一种多口快充系统的制作方法

1.本发明涉及usb充电领域，特别是涉及一种多口快充系统。


背景技术：

2.近年来，usb快速充电技术迅速发展，尤其在充电速度、充电安全、充电智能化管理等方面提升显著。手机、平板、笔记本电脑、穿戴式电子产品、电动工具和移动储能电源等便携式电子设备的充电，涌现出更多的差异化特性。这主要体现为，充电电压、电流及功率覆盖更宽泛的范围，快充沟通的物理信道及沟通方式多种多样，充电策略和控制过程各有不同。为了满足不同充电设备的多样化需求，usb充电口往往需要跟充电设备进行通信协商，并根据当前的工作状态，调配自身资源跟充电设备达成最优化的充电策略。
3.作为消费者，经常会有同时给多台电子设备进行充电的应用场景，而传统的单口充电器显然无法满足这一应用需求。于是，多口充电器凭借着拥有多个usb充电口，支持同时给多台电子设备进行充电的优势，倍受消费者的青睐。近年来，多口充电器在充电配件市场的占有率稳步提升。
4.相比单口充电器，多口充电器在供电电源、额定功率、通路管理、保护机制等各方面的资源开销往往成倍数地增加。然而，在大部分应用场合下，多口充电器的所有输出口并不都是工作在满负荷的状态下，如果多口充电器每个输出口都按照独立工作的标准去分配资源，充电器的成本和体积往往是难以接受的，甚至在很多应用场合造成不必要的浪费。
5.多口充电器一种较优的工作方式，是多个usb口之间共享系统资源，包括功率、快充协议、通路管理、异常保护等；根据各个usb口的实时工作状态或者用户输入的控制信息，将这些系统资源，在各个usb口之间进行动态配置，从而提高资源的利用效率。
6.此外，以移动电源和户外电源为代表的移动储能电源，既支持多个输出端口给充电设备进行输出供电，又支持多个输入端口给其自身进行输入充电。在此类设备的设计和应用过程中，往往需要对各usb口的输入输出属性进行配置。
7.充电设备的多元化、快充协议和充电策略的差异化、应用场景的广泛性、以及消费者使用习惯的复杂性，对多口快充设备的性能和规格提出了多种多样的需求。


