CN115799931B - 一种带保护功能的Type c连接器及充电连接方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种带保护功能的Type c连接器及充电连接方法，涉及充电连接器技术领域，在将Type c公头的插接部插入Type c母座的插口，并处于通电状态后，保持Type c公头的公头壳体上的人体触控式触发器的触发时间高于第一阈值时间；或，保持接电插头上的人体触控式触发器的触发时间高于第一阈值时间；连接器主体的控制器对应启动充电模式转换程序模块，使充电管理模块对应将慢充模式转换成快充模式或将快充模式转换成慢充模式；充电管理模块初始为输出慢充模式，本Type c连接器及充电连接方法能通过独立于用电设备的人体触控式触发器和连接器主体的控制器，实现对充电模式的便捷切换，且在进行充电模式切换时，无需拔插Type c公头。

Description

一种带保护功能的Type c连接器及充电连接方法

技术领域

本发明涉及充电连接器技术领域，具体为一种带保护功能的Type c连接器及充电连接方法。

背景技术

随着人们生活节奏的加快，对手机、笔记本电脑等用电设备的充电速度提出了更高的要求，这就要求在单位时间内充电的功率更高。因此，越来越多的手机厂商开始配备遵循USB PD协议的充电器为其生产的手机进行充电，以达到进行快速充电的效果，提升用户的使用需求。为了使用电设备和充电设备在大功率的充电过程更加规范化，相关组织要求使用大功率充电器进行充电过程中，要遵循USB PD协议进行通讯。Type c接口作为快速充电的理想接口类型，在实现了USB PD协议以后，能够使输出功率最大支持到100W，是未来快充的主流接口类型。

目前，为使得用户能够基于不同的充电目的而进行快充模式、慢充模式的切换，通常在用电设备上配置充电模式切换模块，通过用电设备的控制界面对应进行控制，以使对用电设备的充电模式能进行转换，如从慢充模式转换成快充模式，或从快充模式转换成慢充模式。但此种通过用电设备进行模式切换的控制方式，要求用电设备必须处于开机状态，且具有与充电模式切换模块对应的控制界面。

以用电设备为处于开机状态的手机为例，需要在充电前或充电时，首先亮屏或者解锁，然后在手机中找到充电模式切换按钮图标，部分手机在主界面即可点按控制进行充电模式切换，而大部分手机需要进行多个点按步骤才能完成充电模式的切换。

以用电设备为处于关机状态的手机为例，手机本身处于关机状态，在充电时，是无法通过手机端去进行快充模式、慢充模式的切换的。以Type c充电连接器的初始模式为快充模式为例：对于不想使用快充的用户而言，其需要等待手机充电开机后才能通过手机端控制转换成慢充模式，在充电开机的这段时间同样会产生对手机的影响，且需等待充电开机才能进行充电模式的转换，使用上较不便利；以Type c充电器的初始模式为慢充模式为例：对于想快速充电的用户而言，其需要慢充开机后才能通过手机端控制转换成快充模式，等待开机的时间更长，使用上更不便利。

为解决无需手机端控制充电模式切换的目的，以及能基于用户主观意识选用快充模式或慢充模式，以对手机起到避免快充影响的保护作用或加快充电速度的目的，人们做出了许多新的设计，例如北京小米移动软件有限公司申请的202120634679.5号，名称为“一种电池充电装置及系统”的中国实用新型专利，其技术方案为：“所述电池充电装置包括充电器和独立于所述终端的充电转换器；所述充电器通过所述充电转换器与所述终端的电池电连接时，所述终端的电池处于快充模式充电；其中，所述充电转换器用于对输入至其中的电流和/或电压进行转换后，输出至所述终端的电池；其中，所述充电转换器包括电荷泵。”通过将充电转换器独立于终端设置，当用户想要以快充模式充电时，使用充电器通过充电转换器与终端的电池连接即可实现加快充电速度的目的；当用户想要以慢充模式充电时，使用充电器直接与终端的电池连接即可实现对手机起到避免快充影响的保护作用。

