CN102025169A - Usb充电器、其开关控制系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明揭示一种USB充电器的开关控制系统及方法，所述开关控制系统用以根据充电负载是否存在控制充电电路的通断；所述开关控制系统包括第一开关、第一开关的通断控制单元。第一开关连接充电电源及转换电路；第一开关的通断控制单元连接USB输出接口及第一开关，用以根据是否存在充电负载控制第一开关的通断。本发明提出的USB充电器的开关控制系统及方法，实现了USB输出在负载插上和拔去时，自动打开和关闭USB工作电路。

Description

USB充电器、其开关控制系统及方法
技术领域
本发明属于通用串行总线(USB)技术领域，涉及一种USB充电器，尤其涉及一种USB充电器的开关控制系统；此外，本发明还涉及USB充电器的开关控制方法。
背景技术
USB接口作为5V供电给小电器充电或供电目前已被广泛使用。在许多情况下USB本身的供电是由12V或其他电压的电池供电，然后电路转换成5V经USB输出。在此种情况下，如果用户用完USB输出后忘记关闭USB工作电路的开关，时间一长，USB本身的工作电流会耗尽给其供电的电池。
由于USB接口的四芯连线上没有任何可以利用的信号，长期以来无法实现USB输出负载连上后自动打开USB电路、当拔去USB负载后自动关闭USB电路。
中国专利CN 200510200489.8公开了一种USB充电器，包括容置在上、下壳体内的带有限位按钮的转线装置和转接装置，所述转线装置包括活动转盘、缠绕在转盘一个盘面上的电连接线、设在所述转盘另一盘面的动触点以及设在所述转盘下圆形槽内的复位弹簧，所述转接装置上设有与所述转盘上动触点电接触的固定触点，所述电连接线的缠绕内端经由所述转盘上的动触点与所述转接装置电连接，还包括装在上下壳体内的将USB输入电源转换成与待充电设备适配的输出电源的电源转换电路。
中国专利CN 200720054281.4涉及一种多功能USB充电器，其技术要点在于：包括有USB输入插头，其可与外接设备连接，用以接收外接设备的电源；升压电路，其与所述USB输入插头连接，能够将接收的低电源转换成高电源输出；输出插头，其与升压电路连接，将升压电路输出的高电源输给外接设备充电；在所述的USB输入插头和升压电路之间还连接有电池，该电池能够通过USB输入插头接收外接设备的电源，也能够通过升压电路、输出插头为外接设备充电。
上述两种USB充电器均未能实现USB输出负载连上后自动打开USB电路、当拔去USB负载后自动关闭USB电路的功能。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种USB充电器，可实现USB输出在负载插上和拔去时，自动打开和关闭USB工作电路。
同时，本发明还提供一种USB充电器的开关控制系统，可实现USB输出在负载插上和拔去时，自动打开和关闭USB工作电路。
此外，本发明还提供一种USB充电器的开关控制方法，可实现USB输出在负载插上和拔去时，自动打开和关闭USB工作电路。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
一种USB充电器的开关控制系统，其特征在于：该系统用以根据充电负载是否存在控制充电电路的通断；所述开关控制系统包括：
第一开关，连接充电电源及转换电路；
第一开关的通断控制单元，连接USB输出接口及第一开关，用以根据USB输出接口是否连有充电负载控制第一开关的通断。
作为本发明的一种优选方案，所述第一开关为三极管T1，其基极连接所述第一开关的通断控制单元。
作为本发明的一种优选方案，所述第一开关的通断控制单元可包括一第二开关，该第二开关根据是否存在充电负载而自动通断；有负载存在时第二开关被打开，无负载时被关闭。
