CN114094649A - 集成有容性负载接入识别装置的数据线及识别方法与系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种集成有容性负载接入识别装置的数据线及识别方法与系统，属于移动终端配件及充电技术领域。该数据线包括负载端、容性负载接入识别装置、控制模块及安全认证芯片；识别装置包括负载端、放电模块、控制模块恒流模块及电压检测模块；负载端上并联有检测基准电容；控制模块用于控制恒流模块间歇地向负载端施加检测电流，控制放电模块对经检测电流充电后的检测基准电容进行放电，及在负载端的电压在当前检测电流施加周期内的变化表征指标与参照指标间的差异满足预设基准时，控制输入电压对待充电负载进行充电。基于前述检测基准电容而可识别出在负载端上是否有负载接入，以确保充电设备等的安全，可广泛应用于移动终端、充电设备等上。

Description

集成有容性负载接入识别装置的数据线及识别方法与系统

本申请是申请号为CN201911154301.9、发明名称为“一种负载接入识别方法、充电控制方法及装置”的发明专利的分案申请。

技术领域

本发明涉及移动终端配件及充电技术领域，具体地说，涉及一种集成有容性负载接入识别装置的数据线，适于该容性负载接入识别装置所使用的负载接入识别方法，及适于构建该数据线的负载接入识别系统。

背景技术

随着科技的进步与发展，应用充电电池进行离线办公的电子产品的种类逐渐增多，同时其功能也逐渐增多，诸如手机、PAD、笔记本电脑、相机、无线耳机等电子设备；然而，随着手机等智能终端上的功能逐渐增多，其电池的电量消耗速度也逐渐增快。而为了解决电子设备耗电过快的问题，一般是通过加大电池容量、减小设备耗电量、加快电池充电速度，以加快电池充电速度是目前行业的主要解决方案，有如PD/QC/PE/VOOC/SC等解决方案，例如公开号为US2007/0258687A的专利文献所公开的充电方法。

随着快充技术的发展，其对配套设备充电线的要求也越来越高，如何为电子设备提供安全充电的环境，也是愈来愈需要关注核心问题。有些现有电子设备厂家为了提高自身设备的充电安全性，会在数据线上使用安全认证IC，确保为原厂唯一配套充电数据线，例如申请号为CN201911061698.8的专利文献所公开的安全芯片及申请号为CN201911061728.4的专利文献所公开的认证方法。

然而安全认证IC仅仅只能确保数据线的原厂性，但无法保证充电环境的安全性，例如，现有的充电数据线的充电回路一直处于打开状态，而这样对于电子设备甚至充电数据线带来一定的安全隐患，尤其是用户的充电习惯是在充电头和充电数据线一直连接着接线板，当用户湿手、或者说在桌子上打翻水杯，将会有可能使整个充电头和数据线毁坏。因此，存在对充电方法与电路结构进行改进的需求。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种集成有容性负载接入识别装置的数据线，以提高充电安全；

本发明的另一目的是提供一种适于前述容性负载接入识别装置所使用的负载接入识别方法，及适于构建前述数据线的负载接入识别系统；

本发明的再一目的是提供一种基于前述容性负载接入识别装置的充电系统，以提高充电安全。

为了实现上述主要目的，本发明所提供的数据线集成有容性负载接入识别装置，该数据线包括负载端、容性负载接入识别装置、控制模块及用于认证的安全认证芯片，而容性负载接入识别装置用于判断负载端是否有容性负载接入；容性负载接入识别装置包括负载端，放电模块，控制模块，用于向负载端输出为恒流的检测电流的恒流模块，及用于获取负载端的电压的电压检测模块；负载端上并联有检测基准电容；控制模块用于控制恒流模块间歇地向负载端施加检测电流，控制放电模块对经检测电流充电后的检测基准电容进行放电，及在负载端的电压在当前检测电流施加周期内的变化表征指标与参照指标间的差异满足预设基准时，控制输入电压对待充电负载进行充电。

在上述方案中，基于在数据线的负载端增设一个检测基准电容，以在利用检测电流对检测基准电容的充电过程中，可通过比较负载端上电压在接入电容性负载前后的变化，而识别出负载端在当前检测电流施加周期内及之前是否有容性负载接入，而能更好地识别出在数据线负载端上是否有容性负载接入，并基于间歇性地对检测基准电容进行充放电而降低功耗，且能将检测电流设置成小于安全电流值而能更好地确保充电设备等的安全。

