1.本技术涉及快充电路技术领域，尤其是涉及一种基于多协议的充电电路及其应用方法。
背景技术：2.传统的充电方式为充电设备通过快充协议与移动设备匹配，从而实现对于移动设备的快速充电。而每一个厂家的移动设备都有自己独立的快充充电协议，因此需要充电设备厂家与各个移动设备厂家紧密结合才能完成对不同移动设备的充电。例如，需要一种两口多协议充电设备，以同时为两个不同的移动设备进行充电。
3.但是，现有技术中存在着对于两口多协议充电设备的生产成本较高的技术问题。
技术实现要素：4.本技术的目的在于提供一种基于多协议的充电电路及其应用方法，以缓解现有技术中对于两口多协议充电设备的生产成本较高的技术问题。
5.第一方面，本技术实施例提供了一种基于多协议的充电电路所述充电电路与外部电路连接；所述充电电路包括：
6.采样模块、反馈模块、功率因数矫正(power factor correction，pfc)控制模块、控制逻辑模块、协议模块以及驱动模块；
7.所述控制逻辑模块分别与所述采样模块、所述反馈模块、所述pfc控制模块、所述协议模块以及所述驱动模块连接；
8.所述采样模块用于从所述外部电路获取采样信号，并将所述采样信号发送至所述控制逻辑模块；
9.所述协议模块用于检测所述充电电路的负载的协议信息，并将所述协议信息发送至所述控制逻辑模块；
10.所述控制逻辑模块用于基于所述采样信号和所述协议信息生成第一控制信号和第二控制信号，并将所述第一控制信号发送至所述反馈模块，将所述第二控制信号发送至所述pfc控制模块；
11.所述反馈模块用于从所述控制逻辑模块获取所述第一控制信号，并基于所述第一控制信号对所述外部电路中的光耦开关进行控制；
12.所述pfc控制模块用于从所述控制逻辑模块获取所述第二控制信号，并基于所述第二控制信号对所述外部电路中的场效应管(metal-oxide-semiconductor field-effect transistor,mos)开关进行控制；
13.所述驱动模块用于将所述外部电路提供的电能转换为输出电能并输出至所述负载；
14.所述充电电路基于所述负载以及所述外部电路提供的电能，对所述输出电能进行动态分配。
15.在一个可能的实现中，所述采样模块包括：
16.数据选择器(multiplexer，mux)单元、逐次逼近式模数转换器(successive approximation register-analog to digital converter，saradc)单元以及数字滤波校准模块；
17.所述mux单元的输入端与所述外部电路连接，所述mux单元的输出端与所述saradc单元的输入端连接；所述saradc单元的输出端与所述数字滤波校准模块的输入端连接；所述数字滤波校准模块的输出端与所述控制逻辑模块连接。
18.在一个可能的实现中，所述反馈模块包括：
19.数模转换器(digitaltoanalog converter，dac))单元以及第一脉冲宽度调制(pulse width modulation，pwm)控制器；
20.所述dac单元的输入端与所述控制逻辑模块连接，所述dac单元的输出端与所述光耦开关连接；所述第一pwm控制器的输入端与所述控制逻辑模块连接，所述第一pwm控制器的输出端与所述光耦开关连接。
21.在一个可能的实现中，所述驱动模块包括：
22.第一电平转换单元、第二电平转换单元、第三电平转换单元、自举电压检测单元、电压检测单元、高压侧驱动单元以及低压侧驱动单元；
23.所述第一电平转换单元的输入端与所述控制逻辑模块连接，输出端与所述第二电平转换单元连接；所述第二电平转换单元的第一输出端与所述自举电压检测单元的输入端连接；所述第二电平转换的第二输出端与所述高压侧驱动单元的输入端连接；所述第二电平转换的第三输出端与所述自举电压检测单元的输出端、所述高压侧驱动单元的输出端连接；所述第三电平转换单元的输入端与所述控制逻辑模块连接，输出端分别与所述低压侧驱动单元的第一输入端、所述电压检测单元的输入端连接；所述电压检测单元的输出端与所述低压侧驱动单元的第二输入端连接。
24.在一个可能的实现中，所述控制逻辑模块包括：
25.算术逻辑单元(arithmetic and logic unit，alu)、乘加运算单元(multiply and accumulate unit，mau)单元、接口逻辑单元、存储单元、流程调度器、计时器、存储控制器、看门口以及模拟校准电路；
26.所述alu单元、所述mau单元、所述接口逻辑单元、所述存储单元、所述流程调度器、所述计时器、所述存储控制器、所述看门口以及所述模拟校准电路集成于所述控制逻辑模块中。
27.在一个可能的实现中，所述协议模块包括：
28.配置通道(configurationchannel，cc)控制器以及(dataplus/dataminus，dp/dm)电路模块；
29.所述cc控制器和所述dp/dm电路模块分别与所述控制逻辑模块连接。
30.在一个可能的实现中，所述pfc控制模块包括：
31.第二pwm控制器；
32.所述第二pwm控制器的输入端与所述控制逻辑模块连接，输出端与所述mos开关连接。
33.第二方面，本技术实施例提供了一种基于多协议的充电电路的应用方法，应用于
如第一方面所述的充电电路；所述充电电路与外部电路连接；所述充电电路包括采样模块、反馈模块、pfc控制模块、控制逻辑模块、协议模块以及驱动模块；所述控制逻辑模块分别与所述采样模块、所述反馈模块、所述pfc控制模块、所述协议模块以及所述驱动模块连接；所述方法包括：
34.通过所述采样模块从所述外部电路获取采样信号，并将所述采样信号发送至所述控制逻辑模块；
35.通过所述协议模块检测所述充电电路的负载的协议信息，并将所述协议信息发送至所述控制逻辑模块；
36.通过所述控制逻辑模块基于所述采样信号和所述协议信息生成第一控制信号和第二控制信号，并将所述第一控制信号发送至所述反馈模块，将所述第二控制信号发送至所述pfc控制模块；
