使CtoLighting线实现反向给TypeC设备充电方法、控制电路及充电器与流程

使c to lighting线实现反向给typec设备充电方法、控制电路及充电器
技术领域
1.本发明涉及可使c to lighting线实现反向给typec设备充电的方法、控制电路及充电器。


背景技术：

2.目前世界上的移动设备，从操作系统的角度来分，大体上分为两类，一类是采用安卓操作系统的移动设备，如安卓手机和安卓平板电脑等；另一类是采用苹果操作系统的移动设备，如苹果手机和苹果平板电脑等。
3.对于给采用安卓操作系统带typec接口的移动设备充电时，一般采用带typec接口的充电器，利于c to c数据线（即typec to typec数据线）对采用安卓操作系统的移动设备进行充电；对于给采用苹果操作系统带lighting接口的移动设备充电时，一般采用带typec接口的充电器，利于c to lighting数据线（即typec to lighting数据线）对采用苹果操作系统的移动设备进行充电；现在许多用户既具有采用安卓操作系统的移动设备，又具有采用苹果操作系统的移动设备，那么这些用户就需要准备至少一个带typec接口的充电器，以及两根数据线（c to c数据线和c to lighting数据线）才可以实现对两种不同操作系统的移动设备进行充电。这一方面存在携带不便的问题，需要带两种不同的数据线；另一方面如果丢失了c to c数据线，只有c to lighting数据线时，就无法对带typec接口的安卓移动设备进行充电。
4.如何使充电器只需利用一根c to lighting数据线就可以实现既对安卓移动设备充电，又可对苹果移动设备充电是本行业的技术人员亟待解决的问题。


技术实现要素：

5.本发明的目的是提供一种使c to lighting线实现反向给typec设备充电的方法、控制电路及充电器。
6.为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：提供—种使c to lighting线实现反向给typec设备充电的方法，适合于带有mcu和lighting母座，且充电电路通过mcu给lighting母座提供电源的充电器上使用；控制电路按如下步骤工作：s1、控制电路上电；s2、控制电路判断c to lighting数据线是否插入到lighting母座，如果是进入s3步，如果否返回s1步；s3、控制电路判断控制电路与c to lighting数据线是否对码握手成功，如果是进入s4步，如果否返回s1步；s4、控制电路检测c to lighting数据线是否接入了受电设备，如果是进入s6步，如果否进入s5步；
s5、控制电路检测c to lighting数据线是否移除，如果是进入s10步，如果否返回s4步；s6、控制电路给受电设备输出复位电平；s7、控制电路锁定受电设备，并且给受电设备充电；s8、控制电路检测受电设备是否移除，如果是进入s9步，如果否循环s8步；s9、解除对受电设备的锁定，并将控制电路输出电压复位至协议电压；s10、结束。
7.作为对本发明的改进，在所述s8否之后还包括s11步， s11步：检测c to lighting数据线是否移除，如果是进入s9步，如果否返回s8步。
8.作为对本发明的改进， 在所述s11否之后还包括s12步：检测受电设备是否过压和过温，如果是进入s9步，如果否返回s8步。
9.作为对本发明的改进，在所述s8否之后还包括s12步：检测受电设备是否过压和过温，如果是进入s9步，如果否返回s8步。本发明还提供一种使c to lighting线实现反向给typec设备充电的控制电路，适合于带有mcu和lighting母座，且充电电路通过mcu给lighting母座提供电源的充电器上使用，其特征在于，包括：上电模块，使控制电路上电；数据线检测模块，控制电路检测c to lighting数据线是否插入到lighting母座；数据线握手模块，如果c to lighting数据线已插入到lighting母座， 控制电路与c to lighting数据线对码握手；受电设备检测模块，控制电路检测c to lighting数据线是否接入了受电设备，或者控制电路检测受电设备是否移除；复位电平输出模块，如果受电设备已接入，则控制电路给受电设备输出复位电平；受电设备锁定模块，控制电路锁定受电设备，并且给受电设备充电；解锁模块，解除对受电设备的锁定，并将控制电路输出电压复位至协议电压；结束模块，控制电路结束工作程序。
