CN105161941A - 单输入多输出的快速充电线缆及快速充电器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种单输入多输出的快速充电线缆及快速充电器，包括线缆输入端和与所述线缆输入端相连的线缆第一输出端，所述线缆输入端还与线缆第二输出端相连，且所述线缆输入端通过第五管脚与所述线缆第二输出端的第二VBUS管脚相连。本发明实现了充电器的单一USB母口支持多个移动设备同时充电，既不会增加原充电器的尺寸，也不会增加相应的电源芯片，因此节约成本。

Description

单输入多输出的快速充电线缆及快速充电器

技术领域

本发明涉及USB技术领域，尤其是指一种单输入多输出的快速充电线缆及快速充电器。

背景技术

目前快充电器的标准USB接口接上USB线缆就可以给手机等移动设备进行充电，如图1所示，其工作原理是：被充电移动设备通过Con2里面的D+以及D-的数据线与快充电器里的充电协议芯片通信或通过VBUS数据线上的电流有规律变化与快充电器里的协议芯片通信，从而实现快充协议的解读确认，然后快充电器的USB接口Con1的VBUS输出相应的电压电流给移动设备的USB接口的连接器从而进行快速充电。

目前支持快速充电的快充电器的USB接口由于输出电压不是一直固定的额定5V输出，且每个快充电器的USB充电协议只能匹配额定参数一致的充电设备，因此往往不能同时支持两个以上的移动设备充电以免由于不同移动设备能接受的输入电压不一致而造成充电异常，严重者导致损坏设备。为了克服现有快充电器的一个USB接口不能同时对两台及以上的移动设备进行充电的问题，目前为了实现在支持快充的充电器上同时对多部手机等移动设备充电，通常需要在充电器上多配一路USB母口和相应的电源芯片，如图2所示，多配一个USB母口Con3，而且也另需芯片来多配一路的电源电路VUSB2给Con3的VBUS提供电源，上述方案虽然实现了对多个智能设备同时充电的问题，但是既增加了成本又增加了充电器的设计尺寸。

发明内容

为此，本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术中快充电器的一个USB接口没有支持到通过端部分叉出两个公头的USB线缆可同时对两台及以上的移动设备进行充电的问题从而提供一种单输入多输出的快速充电线缆及快速充电器。

为解决上述技术问题，本发明的一种单输入多输出的快速充电线缆，包括线缆输入端和与所述线缆输入端相连的线缆第一输出端，其中所述线缆输入端设有VBUS电源管脚、数据传输D+管脚、数据传输D-管脚以及接地管脚，所述线缆第一输出端包括与所述VBUS电源管脚相连的第一VBUS电源管脚、与所述数据传输D+管脚相连的第一数据传输D+管脚、与所述数据传输D-管脚相连的第一数据传输D-管脚以及与所述接地管脚相连的第一接地管脚，所述线缆输入端还与线缆第二输出端相连，且所述线缆输入端通过第五管脚与所述线缆第二输出端的第二VBUS管脚相连。

在本发明的一个实施例中，所述第五管脚是线缆输入端的公头金属外壳。

在本发明的一个实施例中，所述第五管脚是符合USB3.0及其以上协议的USB接口公头中的接地管脚。

在本发明的一个实施例中，所述线缆第二输出端的第二数据传输D+管脚与第二数据传输D-管脚短接，且所述线缆第二输出端的第二接地管脚接地。

在本发明的另一个实施例中，所述线缆第二输出端的第二VBUS管脚与线缆检测电路相连，所述线缆检测电路包括第一电阻，其中所述第一电阻的一端与所述第二VBUS管脚相连，另一端接地，且所述第一电阻上还并联有电容。

本发明还提供了一种支持同时给多部设备充电的快速充电器，包括充电器USB接口以及与所述充电器USB接口的第三VBUS电源管脚相连的VUSB电源，所述充电器USB接口的第三数据传输D+管脚、第三数据传输D-管脚之间连接有协议芯片，所述充电器USB接口的第三接地管脚接地，所述VUSB电源还通过开关与所述充电器USB接口的第五管脚连接。

在本发明的另一个实施例中，所述充电器USB接口的第五管脚是所述充电器USB接口的金属外壳。

在本发明的另一个实施例中，所述第五管脚是符合USB3.0及其以上协议的USB接口母头中的接地管脚。

在本发明的另一个实施例中，所述开关为PMOS管，所述PMOS管的S管脚接VUSB电源，D管脚接所述充电器USB接口的第五管脚，G管脚与所述VUSB电源之间串接有第四电阻；还包括一NMOS管，所述NMOS管的D管脚接所述PMOS管的G管脚，所述NMOS管的G管脚接收控制信号，S管脚接地。