具体的方案为定时地对负载端施加检测电流，以对检测基准电容进行定时充电；在负载端的电压达到预设值或充电时长达到预设值时，对检测基准电容进行放电。

优选的方案为控制模块包括用于判断负载端的电压是否达到预设阈值的电压比较电路，及用于对电压比较电路所输出的比较结果信号进行延时逻辑判断的延时判断电路；延时判断电路用于依据比较结果信号，在电压值或耗时与参照值之差未超过预设基准时向放电模块输出放电控制信号，及在电压值或耗时与参照值之差超过预设基准时，向电压比较电路与电压检测电路输出关闭控制信号。

为了实现上述另一目的，本发明提供的负载接入识别方法包括以下步骤：(1)间歇地对并联有检测基准电容的负载端施加为恒流的检测电流，并对经检测电流充电后的检测基准电容进行放电；(2)获取负载端的电压在施加检测电流的过程中的变化表征指标；(3)若当前检测电流施加周期内的电压变化表征指标与参照指标间的差异满足预设基准，则在负载端上有负载接入。

具体的方案为参照指标为预设指标，或为前一次检测电流施加周期内的电压变化表征指标，或为前多次检测电流施加周期内的电压变化表征指标的平均。

优选的方案为定时地对负载端施加检测电流；在负载端的电压达到预设值或对检测基准电容的充电时长达到预设值时，对检测基准电容进行放电。

优选的方案为电压变化表征指标为指标值，电压变化表征指标与参照指标间的差异满足预设基准的步骤为电压变化表征指标间的差值超过预设阈值。

进一步的方案为指标值为电压升压至预设值的时长或升压速率，或施加预定时长的检测电流后的电压值。

为了实现上述另一目的，本发明提供的负载接入识别装置包括处理器与存储器，存储器存储有计算机程序；当该计算机程序被处理器执行时能实现上述任一技术方案所描述的负载接入识别方法。

为了实现上述再一目的，本发明提供的充电系统包括容性负载接入识别装置与充电单元，充电单元用于在容性负载接入识别装置的识别结果信号表征有容性负载接入时，开启充电工作模式，而向负载端输出充电电流；充电单元包括恒流模块、电压比较电路与延时判断电路；恒流模块包括电源输入端，第二反相器及第一输入端与第二反相器的输出端电连接的与门，依序地串联布置的第一恒流源、栅极与与门的输出端电连接的第一充电控制开关管、第一电流放大管及第一限流电阻，依序地串联布置的第二恒流源、栅极与与门的输出端电连接的第二充电控制开关管、第二电流放大管及第二限流电阻，依序地串联布置的第三恒流源、栅极与与门的输出端电连接的第三充电控制开关管、限流管及第三限流电阻，一端与电源输入端电连接的第一电流采样电阻与第二电流采样电阻，及第三电流放大管；第三电流放大管的栅极与第二充电控制开关管的漏极电连接，用于连接第一电流采样电阻与负载端；第一充电控制开关管的漏极与第二电流放大管的栅极及第一电流放大管的栅极电连接，限流管的栅极与第三充电控制开关管的漏极电连接；第一限流电阻的外连接端与第一电流采样电阻的另一端电连接，第二限流电阻的外连接端及第三限流电阻的外连接端与第二电流采样电阻的另一端电连接；延时判断电路包括第一D触发器、第二D触发器、第三反相器、或非门、计数器、第一或门及第二或门；电压比较电路的比较结果信号构成第一D触发器的时钟信号，第一D触发器的D端与置1端及第二D触发器的置1端与清零端均接入高电平信号；第二D触发器的D端通过第三反相器与第一D触发器的Q端电连接；计数器向第二D触发器的时钟信号端输出第一译码信号，及向第一D触发器的清零端、第二或门的第一输入端输出及或非门的第一输入端输出第二译码信号。

具体的方案为第一充电控制开关管、第二充电控制开关管及第三充电控制开关管均为NMOS管，第一电流放大管、第二电流放大管，第三电流放大管及限流管为PMOS管。

本发明所提供的负载接入识别方法包括以下步骤：(1)间歇地对并联有检测基准电容的负载端施加为恒流的检测电流，并对经检测电流充电后的检测基准电容进行放电；(2)获取负载端的电压在施加检测电流的过程中的变化表征指标；(3)若当前检测电流施加周期内的电压变化表征指标与参照指标间的差异满足预设基准，则在负载端上有负载接入。

在上述方案中，基于在负载端所增设的检测基准电容，以在利用检测电流对检测基准电容的充电过程中，可通过比较负载端上电压在接入电容性负载前后的变化，而识别出负载端在当前检测电流施加周期内及之前是否有负载接入，而能更好地识别出在负载端上是否有负载接入，并基于间歇性地对检测基准电容进行充放电而降低功耗，且能将检测电流设置成小于安全电流值而能更好地确保充电设备等的安全。

