CN110277700B - 一种连接器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种连接器，解决数据线电源引脚长时间带电，在湿度较大的环境下会腐蚀的问题。连接器的第一端具有第一接口，第二端具有第二接口，第二接口包括：第一开关单元，第一开关单元串联在第二接口的电源输入端和电源输出端之间；第二开关单元，第二开关单元与第一开关单元的控制端和第二接口的接地引脚连接，第二接口的接地引脚与预设参考电压连接；在第二接口与待充电设备断开连接时，第一开关单元处于断路状态，在第二接口与待充电设备连接时，第二接口的接地引脚与待充电设备的接地引脚连接，第二接口的接地引脚接地，第一开关单元处于通路状态。本发明连接器在不与待充电设备连接时，第二接口处于不带电的状态，降低引脚被腐蚀的概率。

Description

一种连接器
技术领域
本发明涉及通信应用的技术领域，尤其涉及一种连接器。
背景技术
随着大电流快充技术的发展，目前通用串行总线(Universal Serial Bus，USB)接口的插座铁壳大多数都是采用接地处理，对于Type C插座，一方面，接地处理可以降低充电干扰以及数据传输时的干扰，尤其在USB3.0通信时，信号干扰非常严重，要求发送TX或接收RX做立体屏蔽措施，另一方面，接地处理可以使得屏蔽层、编织网可以形成一个回路，从而可以分担一部分充电回流，这样有利于数据线做细。
正常情况下，数据线端长时间带电，暴露在环境中，电源引脚在湿度较大的环境下则会腐蚀，导致异物附着在pin端子上面，接触阻抗变大，影响用户充电，导致用户体验较差。
发明内容
本发明实施例在于提供一种连接器，以解决数据线电源引脚长时间带电，在湿度较大的环境下会腐蚀的问题。
为了解决上述技术问题，本发明实施例是这样实现的：
一种连接器，所述连接器的第一端具有第一接口，第二端具有第二接口，所述第一接口与充电电源连接，所述第二接口包括：
第一开关单元，所述第一开关单元串联在所述第二接口的电源输入端和电源输出端之间；
第二开关单元，所述第二开关单元分别与所述第一开关单元的控制端和所述第二接口的接地引脚连接，且所述第二接口的接地引脚与高电平连接；
其中，在所述第二接口与待充电设备断开连接时，所述第一开关单元处于断路状态；在所述第二接口与待充电设备连接时，所述第二接口的接地引脚与所述待充电设备的接地引脚连接，所述第二接口的接地引脚接地，所述第一开关单元处于通路状态。
本发明实施例具有以下有益效果：
本发明实施例的上述技术方案，在所述第二接口的电源输入端和电源输出端之间串联第一开关单元，所述第二开关单元分别与所述第一开关单元的控制端和所述第二接口的接地引脚连接，在所述第二接口与待充电设备断开连接时，第一开关单元处于断路状态，进而使得连接器在不与待充电设备连接时，第二接口处于不带电的状态，降低引脚被腐蚀的概率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例的连接器的结构示意图；
图2为本发明实施例的第二接口的电路示意图；
图3为本发明实施例提供的type c接口插头的引脚排序示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例提供了一种连接器，该连接器可具体为充电线和/或数据线，如图1所示，所述连接器1的第一端具有第一接口11，第二端具有第二接口12，所述第一接口11与充电电源连接，如图2所示，所述第二接口12包括：
第一开关单元121，所述第一开关单元121串联在所述第二接口12的电源输入端VBUS_IN和电源输出端VBUS_OUT之间；
第二开关单元122，所述第二开关单元122分别与所述第一开关单元121的控制端和所述第二接口的接地引脚A12连接，且所述第二接口的接地引脚与高电平连接，例如，如图1所示，与电源输入端连接；
其中，在所述第二接口与待充电设备断开连接时，所述第二开关单元122处于断路状态，使得所述第一开关单元121处于断路状态；在所述第二接口与待充电设备连接时，所述第二接口的接地引脚与所述待充电设备的接地引脚连接，所述第二接口的接地引脚接地，所述第一开关单元121处于通路状态。
上述连接器可以具体是type c数据线，上述第二接口的接地引脚可以具体是typec数据线C端口上的1个接地引脚，例如A12引脚，当然也可以为C端口中的其他接地引脚。如图3所示为type c接口插头的引脚排序，将原来的接地引脚A12作为控制引脚CTL。