作为本发明的一种优选方案，所述第一开关的通断控制单元包括
三极管T3，其基极连接USB输出接口；
三极管T2，其基极连接三极管T3；
三极管T4，其基极连接三极管T3；
三极管T5，其基极通过一稳压电路接地；或者三极管T5被MOS管或达林顿管所替代。
作为本发明的一种优选方案，所述第一开关为三极管T1；所述三极管T1、三极管T3为PNP三极管，三极管T2、三极管T4、三极管T5为NPN三极管；所述三极管T1的发射极接充电电源、集电极接转接电路、基极接三极管T2的集电极；所述三极管T2的发射极接地、基极接三极管T3的集电极；所述三极管T3的发射极接转接电路的输出、集电极接三极管T2的基极及三极管T4的基极；所述三极管T4的发射极接地、集电极接三极管T5的基极；所述三极管T5的集电极接充电电源、发射极接转接电路的输出；设置一电阻R6，R6的一端连接三极管T5的集电极、另一端连接三极管T5的基极。
作为本发明的一种优选方案，所述转接电路的输出端与USB输出接口间连有二极管D1；所述三极管T5选用电压驱动或小电流驱动器件。
一种USB充电器，其包括开关控制系统，用以根据充电负载是否存在控制充电电路的通断；所述开关控制系统包括：第一开关，连接充电电源及转换电路；第一开关的通断控制单元，连接USB输出接口及第一开关，用以根据USB输出接口是否连有充电负载控制第一开关的通断。
作为本发明的一种优选方案，所述第一开关为三极管T1，其基极连接所述第一开关的通断控制单元；所述第一开关的通断控制单元包括
三极管T3，其基极连接USB输出接口；
三极管T2，其基极连接三极管T3；
三极管T4，其基极连接三极管T3；
三极管T5，其基极通过一稳压电路接地；或者三极管T5被MOS管或达林顿管所替代。
进一步地，所述第一开关为三极管T1；所述三极管T1、三极管T3为PNP三极管，三极管T2、三极管T4、三极管T5为NPN三极管；所述三极管T1的发射极接充电电源、集电极接转接电路、基极接三极管T2的集电极；所述三极管T2的发射极接地、基极接三极管T3的集电极；所述三极管T3的发射极接转接电路的输出、集电极接三极管T2的基极及三极管T4的基极；所述三极管T4的发射极接地、集电极接三极管T5的基极；所述三极管T5的集电极接充电电源、发射极接转接电路的输出；设置一电阻R6，电阻R6的一端连接三极管T5的集电极、另一端连接三极管T5的基极。
一种USB充电器的开关控制方法，该方法根据充电负载是否存在控制充电电路的通断；设置第一开关，该第一开关连接USB充电器的充电电源及转换电路；设置第一开关的通断控制单元，该通断控制单元连接USB输出接口及第一开关，用以根据USB输出接口是否连有充电负载控制第一开关的通断。
本发明的有益效果在于：本发明提出的USB充电器的开关控制系统及方法，实现了USB输出在负载插上和拔去时，自动打开和关闭USB工作电路。在用户用完USB输出后忘记关闭USB工作电路的开关时，可自动关闭USB工作电路，从而有效节约电能。
附图说明
图1为本发明USB充电器的开关控制系统的电路图。
具体实施方式
下面结合附图详细说明本发明的优选实施例。
实施例一
本发明揭示了一种USB充电器及其开关控制系统，该开关控制系统用以根据充电负载是否存在控制充电电路的通断；实现了USB输出在负载插上和拔去时，自动打开和关闭USB工作电路。
所述开关控制系统包括第一开关、第一开关的通断控制单元。所述第一开关连接充电电源及转换电路；第一开关的通断控制单元连接USB输出接口及第一开关，用以根据是否存在充电负载控制第一开关的通断。第一开关的通断控制单元可包括一第二开关，该第二开关根据USB输出接口是否连有充电负载而自动通断；有负载存在时第二开关被打开，无负载时被关闭。
