CN106505346A - Usb连接器插座及usb连接器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种USB连接器插座，包括插座壳体、位于所述插座壳体中的舌板、固定于所述舌板上处于同一水平面的电力信号端子和多个数据信号端子，以及固定于所述舌板的至少一个扩展端子，所述扩展端子在所述USB连接器插座的高度方向上与所述电力信号端子和数据信号端子处于所述舌板同一侧的不同的水平面。本发明能够扩展USB连接器的功能。

Description

USB连接器插座及USB连接器
技术领域
本发明涉及连接器技术领域，特别涉及一种USB连接器插座以及USB连接器。
背景技术
如今，电子技术快速发展，智能手机、平板电脑等便携式设备的功能变得更加丰富，给生活和通讯带来了极大的便利。而随着便携式设备的不断涌现，USB接口以其传输速度快、使用方便、支持热插拔、连接灵活、独立供电等优势也得到了极大的普及，使其成为在各类便携式设备中进行数据传输的一种颇具吸引力的选择。
图1所示为现有技术的一种USB连接器的示意图，USB连接器插头100具有包括电源引脚101、数据信号引脚102、数据信号引脚103、用于识别主机或外设的ID引脚104和接地引脚105这5个引脚，分别对应USB连接器插座110的5个端子111～115。USB插座110的五个端子是固定在USB连接器插座的舌板上，并位于同一平面水平排列。然而，由于受USB连接器插座的尺寸限制，舌板宽度是一定的，导致传统的USB连接器插座中除了传输电力信号的电源端子和接地端子以及传输数据信号的数据信号端子之外，无法再设置其它功能的端子，例如用于信号检测或耳机音频信号传输的端子，所以无法进行相关功能的扩展。
发明内容
本发明的主要目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种USB连接器插座以及与其配合的USB连接器插头，以改善现有的USB接口功能扩展性不佳的问题。
为达成上述目的，本发明提供一种USB连接器插座，包括插座壳体、位于所述插座壳体中的舌板、固定于所述舌板上处于同一水平面的电力信号端子和多个数据信号端子、以及固定于所述舌板的至少一个扩展端子，所述扩展端子在所述USB连接器插座的高度方向上与所述电力信号端子和数据信号端子处于所述舌板同一侧的不同的水平面。
优选地，所述扩展端子为弹性端子，所述电力信号端子和数据信号端子为非弹性端子。
优选地，所述电力信号端子包括分别位于所述数据信号端子两侧的电源端子和接地端子，每一所述电源端子和接地端子均包括前端部以及自所述前端部的末端向外并向后延伸的延伸部。
优选地，所述扩展端子的数量为两个，其前端在所述USB连接器插座的长度方向上均不超出所述延伸部。
根据本发明的另一方面，还提供了一种包含上述USB连接器插座的移动装置。
根据本发明的另一方面，还提供了一种USB连接器，其包括上述USB连接器插座以及与之配合使用的USB连接器插头；所述USB连接器插头包括插头壳体、固定于所述插头壳体内的与所述电力信号端子相配合的电力信号、与所述多个数据信号端子相配合的多个数据信号接脚、以及与所述扩展端子相配合的扩展接脚；所述扩展接脚在所述USB连接器插头的高度方向上与所述电力信号接脚和数据信号接脚处于不同的水平面。
优选地，所述扩展端子为弹性端子，所述电力信号端子和数据信号端子为非弹性端子；所述扩展接脚为非弹性接脚，所述电力信号接脚和数据信号接脚为弹性接脚。
优选地，所述电力信号端子包括分别位于所述数据信号端子两侧的电源端子和接地端子，每一所述电源端子和接地端子均包括前端部以及自所述前端部的末端向外并向后延伸的延伸部；所述电源接脚包括用于与所述电源端子的前端部接触的第一电源接脚以及至少一个用于与所述电源端子的延伸部接触的第二电源接脚，所述第二电源接脚的长度大于所述第一电源接脚；所述接地接脚包括用于与所述接地端子的前端部接触的第一接地接脚以及至少一个用于与所述接地端子的延伸部接触的第二接地接脚，所述第二接地接脚的长度大于所述第一接地接脚。
优选地，所述扩展端子的数量为两个，其前端在所述USB连接器插座的长度方向上均不超出所述延伸部；所述扩展接脚具有一长度使得其与所述扩展接脚接触时所述第二电源接脚或第二接地接脚也与所述电源端子或接地端子的延伸部接触。
