感应型电流及USB双模充电控制电路及实现方法

摘要

本发明涉及一种感应型电流USB双模充电控制电路及实现方法，主电路由微处理器、电流感应电路及USB控制电路连接构成，微处理器采用IDT_P9035A_DST，电流感应电路由运算放大器AZV831、晶体管Q1及阻容元件组成；USB控制电路由输出稳压芯片UP7534GMA5-15、晶闸管Q3、USB接口及阻容元件组成，当无线充电器电路进行充电作业时，加载在运算放大器AZV831管脚3、管脚4之间的电压小于无线充电器电路未进行充电作业时，微处理器IDT_P9035A_DST根据感应ISNS管脚电压的实时变化情况，来计算剩余的电流的状态，进行电量分配；利用有限输出1.8A电流的电源适配器，在保证无线充电能正常使用的情况下，计算多余的可用电流，通过有线的USB接口给手机充电。

权利要求

1.感应型电流及USB双模充电控制电路，其特征在于，主电路由微处理器、电流感应电路及USB控制电路连接构成，通过微处理器的程序执行信号处理过程，进而控制电流感应电路及USB控制电路实现双模充电电流输出；以此电路为平台，实现感应型电流、USB充电控制；

所述微处理器采用IDT_P9035A_DST；

所述电流感应电路由运算放大器AZV831、晶体管Q1及阻容元件组成；

所述USB控制电路由输出稳压芯片UP7534GMA5-15、晶闸管Q3、USB接口及阻容元件组成；

电流感应电路的运算放大器AZV831同相输入端管脚3通过电阻R26连接电阻R24的一端，从此端连接无线充电器电路；

运算放大器AZV831反相输入端管脚4通过电阻R25连接电阻R24的另一端，从此端连接5V电源正极；

运算放大器AZV831输出端管脚1通过电阻R28连接晶体管Q1基极，晶体管Q1的集电极通过电阻R30连接微处理器IDT_P9035A_DST的ISNS管脚，通过电阻R29接地；

运算放大器AZV831的管脚2、管脚5之间跨接反馈电容C27，管脚5连接5V电源正极，管脚2接地；

滤波电容C40、电容C41并联后跨接在5V电源正极和地之间；

5V电源正极通过电阻R24为无线充电器电路提供充电电源；

当手机在无线充电装置上充电时，5V电源流经电阻R24的无线充电电流在电阻R24上产生压降，此压降加载在运算放大器AZV831管脚3、管脚4之间，电压信号通过运算放大器AZV831比较、放大、转换产生的电流信号，通过运算放大器AZV831输出端管脚1送入晶体管Q1基极，晶体管Q1将电流信号放大，经晶体管Q1集电极送入微处理器IDT_P9035A_DST的ISNS管脚；

感应型电流及USB双模充电控制电路上接通电源后，5V电源为无线充电器电路提供充电电流时，加载在运算放大器AZV831管脚3、管脚4之间的电压小于无线充电器电路未进行充电作业时加载在运算放大器AZV831管脚3、管脚4之间的电压；微处理器IDT_P9035A_DST根据感应ISNS管脚电压的实时变化情况，来计算剩余的电流的状态，进行电量分配；

由微处理器IDT_P9035A_DST的GPIO4管脚输出信号控制所述USB控制电路的输出稳压芯片UP7534GMA5-15的输出状态，为有线充电器提供稳定的电压，通过微处理器IDT_P9035A_DST的GPIO2管脚输出控制信号，控制USB接口的数据线(D+,D-)电压，手机根据USB接口的数据线(D+,D-)电压的数据决定充电模式。

