專利名稱：Pda或手機(jī)用的智能充電底座的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種用于給PDA或手機(jī)用的充電底座，尤其涉及一種能夠根據(jù)主機(jī)的工作情況自動(dòng)進(jìn)行智能充電控制的充電底座，屬于充電裝置領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前市場(chǎng)上常見的手機(jī)和PDA用的充電底座大多只支持用AC-DC適配器充電，同時(shí)幾乎所有的PC和筆記本都有USB接口，如果充電底座支持USB充電的話，用戶在沒(méi)有攜帶適配器的時(shí)候也可以給PDA或手機(jī)充電。
但是，USB充電的一個(gè)很大缺點(diǎn)在于輸出電流最大只能為500mA，當(dāng)PDA或手機(jī)既要用USB電源供電，又要和PC通信，同時(shí)還要給本機(jī)用電池和備用電池充電時(shí)，所需供電電流將十分可觀，常常會(huì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于500mA的最大電流限制。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的主要目的是提供一種PDA或手機(jī)用的智能充電底座，可以同時(shí)支持USB和AC-DC適配器充電，并可以根據(jù)主機(jī)的工作情況自動(dòng)進(jìn)行智能充電控制。
本實(shí)用新型的另一目的是提供一種PDA或手機(jī)用的智能充電底座，在為PDA或手機(jī)充電的同時(shí)，也可以為其備用電池充電。
本實(shí)用新型的再一目的是提供一種PDA或手機(jī)用的智能充電底座，PDA或手機(jī)在充電的同時(shí)，可以和PC進(jìn)行通信。
本實(shí)用新型的目的是通過(guò)如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的一種PDA或手機(jī)用的智能充電底座，包括一底座本體，在該本體上設(shè)有用于外接AC-DC適配器的電源輸入接口，用于與PC連接的USB接口，與PDA或手機(jī)連接的接插件及電池充電單元；所述的接插件至少包括5V電源輸入端、用于連接PDA或手機(jī)的電壓使能信號(hào)的信號(hào)端及USB插口；所述電源輸入接口同時(shí)與接插件的5V電源輸入端和電池充電單元的充電輸入端連接；USB接口與接插件的USB插口連接，同時(shí)，USB接口的電源端與電池充電單元的輸入端連接，電池充電單元通過(guò)充電輸出端為備用電池充電；接插件中的用于連接PDA或手機(jī)的電壓使能信號(hào)的信號(hào)端與電池充電單元的控制輸入端連接。
所述的接插件從PDA或手機(jī)引出的信號(hào)總線包括UART總線或I2C總線或HOST USB或CPU的GPIO或其組合。
所述的電池充電單元包括充電電源選擇模塊、充電芯片及充電電流控制模塊；其中，充電電源選擇模塊的輸入端與USB接口的電源端連接，充電電源選擇模塊的輸出端、電源輸入接口的電源端同時(shí)與充電芯片的輸入端連接，充電芯片的輸出端與備用電池連接；充電電源選擇模塊的控制端分別與用于連接PDA或手機(jī)的電壓使能信號(hào)的信號(hào)端、USB接口的電源端、電源輸入接口的電源端連接；充電電流控制模塊的控制端分別與用于連接PDA或手機(jī)的電壓使能信號(hào)的信號(hào)端、USB接口的電源端、電源輸入接口的電源端連接，充電電流控制模塊的輸出端與充電芯片的充電電流控制引腳端連接。
所述的充電電源選擇模塊包括第一、二開關(guān)管和控制電路，所述第一開關(guān)管與第二開關(guān)管串聯(lián)連接，第一開關(guān)管的輸入端與USB接口的電源端連接，第二開關(guān)管的輸出端與充電芯片的輸入端連接；第一開關(guān)管的控制端與電源接口的電源端連接；所述的控制電路為一與門電路，其輸入端與用于連接PDA或手機(jī)的電壓使能信號(hào)的信號(hào)端連接，輸出端與第二開關(guān)管的控制端連接，電源端與USB接口的電源端連接。
其中，所述的第一、二開關(guān)管為P溝道MOS場(chǎng)效應(yīng)管。