优选地，所述第二电源接脚的数量为两个，具有叉指状结构；所述第二接地接脚的数量为两个，具有叉指状结构。
相较于现有技术，本发明通过对在USB连接器插座中设置扩展端子，提高了USB连接器功能的扩展性，并且由于扩展端子与电力信号端子和数据信号端子处于不同平面，无需增加连接器插座的体积，同时也兼容传统USB连接器插头。
附图说明
图1所示为现有技术的USB连接器插座的端子和USB连接器插头的接脚的示意图；
图2和图3所示为本发明实施例一的USB连接器插座各端子的俯视图和侧视图；
图4和图5所示为本发明实施例一的USB连接器插头各接脚的俯视图和侧视图；
图6和图7所示为本发明实施例二的USB连接器插座各端子的俯视图和侧视图；
图8和图9所示为本发明实施例二的USB连接器插头各接脚的俯视图和侧视图。
具体实施方式
为使本发明的内容更加清楚易懂，以下结合说明书附图，对本发明的内容作进一步说明。当然本发明并不局限于该具体实施例，本领域内的技术人员所熟知的一般替换也涵盖在本发明的保护范围内。
本发明的USB连接器插座可以设置于多种便携式设备上，如平板电脑、个人数字助理、移动通信装置、多媒体播放装置、数码相机、电子书阅读器等，本发明并不加以限制。
实施例1
以下将结合图2和图3对本发明第一实施例的USB连接器加以说明。
本实施例中，USB连接器插座包括插座壳体，位于插座壳体中的舌板、固定于舌板的多个端子，图2和图3显示了USB连接器插座的内部结构(不包括插座壳体和舌板)，其中USB连接器插座200内的多个端子分别为电力信号端子、数据信号端子和扩展端子。其中，电力信号端子包括电源端子201、接地端子205，对称位于插座200的最外侧。多个数据信号端子202-204位于电力信号端子之间，例如包括一对差分数据信号端子202、203和在以OTG技术进行数据传输时使用的ID端子204。电力信号端子201，202和数据信号端子203～205在同一水平面排列。扩展端子的数量至少为一个，用于为USB连接器提供不同于电力传输和数据传输的功能扩展，例如可以作为检测或测试端子，或者可以作为耳机声道信号端子等。为了不增加USB连接器插座的横向宽度和纵向宽度，扩展端子在USB连接器插座200的高度方向上与电力信号端子201，202和数据信号端子203～205处于不同的水平面，且与端子201～205为舌板的同一侧。可选地，扩展端子在水平面的投影与电力信号端子和/或数据信号端子重合。如图所示，本实施例中，扩展端子206，207位于电力信号端子和数据信号端子所在水平面的上方，且其水平投影分别与数据信号端子202和204重合，这样虽然增加了两个端子但USB连接器插座的舌板宽度并未被拉长。此外，由于电力信号端子和数据信号端子的结构与现有的USB连接器插座端子相同，本实施例的USB连接器插座还能够兼容传统的USB连接器插头。
本实施例中，将电力信号端子和数据信号端子设计为固定的非弹性，将扩展端子设计为弹性，由此与电力信号端子和数据信号端子配合的USB插头接脚为弹性，而与扩展端子配合的USB插头接脚为非弹性。通过上述设计，在USB连接器插头插入时，插头中与端子201～205相配合的接脚会先接触到端子201～205，这样就不会出现原本应与扩展端子206，207相配合的接脚同时与端子201～205其中任何一个接触的情况，从而避免了短路问题。
如图4和图5所示，与USB连接器插座相对应的，USB连接器插头300包括插头壳体(图中未示)、固定于插头壳体内的与电力信号端子相配合的电力信号接脚301、305，位于电力信号接脚301和305之间的与数据信号端子相配合的多个数据信号接脚302～304、以及与扩展端子相配合的扩展接脚306、307。扩展接脚306、307在USB连接器插头的高度方向上与电力信号接脚301、305和数据信号接脚302～304处于不同的水平面。本实施例中，扩展接脚306，307位于电力信号接脚和数据信号接脚所在水平面的上方，水平投影分别与数据信号接脚302和304重合。如前所述，由于USB连接器插座中电力信号端子和数据信号端子设计为固定的非弹性而将扩展端子设计为弹性，与之相对应的，扩展接脚306、307设计为非弹性接脚，电力信号接脚301、305和数据信号接脚302～304设计为弹性接脚。由于接脚306，307和端子301～305均为非弹性，在USB连接器插头300插入USB连接器插座200过程中两者均不会发生形变而产生接触造成短路。