具体的方案为参照指标是预设指标，或为前一次检测电流施加周期内的电压变化表征指标，或为前多次检测电流施加周期内的电压变化表征指标的平均。

优选的方案为定时地对负载端施加检测电流；在负载端的电压达到预设值或对检测基准电容的充电时长达到预设值时，对检测基准电容进行放电。便于对检测过程的控制。

优选的方案为电压变化表征指标为指标值，电压变化表征指标与参照指标间的差异满足预设基准的步骤为电压变化表征指标间的差值超过预设阈值。有效地简化比较所需电路的结构或减少所需计算方法的计算量。

进一步的方案为指标值为电压升压至预设值的时长或升压速率，或施加预定时长的检测电流后的电压值。有效地简化比较所需电路的结构或减少所需计算方法的计算量。

本发明提供的充电控制方法包括负载接入识别步骤与启动充电步骤；其中，负载接入识别步骤包括上述任一技术方案所描述的负载接入识别方法的步骤；启动充电步骤包括在识别出负载端有负载接入后，开启充电电路进行充电。

为了实现上述主要目的，本发明提供的负载接入识别装置包括处理器与存储器，存储器存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时能实现以下步骤：

控制恒流模块对并联有检测基准电容的负载端施加检测电流，并控制放电模块对经检测电流充电后的检测基准电容进行放电；

若负载端的电压在当前检测电流施加周期内的变化表征指标与参照指标间的差异满足预设基准，则在负载端上有负载接入。

具体的方案为定时地对负载端施加检测电流，以对检测基准电容进行定时充电；在负载端的电压达到预设值或充电时长达到预设值时，对检测基准电容进行放电；电压变化表征指标为指标值，电压变化表征指标与参照指标间的差异满足预设基准的步骤为电压变化表征指标间的差值超过预设阈值。

本发明提供的负载接入识别装置包括负载端，放电模块，控制模块，用于向负载端输出为恒流的检测电流的恒流模块，及用于获取负载端的电压的电压检测模块；负载端上并联有检测基准电容；控制模块用于控制恒流模块间歇地向负载端施加检测电流，控制放电模块对经检测电流充电后的检测基准电容进行放电，及在负载端的电压在当前检测电流施加周期内的电压变化表征指标与参照指标间的差异满足预设基准时，输出表征在负载端上有负载接入的识别结果信号。

具体的方案为电压变化表征指标为施加预定时长的检测电流后的电压值或电压升压至预设值的耗时。

更具体的方案为控制模块包括用于判断负载端的电压是否达到预设阈值的延时判断电路与用于对电压比较电路所输出的比较结果信号进行延时逻辑判断的电压比较电路；电压检测模块向电压比较电路输出电压检测数据，电压比较电路向延时判断电路输出比较结果信号；延时判断电路用于依据比较结果信号，在电压值或耗时与参照值之差未超过预设基准时向放电模块输出放电控制信号，及在电压值或耗时与参照值之差超过预设基准时，向电压比较电路与电压检测电路输出关闭控制信号，并输出识别结果信号。

为了实现上述主要目的，本发明提供的充电装置包括负载接入识别单元与充电单元，负载接入识别单元包括上述任一技术方案所描述的负载接入识别装置；充电单元用于在识别结果信号表征有负载接入时，开启充电工作模式。

