一种充电保护方法、装置、主板及显示器

技术领域

本发明涉及显示技术领域，尤其涉及一种充电保护方法、装置、主板及显示器。

背景技术

随着电子技术的发展，显示器广泛应用在各行各业以及各种场景，并且功能也越来越丰富。随着type-C产品的兴起，越来越多的显示器也设置了type-C口，能够用于对外充电。过流保护是type-C对外充电的一个重要问题。而传统的过流保护方法都是通过PMIC(Power Management IC，电源管理集成电路)自身的硬件保护，这种方法比较刻板，可控性较差，不利于保证充电过程的稳定性。

发明内容

鉴于上述问题，提出了本发明以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的充电保护方法、装置、主板及显示器。

第一方面，提供了一种充电保护方法，所述方法包括：

在向负载充电的过程中，监测充电接口的输出电流；

若所述输出电流超过预设的过流保护阈值，则累计超过所述过流保护阈值的持续时间；

若所述持续时间大于或等于预设延时时间，则控制电源管理芯片关闭对所述负载充电，若小于所述预设延时时间，则保持正常充电。

可选的，在向负载充电之前，还包括：

获取所述负载支持的充电电流；

基于所述充电电流，配置所述负载对应的过流保护阈值，其中，所述过流保护阈值小于电源管理芯片内部设定的最大保护电流值。

可选的，上述基于所述充电电流，配置所述负载对应的过流保护阈值，包括：

基于所述充电电流与预设增益系数的乘积，确定增益值；

将所述充电电流与所述增益值之和，作为所述负载对应的过流保护阈值。

可选的，上述监测充电接口的输出电流，包括：

通过电流检测芯片采集所述充电接口的电源线上的输出电流。

可选的，上述控制电源管理芯片关闭对所述负载充电，包括：

发送关闭指令到所述电源管理芯片，以使得所述电源管理芯片关闭对所述负载充电。

第二方面，提供了一种充电保护装置，所述装置包括：

监测模块，用于在向负载充电的过程中，监测充电接口的输出电流；

时间累计模块，用于若所述输出电流超过预设的过流保护阈值，则累计超过所述过流保护阈值的持续时间；

控制模块，用于若所述持续时间大于或等于预设延时时间，则控制电源管理芯片关闭对所述负载充电，若小于所述预设延时时间，则保持正常充电。

第三方面，提供了一种显示器主板，包括电源管理芯片、充电控制器以及用于连接负载的充电接口，所述充电控制器分别与所述电源管理芯片以及所述充电接口连接，所述充电控制器用于控制所述电源管理芯片对所述负载进行充电，并执行如上述第一方面所述的充电保护方法的步骤。

可选的，上述显示器主板还包括电流检测芯片，所述电流检测芯片的输入端与所述充电接口的电源线连接，用于采集所述充电接口的电源线的输出电流，所述电流检测芯片的输出端与所述充电控制器连接。

可选的，上述电源管理芯片用于输出充电电压向所述负载充电，并在检测到输出的充电电流大于预设的最大保护电流值时，关闭对所述负载的充电，其中，所述最大保护电流值大于所述充电控制器中设置的过流保护阈值。

可选的，上述充电接口为type-C接口。

第四方面，提供了一种显示器，包括上述第三方面所述的显示器主板。

第五方面，提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，当所述计算机指令在计算机上运行时，使得计算机执行如上述第一方面提供的充电保护方法的步骤。

本发明实施例中提供的技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

本发明实施例提供的充电保护方法、装置、主板及显示器，通过在向负载充电的过程中，监测充电接口的输出电流；若输出电流超过预设的过流保护阈值，则累计超过过流保护阈值的持续时间；若持续时间大于或等于预设延时时间，则控制电源管理芯片关闭对负载充电，若小于预设延时时间，则保持正常充电，从而避免在负载抽载虽然瞬间过大，但是持续时间很短，不会对显示器和负载造成损坏的情况下触发充电保护，能够针对负载瞬间抽载过大的情况，减少充电过流保护的误触发，有利于在实现过流保护的同时，提高充电过程的稳定性。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1为本发明实施例中一种充电保护方法的流程图；

