CN106600853A - 用于充电底座的充电或信号传输防抖动电路及充电底座 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于充电底座的充电或信号传输防抖动电路及充电底座，包括触发部、延时电路、启动电路和开关电路；触发部用于检测电子设备的插入状态，并在电子设备插入到充电底座中时启动延时电路控制充电底座中的负载电路延时上电，使电子设备在插入到充电底座后不会立即进入充电和信号传输过程，而是在等待一段时间后再进行充电和信号传输，由此不仅可以防止电子设备在插入到充电底座中时，因放置瞬间出现的抖动而对电子设备的充电和/或信号传输的稳定性造成的冲击影响；而且即使电子设备在插入到充电底座中时发生位置放偏的问题，也有时间及时纠正，从而杜绝了因充电探针安放错位而导致电子设备烧坏的问题，提高了电子设备充电的安全性。

Description

用于充电底座的充电或信号传输防抖动电路及充电底座

技术领域

本发明属于充电底座技术领域，具体地说，是涉及一种电子设备在插入其充电底座中时为提高充电和信号传输的稳定性而提出的电路设计。

背景技术

随着手持式移动电子设备的快速发展，在电子设备上集成的功能越来越多。例如，目前的智能POS机除了具有现金或易货额度出纳功能外，大多还集成有上网、拍照、语音、导航、定位等手机功能，甚至还支持微信支付、支付宝支付、声波支付等线上支付功能。随着电子设备中集成的功能越来越多，其内部设置的功能芯片不断增加，由此导致电子设备使用时的耗电量不断增大，电池电量消耗得越来越快，继而导致充电操作更加频繁。

现有的移动电子设备一般具有线充和座充两种充电方式。采用充电底座对电子设备充电是一种既快速又方便的充电方式，而且在充电底座上还可以根据需要扩展不同的接口，满足不同的信号传输要求。但是，采用充电底座对电子设备进行充电时，会存在一个比较大的风险，那就是用户在将电子设备插入到充电底座中时，插入的瞬间会存在手抖动甚至位置放偏的情况，而且用户在将电子设备插入到充电底座中时，电子设备经常是处于开机状态的，这时充电底座的电信号就会对电子设备产生一定的电流冲击，严重时还会因为充电探针安放错位而导致电子设备被烧坏。因此，存在严重的安全隐患。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于充电底座的充电或信号传输防抖动电路，以防止电子设备在插入到充电底座中时因放置瞬间产生的抖动而对电子设备的充电和/或信号传输的稳定性造成的冲击影响，增强电子设备使用的安全性。

为了解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种用于充电底座的充电或信号传输防抖动电路，在所述充电底座中设置有用于完成充电功能和/或信号传输功能的负载电路以及为所述负载电路供电的电源转换电路；其中，所述防抖动电路包括触发部、延时电路、启动电路和开关电路；所述触发部设置在充电底座的插槽中，用于检测电子设备在充电底座中的插入状态；所述延时电路在上电运行并延时设定的延时时间后输出控制信号；所述启动电路在所述触发部检测到电子设备插入到充电底座中时，连通所述延时电路的供电回路，控制所述延时电路上电运行；所述开关电路在接收到所述延时电路输出的所述控制信号后，接通所述电源转换电路与所述负载电路之间的供电回路，使负载电路上电运行。

优选的，在所述触发部中设置有一无保持功能的按压开关，所述按压开关的一端连接所述的启动电路，另一端接地。

进一步的，在所述启动电路中设置有一开关元件，所述开关元件的控制端连通所述的按压开关，在所述按压开关闭合时连通所述延时电路的供电回路，利用所述电源转换电路输出的供电电源为所述延时电路供电。

优选的，所述开关元件优选采用一颗PNP型三极管，所述PNP型三极管的基极通过第一分压电阻连接所述的按压开关，并通过第二分压电阻连接所述供电电源，所述PNP型三极管的发射极连通所述供电电源，集电极连接所述延时电路的电源端子。