具体的方案为充电单元包括恒流模块，控制模块包括电压比较电路与延时判断电路；电压检测模块包括与负载端电连接的分压电路及用于控制分压电路的接地状态的第一接地控制开关管；电压比较电路包括比较器、输入端接地控制开关管、输入端导通控制开关管及第一反相器，第一反相器的输出端与输入端接地控制开关管的栅极电连接；放电模块包括与负载端电连接的放电电阻与用于控制该电阻的接地状态的第二接地控制开关管；恒流模块包括电源输入端，第二反相器及第一输入端与第二反相器的输出端电连接的与门，依序地串联布置的第一恒流源、栅极与与门的输出端电连接的第一充电控制开关管、第一电流放大管及第一限流电阻，依序地串联布置的第二恒流源、栅极与与门的输出端电连接的第二充电控制开关管、第二电流放大管及第二限流电阻，依序地串联布置的第三恒流源、栅极与与门的输出端电连接的第三充电控制开关管、限流管及第三限流电阻，一端与电源输入端电连接的第一电流采样电阻与第二电流采样电阻，及第三电流放大管；第三电流放大管的栅极与第二充电控制开关管的漏极电连接，用于连接第一电流采样电阻与负载端；第一充电控制开关管的漏极与第二电流放大管的栅极及第一电流放大管的栅极电连接，限流管的栅极与第三充电控制开关管的漏极电连接；第一限流电阻的外连接端与第一电流采样电阻的另一端电连接，第二限流电阻的外连接端及第三限流电阻的外连接端与第二电流采样电阻的另一端电连接；延时判断电路包括第一D触发器、第二D触发器、第三反相器、或非门、计数、第一或门及第二或门；电压比较电路的比较结果信号构成第一D触发器的时钟信号，第一D触发器的D端与置1端及第二D触发器的置1端与清零端均接入高电平信号；第二D触发器的D端通过第三反相器与第一D触发器的Q端电连接；计数器向第二D触发器的时钟信号端输出第一译码信号，及向第一D触发器的清零端、第二或门的第一输入端输出及或非门的第一输入端输出第二译码信号；第二D触发器的Q端与第二或门的第二输入端、或非门的第二输入端、第一反相器的输入端、第一接地控制开关管的栅极及输入端接地控制开关管的栅极电连接；或非门的输出端与第一或门的第一输入端电连接，第一或门的第二输入端与第一D触发器的Q端电连接，第一或门的输出端与第二接地控制开关管的栅极及第二反相器的输入端电连接；第二或门的输出端与与门的第二输入端电连接。

更具体的方案为第一充电控制开关管、第二充电控制开关管、第三充电控制开关管、第一接地控制开关管、输入端接地控制开关管、输入端导通控制开关管及第二接地控制开关管均为NMOS管，第一电流放大管、第二电流放大管、第三电流放大管及限流管为PMOS管。

附图说明

图1为本发明负载接入识别方法实施例的流程图；

图2为本发明充电控制方法实施例的流程图；

图3为本发明负载接入识别装置实施例的电路原理结构框图；

图4为本发明充电控制装置实施例的电路原理结构框图；

图5为本发明充电装置实施例在略去放电模块后的电路图；

图6为本发明充电装置实施例中延时判断电路的电路图；

图7为本发明充电装置实施例中恒流源、检测基准电路、负载及放电模块的电路图；

图8为本发明充电装置实施例的总时序图。

具体实施方式

以下结合实施例及其附图对本发明作进一步说明。

实施例

本发明的主要构思是在利用数据线等对手机等终端进行充电时，基于集成在在数据线、充电器或移动电源内的电容性负载接入识别装置，判断负载端上是否有负载接入，以决定是否对负载端施加充电电压或充电电流，而对于接入负载的识别过程可以基于软件计算与硬件电路配合实现，也可以由纯硬件电路实现。

如图1所示，本发明负载接入识别方法包括检测步骤S11、获取步骤S12及判断步骤S13，如图2所示，基于该负载接入识别方法所构建的充电控制方法包括检测步骤S21、获取步骤S22、判断步骤S23及启动充电步骤S24。

如图3所示为采用软件计算方式实现前述负载接入识别方法的设备电路结构，该负载接入识别装置1包括并联于负载端13上的检测基准电容C1，用于计算及生成控制信号的控制模块10，用于输出检测电流的恒流模块11，用于对负载端13的电压进行检测的电压检测模块12，及用于对经检测电流充电之后的检测基准电容C1进行放电的放电模块14；在工作过程中，恒流模块11、电压检测模块12及放电模块14的工作状态均受控于控制模块10。在本实施例中，放电模块14由放电电阻R6与受控于控制模块10的开关管141构成。

其中，控制模块10包括处理器100与存储器101，存储器101存储有计算机程序，该计算机程序被处理器100执行时，能实现图1所示负载接入识别方法的步骤，具体过程如下：

检测步骤S11，间歇地对并联有检测基准电容的负载端施加为恒流的检测电流，并对经该检测电流充电后的检测基准电容进行放电。在该步骤中，具体为，控制模块10控制恒流模块11对并联有检测基准电容C1的负载端13施加为恒流的检测电流，并控制放电模块14对经检测电流充电后的检测基准电容C1进行放电；在工作过程中，电压检测模块12向控制模块10输出电压检测信号，并基于事先程序的设定，向恒流模块11与开关管Q8输出工作状态控制信号，以控制恒流模块11输出检测电流及控制开关管Q8的通断。

