CN114552949B - 安全电源适配器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种安全电源适配器，包括壳体、主电路板、传感器模组、副电路板及电池，壳体设有适于插入至电源插座的插孔中的至少两个插脚；主电路板设在壳体内，用以将交流电转换成适于为用电设备供电的直流电；传感器模组设在壳体内且邻近插脚所在一侧，传感器模组至少包括电容传感器，用以检测人体手指接近插脚时的电容信号；副电路板设在壳体内且具有处理器及蜂鸣器，处理器与电容传感器连接，用以根据传感器模组的检测信号输出第一控制信号，蜂鸣器与处理器连接，用以根据第一控制信号输出报警提示；电池设在壳体内且与副电路板连接。本发明的安全电源适配器，可以起到触电危险提示作用，降低触电风险，提高了电源适配器的安全性。

Description

安全电源适配器

技术领域

本发明涉及电源适配器，尤其涉及一种安全电源适配器。

背景技术

电源适配器（Power adapter）是小型便携式电子设备及电子电器的供电电源变换设备，一般由外壳、变压器、电感、电容、控制IC、PCB板等元器件组成，它的工作原理由交流输入转换为直流输出，按连接方式可分为插墙式和桌面式。

相关技术中，对于墙插式的电源适配器，在将电源适配器上的插脚插入至电源插座的插孔中时，存在触电的风险，可能因手指接触到插脚而引起触电事故。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的目的在于提出一种安全电源适配器。

为实现上述目的，根据本发明实施例的安全电源适配器，包括：

壳体，设有适于插入至电源插座的插孔中的至少两个插脚；

主电路板，设在所述壳体内，用以将交流电转换成适于为用电设备供电的直流电；

传感器模组，设在所述壳体内且邻近所述插脚所在一侧，所述传感器模组至少包括电容传感器，用以检测人体手指接近所述插脚时的电容信号；

副电路板，设在所述壳体内且具有处理器及蜂鸣器，所述处理器与所述电容传感器连接，用以根据所述传感器模组的检测信号输出第一控制信号，所述蜂鸣器与所述处理器连接，用以根据所述第一控制信号输出报警提示；

电池，设在所述壳体内且与所述副电路板连接，用以为所述副电路板供电。

根据本发明实施例提供的安全电源适配器，内部配置有电池，在该电源适配器断电情况下，可以由电池为副电路板供电，副电路板上具有处理器和蜂鸣器，在壳体上靠近插脚的一侧设有传感器模组，传感器模组中的电容传感器可以检测人体手指接近所述插脚时的电容信号，如此，通过传感器模组的检测信号，可以检测人体的手指是否靠近插脚，当靠近插脚时，可以通过处理器输出第一控制信号，进而控制蜂鸣器报警提示，如此，可以起到触电危险提示作用，降低触电风险，提高了电源适配器的安全性。

另外，根据本发明上述实施例的安全电源适配器还可以具有如下附加的技术特征：

根据本发明的一个实施例，所述主电路板具有交直流变换电路，所述交直流变换电路具有第一输出端和第二输出端，所述第一输出端与所述电池连接，用以为所述电池充电，所述第二输出端适于为所述用电设备供电。

根据本发明的一个实施例，所述传感器模组还包括红外传感器，所述红外传感器设在所述壳体上且能够向朝向所述插脚所在的一侧发射红外光信号，并接收障碍物反射的红外光信号。

根据本发明的一个实施例，所述传感器模组还包括加速度传感器，所述加速度传感器设在所述壳体内，用以检测加速度信号；

所述处理器用以根据所述电容传感器检测的电容信号、所述红外传感器检测的红外光信号，以及所述加速度传感器检测的加速度信号输出所述第一控制信号。

根据本发明的一个实施例，所述插脚与所述电容传感器、红外传感器设在所述壳体上的同一侧壁。

根据本发明的一个实施例，所述电容传感器包括FPC传感器，所述FPC传感器贴设在所述侧壁的内表面；

所述红外传感器设在所述侧壁的中心位置且位于至少两个所述插脚之间，所述侧壁上设有可供所述红外传感器的红外光射出的透射窗口。

根据本发明的一个实施例，所述副电路板还具有电池电压检测电路及开关电路，所述电池电压检测电路与所述处理器及电池连接，用以检测电池电压，所述处理器根据所述电池电压输出第二控制信号，所述开关电路连接在所述第一输出端和所述电池之间，用以响应所述第二控制信号断开所述第一输出端与所述电池之间的连接。

根据本发明的一个实施例，所述开关电路包括MOS开关管及二极管，所述MOS开关管的漏极和源极中的一个与所述第一输出端连接，所述MOS开关管的漏极和源极中的另一个与所述二极管的阳极连接，所述MOS开关管的栅极与所述处理器连接，所述二极管的阴极与所述电池连接。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1是本发明实施例安全电源适配器的结构示意图；