所述的充電電流控制模塊包括第三、四開關(guān)管和其各自的控制電路，所述的第三開關(guān)管的輸出端與第四開關(guān)管的輸出端并聯(lián)連接到充電芯片的充電電流控制引腳端，第三開關(guān)管的控制端與電源接口的電源端連接；第四開關(guān)管的控制端與一非門的輸出端連接，該非門的輸入端連接用于連接PDA或手機(jī)的電壓使能信號(hào)的信號(hào)端，該非門的電源端與USB接口的電源端連接。當(dāng)PDA或手機(jī)關(guān)機(jī)用USB對(duì)備用電池充電時(shí)，用于連接PDA或手機(jī)的電壓使能信號(hào)的信號(hào)端為低電平，第四開關(guān)管導(dǎo)通，充電電流被設(shè)置在400mA。當(dāng)有適配器插入時(shí)，第三開關(guān)管導(dǎo)通，充電電流被控制在800mA。這樣就可以實(shí)現(xiàn)充電電流的控制邏輯。
其中，所述的第三、四開關(guān)管為N溝道MOS場(chǎng)效應(yīng)管。
為了指示該充電底座的狀態(tài)，還包括指示接入外接電源的電源指示電路，所述的電源輸入接口通過(guò)限流電阻與發(fā)光二極管連接；所述的電池充電單元還包括充電狀態(tài)指示電路，所述的電源輸入接口通過(guò)限流電阻與發(fā)光二極管連接，發(fā)光二極管與充電芯片的狀態(tài)端連接。
綜上所述，本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于電路簡(jiǎn)單，成本低，無(wú)須專用控制芯片，特別適合手機(jī)和PDA這種需要嚴(yán)格控制成本的消費(fèi)類電子產(chǎn)品。與現(xiàn)有產(chǎn)品相比，本實(shí)用新型可以滿足用戶希望USB充電的潛在需求，還可以根據(jù)輸入狀況和主機(jī)的狀態(tài)智能選擇充電電流。根據(jù)不同客戶的需求，該充電底座還可以方便地進(jìn)行功能擴(kuò)展。


圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)原理框圖；圖2為本實(shí)用新型中電池充電單元的結(jié)構(gòu)原理框圖；圖3為本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的電路原理圖；
圖4為圖3中接插件的接口示意圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)描述。
圖1為實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)原理框圖，包括一底座本體A，及位于本體A上的電源輸入接口1、USB接口2、與PDA或手機(jī)連接的接插件3及電池充電單元4，其中，所述電源輸入接口1同時(shí)與接插件3的電源端和電池充電單元4的充電輸入端連接；USB接口2與接插件3的USB插口連接，同時(shí)，USB接口2的電源端與電池充電單元4的輸入端連接；電池充電單元4通過(guò)充電輸出端為備用電池5充電；接插件3中的用于連接PDA或手機(jī)的電壓使能信號(hào)的信號(hào)端與電池充電單元4連接。
電源輸入接口1用于外接AC-DC的電源適配器，該電源適配器可為充電底座提供DC5V的電壓。
USB接口2和PC連接，用于向充電底座提供DC5V的電壓，并可以和PC進(jìn)行通信。
接插件3用于實(shí)現(xiàn)PDA或手機(jī)和充電底座的通信，還可以通過(guò)其上的電源端及USB插口由充電底座對(duì)PDA或手機(jī)供電。
從圖1可見，當(dāng)適配器插入時(shí)，通過(guò)電源輸入接口1將5V電源接入底座，一路通過(guò)接插件3為PDA或手機(jī)提供電源，另一路連接到電池充電單元4。當(dāng)用USB接口與PC連接時(shí)，USB的5V電源為PDA或手機(jī)提供電源，同時(shí)連接到電池充電單元4。也就是說(shuō)，該充電底座可以實(shí)現(xiàn)的充電功能包括用外接適配器對(duì)PDA或手機(jī)充電，用外接適配器對(duì)備用電池充電，用USB對(duì)PDA或手機(jī)充電，用USB對(duì)備用電池充電，這幾種充電方式可以同時(shí)進(jìn)行一種或幾種。
