CN105553022A - 充电终端 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种充电终端，包括电源模块(1)、输出模块(2)、识别和数据分发模块(3)、锂电池模块(4)、蓝牙锁单元(5)、移动报警单元(6)、智能温控单元(7)以及紫外线消毒单元(8)。输出模块(2)包括并联配置的多个输出单元，识别和数据分发模块(3)采用多个以特定方式排布的集线器芯片形成分别与多个输出单元对应连接的多个数据通道，实现多达32个的集充电端与数据分发端于一体的输出端口。此外，本发明所述的充电终端充电速度快,数据分发速度快,适合于医院,学校,高铁,机场等公共场所使用。

Description

充电终端
技术领域
本发明涉及充电领域，尤其涉及一种充电终端。
背景技术
目前，在医院、学校、高铁、机场等公共场所，当为多个手机、IPAD等数码产品充电和分发公共信息数据时，需要充电时将其连接在充电设备上，数据传输时将其与充电设备断开转与服务器(例如，电脑)连接。因而不能同步进行数据传输和充电，使得在使用上存在较多不便。即使存在能够将充电端与数据端集成于输出端的设备，也存在输出端口少(最多能够同时实现8个集充电端与数据端于一体的输出端口)的问题。
此外，由于以往此类的装置中所使用的输出开关电阻较高，输出电流较小，导致连接至输出端口的数码产品的充电速度慢、耗时长。
另外，通常，在环型网络中只存在一个物理信号传输通道，都是通过一条传输介质来进行数据传输的，这样就存在各数据输出端争抢传输通道道的矛盾，传输效率较低。
发明内容
因此，本发明的目的之一是提供一种充电终端，以解决现有技术的上述问题中的至少之一。
根据本发明的一方面，提供了一种充电终端，包括：与供电电源电连接的电源模块，接收供电电源输入的电能，经过处理后输出；输出模块，包括并联配置的多个输出单元，所述多个输出单元分别与所述电源模块的输出端电连接，以同时提供多个供电端口；以及具有数据输入端的识别和数据分发模块，包括分别与所述多个输出单元对应连接的多个数据通道，用于识别与所述供电端口连接的外部设备的型号，使输出单元为已识别的所述外部设备提供相应的充电电流，和/或分发数据。
由此，提供了一种充电终端，可以实现多达32个的集充电端与数据分发端于一体的输出端口，即，可以同时为多达32个手机或平板电脑等数码产品充电和/或分发数据。
进一步的，所述电源模块包括漏电保护单元、电能计量单元和AC-DC转换单元，来自供电电源的电流流入电源模块，依次经漏电保护单元、电能计量单元和AC-DC转换单元输出。
进一步的，所述输出单元包括短路与过流保护开关，所述短路与过流保护开关采用内阻为30-40毫欧的MOS开关管；和/或
所述输出单元可包括与外部设备连接的输出端口，连接在输出端口反馈端与接地之间的开关元件和检流电阻，保护处理器，分别输入来自基准电压源的基准电压和所述开关元件与检流电阻上的电压信号进行比较，根据所述比较的结果输出相应信号驱动所述开关元件的开关。此外，输出单元还可包括工作状态放大器，输入所述开关元件与检流电阻上的电压信号并输出相应信号至指示灯。
进一步的，所述识别和数据分发模块包括与数据源服务器连接的第一级集线器以及与所述第一级集线器的输出端连接的至少一组集线器，所述至少一组集线器包括级联方式相互连接的多个集线器。
进一步的，所述识别和数据分发模块的数据输入端通过网络、WIFI、或蓝牙连接至安装有数据固定分时分发程序的服务器。
进一步的，所述充电终端还可包括还包括锂电池模块，所述锂电池模块包括电连接的锂电池和DC-DC同步整流降压单元，所述锂电池与所述AC-DC转换单元电连接，所述DC-DC同步整流降压单元分别与所述多个输出单元电连接。特别地，所述DC-DC同步整流降压单元包括：输入LC滤波电路，与所述输入LC滤波电路连接的电压反馈电路，与所述电压反馈电路连接的一对开关管，以及与所述一对开关管连接的储能电感；和/或所述开关管为MOS开关管，所述MOS开关管的内阻为30-40毫欧。
