可充电的电子设备与充电接口检测电路结构的制作方法

本实用新型涉及可充电的电子设备，尤其涉及一种可充电的电子设备与充电接口检测电路结构。

背景技术：

内置储能元件的电子设备可配置有一个电源接口用于连接外部电源，从而可利用外部电源对电子设备其进行供电及充电，外部电源往往通过可插拔分离的线缆对电子设备进行供电，该线缆可例如usb数据线，由于线缆可分离而容易混用，导致线缆阻抗可能没法保障满足充电需求，该充电需求可例如保障满足大电流快速充电的需求。此外，充电接插触点在接触过程也存在接触不良导致阻抗变大，以及充电触点因为各种原因腐蚀氧化也会造成接触阻抗偏大，以上问题都有可能导致用户体验不佳或乃至引起安全事故。

现有的相关技术，可在接口对接的情况下，利用供电线路以外的通信线路实现外部电源与电子设备之间的通信，通过以上通信，电子设备可获悉外部电源的供电电压，基于所获悉的供电电压，以及所测得的电子设备端的电压和电流信息，可确定电源通道的阻抗，进而根据该阻抗实施合适的应对。

然而，该方案无法适用于没有通信线路的接口，即适用范围受限，同时，通信线路还易于造成成本的增加。此外，外部的供电电压、电子设备端的电压和电流信息都是分时测试的，从而易于导致电压和电流难以匹配对应，这会导致计算出来的阻抗误差较大。

技术实现要素：

本实用新型提供一种可充电的电子设备与充电接口检测电路结构，以解决通信线路带来的问题。

根据本实用新型的第一方面，提供了一种可充电的电子设备，包括充电接口、连接所述充电接口的电源输入节点，以及逻辑控制模块、第一开关与第一电流源；

所述电源输入节点的第一侧用于在所述充电接口与外部电源的供电接口对接时连接所述外部电源中的外部供电节点，所述电源输入节点的第二侧连接至负载；所述逻辑控制模块直接或间接连接所述电源输入节点；

所述第一电流源与所述第一开关串联后连接于所述电源输入节点与地之间，所述第一开关连接所述逻辑控制模块；所述第一电流源能够在所述第一开关被所述逻辑控制模块控制导通时使得所述电源输入节点与地之间的电流为第一电流。

可选的，所述的电子设备，还包括第二开关与第二电流源，所述第二电流源与所述第二开关串联后连接于一电源端与所述电源输入节点之间，所述第二开关连接所述逻辑控制模块；所述第二电流源能够在所述第二开关被所述逻辑控制模块控制导通时使得所述电源端与所述电源输入节点之间的电流为第二电流。

可选的，所述电源端还连接所述逻辑控制模块的供电端，以为所述逻辑控制模块供电。

可选的，所述第一电流为500毫安。

可选的，所述的电子设备，还包括第三开关，所述第三开关设于所述电源输入节点与所述负载之间，所述第三开关连接所述逻辑控制模块；所述逻辑控制模块能够通过控制所述第三开关断开，使得所述电源输入节点与所述负载断开。

可选的，所述的电子设备，还包括采样模块，所述采样模块连接于所述逻辑控制模块与所述电源输入节点之间，以采集所述电源输入节点的电压并反馈至所述逻辑控制模块。

可选的，所述采样模块包括第一电阻、第二电阻与模数转换器；

所述第一电阻的第一端连接所述电源输入节点，所述第一电阻的第二端连接至所述第二电阻的第一端，所述第二电阻的第二端接地，所述模数转换器的第一端连接于所述第一电阻与所述第二电阻之间，所述模数转换器的第二端连接所述逻辑控制模块。

根据本发明的第二方面，提供了一种充电接口检测电路结构，包括第一方面及其可选方案涉及的可充电的电子设备。

可选的，所述的结构，还包括具有所述外部供电节点与所述供电接口的所述外部电源。

可选的，所述外部供电节点与所述供电接口之间通过电源线连接。

本实用新型提供的可充电的电子设备与充电接口检测电路结构中，通过第一开关与第一电流源的设置，可便于利用第一电流源确定电源输入节点与地之前的第一电流，使得电路满足通道阻抗检测的需求，进而，由于逻辑控制模块直接或间接连接电源输入节点，可采集电源输入节点在第一电流下的第一电压，可见，本实用新型的电路结构可适于产生并使得逻辑控制模块获悉以上的第一电流与第一电压，从而为通道阻抗的计算提供硬件基础。