37.通过所述反馈模块从所述控制逻辑模块获取所述第一控制信号，并基于所述第一控制信号对所述外部电路中的光耦开关进行控制；
38.通过所述pfc控制模块从所述控制逻辑模块获取所述第二控制信号，并基于所述第二控制信号对所述外部电路中的mos开关进行控制；
39.通过所述驱动模块将所述外部电路提供电能转换为输出电能并输出至所述负载；
40.基于所述负载以及所述外部电路提供的电能，对所述输出电能进行动态分配。
41.第三方面，本技术实施例提供了一种双口多协议的快充电路，包括外部电路、第一通用串行总线(universal serial bus，usb)接口、第二usb接口以及如第一方面所述的基于多协议的充电电路；所述基于多协议的充电电路包括采样模块、反馈模块、pfc控制模块、控制逻辑模块、协议模块以及驱动模块；
42.所述外部电路包括交流电源、整流电桥、变压器、第一mos开关、第二mos开关、交流pwm控制器、二极管、电感、第一极性电容、第二极性电容、非极性电容、第一电阻器、第二电阻器以及光耦开关，所述变压器包括第一线圈、第二线圈以及第三线圈；
43.所述交流电源的正负极分别与所述整流电桥的第一引脚、第二引脚连接；所述整流电桥的第三引脚分别与所述第一线圈的第一引脚、所述交流pwm控制器的第一引脚连接，所述第一线圈的第二引脚与所述第一mos开关的源极连接，所述第一mos开关的栅极与所述交流pwm控制器的第二引脚连接，所述交流pwm控制器的第三引脚分别与所述整流电桥的第四引脚、所述第一mos开关的漏极、所述第一极性电容的负极连接，所述交流pwm控制器的第四引脚与所述光耦开关的第一引脚连接，所述第一极性电容的正极分别与所述二极管的阴极、所述光耦开关的第二引脚连接，所述第二线圈的第一引脚与所述二极管的阳极连接，所述第二线圈的第二引脚与所述第一极性电容的负极连接；
44.所述驱动模块分别与所述电感的第一引脚、所述第二mos开关的源极、所述第二极性电容的阳极、所述第一电阻器的第一引脚连接，所述反馈模块分别与所述第一电阻器的第二引脚、所述第二电阻器的第一引脚、所述非极性电容的第一引脚连接，所述非极性电容的第二引脚与所述光耦开关的第三引脚连接，所述pfc控制模块与所述第二mos开关的栅极连接，所述采样模块分别与所述第二电阻器的第二引脚、所述第二极性电容的负极、所述第二mos开关的漏极、所述第三线圈的第一引脚连接，所述电感的第二引脚分别与所述第三线圈的第二引脚、所述光耦开关的第四引脚连接；
45.所述协议模块分别与所述第一usb接口、所述第二usb接口连接。
46.第四方面，本技术实施例提供了一种双口多协议的快充电路，一种双口多协议的快充电路，包括外部电路、第一usb接口、第二usb接口以及如第一方面所述的基于多协议的充电电路；所述基于多协议的充电电路包括采样模块、反馈模块、pfc控制模块、控制逻辑模块、协议模块以及驱动模块；
47.所述外部电路包括交流电源、整流电桥、变压器、第一mos开关、第二mos开关、交流pwm控制器、二极管、电感、第一极性电容、第二极性电容、非极性电容、第一电阻器、第二电阻器以及光耦开关，所述变压器包括第一线圈、第二线圈以及第三线圈；
48.所述交流电源的正负极分别与所述整流电桥的第一引脚、第二引脚连接；所述整流电桥的第三引脚分别与所述第一线圈的第一引脚、所述交流pwm控制器的第一引脚连接，所述第一线圈的第二引脚与所述第一mos开关的源极连接，所述第一mos开关的栅极与所述交流pwm控制器的第二引脚连接，所述交流pwm控制器的第三引脚分别与所述整流电桥的第四引脚、所述第一mos开关的漏极、所述第一极性电容的负极连接，所述交流pwm控制器的第四引脚与所述光耦开关的第一引脚连接，所述第一极性电容的正极分别与所述二极管的阴极、所述光耦开关的第二引脚连接，所述第二线圈的第一引脚与所述二极管的阳极连接，所述第二线圈的第二引脚与所述第一极性电容的负极连接；
49.所述驱动模块分别与所述电感的第一引脚、所述第二mos开关的源极、所述第二极性电容的阳极所述第一电阻器的第一引脚、所述第一usb接口连接，所述反馈模块分别与所述第一电阻器的第二引脚、所述第二电阻器的第一引脚、所述非极性电容的第一引脚连接，所述非极性电容的第二引脚与所述光耦开关的第三引脚连接，所述pfc控制模块与所述第二mos开关的栅极连接，所述采样模块分别与所述第二电阻器的第二引脚、所述第二极性电容的负极、所述第二mos开关的漏极、所述第三线圈的第一引脚连接，所述电感的第二引脚分别与所述第三线圈的第二引脚、所述光耦开关的第四引脚连接；
50.所述协议模块与所述第二usb接口连接。
51.本技术实施例带来了以下有益效果：
52.本技术实施例提供了一种基于多协议的充电电路及其应用方法，充电电路与外部电路连接；充电电路包括：采样模块、反馈模块、pfc控制模块、控制逻辑模块、协议模块以及驱动模块；控制逻辑模块分别与采样模块、反馈模块、pfc控制模块、协议模块以及驱动模块连接；采样模块用于从外部电路获取采样信号，并将采样信号发送至控制逻辑模块；协议模块用于检测充电电路的负载的协议信息，并将协议信息发送至控制逻辑模块；控制逻辑模块用于基于采样信号和协议信息生成第一控制信号和第二控制信号，并将第一控制信号发送至反馈模块，将第二控制信号发送至pfc控制模块；反馈模块用于从控制逻辑模块获取第一控制信号，并基于第一控制信号对外部电路中的光耦开关进行控制；pfc控制模块用于从控制逻辑模块获取第二控制信号，并基于第二控制信号对外部电路中的mos开关进行控制；驱动模块用于将外部电路提供的电能转换为输出电能并输出至负载。通过本技术实施例提供的一种基于多协议的充电电路及其应用方法，相较于传统技术可以节省稳压二极管、节省功率校正电路芯片以及可以同时输出两路独立的pd快充电压，并可以对两路独立的输出功率进行动态分配，从而可以在较低的生产成本下，使充电设备可以提供多口独立快充功能，缓解了现有技术中对于两口多协议充电设备的生产成本较高的技术问题。而且本电路
