CN116231403B - 一种具有性能检测功能的usb数据线 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种具有性能检测功能的USB数据线，包括数据线体，数据线体的两端分别连接有供电端接口和受电端接口，所述数据线体内置有功能信号传输线，所述USB数据线还包括有与所述功能信号传输线电连接的性能检测模块，所述性能检测模块包括：MCU主控电路、开关控制电路以及性能检测电路；本发明通过设置性能检测模块，通过所述性能检测模块可对所述USB数据线进行性能检测，若检测到所述USB数据线的性能异常，所述MCU主控电路发出相应的控制信号，使供电设备停止对受电设备进行充电，从而可以有效防止供电端接口或受电端接口被烧坏的情况出现，并确保供电设备或充电设备的安全。

Description

一种具有性能检测功能的USB数据线
技术领域
本发明属于USB数据线领域，具体涉及一种具有性能检测功能的USB数据线。
背景技术
USB数据线是电子产品广泛应用的器材，现在市场上的通用串行总线(USB)的硬件接口形式有很多种，常用的有USB Type-A，microUSB(USB Type-B)，USB Type-C等，它们之间的差异表现在接口外观尺寸、数据传输能力、供电能力等方面。
USB Type-C，又称USB-C，是一种通用串行总线(USB)的硬件接口形式，外观上最大特点在于其上下端完全一致，与Micro-USB相比这意味着用户不必再区分USB正反面，两个方向都可以插入，因此现在成为主流的USB数据线。目前很多电子产品，如智能手机、平板电脑等电子产品的屏幕在大屏化，而受限于成本、电子产品本身的空间以及电池技术等因素，电池续航时间无法有效提升，而在没有办法解决电池续航问题的时候，为用户提供更快的充电速度便成为解决手机续航时间短的一种理所当然的方法，因此快速技术也越来越受到大家的青睐和使用。
目前，现有的USB数据线在使用时存在着以下一些问题：
(一)现有数据线在快充模式工作时，其充电电流大，因此数据线在大电流的充电过程插拔，容易产生放电风险，导致接插部位损坏；
(二)数据线在使用过程中需要与插座进行多次插拔，时间久了就会产生接触不良，不良风险累计后容易产生烧坏供电及充电接口，存在烧坏供电及充电设备等安全隐患；
(三)对于接口性能下降的数据线或接口，在充电过程中会出现充电电流过大或者温度升高等情况，由于无法对数据线的性能进行检测，在充电过程中无法及时提醒用户，也不能自动降低充电速度，确保充电设备安全。
基于上述原因，有必要提供一种可以对数据线性能进行检测的方案。
发明内容
本发明的目的在于提供一种具有性能检测功能的USB数据线，以解决上述背景技术中存在的至少一个技术问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种具有性能检测功能的USB数据线，包括数据线体，数据线体的两端分别连接有供电端接口和受电端接口，所述数据线体内置有功能信号传输线，所述USB数据线还包括有与所述功能信号传输线电连接的性能检测模块，所述性能检测模块包括：
MCU主控电路，与所述功能信号传输线电连接；
开关控制电路，与所述MCU主控电路和所述功能信号传输线均电连接；
性能检测电路，与所述MCU主控电路和所述功能信号传输线均电连接；
所述数据线体两端的供电端接口和受电端接口分别用于连接供电设备和受电设备，所述MCU主控电路用于输出相应的控制信号以控制所述开关控制电路的开关状态，以控制供电设备对受电设备是否进行充电；
所述性能检测电路用于对所述USB数据线进行性能检测，若检测到所述USB数据线的性能异常，则所述MCU主控电路发出相应的控制信号，以控制所述开关控制电路的处于断路状态，使供电设备停止对受电设备进行充电，且所述控制信号还用于控制充电异常信号的发送。
优选的，所述性能检测电路包括电压检测电路、电流检测电路或温度检测电路中的至少一种；
所述功能信号传输线包括有协议确认线、电源传输线和/或温度传感信号线；
所述MCU主控电路与所述协议确认线电连接，所述开关控制电路与所述电源传输线电连接，所述温度检测电路与所述温度传感信号线电连接；
所述电压检测电路、电流检测电路以及温度检测电路均与所述MCU主控电路电连接。