因而，基于本实用新型的硬件基础，可无需通过通信线路自外部电源获悉供电电压，避免了因通信线路带来的问题，从而有利于提高适用范围，降低成本，且检测流程中还可有利于降低计算出来的阻抗的误差，提高精准度。

本实用新型可选方案中，通过第二开关与第二电流源的设置，还可便于便于利用第二电流源控制对电源输入节点所输入的电流为第二电流，使得电路满足对地阻抗检测的需求，进而，由于逻辑控制模块直接或间接连接电源输入节点，可采集电源输入节点的第二电流下的第二电压，可见，本实用新型的电路结构可适于产生并使得逻辑控制模块获悉以上的第二电流与第二电压，从而为对地阻抗的计算提供硬件基础。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型一实施例中充电接口检测电路结构与可充电的电子设备的构造示意图；

图2是本实用新型一实施例中可充电的电子设备的构造示意图一；

图3是本实用新型一实施例中可充电的电子设备的构造示意图二；

图4是本实用新型一实施例中可充电的电子设备的构造示意图三；

图5是本实用新型一实施例中可充电的电子设备的构造示意图四；

图6是本实用新型一实施例中充电接口检测电路结构与可充电的电子设备的电路示意图；

图7是本实用新型一实施例中通道阻抗的检测方法的流程示意图一；

图8是本实用新型一实施例中通道阻抗的检测方法的流程示意图二。

附图标记说明：

1-可充电的电子设备；

101-逻辑控制模块；

102-充电接口；

103-电源输入节点；

104、rload-负载；

105、s1-第一开关；

106-第一电流源；

107-电源端；

108、s2-第二开关；

109-第二电流源；

110、s3-第三开关；

111-采样模块；

r1-第一电阻；

r2-第二电阻；

adc-模数转换器；

2-外部电源；

201-外部供电节点；

202-供电接口。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本实用新型的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

下面以具体地实施例对本实用新型的技术方案进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例不再赘述。

图1是本实用新型一实施例中充电接口检测电路结构与可充电的电子设备的构造示意图。

请参考图1，可充电的电子设备1，包括充电接口102、连接所述充电接口102的电源输入节点103，以及逻辑控制模块101。

可充电的电子设备1，可以为任意能够充电的电子设备，例如可以是手机、平板电脑、耳机、计算机、智能穿戴设备、便携式设备等等。

所述电源输入节点103的第一侧用于在所述充电接口102与外部电源2的供电接口202对接时连接所述外部电源2中的外部供电节点201，该第一侧也可理解为供电侧，所述电源输入节点103的第二侧连接至负载，该第二侧也可理解为用电侧。

充电接口102与供电接口202，可理解为任意能够接收充电与提供充电的接口，其规格、触点等均可以是任意变化的，例如可以为usb接口，具体可以为usbd+/d-接口，也可以为usbtype-c接口。

电源输入节点103，可以为充电接口102与负载104之间的任意位置。例如可以是充电接口102的后端的连接端，其中，电源输入节点103与外部供电节点201之间所产生的通道阻抗可利用第一通道电阻rpath1来表征，同时，电源输入节点103的对地阻抗可利用第一泄漏电阻rleakage1来表征。

外部供电节点201，可以为供电接口202前端的任意位置，例如可以是连接供电接口202的电源线的前端，即：电源线分别连接供电接口201与外部供电节点201，其中，外部供电节点201的对地阻抗可利用第二泄漏电阻rleakage2来表征，供电接口202的地端与充电接口的地端间的通道阻抗可利用第二通道电阻rpath2来表征。

通过本实施例所涉及的方案，可计算确定第一通道电阻rpath1与第二通道电阻rpath2所产生的整体的通道阻抗。

此外，以上所涉及的通道电阻与泄漏电阻，应理解为：其产生阻抗的对象未必是电阻器件，也可能是线路中的任意线路、器件、材料中至少之一产生的阻抗，本实施例可理解为将其等效表征为通道电阻与泄漏电阻。

在后文所涉及的描述中，电源输入节点103的电压可利用vin来表征，外部供电节点201的电压可利用vbus来表征。同时，该电压值可以是瞬时的电压值，也可以是统计的电压值，例如可以是连续测得的多个电压值的平均值。

本实施例中，所述逻辑控制模块101直接或间接连接所述电源输入节点103，用于：

控制所述电源输入节点103与所述负载104断开；

在所述外部供电节点201向所述电源输入节点103供电时，检测所述电源输入节点103的电压作为所述外部供电节点201的供电电压，即，此时的vin＝vbus，通过该步骤可使得逻辑控制模块101获悉外部电源2的供电电压vbus；