这种设置一个独立充电转换器的方式，虽然能够解决在充电前无需手机端控制切换充电模式的问题，以及能基于用户主观意识选用快充模式或慢充模式，但其本身要多配置一个充电转换器，在携带上必然会增加负担，且使用充电器通过充电转换器与终端的电池连接进行快速充电时，若用户想将快充模式改为慢充模式，用户需要将充电转换器从手机上拔下，以及将充电转换器从充电器上拔下，再将充电器直接插接在手机上进行充电，一方面，其需要进行两次拔下和一次插接，较为复杂、麻烦，另一方面，拔下充电转换器再插接充电器代表手机将会断充，也会对手机造成不需要的影响。

因此，有必要设计一种无需手机端(用电设备端)控制进行充电模式切换，能基于用户主观意识选用快充模式或慢充模式，且在进行充电模式切换时能够避免产生多次拔插接口的充电连接器，该充电连接器具有目前实现了USB PD协议的Type c接口。

发明内容

本发明为克服上述情况不足，旨在提供一种保护套自动卷边设备及方法能解决上述问题的技术方案。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种充电连接方法，包括以下步骤：

在将Type c公头的插接部插入Type c母座的插口，并处于通电状态后，

保持Type c公头的公头壳体上的人体触控式触发器的触发时间高于第一阈值时间；或，保持接电插头上的人体触控式触发器的触发时间高于第一阈值时间；

连接器主体的控制器对应启动充电模式转换程序模块，使充电管理模块对应将慢充模式转换成快充模式或将快充模式转换成慢充模式；

充电管理模块初始为输出慢充模式。

作为本发明进一步方案：第一阈值时间为2s-5s中的任一值。

作为本发明进一步方案：还包括充电模式指示模块，充电模式指示模块具有信息指示件；充电模式指示模块为响应于充电管理模块的当前输出充电模式而通过信息指示件向用户提供视觉和/或触觉和/或听觉上的当前输出充电模式信息指示。

作为本发明进一步方案：在第二阈值时间内连续2次触发人体触控式触发器，控制器对应启用充电模式指示模块或禁用充电模式指示模块；控制器禁用充电模式指示模块时，信息指示件为不指示转换模式信息的关闭状态。

作为本发明进一步方案：第二阈值时间为0.8s-1.2s中的任一值。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：本充电连接方法能通过独立于用电设备的人体触控式触发器和连接器主体的控制器，实现对充电模式的便捷切换，且在进行充电模式切换时，无需拔插Type c公头。

本发明还提供一种带保护功能的Type c连接器，用于为用电设备充电，包括Typec母座、连接器主体、Type c公头和人体触控式触发器；Type c母座安装在用电设备上，Typec母座具有用于插接充电的插口；连接器主体上设置有控制器和接电插头，控制器包括主电路板，主电路板上设置有单片微计算机、充电管理模块、触发电路、电源管理模块，单片微计算机内部设置有程序存储器，并在其中装载包括主程序模块、充电模式转换程序模块、触发器触发状态确认程序模块、Type c充电电流检测程序模块、初始慢充模式程序模块，所述各个程序模块的指令适于由单片微计算机的处理器加载并执行；Type c公头与主电路板的充电管理模块电连接，Type c公头具有公头壳体和插接部，插接部用于与Type c母座的插口插接配合；接电插头与主电路板的电源管理模块电连接；人体触控式触发器与主电路板的触发电路电连接，人体触控式触发器为安装在公头壳体的外侧或安装在接电插头的外侧上；

在通电时，主程序模块首先调用初始慢充模式程序模块，使充电管理模块输出慢充模式；

Type c充电电流检测程序模块获得Type c公头的输出电流从而确认当前输出的充电模式；

触发器触发状态确认程序模块用于确认人体触控式触发器持续触发的时间是否超过第一阈值时间，并在持续触发超过第一阈值时间时：由充电模式转换程序模块控制充电管理模块的快充协议模块对充电电压进行相应的处理和转换后输出快充模式；或，由充电模式转换程序模块控制充电管理模块的慢充协议模块对充电电压进行相应的处理和转换后输出慢充模式。