不仅可以应用于适配器，还可以应用于插排、移动电源等多种场景。
附图说明
53.为了更清楚地说明本技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
54.图1为本技术实施例提供的一种传统适配器的电路结构示意图；
55.图2为本技术实施例提供的一种基于多协议的充电电路结构示意图；
56.图3为本技术实施例提供的一种采样模块的结构示意图；
57.图4为本技术实施例提供的一种反馈模块的结构示意图；
58.图5为本技术实施例提供的一种驱动模块的结构示意图；
59.图6为本技术实施例提供的一种控制逻辑模块的结构示意图；
60.图7为本技术实施例提供的一种协议模块的结构示意图；
61.图8为本技术实施例提供的一种pfc模块的结构示意图；
62.图9为本技术实施例提供的一种基于多协议的充电电路的应用方法的流程示意图；
63.图10为本技术实施例提供的一种双口多协议的快充电路的结构示意图；
64.图11本技术实施例提供的另一种双口多协议的快充电路的结构示意图。
具体实施方式
65.为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
66.本技术实施例中所提到的术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括其他没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
67.随着移动设备的应用范围越来越广，对于移动设备的轻薄性要求也越来越高，这也限制了设备的储能容量和方式并没有太大的改变，导致于使用者在使用移动设备需要携带移动电源应急，因应而生的是计时式或租赁式的移动电源行业。本技术实施例是从另一个角度实现让使用者在使用移动设备可以更快的让移动设备的电量达到可以在户外工作的状态而且可以同时对不同的设备提供快充的方法。传统的充电结构如图1所示，是从交流(alternating current，ac)转换到直流(direct current，dc)侧，在二次侧dc端通过光耦调整一次侧的输出电压达到充电所需的要求，但现在每一个移动设备都有自己的快充充电协议，因此传统的方式需要跟另一个产业(ac-dc和dc-dc厂家)紧密结合才能完成对不同移动设备的充电，这种模式对于市场迅速推广来说非常不利，因为此方式在同样的变压器只能支持单口快充，如果要提供多口快充在隔离的变压器需要变成多绕线的变压器提供多组
的电压输出，虽然效率会比二次降压的方式来得高一些，但成本和生成成本会比原先的高。如果采用现有二次降压的方式在支持两口的电力供给(power delivery，pd)快充则需要两套的dc-dc和快充协议模块，这种方式的生成成本偏高、印制电路板(printed circuit board，pcb)占的面积偏大以及产品良率偏低等风险，最重要的是在管理输出总功率以及各自usb口输出功率管理需要一个外挂微控制器(microcontroller unit，mcu)芯片来管理不同模组之间的通信和功率调整，这在反馈回路控制两个模组之间会有时效性、实时性以及安全性的风险存在。因此，现有技术中存在着对于两口多协议充电设备的生产成本较高的技术问题。
68.基于此，本技术实施例提供了一种基于多协议的充电电路及其应用方法，采用的方式是将协议、数字dcdc以及数字电路控制集成在一颗芯片的解决方案，可以实现独立两口多协议的快充方式。在相同应用电路下可以同时实现一次降压以及二次降压方式，只需要改变软件不需要变更硬件设计，这可以由实际的系统厂商来决定使用何种方式给移动设备充电；同时在管理输出总功率和两个口之间的输出功率可以在同一颗芯片内动态调整，这在时效性、实时性以及安全性比现有多芯片的二次降压方式来得更安全。可以缓解现有技术对于两口多协议充电设备的生产成本较高的技术问题。
69.本技术实施例提供的一种基于多协议的充电电路及其应用方法可以应用于但是不限于以下场景：可以应用于适配器应用场景；可以应用于排插应用场景；可以应用于储能应用场景；可以应用于ac-dc一次降压应用场景；可以应用于ac-dc二次降压应用场景；支持一个全桥以及两个半桥输出的功率器件结构；支持同时两口独立pd2.0/pd3.0/pd3.1快充；支持同时两口独立qc2.0/qc3.0/qc4.0/qc5.0快充；支持同时两口独立fcp/scp/sscp快充；支持同时两口独立融合快充。本技术实施例提供的一种基于多协议的充电电路及其应用方法包括但是不限于以下功能：可以动态管理总功率输出符合预先设置的输出功率；可以很好的管理两个口的功率输出和总功率输出符合原先设置的总功率和各自usb口的功率输出值；每个快充口除了功率器件外无需额外电路和器件直接支持140w；ac-dc一次降压应用场景时整合功率因子校准(pfc)以及光耦反馈电路；数字化光耦反馈电路，提高电路的可靠性；本发明使用了dac和pwm两种方式实现控制光耦的反馈电路；功率校准因子电路数字化，提高电路的可靠性；支持多种不同类型的功率器件mos、氮化镓(gan)、碳化硅(sic)；集成快充协议电路、充放电电路以及数字控制逻辑；内嵌温度、过压、过流以及欠压保护电路；输出功率可以根据负载动态分配，无需更动pcb板上器件；多口之间的输出功率可以根据实际使用动态调整；内嵌负载充满检测电路，保护移动设备电池。
70.下面结合附图对本技术实施例进行进一步的介绍。
71.图2为本技术实施例提供的一种基于多协议的充电电路结构示意图，其中，充电电路与外部电路连接；充电电路包括：
72.采样模块、反馈模块、pfc控制模块、控制逻辑模块、协议模块以及驱动模块；控制逻辑模块分别与采样模块、反馈模块、pfc控制模块、协议模块以及驱动模块连接；采样模块，通过引脚101与外部电路连接，用于从外部电路获取采样信号，并将采样信号发送至控制逻辑模块；协议模块通过引脚102与一个或多个usb口连接，用于检测充电电路的负载的协议信息，并将协议信息发送至控制逻辑模块；控制逻辑模块用于基于采样信号和协议信息生成第一控制信号和第二控制信号，并将第一控制信号发送至反馈模块，将第二控制信