在所述外部供电节点201向所述电源输入节点103供电时，控制所述电源输入节点103与地之间的电流为第一电流，并检测此时所述电源输入节点的第一电压；该第一电流可表征为isink，该第一电压可表征为v1，即此时vin＝v1；

根据所述供电电压、所述第一电压与所述第一电流，确定所述充电接口102与所述供电接口202对接后产生的通道阻抗，其可理解为前文所涉及的第一通道电阻rpath1与第二通道电阻rpath2所形成的整体的通道阻抗。

其中一种实施方式中，可利用(vbus-v1)/isink计算第一通道电阻rpath1与第二通道电阻rpath2所形成的整体的通道阻抗。

具体实施过程中，若(vbus-v1)/isink的计算结果，即计算出的整体的通道阻抗超出预设的第一阈值，例如大于该第一阈值，则可判断接头或触点接触不良或线缆阻抗过高，进而，逻辑控制模块101还可对外输出提醒信息，以提示用户采集合理的应对措施。

可见，逻辑控制模块101，还可用于在所述充电接口102与所述供电接口202对接后产生的通道阻抗大于第一阈值时，确定接头或触点接触不良或线缆阻抗过高，和/或：对外输出提醒信息。

可见，以上实施方式中，可先检测电源输入节点的供电电压，再通过控制电源输入节点与地之间的电流，检测此时的第一电压，进而，根据电压与电流的数值，可确定接口对接后产生的通道阻抗，从而有利于判断接口是否发生触头或触点接触不良或线缆阻抗过高等情况。因而，以上实施方式可无需通过通信线路自外部电源获悉供电电压，避免了因通信线路带来的问题，从而有效提高了适用范围，降低了成本，且有利于降低计算出来的阻抗的误差。

图2是本实用新型一实施例中可充电的电子设备的构造示意图一。

请参考图2，所述的电子设备，还包括第一开关105与第一电流源106，所述第一电流源106与所述第一开关105串联后连接于所述电源输入节点103与地之间，所述第一开关105连接所述逻辑控制模块101；所述第一电流源106能够在所述第一开关105被所述逻辑控制模块101控制导通时使得所述电源输入节点103与地之间的电流为所述第一电流，即为isink。

第一电流源106，可以为任意能够将线路的电流固定为特定值或特定范围内的器件或器件的组合，具体实施过程中，第一电流源可以为短时开启的高精度电流源，其所固定的电流值可例如为500毫安。通过高精度的电流源，可有利于得到相对更精确的通道阻抗。

第一开关105，可以为任意可控制线路通断的器件，其两端可连接于第一电流源106与地之间，第一开关105的控制端可连接逻辑控制模块101。

可见，在以上实施方式中，控制所述电源输入节点103与地之间的电流为第一电流的过程，可具体为控制第一开关105导通的过程。

图3是本实用新型一实施例中可充电的电子设备的构造示意图二。

请参考图3，所述逻辑控制模块101还可用于：

在所述外部供电节点201未向所述电源输入节点103供电时，控制输入所述电源输入节点103的电流为第二电流，并检测此时所述电源输入节点103的第二电压；该第二电流可表征为isrc，该第二电压可表征为v2，即此时vin＝v2；

根据所述第二电压与所述第二电流，确定所述电源输入节点的对地阻抗，该对地阻抗可理解为无源对地阻抗。

其中一种实施方式中，可利用v2/isrc计算第一泄漏电阻rleakage1产生的对地阻抗，或者第二泄漏电阻rleakage2产生的对地阻抗，再或者第一泄漏电阻rleakage1与第二泄漏电阻rleakage2所形成的整体的对地阻抗，其中的整体的对地阻抗可例如理解为第一泄漏电阻rleakage1与第二泄漏电阻rleakage2并联后的阻值。

具体实施过程中，若v2/isrc的计算结果，即计算出的整体的对地阻抗偏小，例如小于该第二阈值，则可判断该阻抗不正常，进而，逻辑控制模块101还可对外输出提醒信息，以提示用户采集合理的应对措施。

可见，逻辑控制模块101，还可用于在无源对地阻抗小于第二阈值时，确定发生了短路或漏电，和/或：对外输出提醒信息。

通过逻辑控制模块的管理，可预先测试电子设备是否有漏电情况，此外，即使在接入外部电源时，外部电源处于断开输出的条件下，依旧可以检测到外部电源的漏电情况，同时，若供电接口的地线与外部供电节点对应的地间通过电源线连接，则也可检测该电源线内部的漏电情况。换言之，以上实施方式的检测结果检测到的是以上三处对地漏电阻抗的并联结果，进而以上任何一处有漏电时都可以检测到。