进一步的，所述充电终端还可包括还包括蓝牙锁单元，所述蓝牙锁单元分别电连接至所述AC-DC转换单元和所述锂电池模块，以实现对所述充电终端的上锁和解锁。并且进一步，所述充电终端还可包括电连接至所述AC-DC转换单元和所述锂电池模块的移动报警单元，所述移动报警单元包括电连接的报警器和蜂鸣器，用于监测所述充电终端的移动状态，当监测到所述充电终端非正常移动时，所述移动报警单元启动所述报警器。特别地，所述报警器包括电连接的防盗检测电路、受控超低频振荡器和自激振荡器，所述防盗检测电路与所述受控超低频振荡器的第一时基集成电路电连接，所述受控超低频振荡器的所述第一时基集成电路电连接至所述自激振荡器的第二时基集成电路，所述自激振荡器的第二时基集成电路与所述蜂鸣器电连接。
采用蓝牙锁技术和振动防盗报警装置能够远程控制充电终端的上锁和解锁，防止充电终端被非正常使用，以及当远程监测到充电终端被非正常移动时，可异地启动报警器发出报警器声，实现防盗功能。
进一步的，所述充电终端还可包括电连接至所述AC-DC转换单元和所述锂电池模块的智能温控单元，用于检测和控制所述充电终端内部的温度。由此，使得充电终端内部的降温装置只需在内部环境温度达到一定设定值之后才会被启动，不需长时间运转，从而延长使用寿命，降低更换成本。
进一步的，所述充电终端还可包括电连接至所述AC-DC转换单元和所述锂电池模块的消毒单元，所述消毒单元包括AC-DC电源电路、紫外线杀菌灯管套及紫外线杀菌灯管。可通过蓝牙APP远程控制消毒单元，定期对充电终端进行杀菌消毒，从而防止操作者之间产生传染疾病的交叉感染。
附图说明
图1为根据本发明一实施方式的充电终端的系统框图；
图2为根据本发明一实施方式的输出模块的输出单元的电路示意图；
图3为根据本发明一实施方式的识别和数据分发单元的示意图；
图4为根据本发明一实施方式的DC-DC同步整流降压单元的电路示意图；
图5为根据本发明一实施方式的移动报警单元的报警器的电路示意图；以及
图6为根据本发明一实施方式的智能温控单元的电路示意图。
具体实施方式
下面将结合附图以实施例的方式对本发明进行说明。所描述的实施例仅仅是作为例示以便于理解本发明的构思与精神，并无限制保护范围的目的。
图1为根据本发明一实施方式的充电终端的系统框图。如图所示，一种充电终端，包括与供电电源电连接的电源模块1、输出模块2以及识别和数据分发模块3。
其中，电源模块1包括漏电保护单元11、电能计量单元12和AC-DC转换单元13。电流从供电电源流入电源模块1，依次经漏电保护单元11、电能计量单元12和AC-DC转换单元13处理后输出。此处，供电电源是市电。当被保护线路的相线直接或通过非预期负载对大地接通时,会产生近似正弦波形并且其有效值是缓慢变化的剩余电流，当该剩余电流大于一定数值时，漏电保护单元11就会切断该线路，以保持整个电路正常工作。电能计量单元12可采用现有装置，例如深能电力科技有限公司的单相智能液晶显示仪表(型号SFL2013018)，以实时测量和显示电源模块1的电压、电流、频率因数及电能等参数。
在该实施例中，输出模块2包括32个并联配置的具有USB输出端口的输出单元，各输出单元分别与电源模块1的输出端电连接，以提供32个供电端口。图2为其中一个输出单元的电路示意图。如图所示，USB1与外部设备(如手机或平板电脑)连接的USB输出端口，Q1为短路与过流保护开关，R4为检流电阻，U2为基准电压源，U1B为保护处理器，其在本示例中用作比较器，U1C为工作状态放大器，L1为工作指示灯。从电源模块1输出的电流从输出单元电路的5V节点沿粗线经过USB1端口的1脚流入外部设备端，再通过USB1端口的4脚流回来，经过短路与过流保护开关Q1的2、3脚和检流电阻R4后接地。需要注意的是，本发明所用短路与过流保护开关Q1采用内阻为30-40毫欧的MOS开关管，较已知技术中同类装置所使用的输出开关电阻(70-90毫欧)降低了50％左右，由此使各输出端口的输出功率可以达到例如5V2.4A，输出模块的总功率达到384W，进而使手机或平板电脑等大电流数码产品的充电速度加快，极大地方便了使用者。