号发送至pfc控制模块；反馈模块通过引脚103与外部电路连接，用于从控制逻辑模块获取第一控制信号，并基于第一控制信号对外部电路中的光耦开关进行控制；pfc控制模块通过引脚104与外部电路连接，用于从控制逻辑模块获取第二控制信号，并基于第二控制信号对外部电路中的mos开关进行控制；驱动模块通过接口105与外部电路连接，用于将外部电路提供的电能转换为输出电能并输出至负载；充电电路基于负载以及外部电路提供的电能，对输出电能进行动态分配。
73.示例性的，基于多协议的充电电路可以对两个输出接口(usb接口)的输出功率进行动态分配。例如，外部电路输入额定总功率为140w，当其中一个usb接口被单独插入使用时，充电电路可以为其分配140w的输出；当两个usb接口同时被使用时，充电电路则可以根据每个usb接口对应的负载的实际情况分配每个usb接口的输出功率，如果其中一个usb接口插入的最大负载只需要30w，则充电电路可以为另一个usb接口分配110w的输出功率；又例如，当其中一个usb接口插入的最大负载只需要45w，则充电电路可以为另一个usb接口分配95w的输出功率。
74.通过本技术实施例提供的一种基于多协议的充电电路，相较于传统技术可以节省稳压二极管、节省功率校正电路芯片以及可以同时输出两路独立的pd快充电压，并可以对两路独立的输出功率进行动态分配，从而可以在较低的生产成本下，使充电设备可以提供多口独立快充功能，缓解了现有技术中对于两口多协议充电设备的生产成本较高的技术问题。而且本电路不仅可以应用于适配器，还可以应用于插排、移动电源等多种场景。
75.下面对上述模块进行详细介绍。
76.在一些实施例中，采样模块包括：mux单元、saradc单元以及数字滤波校准模块；mux单元的输入端与外部电路连接，mux单元的输出端与saradc单元的输入端连接；saradc单元的输出端与数字滤波校准模块的输入端连接；数字滤波校准模块的输出端与控制逻辑模块连接。
77.示例性的，如图3所示，本技术实施例中采用的是12bit sar adc模数转换，主要的功能是采样电压和电流提供给控制逻辑模块判断功率输出大小是否符合预期、各种协议信号的采样、pfc信号反馈以及反馈模块的信号采样。mux是选择多路模拟输入共用一个sar adc；可编程增益放大器(programmable gain amplifier，pga)主要是针对输入幅度小的信号，如电流或温度做增益放大后再输入给adc做转换；sar adc主要功能是将模拟信号转换成数字信号，实际测试sar adc的有效位enob为11bit。adc输出的数字会到数字滤波和校准电路模块，此电路主要的功能是滤除抖动造成模拟转换出的数据不合理，防止adc数值到控制逻辑模块判断错误。此电路支持直通、2，4，8，16，32，64倍的滤波采样；校准电路是为了补偿sar adc在生产时因为工艺以及pcb板走线以及器件偏差造成adc最终读值和理论值的偏差，这样控制逻辑单元接收到的adc读值跟理论值偏差才可以缩小。
78.在一些实施例中，反馈模块包括：dac单元以及第一pwm控制器；dac单元的输入端与控制逻辑模块连接，dac单元的输出端与光耦开关连接；第一pwm控制器的输入端与控制逻辑模块连接，第一pwm控制器的输出端与光耦开关连接。
79.示例性的，如图4所示，反馈模块主要的功能是提供光耦的基准电压和电流达到调整ac侧的pwm控制器脉宽比的目的，进而可以控制二次侧的dc输出电压。默认使用pwm脉宽控制器调整占空比达到光耦需要的电压，使用pwm控制器时外部需要接电阻和电容。另一种
方式是直接使用传统的dac来调整光耦所需要输出电压，使用dac时外部所需要的电阻和电容值和使用pwm控制器不一样。电压输出的调整由控制逻辑，模块来控制，根据采样模块得到的数值来调整输出电压。
80.在一些实施例中，驱动模块包括：第一电平转换单元、第二电平转换单元、第三电平转换单元、自举电压检测单元、电压检测单元、高压侧驱动单元以及低压侧驱动单元；第一电平转换单元的输入端与控制逻辑模块连接，输出端与第二电平转换单元连接；第二电平转换单元的第一输出端与自举电压检测单元的输入端连接；第二电平转换的第二输出端与高压侧驱动单元的输入端连接；第二电平转换的第三输出端与自举电压检测单元的输出端、高压侧驱动单元的输出端连接；第三电平转换单元的输入端与控制逻辑模块连接，输出端分别与低压侧驱动单元的第一输入端、电压检测单元的输入端连接；电压检测单元的输出端与低压侧驱动单元的第二输入端连接。
81.示例性的，如图5所示，驱动模块的主要功能是输出电压，此驱动电路可以提供一个完整的全桥拓扑的功率器件，也可以提供2组半桥拓扑的功率器件，进而实现可以同时输出两路独立的电压。当整个系统实现是一组全桥功率器件则需要搭配pfc控制模块、反馈模块以及采样模块实现一个usb口的一次降压，另一个usb口则实现升降压buck-boost的功能。如果整个系统以两组半桥功率实现则控制逻辑会输出两路的降压buck功能达到两路独立的输出电压。这两路输出的电压和功率由协议模块和负载协商后得到。
82.在一些实施例中，控制逻辑模块包括：alu单元、mau单元、接口逻辑单元、存储单元、流程调度器、计时器、存储控制器、看门口以及模拟校准电路；alu单元、mau单元、接口逻辑单元、存储单元、流程调度器、计时器、存储控制器、看门口以及模拟校准电路集成于控制逻辑模块中。
