電子設備、充電器、集成電路及電子設備的連接器的檢測方法與流程

【技術領域】

本發明涉及電子技術領域，尤其涉及電子設備的連接器的檢測方法及裝置。

背景技術：

當電子設備的充電器連接器損壞，或者，充電器連接器具有異物，例如，灰塵、金屬廢料、導線，或者，充電器連接器的引腳之間具有液體(liquid)，則當通過電源適配器(power adapter)給電子設備充電時，異物的溫度會由于泄漏電流而上升，并且充電器連接器可能燒壞，給用戶造成危害。

特別的，由于泄漏電流產生在充電器連接器上，充電器集成電路內部的保護電路無法提供足夠的保護來檢測并避免這類泄漏電流事件。另外，由于泄漏電流通常發生在電源適配器的線纜與電子設備的充電器連接器連接時，而當沒有插頭與充電器連接器相連接時則很少產生泄漏電流，因此，如何設計電路來檢測并保護充電器連接器是非常困難且非常重要的主題。

技術實現要素：

本發明提供電子設備的連接器的檢測方法及裝置。

本發明提供一種電子設備，包括：連接器，用于耦接所述電子設備外部的電源，其中，所述電源用于給所述電子設備提供電源電壓來為所述電子設備的電池充電；以及充電器，耦接于所述連接器，用于運行在普通模式或自測模式，其中，當所述充電器運行在所述普通模式，所述充電器用于通過所述連接器的電源引腳接收所述電源電壓來為所述電子設備的所述電池充電，當所述充電器運行在所述自測模式，所述充電器提供特定電壓給所述連接器的所述電源引腳，其中，所述特定電壓用于判斷所述連接器是否異常。

本發明提供一種充電器，設置于電子設備中，并耦接于所述電子設備的連接器，所述連接器用于耦接所述電子設備外部的電源，且所述充電器運行在普 通模式或自測模式，其中，當所述充電器運行在所述普通模式，所述充電器用于通過所述連接器的電源引腳接收所述電源電壓來為所述電子設備的所述電池充電，當所述充電器運行在所述自測模式，所述充電器提供特定電壓給所述連接器的所述電源引腳，其中，所述特定電壓用于判斷所述連接器是否異常。

本發明提供一種電子設備的連接器的檢測方法，所述連接器用于耦接所述電子設備外部的電源，所述電源用于給所述電子設備提供電源電壓來為所述電子設備的電池充電，所述檢測方法包括：當所述電子設備的充電器運行在自測模式，由所述電子設備的所述充電器提供特定電壓給所述連接器的電源引腳；以及，根據所述特定電壓判斷所述連接器是否異常。

本發明提供一種集成電路，包括：

連接器，用于耦接所述電子設備外部的電源，其中，所述電源用于給所述電子設備提供電源電壓來為所述電子設備的電池充電；以及

充電器，耦接于所述連接器，用于運行在普通模式或自測模式，其中，當所述充電器運行在所述普通模式，所述充電器用于通過所述連接器的電源引腳接收所述電源電壓來為所述電子設備的所述電池充電，當所述充電器運行在所述自測模式，所述充電器提供特定電壓給所述連接器的所述電源引腳，其中，所述特定電壓用于判斷所述連接器是否異常。

本發明所提供的電子設備、充電器、集成電路及電子設備的連接器的檢測方法中，當所述電子設備的充電器運行在自測模式，由所述電子設備的所述充電器提供特定電壓給所述連接器的電源引腳，并根據所述特定電壓判斷所述連接器是否異常，由此使得連接器是否異常的判斷不再需要連接器與電源一定處于連接狀態。