当输出电流大于输出单元电路的设定值3A时，由于A与B点之间的阻抗为0.05Ω，在A与B点之间产生一个电压降大于3*0.05＝0.15V，此电压通过电阻R1加到保护处理器U1B的6脚，与保护处理器U1B的5脚电压进行比较(从基准电压源U2通过电阻R5与R6取得一个参考电压0.14V)。保护处理器U1B的6脚电压比5脚高，7脚输出低电压，使开关管Q1截止，A点保持高电压，保持关断输出。只有卸载后保护处理器U1B才复位，恢复输出。当输出电流小于此设定值3A时，保护处理器U1B的6脚比5脚低,保护处理器U1B的7脚输出高电压，开关管Q1导通，打开输出。由此，实现过流保护作用。
此外，当输出电流小于指示灯L1的设定值0.05A时，由于A与B点的阻抗为0.05Ω，因此加载到指示灯L1上的电压小于0.0025V(＝0.05*0.05)。此电压通过电阻R9加到工作状态放大器U1C的10脚，经工作状态放大器U1C放大至小于1.25V(＝0.0025*500)。此电压低于L1灯的启辉电压，L1灯熄灭。另一方面，当输出电流大于设定值0.1A时，此电压高于L1灯的启辉电压，L1灯亮，表示电路充电中。从而方便使用者了解手机或平板电脑的充电状态。
图3为根据本发明一个实施例的识别和数据分发模块3的示意图。如图所示，识别和数据分发模块3共采用11个集线器(例如可采用台湾威胜电子股份有限公司VL811P芯片)并将这些集线器按特定方式排布出3级数据传输节点，其中每一个集线器代表一个数据传输节点，各数据传输节点分别以其专用的传输介质连接。特别地，一级数据传输节点连接到数据源的服务器(例如，电脑)，接收到该服务器发出的数据信号，然后集线器VL811P再将此信号整形、放大后发送到二级数据传输节点的每一个，其中几个二级数据传输节点对接收到信号进行整形、放大后再发送至三级数据传输节点，从而形成32个数据传输通道。引入集线器后，数据传输通道上不再出现数据碰撞现象，由此提高数据传输效率。例如本发明所述的排布方式，每个通道的数据传输速度可达5/32Gbit/s。
将具有32个数据通道的识别和数据分发数据模块3与输出模块2的32个输出单元分别电连接，可形成32个集供电端与数据传输端为一体的USB端口。当USB端口分别接入多个手机、平板电脑等数码产品时，识别和数据分发模块3利用集线器将会对这些数码产品的设备型号进行识别。当数码产品被识别出时，输出模块端口将会输出电流，此时数码产品会根据其产品本身的结构抽取到其所需的充电电流，反之，数码产品将无法进行充电。
识别和数据分发模块3具有数据输入端。该数据输入端可通过网络、WIFI、或蓝牙连接至服务器(例如，电脑)。在一些实施方式中，当用户想要把例如机场公共电脑上的航班时刻表、医院公共电脑上的医生出诊信息等公共信息传输到各自的手机或平板电脑上，以便随时查看时，可运行该公共电脑上所安装的现有的数据固定分时分发程序，一键将电脑数据固定分时分发到连接至输出单元的多个手机或IPAD上。由此，不仅可以实现一个手机或IPAD充电和传输数据的同步，还可以实现32个手机或平板电脑如(如IPAD)充电和传输数据的同步。
充电终端还包括锂电池模块4，其包括电连接的锂电池和DC-DC同步整流降压单元，锂电池与AC-DC转换单元13电连接，并通过DC-DC同步整流降压单元与32个输出单元电连接。如图4所示，在DC-DC同步整流降压单元中，电容C16和C17、电感L2、电容C12、C13和C7构成输入LC滤波电路；MOS管Q1为上开关，MOS管Q2为下开关；L1为储能电感；输出滤波电容C14，C15，C11；电阻R1、电容C1和C2、电阻R4、R5和R3、处理器U1的1脚构成电压反馈电路；C3、D1、R6构成自举电路；C5为LDO储能电容；由此构成高效DC-DC同步整流降压电路。