上述第一开关单元可以具体为MOS管，将该接地引脚与MOS管的栅极连接，即，将该接地引脚作为该MOS管的控制引脚，通过第二开关单元对第一开关单元进行控制，使得该数据线不与待充电设备连接时，数据线C端口处于不带电状态，降低端子腐蚀。
本发明实施例的连接器，在所述第二接口的电源输入端和电源输出端之间串联第一开关单元，所述第二开关单元分别与所述第一开关单元的控制端和所述第二接口的接地引脚连接，在所述第二接口与待充电设备断开连接时，所述第二接口的接地引脚连接高电平，第二开关单元处于断开状态，使得第一开关单元处于断路状态，进而使得连接器在不与待充电设备连接时，第二接口处于不带电的状态，降低引脚被腐蚀的概率。
另外，目前终端设备做的越来越薄，USB的电源VBUS引脚pin与USB插座铁壳距离很近，导致异物进入之后，VBUS和铁壳接地，导致烧端口的问题发生，同时，地GND pin与VBUSpin之间因为腐蚀或者异物也会导致烧端口的发生。基于此，本发明实施例的连接器，还包括：
控制单元123，所述控制单元123分别与所述第二开关单元122的控制端和所述第二接口12的电源输入端VBUS_IN连接；
在所述第二接口12与待充电设备连接，且所述控制单元123检测到所述第二接口12的温度大于预设阈值的情况下，控制所述第一开关单元121和所述第二开关单元122处于断路状态；在所述第二接口12与待充电设备连接，且所述控制单元123检测到所述第二接口12的温度小于或者等于预设阈值的情况下，控制所述第一开关单元121和所述第二开关单元122处于通路状态。
这里，对第二端口的温度进行检测，根据端口温度的变化改变第一开关单元和第二开关单元的通断状态。在第二端口的温度大于预设阈值的情况下，控制第二开关单元处于断开状态，使得第一开关单元也处于断路状态，有效解决烧端口的问题，提升充电安全性。
进一步地，所述第一开关单元包括第一MOS管Q1；
所述第一MOS管Q1的源极与所述第二接口的电源输入端连接，所述第一MOS管Q1的漏极与所述第二接口的电源输出端连接，所述第一MOS管Q1的栅极与所述第二开关单元连接；
在所述第二接口的接地引脚与待充电设备断开连接时，即第二接口的接地引脚接高电平时，所述第二开关单元处于断路状态，使得所述第一MOS管的栅源电压处于预设范围内，所述第一MOS管处于截止状态。
该预设范围为第一MOS管的截止电压范围，所述第一MOS管为P型开关管。
这里，在VBUS充电回路中串接一个MOS管，第一MOS管的栅极连接type c数据线C端口的一个接地引脚A12，通过第二开关单元来控制第一MOS管的栅极，使得该数据线不与待充电设备连接时，数据线C端口处于不带电状态，降低端子被腐蚀的概率。
进一步地，在所述第二接口与待充电设备连接，且所述控制单元检测到所述第二接口的温度小于或者等于预设阈值的情况下，所述第二开关单元处于通路状态，使得所述第一MOS管的栅源电压处于预设范围之外，所述第一MOS管处于导通状态。
这里，在第二接口与待充电设备连接，且第二接口的温度小于或者等于预设阈值的情况下，第二开关单元处于通路状态，使得第一MOS管处于导通状态，进而在保证正常充电的前提下，有效防止出现烧端口的问题。
进一步地，所述第二开关单元包括：
第二MOS管Q2和第三MOS管Q3；
所述第二MOS管Q2的栅极与所述第二接口的接地引脚连接，所述第二MOS管Q2的源极与所述第一MOS管的栅极连接，所述第二MOS管Q2的漏极与所述第三MOS管Q3的漏极连接；
所述第三MOS管Q3的源极接地，所述第三MOS管Q3的栅极与所述控制单元123连接；
在所述第二接口12与待充电设备断开连接时，所述控制单元123输出高电平，所述第三MOS管Q3处于导通状态，所述第二MOS管Q2处于截止状态，使得所述第一MOS管Q1处于截止状态；
在所述第二接口12与待充电设备连接，且所述控制单元检测到所述第二接口12的温度大于预设阈值的情况下，所述控制单元输出低电平，所述第三MOS管Q3处于截止状态，所述第二MOS管Q2处于导通状态，使得所述第一MOS管Q1处于截止状态；
在所述第二接口12与待充电设备连接，且所述控制单元检测到所述第二接口12的温度小于或者等于预设阈值的情况下，所述控制单元输出高电平，所述第三MOS管Q3处于导通状态，所述第二MOS管Q2处于导通状态，使得所述第一MOS管Q1处于导通状态。