2.如权利要求1所述的感应型电流及USB双模充电控制电路的实现方法，其特征在于，当有手机通过无线充电装置充电时，充电电流在1.3A以上时，充电电流经过电阻R24和运算放大器AZV831信号转换和大小比较，从运算放大器AZV831的管脚1输出高电平，作用在晶体管Q1的基极，使晶体管Q1处于截至状态，因此微处理器IDT_P9035A_DST的ISNS管脚输入为低电平信号，微处理器IDT_P9035A_DST通过内部计算，使微处理器IDT_P9035A_DST的GPIO4管脚输出低电平，传到输出稳压芯片UP7534GMA5-15的使能端4脚，该芯片的使能端为高电平有效，输出稳压芯片UP7534GMA5-15的输出端1脚没有输出，无法给手机充电；

当无线充电电流在0.25A——1.2A时，充电电流经过电阻R24，径运算放大器AZV831的信号转换、大小比较，从运算放大器AZV831的输出端1脚输出低电平，作用在晶体管Q1的基极，晶体管Q1导通，晶体管Q1集电极电压升高，晶体管Q1集电极的高电平信号传输到微处理器IDT_P9035A_DST的ISNS管脚，通过微处理器IDT_P9035A_DST的内部程序计算、处理，微处理器IDT_P9035A_DST的GPIO4管脚输出高电平，传到输出稳压芯片UP7534GMA5-15的使能端4脚，输出稳压芯片UP7534GMA5-15正常工作，该芯片的输出端1脚有电压输出，能够给手机充电；

同时微处理器IDT_P9035A_DST通过内部程序计算，其GPIO2管脚输出低电平，通过一个电阻加到Q3的栅极，使Q3处于截至状态，电源Vcc需经过电阻R49,R47和R48分压，给充电手机USB接口的数据线D+，D-电压信号，充电手机检测到USB接口的数据信号，使手机充电电流保持在500mA；

当无线充电电流在0.15A以下时，充电电流经过R24和运算放大器AZV831的信号转换，大小比较，从运算放大器AZV831的输出端1脚输出低电平，作用在Q1的基极，Q1导通，无线充电电流通过运算放大器AZV831转换出来的信号，传输到微处理器IDT_P9035A_DST的ISNS管脚，MCU通过内部计算，使MCU的GPIO4管脚输出高电平，给到输出稳压芯片UP7534GMA5-15的使能端4脚，该芯片的使能端为高电平有效，因此输出稳压芯片UP7534GMA5-15能正常工作，该芯片的输出端1脚有电压输出，能够给手机充电，同时MCU通过内部计算，MCU的GPIO2管脚输出高电平，通过一个电阻加到晶闸管Q3的栅极，使晶闸管Q3处于导通状态，电流不经过电阻R47，电源Vcc只经过电阻R49和R48分压，加到充电手机USB接口的数据线D+，D-，充电手机检测到USB接口的数据信号，根据手机的电池电量多少充电，使手机充电电流不受限制；

利用USB接口充电的装置为待充电手机，待充电手机通过检测USB接口的数据线(D+,D-)电压，来识别USB接口的充电模式，由微处理器IDT_P9035A_DS对当前状态与之前状态是否一样进行判断，当感应到无线充电电流发生变化，微处理器的GPIO4管脚输出低电压并延迟2秒，使输出稳压芯片UP7534GMA5重新启动，把USB输出复位；

由运算放大器AZV831和低阻值电阻R24把电流变转为电压，微处理器IDT_P9035A_DST对其ISNS管脚的信号进行时实监测，根据监测到的电压数据，微处理器IDT_P9035A_DST程序进行计算，然后，通过GPIO4脚输出高电平，控制输出稳压芯片UP7534GMA5-15的使能端既管脚4，此时输出稳压芯片P7534GMA5-15正常工作，该芯片的输出端1脚有电压输出，把多余的电流供到有线充电接口；