图2为本发明实施例中一种示例性充电电路的结构示意图；

图3为本发明实施例中一种输出电流波动情况示意图；

图4为本发明实施例中另一种输出电流波动情况示意图；

图5为本发明实施例中一种充电保护装置的模块框图；

图6为本发明实施例中一种显示器主板的结构示例图；

图7为本发明实施例中一种显示器的结构示例图。

具体实施方式

显示器除了常规的HDMI(High Definition Multimedia Interface，高清多媒体接口)和DP(DisplayPort)接口之外，还可以设置type-C接口，能够通过type-C接口对负载如手机、笔记本电脑等移动终端进行充电。例如，显示器中type-C口对外充电的功率可以达到100W。与此同时，过流保护(Over Current Protection，OCP)则成为显示器type-C对外充电的一个重要问题。传统的过流保护方法都是由PMIC(Power Management IC，电源管理集成电路)内部设置的硬件保护电路实现，也就是PMIC自身设置一个电流阈值，当负载瞬间抽载电流达到该阈值时，会立即保护，停止充电。

然而，发明人经过长期的实践研究发现，在一些充电场景中，负载抽载虽然瞬间过大，但是持续时间很短，不会对显示器和负载造成损坏。针对负载瞬间抽载过大情况，上述传统过流保护方法会容易导致充电保护的误触发。基于此，本发明实施例提供了一种充电保护方法、装置、主板及显示器，能够针对负载瞬间抽载过大的情况，减少充电过流保护的误触发，有利于在实现过流保护的同时，提高充电过程的稳定性。

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

第一方面，图1示出了本发明实施例提供的一种充电保护方法的流程图，如图1所示，该充电保护方法可以包括以下步骤：

步骤S101，在向负载充电的过程中，监测充电接口的输出电流；

步骤S102，若输出电流超过预设的过流保护阈值，则累计超过过流保护阈值的持续时间；

步骤S103，若持续时间大于或等于预设延时时间，则控制电源管理芯片关闭对负载充电，若小于预设延时时间，则保持正常充电。

举例来讲，显示器的主板可以包括电源管理芯片PMIC、充电控制器(PDController)以及充电接口。其中，PMIC分别与充电控制器以及充电接口连接，充电控制器与充电接口连接。当然，除了上述部件以外，显示器主板还包括其他部件，如Scaler芯片、HDMI接口、DP接口等现有部件，此处不作详述。本发明实施例提供的充电保护方法可以应用于上述的充电控制器中，通过在充电控制器中增设上述步骤S101至步骤S103所述的充电保护功能，在软件层面上实现了显示器对外充电过程的过流保护。

需要说明的是，PMIC以及充电控制器具体采用的芯片型号可以根据实际应用场景确定，充电接口可以是本说明书实施例提供充电保护方法适用的接口类型，本实施例对此不作限制。例如，在一种应用场景中，PMIC可以采用SY8665TTC芯片，充电控制器可以采用VL103R芯片，充电接口可以为type-C接口。本说明书实施例主要以type-C接口为例进行说明。

具体实施时，显示器充电接口对外充电的电压电流档位有多种，具体采用的充电档位可以根据外接负载的充电需求确定。例如，type-C接口对外充电100W时，一般有5个档位电压电流：5V/3A、9V/3A、12V/3A、15V/3A以及20V/5A。此时，针对3A和5A这两种不同的电流输出，传统PMIC内部设置的硬件保护电路方案，PMIC内部设定的保护电流值是固定设置的，且为了避免负载瞬间抽载过大触发过流保护，只能基于大电流5A，将保护电流值设置大一点，如设置为8A。这样对于支持3A充电的负载，就无法得到较好的过流保护效果。

对此，为了得到更好的过流保护效果，在一种可选实施方式中，可以在对负载充电之间，在充电控制器中通过软件设置过流保护阈值，实现过流保护阈值的动态调整。此时，上述充电保护方法还可以包括：过流保护阈值配置步骤。充电控制器通过充电接口识别到负载充电的电压电流需求后，在向负载充电之前，执行该过流保护阈值配置步骤，对本次充电过程的过流保护阈值进行配置。具体来讲，该过流保护阈值配置步骤可以包括：获取负载支持的充电电流；基于该充电电流，配置负载对应的过流保护阈值。这样就可以针对不同充电电流的负载，设置不同的过流保护阈值，实现过流保护阈值的动态调整，使得设置的过流保护阈值与负载适配，有利于达到更好的过流保护效果。