进一步的，为了满足延时电路的供电要求，将所述PNP型三极管的发射极通过第三分压电阻连接至所述供电电源，集电极通过第四分压电阻接地，根据所述延时电路的供电要求配置所述第三分压电阻和第四分压电阻的阻值。

优选的，所述PNP型三极管的基极通过所述第一分压电阻连接一二极管的阳极，所述二极管的阴极连接所述的按压开关。利用所述二极管可以隔断外部电信号带来的杂波干扰，提高防抖动电路工作的稳定性。

为了简化电路设计，在所述延时电路中设置有一延时芯片，所述延时芯片的配置端子通过至少一个电容接地，根据所述设定的延时时间配置所述电容的容值，使所述延时芯片在上电运行并延时所述延时时间后，输出高电平有效的控制信号。

作为所述开关电路的一种优选电路设计，在所述开关电路中设置有一颗NPN型三极管和一颗P沟道MOS管，通过所述NPN型三极管的基极接收所述延时电路输出的控制信号，发射极接地，集电极通过分压网络连接所述的供电电源；所述P沟道MOS管的栅极连接所述分压网络的分压节点，源极连接所述的供电电源，漏极连接所述的负载电路，以用于选择性地将所述供电电源传输至所述负载电路。

优选的，在所述负载电路中设置有充电管理电路和信号传输电路；所述充电管理电路接收所述供电电源，并转换成电子设备所需的充电电源，为所述电子设备充电；所述信号传输电路包括钱箱打开控制电路、串口电路、网口电路、VGA接口电路、USB接口电路中的一种或多种，在接收到所述供电电源后上电运行，实现充电底座的信号传输功能。

基于上述用于充电底座的充电或信号传输防抖动电路，本发明还提出了一种充电底座，设置有用于完成充电功能和/或信号传输功能的负载电路、为所述负载电路供电的电源转换电路、触发部、延时电路、启动电路和开关电路；所述触发部设置在充电底座的插槽中，用于检测电子设备在充电底座中的插入状态；所述延时电路在上电运行并延时设定的延时时间后输出控制信号；所述启动电路在所述触发部检测到电子设备插入到充电底座中时，连通所述延时电路的供电回路，控制所述延时电路上电运行；所述开关电路在接收到所述延时电路输出的所述控制信号后，接通所述电源转换电路与所述负载电路之间的供电回路，使负载电路上电运行。

与现有技术相比，本发明的优点和积极效果是：本发明通过在充电底座中设置触发部，利用触发部检测电子设备的插入状态，并在电子设备插入到充电底座中时启动延时电路控制充电底座中的负载电路延时上电，使电子设备在插入到充电底座后不会立即进入充电和信号传输过程，而是在等待一段时间后再进行充电和信号传输，由此不仅可以防止电子设备在插入到充电底座中时，因放置瞬间出现的抖动而对电子设备的充电和/或信号传输的稳定性造成的冲击影响，实现了电子设备充电和信号传输稳定性的提升；而且即使电子设备在插入到充电底座中时发生位置放偏的问题，也有时间及时纠正，从而杜绝了因充电探针安放错位而导致电子设备烧坏的问题，因此大大提高了电子设备充电的安全性。此外，本发明的充电底座由于在电子设备未插入时，其内部的负载电路是处于断电不工作状态的，因此可以降低充电底座的能源消耗，达到节约能源的技术效果。

结合附图阅读本发明实施方式的详细描述后，本发明的其他特点和优点将变得更加清楚。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明所提出的用于充电底座的充电或信号传输防抖动电路的一种实施例的电路原理框图；

图2为本发明所提出的用于充电底座的充电或信号传输防抖动电路的一种实施例的电路原理图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细地说明。