优选的，所述电压检测电路用于分别检测供电端接口与受电端接口的空载电压和带载电压,所述MCU主控电路用于分别判断空载电压和带载电压与充电协议中的标准电压的电压差值，若所述电压差值等于或大于预设电压值，则判定为压降异常并输出压降异常控制信号；所述压降异常控制信号包括压降异常提醒信号和/或中断充电信号，所述压降异常提醒信号用于提醒压降异常，所述MCU主控电路用于将所述中断充电信号输出至所述开关控制电路，以控制开关控制电路的开关状态，使供电设备停止对受电设备进行充电。
优选的，所述电流检测电路用于检测充电中的充电电流值，所述MCU主控电路用于判断所述充电电流值与充电协议中的标准充电电流的之间的电流差值，若所述电流差值等于或大于预设电流值，则判定为充电电流异常并输出电流异常控制信号；所述电流异常控制信号包括电流异常提醒信号和/或中断充电信号，所述电流异常提醒信号用于提醒充电电流异常，所述MCU主控电路用于将所述中断充电信号输出至所述开关控制电路，以控制开关控制电路的开关状态，使供电设备停止对受电设备进行充电。
优选的，所述温度检测电路用于检测供电端接口和/或受电端接口的温度值，所述MCU主控电路用于判断所述温度值是否等于或大于预设温度值，若是则判定为充电温度异常并输出温度异常控制信号；所述温度异常控制信号包括温度异常提醒信号和/或中断充电信号，所述温度异常提醒信号用于提醒充电温度异常，所述MCU主控电路用于将所述中断充电信号输出至所述开关控制电路，以控制开关控制电路的开关状态，使供电设备停止对受电设备进行充电。
优选的，所述性能检测电路还包括有与所述MCU主控电路电连接的充电异常提醒电路，该充电异常提醒电路用于接收所述充电异常信号，并发出相应的充电异常提醒信号；较佳地，所述充电异常提醒电路为灯光提醒电路。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明提供的USB数据线，其通过设置性能检测模块，可以对USB数据线的压降检测、充电电流以及温升等三个性能中的一个或多个参数进行检测，当检测到性能异常时，能及时发出相应的控制信号，可以及时发出提醒充电异常的信号并且可以及时中断充电，从而可以有效防止供电接口或充电接口被烧坏的情况出现，进而可以有效解决供电设备或充电设备在充电过程中存在因USB数据线的充电性能异常而被烧坏的安全隐患，确保供电设备或充电设备的安全。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步介绍，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。各附图中：
图1为本发明的实施例所述USB数据线的结构示意框图；
图2为本发明的实施例所述性能检测模块的电路原理示意图；
图3为本发明的实施例所述性能检测电路的电路原理示意图；
图4为本发明的实施例所述MCU主控电路的具体电路图；
图5为本发明的实施例所述电压检测电路的电路图；
图6为本发明实施例所述温度检测电路的电路图。
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。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“顶/底端”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”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，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，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例1
请参阅图1-3，本实施例提供的技术方案如下：
一种具有性能检测功能的USB数据线，包括数据线体，数据线体的两端分别连接有供电端接口和受电端接口，所述数据线体内置有功能信号传输线，所述USB数据线还包括有与所述功能信号传输线电连接的性能检测模块，所述性能检测模块包括：
MCU主控电路，与所述功能信号传输线电连接；
开关控制电路，与所述MCU主控电路和所述功能信号传输线均电连接；
性能检测电路，与所述MCU主控电路和所述功能信号传输线均电连接；
所述数据线体两端的供电端接口和受电端接口分别用于连接供电设备和受电设备，所述MCU主控电路用于输出相应的控制信号以控制所述开关控制电路的开关状态，以控制供电设备对受电设备是否进行充电；