【附圖說明】

圖1為依據本發明的一個實施例的充電系統100的示意圖。

圖2為依據本發明的一個實施例的電子設備120的細節結構示意圖。

圖3為異物存在于VBUS引腳202和GND引腳208之間的路徑上的示意圖。

圖4為依據本發明的一個實施例的檢測方法的流程圖。

圖5依據本發明的一個實施例示出了圖2和圖3中的電流檢測器210。

圖6為VBUS引腳202和D+引腳204之間的路徑上存在異物的示意圖。

圖7為依據本發明另一個實施例的檢測方法的流程。

圖8為晶體管Q1被關斷時的電流路徑。

【具體實施方式】

在說明書及權利要求當中使用了某些詞匯來指稱特定的組件。本領域技術人員應可理解，硬件制造商可能會用不同的名詞來稱呼同一個組件。本說明書及權利要求并不以名稱的差異來作為區分組件的方式，而是以組件在功能上的差異來作為區分的準則。在通篇說明書及權利要求當中所提及的“包含”及“包括”為一開放式的用語，故應解釋成“包含但不限定于”。“大體上”是指在可接受的誤差范圍內，本領域技術人員能夠在一定誤差范圍內解決技術問題，基本達到技術效果。此外，“耦接”一詞在此包含任何直接及間接的電性連接手段。因此，若文中描述一第一裝置耦接于一第二裝置，則代表該第一裝置可直接電性連接于該第二裝置，或通過其它裝置或連接手段間接地電性連接至該第二裝置。以下為實施本發明的較佳方式，目的在于說明本發明的精神而非用以限定本發明的保護范圍，本發明的保護范圍當視后附的權利要求所界定者為準。

接下面的描述為本發明預期的最優實施例。這些描述用于闡述本發明的大致原則而不應用于限制本發明。本發明的保護范圍應在參考本發明的權利要求的基礎上進行認定。

請參考圖1，其為依據本發明的一個實施例的充電系統100的示意圖。如圖1所示，充電系統100包括電源(power supply)110(在該實施例中，電源為交流-直流適配器110，但是交流-直流適配器并不用于限定本發明，在其他實施例中，電源還可為通用串行總線(Universal Serial Bus，USB)主機)和電子設備120，其中，交流-直流適配器110通過線纜130耦接于電子設備120，且交流-直流適配器110給電子設備120至少提供電源電壓VBUS，接地電壓GND和數據D+和D-。在該實施例中，電子設備120可為便攜式設備，例如，蜂窩電話、智能電話、平板電腦等，或者其他任意的通過電源適配器或USB主機進行充電的電子設備。

交流-直流適配器110包括交流/直流控制器112，通信單元114以及連接器118，其中，交流/直流控制器112用于接收外部的交流電源來產生穩定的電源電壓VBUS，通信單元114用于與電子設備120進行通信，連接器118符合USB標準且包括四個引腳用于分別提供VBUS、D+、D-以及GND。另外，電子設備120包括控制器122，通信單元123，充電器124，電池125以及連接器128。控 制器122用于控制充電器124以及執行電子設備120的一部分操作，充電器124用于通過交流-直流適配器110提供的電源電壓VBUS對電池125進行充電，或者向連接器128提供特定電壓。通信單元123用于與交流-直流適配器110通信，且連接器128符合USB標準且包括四個引腳用于分別用于接收VBUS、D+、D-以及GND。

在該實施例中，交流/直流控制器112包括USB接口，但是，在其他實施例中，交流/直流控制器112可包括其他任意的適宜接口，例如，USB功率輸出接口、USB D+/D-。交流-直流適配器110內部的電路可包括內部集成電路(inter-integrated circuit，I2C)接口或一根電線(1-wire)接口，或者其他任意適合的接口。另外，電子設備120與交流-直流適配器110之間具有雙向通信(bi-directional communication)。在該實施例中，通信單元114和通信單元123可包括任意適合的無線通信接口，例如，藍牙或低功耗藍牙。

請參考圖2，其為依據本發明的一個實施例的電子設備120的細節結構示意圖。如圖2所示，連接器128包括VBUS引腳202和接地引腳208(電源引腳)分別用于接收來自交流-直流適配器110的電源電壓VBUS和接地電壓GND，還包括D+引腳204和D-引腳206(數據引腳)分別用于接收來自交流-直流適配器110的數據D+和D-；充電器124包括電壓檢測器222和升壓器(booster)224；電子設備120還包括電流檢測器210，晶體管Q1和電阻器R_T，其中，晶體管Q1的柵極耦接于通用輸入/輸出(General Purpose Input/Output，GPIO)引腳，晶體管Q1的漏極耦接于電源引腳208，且晶體管Q1的源極耦接于系統地端；電阻器R_T耦接于電源引腳208和通用輸入/輸出引腳之間。請注意，圖2僅示出了與本發明相關的元件，本領域技術人員可理解的是，電子設備120和充電器124包括其他的具有通常功能的元件。具體實現中，圖2中示出的電子設備120的元件可以通過集成電路的方式實施。