作为本发明进一步方案：主电路板上还设置有充电模式指示模块，充电模式指示模块具有信息指示件；单片微计算机的程序存储器还装载有信息指示程序模块；Type c充电电流检测程序模块获得Type c公头的输出电流从而获得当前输出的充电模式时，通过信息指示程序模块使充电模式指示模块的信息指示件指示与当前输出充电模式对应的信息。

作为本发明进一步方案：单片微计算机的程序存储器还装载有充电模式指示模块禁用/启用程序模块；触发器触发状态确认程序模块还用于确认人体触控式触发器在第二阈值时间内是否触发2次，并在第二阈值时间内触发2次时：由充电模式指示模块禁用/启用程序模块控制禁用充电模式指示模块；或，由充电模式指示模块禁用/启用程序模块控制启用充电模式指示模块；禁用充电模式指示模块时，信息指示件为不指示输出模式信息的关闭状态。

作为本发明进一步方案：信息指示件包括安装在公头壳体或接电插头上的灯光指示器。

作为本发明进一步方案：人体触控式触发器为电阻式触发器或电容式触发器。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：初始为慢充模式，确保在充电时能够避免快充对用电设备的影响，满足仅使用慢充的用户需求，起到保护作用；可通过独立于用电设备的控制器和人体触控式触发器进行充电模式切换，且切换方式仅需用户保持握持或触摸人体触控式触发器，无需手机端控制进行充电模式切换，能够避免传统手机端控制充电模式切换所带来的需要等待充电开机，以及充电模式切换过程麻烦的问题；且在进行充电模式切换时无需进行插接部的拔插，有效免去多次插拔的麻烦及对手机的影响，能够更好地保护手机。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是图1中A处局部结构放大示意图；

图3是本发明中所涉及的电路框图；

图4是本发明中所涉及的程序存储器所装载的程序模块原理框图；

图5是本发明所涉及的触发控制流程图。

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做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。

请参阅图1-5，一种带保护功能的Type c连接器，用于为用电设备100(如手机、平板电脑)充电，包括Type c母座1、连接器主体3、Type c公头10和人体触控式触发器14。

Type c母座1安装在用电设备100上，Type c母座1具有用于插接充电的插口2。

连接器主体3上设置有控制器4和接电插头13，控制器4包括主电路板5，主电路板5上设置有单片微计算机6、充电管理模块7、触发电路8、电源管理模块9，单片微计算机6内部设置有程序存储器120，并在其中装载包括主程序模块121、充电模式转换程序模块124、触发器触发状态确认程序模块125、Type c充电电流检测程序模块123、初始慢充模式程序模块122，所述各个程序模块的指令适于由单片微计算机6的处理器110加载并执行。其中，Type c公头10与主电路板5的充电管理模块7电连接，接电插头13与主电路板5的电源管理模块9电连接，人体触控式触发器14与主电路板5的触发电路8电连接。

Type c公头10具有公头壳体11和插接部12，插接部12用于与Type c母座1的插口2插接配合。连接器主体3与Type c公头10之间可以是一体连接的，也可以是可进行分开的。可进行分开的方式如：连接器主体通过一可插接的连接线与Type c公头进行连接，其中，该连接线为可插接在连接器主体上，连接器主体与该连接线的插接口类型可以是常见的USBA接口或Type c接口。