10.作为对本发明的改进，所述受电设备检测模块还用于检测c to lighting数据线是否移除、检测受电设备的电压是否过高或检测受电设备的温度是否过高；或者，检测c to lighting数据线是否移除、检测受电设备的电压是否过高和检测受电设备的温度是否过高的两种或两种以上的组合。
11.本发明还提供一种充电器，包括，电源电路，用于将市电通过ac-dc电路或者通过dc-dc电路转换为后级充电电路所需的相应电压；所述ac-dc电路或者dc-dc电路所输出的电压受充电电路的控制；充电电路，支持qc和pd快充协议；控制电路，与所述充电电路电性连接；ldo电路，其输入端与所述电源电路连接，其输出端与所述控制电路连接，并为所述控制电路提供工作电压；lighting母座，与所述充电电路电性连接，并可通过c to lighting数据线反向与带type-c接口的受电设备连接；
其中，控制电路是按上述的方法工作的。
12.作为对本发明的改进，本发明还包括type-c母座，所述type-c母座与所述充电电路电性连接。
13.作为对本发明的改进，所述充电电路包括双口控制器u3及其外围电路，所述双口控制器u3分别与type-c母座和lighting母座电性连接；双口控制器u3的输出部分采用单独外部pmos管，所述双口控制器u3支持前级供电控制，通过双口控制器u3的opto引脚控制光耦u1，从而调节前级ac-dc模块同步整流电路输出电压；当电源电路为dc-dc模式时，双口控制器u3也可以通过vfb引脚，反馈调节dc-dc降压电路，使vpwr脚得到相应电压；lighting母座的第6引脚和第7引脚与双口控制器u3的dm2脚、dp2脚连接。
14.作为对本发明的改进，所述控制电路包括mcu u5及其外围电路，所述mcu u5由ldo u4提供稳定的5v工作电压，mcu u5的12脚是id0脚，通过id0脚，mcu u5判断c-lighting数据线是否接入lighting母座，接入后则通过id0脚与c-lighting数据线进行对码通讯，使c-lighting数据线内部电路正常打开电源通路；mcu u5的8脚、9脚和15脚共同组成协调电路，配合 mcu u5自带的程序，使得带有type-c接口的受电设备可以正常充电。
15.本发明由于采用了在现有充电器的基础上增加了控制电路及lighting母座，并且将控制电路中的mcu配置成按预定方法工作的模式，这样，就可以实现用c to lighting线实现反向给带有type-c接口的受电设备进行充电的功能；当增加一个type-c母座后，还可以用一个充电器和一根c-lighting数据线，实现既可以对安卓设备充电（c-lighting数据线反向连接），又可以对苹果设备充电（c-lighting数据线正向连接）充电。
附图说明
16.图1是本发明方法的第一种实施例的方框示意图。
17.图2是本发明方法的第二种实施例的方框示意图。
18.图3是本发明方法的第三种实施例的方框示意图。
19.图4是本发明充电器的方框结构示意图。
20.图5是图4中的ac-dc模块的电路原理示意图。
21.图6是图4中的dc-dc模块的电路原理示意图。
22.图7是图4中的充电电路的电路原理示意图。
23.图8是图4中的控制电路的电路原理示意图。
24.图9是图4中的又一种充电电路的电路原理示意图（与type-c母座连接）。
25.图10是图4中的再一种充电电路的电路原理示意图（与lighting母座）。
具体实施方式
26.下面将对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
27.请参见图1，图1揭示的是—种使c to lighting线实现反向给typec设备充电的方法，适合于带有mcu和lighting母座，且充电电路通过mcu给lighting母座提供电源的充电器上使用；控制电路按如下步骤工作：s1、给控制电路上电；