目前，用于智能POS机和PADPOS机的充电底座除了具有常规的充电功能外，一般还设计有一定的通信功能。例如，开启钱箱的控制电路、控制打印机的串口电路、用于USB通信的USB接口电路、用于连接网络的网口电路以及用于连接第二显示屏的VGA接口电路等。POS机与充电底座一般都是通过金属探针和金属探点进行连接的，探针通常设置在充电底座上，探点通常设置在POS机上。为了实现充电和信号传输功能，在POS机上往往需要设置十几个甚至几十个探点，这些探点呈多排布设。在实际使用过程中，POS机会经常离开或者放置到充电底座上，当用户放置POS机到充电底座上使用时，在放置瞬间难免会有一定程度的抖动，如果充电底座一直带电，产生的抖动就会对POS机造成上电冲击，影响系统的稳定性；如果放置偏差过大，使得探针和探点的对接出现错位，则还有可能烧坏POS机。

鉴于上述风险，本实施例在充电底座中设计了一套防抖动电路。当支持座充的电子设备插入到该充电底座中时，所述防抖动电路会控制充电底座延迟一段时间后再上电，目的是留出足够的时间确保电子设备在充电底座中的放置位置准确、稳定，由此不仅可以防止放置瞬间出现的抖动对电子设备造成的电冲击；而且即使放置位置出现过大偏差，也有时间及时纠正，避免了电子设备被烧毁的问题。此外，通过在充电底座中设计所述防抖动电路，可以使充电底座在无电子设备插入时处于断电不工作状态，即控制充电底座中的用于完成充电功能和/或信号传输功能的负载电路不上电，由此可以达到降低能耗，节约能源的技术效果。

下面结合图1、图2对本实施例的防抖动电路的具体电路结构设计以及工作原理进行详细地阐述。

如图1所示，本实施例的防抖动电路主要包括触发部、延时电路、启动电路和开关电路等组成部分。其中，触发部用于检测电子设备在充电底座中的插入状态，可以设置在充电底座的插槽中。当电子设备插入到充电底座中时，设计所述触发部刚好被电子设备所碰触。触发部在被电子设备碰触后，改变其原始状态，实现触发。设计启动电路感应所述触发部的触发状态，当检测到所述触发部被触发时，接通延时电路的供电回路，使延时电路上电运行。根据实际使用情况，设计延时电路的延时时间。延时电路在上电运行后，不会立即输出控制信号，而是等到设定的延时时间到达时，才通过其输出端子输出有效的控制信号，以用于开关电路的通断控制。将所述开关电路连接在充电底座中既有的电源转换电路和负载电路之间，所述电源转换电路用于将外部的交流市电转换成充电底座中负载电路所需的直流供电电源，为负载电路供电。例如，为负载电路中的充电管理电路供电，通过充电管理电路为插入到充电底座中的电子设备充电；对于支持信号传输的充电底座来说，所述负载电路还可以进一步包括连接各路扩展接口的接口电路；对于POS机底座来说，所述负载电路还可以进一步包括钱箱打开控制电路等。所述开关电路在接收到所述延时电路输出的有效的控制信号后，接通所述电源转换电路与所述负载电路之间的供电回路，使负载电路上电运行，为插入到充电底座中的电子设备充电和/或进行信号传输。

由于充电底座中的负载电路在电子设备插入时处于断电不工作状态，因此没有充电电流和需要传输的电信号作用于电子设备，因而电子设备也就不会在插入瞬间因为抖动问题而遭受电流冲击。即使电子设备在插入时位置偏移很大，由于有延时电路控制负载电路延时上电，因而可以给用户留出足够的时间进行调整，继而也就不会出现因探针和探点对接错位而导致电子设备烧坏的问题，由此可以切实保证电子设备充电和信号传输的安全性。

图2为上述防抖动电路的一种具体电路结构设计。本实施例中，所述触发部优选采用一个无保持功能的按压开关K1实现对电子设备在充电底座中插拔状态的触发检测。所述按压开关K1安装在充电底座的插槽中，在充电底座中无电子设备插入时，所述按压开关K1保持其原始的断开状态；当电子设备插入到充电底座中时，按压开关K1在电子设备施加的外力作用下闭合，并在电子设备拔出充电底座时随即断开，恢复到其原始状态。