图2是本发明实施例安全电源适配器的剖视图；

图3是本发明实施例安全电源适配器的原理方框图；

图4是本发明实施例安全电源适配器中开关电路的结构示意图。

附图标记：

10、壳体；

101、插脚；

20、主电路板；

201、交直流变换电路；

2011、第二输出端；

2012、第一输出端；

30、传感器模组；

301、电容传感器；

302、红外传感器；

303、加速度传感器；

40、副电路板；

401、处理器；

402、蜂鸣器；

403、电池电压检测电路；

404、开关电路；

50、电池。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制，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。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”“轴向”、“周向”、“径向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

下面参照附图详细描述本发明实施例的安全电源适配器。

参照图1至图3所示，根据本发明实施例提供的安全电源适配器，包括：壳体10、主电路板20、传感器模组30、副电路板40及电池50。

具体地，壳体10设有适于插入至电源插座的插孔中的至少两个插脚101，该壳体10可以构造成不同形状，例如长方体、正方体、圆柱体等形状，插脚101可以为两个插脚101，或三个插脚101，将插脚101插入至电源插座的插孔中，即可从电源插座的插孔中取得交流电。

主电路板20设在所述壳体10内，用以将交流电转换成适于为用电设备供电的直流电，也即是，主电路板20可以将交流电转换为直流电进而提供给用电设备，例如将220V/110V交流电转换为5V、9V或12V直流电，以给用电设备供电，用电设备可以为手机等移动终端，也可以是其他电气设备。

传感器模组30设在所述壳体10内且邻近所述插脚101所在一侧，所述传感器模组30至少包括电容传感器301，用以检测人体手指接近所述插脚101时的电容信号。一般地，电源适配器的壳体10具有两端，例如头端和尾端，头端可以安装插脚101，而尾端可以直接连接电源线等线材或者设置USB接口，再通过USB接口连接电源线等线材，电容传感器301可以设在头端，为了确保电容传感器301的可靠性，电容传感器301可以位于头端的内部。当人体的手指靠近头端时，电容传感器301感应到手指的靠近时，电容传感器301的电容值会发生变化，因此，通过电容传感器301检测的电容信号，可以判断手指是否靠近插脚101。

副电路板40设在所述壳体10内且具有处理器401及蜂鸣器402，所述处理器401与所述电容传感器301连接，用以根据所述传感器模组30的检测信号输出第一控制信号，所述蜂鸣器402与所述处理器401连接，用以根据所述第一控制信号输出报警提示。

电池50设在所述壳体10内且与所述副电路板40连接，用以为所述副电路板40供电。

也就是说，传感器模组30与副电路板40上的处理器401连接，并且，在壳体10内配置电池50，可以利用电池50为副电路板40供电，确保在电源适配器的插脚101未插进电源插座的插孔之前，该副电路板40能够正常工作。对应地，传感器模组30可以检测人体手指是否靠近插脚101，尤其是在使用者准备将电源适配器的插脚101插入至电源插座的插孔中时，如果使用者的手部拿捏位置太靠近插脚101的一端，则使用者的手指容易触发传感器模组30中的电容传感器301，电容传感器301检测的电容信号输入至处理器401，处理器401根据该电容信号输出第一控制信号，例如当电容信号大于设定值时输出第一控制信号，蜂鸣器402即可响应该第一控制信号而发出报警提示，以便于使用者及时纠正插接中手握持的位置，降低了触电风险。

根据本发明实施例提供的安全电源适配器，内部配置有电池50，在该电源适配器断电情况下，可以由电池50为副电路板40供电，副电路板40上具有处理器401和蜂鸣器402，在壳体10上靠近插脚101的一侧设有传感器模组30，传感器模组30中的电容传感器301可以检测人体手指接近所述插脚101时的电容信号，如此，通过传感器模组30的检测信号，可以检测人体的手指是否靠近插脚101，当靠近插脚101时，可以通过处理器401输出第一控制信号，进而控制蜂鸣器402报警提示，如此，可以起到触电危险提示作用，降低触电风险，提高了电源适配器的安全性。

参照图3所示，在本发明的一个实施例中，主电路板20具有交直流变换电路201，所述交直流变换电路具有第一输出端2012和第二输出端2011，所述第一输出端2012与所述电池50连接，用以为所述电池50充电，所述第二输出端2011适于为所述用电设备供电。

也就是说，主电路板20上的交直流变换电路201具有两个输出端，即第一输出端2012和第二输出端2011，第一输出端2012作为内部的电池50充电端，与电池50连接，可以为电池50充电，而第二输出端2011作为对外的输出端，可以为外部的用电设备充电。