基于间歇性地充电与放电，不仅能够满足识别要求，且能通过控制充放电频率而降低功耗；对于充放电的频率可以为按照设定频率进行充放电，即定时地进行充放电，也可以根据对负载端上的电压检测结果决定充放电时间，例如当所检测到负载端13上的电压降低至预定值后预定时长再施加检测电流，以对检测基准电容C1进行充电，对于充电时长，本实施例为默认充电时长为t₀。而对于放电过程的启动控制通常为充电程序完成后马上进行放电，也可在负载端13的电压达到预设值或对检测基准电容C1的充电时长达到预设值时，就对检测基准电容C1进行放电。

获取步骤S12，获取负载端13的电压在施加检测电流的过程中的变化表征指标。

利用恒流模块11通过负载端13对检测基准电容C1施加检测电流，随着充电时长的增加，该检测基准电容C1两端的电压随之增加，即负载端13的两端电压随之增加；若电容性负载的接入，将使接在负载端13上的电容值增加，且由于检测基准电容为小电容，相比所接入的负载的电容小很多，从而会使负载端13的电压随检测电流所施加的过程变缓慢不少，基于于此，控制模块10可根据电压检测模块12所输出的电压检测值的变化数据，计算出用于判断在负载端13上是否有负载接入的电压变化表征指标。

判断步骤S13，若当前检测电流施加周期内的电压变化表征指标与参照指标间的差异满足预设基准，则在负载端上有负载接入。

对于电压变化表征指标，可以为事先根据电路设计而计算出的预设指标，例如依据检测基准电容C1在预定恒流的充电下的电压升压至预定电压值V₀的基准时长T₀，在后续计算过程中以该基准时长T₀为参照，并考虑合理的波动范围设定预设基准，或为前一次检测电流施加周期内的电压变化表征指标，即相邻上一次的检测数据为基准，能有效地考虑环境因素对检测基准电容C1的充电过程的影响，或为前多次检测电流施加周期内的电压变化表征指标的平均，有效避免采用单次检测值所引起的波动。此外，还可以为在断电之后的首次上电时测量的标定值，并在完成标定值的测量之后再启动识别判断过程。对于电压变化表征指标与参照指标间的差异满足预设基准基于电压变化表征指标的选择而不断变化，例如，电压变化表征指标在落入预设范围内时表征未有负载接入，则差异满足预设基准者表征未落入该预设范围内，或者与预设值的偏差超过阈值等。

对于参照指标，具体采用数值进行表示，可以为单一数值，也可以为数值范围，此时，电压变化表征指标与参照指标间的差异满足预设基准为电压变化表征指标间的差值超过预设阈值，该预设阈值将考虑合理的波动范围之后进行确定，具体地可以为电压升压至预设值的时长或升压速率，或施加预定时长的检测电流后的电压值。

对于本发明充电控制方法的实现可基于如图4所示的充电控制装置2进行实现，以基于软件计算而控制充电过程，该充电控制装置可以为充电器或者数据线，该充电控制装置2包括并联于负载端23上的检测基准电容C1，用于计算及生成控制信号的控制模块20，用于输出检测电流的恒流模块21，用于对负载端23的电压进行检测的电压检测模块22，及用于对经检测电流充电之后的检测基准电容C1进行放电的放电模块24；在工作过程中，恒流模块21、电压检测模块22及放电模块24的工作状态均受控于控制模块20。在本实施例中，放电模块24由放电电阻与受控于控制模块20的开关管构成。

若该充电控制装置2为充电器，则输入电压Vin为市电，此时，可利用恒流模块21构建充电模块，从而利用该恒流模块21向连接至负载端23的待充电负载进行恒流充电，也可设置独立的充电模块，以使用该充电模块对待充电负载进行充电；若该充电控制装置为数据线，则基于额外控制模块，以控制输入电压Vin对待充电负载进行充电。

控制模块20包括处理器200与存储器201，存储器201存储有计算机程序，该计算机程序被处理器200执行时，能实现图2所示充电控制方法的步骤，其中，检测步骤S21、获取步骤S22与判断步骤S23与上述负载接入识别方法的步骤相同，在此不再赘述，而启动充电步骤S24包括启动充电步骤包括在识别出负载端13有负载接入后，开启充电电路进行充电，即在负载端在当前检测电流施加周期内的电压变化表征指标与参照指标间的差异超过预设基准时，控制充电电路开启进行充电。

如图5至图7所示，为本发明充电装置的电路结构图，其包含本发明中负载接入识别装置的结构图，以利用硬件电路实现负载接入识别过程与充电控制过程，在下述描述中，以充电装置的结构描述为主而对其与负载接入识别装置的结构进行示例性描述。