在电路设计上，将所述按压开关K1的一端接地，另一端连接所述的启动电路。在所述启动电路中可以设置一个开关元件，将所述开关元件的控制端与所述按压开关K1连通，利用按压开关K1的断开和闭合状态来改变所述开关元件的通断状态，继而通过所述开关元件控制所述延时电路的供电回路接通或者切断，进而实现对延时电路的上电控制。

在本实施例中，所述开关元件可以采用晶体管、功率管、可控硅等具有开关作用的电子部件实现，本实施例以PNP型三极管V1作为所述的开关元件为例进行举例说明。如图2所示，将所述PNP型三极管V1的基极通过第一分压电阻R1连接至所述的按压开关K1，并将PNP型三极管V1的基极通过第二分压电阻R2连接至供电电源VIN。所述供电电源VIN由充电底座中的电源转换电路输出提供。将所述PNP型三极管V1的发射极连接至所述的供电电源VIN，集电极连接所述延时电路的电源端子VDD。

当充电底座中无电子设备插入时，由于按压开关K1处于断开状态，因而PNP型三极管V1的发射极电位等于其基极电位，此时PNP型三极管V1处于截止状态，延时电路因其电源端子VDD上无电源输入而处于断电不工作状态。

当电子设备插入到充电底座中时，按压开关K1在电子设备的碰触下闭合。此时PNP型三极管V1的基极电压等于分压电阻R1、R2对供电电源VIN的分压。配置所述分压电阻R1、R2的阻值，使PNP型三极管V1的射基极电压远小于PNP型三极管V1的导通压降，从而控制所述PNP型三极管V1饱和导通，连通延时电路的供电回路，将供电电源VIN传输至延时电路的电源端子VDD，使延时电路上电运行。

对于延时电路所需的工作电压小于所述供电电源VIN的情况，可以在所述PNP型三极管V1的发射极与供电电源VIN之间进一步串联第三分压电阻R3，并在PNP型三极管V1的集电极与地之间进一步连接第四分压电阻R4。配置所述第三分压电阻R3和第四分压电阻R4的阻值，在PNP型三极管V1饱和导通的状态下，利用第三分压电阻R3和第四分压电阻R4对所述供电电源VIN进行分压，以使传输至延时电路的电源端子VDD上的电压刚好满足延时电路对其工作电压的需求。

为了提高PNP型三极管V1以及延时电路工作的稳定性，优选在PNP型三极管V1的基极与地之间连接滤波电容C1，在延时电路的电源端子VDD与地之间连接滤波电容C2，以滤除线路中的噪声干扰。

此外，在所述第一分压电阻R1与按压开关K1之间还可以进一步连接二极管D1，如图2所示。具体来讲，可以将所述二极管D1的阳极连接至第一分压电阻R1，阴极连接至按压开关K1，以起到保护防抖动电路免受杂波干扰的作用。例如，在将电子设备插入到充电底座中触发按压开关K1闭合时，可能会产生杂波，设置所述二极管D1可以避免对充电底座中的电子线路生成干扰。

为简化电路结构，本实施例优选采用一颗延时芯片U1进行所述延时电路的具体设计。如图2所示，将所述延时芯片U1的电源端子VDD连接至PNP型三极管V1的集电极，输出端子OUT连接开关电路，配置端子CD通过一个或多个配置电容接地。若配置电容设置有多个，例如图2所示的三个配置电容C3、C4、C5，则可以将多个配置电容C3、C4、C5并联后接地，通过改变配置电容C3、C4、C5的容值，以调整延时芯片U1的延时时间。例如，可以将所述延时时间设置为2秒，以确保电子设备已稳定地插入到充电底座中。该延时时间不宜设定得过长，以免导致消费者误以为充电底座故障。