在使用中，当该电源适配器的插脚101插入至电源插座的插孔之后，电源插座的交流电接入至主电路板20，通过主电路板20上交直流变换电路201将交流转换为直流电，并且分为两路输出，一路输出至第一输出端2012，另一路输出至第二输出端2011，可以理解的是，两路输出的直流电压可以相同，也可以不同，其中，第一输出端2012可以为电池50充电，以确保电源适配器在插电使用中主动给电池50充满电，待电源适配器从电源插座上拔除时，副电路板40能够保持工作状态。而第二输出端2011输出的直流电，可以通过电源线等线束输出给外部的用电设备，例如移动终端，实现给外部的移动终端充电等，或者给外部的用电设备供电。

本实施例中，通过从主电路板20上的交直流变换电路201引出第一输出端2012，利用第一输出端2012给电池50充电，可以确保电池50能够具有充足的电量，满足在电源适配器未插电时，副电路板40及其上的相关电路模块正常工作，保持触电检测的功能。

参照图2至图3所示，在本发明的一个实施例中，传感器模组30还包括红外传感器302，所述红外传感器302设在所述壳体10上且能够向朝向所述插脚101所在的一侧发射红外光信号，并接收障碍物反射的红外光信号。

由于单一的电容传感器301虽然可以检测手指靠近插脚101，但是，这种方式，在使用者或其他人在非使用时拿捏该电源适配器，也会触发报警提示，因此，为了避免在非使用情况下误触发报警提示，本实施例中，增设红外传感器302，红外传感器302可以向插脚101一侧发射红外光信号。

在具体使用中，插脚101插入至电源插座的插孔时，红外传感器302与电源插座相对，则红外传感器302发射的红外光信号通过电源插座反射，进而通过红外传感器302检测到电源适配器与电源插座靠近，如此，利用为红外传感器302的红外光信号和电容传感器301检测的电容信号，两者同时满足时，才触发处理器401的第一控制信号，并通过第一控制信号控制蜂鸣器402报警，如此，可以降低在非使用情况下的误触发报警问题，提高报警提示的准确性。

参照图3所示，在本发明的一个实施例中，传感器模组30还包括加速度传感器303，所述加速度传感器303设在所述壳体10内，用以检测加速度信号。

处理器401用以根据所述电容传感器301检测的电容信号、所述红外传感器302检测的红外光信号，以及所述加速度传感器303没有检测到加速度信号时输出所述第一控制信号。

尽管红外传感器302能够检测到电源适配器是否靠近障碍物，但是，在一些情况下，例如非使用情况下，手指完全伸入到红外传感器302的前方感应区域，在此情况下，手指的靠近既能够触发电容传感器301，也能够触发红外传感器302，因此，如果是非使用状态下拿捏电源适配器，且手指伸入到了红外传感器302前方，仍然存在误触发问题。本实施例中，通过设置加速度传感器303，如果在非使用状下，使用者或其他人拿捏该电源适配器，由于电源适配器在手上时，会随手一起运动，因此，会触发加速度传感器303，产生相对较大的加速度信号。而在电源适配器与电源插座的插孔对准的过程，电源适配器基本上没有大幅度的运动，因此，加速度传感器303没有加速度信号，或者加速度信号很小。

本实施例中，处理器401在电容传感器301检测到电容信号、红外传感器302检测到红外光信号，以及加速度传感器303没有检测到加速度信号或者加速度信号小于设定加速值时，才输出所述第一控制信号，如此，可以避免在非使用时容易误触发的问题，进一步提高了使用的可靠性，基本上能够确保只有在插接对位过程中才会发出报警提示，其他移动电源适配器的过程中，不会触发报警提示。

参照图2所示，在本发明的一个实施例中，插脚101与所述电容传感器301、红外传感器302设在所述壳体10上的同一侧壁，示例性地，插脚101安装在壳体10的头端，例如通过注塑工艺固定在头端，电容传感器301及红外传感器302可以安装在头端上，如此，可以确保电容传感器301与插脚101距离较近，方便准确地检测人体的手指手否靠近插脚101，红外传感器302则可以朝向插脚101的方向发射红外光信号，方便检测电源适配器是否靠近电源插座。

有利地，电容传感器301包括FPC传感器，所述FPC传感器贴设在所述侧壁的内表面。红外传感器302设在所述侧壁的中心位置且位于至少两个所述插脚101之间，所述侧壁上设有可供所述红外传感器302的红外光射出的透射窗口。

需要说明的是，FPC 传感器为电容传感器301的一部分，电容传感器301用于获取FPC 传感器上的电容值。FPC 传感器作为电容的一个极板，当人体的手指靠近FPC 传感器时，人体的手指相当于电容的另一个极板。人体手指靠近或远离FPC传感器，则两个极板之间的距离发生变化，对应的电容值发生变化。通过将FPC传感器贴设在壳体10的侧壁的内表面，既能够方便于FPC传感器的安装，也确保FPC传感器靠近插脚101且具有较大的感应面积，准确检测手指的靠近。