需要说明的是，本发明实施例中第二开关单元处于断路状态是指所述第三MOS管Q3处于截止状态，所述第二MOS管Q2处于导通状态；或者是指所述第三MOS管Q3处于导通状态，所述第二MOS管Q2处于截止状态。所述第二开关单元处于通路状态是指第三MOS管Q3处于导通状态，所述第二MOS管Q2处于导通状态。第一开关单元处于断路状态是指第一MOS管处于截止状态，第一开关单元处于通路状态是指第一MOS管处于导通状态。
其中，所述第二MOS管可具体为P型开关管，所述第三MOS管具体为N型开关管。
本发明实施例中通过控制单元输出高电平或低电平来改变上述第二开关单元的通断状态，进而控制第一MOS管的通断状态。
进一步地，本发明实施例的连接器，还包括：
第一电阻R1，所述第一电阻R1设置于所述电源输入端和所述第二MOS管的源极之间；
第二电阻R2，所述第二电阻R2设置于所述第一MOS管的栅极和所述第二MOS管的源极之间。
这里，上述第一电阻和第二电阻起到分压的作用，该第一电阻和第二电阻的阻值具体可根据第一MOS管的导通电压确定。
进一步地，所述控制单元123包括：
比较器，所述比较器的输出端与所述第三MOS管的栅极连接；
第一组电阻，所述第一组电阻包括热敏电阻R3和第一固定电阻R4；
第二组电阻，所述第二组电阻包括第二固定电阻R5和第三固定电阻R6；
其中，所述第一固定电阻R4的第一端与所述电源输入端连接，所述第一固定电阻R4的第二端与所述热敏电阻R3的第一端连接，所述热敏电阻R4的第二端接地；
所述第二固定电阻R5的第一端与所述电源输入端连接，所述第二固定电阻R5的第二端与所述第三固定电阻R6的第一端连接，所述第三固定电阻R6的第二端接地；
所述比较器的第一输入端与所述第一固定电阻的第二端连接，所述比较器的第二输入端与所述第二固定电阻的第二端连接。
本发明实施例中，比较器的类型可以为推挽push-pull类型，也可以为开漏open-drain类型，但是后者需外加上拉电阻，该比较器可具体为电压比较器。
上述第一输入端可以为所述比较器的同相输入端，也可以为所述比较器的反相输入端，其中，在所述第一输入端为所述比较器的同相输入端时，所述热敏电阻为负温度系数NTC电阻；在所述第一输入端为所述比较器的反向输入端时，所述热敏电阻为正温度系统PTC电阻。
上述比较器的同相输入端和反相输入端由分压电阻构成；其中，若反相输入端电阻分压形成参考输入源，则同相输入的分压电阻为NTC电阻，将该电阻放置到接口位置，用于检测接口温度变化；若同相输入端电阻分压形成参考输入源，则同相输入的分压电阻为PTC电阻，将该电阻放置到接口位置，用于实时感测接口温度变化。
本发明实施例的连接器，将type c数据线C端口上的1个GND pin作为PMOS开关管(也可以是P型三极管)的控制引脚，在数据线C端口的VBUS电源网络上串入功率PMOS，同时利用NTC电阻(或者PTC电阻)随温度变化特性，来触发电压比较器，从而来控制NMOS开关(N型三极管开关亦可)的闭合或关断，从而控制VBUS线路上的PMOS管的闭合与关断，使得移动终端在不进行充电时，数据线端口始终保持不带电的状态，降低充电引脚被腐蚀的概率，且在正常使用时，能够避免烧端口的问题，极大的提升了充电安全性。
下面结合具体的应用实施例来对本发明的连接器进行说明。
实施例一：上述第一输入端为同相输入端，热敏电阻为NTC电阻。
用户在使用充电器或者其他供电端口对移动终端进行充电后，一般地，数据线始终是保留在电源适配器或者供电端口上。
(1)当数据线第一接口插入在电源适配器上，C端口(第二接口)处于悬空状态时，数据线VBUS电压为5V，Q2管的栅极(或基极)处于确定电平状态，(部分开关管需外部添加上拉电阻来控制该极的状态)，此时，Q2处于截止状态；同时由于Q1管的栅源电压小于|Vgs1|，故Q1管处于截止状态，Vgs1为Q1管的开启电压；由于比较器两输入端由VBUS网络分压电阻构成，其中，同相输入端的分压电压由NTC电阻构成，反相输入端分压电阻由固定阻值的电阻构成，正常使用环境下，同相输入端电平大于反相输入端电平，比较器输出高电平，故对Q3管进行导通；由于分压网络是直接连接在VBUS网络上，故存在一定的漏电流，一般可由R3、R4、R5及R6决定漏电的大小。
(2)当数据线C端口插入终端设备时，Q2管的栅极(基极)对应的A12引脚被拉低，从而导致Q2管的栅源电压大于|Vgs2|，Q2管处于导通状态，Vgs2为Q2管的开启电压。