需要说明的是，通过软件设定的过流保护阈值应小于PMIC内部过流保护电路中设定的最大保护电流值。最大保护电流值为显示器和负载能够承受的最大充电电流，VBUS电流超过该电流后，显示器和负载均容易受到损坏，具体可以根据实际应用场景中充电接口能够支持的电流输出值设置。例如，针对PMIC有3A和5A这两种不同的电流输出的情况，PMIC内部设定的最大保护电流值可以为8A，此时，充电控制器中配置的过流保护阈值应小于8A。

例如，当待充电负载如手机或笔记本电脑等通过type-C信号线(如Gen2，PD3.0，内置E-marker IC，支持5A充电)接入显示器的type-C接口时，type-C接口的CC引脚与负载建立通信连接。充电控制器可以识别该负载支持的充电电压和充电电流，并发送给PMIC，由PMIC输出相应的电压和电流到type-C接口的电源线(VBUS)，对负载充电。在此过程中，充电控制器在可以识别到负载支持的充电电流后，就可以执行上述过流保护阈值配置步骤进行过流保护阈值的设置，以便在充电过程中，基于该过流保护阈值进行过流保护。

在一种可选实施方式中，上述基于充电电流，配置负载对应的过流保护阈值的过程可以包括：基于充电电流与预设增益系数的乘积，确定增益值；将充电电流与增益值之和，作为负载对应的过流保护阈值。其中，预设增益系数可以实际经验设置，例如，可以设置为10％到20％之间。例如，负载的充电电流为5A，若预设增益系数为10％，则增益值为0.5A，过流保护阈值为5.5A；若预设增益系数为20％，则增益值为1A，过流保护阈值为6A。

当然，在本说明书其他实施例中，也可以采用其他配置方式，例如，可以预先设置固定的增益值，在获取到负载的充电电流后，将充电电流与该增益值之和，作为过流保护阈值。例如，增益值可设置为1A，当本次充电电流为3A时，充电控制器内通过软件设置的过流保护阈值为4A，当本次充电电流为5A时，充电控制器内通过软件设置的过流保护阈值为6A。

待充电控制器完成本次充电的过流保护阈值配置后，就可以启动对负载的充电。可以理解的是，为了实现过流保护，需要执行上述步骤S101，对PMIC芯片的充电输出电流进行监测。

在一种可选实施方式中，为了方便充电控制器获取PMIC的充电输出电流，可以在显示器主板中预先增设电流检测芯片，该电流检测芯片的输入端与type-C接口的VBUS连接，输出端与充电控制器连接，用于实时监测type-C接口VBUS上的电流值，并反馈给充电控制器。这样，上述步骤S101中，就可以通过该电流检测芯片采集充电接口的电源线上的输出电流，以实现步骤S102至步骤S103的过流保护。例如，电流检测芯片可以采用INA233芯片，可以用于监测电压、电流以及功率。

当然，在一些应用场景中，在硬件能够支持的情况下，充电控制器也可以从PMIC读取充电输出电流。

充电控制器获取到充电接口的输出电流后，实时检测输出电流是否超过充电控制器中预先设定的过流保护阈值，若检测到输出电流超过该过流保护阈值，则执行上述步骤S102，从检测到输出电流超过该过流保护阈值的时刻开始计时，直至采集到的输出电流不超过该过流保护阈值，累计本次输出电流超过过流保护阈值的持续时间，并执行上述步骤S103。

上述步骤S103中，将累计的持续时间与预设延时时间进行比较，若持续时间大于或等于预设延时时间，则表示负载抽载过大的持续时间相对较长，容易对显示器和负载造成损坏，此时需要触发过流保护，关闭充电。例如，充电控制器可以发送关闭指令到PMIC，以使得PMIC关闭对负载的充电。

若持续时间小于预设延时时间，则表示负载抽载虽然瞬间过大，但持续时间相对较短，如由于电压不稳而造成的纹波(ripple)现象导致输出电流瞬间增大，不会对显示器和负载造成损坏，无需触发过流保护，PMIC可以保持正常充电。