其中一种实施方式中，请参考图3，所述的电子设备，还包括第二开关108与第二电流源109，所述第二电流源109与所述第二开关108串联后连接于一电源端107与所述电源输入节点103之间，所述第二开关108连接所述逻辑控制模块101；所述第二电流源109能够在所述第二开关108被所述逻辑控制模块101控制导通时使得所述电源端107与所述电源输入节点103之间的电流为所述第二电流，即为isrc。该电源端107的电压可被表征为vdd。

第二电流源109，可以为任意能够将线路的电流固定为特定值或特定范围内的器件或器件的组合，具体实施过程中，第二电流源可以为短时开启的高精度电流源，通过高精度的电流源，可有利于得到相对更精确的对地阻抗。

第二开关108，可以为任意可控制线路通断的器件，其两端可连接于第二电流源109与电源输入节点103之间，第二开关109的控制端可连接逻辑控制模块101。

可见，在以上实施方式中，控制输入所述电源输入节点103的电流为第二电流的过程，可具体为控制第二开关108导通的过程。

可见，通过以上实施方式，可在外部电源未供电时对电源节点输入第二电流，检测此时的第二电压，再根据电压与电流的数值确定对地阻抗，从而可有利于判断电源接入点是否发生对地的短路或漏电，进而，在已排除对地短路与漏电的情况下，可有利于更准确地确定通道阻抗。

图4是本实用新型一实施例中可充电的电子设备的构造示意图三。

请参考图4，所述的电子设备，还包括第三开关110，所述第三开关110设于所述电源输入节点103与所述负载104之间，所述第三开关110连接所述逻辑控制模块101，具体可理解为第三开关110的控制端连接所述逻辑控制模块101。其中的第三开关110可以为任意能够控制线路通断的器件。

所述逻辑控制模块101具体用于通过控制所述第三开关110断开，使得所述电源输入节点103与所述负载104断开。

在本实施例所述涉及的处理过程中，第三开关110可始终保持断开，以避免检测过程中电流对负载造成影响，或避免负载对检测过程造成影响，同时，在开始充电后，第三开关110可闭合，对应的第一开关105与第二开关108可断开。

此外，第一开关105、第二开关108与第三开关110还可采用其他例如使能控制、禁能控制的方式来实现。

图5是本实用新型一实施例中可充电的电子设备的构造示意图四。

请参考图5，所述的电子设备，还包括采样模块111，所述采样模块111连接于所述逻辑控制模块101与所述电源输入节点103之间，以采集所述电源输入节点103的电压并反馈至所述逻辑控制模块101，以使得所述逻辑控制模块101确定所述第一电压v1与所述供电电压vbus，同时还可确定第二电压v2。

采样模块111，可以为任意能够采样电压信息的电路模块，反馈至逻辑控制模块101的信号可以为数字信号，其可便于逻辑控制模块101对电压信息的缓存、处理。

其中一种实施方式中，所述采样模块111包括第一电阻r1、第二电阻r2与模数转换器adc。

所述第一电阻r1的第一端连接所述电源输入节点103，所述第一电阻r1的第二端连接至所述第二电阻r2的第一端，所述第二电阻r2的第二端接地，所述模数转换器adc的第一端连接于所述第一电阻r1与所述第二电阻r2之间，所述模数转换器adc的第二端连接所述逻辑控制模块101。

其中的第一电阻r1可以为单一的电阻，也可以为多个电阻串联和/或并联后形成的整体，其中的第二电阻r2可以为单一的电阻，也可以为多个电阻串联和/或并联后形成的整体。任意能够起到分压作用的电阻，均不脱离以上描述的范围。

另一实施方式中，还可将第一电阻r1与第二电阻r2省略或集成于模数转换器adc内。同时，模数转换器adc也可集成于逻辑控制模块101。

此外，逻辑控制模块101也可通过电源端107供电。

图6是本实用新型一实施例中充电接口检测电路结构与可充电的电子设备的电路示意图。其可理解为以上所涉及各实施方式结合后得到的电路。

请参考图6，其中可利用rload表征负载104，利用s1表征第一开关105，利用s2表征第二开关108，利用s3表征第三开关110。

具体实施过程中，为避免电子设备系统内部负载影响检测，先断开第三开关s3，保持第一开关s1处于断开状态，然后导通第二开关s2，此时外部电源2未接入或外部电源2接入但未打开电压，利用第二电流源109的电流isrc，可检测接口是否有电源输入节点103对地短路或漏电情况，另外，如果外部供电节点201处有短路漏电情况，一样也会反应在电源输入节点10的电压的测试结果上，即：v1＝vin＝isrc*(rleakage1或rleakage2或两者之并联阻值)。故而，逻辑控制模块101通过采样模块111中的模数转换器adc可以得到此时的电源输入节点103的电压vin，即v1，再根据固定的isrc，通过v1/isrc得到电源输入节点或整个电源线上的无源对地阻抗情况。