83.示例性的，如图6所示，控制逻辑模块是控制整个流程的主要电路，从设备插入、拔出、协议判断、输出电压和输出电流控制、光耦电压和电流控制到pfc开关相位的控制、输出功率控制、过压、过流和过温告警等都是控制逻辑模块统合管理和控制。alu单元和mau单元是算数逻辑单元和乘加运算单元，这两个电路是为了加快运算速度。存储单元是作为中间数据的缓存，如运算过程、协议解析时的数据缓存、加解密时数据缓存、接口数据缓存等等。存储控制器主要是作为上述电路需要使用到存储单元时的控制和调度。看门口和计时器主要是周期性计数确保整个系统的时效性和时序。模拟校准电路主要是校准模拟因为工艺、电压和温度(pvt)造成器件的非线性以及一致性偏差的补偿；校准是为了流程调度在判断电压、电流和温度时可以更精准以及更好的一致性。流程调度器最主要的功能是控制整个流程从插入检测、拔出检测、协议类型判断、协议内容解析、电压调整控制、电压检测控制、电流检测控制、温度检测控制、采样模块控制、反馈模块控制、pfc控制模块的电路控制、驱动模块电路控制到功率动态调整等所有的操作都在控制逻辑模块完成；另外此控制逻辑模块也可以用微控制器来替代实现。
84.在一些实施例中，协议模块包括：cc控制器以及dp/dm电路模块；cc控制器和dp/dm电路模块分别与控制逻辑模块连接。
85.示例性的，如图7所示，协议模块是检测负载插入后能支持的快充协议类别以及能支持的最大功率。协议模块主要功能是检测负载支持的快充协议，此模块支持pd2.0/3.0/3.1,bc1.2,qc/2.0/3.0/4.0/5.0，苹果快充协议、mtk快充协议、华为fcp/scp/sscp、融合快
充协议(ufcs)以及三星快充协议等。dp/dm电路模块负责检测usb端口的dp/dm电压以及产生电压.当作为适配器(dfp)时只需要检测电压，当作为移动设备(ufp)时需要产生设备想要充电电压相对应的dp/dm电平。还有在dp/dm电路产生特定协议的波形，如融合快充(ufcs)和fcp/scp/sscp等快充协议；cc控制器最主要的功能是发送和接收pd协议cc(cc1或cc2其中一个引脚)通信所要求的标准，如判别cc(cc1或cc2)和vconn(cc2或cc1)，以及提供5v电压给vconn、在cc管脚发送pd要求的协议信号、接收移动设备在cc管脚发送的信息、识别电子标签(e-marked)线缆以及cc管脚唤醒功能。控制逻辑模块是通过采样模块得到的数值来判断当前设备属于哪类型的快充设备，在判断过程中会控制dp/dm电路以及cc控制器来判断当前设备的快充类型以及支持的最大功率为多少。
86.在一些实施例中，pfc控制模块包括：第二pwm控制器；第二pwm控制器的输入端与控制逻辑模块连接，输出端与mos开关连接。
87.示例性的，如图8所示，pfc控制模块搭配采样模块以实现控制外部mos开关；此mos开关是让输出的开关相位跟负载波动的相位一致进而提高整个输出的效率。控制逻辑模块根据采样模块得到的数值来调整控制mos开关的pwm控制器的输出相位，使得输出和输入的开关电路相位达到同步。
88.图9为本技术实施例提供的一种基于多协议的充电电路的应用方法的流程示意图，应用于上述的基于多协议的充电电路；充电电路与外部电路连接；充电电路包括采样模块、反馈模块、pfc控制模块、控制逻辑模块、协议模块以及驱动模块；控制逻辑模块分别与采样模块、反馈模块、pfc控制模块、协议模块以及驱动模块连接。如图9所示，该方法包括：
89.步骤s901，通过采样模块从外部电路获取采样信号，并将采样信号发送至控制逻辑模块。
90.步骤s902，通过协议模块检测充电电路的负载的协议信息，并将协议信息发送至控制逻辑模块。
91.步骤s903，通过控制逻辑模块基于采样信号和协议信息生成第一控制信号和第二控制信号，并将第一控制信号发送至反馈模块，将第二控制信号发送至pfc控制模块。
92.步骤s904，通过反馈模块从控制逻辑模块获取第一控制信号，并基于第一控制信号对外部电路中的光耦开关进行控制。
93.步骤s905，通过pfc控制模块从控制逻辑模块获取第二控制信号，并基于第二控制信号对外部电路中的mos开关进行控制。
94.步骤s906，通过驱动模块将外部电路提供电能转换为输出电能并输出至负载。
95.步骤s907，基于负载以及外部电路提供的电能，对输出电能进行动态分配。
96.通过本技术实施例提供的一种基于多协议的充电电路的应用方法，相较于传统技术可以节省稳压二极管、节省功率校正电路芯片以及可以同时输出两路独立的pd快充电压，并可以对两路独立的输出功率进行动态分配，从而可以在较低的生产成本下，使充电设备可以提供多口独立快充功能，缓解了现有技术中对于两口多协议充电设备的生产成本较高的技术问题。而且本电路不仅可以应用于适配器，还可以应用于插排、移动电源等多种场景。
97.图10为本技术实施例提供的一种双口多协议的快充电路的结构示意图，包括外部电路200、第一usb接口300、第二usb接口400以及上述的基于多协议的充电电路100；基于多
协议的充电电路100包括采样模块、反馈模块、pfc控制模块、控制逻辑模块、协议模块以及驱动模块；
98.外部电路200包括交流电源201、整流电桥202、变压器203、第一mos开关204、第二mos开关205、交流pwm控制器206、二极管207、电感208、第一极性电容209、第二极性电容210、非极性电容211、第一电阻器212、第二电阻器213以及光耦开关214，变压器203包括第一线圈2031、第二线圈2032以及第三线圈2033；
99.交流电源201的正负极分别与整流电桥202的第一引脚、第二引脚连接；整流电桥202的第三引脚分别与第一线圈2031的第一引脚、交流pwm控制器206的第一引脚连接，第一线圈2031的第二引脚与第一mos开关204的源极连接，第一mos开关204的栅极与交流pwm控制器206的第二引脚连接，交流pwm控制器206的第三引脚分别与整流电桥202的第四引脚、第一mos开关204的漏极、第一极性电容209的负极连接，交流pwm控制器206的第四引脚与光耦开关214的第一引脚连接，第一极性电容209的正极分别与二极管207的阴极、光耦开关214的第二引脚连接，第二线圈2032的第一引脚与二极管207的阳极连接，第二线圈2032的第二引脚与第一极性电容209的负极连接；