请参阅图1，本实施例中，所述第一开关为三极管T1，第一开关的通断控制单元包括三极管T2、三极管T3、三极管T4、三极管T5。所述三极管T1、三极管T3为PNP三极管，三极管T2、三极管T4、三极管T5为NPN三极管；所述三极管T1的发射极接充电电源、集电极接转接电路、基极接三极管T2的集电极；所述三极管T2的发射极接地、基极接三极管T3的集电极；所述三极管T3的发射极接转接电路的输出、集电极接三极管T2的基极及三极管T4的基极；所述三极管T4的发射极接地、集电极接三极管T5的基极；所述三极管T5的集电极接充电电源、发射极接转接电路的输出及三极管T3的发射极；设置一电阻R6，电阻R6的一端连接三极管T5的集电极、另一端连接三极管T5的基极。另，三极管T5的基极通过一稳压二极管Z1接地。所述三极管T5可选用电压驱动或小电流驱动器件，如三极管T5还可以为MOS管或达林顿管。
转接电路的输出端与USB输出接口间连有二极管D1。如图1所示，在三极管T1、三极管T2、三极管T4的基极还分别设有电阻R2、R4、R5；同时，设置一电阻R3，电阻R3的一端连接三极管T1的基极、另一端连接三极管T1的发射极。
本发明揭示上述USB充电器的开关控制方法，该方法根据充电负载是否存在来控制充电电路的通断；该方法包括如下步骤：
设置第一开关，该第一开关连接USB充电器的充电电源及转换电路。本实施例中，所述第一开关为三极管T1。
设置第一开关的通断控制单元，该通断控制单元连接USB输出接口及第一开关，用以根据是否存在充电负载控制第一开关的通断。第一开关的通断控制单元可包括一第二开关，该第二开关根据是否存在充电负载而自动通断；有负载存在时第二开关被打开，无负载时被关闭。如图1所示，本实施例中，第一开关的通断控制单元主要包括三极管T2、三极管T3、三极管T4、三极管T5。
控制原理：
如图1所示，当USB输出负载不存在时，流过三极管T3的基极电流为零，三极管T3截止，所以三极管T2的基极电流也为零，三极管T2也截止。这样三极管T1的基极电流也为零，三极管T1截止。所以电压为5.6V的转换电路无供电，不工作。由于三极管T3截止，所以三极管T4也截止。所以三极管T5由R6驱动导通；充电电压Vin通过T5向负载提供5V；但此时负载不存在，所以没有电流。T5可选用电压驱动或小电流驱动器件，如MOS管或达林顿管。这样电阻R6可以取很大值的电阻；所以此时几乎不耗电。由于三极管T5提供的电流不会反流进5.6V转换电路，所以整个电路也不耗电。
当USB输出负载连上后，三极管T3基极有电流通过，三极管T3导通，这样三极管T2、T1、T4均导通。电压为5.6V的转换电路工作，此时三极管T5因为三极管T4导通而截止；USB的5V由5.6V转换电路高效提供。
综上所述，本发明提出的USB充电器的开关控制系统及方法，实现了USB输出在负载插上和拔去时，自动打开和关闭USB工作电路。在用户用完USB输出后忘记关闭USB工作电路的开关时，可自动关闭USB工作电路，从而有效节约电能。
实施例二
本实施例与实施例一的区别在于，本实施例中，三极管T1、T2、T3、T4、T5可用MOS管、达林顿管替代，还可以被作为开关使用的其他元件所替代。
这里本发明的描述和应用是说明性的，并非想将本发明的范围限制在上述实施例中。这里所披露的实施例的变形和改变是可能的，对于那些本领域的普通技术人员来说实施例的替换和等效的各种部件是公知的。本领域技术人员应该清楚的是，在不脱离本发明的精神或本质特征的情况下，本发明可以以其它形式、结构、布置、比例，以及用其它组件、材料和部件来实现。在不脱离本发明范围和精神的情况下，可以对这里所披露的实施例进行其它变形和改变。

Claims (10)

1.一种USB充电器的开关控制系统，其特征在于：该系统用以根据充电负载是否存在控制充电电路的通断；所述开关控制系统包括：
