负载插入检测电路、系统和方法技术方案

本发明专利技术实施例提供了一种负载插入检测电路、系统和方法，该电路包括端口、比较器、电流处理模块、上拉模块、退出充电处理模块、下拉模块和触发器，其中端口用于连接负载，端口经由电流处理模块连接至比较器的一端，端口处设置有预设电压；当负载连接至端口时，比较器基于来自电流处理模块的经处理电流和基准电流来输出比较器的输出信号，上拉模块用于对端口电压进行上拉，触发器用于输出表征负载接入的第一信号；以及当负载从端口断开时，退出充电处理模块用于输出脉冲信号，下拉模块用于将端口电压调制在预设电压的预设范围内，触发器用于输出表征负载断开的第二信号。根据本发明专利技术实施例，可以检测出负载是插入还是断开状态，提高检测精度。

Load insertion detection circuit, system and method

【技术实现步骤摘要】
负载插入检测电路、系统和方法
本专利技术涉及电力电子
，具体地，本专利技术涉及一种负载插入检测电路、系统和方法。
技术介绍
在一个充电系统(例如，电池充电器、手机充电器、移动电源、车载充电器等)中，为了可以正确地使能系统的充电动作，需要对负载的“插入”状态进行检测。图1示出了现有的负载插入检测电路的示意图，传统的对负载的“插入”状态进行检测的方法是通过使用一个专用端口，该端口中具有一个可以和弹片相连的引脚。其中，当端口悬空时，该引脚没有和弹片接触，从而其初始状态被上拉为一个高电平；当端口有负载插入时，机械外力使得弹片和引脚接触并连接至地。因此，端口从悬空到有负载插入，使得该引脚的电压从高电平变为低电平。该电压的变化可以作为负载插入的指示信号，进而可以检测到负载插入。由于系统成本和尺寸的限制，负载插入检测方法迫切需要采用电子检测电路来实现。但应注意的是，电子检测电路存在诸多缺陷。例如，检测电路应该覆盖较大的负载变化范围，因为负载可以等效为几千欧姆至几十兆欧姆。然而，现有技术中，电子检测电路无法区分“空载”和大的负载电阻的状态，检测精度不高。
技术实现思路
为了解决现有技术中的一个或多个问题，本专利技术实施例提供了一种负载插入检测电路、系统和方法，通过上拉模块对端口电压进行上拉，通过下拉模块将端口电压调制在预设电压附近，通过电流处理模块对电流进行处理以使得比较器基于经处理电流和基准电流来输出比较器的输出信号，进而检测出负载是插入还是断开，在一定程度上提高了检测精度。第一方面，本专利技术实施例提供一种负载插入检测电路，其特征在于，包括端口、比较器、电流处理模块、上拉模块、退出充电处理模块、下拉模块和触发器；其中，端口用于连接负载，端口经由电流处理模块连接至比较器的一输入端，比较器的另一输入端用于接收基准电流，并且其中，端口处设置有预设电压；当负载连接至端口时，比较器基于来自电流处理模块的经处理电流和基准电流来输出比较器的输出信号，上拉模块基于比较器的输出信号对端口电压进行上拉以维持比较器的输出信号，并且触发器基于比较器的输出信号来输出表征负载接入的第一信号；以及当负载从端口断开时，退出充电处理模块基于负载电流来输出脉冲信号，下拉模块基于比较器的输出信号和脉冲信号来将端口电压调制在预设电压的预设范围内，并且触发器基于脉冲信号来输出表征负载断开的第二信号。根据本专利技术实施例提供的负载插入检测电路，退出充电处理模块包括退出充电检测电路和屏蔽脉冲发生器，退出充电检测电路用于基于负载电流来输出逻辑脉宽信号，屏蔽脉冲发生器用于基于逻辑脉宽信号来输出脉冲信号。根据本专利技术实施例提供的负载插入检测电路，上拉模块包括上拉控制电路和上拉电路；其中，上拉控制电路包括缓冲器，上拉电路包括串联连接的第一开关和第一电阻；并且其中，缓冲器的一端连接至比较器的输出端，缓冲器的另一端连接至第一开关，端口连接至第一电阻；以使得上拉控制电路基于比较器的输出信号来控制上拉电路对端口电压进行上拉。根据本专利技术实施例提供的负载插入检测电路，下拉模块包括下拉控制电路和下拉电路，负载插入检测电路还包括电容；其中，下拉控制电路包括第一反相器、第二反相器和第一与门，下拉电路包括串联连接的第二开关和第二电阻；并且其中，第一反相器的输入端连接至比较器的输出端，第二反相器的输入端连接至退出充电处理模块的输出端，第一反相器和第二反相器的输出端均连接至第一与门的输入端，第一与门的输出端连接至第二开关，端口的一端用于经由电容连接至负载，端口的另一端连接至第二电阻；以使得下拉控制电路基于比较器的输出信号和脉冲信号来控制下拉电路对电容进行放电，进而将端口电压调制在预设电压的预设范围内。