具体实施时，预设延时时间可以根据实际应用场景的使用经验设置，例如，可以设置为100ms或200ms等。

这样针对这种负载瞬间抽载过大的情况，能够有效地减少过流保护的误触发，有利于在实现过流保护的同时，提高充电过程的稳定性。

在一种可选的实施方式中，电流检测芯片与充电控制器之间，充电控制器与PMIC之间，以及PMIC与type-C接口之间可以通过IIC(Inter-Integrated Circuit)总线通信，可以使用同一个IIC通道，以便于数据传输。IIC总线是一种串行通信总线，使用多主从架构，实现简单，使用方便。其中，充电控制器作为master(主设备)，电流检测芯片、PMIC均作为slave(从设备)。当然，在本发明其他实施例中，上述器件之间也可以采用其他通信方式，例如，可以采用PMBus(Power Management Bus，电源管理总线)通信方式，本实施例对此不作限制。

为了便于理解，以PMIC采用SY8665TTC芯片为例，图2示出了显示器主板中一种示例性充电电路的结构示意图。图2的PMIC201的VBUS引脚通过PMOS管以及电阻R与type-C接口204的VBUS引脚连接，且电阻R与type-C接口204的VBUS端口之间设置有下拉电容C。其中，PMOS管用于防止电流倒灌。电流检测芯片203接入电阻R的两端，通过检测电阻R上的电流得到type-C接口的VBUS上的电流值。电流检测芯片203的输出端通过IIC总线与充电控制器202连接，充电控制器202通过IIC总线与PMIC201的SCL、SDA以及INT引脚连接。其中，PMIC201的VBUS引脚用于向type-C接口204输出充电电压和电流，PMIC201的SCL引脚为串行时钟线、SDA引脚为串行数据线，INT引脚为外部中断，用于实现PMIC201与充电控制器202之间的通信。

需要说明的是，图2中未示出PMIC201的其他外围电路以及其他引脚，具体芯片引脚以及外围电路可以根据实际应用场景中采用的芯片型号确定，本实施例对此不作详述。

具体实施时，将负载的充电线插入type-C接口204后，相互之间就可以建立起通信连接，充电控制器202一方面将能够提供的充电电压电流档位提供给负载，另一方面获取负载支持的充电档位，然后将负载支持的充电档位反馈给PMIC201，并基于负载支持的充电电流，配置过流保护阈值。PMIC201接收到负载支持的充电档位后，就通过VBUS引脚输出相应档位的电压电流，给负载充电。

在充电过程中，充电控制器202实时获取电流检测芯片203反馈的电流值，若输出电流超过预设的过流保护阈值，则累计超过过流保护阈值的持续时间，若持续时间大于或等于预设延时时间，则发送关闭指令到PMIC201，指示PMIC201关闭type-C对负载的充电，若小于预设延时时间，则保持正常充电。从而在充电控制器202内通过软件实现充电过程的过流保护，可控性强，有利于减少过流保护的误触发。

例如，图3示出了一种输出电流波动情况示意图，如图3所示，假设负载支持的最大充电电流Imax为3A，充电控制器202中设置的过流保护阈值I

另外，为了达到更好的保护效果，可以将上述由充电控制器202软件设置的过流保护方法与PMIC201内部硬件设置的过流保护电路结合使用。也就是说，在充电过程中，除了充电控制器202执行上述步骤S101至步骤S103实现过流保护以外，PMIC201也会实时检测VBUS引脚的输出电流是否大于预设的最大电流保护值，在检测到输出的充电电流大于最大电流保护值时，触发PMIC201内部的过流保护，关闭对负载的充电。其中，该最大电流保护值大于充电控制器202中设置的过流保护阈值。

例如，图4示出了另一种输出电流波动情况示意图，如图4所示，假设负载支持的最大充电电流Imax为3A，充电控制器202中设置的过流保护阈值I

第二方面，基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种充电保护装置，运行于上述充电控制器202中。如图5所示，该充电保护装置50包括：

监测模块501，用于在向负载充电的过程中，监测充电接口的输出电流；

时间累计模块502，用于若所述输出电流超过预设的过流保护阈值，则累计超过所述过流保护阈值的持续时间；

控制模块503，用于若所述持续时间大于或等于预设延时时间，则控制电源管理芯片关闭对所述负载充电，若小于所述预设延时时间，则保持正常充电。

在一种可选的实施方式中，上述充电保护装置50还包括：配置模块，用于：获取所述负载支持的充电电流；基于所述充电电流，配置所述负载对应的过流保护阈值，其中，所述过流保护阈值小于电源管理芯片内部设定的最大保护电流值。