综上所述，本实施例通过在USB连接器插座的舌板同一侧设置与电力信号端子和数据信号端子位于不同平面的扩展端子，在不影响连接器插座横向宽度和纵向高度的前提下扩展了连接器的功能。此外，通过对扩展端子的位置和结构设计，避免了短路问题同时也对传统USB连接器插头兼容。
实施例2
本实施例的USB连接器可实现低压大电流快充，其中扩展端子用作检测端子对低压大电流快充进行识别。
请参见图6和图7，USB连接器插座包括插座壳体，位于插座壳体中的舌板、固定于舌板的多个端子。多个端子包括电源端子401、接地端子405、位于电源端子和接地端子之间的多个数据信号端子402-404，检测端子406，407。作为电力信号端子，电源端子401和接地端子405对称位于插座400的最外侧，其中电源端子401具有前端部401a和延伸部401b；接地端子405具有前端部405a和延伸部405b。如图6所示，电源端子的延伸部401b自前端部401a的末端向外并向后延伸，同样的接地端子的延伸部405b自前端部405a的末端向外并向后延伸。虽然电源端子和接地端子的前端部和现有USB连接器插座的电力信号端子一样具有较窄的宽度，但通过在宽度方向延伸的延伸部的设计能够增加这两个电力信号端子的有效宽度继而提升了这两个端子的过电流能力。进一步地，由于延伸部401b(405b)是自前端部410a(405a)的末端起向外延伸，电源端子和接地端子的前端部结构未予以改变，从而本实施例的USB连接器插座仍然能够与现有技术的USB连接器插头兼容。检测端子406，407在连接器高度方向上位于与端子401～405不同的水平面，其前端在USB连接器插座的长度方向上不超出延伸部401b和405b。与实施例1相同，端子401～405设计为固定的非弹性，检测端子406和407设计为弹性。
请继续参阅图8和图9，能够实现低压大电流快充的USB连接器插头包括插头壳体(图中未示)、固定于插头壳体的多个接脚，这些接脚包括与电源端子相配合的电源接脚501，508，508’、与接地端子相配合的接地接脚505，509，509’、与多个数据信号端子相配合的多个数据信号接脚502～504、以及与两个检测端子相配合的检测接脚506，507。
电源接脚包括用于与电源端子的前端部401a接触的第一电源接脚501以及至少一个与电源端子的延伸部401b接触的第二电源接脚508，508’。由于延伸部401b需要与至少一个第二电源接脚接触，其较佳的在宽度方向上的延伸宽度要大于前端部401a的宽度。并且由于延伸部401b位于前端部401a的后方，第二电源接脚的长度508，508’应大于第一电源接脚501。同样的，接地接脚包括用于与接地端子的前端部405a接触的第一接地接脚505，以及至少一个与接地端子的延伸部405b接触的第二接地接脚509，509’，第二接地接脚509，509’的长度大于第一接地接脚505，延伸部405b在宽度方向上的延伸宽度要大于前端部405a的宽度。本实施例中第二电源接脚和第二接地接脚的数量均为2个，并且两个第二电源接脚508，508’呈叉指状为同一个落料端子对折形成，同样的两个第二接地接脚509，509’也呈叉指状为同一个落料端子对折形成，这样可以减少插端子的配合空间，同时增加接脚数量。
当USB连接器插头500和插座400配合工作时，插头的第二电源接脚508，508’同时接触于延伸部401b，第一电源接脚501接触于前端部401a，第二接地接脚509，509’同时接触于延伸部405b，第一接地接脚505接触于前端部405a，因此USB连接器插座的电源端子和接地端子分别与USB连接器插头都有3点接触，在插头500中形成了3路并联充电回路，并通过插座400的电源端子汇为一路，从而能通过5A或5A以上的电流。另一方面，由于第二电源接脚和第二接地接脚与电源端子和接地端子的接触点都更靠近USB连接器插座的底部，电流流通的路径更短、阻抗更小，产生的温升更小。