有线充电可用电流=电源适配器的供应电流–无线充电设备使用电流；

当所述USB控制电路的USB接口输出的电流仅为500mA时，有线充电处于低速充电模式；

当所述电流感应电路的未连接无线充电器电路，或无线充电器电路进未进行无线充电的状态时，有线充电处于满荷充电模式；

当所述USB控制电路的USB接口（USB2.0Mode）输出的电流不足500mA时，这个时候由微处理器IDT_P9035A_DST根据ISNS管脚检测到电流信号，使其GPIO4脚输出低电平，控制输出稳压芯片UP7534GMA5-15的使能端即管脚4，使输出稳压芯片UP7534GMA5-15停止工作，该芯片的输出端即管脚1没有电压输出，由此中断有线充电。

说明书

感应型电流及USB双模充电控制电路及实现方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种充电控制电路，特别涉及一种感应型电流及USB双模充电控制电路，用于实现有线/无线两种充电模式同时为两部手机充电。

背景技术

[0002] 传统的手机有线充电模式在使用过程中，需要反复的插拔充电插头。日常生活，工作，休闲中，智能手机的耗电量相对较大，需要随时补充电力。充电中接打电话，办公上网，休闲娱乐又会有安全隐患；而手机无线充电成为未来发展的方向，现在无线充电的产品很多，其缺点是：由于给无线充电器提供直流电的适配器，其输出电流是有限的（1.8A）所以其充电的时间较长，只有在时间宽裕的时候使用。

[0003] 随着现代社会拥有两部手机人士逐渐增多，只能为一部手机进行充电的模式逐步无法满足当今用户的实际需求.鉴于现有技术存在的不足。

[0004] 以往的有线或无线充电器的共同缺点是充电器1台只能充1个手机。

[0005] 而今，市场需要提供一种更加安全便捷，人性化的、即能同时为两部手机充电的无线充电器，由于给无线充电器提供直流电的适配器，其输出电流是有限的（1.8A），因此需要设计一种新型的USB充电控制电路，其利用有限输出电流（1.8A）的电源适配器，在保证无线充电能正常使用的情况下，计算多余的可用电流，通过有线的USB接口给手机充电的技术及充电控制电路。目前国内尚未见到此类产品，也未见相关技术文献报道。

发明内容

[0006] 本发明的目的就是为克服现有技术的不足，提供一种感应型电流及USB双模充电控制电路设计方案，利用有限输入电流（电源适配器供应直流电源），在保证第一无线充电装置正常使用的情况下，通过计算剩余的可用电流，利用剩余的可用电流通过USB接口给另一部手机充电。

[0007] 本发明是通过这样的技术方案实现的：感应型电流及USB双模充电控制电路及实现方法，其特征在于，主电路由微处理器、电流感应电路及USB控制电路连接构成，通过微处理器的程序执行信号处理过程，进而控制电流感应电路及USB控制电路实现双模充电电流输出；以此电路为平台，实现感应型电流、USB充电控制；所述微处理器采用IDT_P9035A_DST；
所述电流感应电路由运算放大器AZV831、晶体管Q1及阻容元件组成；
所述USB控制电路由输出稳压芯片UP7534GMA5-15、晶闸管Q3、USB接口及阻容元件组成；
电流感应电路的运算放大器AZV831同相输入端管脚3通过电阻R26连接电阻R24的一端，从此端连接无线充电器电路；
运算放大器AZV831反相输入端管脚4通过电阻R25连接电阻R24的另一端，从此端连接5V电源正极；
运算放大器AZV831输出端管脚1通过电阻R28连接晶体管Q1基极，晶体管Q1的集电极通过电阻R30连接微处理器IDT_P9035A_DST的ISNS管脚，通过电阻R29接地；
运算放大器AZV831的管脚2、管脚5之间跨接反馈电容C27，管脚5连接5V电源正极，管脚2接地；
滤波电容C40、电容C41并联后跨接在5V电源正极和地之间；
5V电源正极通过电阻R24为无线充电器电路提供充电电源；
当手机在无线充电装置上充电时，5V电源流经电阻R24的无线充电电流在电阻R24上产生压降，此压降加载在运算放大器AZV831管脚3、管脚4之间，电压信号通过运算放大器AZV831比较、放大、转换产生的电流信号，通过运算放大器AZV831输出端管脚1送入晶体管Q1基极，晶体管Q1将电流信号放大，经晶体管Q1集电极送入微处理器IDT_P9035A_DST的ISNS管脚；
感应型电流及USB双模充电控制电路上接通电源后，5V电源为无线充电器电路提供充电电流时，加载在运算放大器AZV831管脚3、管脚4之间的电压小于无线充电器电路未进行充电作业时加载在运算放大器AZV831管脚3、管脚4之间的电压；微处理器IDT_P9035A_DST根据感应ISNS管脚电压的实时变化情况，来计算剩余的电流的状态，进行电量分配；
由微处理器IDT_P9035A_DST的GPIO4管脚输出信号控制所述USB控制电路的输出稳压芯片UP7534GMA5-15的输出状态，为有线充电器提供稳定的电压，通过微处理器IDT_P9035A_DST的GPIO2管脚输出控制信号，控制USB接口的数据线(D+,D-)电压，手机根据USB接口的数据线(D+,D-)电压的数据决定充电模式。