在一种可选的实施方式中，配置模块用于：基于所述充电电流与预设增益系数的乘积，确定增益值；将所述充电电流与所述增益值之和，作为所述负载对应的过流保护阈值。

在一种可选的实施方式中，监测模块501用于：通过电流检测芯片采集所述充电接口的电源线上的输出电流。

在一种可选的实施方式中，控制模块503用于：发送关闭指令到所述电源管理芯片，以使得所述电源管理芯片关闭对所述负载充电。

需要说明的是，以上各模块可以是由软件代码实现，且以上各模块实现各自功能的具体过程，请参见上述方法实施例中描述的具体内容，此处不再赘述。

第三方面，基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种显示器主板。如图6所示，显示器主板60包括：电源管理芯片601、充电控制器602以及用于连接负载的充电接口603，充电控制器602分别与电源管理芯片601以及充电接口603连接。当然，除了上述部件以外，显示器主板60还包括其他部件，如Scaler芯片、HDMI接口、DP接口等现有部件，此处不作详述。

其中，充电控制器602用于控制电源管理芯片601对负载进行充电，并执行上述方法实施例提供的充电保护方法的步骤。充电保护方法的具体实施过程，请参见上述方法实施例中描述的具体内容，此处不再赘述。

充电接口603可以为type-C接口，或者，也可以是适用上述方法实施例提供的充电保护方法的其他接口。

在一种可选的实施方式中，上述显示器主板60还包括电流检测芯片604，所述电流检测芯片604的输入端与所述充电接口603的电源线连接，用于采集所述充电接口603的电源线的输出电流，所述电流检测芯片604的输出端与所述充电控制器602连接。

在一种可选的实施方式中，电源管理芯片601用于输出充电电压向所述负载充电，并在检测到输出的充电电流大于设定值时，关闭对所述负载的充电，其中，所述设定值大于所述充电控制器602中设置的过流保护阈值。

第四方面，基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种显示器。如图7所示，该显示器70包括上述第三方面提供的显示器主板701。显示器主板701的具体结构请参见上述第三方面中描述的具体内容，此处不再赘述。当然，除了主板以外，显示器70还可以包括其他部件，如显示面板、外壳等，此处不作详述。

第五方面，基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，当所述计算机指令在计算机上运行时，使得计算机执行上述充电保护方法的步骤。

本发明实施例中提供的技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

在输出电流超过预设的过流保护阈值时，累计超过过流保护阈值的持续时间；若持续时间大于或等于预设延时时间，则控制电源管理芯片关闭对负载充电，若小于预设延时时间，则保持正常充电，从而避免在负载抽载虽然瞬间过大，但是持续时间很短，不会对显示器和负载造成损坏的情况下触发充电保护，能够针对负载瞬间抽载过大的情况，减少充电过流保护的误触发，有利于在实现过流保护的同时，提高充电过程的稳定性。

在此处所提供的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。

类似地，应当理解，为了精简本公开并帮助理解各个发明方面中的一个或多个，在上面对本发明的示例性实施例的描述中，本发明的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该公开的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本发明要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如下面的权利要求书所反映的那样，发明方面在于少于前面公开的单个实施例的所有特征。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本发明的单独实施例。

本领域那些技术人员可以理解，可以对实施例中的装置中的模块进行自适应性地改变并且把它们设置在与该实施例不同的一个或多个装置中。可以把实施例中的模块或单元或组件组合成一个模块或单元或组件，以及此外可以把它们分成多个子模块或子单元或子组件。除了这样的特征和/或过程或者单元中的至少一些是相互排斥之外，可以采用任何组合对本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的所有特征以及如此公开的任何方法或者设备的所有过程或单元进行组合。除非另外明确陈述，本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的每个特征可以由提供相同、等同或相似目的的替代特征来代替。

此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本发明的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在下面的权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。

应该注意的是上述实施例对本发明进行说明而不是对本发明进行限制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的部件或步骤。位于部件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的部件。本发明可以借助于包括有若干不同部件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。在列举了若干装置的单元权利要求中，这些装置中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。单词第一、第二、以及第三等的使用不表示任何顺序。可将这些单词解释为名称。