为了能够识别第二电源接脚和第二接地接脚与电源端子和接地端子接触，检测接脚506的长度被配置其与检测端子406接触的同时，电源接脚508和508’必然与电源端子的延伸部401b接触，检测接脚507的长度被配置其与检测端子407接触的同时，接地接脚509和509’必然与接地端子的延伸部405b接触，由此通过检测接脚506、507与检测端子406、407的接触，就能够识别出USB插头的插入，说明将开始电流大于5A的大电流充电，也就能够相应进入低压充电模式，从而实现了扩展端子的检测功能。
此外，在USB连接器插头插入USB连接器插座时，接脚501～505、508～509、508’、509’分别先接触到端子401～405，接脚501～505、508～509、508’、509’产生上下形变。继续插入后检测接脚506和507才分别接触检测端子406和407，接触时检测端子406和407产生上下变形，这样就不会出现检测接脚506和507在插入时先与端子401～405其中任何一个接触的情况，从而避免了短路问题。
虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然所述诸多实施例仅为了便于说明而举例而已，并非用以限定本发明，本领域的技术人员在不脱离本发明精神和范围的前提下可作若干的更动与润饰，本发明所主张的保护范围应以权利要求书所述为准。

Claims (10)

1.一种USB连接器插座，包括插座壳体、位于所述插座壳体中的舌板、固定于所述舌板上处于同一水平面的电力信号端子和多个数据信号端子，其特征在于，还包括固定于所述舌板的至少一个扩展端子，所述扩展端子在所述USB连接器插座的高度方向上与所述电力信号端子和数据信号端子处于所述舌板同一侧的不同的水平面。
2.根据权利要求1所述的USB连接器插座，其特征在于，所述扩展端子为弹性端子，所述电力信号端子和数据信号端子为非弹性端子。
3.根据权利要求2所述的USB连接器插座，其特征在于，所述电力信号端子包括分别位于所述数据信号端子两侧的电源端子和接地端子，每一所述电源端子和接地端子均包括前端部以及自所述前端部的末端向外并向后延伸的延伸部。
4.根据权利要求3所述的USB连接器插座，其特征在于，所述扩展端子的数量为两个，其前端在所述USB连接器插座的长度方向上均不超出所述延伸部。
5.一种移动装置，其特征在于，包含权利要求1至4任一项所述的USB连接器插座。
6.一种USB连接器，其特征在于，包括权利要求1所述的USB连接器插座以及与之配合使用的USB连接器插头；所述USB连接器插头包括插头壳体、固定于所述插头壳体内的与所述电力信号端子相配合的电力信号接脚、与所述多个数据信号端子相配合的多个数据信号接脚、以及与所述扩展端子相配合的扩展接脚；所述扩展接脚在所述USB连接器插头的高度方向上与所述电力信号接脚和数据信号接脚处于不同的水平面。
7.根据权利要求6所述的USB连接器，其特征在于，所述扩展端子为弹性端子，所述电力信号端子和数据信号端子为非弹性端子；所述扩展接脚为非弹性接脚，所述电力信号接脚和数据信号接脚为弹性接脚。
8.根据权利要求7所述的USB连接器，其特征在于，
所述电力信号端子包括分别位于所述数据信号端子两侧的电源端子和接地端子，每一所述电源端子和接地端子均包括前端部以及自所述前端部的末端向外并向后延伸的延伸部；
所述电源接脚包括用于与所述电源端子的前端部接触的第一电源接脚以及至少一个用于与所述电源端子的延伸部接触的第二电源接脚，所述第二电源接脚的长度大于所述第一电源接脚；所述接地接脚包括用于与所述接地端子的前端部接触的第一接地接脚以及至少一个用于与所述接地端子的延伸部接触的第二接地接脚，所述第二接地接脚的长度大于所述第一接地接脚。
9.根据权利要求8所述的USB连接器，其特征在于，
所述扩展端子的数量为两个，其前端在所述USB连接器插座的长度方向上均不超出所述延伸部；
所述扩展接脚具有一长度使得其与所述扩展接脚接触时所述第二电源接脚或第二接地接脚也与所述电源端子或接地端子的延伸部接触。
10.根据权利要求8或9所述的USB连接器，其特征在于，所述第二电源接脚的数量为两个，具有叉指状结构；所述第二接地接脚的数量为两个，具有叉指状结构。
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