參見圖2，為本實(shí)用新型中電池充電單元的結(jié)構(gòu)原理框圖，電池充電單元4包括充電電源選擇模塊41、充電芯片42及充電電流控制模塊43；其中，充電電源選擇模塊41的輸入端與USB接口的電源端21連接，充電電源選擇模塊的輸出端、電源輸入接口的電源端11同時(shí)與充電芯片42的輸入端連接，充電芯片的輸出端與備用電池5連接；充電電源選擇模塊41的控制端分別與CPU電壓使能信號(hào)針31、USB接口的電源端21、電源輸入接口的電源端11連接；充電電流控制模塊43的控制端分別與CPU電壓使能信號(hào)針31、USB接口的電源端21、電源輸入接口的電源端11連接，充電電流控制模塊43的輸出端與充電芯片42的充電電流控制引腳端連接。
電源輸入接口的電源端11從外接的適配器提供5V電壓；USB接口的電源端21從與其連接的PC上取得5V電壓；CPU電壓使能信號(hào)針31通過(guò)接插件與PDA或手機(jī)連接，當(dāng)PDA或手機(jī)關(guān)機(jī)或處于睡眠狀態(tài)，CPU電壓使能信號(hào)針31輸出的信號(hào)PWR_EN為低電平，當(dāng)PDA或手機(jī)連接在充電底座上且處于ACTIVE狀態(tài)時(shí)，CPU電壓使能信號(hào)針31輸出的信號(hào)PWR_EN信號(hào)為高電平。
充電電源選擇模塊41用于判斷對(duì)備用電池的充電是用USB電源還是用適配器輸入的DC 5V電源。當(dāng)輸入為USB電源且PWR_EN信號(hào)為低時(shí)，USB對(duì)電池充電的通道被打開；當(dāng)有適配器輸入時(shí)，此時(shí)無(wú)論P(yáng)WR_EN是何狀態(tài)，USB電源對(duì)充電芯片的輸入被禁止，由適配器輸出的DC 5V電源對(duì)電池5充電。
充電電流控制模塊43用于根據(jù)外界條件判斷充電芯片的充電電流。輸入為USB電源且PWR_EN信號(hào)為低時(shí)，充電電流被設(shè)定為400mA；當(dāng)有適配器輸入時(shí)，此時(shí)無(wú)論P(yáng)WR_EN是何狀態(tài)，充電電流為800mA。
當(dāng)充電底座只通過(guò)USB接口取得電源時(shí)，USB電源最大只能提供500mA電流。當(dāng)沒(méi)有PDA或手機(jī)或PDA或手機(jī)處于SLEEP狀態(tài)時(shí)，PWR_EN信號(hào)為低電平，USB到充電芯片的連接被打開，且充電電流被設(shè)置在400mA。當(dāng)PDA或手機(jī)連接在充電底座上且處于ACTIVE狀態(tài)時(shí)，PWR_EN信號(hào)為高電平，USB到充電芯片的連接被斷開，此時(shí)PDA或手機(jī)的充電電流為100mA，其余電流維持PDA或手機(jī)的正常工作。此時(shí)，PC仍可以和PDA或手機(jī)通過(guò)USB接口正常通信。
當(dāng)通過(guò)適配器和USB接口同時(shí)供電時(shí)，充電電源選擇模塊41切斷USB與充電芯片的通路，同時(shí)打開適配器電源與充電芯片的通路。此時(shí)，無(wú)論P(yáng)WR_EN信號(hào)為何種狀態(tài)，充電電流都被控制在800mA。此時(shí)如果有未充滿電的備用電池在，則為備用電池充電。此時(shí)，PDA或手機(jī)還可以在充電的同時(shí)與PC通信。
參見圖3，為本實(shí)用新型一實(shí)施例的電路原理圖，圖中的J1為與PDA或手機(jī)連接的接插件，單元6為備用電池的充電選擇模塊，U1為充電芯片，單元7為充電電流控制模塊，DC5V為通過(guò)電源輸入接口從外接適配器取得的電壓。
所述的充電電源選擇模塊6包括兩個(gè)P溝道MOS場(chǎng)效應(yīng)管Q1、Q2和一與門電路控制電路U2，所述Q1、Q2串聯(lián)連接，Q1的輸入端與USB接口的電源端USBVDD連接，Q2的輸出端通過(guò)一保險(xiǎn)絲F1與充電芯片U1的充電輸入端VIN2連接；Q1的控制端與電源輸入接口的電源端ADP連接；與門電路控制電路U2的輸入端與CPU電壓使能信號(hào)PWR_EN連接，輸出端與Q2控制端連接，電源端與USB接口的電源端USBVDD連接。當(dāng)只有與USB接口的電源端USBVDD連接時(shí)，USBVDD為高電平，ADP信號(hào)為低電平，Q1導(dǎo)通，此時(shí)，若PDA或手機(jī)關(guān)機(jī)或處于睡眠狀態(tài)，此時(shí)PWR_EN為低電平，Q2導(dǎo)通，USBVDD給U1供電，對(duì)備用電池充電。若PDA或手機(jī)開機(jī)，此時(shí)PWR_EN為高電平，Q2截止，備用電池?zé)o法充電。
當(dāng)適配器插入時(shí)，ADP為高電平，Q1截至，由DC5V對(duì)備用電池充電。