(3)当Q2及Q3管导通后，此时VBUS电路上的Q1管栅源电压也大于|Vgs1|，故Q1管导通，VBUS_OUT对外进行输出电压，移动终端进行检测，开始进行充电流程。
(4)当移动终端处于充电状态时，此时由于异物的存在导致VBUS_OUT与GND微短路，端口温度急剧上升，放置在C口位置的NTC电阻(R3)的阻值随着温度的上升而减小，当温度上升到预设值Vth1时(Vth1选择需根据分压电阻进行匹配)，此时同相输入端的电平小于反向端输入电平，电压比较器输出低电平，Q3管的栅源电压小于|Vgs3|，Vgs3为Q3管的开启电压，故Q3管处于截止状态，从而导致第二开关单元处于断路状态。同时，Q1管栅极电平为VBUS电压，Q1栅源电压小于|Vgs1|，故Q1管由导通状态转变为截止状态，VBUS_OUT端停止对外输出；当温度降低，NTC电阻阻值恢复正常，此时比较器输出高电平，Q3导通，进一步促使Q1管导通，VBUS_OUT重新对外输出。
(5)当移动终端拔出后，Q2的栅极A12引脚处于悬空状态，Q2截止，从而Q1管由导通状态转变为截止状态，整个数据线C端口处于不带电状态。
(6)若数据线C端口起始阶段已经插入移动终端，此时Q2管的栅极(基极)已经接地，当数据线第一接口插入电源适配器或者供电端口时，此时，Q2管导通，电压比较器相继工作，从而对Q1管进行导通工作，后续流程同上述(3)-(5)。
实施例二：上述第一输入端为反相输入端，热敏电阻为PTC电阻。
用户在使用充电器或者其他供电端口对移动终端进行充电后，一般地，数据线始终是保留在电源适配器或者供电端口上。
(1)当数据线第一接口插入在电源适配器上，C端口(第二接口)处于悬空状态时，数据线VBUS电压为5V，Q2管的栅极(或基极)处于确定电平状态，(部分开关管需外部添加上拉电阻来控制该极的状态)，此时，Q2处于截止状态；同时由于Q1管的栅源电压小于|Vgs1|，故Q1管处于截止状态，Vgs1为Q1管的开启电压；由于比较器两输入端由VBUS网络分压电阻构成，其中，同相输入端分压电阻由固定阻值的电阻构成，反相输入端的分压电压由PTC电阻构成，正常使用环境下，同相输入端电平大于反相输入端电平，比较器输出高电平，故对Q3管进行导通；由于分压网络是直接连接在VBUS网络上，故存在一定的漏电流，一般R3、R4、R5及R6决定漏电的大小。
(2)当数据线C端口插入终端设备时，Q2管的栅极(基极)对应的A12引脚被拉低，从而导致Q2管的栅源电压大于|Vgs2|，Q2管处于导通状态，Vgs2为Q2管的开启电压。
(3)当Q2及Q3管导通后，此时VBUS电路上的Q1管栅源电压也大于|Vgs1|，故Q1管导通，VBUS_OUT对外进行输出电压，移动终端进行检测，开始进行充电流程。
(4)当移动终端处于充电状态时，此时由于异物的存在导致VBUS_OUT与GND微短路，端口温度急剧上升，放置在C口位置的PTC电阻阻值随着温度的上升而急剧增大，当温度上升到预设值Vth2时(Vth2选择需根据分压电阻进行匹配)，此时同相输入端的电平小于反向端输入电平，电压比较器输出低电平，Q3管的栅源电压小于|Vgs3|，Vgs3为Q3管的开启电压，故Q3管处于截止状态，从而导致第二开关单元处于断路状态。同时，Q1管栅极电平为VBUS电压，Q1栅源电压小于|Vgs1|，故Q1管由导通状态转变为截止状态，VBUS_OUT端停止对外输出；当温度降低，PTC电阻阻值恢复正常，此时比较器输出高电平，Q3导通，进一步促使Q1管导通，VBUS_OUT重新对外输出。
后续流程与上述实施例一中的(5)-(6)相同，此处不再赘述。
本发明实施例的连接器，将type c数据线C端口上的1个GND pin作为PMOS开关管(也可以是P型三极管)的控制引脚，在数据线C端口的VBUS电源网络上串入功率PMOS，同时利用NTC电阻(或者PTC电阻)随温度变化特性，来触发电压比较器，从而来控制NMOS开关(N型三极管开关亦可)的闭合或关断，从而控制VBUS线路上的PMOS管的闭合与关断，使得移动终端在不进行充电时，数据线端口始终保持不带电的状态，降低充电引脚被腐蚀的概率，且在正常使用时，能够避免烧端口的问题，极大的提升了充电安全性。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。