在本发明的另一个实施例中，还包括第二电阻和第三电阻，所述第二电阻和第三电阻的一端相接后连接到所述PMOS管的D管脚；所述第二电阻的另一端连接电源VDD，所述第三电阻的另一端连接检测信号脚DET。

本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：

本发明利用一种简单的控制电路结合简单自定义的USB线缆实现一定条件下的快充电器的单一USB母口支持多移动设备同时充电，既不会增加原充电器的尺寸，也不会增加相应的电源芯片，因此节约成本。

附图说明

为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中

图1是现有快充电器的一个USB接口与一个USB线缆的连接示意图；

图2是现有快充电器的另一个USB接口与另一个USB线缆连接示意图；

图3是本发明所述线缆的示意图；

图4是本发明所述单一USB接口与多路USB线缆的连接示意图。

具体实施方式

实施例一：

如图3所示，一种单输入多输出的快速充电线缆，包括线缆输入端20和与所述线缆输入端20相连的线缆第一输出端21，其中所述线缆输入端20设有VBUS电源管脚、数据传输D+管脚、数据传输D-管脚以及接地管脚，所述线缆第一输出端21包括与所述VBUS电源管脚相连的第一VBUS电源管脚、与所述数据传输D+管脚相连的第一数据传输D+管脚、与所述数据传输D-管脚相连的第一数据传输D-管脚以及与所述接地管脚相连的第一接地管脚，所述线缆输入端20还与线缆第二输出端22相连，且所述线缆输入端20通过所述线缆输入端20的金属外壳201与所述线缆第二输出端22的第二VBUS管脚相连。

本发明所述单输入多输出的快速充电线缆，包括线缆输入端20、线缆第一输出端21以及线缆第二输出端22，其中所述线缆输入端20设有VBUS电源管脚、数据传输D+管脚、数据传输D-管脚以及接地管脚，所述线缆第一输出端21设有第一VBUS电源管脚、第一数据传输D+管脚、第一数据传输D-管脚以及第一接地管脚，其中，所述VBUS电源管脚与所述第一VBUS电源管脚相连，所述数据传输D+管脚与所述第一数据传输D+管脚相连，所述数据传输D-管脚与所述第一数据传输D-管脚相连以及所述接地管脚与所述第一接地管脚相连；所述线缆输入端20还与线缆第二输出端22相连，且所述线缆输入端20通过所述线缆输入端20的金属外壳201与所述线缆第二输出端22的第二VBUS管脚相连，考虑到兼容性、安全性以及经济性，所述线缆第二输出端22可以共用所述快充电器中的VUSB电源，因此可以实现将快充电器的单一USB接口通过所述线缆第一输出端21以及所述线缆第二输出端22同时支持两个电子设备进行5V普通充电或者5V大电流充电，由于本发明采用一个线缆输入端和多个线缆输出端，既不会增加原充电器的尺寸，也不会增加相应的电源芯片，因此节约成本。

本实施例中，为了实现所述线缆第二输出端22可以为电子设备进行充电，所述线缆第二输出端22的第二数据传输D+管脚与第二数据传输D-管脚短接，且所述线缆第二输出端的第二接地管脚接地。

为了支持所述线缆第二输出端22的识别，所述线缆第二输出端22的第二VBUS管脚与线缆检测电路相连，所述线缆检测电路包括第一电阻R1，其中所述第一电阻R1的一端与所述第二VBUS管脚相连，另一端接地，且所述第一电阻R1上还并联有电容C。

实施例二：

本实施例也提供一种单输入多输出的快速充电线缆，与实施例一不同的地方在于：所述线缆输入端20通过所述USB接口的多余接口管脚与所述线缆第二输出端22相连，下面详细说明：

本实施例中，如对于USB3.0及其以上规格中的接地管脚是多余接口管脚，用USB3.0A口中五线的超高速数据通信线组中的那个地线来重新定义作为本发明中的电源和线缆识别管脚，具体地，可将所述线缆输入端20通过所述符合USB3.0及其以上协议的USB接口公头中的接地管脚与所述线缆第二输出端22相连，因此可以实现将快充电器的单一USB接口通过所述线缆第一输出端21以及所述线缆第二输出端22同时支持两个电子设备进行5V普通充电或者5V大电流充电。