人体触控式触发器14为安装在公头壳体11的外侧或安装在接电插头13的外侧上。

在通电时，主程序模块121首先调用初始慢充模式程序模块122，使充电管理模块7输出慢充模式；

Type c充电电流检测程序模块123获得Type c公头10的输出电流从而确认当前输出的充电模式；

触发器触发状态确认程序模块125用于确认人体触控式触发器14持续触发的时间是否超过第一阈值时间，并在持续触发超过第一阈值时间时：由充电模式转换程序模块124控制充电管理模块7的快充协议模块对充电电压进行相应的处理和转换后输出快充模式；或，由充电模式转换程序模块124控制充电管理模块7的慢充协议模块对充电电压进行相应的处理和转换后输出慢充模式。

人体触控式触发器14与控制器4之间可以是通过上述的连接线进行电连接的，以确保控制器4能通过触发电路8接收人体触控式触发器14的触发信息。

对于不想使用快充的用户而言，在插上插接部12对用电设备100进行充电时，默认为输出慢充模式，无需担心快充影响。

对于想使用快充的用户而言，在插上插接部12对用电设备100进行充电后，可通过保持用手握持或触摸公头壳体上的人体触控式触发器高于第一阈值时间，或通过保持用手握持或触摸接电插头上的人体触控式触发器高于第一阈值时间，使控制器4对应启动充电模式转换程序模块124，以使充电管理模块7将慢充模式转换成快充模式，充电模式的切换上更方便。

对于在充电一段时间后，想转换充电模式的用户而言，如：突然有事需要在几分钟后出门，而手机充电的电量还很低，需要将慢充模式转化成快充模式；或外出取消，为避免快充对手机的影响，将快充模式转化成慢充模式；等。此时可通过保持用手握持或触摸公头壳体上的人体触控式触发器高于第一阈值时间，或通过保持用手握持或触摸接电插头上的人体触控式触发器高于第一阈值时间，即可完成充电模式的转换。

初始为慢充模式，确保在充电时能够避免快充对用电设备的影响，满足仅使用慢充的用户需求，起到保护作用。

可通过独立于用电设备的控制器4和人体触控式触发器14进行充电模式切换，且切换方式仅需用户保持握持或触摸人体触控式触发器14，无需手机端(用电设备端)控制进行充电模式切换，能够避免传统手机端控制充电模式切换所带来的需要等待充电开机，以及充电模式切换过程麻烦的问题；且在进行充电模式切换时无需进行插接部的拔插，有效免去多次插拔的麻烦及对手机的影响，能够更好地保护手机。

人体触控式触发器14优选为电阻式触发器或电容式触发器。用户通常为握持Typec公头的公头壳体，以将插接部插接在Type c母座的插口上，为此，人体触控式触发器14优选为安装在公头壳体11上，如图2所示，人体触控式触发器14在公头壳体11的外侧上可表现为一金属触摸片，用户在握持Type c公头10的公头壳体11时可对应握持在人体触控式触发器14上；此时，用户在进行插接部12插接完成并处于通电状态时，即开始记录人体触控式触发器14的触发时间。且人体触控式触发器14更靠近用电设备100，操作上更方便，如用户在使用手机时可使用手指保持触摸公头壳体的外侧上的金属触摸片高于第一阈值时间，即可完成充电模式的切换。

进一步地，主电路板5上还设置有充电模式指示模块15，充电模式指示模块15具有信息指示件16；单片微计算机6的程序存储器120还装载有信息指示程序模块126；Type c充电电流检测程序模块123获得Type c公头10的输出电流从而获得当前输出的充电模式时，通过信息指示程序模块126使充电模式指示模块15的信息指示件16指示与当前输出充电模式对应的信息。

信息指示件16的信息指示方式有多种，其可以是向用户提供视觉上的信息指示，如亮灯；可以是向用户提供触觉上的信息指示，如震动；可以是向用户提供听觉上的信息指示，如声音播报。