所述延时芯片U1在其电源端子VDD无电源输入时，处于断电不工作状态，此时，其输出端子OUT的电位为低。当延时芯片U1的电源端子VDD接收到工作电源时，延时芯片U1上电运行，此时其输出端子OUT的电位仍保持低电平状态。当延时芯片U1上电运行且运行时间达到设定的延时时间时，延时芯片U1通过其输出端子OUT输出高电平有效的控制信号Vout，以改变后续开关电路的通断状态。

在本实施例中，所述延时芯片U1的输出端子OUT还可以进一步通过上拉电阻R5连接供电电源VIN，以确保通过输出端子OUT输出的高电平控制信号Vout稳定。

在本实施例中，所述开关电路优选采用一颗NPN型三极管V2和一颗P沟道MOS管Q1连接而成。如图2所示，将所述NPN型三极管V2的基极连接至延时芯片U1的输出端子OUT，接收延时芯片U1输出的控制信号Vout，利用延时芯片U1输出的控制信号Vout控制NPN型三极管V2通断。当然，为提高NPN型三极管V2通断控制的稳定性，还可以在NPN型三极管V2的基极与延时芯片U1的输出端子OUT之间连接限流电阻R8，并在NPN型三极管V2的基极与地之间连接下拉电阻R7。将所述NPN型三极管V2的发射极接地，集电极通过分压网络连接至供电电源VIN。所述分压网络可以采用两个分压电阻R6、R9 连接而成，用于对所述供电电源VIN进行分压变换。将所述P沟道MOS管Q1的栅极连接至所述分压网络的分压接地，即分压电阻R6、R9的中间节点，源极连接所述的供电电源VIN，漏极连接至充电底座中的负载电路，以用于选择性地将所述供电电源VIN传输至所述负载电路。

当延时芯片U1的输出端子OUT为低电平时，NPN型三极管V2截止，此时P沟道MOS管Q1由于其栅极电压等于其源极电压而处于截止状态，从而切断负载电路的供电回路，此时充电底座中无充电电流和通讯信号输出，基本上不会产生待机功耗。当延时芯片U1上电运行且延时到达设定的延时时间时，延时芯片U1通过其输出端子OUT输出高电平有效的控制信号Vout，经电阻R8、R7分压后，传输至NPN型三极管V2的基极，进而控制NPN型三极管V2饱和导通。此时，P沟道MOS管Q1的栅极电压等于分压电阻R6、R9对供电电源VIN的分压，配置分压电阻R6、R9的阻值，使P沟道MOS管Q1的栅极电压远小于其源极电压，P沟道MOS管Q1饱和导通，连通供电电源VIN与负载电路之间的供电回路，为负载电路提供工作电源VCC，控制负载电路上电运行，为插入到充电底座中的电子设备充电或进一步完成信号传输任务。

为确保提供给负载电路的工作电源VCC稳定，优选将所述P沟道MOS管Q1的漏极通过滤波电容C6、C7接地，以滤波干扰噪声。

由于充电底座中的负载电路是在电子设备插入并延时一段时间后才上电运行的，因此电子设备在插入到充电底座中时，底座中并不带电，由此也就不会对电子设备产生电冲击，从而确保了电子设备的充电安全性以及信号传输的稳定性。

当电子设备从充电底座中拔出时，按压开关K1断开，PNP型三极管V1截止，切断延时芯片U1的供电，使延时芯片U1的输出端子OUT变为低电平。此时，NPN型三极管V2和P沟道MOS管Q1截止，切断负载电路的供电回路，控制充电底座断电。

本实施例在开关电路中设置电阻R7和电阻R8，除了可以对延时芯片U1输出的高电平控制信号Vout进行分压，以起到保护NPN型三极管V2的作用外，还可以确保电子设备拔出充电底座时，充电底座中的负载电路立即断电。因为延时芯片U1在电子设备拔出充电底座时，其输出端子OUT上可能会有一个0.7V左右的输出电压，如果没有电阻R7和R8的分压，NPN型三极管V2可能会保持导通状态，使充电底座持续带电。