技术实现要素：

8.本发明的目的是提供一种多口快充系统，可实现多口快充系统的数字化配置，从而提高多口快充系统的设计和应用的灵活性和便利性。
9.为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
10.一种多口快充系统，包括：多路快充协议管理模块、多路usb端口、电源模块组合、配置管理模块和存储体；
11.所述配置管理模块分别与所述存储体和多路所述快充协议管理模块连接；多路所述快充协议管理模块还分别与所述电源模块组合和多路所述usb端口连接；每路所述快充协议管理模块用于检测每路所述usb端口的端口信号并将所述端口信号发送至所述配置管
理模块；所述配置管理模块用于根据所述端口信号进行配置，得到配置信息并将所述配置信息发送给每路所述快充协议管理模块；每路所述快充协议管理模块还用于根据所述配置信息对每路所述usb端口进行调整。
12.可选地，多口快充系统还包括多路通路开关；每路通路开关均与一路所述快充协议管理模块连接；每路所述通路开关还均与一路所述usb端口连接。
13.可选地，每路所述快充协议管理模块均包括控制电路、开关驱动电路、电源驱动电路和信号检测电路；
14.所述开关驱动电路、所述电源驱动电路和所述信号检测电路均与所述控制电路连接；所述控制电路还与所述配置管理模块连接；所述开关驱动电路还与所述通路开关连接；所述电源驱动电路还与所述电源模块组合连接；所述信号检测电路还与所述usb端口连接。
15.可选地，所述配置管理模块包括配置控制电路和与所述配置控制电路连接的信息读取电路；所述配置控制电路还与多路所述快充协议管理模块连接；所述信息读取电路还与所述存储体连接。
16.可选地，所述电源模块组合包括一个或者多个电源模块。
17.可选地，当所述电源模块组合为多个电源模块时，所述电源模块的数量小于或者等于所述usb端口的数量。
18.可选地，多路所述快充协议管理模块、所述配置管理模块和所述存储体均集成在芯片上。
19.可选地，当所述usb端口的数量小于所述快充协议管理模块的数量时；超过所述usb端口数量的所述快充协议管理模块闲置或者关闭。
20.根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：
21.本发明提供的多口快充系统，所述配置管理模块分别与所述存储体和多路所述快充协议管理模块连接；多路所述快充协议管理模块还分别与所述电源模块组合和多路所述usb端口连接；每路所述快充协议管理模块用于检测每路所述usb端口的端口信号并将所述端口信号发送至所述配置管理模块；所述配置管理模块用于根据所述端口信号进行配置，得到配置信息并将所述配置信息发送给每路所述快充协议管理模块；每路所述快充协议管理模块还用于根据所述配置信息对每路所述usb端口进行调整。通过配置管理模块和多路快充协议管理模块对每路usb端口进行调整，利用存储体实现多口快充系统的数字化配置，从而满足市场对多口快充设备的多样化需求，进而提高多口快充系统的设计和应用的灵活性和便利性。
附图说明
22.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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。
23.图1为本发明提供的多口快充系统架构图；
24.图2为本发明提供的快充协议管理模块示意图；
25.图3为本发明提供的配置管理模块示意图；
26.图4为本发明配置为多路usb端口共享一个电源实施例的框图；
27.图5是本发明配置为多路usb端口独立电源实施例的框图；
28.图6是本发明配置为多路usb端口分组独立电源实施例的框图；
29.图7是提供的多口快充系统集成在芯片中的示意图。
具体实施方式
30.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
31.本发明的目的是提供一种多口快充系统，可实现多口快充系统的数字化配置，从而提高多口快充系统的设计和应用的灵活性和便利性。
32.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
33.如图1至图3所示，本发明提供的一种多口快充系统，包括：多路快充协议管理模块、多路usb端口、电源模块组合、配置管理模块和存储体。
34.所述配置管理模块分别与所述存储体和多路所述快充协议管理模块连接；多路所述快充协议管理模块还分别与所述电源模块组合和多路所述usb端口连接；每路所述快充协议管理模块用于检测每路所述usb端口的端口信号并将所述端口信号发送至所述配置管理模块；所述配置管理模块用于根据所述端口信号进行配置，得到配置信息并将所述配置信息发送给每路所述快充协议管理模块；每路所述快充协议管理模块还用于根据所述配置信息对每路所述usb端口进行调整。
35.多口快充系统还包括多路通路开关；每路通路开关均与一路所述快充协议管理模块连接；每路所述通路开关还均与一路所述usb端口连接。
36.每路所述快充协议管理模块均包括控制电路、开关驱动电路、电源驱动电路和信号检测电路；所述开关驱动电路、所述电源驱动电路和所述信号检测电路均与所述控制电路连接；所述控制电路还与所述配置管理模块连接；所述开关驱动电路还与所述通路开关连接；所述电源驱动电路还与所述电源模块组合连接；所述信号检测电路还与所述usb端口连接。
37.多路快充协议管理模块中的开关驱动电路，分别连接到多路通路开关，控制开关的导通与关闭实现对usb端口的电流路径管理；同时，多路快充协议管理模块中的电源驱动电路，分别连接电源模块组合中的各个电源模块，控制电源模块对各个usb端口进行供电或者充电，并按需求对电压和电流进行调整。
38.多路快充协议管理模块中的信号检测电路，分别连接到多个usb端口，并检测端口信号。端口信号包括但不限于vbus电压、vbus电流、协议沟通信号、温度信号、以及加密和解密信号等。
39.快充协议管理模块中的控制电路获取配置管理模块的配置。控制电路根据端口信号识别各个端口的usb设备接入和拔出状态，以及实时功率状态，并根据这些信息动态调整供电或者充电策略，包括重新广播功率信息、更改端口的电压或者电流、关断或者使能某些
电流路径、禁止或者使能快充等。
40.多路快充协议管理模块可以实现数字化配置。配置的信息包括但不限于usb端口属性、端口功率、端口支持的快充协议、端口的供电和充电策略、端口与电源模块组合的映射关系、电源模块的类型、以及端口的异常保护机制等。本发明中的端口均指usb端口。端口属性信息包括输入端口、输出端口、以及双向端口；端口功率信息包括输入电压、输入电流、输出电压和输出电流；端口支持的快充协议配置，是指设置每个端口选择性地支持哪些快充协议；或者关闭所有快充协议，只进行普通5v的充电或者放电；端口的供电和充电策略配置，包括供电和充电过程中的快充沟通方式，电压和电流的分配及动态调整，端口的优先级选择等。端口与电源模块组合的映射关系配置，是指将所有端口划分成若干个组，每组包含一个或者多个端口，然后把每组端口分别跟相应的电源模块进行控制映射。端口的异常保护机制配置，是指对每个端口分别设置保护机制、保护门限以及保护退出方式，包括过压保护、过流保护、短路保护和过温保护等。