当采用视觉的方式向用户提供信息指示时，信息指示件16包括安装在公头壳体或接电插头上的灯光指示器。

灯光指示器的信息指示的过程为：慢充模式转换为快充模式后，灯光指示器全部亮灯提示；快充模式转换为慢充充模式后，灯光指示器部分亮灯提示；或、慢充模式转换为快充模式后，灯光指示器的第一种颜色灯亮灯提示，快充模式转换为慢充模式后，灯光指示器的第二种颜色灯亮灯提示，如：1)慢充模式转换为快充模式后，红灯亮，快充模式转换为慢充模式后，绿灯亮，或如：2)慢充模式转换为快充模式后，橙灯亮，快充模式转换为慢充模式后，绿灯亮，或如：3)慢充模式转换为快充模式后，橙灯亮，快充模式转换为慢充模式后，白灯亮，在此不一一例举。

当人体触控式触发器14为安装在公头壳体11上时，如图2所示，信息指示件16的灯光指示器优选安装在公头壳体11上，获知灯光指示器的指示信息更方便。用户在进行充电模式的切换控制前，首先将目光和手指移动至公头壳体，此时用户能够首先获取指示信息，能够再次判断、确认当前的充电模式；在充电模式切换完成后，用户可通过更靠近的灯光指示器及时获知是否切换完成。

更进一步地，单片微计算机6的程序存储器120还装载有充电模式指示模块禁用/启用程序模块127；触发器触发状态确认程序模块125还用于确认人体触控式触发器14在第二阈值时间内是否触发2次，并在第二阈值时间内触发2次时：由充电模式指示模块禁用/启用程序模块127控制禁用充电模式指示模块15；或，由充电模式指示模块禁用/启用程序模块127控制启用充电模式指示模块15；禁用充电模式指示模块15时，信息指示件16为不指示输出模式信息的关闭状态，如停止向充电模式指示模块输出电流，灯光指示器对应不亮灯。仅需一个人体触控式触发器即可完成充电模式的切换控制，以及完成信息指示的禁用/启用控制，有效降低硬件上的使用成本，操作集中，而且能够避免使用多个触发器所导致的防水性能变差的问题。

默认为启用充电模式指示模块，当单片微计算机6默认为启用充电模式指示模块时：在插上插接部12对用电设备100进行充电后，信息指示件16对应进行信息指示，在切换充电模式后，信息指示件16进行相应的指示，用户可在第二阈值时间内连续触摸人体触控式触发器2次，使信息指示件不指示信息，如灯光指示器灭灯。

在通过人体触控式触发器14使充电模式指示模块15再次被启用时，信息指示件16指示当前的输出充电模式所对应的信息。

实际上，本发明还提供了一种充电连接方法，包括以下步骤：

在将Type c公头的插接部插入Type c母座的插口，并处于通电状态后，

保持Type c公头的公头壳体上的人体触控式触发器的触发时间高于第一阈值时间；或，保持接电插头上的人体触控式触发器的触发时间高于第一阈值时间；

连接器主体的控制器对应启动充电模式转换程序模块，使充电管理模块对应将慢充模式转换成快充模式或将快充模式转换成慢充模式；

充电管理模块初始为输出慢充模式。

第一阈值时间为2s-5s中的任一值。第一阈值时间可优选为2.2s、2.5s、2.8s等时间较短、更快触发的值，或优选为3s、3.5、4s等时间偏长、更不易误触发的值。

当具有充电模式指示模块时，本充电连接方法还包括：

充电模式指示模块为响应于充电管理模块的当前输出充电模式而通过信息指示件向用户提供视觉和/或触觉和/或听觉上的当前输出充电模式信息指示。

进一步地，在第二阈值时间内连续2次触发人体触控式触发器，控制器对应启用充电模式指示模块或禁用充电模式指示模块；控制器禁用充电模式指示模块时，信息指示件为不指示转换模式信息的关闭状态。

第二阈值时间优选为0.8s-1.2s中的任一值，如0.8s、0.9s、1.0s。

本充电连接方法能通过独立于用电设备的人体触控式触发器和连接器主体的控制器，实现对充电模式的便捷切换，且在进行充电模式切换时，无需拔插Type c公头。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (4)