尽管已描述了本发明实施例的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明实施例范围的所有变更和修改。
最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者终端设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者终端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者终端设备中还存在另外的相同要素。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种连接器，所述连接器的第一端具有第一接口，第二端具有第二接口，所述第一接口与充电电源连接，其特征在于，所述第二接口包括：
第一开关单元，所述第一开关单元串联在所述第二接口的电源输入端和电源输出端之间；
第二开关单元，所述第二开关单元分别与所述第一开关单元的控制端和所述第二接口的接地引脚连接，且所述第二接口的接地引脚与高电平连接；
其中，在所述第二接口与待充电设备断开连接时，所述第一开关单元处于断路状态；在所述第二接口与待充电设备连接时，所述第二接口的接地引脚与所述待充电设备的接地引脚连接，所述第二接口的接地引脚接地，所述第一开关单元处于通路状态。
2.根据权利要求1所述的连接器，其特征在于，还包括：
控制单元，所述控制单元分别与所述第二开关单元的控制端和所述第二接口的电源输入端连接；
在所述第二接口与待充电设备连接，且所述控制单元检测到所述第二接口的温度大于预设阈值的情况下，控制所述第一开关单元和所述第二开关单元处于断路状态；在所述第二接口与待充电设备连接，且所述控制单元检测到所述第二接口的温度小于或者等于预设阈值的情况下，控制所述第一开关单元和所述第二开关单元处于通路状态。
3.根据权利要求2所述的连接器，其特征在于，所述第一开关单元包括第一MOS管；
所述第一MOS管的源极与所述第二接口的电源输入端连接，所述第一MOS管的漏极与所述第二接口的电源输出端连接，所述第一MOS管的栅极与所述第二开关单元连接；
在所述第二接口与待充电设备断开连接时，所述第二开关单元处于断路状态，所述第一MOS管处于截止状态。
4.根据权利要求3所述的连接器，其特征在于，在所述第二接口与待充电设备连接，且所述控制单元检测到所述第二接口的温度小于或者等于预设阈值的情况下，所述第二开关单元处于通路状态，所述第一MOS管处于导通状态。
5.根据权利要求3所述的连接器，其特征在于，所述第二开关单元包括：
第二MOS管和第三MOS管；
所述第二MOS管的栅极与所述第二接口的接地引脚连接，所述第二MOS管的源极与所述第一MOS管的栅极连接，所述第二MOS管的漏极与所述第三MOS管的漏极连接；
所述第三MOS管的源极接地，所述第三MOS管的栅极与所述控制单元连接。
6.根据权利要求5所述的连接器，其特征在于，还包括：
第一电阻，所述第一电阻设置于所述电源输入端和所述第二MOS管的源极之间；
第二电阻，所述第二电阻设置于所述第一MOS管的栅极和所述第二MOS管的源极之间。
7.根据权利要求5所述的连接器，其特征在于，所述第二MOS管为P型开关管，所述第三MOS管为N型开关管。
8.根据权利要求5或6所述的连接器，其特征在于，所述控制单元包括：
比较器，所述比较器的输出端与所述第三MOS管的栅极连接；
第一组电阻，所述第一组电阻包括热敏电阻和第一固定电阻；
第二组电阻，所述第二组电阻包括第二固定电阻和第三固定电阻；
其中，所述第一固定电阻的第一端与所述电源输入端连接，所述第一固定电阻的第二端与所述热敏电阻的第一端连接，所述热敏电阻的第二端接地；
所述第二固定电阻的第一端与所述电源输入端连接，所述第二固定电阻的第二端与所述第三固定电阻的第一端连接，所述第三固定电阻的第二端接地；
所述比较器的第一输入端与所述第一固定电阻的第二端连接，所述比较器的第二输入端与所述第二固定电阻的第二端连接。
9.根据权利要求8所述的连接器，其特征在于，在所述第一输入端为所述比较器的同相输入端时，所述热敏电阻为负温度系数NTC电阻；
在所述第一输入端为所述比较器的反向输入端时，所述热敏电阻为正温度系统PTC电阻。
10.根据权利要求3所述的连接器，其特征在于，所述第一MOS管为P型开关管。
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