该充电装置包括电源端55，负载端53，检测基准电容C1，放电模块，控制模块，用于向负载端53输出为恒流的检测电流与充电电流的恒流模块，及用于获取负载端53电压的电压检测模块。其中，检测基准电容C1并联于负载端53，即与接入负载端53上的待充电负载构成并联关系，在本实施例中，采用恒流模块构建充电模块。

如图5所示，电压检测模块包括与负载端53电连接的分压电路及用于控制分压电路的接地状态的第一接地控制开关管Q9，该分压电路由串联布置地接入负载端53的电阻R7与电阻R8，第一接地控制开关管Q9用于控制该分压电路的接地状态。

控制模块包括电压比较电路与如图6所示的延时判断电路；如图5所示电压比较电路包括比较器COMP、输入端接地控制开关管Q10、输入端导通控制开关管Q11及第一反相器INV1，第一反相器INV1的输出端与输入端接地控制开关管Q10的栅极电连接，以控制该开关管Q10的通断状态；输入端导通控制开关管Q11串联于电阻R7的输出端与比较器COMP的第一输入端，而比较器COMP的第二输入端接基准电压Verf。

如图5及图8所示，恒流模块包括电源输入端55，第二反相器INV2及第一输入端与第二反相器INV2的输出端电连接的与门，依序地串联布置的第一恒流源i1、栅极与与门的输出端电连接的第一充电控制开关管Q4、第一电流放大管Q2及第一限流电阻R5，依序地串联布置的第二恒流源i2、栅极与与门的输出端电连接的第二充电控制开关管Q5、第二电流放大管Q3及第二限流电阻R3，依序地串联布置的第三恒流源i3、栅极与与门的输出端电连接的第三充电控制开关管Q7、限流管Q6及第三限流电阻R4，一端与电源输入端电连接的第一电流采样电阻R1与第二电流采样电阻R2，及第三电流放大管Q1；第三电流放大管Q1的栅极与第二充电控制开关管Q5的漏极电连接，用于连接第一电流采样电阻R1与负载端53；第一充电控制开关管Q4的漏极与第二电流放大管Q3的栅极及第一电流放大管Q2的栅极电连接，限流管Q6的栅极与第三充电控制开关管Q7的漏极电连接；第一限流电阻R5的外连接端与第一电流采样电阻R1的另一端电连接，第二限流电阻R3的外连接端及第三限流电阻R4的外连接端与第二电流采样电阻R2的另一端电连接。

如图7示，放电模块包括与负载端53电连接的放电电阻R6与用于控制该电阻R6的接地状态的第二接地控制开关管Q8。

如图6所示，延时判断电路包括第一D触发器、第二D触发器、第三反相器INV3、或非门、计数器42、第一或门及第二或门；电压比较电路的比较结果信号OK构成第一D触发器的时钟信号，第一D触发器的D端与置1端及第二D触发器的置1端与清零端均接入高电平信号VDD；第二D触发器的D端通过第三反相器INV3与第一D触发器的Q端电连接；计数器42向第二D触发器的时钟信号端输出第一译码信号ADD_OK1，及向第一D触发器的清零端、第二或门的第一输入端输出及或非门的第一输入端输出第二译码信号ADD_OK0；第二D触发器的Q端与第二或门的第二输入端、或非门的第二输入端、第一反相器INV1的输入端、第一接地控制开关管Q9的栅极及输入端导通控制开关管Q11的栅极电连接，即第二D触发器向它们输出Load_OK信号；或非门的输出端与第一或门的第一输入端电连接，第一或门的第二输入端与第一D触发器的Q端电连接，以接收其所输出的OK_Lat信号，第一或门的输出端与第二接地控制开关管Q8的栅极及第二反相器INV2的输入端电连接，以向它们输出Dcharge_EN信号；第二或门的输出端和与门的第二输入端电连接，以向其输出charge_EN信号。

在工作过程中，恒流模块为外接负载01提供一个恒定的充电电流及对检测基准电容C1提供充电电流；电阻R7与R8组成采样分压电阻，用于对负载端53的输出电压Vout进行采样；第一接地控制开关管Q9为NMOS控制管，用于开启或关闭采样；输入端接地控制开关管Q10和输入端导通控制开关管Q11用于旁路采样电阻的NMOS控制管；比较器COMP的比较基准电压为Vref，当Vout*(R8/(R7+R8))>Vref时，输出OK信号为1，即为高电平信号，否则为0，即为低电平信号。

如图6所示，延时判断电路用于对比较器COMP所输出的OK信号进行延时逻辑判断，最终输出DChaneg_EN、Change_EN和Load_OK三个控制信号，其中，DChaneg_EN是放电使能信号，Change_EN充电使能，Load_OK负责关断比较器。