[0008] 本发明的有益效果是：利用有限输出电流（1.8A）的电源适配器，在保证无线充电能正常使用的情况下，计算多余的可用电流，通过有线的USB接口给手机充电的技术及充电控制电路。

附图说明

[0009] 图1、感应型电流USB双模充电控制电路图；图2、电源控制流程图。

具体实施方式

[0010] 为了更清楚的理解本发明，结合附图和实施例详细描述本发明：如图1、2所示，感应型电流USB双模充电控制电路，
感应型电流及USB双模充电控制电路，其特征在于，主电路由微处理器、电流感应电路及USB控制电路连接构成，通过微处理器的程序执行信号处理过程，进而控制电流感应电路及USB控制电路实现双模充电电流输出；以此电路为平台，实现感应型电流、USB充电控制；
所述微处理器采用IDT_P9035A_DST；
所述电流感应电路由运算放大器AZV831、晶体管Q1及阻容元件组成；
所述USB控制电路由输出稳压芯片UP7534GMA5-15、晶闸管Q3、USB接口及阻容元件组成；
电流感应电路由运算放大器AZV831、晶体管Q1及阻容元件组成；运算放大器AZV831同相输入端管脚3通过电阻R26连接电阻R26的一端，从此端连接无线充电器电路；
运算放大器AZV831反相输入端管脚4通过电阻R25连接电阻R26的另一端，从此端连接5V电源正极；
运算放大器AZV831输出端管脚1通过电阻R28连接晶体管Q1基极，晶体管Q1的集电极通过电阻R30连接微处理器IDT_P9035A_DST的ISNS管脚，通过电阻R29接地；
运算放大器AZV831的管脚2、管脚5之间跨接反馈电容C27，管脚5连接5V电源正极，管脚2接地；
电容C40、电容C41并联后跨接在5V电源正极和地之间；
5V电源正极通过电阻R26为无线充电器电路提供充电电源；
感应型电流及USB双模充电控制电路的实现方法，当有手机通过无线充电装置充电时，充电电流在1.3A以上时，充电电流经过电阻R24（0.022欧姆）和运算放大器AZV831信号转换和大小比较，从运算放大器AZV831的管脚1输出高电平，作用在晶体管Q1的基极，使晶体管Q1处于截至状态，因此微处理器IDT_P9035A_DST的ISNS管脚输入为低电平信号，微处理器IDT_P9035A_DST通过内部计算，使微处理器IDT_P9035A_DST的GPIO4管脚输出低电平，传到输出稳压芯片UP7534GMA5-15的使能端4脚，该芯片的使能端为高电平有效，输出稳压芯片UP7534GMA5-15的输出端1脚没有输出，无法给手机充电；
当无线充电电流在0.25A—1.2A时，充电电流经过电阻R24，径运算放大器AZV831的信号转换、大小比较，从运算放大器AZV831的输出端1脚输出低电平，作用在晶体管Q1的基极，晶体管Q1导通，晶体管Q1集电极电压升高，晶体管Q1集电极的高电平信号传输到微处理器IDT_P9035A_DST的ISNS管脚，通过微处理器IDT_P9035A_DST的内部程序计算、处理，微处理器IDT_P9035A_DST的GPIO4管脚输出高电平，传到输出稳压芯片UP7534GMA5-15的使能端4脚，输出稳压芯片UP7534GMA5-15正常工作，该芯片的输出端1脚有电压输出，能够给手机充电；