处理器U1的8脚与5脚输出一对互补的脉冲信号。当8脚为高电平时上开关MOS管Q1导通、5脚为低电平时下开关MOS管Q2截止，输入电流流入储能电感L1。此时储能电感L1产生一个左正右负的电动势，将高势电能储存在该储能电感内。当5脚为高电平下开关MOS管Q2导通、8脚为低电平时上开关MOS管Q1截止，储能电感L1两端产生一个左负右正的反电势，输出电流，将电感L1储存的高势电能释放出来。输出电压通过电阻R1、电容C1和C2、电阻R4、R5和R3反馈到处理器U1的1脚，控制输出电压稳压。DC-DC同步整流降压单元采用输出模块2所用MOS管作为开关管，可以降低耗损，将转换效率由通常的93％提高至96％，使锂电池模块的续航能力达到3个小时以上，实现充电终端在一定时间内的不间断供电。
根据本发明的一个实施例，充电终端还包括蓝牙锁单元5。可以采用现有的蓝牙锁器件，如深圳市大豪电子有限公司H-BLE1512型器件。将该蓝牙锁单元5分别电连接至AC-DC转换单元13和锂电池模块4，以实现对充电终端的上锁和解锁。
在一实施方式中，充电终端还包括具有报警器和蜂鸣器HA的移动报警单元6。由图5所示，该移动式防盗报警器由防盗检测电路、受控超低频振荡器和自激振荡器组成。其中，防盗检测电路由蜂鸣片BC、电阻R1、R2、R3和时基集成电路1Ca的6脚组成，受控超低频振荡器由双时基集成电路IC(NE556或ICM7556型)内部的第一时基集成电路ICa和电阻R4、电容C1、C2组成。自激振荡器由双时基集成电路IC内部的第二时基集成电路ICb和电阻R5、R6、电容C3组成。
在蜂鸣片BC未检测到设备移动时，受控超低频振荡器和自激振荡器均不振荡，使得蜂鸣器HA也不会发声，此时，报警器处于警戒状态。当蜂鸣片BC检测到盗窃行为导致设备移动时，将在电阻R3两端产生一个触发电压，使受控超低频振荡器和自激振荡器振荡工作。此时，受控超低频振荡器产生的5Hz超低频振荡信号会对自激振荡器产生的自激振荡信号进行调制，驱动蜂鸣器HA发出报警声。当盗贼产生的振动声响消失后，受控超低频振荡器和自激振荡器还会继续振动1分钟，然后停振。此时，蜂鸣器HA停止发声，报警器又进入警戒状态。其中，电阻R1-R6选用1/8W金属膜电阻器或碳膜电阻器，电容Cl选用耐压值为16的铝电解电容器；电容C2和C3均选用独石电容器，蜂鸣片BC选用直径27mm的压电式陶瓷蜂鸣片，以及蜂鸣器HA选用带助声腔的压电式蜂鸣器或电磁蜂鸣器。
根据本发明的一个实施例，充电终端还包括电连接至AC-DC转换单元13和锂电池模块4的智能温控单元7，用于检测和控制充电终端内部的温度。如图6所示，例如，当充电终端机箱内温度大于45度时，负温度热敏器件TH的阻值会降低到阀值电压，工作放大器U4A会输出1个高电平，MOS管Q1导通，风扇直流5V电机开启工作，风扇高速转动，使空气快速对流，强制降低机箱内温度，保证充电终端的正常工作。
特别地，充电终端还包括电连接至AC-DC转换单元13和锂电池模块4的消毒单元8，其包括内置AC-DC电源电路、紫外线杀菌灯管套及紫外线杀菌灯管。紫外线杀菌灯实际上是属于一种低压汞灯，低压汞灯是利用较低汞蒸汽压(<10-2Pa)被激化而发出紫外光，其发光谱线主要有253.7nm波长和185nm波长两条紫外线，可以使微生物细胞内核酸、原浆蛋白和酶发生化学变化而死亡。

Claims (10)

1.一种充电终端，其特征在于，包括：
与供电电源电连接的电源模块(1)，接收供电电源输入的电能，经过处理后输出；
输出模块(2)，包括并联配置的多个输出单元，所述多个输出单元分别与所述电源模块(1)的输出端电连接，以同时提供多个供电端口；以及