100.驱动模块分别与电感208的第一引脚、第二mos开关205的源极、第二极性电容210的阳极、第一电阻器212的第一引脚连接，反馈模块分别与第一电阻器212的第二引脚、第二电阻器213的第一引脚、非极性电容211的第一引脚连接，非极性电容211的第二引脚与光耦开关214的第三引脚连接，pfc控制模块与第二mos开关205的栅极连接，采样模块分别与第二电阻器213的第二引脚、第二极性电容210的负极、第二mos开关205的漏极、第三线圈2033的第一引脚连接，电感208的第二引脚分别与第三线圈2033的第二引脚、光耦开关214的第四引脚连接；
101.协议模块分别与第一usb接口300、第二usb接口400连接。
102.本双口多协议的快充电路适合应用于二次降压独立的两口快充应用场景，此应用可以最快的实现产品化，因为只要ac侧输出一个比usb口需要的电压稍微高的固定电压，其他沿用既有dc-dc的思路实现快充。现有的方案无法在同一个电路实现多口独立的快充，如果要支持多口则需要多颗芯片才能实现，而本技术实施例通过一颗芯片可以支持两个usb口的独立快充。
103.通过本技术实施例提供的一种双口多协议的快充电路，相较于传统技术可以节省稳压二极管、节省功率校正电路芯片以及可以同时输出两路独立的pd快充电压，并可以对两路独立的输出功率进行动态分配，从而可以在较低的生产成本下，使充电设备可以提供多口独立快充功能，缓解了现有技术中对于两口多协议充电设备的生产成本较高的技术问题。而且本电路不仅可以应用于适配器，还可以应用于插排、移动电源等多种场景。
104.图11为本技术实施例提供的另一种双口多协议的快充电路的结构示意图，包括外部电路200、第一usb接口300、第二usb接口400以及上述的基于多协议的充电电路100；基于多协议的充电电路100包括采样模块、反馈模块、pfc控制模块、控制逻辑模块、协议模块以及驱动模块；
105.外部电路200包括交流电源201、整流电桥202、变压器203、第一mos开关204、第二mos开关205、交流pwm控制器206、二极管207、电感208、第一极性电容209、第二极性电容210、非极性电容211、第一电阻器212、第二电阻器213以及光耦开关214，变压器203包括第
一线圈2031、第二线圈2032以及第三线圈2033；
106.交流电源201的正负极分别与整流电桥202的第一引脚、第二引脚连接；整流电桥202的第三引脚分别与第一线圈2031的第一引脚、交流pwm控制器206的第一引脚连接，第一线圈2031的第二引脚与第一mos开关204的源极连接，第一mos开关204的栅极与交流pwm控制器206的第二引脚连接，交流pwm控制器206的第三引脚分别与整流电桥202的第四引脚、第一mos开关204的漏极、第一极性电容209的负极连接，交流pwm控制器206的第四引脚与光耦开关214的第一引脚连接，第一极性电容209的正极分别与二极管207的阴极、光耦开关214的第二引脚连接，第二线圈2032的第一引脚与二极管207的阳极连接，第二线圈2032的第二引脚与第一极性电容209的负极连接；
107.驱动模块分别与电感208的第一引脚、第二mos开关205的源极、第二极性电容210的阳极、第一电阻器212的第一引脚、第一usb接口连接，反馈模块分别与第一电阻器212的第二引脚、第二电阻器213的第一引脚、非极性电容211的第一引脚连接，非极性电容211的第二引脚与光耦开关214的第三引脚连接，pfc控制模块与第二mos开关205的栅极连接，采样模块分别与第二电阻器213的第二引脚、第二极性电容210的负极、第二mos开关205的漏极、第三线圈2033的第一引脚连接，电感208的第二引脚分别与第三线圈2033的第二引脚、光耦开关214的第四引脚连接；
108.协议模块与第二usb接口400连接。
109.本双口多协议的快充电路适合应用于需要一次降压独立的两口快充应用场景，此应用需要通过光耦反馈信息到一次侧的pwm控制器来调整ac一次侧输出的电压，另一个口再根据负载以及当前一次侧转换出来的电压决定第二个usb口的快充是升压(boost)还是降压(buck)。此方法的好处是两个口中的一个口输出电压会直接由ac侧的pwm供给，无需再一次的降压，这种方式在不增加成本的情况下可以提高其中一个口输出的效率。
110.通过本技术实施例提供的另一种双口多协议的快充电路，相较于传统技术可以节省稳压二极管、节省功率校正电路芯片以及可以同时输出两路独立的pd快充电压，并可以对两路独立的输出功率进行动态分配，从而可以在较低的生产成本下，使充电设备可以提供多口独立快充功能，缓解了现有技术中对于两口多协议充电设备的生产成本较高的技术问题。而且本电路不仅可以应用于适配器，还可以应用于插排、移动电源等多种场景。
111.本领域技术人员可以理解，在具体实施方式的上述方法中，各步骤的撰写顺序并不意味着严格的执行顺序而对实施过程构成任何限定，各步骤的具体执行顺序应当以其功能和可能的内在逻辑确定。
112.所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统和装置的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。在本公开所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、装置和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，又例如，多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些通信接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