圖2中所示的元件用于檢測連接器128是否存在異常狀態(abnormal status)，其中，異常狀態為連接器128中出現的泄漏電流，且泄漏電流是由于異物所引發的，異物例如包括灰塵、金屬廢料、導線或液體。特別的，無論連接器128是否耦接于交流-直流適配器110(也即，無論電子設備120是否被充電)，該檢測方法均可實施。通常，異物存在于VBUS引腳202和接地引腳208之間的路徑上，或存在于VBUS引腳202與D+引腳204或D-引腳206之間的路徑上，且基于該兩種情形的檢測方法的實施例將在后續進行描述。

請一并參考圖3和圖4，其中，圖3為異物存在于VBUS引腳202和GND引腳208之間的路徑上的示意圖，圖4為依據本發明的一個實施例的檢測方法的流程圖。在步驟402，連接器128并未通過線纜130耦接至交流-直流適配器110，充電器124運行在第一自測模式，且升壓器224接收電池125所提供的電池電壓并傳送特定電壓給連接器128的VBUS引腳202。在步驟404，電流檢測器210檢測連接器128中的路徑上的電流或檢測VBUS引腳202和充電器124之間的路徑上的電流來產生檢測的電流(detected current)，其中，電流是由特定電壓產生。在步驟406，升壓器224關斷特定電壓以節省功率。在步驟408，電流檢測器210判斷檢測的電流是否大于閾值(例如，50毫安)，如果檢測的電流大于閾值，所述電流檢測器判斷所述連接器異常，流程進入步驟422來發出警告來通知用戶連接器可能遭遇問題，所述警告包括顯示警告信息，響聲，或振動中至少一種；或者，在步驟422，還可通知電源110減小電源電壓和輸出電流中至少一種，電源電壓和輸出電流可減小到為零，此時相當于對所述電源電壓和輸出電流禁能；如果檢測的電流不大于閾值，流程進入步驟410。

在步驟410，充電器124判斷連接器128中是否插入有電源(例如，電源適配器或USB主機的線纜)，如果判斷為是，流程進入步驟412；如果判斷為否，流程再次進入步驟402來周期性地檢測連接器128的異常狀態。另外，在步驟412，由于連接器128耦接于交流-直流適配器110，且連接器128的VBUS引腳202具有交流-直流適配器110所提供的電源電壓(例如，5伏(V))，因此，此時升壓器224將接收電池125所提供的電池電壓并傳遞一個比交流-直流適配器所提供的電源電壓大的特定電壓給VBUS引腳202。具體的，在步驟412，電壓檢測器222檢測VBUS引腳202的電壓電平(voltage level)，升壓器224參考VBUS引腳202的檢測的電壓電平來增加一個偏移量來產生特定電壓，例如，當VBUS引腳202的檢測的電壓電平為5伏(5V)，則特定電壓可為5.3伏(V)或5.5伏(V)。另外，需要注意的是，步驟412獲得的特定電壓與步驟402所獲得的特定電壓可不同。

在步驟414，電流檢測器210檢測連接器128中的路徑上的電流或者檢測VBUS引腳202和充電器124之間的路徑上的電流來產生檢測的電流，其中，電流基于特定電壓產生。在步驟416，升壓器224關斷特定電壓來節省功率。在步驟418，電流檢測器210判斷檢測的電流是否大于閾值(例如，50毫安)，如果檢測的電流大于閾值，所述電流檢測器判斷所述連接器異常，流程進入步驟422 來發出警告來通知用戶連接器可能遭遇問題，所述警告包括顯示警告信息，響聲，或振動中至少一種；或者，在步驟422，還可通知電源110減小電源電壓和輸出電流中至少一種，電源電壓和輸出電流可減小到為零，此時相當于對所述電源電壓和輸出電流禁能；；如果檢測的電流不大于閾值，流程進入步驟420。