根据本专利技术实施例提供的负载插入检测电路，电流处理模块包括电流检测电路和电流放大电路，其中，电流检测电路包括偏置模块和第一晶体管，并且电流放大电路包括第一晶体管和第二晶体管；其中，第一晶体管的栅极连接至第二晶体管的栅极，第一晶体管和第二晶体管的源极连接至电源电压，并且第一晶体管的漏极连接至端口和偏置模块的一端，偏置模块的另一端接地，第二晶体管的漏极连接至比较器的一端，比较器的另一端连接至基准模块的一端，基准模块的另一端接地，基准模块用于产生基准电流。根据本专利技术实施例提供的负载插入检测电路，第一晶体管包括P型金属氧化物半导体晶体管，第二晶体管包括P型金属氧化物半导体晶体管。根据本专利技术实施例提供的负载插入检测电路，还包括信号处理模块、计时器和第二与门；其中，信号处理模块的第一输入端连接至比较器的输出端，信号处理模块的第二输入端连接至退出充电处理模块的输出端，信号处理模块的输出端连接至计时器的复位端；第二与门的第一输入端连接至比较器的输出端，第二与门的第二输入端连接至计时器的输出端；触发器的时钟输入端连接至第二与门的输出端，触发器的清零端连接至退出充电处理模块的输出端；其中，比较器和计时器用于当负载充满且未被拔出时，不会导致触发器输出表征负载插入的第一信号。根据本专利技术实施例提供的负载插入检测电路，信号处理模块包括延迟子模块、第三反相器和或门；其中，延迟子模块的输入端连接至比较器的输出端，延迟子模块的输出端连接至或门的一输入端，退出充电处理模块的输出端经由第三反相器连接至或门的另一输入端，或门的输出端连接至计时器的复位端。第二方面，本专利技术实施例提供了一种负载插入检测系统，包括如第一方面所述的负载插入检测电路。第三方面，本专利技术实施例提供了一种用于负载插入检测电路的负载插入检测方法，负载插入检测电路包括端口、比较器、电流处理模块、上拉模块、退出充电处理模块、下拉模块和触发器，负载插入检测方法包括由负载插入检测电路执行以下操作：在负载插入检测电路空载的情况下，在与负载连接的端口处设置有预设电压；当负载连接至端口时，基于来自电流处理模块的经处理电流和基准电流使得比较器来输出比较器的输出信号，基于比较器的输出信号使得上拉模块对端口电压进行上拉以维持比较器的输出信号，并且基于比较器的输出信号使得触发器来输出表征负载接入的第一信号；以及当负载从端口断开时，基于负载电流使得退出充电处理模块来输出脉冲信号，基于比较器的输出信号和脉冲信号使得下拉模块将端口电压调制在预设电压的预设范围内，并且基于脉冲信号使得触发器来输出表征负载断开的第二信号。根据本专利技术实施例提供的负载插入检测方法，负载插入检测电路还包括计时器，负载插入检测方法还包括：当负载充满且未从端口断开时，若负载电流大于上拉电流并且负载电流减去上拉电流得到的电流经过电流处理模块处理得到的电流大于基准电流，则比较器输出高电平，并且计时器被重置，使得计时器输出低电平，从而不会导致触发器输出第一信号。根据本专利技术实施例提供的负载插入检测方法，负载插入检测电路还包括计时器，负载插入检测方法还包括：当负载充满且未从端口断开时，若负载电流小于上拉电流，则端口电压被上拉至大于预设电压，使得电流处理模块输出低电平，进而使得比较器输出低电平，基于比较器的输出信号使得上拉模块断开，并且计时器开始计数，在计时器计满之前，负载电流将端口电压调本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种负载插入检测电路，其特征在于，包括端口、比较器、电流处理模块、上拉模块、退出充电处理模块、下拉模块和触发器；其中/n端口用于连接负载，所述端口经由所述电流处理模块连接至所述比较器的一输入端，所述比较器的另一输入端用于接收基准电流，并且其中，所述端口处设置有预设电压；/n当负载连接至所述端口时，所述比较器基于来自所述电流处理模块的经处理电流和基准电流来输出所述比较器的输出信号，所述上拉模块基于所述比较器的输出信号对端口电压进行上拉以维持所述比较器的输出信号，并且所述触发器基于所述比较器的输出信号来输出表征负载接入的第一信号；以及/n当负载从所述端口断开时，所述退出充电处理模块基于负载电流来输出脉冲信号，所述下拉模块基于所述比较器的输出信号和所述脉冲信号来将所述端口电压调制在所述预设电压的预设范围内，并且所述触发器基于所述脉冲信号来输出表征负载断开的第二信号。/n