1.一种充电连接方法，其特征在于，包括以下步骤：

在将Type c公头的插接部插入Type c母座的插口，并处于通电状态后，

保持Type c公头的公头壳体上的人体触控式触发器的触发时间高于第一阈值时间；或，保持接电插头上的人体触控式触发器的触发时间高于第一阈值时间；连接器主体的控制器对应启动充电模式转换程序模块，使充电管理模块对应将慢充模式转换成快充模式或将快充模式转换成慢充模式；充电管理模块初始为输出慢充模式；

第一阈值时间为2s-5s中的任一值；

还包括充电模式指示模块，充电模式指示模块具有信息指示件；充电模式指示模块为响应于充电管理模块的当前输出充电模式而通过信息指示件向用户提供视觉和/或触觉和/或听觉上的当前输出充电模式信息指示；

在第二阈值时间内连续2次触发人体触控式触发器，控制器对应启用充电模式指示模块或禁用充电模式指示模块；控制器禁用充电模式指示模块时，信息指示件为不指示转换模式信息的关闭状态；

第二阈值时间为0.8s-1.2s中的任一值。

2.一种带保护功能的Type c连接器，用于为用电设备充电，其特征在于，包括

Type c母座，安装在用电设备上，Type c母座具有用于插接充电的插口；

连接器主体，连接器主体上设置有控制器和接电插头，控制器包括主电路板，主电路板上设置有单片微计算机、充电管理模块、触发电路、电源管理模块，接电插头与主电路板的电源管理模块电连接，单片微计算机内部设置有程序存储器，并在其中装载包括主程序模块、充电模式转换程序模块、触发器触发状态确认程序模块、Type c充电电流检测程序模块、初始慢充模式程序模块，所述各个程序模块的指令适于由单片微计算机的处理器加载并执行；

Type c公头，Type c公头与主电路板的充电管理模块电连接，Type c公头具有公头壳体和插接部，插接部用于与Type c母座的插口插接配合；

人体触控式触发器，人体触控式触发器与主电路板的触发电路电连接，人体触控式触发器为安装在公头壳体的外侧或安装在接电插头的外侧上；

在通电时，主程序模块首先调用初始慢充模式程序模块，使充电管理模块输出慢充模式；

Type c充电电流检测程序模块获得Type c公头的输出电流从而确认当前输出的充电模式；

触发器触发状态确认程序模块用于确认人体触控式触发器持续触发的时间是否超过第一阈值时间，并在持续触发超过第一阈值时间时：由充电模式转换程序模块控制充电管理模块的快充协议模块对充电电压进行相应的处理和转换后输出快充模式；或，由充电模式转换程序模块控制充电管理模块的慢充协议模块对充电电压进行相应的处理和转换后输出慢充模式。

主电路板上还设置有充电模式指示模块，充电模式指示模块具有信息指示件；单片微计算机的程序存储器还装载有信息指示程序模块；

Type c充电电流检测程序模块获得Type c公头的输出电流从而获得当前输出的充电模式时，通过信息指示程序模块使充电模式指示模块的信息指示件指示与当前输出充电模式对应的信息；

单片微计算机的程序存储器还装载有充电模式指示模块禁用/启用程序模块；

触发器触发状态确认程序模块还用于确认人体触控式触发器在第二阈值时间内是否触发2次，并在第二阈值时间内触发2次时：由充电模式指示模块禁用/启用程序模块控制禁用充电模式指示模块；或，由充电模式指示模块禁用/启用程序模块控制启用充电模式指示模块；

禁用充电模式指示模块时，信息指示件为不指示输出模式信息的关闭状态；

第一阈值时间为2s-5s中的任一值；

第二阈值时间为0.8s-1.2s中的任一值。

3.根据权利要求2所述的一种带保护功能的Type c连接器，其特征在于，信息指示件包括安装在公头壳体或接电插头上的灯光指示器。

4.根据权利要求2所述的一种带保护功能的Type c连接器，其特征在于，人体触控式触发器为电阻式触发器或电容式触发器。