所述性能检测电路用于对所述USB数据线进行性能检测，若检测到所述USB数据线的性能异常，则所述MCU主控电路发出相应的控制信号，以控制所述开关控制电路的处于断路状态，使供电设备停止对受电设备进行充电，且所述控制信号还用于控制充电异常信号的发送。
具体地，当性能检测电路检测到所述USB数据线的性能异常，所述MCU主控电路发出相应的控制信号，以控制所述开关控制电路处于断路状态，从而使供电设备停止对受电设备进行充电，进而可有效防止供电接口或充电接口被烧坏的情况出现，有效解决供电设备或充电设备在充电过程中存在因USB数据线的充电性能异常而被烧坏的安全隐患，确保供电设备或充电设备的安全。
本实施例中的开关控制电路，其受控于所述MCU主控电路，所述MCU主控电路可输出相应的控制信号来控制开关控制电路的开关状态(即控制开关控制电路处于通路状态或断路状态)，从而可以通过MCU主控电路和开关控制电路来实现控制充电状态，以控制供电设备对受电设备进行充电，或者控制供电设备停止对受电设备进行充电。本实施例中的开关控制电路，其主要功能类似于一个电子开关，其采用现有技术中的开关电路即可现有其功能，本领域技术人员可以根据需要选择现有技术中相应的开关电路。另外，所述MCU主控电路同样可以采用现有技术中的MCU主控电路即可现有其功能，本领域技术人员可以根据需要选择现有技术中相应的MCU主控电路。
为了提醒用户所述USB数据线的充电性能异常，所述控制信号还用于控制充电异常信号的发送，例如充电设备为手机，手机上有用于显示充电状态的指示灯，若充电正常，则指示灯显示状态为闪烁，若充满电则指示灯显示状态为绿色，若充电异常则指示灯显示状态为红色，因此所述充电异常信号可以是用于使充电设备上的用于显示充电状态的指示灯显示为红色的充电异常信号。
为了更好地提醒用户，在一个优选的实施例中，所述性能检测电路还包括有与所述MCU主控电路电连接的充电异常提醒电路，该充电异常提醒电路用于接收所述充电异常信号，并发出相应的充电异常提醒信号；在一个具体的实施例中，所述充电异常提醒电路为现有技术中的灯光提醒电路，在该灯光提醒电路中，具体可以通过多种颜色的灯光显示状态来作为充电异常提醒信号，如灯光提醒电路中的灯光可以有红色、黄色，绿色、白色以及闪烁等灯光状态。
在一个优选的实施例中，所述性能检测电路包括电压检测电路、电流检测电路或温度检测电路中的至少一种；
所述功能信号传输线包括有协议确认线、电源传输线和/或温度传感信号线；
所述MCU主控电路与所述协议确认线电连接，所述开关控制电路与所述电源传输线电连接，所述温度检测电路与所述温度传感信号线电连接；
所述电压检测电路、电流检测电路以及温度检测电路均与所述MCU主控电路电连接。
在一个具体的实施例中，所述性能检测电路包括电压检测电路、电流检测电路以及温度检测电路，所述功能信号传输线包括有协议确认线、电源传输线以及温度传感信号线；所述性能检测电路和所述功能信号传输线的电路连接关系如附图2及附图3所示，在此不再详述。
如附图2或附图3所示，所述数据线体内置的功能信号传输线,其具体包括有协议确认线CC、电源传输线(包括正极线VBUS和接地线GND)以及温度传感信号线NTC；其中，协议确认线CC用于充电协议的确认，该协议确认线CC与所述MCU主控电路连接，电源传输线用于加载电源电压，其中USB数据线两个接口的正极线VBUS均与所述开关控制电路连接，通过开关控制电路的开关状态控制正极线VBUS的通断；所述温度传感信号线NTC则用于传输所述温度检测电路检测的温度数据。
在现有Type-C接口的USB数据线中，其本身设置有配置通道线CC,电源传输线(正极线VBUS和接地线GND),因此本实施例所述USB数据线，可以采用现有技术中的Type-C接口的USB数据线中增加一个温度传感信号线NTC，同时将正极线VBUS进行相应的调整，使两个接口(供电端接口和受电端接口)两端的正极线VBUS分别与所述开关控制电路连接即可。另外，本实施例中的USB数据线支持现有技术中的充电电压5V、充电电流3.0A，充电电压5V、充电电流2.0A，或充电电压5V、充电电流1.0A等充电协议。
相应地，所述MCU主控电路中的MCU存储有上述现有技术中的一种或多种的充电协议的相关程序，以在充电过程中对供电设备(如充电器)和受电端设备(如手机)进行确认其支持的充电协议，从而可以在充电过程中确认充电的标准电压和标注充电电流。所述MCU主控电路中的MCU的IO口与所述协议确认线CC连接，以便所述MCU主控电路可以对所述协议确认线CC进行读写操作。在实际应用中，如果在充电过程中无法进行充电协议的通信确认，将默认为充电电压5V、充电电流1.0A的充电协议作为标准进行充电，即默认以充电电压为5V、充电电流1.0A的标准对受电端设备(如手机)进行充电。