【技术特征摘要】
1.一种负载插入检测电路，其特征在于，包括端口、比较器、电流处理模块、上拉模块、退出充电处理模块、下拉模块和触发器；其中
端口用于连接负载，所述端口经由所述电流处理模块连接至所述比较器的一输入端，所述比较器的另一输入端用于接收基准电流，并且其中，所述端口处设置有预设电压；
当负载连接至所述端口时，所述比较器基于来自所述电流处理模块的经处理电流和基准电流来输出所述比较器的输出信号，所述上拉模块基于所述比较器的输出信号对端口电压进行上拉以维持所述比较器的输出信号，并且所述触发器基于所述比较器的输出信号来输出表征负载接入的第一信号；以及
当负载从所述端口断开时，所述退出充电处理模块基于负载电流来输出脉冲信号，所述下拉模块基于所述比较器的输出信号和所述脉冲信号来将所述端口电压调制在所述预设电压的预设范围内，并且所述触发器基于所述脉冲信号来输出表征负载断开的第二信号。


2.根据权利要求1所述的负载插入检测电路，其特征在于，所述退出充电处理模块包括退出充电检测电路和屏蔽脉冲发生器，所述退出充电检测电路用于基于所述负载电流来输出逻辑脉宽信号，所述屏蔽脉冲发生器用于基于所述逻辑脉宽信号来输出所述脉冲信号。


3.根据权利要求1所述的负载插入检测电路，其特征在于，所述上拉模块包括上拉控制电路和上拉电路；其中
所述上拉控制电路包括缓冲器，所述上拉电路包括串联连接的第一开关和第一电阻；并且其中
所述缓冲器的一端连接至所述比较器的输出端，所述缓冲器的另一端连接至所述第一开关，所述端口连接至所述第一电阻；
以使得所述上拉控制电路基于所述比较器的输出信号来控制所述上拉电路对所述端口电压进行上拉。


4.根据权利要求1所述的负载插入检测电路，其特征在于，所述下拉模块包括下拉控制电路和下拉电路，所述负载插入检测电路还包括电容；其中
所述下拉控制电路包括第一反相器、第二反相器和第一与门，所述下拉电路包括串联连接的第二开关和第二电阻；并且其中
所述第一反相器的输入端连接至所述比较器的输出端，所述第二反相器的输入端连接至所述退出充电处理模块的输出端，所述第一反相器和所述第二反相器的输出端均连接至所述第一与门的输入端，所述第一与门的输出端连接至所述第二开关，所述端口的一端用于经由所述电容连接至负载，所述端口的另一端连接至所述第二电阻；
以使得所述下拉控制电路基于所述比较器的输出信号和所述脉冲信号来控制所述下拉电路对所述电容进行放电，进而将所述端口电压调制在所述预设电压的预设范围内。


5.根据权利要求1所述的负载插入检测电路，其特征在于，所述电流处理模块包括电流检测电路和电流放大电路，其中，所述电流检测电路包括偏置模块和第一晶体管，并且所述电流放大电路包括所述第一晶体管和第二晶体管；其中
所述第一晶体管的栅极连接至所述第二晶体管的栅极，所述第一晶体管和所述第二晶体管的源极连接至电源电压，并且所述第一晶体管的漏极连接至端口和所述偏置模块的一端，所述偏置模块的另一端接地，所述第二晶体管的漏极连接至所述比较器的一端，所述比较器的另一端连接至基准模块的一端，所述基准模块的另一端接地，所述基准模块用于产生所述基准电流。


6.根据权利要求5所述的负载插入检测电路，其特征在于，所述第一晶体管包括P型金属氧化物半导体晶体管，所述第二晶体管包括P型金属氧化物半导体晶体管。


7.根据权利要求1所述的负载插入检测电路，其特征在于，还包括信号处理模块、计时器和第二与门；其中
所述信号处理模块的第一输入端连接至所述比较器的输出端，所述信号处理模块的第二输入端连接至所述退出充电处理模块的输出端，所述信号处理模块的输出端连接至所述计时器的复位端；
所述第二与门的第一输入端连接至所述比较器的输出端，所述第二与门的第二输入端连接至所述计时器的输出端...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗强，王发刚，方烈义，
申请(专利权)人：昂宝电子上海有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31