如果此阻抗偏小即不正常则需要向系统报警，以便系统采取相应保护措施，如果此阻抗相对较大，则处于正常状态,说明电源输入节点103没有对地漏电，具体可利用前文所涉及的第二阈值作为判断是否阻抗偏小的判断依据。

当外部电源2接入时，逻辑控制模块101可断开第一开关s1、第二开关s2和第三开关s3，并通过采样模块111中的第一电阻r1和第二电阻r2分压，再经由模数转换器adc测得电源接入节点103的电压vin，具体的，可以在较短时间间隔(比如几个毫秒)连续测量多次再取平均值，由于此时通路电流基本为零，这时得到的电源接入节点103的电压vin其实就是外部供电节点的供电电压vbus。

此后，可闭合第一开关s1，继续保持第二开关s2和第三开关s3处于断开状态，再用前文相同或相似的方法测得电源接入节点103的电压为v2，即vin＝v2,进而，所得到的(vbus-v2)/isink即为rpath1+rpath2的通道阻抗，如果这个通道阻抗超出正常值，即可初步判断接头或触点接触不良或线缆阻抗过高,进而提醒系统采取合理的应对措施。

本实施例还提供了一种充电接口检测电路结构，包括前文所涉及的可充电的电子设备与具有外部供电节点与供电接口的外部电源。

图7是本实用新型一实施例中通道阻抗的检测方法的流程示意图一；图8是本实用新型一实施例中通道阻抗的检测方法的流程示意图二。

请参考图7和图8，通道阻抗的检测方法，包括：

s31：控制电子设备的电源输入节点与电子设备的负载断开；

s32：外部电源的外部供电节点向所述电源输入节点供电；

s33：检测所述电源输入节点的电压作为所述外部供电节点的供电电压；

s34：控制所述电源输入节点与地之间的电流为第一电流，并检测此时所述电源输入节点的第一电压；

s35：根据所述供电电压、所述第一电压与所述第一电流，确定所述电子设备的充电接口与所述外部电源的供电接口对接后产生的通道阻抗。

可选的，步骤s31之后，还可包括：

s36：所述外部供电节点未向所述电源输入节点供电；

s37：控制输入所述电源输入节点的电流为第二电流，并检测此时所述电源输入节点的第二电压；

s38：根据所述第二电压与所述第二电流，确定所述电源输入节点的对地阻抗。

以上步骤s36至s38的过程可在步骤s32之前实施，同时，本实施例也不排除在步骤s35之后实施的实施方式。

此外，以上处理过程、技术名词、技术效果等，均可参照图1至图6所示实施方式中的相关描述理解。

综上所述，本实用新型提供的可充电的电子设备与充电接口检测电路结构中，通过第一开关与第一电流源的设置，可便于利用第一电流源确定电源输入节点与地之前的第一电流，使得电路满足通道阻抗检测的需求，进而，由于逻辑控制模块直接或间接连接电源输入节点，可采集电源输入节点在第一电流下的第一电压，可见，本实用新型的电路结构可适于产生并使得逻辑控制模块获悉以上的第一电流与第一电压，从而为通道阻抗的计算提供硬件基础。

因而，基于本实用新型的硬件基础，可无需通过通信线路自外部电源获悉供电电压，避免了因通信线路带来的问题，从而有利于提高适用范围，降低成本，且检测流程中还可有利于降低计算出来的阻抗的误差，提高精准度。

本实用新型可选方案中，通过第二开关与第二电流源的设置，还可便于便于利用第二电流源控制对电源输入节点所输入的电流为第二电流，使得电路满足对地阻抗检测的需求，进而，由于逻辑控制模块直接或间接连接电源输入节点，可采集电源输入节点的第二电流下的第二电压，可见，本实用新型的电路结构可适于产生并使得逻辑控制模块获悉以上的第二电流与第二电压，从而为对地阻抗的计算提供硬件基础。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述各方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成。前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中。该程序在执行时，执行包括上述各方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：rom、ram、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。