在步驟420，充電器124切換為運行在普通模式，也即，充電器124通過線纜130接收交流-直流適配器提供的電源電壓，連接器128對電池125進行充電，則流程再次進入步驟412來周期性地檢測連接器128的異常狀態。另外，在步驟424，由于連接器128可能遭遇過熱問題，充電器124可通知控制器122與交流-直流適配器110通信來禁能或減小電源電壓，和/或，禁能或減小電源電流。

圖5依據本發明的一個實施例示出了圖2和圖3中的電流檢測器210。如圖5所示，電流檢測器210包括電流源IS，電阻器RN，減法器510和比較器520。具體的，當充電器124運行在第一自測模式，充電器124產生特定電壓V_B提供給電流源IS，減法器510計算電阻器RN兩端的電壓差，其中，電壓差表示流經電阻器RN、VBUS引腳、電阻器R1和GND引腳208的電流。接著，比較器將電壓差與閾值Vth進行比較來產生一個檢測結果OUT。請注意，圖5所示的實施例僅僅用于說明，并不用于限定本發明。在其他的實施例中，電阻器RN可放置在VBUS引腳202和GND引腳208之間，或者放置在流經電阻器R1的電流路徑上。

請同時參考圖6和圖7，其中，圖6為VBUS引腳202和D+引腳204之間的路徑上存在異物的示意圖，圖7為依據本發明另一個實施例的檢測方法的流程。在步驟702，連接器128并未通過線纜130耦接至交流-直流適配器110，充電器124運行在第二自測模式，晶體管Q1被關斷(缺省狀態)，且升壓器224接收電池125所提供的電池電壓并傳遞一個特定電壓(例如，5V或3.3V)給連接器128的VBUS引腳202。在步驟704，電壓檢測器222檢測D+引腳204的電壓電平。在步驟706，電壓檢測器222判斷檢測的電壓是否大于閾值(例如，3.3V)，如果檢測的電壓大于閾值，所述電流檢測器判斷所述連接器異常，流程進入步驟716來發出警告來通知用戶連接器可能遭遇問題，所述警告包括顯示警告信息，響聲，或振動中至少一種；或者，在步驟716，還可通知電源110減小電源電壓和輸出電流中至少一種，電源電壓和輸出電流可減小到為零，此時相當于對所述電源電壓和輸出電流禁能；；如果檢測的電壓不大于閾值，流程進入步驟708。

具體的，如果VBUS引腳202和D+引腳204之間不存在異物，電阻器R2則不存在，且D+引腳204的電壓電平將比較小。然而，如果VBUS引腳202和D+引腳204之間存在異物，由于電阻器R2，將會在VBUS引腳202與D+引腳204之間產生電流路徑，這導致D+引腳204具有高的電壓電平。因此，通過檢測D+引腳204的電壓電平，即可知道并阻止可能的過熱問題。

在步驟708，充電器124判斷連接器128中是否插入有電源(例如，電源適配器或USB主機的線纜)，如果判斷為是，流程進入步驟710；如果判斷為否，流程再次進入步驟704來周期性地檢測連接器128的異常狀態。另外，在步驟710，由于連接器128耦接于交流-直流適配器110，且連接器128的VBUS引腳202具有交流-直流適配器110所提供的電源電壓(例如，5伏(V))，因此，此時電壓檢測器222可通過檢測D+引腳204(也即，升壓器224無需將特定電壓提供給VBUS引腳202)的電壓電平直接檢測連接器128的異常狀態。在步驟712，電壓檢測器222判斷檢測的電壓是否大于閾值(例如，3V)，如果檢測的電壓大于閾值，所述電流檢測器判斷所述連接器異常，流程進入步驟716來發出警告來通知用戶連接器可能遭遇問題，所述警告包括顯示警告信息，響聲，或振動中至少一種；或者，在步驟716，還可通知電源110減小電源電壓和輸出電流中至少一種，電源電壓和輸出電流可減小到為零，此時相當于對所述電源電壓和輸出電流禁能；；如果檢測的電壓不大于閾值，流程進入步驟714。