以下简要说明所述性能检测电路的作用，其中：
本发明实施例中，所述电压检测电路用于分别检测供电端接口与受电端接口的空载电压和带载电压,所述MCU主控电路用于分别判断空载电压和带载电压与充电协议中的标准电压(如5V)的电压差值，若所述电压差值等于或大于预设电压值，则判定为压降异常并输出压降异常控制信号，其中，所述预设电压值可以是0.2V、0.3V等，当然也可以是其他数值，具体数值可以根据实际需要优化调整；优选地，所述压降异常控制信号包括压降异常提醒信号和/或中断充电信号，所述压降异常提醒信号用于提醒压降异常，所述MCU主控电路用于将所述中断充电信号输出至所述开关控制电路，以控制开关控制电路的开关状态，使供电设备停止对受电设备进行充电；
本发明实施例中，所述电流检测电路用于检测充电中的充电电流值，所述MCU主控电路用于判断所述充电电流值与充电协议中的标准充电电流(如1A)的之间的电流差值，若所述电流差值等于或大于预设电流值，则判定为充电电流异常并输出电流异常控制信号，其中所述预设电流值可以0.2A、0.3A等，当然也可以是其他电流值，具体数值可以根据实际需要优化调整；优选地，所述电流异常控制信号包括电流异常提醒信号和/或中断充电信号，所述电流异常提醒信号用于提醒充电电流异常，所述MCU主控电路用于将所述中断充电信号输出至所述开关控制电路，以控制开关控制电路的开关状态，使供电设备停止对受电设备进行充电。
本发明实施例中，所述温度检测电路用于检测供电端接口和/或受电端接口的温度值，所述MCU主控电路用于判断所述温度值是否等于或大于预设温度值，若是则判定为充电温度异常并输出温度异常控制信号，其中所述预设温度值可以40℃、45℃、50℃等，当然也可以是其他温度值，具体温度值可以根据实际需要优化调整；优选地，所述温度异常控制信号包括温度异常提醒信号和/或中断充电信号，所述温度异常提醒信号用于提醒充电温度异常，所述MCU主控电路用于将所述中断充电信号输出至所述开关控制电路，以控制开关控制电路的开关状态，使供电设备停止对受电设备进行充电。在实际应用时，可以将所述温度检测电路中的温度传感器(或温度检测部件)设置在供电端接口上和受电端接口上，或者设置在供电端接口和受电端接口的附近位置处，以便可以更好更准确地检测供电端接口和受电端接口的温度。
本发明实施例通过设置所述电压检测电路，可以检测USB数据线在充电过程中供电端接口和受电端接口的压降，通过检测压降，可以监测供电端接口和受电端接口的接触可靠性，如接插不到位，接插间隙偏大，供电端接口或受电端接口的接触点有异物，接触点长时间使用后产生污垢、氧化等情况可以通过检测压降是否正常检测出来；其中，电压检测电路为现有技术中常用的功能电路，其具体实现电压检测功能的电路有多种，本领域技术人员可以根据实际需要选用相应的电压检测电路，在此不作具体限定。
本发明实施例通过设置通过所述电流检测电路，可以用于检测在充电过程中的充电电流与充电协议中的标准充电电流之间的电流差值，若电流差值达到一定的数值，则说明充电异常，如受电端接口出现异常短路，USB数据线扭破绝缘层、或者外力碾压导致绝缘层破碎等情况导致出现短路情况，这时的检测到的电流值会大大超过充电协议中的标准充电电流值，电流差值会很大，当监测到所述电流差值过大时，说明USB数据线的受电端接口，供电端接口可能短路，或者USB数据线可能破损导致短路，此时MCU主控电路可以及时输出中断充电信号输出至所述开关控制电路，使开关控制电路处于断路状态，从而使供电设备停止对受电设备进行充电，避免进一步伤害到受电端接口，供电端接口以及充电设备等；又或者是供电设备(如充电器)故障无法充电，或者是USB数据线的供电端接口接触不良无法充电，或者是USB数据线破损导致断路无法充电等情况会导致所述电流检测电路无法检测到充电电流，此时的电流差值也会较大，通过所述电流异常提醒信号，可以及时提醒用户无法充电，此时用户可以检测是否接口(供电端接口或受电端接口)插接不良、充电器故障或者是USB数据线破损等情况。其中，电流检测电路为现有技术中常用的功能电路，其具体实现电流检测功能的电路有多种，本领域技术人员可以根据实际需要选用相应的电流检测电路，在此不作具体限定。