计数器42用于依据其时钟信号进行计数，信号ADD_OK0与信号ADD_OK1为该计数器42计数到预定值的译码输出，如图8所示，计数周期为0至c，共分为三个依序邻接的阶段，分别为0至a阶段、a至b阶段及b至c阶段，其中a、b及c为预设数值，为该阶段内时钟脉冲的个数，其中，ADD_OK0在a至c阶段内为高电平，而在0至a阶段为低电平；ADD_OK1在b至c阶段内为高电平，而在0至b阶段为低电平。

在恒流模块中，恒流源i1、i2、i3均为电流源，i4为充电电流，第一充电控制开关管Q4、第二充电控制开关管Q5、第三充电控制开关管Q7和第二接地控制开关管Q8均为NMOS控制管，第一充电控制开关管Q4、第二充电控制开关管Q5和第三充电控制开关管Q7控制充电，Q8控制放电；第三电流放大管Q1、第一电流放大管Q2和第二电流放大管Q3均为PMOS，组成电流放大器，限流管Q6为PMOS限流管。

当放大器COMP正常工作时：

V1＝V2；

(Vin-V1)/R1＝i4+i1；

(Vin-V2)/R2＝i2+i3；

由上述三式可以计算出：

i4＝(R2/R1)*(i2+i3)–i1，从而利用恒流源构建本实施例中的充电电流。

如图8所示为该充电电路的总时序，充电线接上Vin时，在初始阶段，负载端53无输出电压而使OK信号为低电平，计数器42输出的信号ADD_OK0与ADD_OK1均为低电平信号，从而使第一D触发器的输出信号OK_Lat及第二D触发器的输出信号Load_OK均为低电平信号，基于此而使信号DChaneg_EN为高电平而Change_EN为低电平；随着进入计数阶段a至b，ADD_OK0翻转为高电平，而使Change_EN翻转为高电平而控制恒流源40对小电容C1进行充电，Vout经过t0(t0<t1)恒流充电直到大于V0时，信号OK和DCharge_EN均拉高，触发电路快速放电，Vout瞬间变为0，此阶段为计数阶段a至b；当负载端内接入负载时，Vout跟随电路缓慢充电而上升，经过t2时间未升到V0，t2之后，Load_OK拉高，表示负载接入，此后负载一直恒流充电，直至Vout＝Vin。

即在本实施例中，当负载未接上充电线时，该检测电路定时给为小电容的检测基准电容C1进行恒流充电，负载端53电压Vout会在规定的时间内快速上升到某个电压，然后马上放电，这个过程会一直重复，直到负载接入；当负载接上充电线时，由于负载的电容LOAD比较大，该检测电路给负载电容进行恒流充电，负载端电压无法在在规定的时间上升到某个电压，最后电路输送出标记信号Load_OK，表示负载已经接入，将电压变化表征指标配置为施加预定时长的检测电流后的电压值。

即对于负载接入识别装置，在工作过程中，其控制模块用于控制恒流模块间歇地向负载端53施加检测电流，控制放电模块对经检测电流充电后的检测基准电容C1进行放电，及在负载端53在当前检测电流施加周期内的电压变化表征指标与参照指标间的差异超过预设基准时，输出表征在负载端上有负载接入的识别结果信号。对于充电装置而言，该识别结果信号构成充电单元的开启充电的控制信号，即在负载端53在当前检测电流施加周期内的电压变化表征指标与参照指标间的差异超过预设基准时，控制恒流模块对所接入的待充电负载进行充电。

Claims (11)

1.一种集成有容性负载接入识别装置的数据线，所述数据线包括负载端、所述容性负载接入识别装置、控制模块及用于认证的安全认证芯片，所述容性负载接入识别装置用于判断所述负载端是否有容性负载接入；

其特征在于：

所述容性负载接入识别装置包括负载端，放电模块，用于向所述负载端输出为恒流的检测电流的恒流模块，及用于获取所述负载端的电压的电压检测模块；

所述负载端上并联有检测基准电容；

所述控制模块用于控制所述恒流模块间歇地向所述负载端施加所述检测电流，控制所述放电模块对经所述检测电流充电后的所述检测基准电容进行放电，及在所述负载端的电压在当前检测电流施加周期内的变化表征指标与参照指标间的差异满足预设基准时，控制输入电压对待充电负载进行充电。