在步驟714，充電器124切換為運行在普通模式，也即，充電器124接通(turn on)晶體管Q1來使GND引腳208可連接至電子設備120的系統地。另外，在步驟718，由于連接器128可能遭遇過熱問題，充電器124可通知控制器122與交流-直流適配器110通信來禁能或減小電源電壓，和/或，禁能或減小電源電流。

在圖6所示的實施例中，電阻器RT設計為具有高電阻值(例如，數兆歐姆)，并且，當線纜130插入時，晶體管Q1和電阻器R4用于限定流經D+引腳204和鄰近路徑的電流來保護連接器128。具體的，參考圖8，最初，晶體管Q1被關斷，當線纜插入且VBUS引腳202接收交流-直流適配器110提供的電源電壓(也即，5V)，從VBUS引腳202，電阻器R2，D+引腳204，充電器124的GPIO引腳，系統地，電阻器R_T到GND引腳208形成電流路徑802。由于電阻器R4設計為具有高電阻值，則該電流路徑上的電流可被限定為一個安全值(例如，小于25毫安)，且連接器128將不遭遇過熱問題。另外，當充電器124和/或控制器122確定連接器128安全則接通晶體管Q1。

另外，在圖6-8所示的實施例中，電壓檢測器222通過檢測D+引腳204的電壓電平判斷連接器128是否具有異常狀態。然而，本領域技術人可理解的是，電壓檢測器222還可檢測D-引腳206的電壓電平來判斷VBUS引腳202與D-引腳206之間是否存在異物。另外，當連接器128遵循USC(Universal Serial Bus，通用串行總線)類型-C標準，電壓檢測器222還可檢測任一個非電源引腳的電壓電平來判斷電源引腳與非電源引腳之間是否存在異物，非電源引腳例如可為TX1，CC1，SBU1，RX2-，RX1-，SBU2，CC2，TX2-(這些為USC-C標準中增加的引腳)。這些可選擇的設計將屬于本發明的范圍。

在上述提及的實施例中，VBUS引腳202與GND引腳208之間的泄漏電流路徑(由電阻器R1所導致)和VBUS引腳202和D+引腳204之間的泄漏電流路徑(由電阻器R2所導致)均可被檢測到，當連接器128具有異常狀態可通知用戶。但是，在其他實施例中，電子設備120可設計為僅實施圖2所示的電路的一部分來執行圖4和圖7所示的實施例中的任一個。這些可選擇的設計將屬于本發明的范圍。

另外，在圖3-5所示的實施例中，無論交流-直流適配器110是否耦接于電子設備120的連接器128，充電器124周期性地(例如，每隔一分鐘，每隔十分鐘或每隔一小時)進入第一自測模式。但是，在其他實施例中，充電器124可根據安排的進程或用戶的輸入/控制進入第一自測模式，或者，充電器124可在連接器128中沒有插入線纜時進入第一自測模式，或者，充電器124可在交流-直流適配器110耦接于連接器128時進入第一自測模式。相似的，在圖6-8所示的實施例中，無論交流-直流適配器110是否耦接于電子設備120的連接器128，充電器124周期性地(例如，每隔一分鐘，每隔十分鐘或每隔一小時)進入第二自測模式。但是，在其他實施例中，充電器124可根據安排的進程或用戶的輸入/控制進入第二自測模式，或者，充電器124可在連接器128中沒有插入線纜時進入第二自測模式，或者，充電器124可在交流-直流適配器110耦接于連接器128時進入第二自測模式。這些可選擇的設計將屬于本發明的范圍。

另外，上述提及的第一自測模式和第二自測模式可順序地被執行，或者，可依據安排的進程、用戶的輸入/控制獨立被執行。

簡言之，本發明的實施例中，由連接器引起的泄漏電流可精確地被確定，因此，用戶可被通知來解決這類問題，或者電子設備可與電源適配器或USB主機進行通信來禁能或減少輸出電壓/電流來避免連接器的過熱。

本發明雖以較佳實施例揭露如上，然其并非用以限定本發明的范圍，任何本領域技術人員，在不脫離本發明的精神和范圍內，當可做些許的更動與潤飾，因此本發明的保護范圍當視權利要求所界定者為準。