具有数据输入端的识别和数据分发模块(3)，包括分别与所述多个输出单元对应连接的多个数据通道，用于识别与所述供电端口连接的外部设备的型号，使输出单元为已识别的所述外部设备提供相应的充电电流，和/或分发数据。
2.如权利要求1所述的充电终端，其特征在于，所述电源模块(1)包括漏电保护单元(11)、电能计量单元(12)和AC-DC转换单元(13)，来自供电电源的电流流入电源模块(1)，依次经漏电保护单元(11)、电能计量单元(12)和AC-DC转换单元(13)输出。
3.如权利要求1所述的充电终端，其特征在于，所述输出单元包括短路与过流保护开关(Q1)，所述短路与过流保护开关(Q1)采用内阻为30-40毫欧的MOS开关管；和/或
所述输出单元包括：
与外部设备连接的输出端口，
连接在输出端口反馈端与接地之间的开关元件(Q1)和检流电阻(R4)，
保护处理器(U1B)，分别输入来自基准电压源(U2)的基准电压和所述开关元件(Q1)与检流电阻(R4)上的电压信号进行比较，根据所述比较的结果输出相应信号驱动所述开关元件(Q1)的开关；
和/或
工作状态放大器(U1C)，输入所述开关元件(Q1)与检流电阻(R4)上的电压信号并输出相应信号至指示灯(L1)。
4.如权利要求1所述的充电终端，其特征在于，所述识别和数据分发模块(3)包括与数据源服务器连接的第一级集线器以及与所述第一级集线器的输出端连接的至少一组集线器，所述至少一组集线器包括级联方式相互连接的多个集线器。
5.如权利要求4所述的充电终端，其特征在于，所述识别和数据分发模块(3)的数据输入端通过网络、WIFI、或蓝牙连接至安装有数据固定分时分发程序的服务器。
6.如权利要求2所述的充电终端，其特征在于，还包括锂电池模块(4)，所述锂电池模块(4)包括电连接的锂电池和DC-DC同步整流降压单元，所述锂电池与所述AC-DC转换单元(13)电连接，所述DC-DC同步整流降压单元分别与所述多个输出单元电连接。
7.如权利要求6所述的充电终端，其特征在于，所述DC-DC同步整流降压单元包括：输入LC滤波电路，与所述输入LC滤波电路连接的电压反馈电路，与所述电压反馈电路连接的一对开关管，以及与所述一对开关管连接的储能电感；和/或
所述开关管为MOS开关管(Q1、Q2)，所述MOS开关管(Q1、Q2)的内阻为30-40毫欧。
8.如权利要求1-7之一所述的充电终端，其特征在于，还包括蓝牙锁单元(5)，所述蓝牙锁单元(5)分别电连接至所述AC-DC转换单元(13)和所述锂电池模块(4)，以实现对所述充电终端的上锁和解锁，和/或，电连接至所述AC-DC转换单元(13)和所述锂电池模块(4)的移动报警单元(6)，所述移动报警单元(6)包括电连接的报警器和蜂鸣器(HA)，用于监测所述充电终端的移动状态，当监测到所述充电终端非正常移动时，所述移动报警单元(6)启动所述报警器。
9.如权利要求8所述的充电终端，其特征在于，所述报警器包括电连接的防盗检测电路、受控超低频振荡器和自激振荡器，所述防盗检测电路与所述受控超低频振荡器的第一时基集成电路(Ica)电连接，所述受控超低频振荡器的所述第一时基集成电路(Ica)电连接至所述自激振荡器的第二时基集成电路(Icb)，所述自激振荡器的第二时基集成电路(Icb)与所述蜂鸣器(HA)电连接。
10.如权利要求9所述的充电终端，其特征在于，还包括电连接至所述AC-DC转换单元(13)和所述锂电池模块(4)的智能温控单元(7)，用于检测和控制所述充电终端内部的温度，和/或，电连接至所述AC-DC转换单元(13)和所述锂电池模块(4)的消毒单元(8)，所述消毒单元(8)包括AC-DC电源电路、紫外线杀菌灯管套及紫外线杀菌灯管。
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