所述的充電電流控制模塊7包括兩個(gè)N溝道MOS場(chǎng)效應(yīng)管Q3、Q4和其各自的控制電路，所述的Q3的輸出端與Q4的輸出端并聯(lián)連接到充電芯片的充電電流控制引腳IREF，Q3的控制端與電源接口的電源端ADP連接；Q4的控制端與一非門U3A的輸出端連接，該非門U3A的輸入端連接CPU電壓使能信號(hào)PWR_EN，該非門U3A的電源端與USB接口的電源端USBVDD連接。當(dāng)PDA或手機(jī)關(guān)機(jī)用USB對(duì)備用電池充電時(shí)，CPU電壓使能信號(hào)PWR_EN為低電平，Q4導(dǎo)通，充電電流被設(shè)置在400mA。當(dāng)有適配器插入時(shí)，Q3導(dǎo)通，充電電流被控制在800mA。這樣就可以實(shí)現(xiàn)充電電流的控制邏輯。
為了指示該充電底座的狀態(tài)，還包括指示接入外接電源的電源指示電路，所述的電源輸入接口提供的5V電壓通過(guò)限流電阻R2與發(fā)光二極管D2連接；當(dāng)外接AC-DC電源時(shí)，發(fā)光二極管D1發(fā)出紅光；所述的電源輸入接口提供的5V電壓通過(guò)限流電阻R1與發(fā)光二極管D1連接，發(fā)光二極管D1與充電芯片U1的狀態(tài)端STATUS連接，當(dāng)由外接的AC-DC適配器為備用電池充電時(shí)，發(fā)光二極管D1發(fā)出綠光。
如圖4所示，為圖3中接插件的接口示意圖，為了提高本實(shí)用新型的擴(kuò)展性，接插件從PDA或手機(jī)引出的總線信號(hào)可以包括HOST USB，UART，I2C總線，以及CPU的GPIO。所以，接插件在基本的充電底座的前提下，可以根據(jù)不同的需求更改底座設(shè)計(jì)增加相應(yīng)的功能，而不需要對(duì)PDA或手機(jī)做任何修改。
例如，因?yàn)樵谥鳈C(jī)與底座的連接信號(hào)上有高速全功能串口，在實(shí)施例一的基礎(chǔ)上，在底座的PCB上可以很方便地進(jìn)行修改，添加BLUETOOTH芯片；或者是從底座上引出串口鍵盤，可以更方便地完成信息輸入。
又如針對(duì)底座上引出的HOST USB信號(hào)，可以在底座上添加USB插口，從而使PDA支持U盤和USB接口的打印機(jī)。
再如為了增強(qiáng)PDA的游戲功能，也可以在底座上引出一個(gè)游戲手柄，該游戲手柄可以通過(guò)串口、USB、I2C與PDA通信。
最后所應(yīng)說(shuō)明的是，以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本實(shí)用新型的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較佳實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本實(shí)用新型技術(shù)方案的精神和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
權(quán)利要求1.一種PDA或手機(jī)用的智能充電底座，包括一底座本體，其特征在于在該本體上設(shè)有用于外接AC-DC適配器的電源輸入接口，用于與PC連接的USB接口，與PDA或手機(jī)連接的接插件及電池充電單元；所述的接插件至少包括5V電源輸入端、用于連接PDA或手機(jī)的電壓使能信號(hào)的信號(hào)端及USB插口；所述電源輸入接口同時(shí)與接插件的5V電源輸入端和電池充電單元的充電輸入端連接；USB接口與接插件的USB插口連接，同時(shí)，USB接口的電源端與電池充電單元的輸入端連接，電池充電單元通過(guò)充電輸出端為備用電池充電；接插件中的用于連接PDA或手機(jī)的電壓使能信號(hào)的信號(hào)端與電池充電單元的控制輸入端連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的PDA或手機(jī)用的智能充電底座，其特征在于所述的接插件從PDA或手機(jī)引出的信號(hào)總線包括UART總線或I2C總線或HOSTUSB或CPU的GPIO或其組合。