113.所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显
示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
114.另外，在本公开各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。
115.所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个处理器可执行的非易失的计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本公开的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本公开各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(read-only memory，rom)、随机存取存储器(random access memory，ram)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
116.最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本公开的具体实施方式，用以说明本公开的技术方案，而非对其限制，本公开的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本公开进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本公开揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本公开实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本公开的保护范围之内。因此，本公开的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。
技术特征：1.一种基于多协议的充电电路，其特征在于，所述充电电路与外部电路连接；所述充电电路包括：采样模块、反馈模块、pfc控制模块、控制逻辑模块、协议模块以及驱动模块；所述控制逻辑模块分别与所述采样模块、所述反馈模块、所述pfc控制模块、所述协议模块以及所述驱动模块连接；所述采样模块用于从所述外部电路获取采样信号，并将所述采样信号发送至所述控制逻辑模块；所述协议模块用于检测所述充电电路的负载的协议信息，并将所述协议信息发送至所述控制逻辑模块；所述控制逻辑模块用于基于所述采样信号和所述协议信息生成第一控制信号和第二控制信号，并将所述第一控制信号发送至所述反馈模块，将所述第二控制信号发送至所述pfc控制模块；所述反馈模块用于从所述控制逻辑模块获取所述第一控制信号，并基于所述第一控制信号对所述外部电路中的光耦开关进行控制；所述pfc控制模块用于从所述控制逻辑模块获取所述第二控制信号，并基于所述第二控制信号对所述外部电路中的mos开关进行控制；所述驱动模块用于将所述外部电路提供的电能转换为输出电能并输出至所述负载；所述充电电路基于所述负载以及所述外部电路提供的电能，对所述输出电能进行动态分配。2.根据权利要求1所述的充电电路，其特征在于，所述采样模块包括：mux单元、saradc单元以及数字滤波校准模块；所述mux单元的输入端与所述外部电路连接，所述mux单元的输出端与所述saradc单元的输入端连接；所述saradc单元的输出端与所述数字滤波校准模块的输入端连接；所述数字滤波校准模块的输出端与所述控制逻辑模块连接。3.根据权利要求1所述的充电电路，其特征在于，所述反馈模块包括：dac单元以及第一pwm控制器；所述dac单元的输入端与所述控制逻辑模块连接，所述dac单元的输出端与所述光耦开关连接；所述第一pwm控制器的输入端与所述控制逻辑模块连接，所述第一pwm控制器的输出端与所述光耦开关连接。4.根据权利要求1所述的充电电路，其特征在于，所述驱动模块包括：第一电平转换单元、第二电平转换单元、第三电平转换单元、自举电压检测单元、电压检测单元、高压侧驱动单元以及低压侧驱动单元；所述第一电平转换单元的输入端与所述控制逻辑模块连接，输出端与所述第二电平转换单元连接；所述第二电平转换单元的第一输出端与所述自举电压检测单元的输入端连接；所述第二电平转换的第二输出端与所述高压侧驱动单元的输入端连接；所述第二电平转换的第三输出端与所述自举电压检测单元的输出端、所述高压侧驱动单元的输出端连接；所述第三电平转换单元的输入端与所述控制逻辑模块连接，输出端分别与所述低压侧驱动单元的第一输入端、所述电压检测单元的输入端连接；所述电压检测单元的输出端与所述低压侧驱动单元的第二输入端连接。
5.根据权利要求1所述的充电电路，其特征在于，所述控制逻辑模块包括：alu单元、mau单元、接口逻辑单元、存储单元、流程调度器、计时器、存储控制器、看门口以及模拟校准电路；所述alu单元、所述mau单元、所述接口逻辑单元、所述存储单元、所述流程调度器、所述计时器、所述存储控制器、所述看门口以及所述模拟校准电路集成于所述控制逻辑模块中。6.根据权利要求1所述的充电电路，其特征在于，所述协议模块包括：cc控制器以及dp/dm电路模块；所述cc控制器和所述dp/dm电路模块分别与所述控制逻辑模块连接。7.根据权利要求1所述的充电电路，其特征在于，所述pfc控制模块包括：第二pwm控制器；所述第二pwm控制器的输入端与所述控制逻辑模块连接，输出端与所述mos开关连接。8.