB接口和所述电池相连；其特征在于，所述提示电路还包括：切换单元、控制单元和提示单元；

所述切换单元具有第一输入端、第二输入端、控制端和输出端；所述第一输入端与所述USB接口的电源VBUS引脚连接，所述第二输入端与所述提示单元的输出端连接，所述控制端与所述控制单元的第二输出端连接，所述输出端接地；

所述控制单元具有输入端、第一检测端、第二检测端、第一通信端、第二通信端、第一输出端和第二输出端；所述输入端与所述电源管理芯片的输出端连接，所述第一检测端与所述USB接口的正数据D+端子和负数据D-端子连接，所述第二检测端与所述电池的接入识别引脚和温度引脚连接，所述第一通信端与所述充电芯片的通信端连接，所述第二通信端与所述电源管理芯片的通信端连接，所述第一输出端与所述提示单元的输入端连接；

其中，在所述电源管理芯片确定所述USB接口的VBUS引脚有充电电压输出，且所述控制单元的第一检测端检测到外接充电器与所述USB接口基于充电协议握手成功时，所述控制单元控制所述第一输出端输出高电平，所述提示单元开始工作；

在所述控制单元的第二检测端检测到所述电池充满电时，所述控制单元控制所述第二输出端输出高电平，所述提示单元停止工作。

2.根据权利要求1所述的提示电路，其特征在于，所述控制单元为处理器；

所述处理器的充电协议模块检测端作为所述控制单元的第一检测端，所述处理器的模数转换模块检测端作为所述控制单元的第二检测端，所述处理器的第一通用输入/输出GPIO引脚作为所述控制单元的第一输出端，所述处理器的第二GPIO引脚作为所述控制单元的第二输出端；

其中，所述充电协议模块的检测端中的D+端子与所述USB接口的D+端子连接，所述充电协议模块的检测端中的D-端子与所述USB接口的D-端子连接，所述充电协议模块的输出端与所述第一GPIO引脚连接；

所述模数转换模块的检测端中的接入识别引脚与所述电池的接入识别引脚连接，所述模数转换模块的检测端中的温度引脚与所述电池的温度引脚连接；

所述第一GPIO引脚与所述提示单元的输入端连接，所述第二GPIO引脚与所述切换单元的控制端连接。

3.根据权利要求1或2所述的提示电路，其特征在于，所述切换单元包括第一开关、第二开关、第一分压电阻和第二分压电阻；

其中，所述第一分压电阻的第一端作为所述切换单元的第一输入端与所述USB接口的VBUS引脚连接，所述第一分压电阻的第二端与所述第二分压电阻的第一端串联后，与所述第一开关的输入端和所述第二开关的控制端连接；

所述第一开关的控制端作为所述切换单元的控制端与所述控制单元的第二输出端连接，所述第二开关的输入端作为所述切换单元的第二输入端与所述提示单元的输出端连接；

所述第二分压电阻的第二端、所述第一开关的输出端、所述第二开关的输出端连接，作为所述切换单元的输出端接地。

4.根据权利要求3所述的提示电路，其特征在于，所述第一开关和所述第二开关均为PNP型晶体管。

5.根据权利要求3所述的提示电路，其特征在于，所述第一开关和所述第二开关均为NMOS管。

6.根据权利要求4或5所述的提示电路，其特征在于，所述控制单元的第一通信端与所述充电芯片的通信端通过双向二线制同步串行总线连通。

7.根据权利要求4或5所述的提示电路，其特征在于，所述控制单元的第二通信端与所述电源管理芯片的通信端通过串行外设总线连通。

8.根据权利要求4或5所述的提示电路，其特征在于，所述提示单元为发光二极管。

9.一种电子设备，其特征在于，包括权利要求1至8任意一项所述的提示电路。