实施例三：

如图4所示，本实施例提供一种支持同时给多部设备充电的快速充电器，包括充电器USB接口11以及与所述充电器USB接口11的第三VBUS电源管脚相连的VUSB电源，所述充电器USB接口11的第三数据传输D+管脚、第三数据传输D-管脚之间连接有协议芯片，所述充电器USB接口11的第三接地管脚接地，所述VUSB电源还通过开关与所述充电器USB接口11的金属外壳连接。

本发明所述的快速充电器，包括快充电器的USB接口11以及VUSB电源，其中所述VUSB电源与所述充电器的USB接口11相连，所述充电器USB接口11的第三数据传输D+管脚、第三数据传输D-管脚之间连接有协议芯片，所述充电器USB接口11的第三接地管脚接地，考虑到兼容性、安全性以及经济性，所述VUSB电源还通过开关与所述充电器USB接口11的金属外壳连接，所述充电器USB接口11的第三VBUS管脚与所述线缆第一输出端21相连，所述金属外壳与所述线缆第二输出端22相连，因此可以实现将快充电器的单一USB接口通过所述线缆第一输出端21以及所述线缆第二输出端22同时支持两个电子设备进行5V普通充电或者5V大电流充电，由于本发明仅仅只采用一个USB接口，既不会增加原充电器的尺寸，也不会增加相应的电源芯片，因此节约成本。

为了实现所述线缆第二输出端22共用所述充电器中的VUSB电源，所述快充电器的VUSB电源与所述充电器的USB接口11的金属外壳之间设有电源开关，所述电源开关是PMOS管，其中所述PMOS管的S管脚接VUSB电源，D管脚接所述充电器USB接口11的金属外壳，G管脚与所述VUSB电源之间串接有第四电阻；所述VUSB电源通过所述PMOS管P1的开关通路经由同一个所述充电器的USB接口11的金属外壳连接到所述线缆第二输出端22的第二VBUS管脚上。所述PMOS管P1会在所述VUSB电源5V输出时导通以实现快充电器的单一USB母口同时支持两个电子设备通过所述线缆第一输出端21和所述线缆第二输出端22进行5V普通充电或5V大电流充电。

为了实现对PMOS管P1的开关控制，所述电源开关与控制信号连接，具体地，所述控制信号通过NMOS管与所述电源开关相连，所述NMOS管的D管脚接所述PMOS管的G管脚，所述NMOS管的G管脚接收控制信号，S管脚接地。所述控制信号ON通过NMOS管N1与所述电源开关相连，由于所述NMOS管N1的存在，所述控制信号ON可以使用低于5V的逻辑高电平。

为了实现所述充电器的USB接口11支持所述线缆第二输出端22的识别，所述线缆第二输出端22的第二VBUS管脚与线缆检测电路相连，所述线缆检测电路包括第一电阻R1，其中所述第一电阻R1的一端与所述第二VBUS管脚相连，另一端接地，且所述第一电阻R1上还并联有电容C；还包括第二电阻R2和第三电阻R3，所述第二电阻R2和第三电阻R3的一端相接后连接到所述PMOS管的D管脚；所述第二电阻R2的另一端连接电源VDD，所述第三电阻R3的另一端连接检测信号脚DET；当所述线缆第二输出端22插入时，通过检测信号脚DET的输入电压范围来确定插入的是否是特制的线缆，如果DET上检测的输入电压在R1和R2对VDD分压应得到的电压范围内，则认为插入的是特制的线缆；如果DET上检测的输入电压小于R1和R2对VDD分压应得到的电压范围内，则简单把检测信号脚DET设置为输出低电平，进一步判断所述线缆第二输出端22的VBUS电容是否远大于电容C1，如果远大于电容C1，则认为此时需充电的电子设备已经连至所述线缆第二输出端22上，插入的线缆姑且认为是定制的线缆，否则，则简单判断插入线缆不是定制的线缆。此外，通过判断所述线缆第二输出端22的第二VBUS管脚在无电情况下负载阻抗足够大，比如超过500欧姆并且VUSB电源在典型5V输出时，可以通过控制信号ON来打开所述PMOS管P1。本发明通过所述线缆检测电路以确保线缆插入快充电器时，所述充电器的USB接口11会有条件的打开对金属外壳的供电，以避免快充电器对插入的普通线缆公头金属外壳启动供电而导致错误。

设计定制的线缆时，插入所述充电器USB接口11的所述线缆输入端20的金属外壳独立地连接至所述快充电器USB接口11的外壳，定制线缆的其余的外部屏蔽层仍然与线缆的公共地相连；所述线缆第二输出端22的第二VBUS电源线上设置一个下拉电阻R1和一个电容C，以便实现本发明快充电器接口能支持所述线缆第二输出端22的识别。