当然，对于所述开关电路，也可以采用除NPN型三极管V2和P沟道MOS管Q1以外的其他开关元件进行开关电路的具体设计，本实施例并不仅限于以上举例。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种用于充电底座的充电或信号传输防抖动电路，在所述充电底座中设置有用于完成充电功能和/或信号传输功能的负载电路以及为所述负载电路供电的电源转换电路；其特征在于，所述防抖动电路包括：

触发部，其设置在充电底座的插槽中，用于检测电子设备在充电底座中的插入状态；

延时电路，其在上电运行并延时设定的延时时间后，输出控制信号；

启动电路，其在所述触发部检测到电子设备插入到充电底座中时，连通所述延时电路的供电回路，控制所述延时电路上电运行；

开关电路，其在接收到所述延时电路输出的所述控制信号后，接通所述电源转换电路与所述负载电路之间的供电回路，使负载电路上电运行。

2.根据权利要求1所述的用于充电底座的充电或信号传输防抖动电路，其特征在于，在所述触发部中设置有一无保持功能的按压开关，其一端连接所述的启动电路，另一端接地。

3.根据权利要求2所述的用于充电底座的充电或信号传输防抖动电路，其特征在于，在所述启动电路中设置有一开关元件，所述开关元件的控制端连通所述的按压开关，在所述按压开关闭合时连通所述延时电路的供电回路，利用所述电源转换电路输出的供电电源为所述延时电路供电。

4.根据权利要求3所述的用于充电底座的充电或信号传输防抖动电路，其特征在于，所述开关元件为一PNP型三极管，所述PNP型三极管的基极通过第一分压电阻连接所述的按压开关，并通过第二分压电阻连接所述供电电源，所述PNP型三极管的发射极连通所述供电电源，集电极连接所述延时电路的电源端子。

5.根据权利要求4所述的用于充电底座的充电或信号传输防抖动电路，其特征在于，所述PNP型三极管的发射极通过第三分压电阻连接所述供电电源，集电极通过第四分压电阻接地，根据所述延时电路的供电要求配置所述第三分压电阻和第四分压电阻的阻值。

6.根据权利要求4所述的用于充电底座的充电或信号传输防抖动电路，其特征在于，所述PNP型三极管的基极通过所述第一分压电阻连接一二极管的阳极，所述二极管的阴极连接所述的按压开关。

7.根据权利要求1所述的用于充电底座的充电或信号传输防抖动电路，其特征在于，在所述延时电路中设置有一延时芯片，所述延时芯片的配置端子通过至少一个电容接地，根据所述设定的延时时间配置所述电容的容值，使所述延时芯片在上电运行并延时所述延时时间后，输出高电平有效的控制信号。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的用于充电底座的充电或信号传输防抖动电路，其特征在于，在所述开关电路中设置有一NPN型三极管和一P沟道MOS管，所述NPN型三极管的基极接收所述延时电路输出的控制信号，发射极接地，集电极通过分压网络连接所述的供电电源；所述P沟道MOS管的栅极连接所述分压网络的分压节点，源极连接所述的供电电源，漏极连接所述的负载电路。

9.根据权利要求1至7中任一项所述的用于充电底座的充电或信号传输防抖动电路，其特征在于，在所述负载电路中设置有充电管理电路和信号传输电路；所述充电管理电路接收所述供电电源，并转换成电子设备所需的充电电源为所述电子设备充电；所述信号传输电路包括钱箱打开控制电路、串口电路、网口电路、VGA接口电路、USB接口电路中的一种或多种，在接收到所述供电电源后上电运行。

10.一种充电底座，其特征在于，设置有如权利要求1至9中任一项所述的用于充电底座的充电或信号传输防抖动电路。