41.当所述usb端口的数量小于所述快充协议管理模块的数量时；超过所述usb端口数量的所述快充协议管理模块闲置或者关闭。
42.所述配置管理模块包括配置控制电路和与所述配置控制电路连接的信息读取电路；所述配置控制电路还与多路所述快充协议管理模块连接；所述信息读取电路还与所述存储体连接。其中信息读取电路用于获取存储体内部的信息；配置控制电路根据所获取的存储体信息实现多路快充协议管理模块的配置。
43.所述电源模块组合包括一个或者多个电源模块。端口与电源模块组合的对应关系，可以多个端口共享一个电源；也可以每个端口各由一个电源独立供电或者充电；也可以对端口进行分组，每组端口分别由一个电源供电或者充电。当所述电源模块组合为多个电源模块时，所述电源模块的数量小于或者等于所述usb端口的数量。电源模块的类型，可以为dcdc和acdc等供电芯片或者供电模组，也可以为charger和电荷泵等充电芯片或者充电模组。
44.多路所述快充协议管理模块、所述配置管理模块和所述存储体均集成在芯片上。多路通路开关和电源模块组合也可集成在芯片上，用于实现可数字化配置的多口快充系统。
45.所述存储体，用于存储多口快充系统的配置信息。存储体可以为fuse、efuse、otp、mtp、flash、eeprom等。存储体可以集成在芯片中，也可以合封或者外置。存储体也可以采用片内寄存器，mcu或者处理器通过通信接口对其进行改写。存储体集成在芯片中，记录数字化的配置信息。配置信息可以通过mcu或者处理器进行改写。配置管理模块与存储体相连接，读取存储体内部的信息，并根据该信息实现多路快充协议管理模块的配置。
46.图4是本发明配置为多路usb端口共享一个电源实施例的框图。图中n路快充协议管理模块分别跟n路通路开关连接，并控制开关的导通与关闭实现对n个usb端口的电流路径管理。所有usb端口通过通路开关跟同一个电源模块进行连接。各路快充协议管理模块检测对应usb端口的端口信号，并从中识别各端口的设备接入和移出状态，从而根据这些状态信息调整端口的供电和充电策略。
47.在所有usb端口都配置为输出端口的应用，当只有一个端口有充电设备接入时，关闭无设备接入端口的通路开关，导通有设备接入端口的通路开关，并使能该端口的快充协
议，接受设备的快充请求，控制电源模块输出设备所请求的电压；当两个或者两个以上端口有充电设备接入时，不响应设备的快充请求，控制电源模块给有设备接入的端口输出普通5v电压。
48.在所有usb端口都配置为输入端口的应用，当只有一个端口有供电设备接入时，关闭无设备接入端口的通路开关，导通有设备接入端口的通路开关，并启动该端口的快充协议向供电设备请求快充，控制电源模块按照所沟通的快充电压和电流进行充电；当两个或者两个以上端口有供电设备接入时，导通有供电设备接入端口的通路开关，不启动快充请求，控制电源模块按照普通5v电压的策略进行充电。
49.在配置为输出端口和输入端口并存的应用，当只有输出端口有充电设备接入或者只有输入端口有供电设备接入时，其控制策略跟上述两段描述保持一致；当输出端口和输入端口都有设备接入时，则导通对应端口的通路开关，禁止快充协议，输入端口给电源模块提供5v电压充电，同时给输出端口提供5v电压输出。
50.图5是本发明配置为多路usb端口独立电源实施例的框图。图中n路快充协议管理模块分别跟n路通路开关连接，并控制开关的导通与关闭实现对n个usb端口的电流路径管理。各个usb端口通过各自的通路开关分别跟一个电源模块进行连接，电源模块的数量跟usb端口的数量一致，实现各个端口的独立快充。各路快充协议管理模块检测对应usb端口的端口信号，并根据各端口的快充及功率状态信息，调整供电和充电策略。
51.在usb端口都配置为输出端口的应用，多个电源模块的输入来源于一个功率存在限制的总电源，所采用的控制策略为，多路快充协议管理模块将各usb端口设备的充电功率信息上传给配置管理模块；配置管理模块根据各路设备的功率信息，控制和修改每路快充协议管理模块的输出功率；各路快充协议管理模块根据配置管理模块修改的功率信息，对端口设备广播新的功率信息，并控制各路电源模块动态调整输出电压、电流或者输出功率。
52.在usb端口都配置为输入端口的应用，多路快充协议管理模块检测各usb端口的温度，并将温度信息上传给配置管理模块；配置管理模块根据各路usb端口的温度状况，调整各路usb端口的输入电压、电流或者输入功率。
53.图6是本发明配置为多路usb端口分组独立电源实施例的框图。图中每路快充协议管理模块对应一个usb端口。多路快充协议管理模块划分为m组，每组对应一个电源模块，组内实现多路端口共享快充。配置管理模块根据各组端口的快充及功率状态，调整供电和放电策略。
54.在usb端口都配置为输出端口的应用，当组内只有一个端口有充电设备接入时，关闭无设备接入端口的通路开关，导通有设备接入端口的通路开关，并使能该端口的快充协议，接受设备的快充请求，控制电源模块输出设备所请求的电压；当组内有两个或者两个以上端口有充电设备接入时，不响应设备的快充请求，控制该组的电源模块给有设备接入的端口输出普通5v电压。各组之间的快充控制相互独立。多组的电源模块的输入来源于一个功率存在限制的总电源，所采用的控制策略为，多路快充协议管理模块将各usb端口设备的充电功率信息上传给配置管理模块；配置管理模块根据各组端口设备的功率信息，控制和修改每组快充协议管理模块的输出功率；各组快充协议管理模块根据配置管理模块修改的功率信息，对端口设备广播新的功率信息，并控制各路电源模块动态调整输出电压、电流或者输出功率。
55.图7多口快充系统集成在芯片中的示意图。该多口快充芯片集成了n路快充协议管理模块、配置管理模块和存储体。n路快充协议管理模块分别跟片外n路通路开关连接，并控制开关的导通与关闭实现对n个usb端口的电流路径管理，同时控制片外电源模块组合对各usb端口进行供电或者充电。快充协议管理模块检测各usb端口的端口信号，提取出端口的设备接入和移出状态，以及实时功率状态，并将这些信息反馈给配置管理模块，实现供电或者充电策略的动态调整。
56.本发明提供的可数字化配置的多口快充系统，内置多路快充协议管理模块、多路通路开关、多路usb端口、电源模块组合、配置管理模块、以及存储体。配置管理模块读取存储体的配置信息，并结合多路快充协议管理模块检测的usb端口信息，实现多口快充系统的数字化配置。
57.本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
58.本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的系统及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