本实施例中，所述PMOS管的P1和所述NMOS管的N1电路可以用不同的电源开关替代，比如用通用的电子负载开关或机械式的电路开关，还可以利用三极管代替NMPOS管N1对所述PMOS管P1的开关进行控制。

本发明所述包含双USB输出端的USB线缆以及充电器的设计说明如下：线缆一头是插入快充电器USB接口11的所述线缆输入端20，所述线缆输入端20包括VBUS管脚、数据传输D-管脚、数据传输D+管脚以及接地管脚，所述线缆第一输出端21包括第一VBUS管脚、第一数据传输D-管脚、第一数据传输D+管脚以及第一接地管脚，其中，所述线缆输入端20的VBUS管脚与所述线缆第一输出端21的第一VBUS管脚相连，所述线缆输入端的D-管脚与所述线缆第一输出端21的第一D-管脚相连，所述线缆输入端的D+管脚与所述线缆第一输出端21的第一D+管脚相连，所述线缆输入端的接地管脚与所述线缆第一输出端21的第一接地管脚相连，且均接地；所述线缆第二输出端22包括第二VBUS管脚、第二数据传输D-管脚、第二数据传输D+管脚以及第二接地管脚；所述充电器的USB接口11包括第三VBUS管脚、第三数据传输D-管脚、第三数据传输D+管脚、第三接地管脚以及金属外壳，且所述充电器的USB接口11的第三VBUS管脚和所述线缆输入端20的VBUS管脚相连，所述充电器的USB接口11的第三数据传输D-管脚和所述线缆输入端20的数据传输D-管脚相连，所述充电器的USB接口11的第三数据传输D+管脚和所述线缆输入端20的数据传输D+管脚相连，所述充电器的USB接口11的第三接地管脚和所述线缆输入端20的接地管脚相连，其中，所述充电器的USB接口11的金属外壳连接至所述线缆第二输出端22的第二VBUS管脚，具体地，所述快充电器的VUSB电源经由电源开关P1通过所述充电器的USB接口11的金属外壳连接至所述线缆第二输出端22的第二VBUS管脚，所述线缆第二输出端22中的第二数据传输D-管脚与第二数据传输D+管脚在线缆内短接，所述线缆第二输出端22的第二接地管脚接地。

实施例四：

本实施例还提供一种充电装置，与实施例三不同的地方在于：所述线缆第二输出端22通过所述充电器的USB接口11中的多余接口管脚与所述快充电器的VUSB电源相连，下面详细说明：

本实施例中，对于USB3.0及其以上规格中有接地管脚是多余接口管脚，比如用USB3.0A口中五线的超高速数据通信线组中的那个地线来重新定义作为本发明中的电源和线缆识别管脚，具体地，所述线缆第二输出端22通过符合USB3.0及其以上协议的USB接口母头中的某个接地管脚经由电源开关P1与所述快充电器的VUSB电源相连，从而可以实现快充电器的单一USB母口同时支持两个电子设备通过所述线缆第一输出端21和所述线缆第二输出端22进行5V普通充电或5V大电流充电。

本发明可以应用在墙上充电器、车载充电器、移动电源以及其他充电电源产品上。

综上，本发明所述技术方案具有以下优点：

1.本发明所述单输入多输出的快速充电线缆，包括线缆输入端、线缆第一输出端以及线缆第二输出端，其中所述线缆输入端设有VBUS电源管脚、数据传输D+管脚、数据传输D-管脚以及接地管脚，所述线缆第一输出端设有第一VBUS电源管脚、第一数据传输D+管脚、第一数据传输D-管脚以及第一接地管脚，其中，所述VBUS电源管脚与所述第一VBUS电源管脚相连，所述数据传输D+管脚与所述第一数据传输D+管脚相连，所述数据传输D-管脚与所述第一数据传输D-管脚相连以及所述接地管脚与所述第一接地管脚相连；所述线缆输入端还与线缆第二输出端相连，且所述线缆输入端通过金属外壳与所述线缆第二输出端的第二VBUS管脚相连，考虑到兼容性、安全性以及经济性，所述线缆第二输出端可以共用所述快充电器中的VUSB电源，因此可以实现将快充电器的单一USB接口通过所述线缆第一输出端以及所述线缆第二输出端同时支持两个电子设备进行5V普通充电或者5V大电流充电，由于本发明采用一个线缆输入端和多个线缆输出端，既不会增加原充电器的尺寸，也不会增加相应的电源芯片，因此节约成本。