s2、控制电路判断c to lighting数据线是否插入到lighting母座，如果是进入s3步，如果否返回s1步；s3、控制电路判断控制电路与c to lighting数据线是否对码握手成功（通过控制电路中的mcu的id0脚来实现对码握手），如果是进入s4步，如果否返回s1步；s4、控制电路检测c to lighting数据线是否接入了受电设备，（通过控制电路中的mcu的icc脚来实现检测）如果是进入s6步，如果否进入s5步；s5、控制电路检测c to lighting数据线是否移除，如果是进入s10步，如果否返回s4步；s6、控制电路给受电设备输出复位电平（通过控制电路中的mcu的icc脚来输出复位电平）；s7、控制电路锁定受电设备（通过控制电路中的mcu的ccp脚来实现锁定），并且给受电设备充电；s8、控制电路检测受电设备是否移除（通过控制电路中的mcu的icc脚来检测受电设备），如果是进入s9步，如果否循环s8步；s9、解除对受电设备的锁定（通过控制电路中的mcu的ccp脚来解除锁定），并将控制电路输出电压复位至协议电压（通过控制电路中的mcu的icc脚来复位协议电压）；s10、结束。
28.请参见图2，在所述s8否之后还包括s11步， s11步：检测c to lighting数据线是否移除，如果是进入s9步，如果否返回s8步。
29.请参见图3， 在所述s11否之后还包括s12步：检测受电设备是否过压和过温，通过mcu自带的检测电路实现过压和过温的检测，如果是进入s9步，如果否返回s8步。本发明还提供一种使c to lighting线实现反向给typec设备充电的控制电路（未画图），适合于带有mcu和lighting母座，且充电电路通过mcu给lighting母座提供电源的充电器上使用，其特征在于，包括：上电模块，使控制电路上电；数据线检测模块，控制电路检测c to lighting数据线是否插入到lighting母座；数据线握手模块，如果c to lighting数据线已插入到lighting母座， 控制电路与c to lighting数据线对码握手；受电设备检测模块，控制电路检测c to lighting数据线是否接入了受电设备，或者控制电路检测受电设备是否移除；复位电平输出模块，如果受电设备已接入，则控制电路给受电设备输出复位电平；受电设备锁定模块，控制电路锁定受电设备，并且给受电设备充电；解锁模块，解除对受电设备的锁定，并将控制电路输出电压复位至协议电压；结束模块，控制电路结束工作程序。
30.优选的，所述受电设备检测模块还用于检测c to lighting数据线是否移除、检测受电设备的电压是否过高或检测受电设备的温度是否过高；或者，检测c to lighting数据线是否移除、检测受电设备的电压是否过高和检测受电设备的温度是否过高的两种或两种以上的组合。
31.请参见图4，图4是本发明充电器的方框结构示意图，本发明还提供一种充电器，包
括，电源电路1，用于将市电通过ac-dc电路或者通过dc-dc电路转换为后级充电电路2所需的相应电压；所述ac-dc电路或者dc-dc电路所输出的电压受充电电路2的控制；本实施例中，dc-dc电路12可以采用型号为tps5450的集成芯片，其具有反馈调节电压，输出电流满足需要的特点；充电电路2，支持qc和pd快充协议；控制电路4，与所述充电电路（2）电性连接；ldo电路5，其输入端与所述电源电路1连接，其输出端与所述控制电路4连接，并为所述控制电路4提供工作电压；lighting母座6，与所述充电电路2电性连接，并可通过c to lighting数据线反向与带type-c接口的受电设备连接；其中，控制电路4是按上述的方法工作的。
32.优选的，本发明还包括type-c母座3，所述type-c母座3与所述充电电路2电性连接；实现一个充电器用一根c-lighting数据线，既可以对安卓设备充电（c-lighting数据线反向连接），又可以对苹果设备充电（c-lighting数据线正向连接）。
33.请参见图5和图6，本发明中的电源电路1可以是ad-dc电路11，也可以是dc-dc电路12，两者二选一；所述ad-dc电路11包括变压器t1、由电容c4和二极管d1构成的整流滤波电路和光耦u1；所述dc-dc电路12采用的是集成电路u2, 集成电路u2具有受控脚vfb。ad-dc电路11和dc-dc电路12的作用是给后级电路提供合适的电源，本发明中的ad-dc电路11和dc-dc电路12是常规电路，在这里不再赘述；一般情况下，作为手机适配器使用时大多采用ac-dc模式，作为车载充电器使用时大多采用dc-dc模式。