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的PDA或手機(jī)用的智能充電底座，其特征在于所述的電池充電單元包括充電電源選擇模塊、充電芯片及充電電流控制模塊；其中，充電電源選擇模塊的輸入端與USB接口的電源端連接，充電電源選擇模塊的輸出端、電源輸入接口的電源端同時(shí)與充電芯片的輸入端連接，充電芯片的輸出端與備用電池連接；充電電源選擇模塊的控制端分別與接插件中用于連接PDA或手機(jī)的電壓使能信號(hào)的信號(hào)端、USB接口的電源端、電源輸入接口的電源端連接；充電電流控制模塊的控制端分別與接插件中用于連接PDA或手機(jī)的電壓使能信號(hào)的信號(hào)端、USB接口的電源端、電源輸入接口的電源端連接，充電電流控制模塊的輸出端與充電芯片的充電電流控制引腳端連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的PDA或手機(jī)用的智能充電底座，其特征在于所述的充電電源選擇模塊包括第一、二開關(guān)管和控制電路，所述第一開關(guān)管與第二開關(guān)管串聯(lián)連接，第一開關(guān)管的輸入端與USB接口的電源端連接，第二開關(guān)管的輸出端與充電芯片的輸入端連接；第一開關(guān)管的控制端與電源接口的電源端連接；所述的控制電路為一與門電路，其輸入端與接插件中用于連接PDA或手機(jī)的電壓使能信號(hào)的信號(hào)端連接，輸出端與第二開關(guān)管的控制端連接，電源端與USB接口的電源端連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的PDA或手機(jī)用的智能充電底座，其特征在于所述的第一、二開關(guān)管為P溝道MOS場(chǎng)效應(yīng)管。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的PDA或手機(jī)用的智能充電底座，其特征在于所述的充電電流控制模塊包括第三、四開關(guān)管和其各自的控制電路，所述的第一開關(guān)管的輸出端與第二開關(guān)管的輸出端并聯(lián)連接到充電芯片的充電電流控制引腳端，第一開關(guān)管的控制端與電源接口的電源端連接；第一開關(guān)管的控制端與一非門的輸出端連接，該非門的輸入端連接接插件中用于連接PDA或手機(jī)的電壓使能信號(hào)的信號(hào)端，該非門的電源端與USB接口的電源端連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的PDA或手機(jī)用的智能充電底座，其特征在于所述的第三、四開關(guān)管為N溝道MOS場(chǎng)效應(yīng)管。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的PDA或手機(jī)用的智能充電底座，其特征在于還包括指示接入外接電源的電源指示電路，所述的電源輸入接口通過(guò)限流電阻與發(fā)光二極管連接。
9.根據(jù)權(quán)利要求3所述的PDA或手機(jī)用的智能充電底座，其特征在于所述的電池充電單元還包括充電狀態(tài)指示電路，所述的電源輸入接口通過(guò)限流電阻與發(fā)光二極管連接，發(fā)光二極管與充電芯片的狀態(tài)端連接。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種PDA或手機(jī)用的智能充電底座，包括底座本體及位于本體上的用于外接AC－DC適配器的電源輸入接口、USB接口、與PDA或手機(jī)連接的接插件及電池充電單元；所述電源輸入接口同時(shí)與接插件的電源端和電池充電單元的充電輸入端連接；USB接口與接插件的USB插口連接，同時(shí)，USB接口的電源端與電池充電單元的輸入端連接；電池充電單元通過(guò)充電輸出端為備用電池充電；接插件中用于連接PDA或手機(jī)的電壓使能信號(hào)的信號(hào)端與電池充電單元連接。本實(shí)用新型可以同時(shí)支持采用USB接口和AC－DC適配器對(duì)PDA或手機(jī)充電，也可以在對(duì)PDA或手機(jī)充電的同時(shí)，為其備用電池充電，智能選擇充電電流，并且，PDA或手機(jī)在充電的同時(shí)，可以和PC進(jìn)行通信；電路簡(jiǎn)單，成本低，擴(kuò)展性強(qiáng)。
文檔編號(hào)H02J7/00GK2660763SQ20032012191
公開日2004年12月1日 申請(qǐng)日期2003年11月14日 優(yōu)先權(quán)日2003年11月14日
發(fā)明者王恩杰, 李金明 申請(qǐng)人:聯(lián)想(北京)有限公司