2.根据权利要求1所述的数据线，其特征在于：

定时地对所述负载端施加所述检测电流，以对所述检测基准电容进行定时充电；在所述负载端的电压达到预设值或充电时长达到预设值时，对所述检测基准电容进行放电。

3.根据权利要求1或2所述的数据线，其特征在于：

所述控制模块包括用于判断所述负载端的电压是否达到预设阈值的电压比较电路，及用于对所述电压比较电路所输出的比较结果信号进行延时逻辑判断的延时判断电路；

所述延时判断电路用于依据所述比较结果信号，在电压值或耗时与参照值之差未超过预设基准时向所述放电模块输出放电控制信号，及在所述电压值或所述耗时与参照值之差超过预设基准时，向所述电压比较电路与所述电压检测电路输出关闭控制信号。

4.一种负载接入识别方法，其特征在于，所述负载接入识别方法包括以下步骤：

间歇地对并联有检测基准电容的负载端施加为恒流的检测电流，并对经所述检测电流充电后的所述检测基准电容进行放电；

获取所述负载端的电压在施加所述检测电流的过程中的变化表征指标；

若当前检测电流施加周期内的电压变化表征指标与参照指标间的差异满足预设基准，则在所述负载端上有负载接入。

5.根据权利要求4所述的负载接入识别方法，其特征在于：

所述参照指标为预设指标，或为前一次检测电流施加周期内的电压变化表征指标，或为前多次检测电流施加周期内的电压变化表征指标的平均。

6.根据权利要求4或5所述的负载接入识别方法，其特征在于：

定时地对所述负载端施加所述检测电流；

在所述负载端的电压达到预设值或对所述检测基准电容的充电时长达到预设值时，对所述检测基准电容进行放电。

7.根据权利要求4至6任一项权利要求所述的负载接入识别方法，其特征在于：

所述电压变化表征指标为指标值，电压变化表征指标与参照指标间的差异满足预设基准的步骤为电压变化表征指标间的差值超过预设阈值。

8.根据权利要求7所述的负载接入识别方法，其特征在于：

所述指标值为电压升压至预设值的时长或升压速率，或施加预定时长的检测电流后的电压值。

9.一种负载接入识别装置，包括处理器与存储器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于：

所述计算机程序被所述处理器执行时能实现权利要求4至8任一项权利要求所述的负载接入识别方法。

10.一种充电系统，包括容性负载接入识别装置与充电单元，所述充电单元用于在所述容性负载接入识别装置的识别结果信号表征有容性负载接入时，开启充电工作模式，而向负载端输出充电电流；其特征在于：

所述充电单元包括恒流模块、电压比较电路与延时判断电路；

所述恒流模块包括电源输入端，第二反相器及第一输入端与所述第二反相器的输出端电连接的与门，依序地串联布置的第一恒流源、栅极与所述与门的输出端电连接的第一充电控制开关管、第一电流放大管及第一限流电阻，依序地串联布置的第二恒流源、栅极与所述与门的输出端电连接的第二充电控制开关管、第二电流放大管及第二限流电阻，依序地串联布置的第三恒流源、栅极与所述与门的输出端电连接的第三充电控制开关管、限流管及第三限流电阻，一端与所述电源输入端电连接的第一电流采样电阻与第二电流采样电阻，及第三电流放大管；所述第三电流放大管的栅极与所述第二充电控制开关管的漏极电连接，用于连接所述第一电流采样电阻与所述负载端；所述第一充电控制开关管的漏极与所述第二电流放大管的栅极及所述第一电流放大管的栅极电连接，所述限流管的栅极与所述第三充电控制开关管的漏极电连接；所述第一限流电阻的外连接端与所述第一电流采样电阻的另一端电连接，所述第二限流电阻的外连接端及所述第三限流电阻的外连接端与所述第二电流采样电阻的另一端电连接；

所述延时判断电路包括第一D触发器、第二D触发器、第三反相器、或非门、计数器、第一或门及第二或门；所述电压比较电路的比较结果信号构成所述第一D触发器的时钟信号，所述第一D触发器的D端与置1端及所述第二D触发器的置1端与清零端均接入高电平信号；所述第二D触发器的D端通过所述第三反相器与所述第一D触发器的Q端电连接；所述计数器向所述第二D触发器的时钟信号端输出第一译码信号，及向所述第一D触发器的清零端、所述第二或门的第一输入端输出及所述或非门的第一输入端输出第二译码信号。

11.根据权利要求10所述的充电系统，其特征在于：

所述第一充电控制开关管、所述第二充电控制开关管及第三充电控制开关管均为NMOS管，所述第一电流放大管、所述第二电流放大管，所述第三电流放大管及所述限流管为PMOS管。

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