34.请参见图7，本发明中的充电电路2包括双口控制器u3及其外围电路，其中，双口控制器u3可以采用型号为xpd738的控制器(pd3.0认证tid：3479)，双口控制器u3可以实现pd协议充电，qc协议充电，双口控制器u3分别与typec母座3和lighting母座6电性连接，其中typec母座3使用双口控制器u3中的typec pd充电部分，lighting母座6使用双口控制器u3的type-a充电部分，因此lighting母座6也具备了双口控制器u3的type-a部分的充电协议，其中包括qc2.0、qc3.0协议；双口控制器u3的输出部分采用单独外部pmos管，因此双口控制器u3和后述的控制电路4可同时控制输出，双口控制器u3中的电阻r4为lighting母座6的电流检测电阻，使得双口控制器u3可以自行检测是否双口同时充电，并作出合理的充电功率分配，充电电压控制；双口控制器u3支持前级供电控制，可以通过双口控制器u3的opto引脚控制光耦u1，从而调节前级ac-dc模块11同步整流电路输出电压；当电源电路1为dc-dc模式时，双口控制器u3也可以同步vfb引脚，反馈调节dc-dc降压电路，使vpwr脚得到相应电压； lighting母座的第6引脚和第7引脚直接连接双口控制器u3的dm2脚、dp2脚，主要作用是typec设备接入后，通过双口控制器u3自带快充协议通讯，来调节受电设备（未画出）的电压和电流。lighting母座6的2脚和5脚分别与c to lighting数据线的cc脚和id0脚连接。
35.请参见图8，本发明中的控制电路4包括mcu （微控制单元，microcontroller unit）u5及其外围电路，mcu u5为一款带有adc（模数转换电路）、电压比较器和pwm输出的通用型芯片，mcu u5由ldo（低压差线性稳压器）u4提供稳定的5v工作电压，mcu u5的12脚是id0脚，通过id0脚，mcu u5可以判断c-lighting数据线（未画出）是否接入lighting母座6，
接入后则通过id0脚与c-lighting数据线进行对码通讯，使c-lighting数据线内部电路正常打开电源通路，使受电设备可以正常接收充电器充电；mcu u5的8脚、9脚和15脚共同组成协调电路，配合 mcu u5自带的程序，使得带有type-c接口的受电设备可以正常充电；这样可以解决如果直接将c to lighting数据线和受电设备与mcu u5连接时，由于c to lighting数据线本身是控制电路4的受电外设，受电设备（如手机或平板电脑）也是受电外设，两个受电外设同时并联在一起，会导致qc和pd协议通讯异常，以及如果c to lighting数据线先接入受电设备，c to lighting数据线再接入lighting母座6时，由于c to lighting线内部电路，受电设备会认定otg外设接入，受电设备对外供电，充电器无法正常充电的问题。
36.本发明中，所述mcu u5的1脚用于检测充电器温度，mcu u5的16脚检测充电器电压；mcu u5的内部集成有过压、欠压、过流、过温保护电路，当发生保护条件时，通过mcu u5的8脚、10脚、11脚通知双口控制器u3切断供电或降低输出电压，以达到保护效果。
37.为了达到双口同时充电的目的，在使用dc-dc模式的pd快充方式时，可以采用两颗芯片来代替mcu u5（见图9和图10），两颗芯片可以是相同的芯片，也可以是不相同的芯片，本实施例中，采用的相同的两颗芯片，即第一芯片u6和第二芯片u7型号相同, 所述第一芯片u6和第二芯片u7均采用的是富满微电子的型号为xpm52c的芯片，所述第一芯片u6和第二芯片u7是一款usb pd多协议降压芯片，双芯片并联使用，比起mcu u5的优势是可双口同时充电，可自动分配功率，双回路快充互不影响。
38.所述第一芯片u6与typec母座3连接，是usb pd到typec口的充电电路，其typec口支持xpm52c的所有快充协议，并通过link脚与第二芯片u7进行功率调节；所述第二芯片u7与lighting母座6连接，具体地说，是lighting母座6的2脚与所述第二芯片u7的cc1脚连接，通过lighting母座6的2脚与所述第二芯片u7的cc1脚完成pd相应的通讯。
39.本实施例中的控制电路4部分，与上述图8所示相同，其结构与原理在这里不再赘述。
40.以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。