一种基于多协议的充电电路的应用方法，其特征在于，应用于如权利要求1-7任一项所述的充电电路；所述充电电路与外部电路连接；所述充电电路包括采样模块、反馈模块、pfc控制模块、控制逻辑模块、协议模块以及驱动模块；所述控制逻辑模块分别与所述采样模块、所述反馈模块、所述pfc控制模块、所述协议模块以及所述驱动模块连接；所述方法包括：通过所述采样模块从所述外部电路获取采样信号，并将所述采样信号发送至所述控制逻辑模块；通过所述协议模块检测所述充电电路的负载的协议信息，并将所述协议信息发送至所述控制逻辑模块；通过所述控制逻辑模块基于所述采样信号和所述协议信息生成第一控制信号和第二控制信号，并将所述第一控制信号发送至所述反馈模块，将所述第二控制信号发送至所述pfc控制模块；通过所述反馈模块从所述控制逻辑模块获取所述第一控制信号，并基于所述第一控制信号对所述外部电路中的光耦开关进行控制；通过所述pfc控制模块从所述控制逻辑模块获取所述第二控制信号，并基于所述第二控制信号对所述外部电路中的mos开关进行控制；通过所述驱动模块将所述外部电路提供电能转换为输出电能并输出至所述负载；基于所述负载以及所述外部电路提供的电能，对所述输出电能进行动态分配。9.一种双口多协议的快充电路，其特征在于，包括外部电路、第一usb接口、第二usb接口以及如权利要求1-7任一项所述的基于多协议的充电电路；所述基于多协议的充电电路包括采样模块、反馈模块、pfc控制模块、控制逻辑模块、协议模块以及驱动模块；所述外部电路包括交流电源、整流电桥、变压器、第一mos开关、第二mos开关、交流pwm控制器、二极管、电感、第一极性电容、第二极性电容、非极性电容、第一电阻器、第二电阻器以及光耦开关，所述变压器包括第一线圈、第二线圈以及第三线圈；所述交流电源的正负极分别与所述整流电桥的第一引脚、第二引脚连接；所述整流电桥的第三引脚分别与所述第一线圈的第一引脚、所述交流pwm控制器的第一引脚连接，所述第一线圈的第二引脚与所述第一mos开关的源极连接，所述第一mos开关的栅极与所述交流pwm控制器的第二引脚连接，所述交流pwm控制器的第三引脚分别与所述整流电桥的第四引
脚、所述第一mos开关的漏极、所述第一极性电容的负极连接，所述交流pwm控制器的第四引脚与所述光耦开关的第一引脚连接，所述第一极性电容的正极分别与所述二极管的阴极、所述光耦开关的第二引脚连接，所述第二线圈的第一引脚与所述二极管的阳极连接，所述第二线圈的第二引脚与所述第一极性电容的负极连接；所述驱动模块分别与所述电感的第一引脚、所述第二mos开关的源极、所述第二极性电容的阳极、所述第一电阻器的第一引脚连接，所述反馈模块分别与所述第一电阻器的第二引脚、所述第二电阻器的第一引脚、所述非极性电容的第一引脚连接，所述非极性电容的第二引脚与所述光耦开关的第三引脚连接，所述pfc控制模块与所述第二mos开关的栅极连接，所述采样模块分别与所述第二电阻器的第二引脚、所述第二极性电容的负极、所述第二mos开关的漏极、所述第三线圈的第一引脚连接，所述电感的第二引脚分别与所述第三线圈的第二引脚、所述光耦开关的第四引脚连接；所述协议模块分别与所述第一usb接口、所述第二usb接口连接。10.一种双口多协议的快充电路，其特征在于，包括外部电路、第一usb接口、第二usb接口以及如权利要求1-7任一项所述的基于多协议的充电电路；所述基于多协议的充电电路包括采样模块、反馈模块、pfc控制模块、控制逻辑模块、协议模块以及驱动模块；所述外部电路包括交流电源、整流电桥、变压器、第一mos开关、第二mos开关、交流pwm控制器、二极管、电感、第一极性电容、第二极性电容、非极性电容、第一电阻器、第二电阻器以及光耦开关，所述变压器包括第一线圈、第二线圈以及第三线圈；所述交流电源的正负极分别与所述整流电桥的第一引脚、第二引脚连接；所述整流电桥的第三引脚分别与所述第一线圈的第一引脚、所述交流pwm控制器的第一引脚连接，所述第一线圈的第二引脚与所述第一mos开关的源极连接，所述第一mos开关的栅极与所述交流pwm控制器的第二引脚连接，所述交流pwm控制器的第三引脚分别与所述整流电桥的第四引脚、所述第一mos开关的漏极、所述第一极性电容的负极连接，所述交流pwm控制器的第四引脚与所述光耦开关的第一引脚连接，所述第一极性电容的正极分别与所述二极管的阴极、所述光耦开关的第二引脚连接，所述第二线圈的第一引脚与所述二极管的阳极连接，所述第二线圈的第二引脚与所述第一极性电容的负极连接；所述驱动模块分别与所述电感的第一引脚、所述第二mos开关的源极、所述第二极性电容的阳极所述第一电阻器的第一引脚、所述第一usb接口连接，所述反馈模块分别与所述第一电阻器的第二引脚、所述第二电阻器的第一引脚、所述非极性电容的第一引脚连接，所述非极性电容的第二引脚与所述光耦开关的第三引脚连接，所述pfc控制模块与所述第二mos开关的栅极连接，所述采样模块分别与所述第二电阻器的第二引脚、所述第二极性电容的负极、所述第二mos开关的漏极、所述第三线圈的第一引脚连接，所述电感的第二引脚分别与所述第三线圈的第二引脚、所述光耦开关的第四引脚连接；所述协议模块与所述第二usb接口连接。
技术总结本发明提供了一种基于多协议的充电电路及其应用方法，涉及快充电路技术领域，缓解了现有技术中对于两口多协议充电设备的生产成本较高的技术问题。该充电电路包括：采样模块、反馈模块、PFC控制模块、控制逻辑模块、协议模块以及驱动模块；采样模块从外部电路获取采样信号，并发送至控制逻辑模块；协议模块检测充电电路的负载的协议信息，并发送至控制逻辑模块；控制逻辑模块基于采样信号和协议信息生成第一控制信号和第二控制信号；反馈模块获取第一控制信号，并对外部电路中的光耦开关进行控制；PFC控制模块获取第二控制信号，并对外部电路中的MOS开关进行控制；驱动模块将外部电路提供的电能转换为输出电能并输出。提供的电能转换为输出电能并输出。提供的电能转换为输出电能并输出。
技术研发人员：张钰玫 钟昌斈 钟昌佑
受保护的技术使用者：北京士昌鼎科技有限公司
技术研发日：2022.05.20
技术公布日：2022/7/5