第一开关，连接充电电源及转换电路；
第一开关的通断控制单元，连接USB输出接口及第一开关，用以根据USB输出接口是否连有充电负载控制第一开关的通断。
2.根据权利要求1所述的USB充电器的开关控制系统，其特征在于：
所述第一开关为三极管T1，其基极连接所述第一开关的通断控制单元。
3.根据权利要求1所述的USB充电器的开关控制系统，其特征在于：
所述第一开关的通断控制单元包括一第二开关，该第二开关根据是否存在充电负载而自动通断；有负载存在时第二开关被打开，无负载时被关闭。
4.根据权利要求1所述的USB充电器的开关控制系统，其特征在于：
所述第一开关的通断控制单元包括
三极管T3，其基极连接USB输出接口；
三极管T2，其基极连接三极管T3；
三极管T4，其基极连接三极管T3；
三极管T5，其基极通过一稳压电路接地；或者三极管T5被MOS管或达林顿管所替代。
5.根据权利要求4所述的USB充电器的开关控制系统，其特征在于：
所述第一开关为三极管T1；
所述三极管T1、三极管T3为PNP三极管，三极管T2、三极管T4、三极管T5为NPN三极管；
所述三极管T1的发射极接充电电源、集电极接转接电路、基极接三极管T2的集电极；
所述三极管T2的发射极接地、基极接三极管T3的集电极；
所述三极管T3的发射极接转接电路的输出、集电极接三极管T2的基极及三极管T4的基极；
所述三极管T4的发射极接地、集电极接三极管T5的基极；
所述三极管T5的集电极接充电电源、发射极接转接电路的输出；设置一电阻R6，R6的一端连接三极管T5的集电极、另一端连接三极管T5的基极。
6.根据权利要求1至5之一所述的USB充电器的开关控制系统，其特征在于：
所述转接电路的输出端与USB输出接口间连有二极管D1；
所述三极管T5选用电压驱动或小电流驱动器件。
7.一种USB充电器，其特征在于：其包括开关控制系统，用以根据充电负载是否存在控制充电电路的通断；所述开关控制系统包括：
第一开关，连接充电电源及转换电路；
第一开关的通断控制单元，连接USB输出接口及第一开关，用以根据USB输出接口是否连有充电负载控制第一开关的通断。
8.根据权利要求7所述的USB充电器，其特征在于：
所述第一开关为三极管T1，其基极连接所述第一开关的通断控制单元；
所述第一开关的通断控制单元包括
三极管T3，其基极连接USB输出接口；
三极管T2，其基极连接三极管T3；
三极管T4，其基极连接三极管T3；
三极管T5，其基极通过一稳压电路接地；或者三极管T5被MOS管或达林顿管所替代。
9.根据权利要求8所述的USB充电器，其特征在于：
所述第一开关为三极管T1；
所述三极管T1、三极管T3为PNP三极管，三极管T2、三极管T4、三极管T5为NPN三极管；
所述三极管T1的发射极接充电电源、集电极接转接电路、基极接三极管T2的集电极；
所述三极管T2的发射极接地、基极接三极管T3的集电极；
所述三极管T3的发射极接转接电路的输出、集电极接三极管T2的基极及三极管T4的基极；
所述三极管T4的发射极接地、集电极接三极管T5的基极；
所述三极管T5的集电极接充电电源、发射极接转接电路的输出；设置一电阻R6，电阻R6的一端连接三极管T5的集电极、另一端连接三极管T5的基极。
10.一种USB充电器的开关控制方法，其特征在于：该方法根据充电负载是否存在控制充电电路的通断；
设置第一开关，该第一开关连接USB充电器的充电电源及转换电路；
设置第一开关的通断控制单元，该通断控制单元连接USB输出接口及第一开关，用以根据USB输出接口是否连有充电负载控制第一开关的通断。
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