同时微处理器IDT_P9035A_DST通过内部程序计算，其GPIO2管脚输出低电平，通过一个电阻加到Q3的栅极，使Q3处于截至状态，电源Vcc需经过电阻R49,R47和R48分压，给充电手机USB接口的数据线D+，D-电压信号，充电手机检测到USB接口的数据信号，使手机充电电流保持在500mA；
当无线充电电流在0.15A以下时，充电电流经过R24和运算放大器AZV831的信号转换，大小比较，从运算放大器AZV831的输出端1脚输出低电平，作用在Q1的基极，Q1导通，无线充电电流通过运算放大器AZV831转换出来的信号，传输到微处理器IDT_P9035A_DST的ISNS管脚，MCU通过内部计算，使MCU的GPIO4管脚输出高电平，给到输出稳压芯片UP7534GMA5-15的使能端4脚，该芯片的使能端为高电平有效，因此输出稳压芯片UP7534GMA5-15能正常工作，该芯片的输出端1脚有电压输出，能够给手机充电，同时MCU通过内部计算，MCU的GPIO2管脚输出高电平，通过一个电阻加到晶闸管Q3的栅极，使晶闸管Q3处于导通状态，电流不经过电阻R47，电源Vcc只经过电阻R49和R48分压，加到充电手机USB接口的数据线D+，D-，充电手机检测到USB接口的数据信号，根据手机的电池电量多少充电，使手机充电电流不受限制；
利用USB接口充电的装置为待充电手机，待充电手机通过检测USB接口的数据线(D+,D-)电压，来识别USB接口的充电模式，由微处理器IDT_P9035A_DS对当前状态与之前状态是否一样进行判断，当感应到无线充电电流发生变化，微处理器的GPIO4管脚输出低电压并延迟2秒，使输出稳压芯片UP7534GMA5重新启动，把USB输出复位；
由运算放大器AZV831和低阻值电阻R24把电流变转为电压，微处理器IDT_P9035A_DST对其ISNS管脚的信号进行时实监测，根据监测到的电压数据，微处理器IDT_P9035A_DST程序进行计算，然后，通过GPIO4脚输出高电平，控制输出稳压芯片UP7534GMA5-15的使能端既管脚4，此时输出稳压芯片P7534GMA5-15正常工作，该芯片的输出端1脚有电压输出，把多余的电流供到有线充电接口；
有线充电可用电流=电源适配器的供应电流–无线充电设备使用电流；
当所述USB控制电路的USB接口（USB2.0Mode）输出的电流仅为500mA时，有线充电处于低速（低荷）充电模式；
当所述电流感应电路的未连接无线充电器电路，或无线充电器电路进未进行无线充电的状态时，有线充电处于满荷（Full）充电模式；
当所述USB控制电路的USB接口（USB2.0Mode）输出的电流不足500mA时，这个时候由微处理器IDT_P9035A_DST根据ISNS管脚检测到电流信号，使其GPIO4脚输出低电平，控制输出稳压芯片UP7534GMA5-15的使能端即管脚4，使输出稳压芯片UP7534GMA5-15停止工作，该芯片的输出端即管脚1没有电压输出，由此中断有线充电。

[0011] 根据上述说明，结合本领域技术可实现本发明的方案。