技术特征：
1.一种多口快充系统，其特征在于，包括：多路快充协议管理模块、多路usb端口、电源模块组合、配置管理模块和存储体；所述配置管理模块分别与所述存储体和多路所述快充协议管理模块连接；多路所述快充协议管理模块还分别与所述电源模块组合和多路所述usb端口连接；每路所述快充协议管理模块用于检测每路所述usb端口的端口信号并将所述端口信号发送至所述配置管理模块；所述配置管理模块用于根据所述端口信号进行配置，得到配置信息并将所述配置信息发送给每路所述快充协议管理模块；每路所述快充协议管理模块还用于根据所述配置信息对每路所述usb端口进行调整。2.根据权利要求1所述的多口快充系统，其特征在于，还包括多路通路开关；每路通路开关均与一路所述快充协议管理模块连接；每路所述通路开关还均与一路所述usb端口连接。3.根据权利要求2所述的多口快充系统，其特征在于，每路所述快充协议管理模块均包括控制电路、开关驱动电路、电源驱动电路和信号检测电路；所述开关驱动电路、所述电源驱动电路和所述信号检测电路均与所述控制电路连接；所述控制电路还与所述配置管理模块连接；所述开关驱动电路还与所述通路开关连接；所述电源驱动电路还与所述电源模块组合连接；所述信号检测电路还与所述usb端口连接。4.根据权利要求1所述的多口快充系统，其特征在于，所述配置管理模块包括配置控制电路和与所述配置控制电路连接的信息读取电路；所述配置控制电路还与多路所述快充协议管理模块连接；所述信息读取电路还与所述存储体连接。5.根据权利要求1所述的多口快充系统，其特征在于，所述电源模块组合包括一个或者多个电源模块。6.根据权利要求5所述的多口快充系统，其特征在于，当所述电源模块组合为多个电源模块时，所述电源模块的数量小于或者等于所述usb端口的数量。7.根据权利要求1所述的多口快充系统，其特征在于，多路所述快充协议管理模块、所述配置管理模块和所述存储体均集成在芯片上。8.根据权利要求1所述的多口快充系统，其特征在于，当所述usb端口的数量小于所述快充协议管理模块的数量时；超过所述usb端口数量的所述快充协议管理模块闲置或者关闭。

技术总结
本发明公开一种多口快充系统，涉及USB充电领域，多口快充系统包括多路快充协议管理模块、多路USB端口、电源模块组合、配置管理模块和存储体；配置管理模块分别与存储体和多路快充协议管理模块连接；多路快充协议管理模块还分别与电源模块组合和多路USB端口连接；每路快充协议管理模块用于检测每路USB端口的端口信号并将端口信号发送至配置管理模块；配置管理模块用于根据端口信号进行配置，得到配置信息并将配置信息发送给每路快充协议管理模块；每路快充协议管理模块还用于根据配置信息对每路USB端口进行调整。本发明实现多口快充系统的数字化配置，从而提高多口快充系统的设计和应用的灵活性和便利性。和应用的灵活性和便利性。和应用的灵活性和便利性。


技术研发人员：梁源超 邓琴 张龙
受保护的技术使用者：珠海智融科技股份有限公司
技术研发日：2023.06.28
技术公布日：2023/8/1