2.为了实现所述线缆第二输出端共用所述充电器中的VUSB电源，所述快充电器的VUSB电源与所述快充电器的USB接口的金属外壳之间设有电源开关，所述电源开关是PMOS管，所述VUSB电源通过所述PMOS管P1的开关通路经由同一个所述快充电器的USB接口的金属外壳连接到所述线缆第二输出端的第二VBUS管脚上。所述PMOS管P1会在所述VUSB电源5V输出时导通以实现快充电器的单一USB母口同时支持两个电子设备通过所述线缆第一输出端和所述线缆第二输出端进行5V普通充电或5V大电流充电，本发明通过线缆检测电路以确保线缆插入快充电器的时候，所述快充电器的USB接口会有条件的打开对金属外壳的供电，以避免快充电器对插入的普通线缆的公头金属外壳启动供电而导致错误。

3.本发明所述具有单一USB接口的充电装置，对于USB3.0及其以上规格中的某多余接地管脚，比如用USB3.0A口中五线的超高速数据通信线组中的那个地线来重新定义作为本发明中的电源和线缆识别管脚，具体地，所述线缆第二输出端22通过符合USB3.0及其以上协议的USB接口母头中的接地管脚经由电源开关P1与所述快充电器的VUSB电源相连，从而可以实现快充电器的单一USB母头同时支持两个电子设备通过所述线缆第一输出端和所述线缆第二输出端进行5V普通充电或5V大电流充电。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种单输入多输出的快速充电线缆，包括线缆输入端和与所述线缆输入端相连的线缆第一输出端，其中所述线缆输入端设有VBUS电源管脚、数据传输D+管脚、数据传输D-管脚以及接地管脚，所述线缆第一输出端包括与所述VBUS电源管脚相连的第一VBUS电源管脚、与所述数据传输D+管脚相连的第一数据传输D+管脚、与所述数据传输D-管脚相连的第一数据传输D-管脚以及与所述接地管脚相连的第一接地管脚，其特征在于：所述线缆输入端还与线缆第二输出端相连，且所述线缆输入端通过第五管脚与所述线缆第二输出端的第二VBUS管脚相连。

2.根据权利要求1所述的快速充电线缆，其特征在于：所述第五管脚是线缆输入端的公头金属外壳。

3.根据权利要求1所述的快速充电线缆，其特征在于：所述第五管脚是符合USB3.0及其以上协议的USB接口公头中的接地管脚。

4.根据权利要求2或3所述的快速充电线缆，其特征在于：所述线缆第二输出端的第二数据传输D+管脚与第二数据传输D-管脚短接，且所述线缆第二输出端的第二接地管脚接地。

5.根据权利要求2或3所述的快速充电线缆，其特征在于：所述线缆第二输出端的第二VBUS管脚与线缆检测电路相连，所述线缆检测电路包括第一电阻，其中所述第一电阻的一端与所述第二VBUS管脚相连，另一端接地，且所述第一电阻上还并联有电容。

6.一种支持同时给多部设备充电的快速充电器，包括充电器USB接口以及与所述充电器USB接口的第三VBUS电源管脚相连的VUSB电源，所述充电器USB接口的第三数据传输D+管脚、第三数据传输D-管脚之间连接有协议芯片，所述充电器USB接口的第三接地管脚接地，其特征在于：所述VUSB电源还通过开关与所述充电器USB接口的第五管脚连接。

7.根据权利要求6所述的快速充电器，其特征在于：所述充电器USB接口的第五管脚是所述充电器USB接口的金属外壳。

8.根据权利要求6所述的快速充电器，其特征在于：所述第五管脚是符合USB3.0及其以上协议的USB接口母头中的接地管脚。

9.根据权利要求7或8所述的快速充电器，其特征在于：所述开关为PMOS管，所述PMOS管的S管脚接VUSB电源，D管脚接所述充电器USB接口的第五管脚，G管脚与所述VUSB电源之间串接有第四电阻；还包括一NMOS管，所述NMOS管的D管脚接所述PMOS管的G管脚，所述NMOS管的G管脚接收控制信号，S管脚接地。

10.根据权利要求9所述的快速充电器，其特征在于：还包括第二电阻和第三电阻，所述第二电阻和第三电阻的一端相接后连接到所述PMOS管的D管脚；所述第二电阻的另一端连接电源VDD，所述第三电阻的另一端连接检测信号脚DET。