对于红外传感器302的设置，将其设在两个插脚101之间，如此，可以确保在一般情况下，不容易触发红外传感器302，而在电源适配器与电源插座定位对准时，能够被电源插座触发，进而提高报警提示的准确性，减少误触发的情况。

参照图3所示，在本发明的一些实施例中，副电路板40还具有电池电压检测电路403及开关电路404，所述电压检测电路与所述处理器401及电池50连接，用以检测电池50电压，所述处理器401根据所述电池电压输出第二控制信号。开关电路404连接在所述第一输出端2012和所述电池50之间，用以响应所述第二控制信号断开所述第一输出端2012与所述电池50之间的连接。

也就是说，可以通过电池电压检测电路403来检测电池50的电压，当电池50充满电时，通过处理器401输出第一控制信号至开关电路404，利用开关电路404断开第一输出端2012和电池50之间的连接，如此，停止充电，充电的饱和保护，防止在长时间充电，导致电池50寿命减损等问题。

参照图4所示，开关电路404包括MOS开关管Q1及二极管D1，所述MOS开关管Q1的漏极和源极中的一个与所述第一输出端2012连接，所述MOS开关管Q1的漏极和源极中的另一个与所述二极管D1的阳极连接，所述MOS开关管Q1的栅极与所述处理器401连接，所述二极管D1的阴极与所述电池50连接。

也就是说，第二控制信号输入至MOS开关管Q1的栅极，可以控制MOS开关管Q1断开，如此，即可实现断开电池50充电。此外，在电池50与MOS开关管Q1之间设置一个二极管D1，可以防止在电源适配器拔出之后，用电设备还连接在第二输出端2011，而导致的电池50向用电设备放电，造成电池50缺电的问题，电池50缺电，则造成报警提示功能失效，如此，可以确保该电源适配器的报警提示功能稳定有效。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (6)

1.一种安全电源适配器，其特征在于，包括：

壳体，设有适于插入至电源插座的插孔中的至少两个插脚；

主电路板，设在所述壳体内，用以将交流电转换成适于为用电设备供电的直流电；

传感器模组，设在所述壳体内且邻近所述插脚所在一侧，所述传感器模组至少包括电容传感器，用以检测人体手指接近所述插脚时的电容信号；

副电路板，设在所述壳体内且具有处理器及蜂鸣器，所述处理器与所述电容传感器连接，用以根据所述传感器模组的检测信号输出第一控制信号，所述蜂鸣器与所述处理器连接，用以根据所述第一控制信号输出报警提示；

电池，设在所述壳体内且与所述副电路板连接，用以为所述副电路板供电；

所述传感器模组还包括红外传感器及加速度传感器，所述红外传感器设在所述壳体上且能够向朝向所述插脚所在的一侧发射红外光信号，并接收障碍物反射的红外光信号；所述加速度传感器设在所述壳体内，用以检测加速度信号；

所述处理器用以在所述电容传感器检测到电容信号、所述红外传感器检测到红外光信号，以及所述加速度传感器没有检测到加速度信号或者加速度信号小于设定加速值时，输出所述第一控制信号。

2.根据权利要求1所述的安全电源适配器，其特征在于，所述主电路板具有交直流变换电路，所述交直流变换电路具有第一输出端和第二输出端，所述第一输出端与所述电池连接，用以为所述电池充电，所述第二输出端适于为所述用电设备供电。

3.根据权利要求1所述的安全电源适配器，其特征在于，所述插脚与所述电容传感器、红外传感器设在所述壳体上的同一侧壁。

4.根据权利要求3所述的安全电源适配器，其特征在于，所述电容传感器包括FPC传感器，所述FPC传感器贴设在所述侧壁的内表面；

所述红外传感器设在所述侧壁的中心位置且位于至少两个所述插脚之间，所述侧壁上设有可供所述红外传感器的红外光射出的透射窗口。

5.根据权利要求2所述的安全电源适配器，其特征在于，所述副电路板还具有电池电压检测电路及开关电路，所述电池电压检测电路与所述处理器及电池连接，用以检测电池电压，所述处理器根据所述电池电压输出第二控制信号，所述开关电路连接在所述第一输出端和所述电池之间，用以响应所述第二控制信号断开所述第一输出端与所述电池之间的连接。

6.根据权利要求5所述的安全电源适配器，其特征在于，所述开关电路包括MOS开关管及二极管，所述MOS开关管的漏极和源极中的一个与所述第一输出端连接，所述MOS开关管的漏极和源极中的另一个与所述二极管的阳极连接，所述MOS开关管的栅极与所述处理器连接，所述二极管的阴极与所述电池连接。

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