本发明实施例通过设置所述温度检测电路，可以检测USB数据线的供电端接口或受电端接口的温度值，从而可以判断USB数据线在充电过程中是否出现温升超标的情况。例如，在环境温度过高，受电设备(如手机)需要长时间充电需求的情况下，如果供电端接口或受电端接口(充电设备接口)接触不良或USB线体受损导致供电能力下降时，容易产生温升超标的情况，通过所述温度检测电路检测USB数据线的供电端接口或受电端接口的温度值，可以及时起到警戒或预警提示的作用。例如若检测到的温度值大于某一预设温度值(如40℃或45℃)，所述MCU主控电路输出温度异常控制信号,使灯光提醒电路输出相应的温度异常提醒信号，用户可以及时检测是否存在供电端接口或受电端接口接触不良的情况；若检测到供电端接口或受电端接口的温度过高，检测到的温度大于或等于预设中断充电温度值(如50℃)，则所述MCU主控电路输出中断充电信号，使开关控制电路处于断路状态，从而使供电设备停止对受电设备进行充电，进而可以有效保护USB数据线和受电设备。其中，温度检测电路为现有技术中常用的功能电路，其具体实现温度检测功能的电路有多种，本领域技术人员可以根据实际需要选用相应的温度检测电路，在此不作具体限定。
本发明提供的USB数据线，其通过设置性能检测模块，可以对USB数据线的压降检测、充电电流以及温升等三个性能检测中的一个或多个参数进行检测，当检测到性能异常时，能及时发出相应的控制信号，可以及时发出提醒充电异常的信号并且可以及时中断充电，从而可以有效防止供电接口或充电接口被烧坏的情况出现，进而可以有效解决供电设备或充电设备在充电过程中存在因USB数据线的充电性能异常而被烧坏的安全隐患，确保供电设备或充电设备的安全。
实施例2
本实施例2提供一种更为详细具体的具有性能检测功能的USB数据线，如附图3-5所示，本实施例提供的USB数据线，其采用在现有Type-C接口的USB数据线中的基础上，将供电端接口(用于与供电设备(如充电器)连接的接口，本实施例将其称为USB接口)和受电端接口(用于与充电设备连接的接口，本实施例将其称为充电设备接口)两端的正极线VBUS进行相应的调整，使两端的接口的正极线VBUS分别与所述开关控制电路连接。本实施例中的USB数据线支持现有技术中的充电电压5V、充电电流2.0A，或充电电压5V、充电电流1.0A等充电协议。其中，所述开关控制电路中的开关器件，具体可以采用三极管、MOS管、碳化硅开关管、氮化镓开关管等开关管；作为优选，所述开关控制电路采用体积较小的集成模块。
优选地，本实施例中的MCU主控电路中的MCU的型号具体为M0518LD2AE，具体如附图4所示。所述MCU的存储有上述现有技术中的充电电压5V、充电电流2.0A，和充电电压5V、充电电流1.0A等两种充电协议的相关程序。
所述性能检测电路包括电压检测电路和/或电流检测电路，本实施例中，所述电压检测电路主要利用电阻和MUC的IO口进行电压采样检测，具体如附图5所示；在附图5中，标号VBUS1和VBUS2的电气节点与所述开关控制电路连接，标号VC1和VC2的电气节点分别与MCU主控电路中的IO口连接；附图5中的第一电压检测电路和第二电压检测电路分别用于检测USB接口和充电设备接口端的电压；所述电流检测电路则可以利用电流传感器或霍尔电流检测芯片等方法来检测充电电流，如可以利用具体型号为ACS712ELCTR-20A-T或APS12450LLHALT等电流检测芯片组成的电流检测电路来检测充电电流。
所述充电异常提醒电路采用现有技术中常用的LED灯光提醒电路，其可以具有一组或多组的LED灯，每组LED灯可以有红色、黄色，绿色、白色以及闪烁等灯光状态。具体地，本实施例中的LED灯光提醒电路设置有两组LED灯，分别用于显示是否存在压降异常的提醒信号和是否存在充电电流异常的提醒信号，每组LED灯可以有红色、绿色等灯光状态。例如其中一组为压降异常提醒LED灯，另外一组为充电电流异常提醒信号LED灯，当LED灯显示为绿色时代表电压或电流正常，当LED灯显示为红色时代表电压或电流异常。当然，本实施例中的LED灯光提醒电路也可以设置有一组LED灯，该组LED灯有红色、黄色，绿色、白色以及闪烁等灯光状态，当LED灯显示为绿色时代表电压正常，当LED灯显示为红色时代表电压异常，当LED灯显示为白色时代表充电电流正常，当LED灯显示为黄色时代表充电电流异常，具体的显示状态对应的提醒信息，可以根据实际需要进行定义，以方便用户及时获取对应的压降异常或充电电流异常的提醒信息。
在一具体的应用实施例中，本实施例中的USB数据线利用到支持充电电压为5V,充电电流为2.0A的充电器(即供电设备)对支持手机(即受电设备)进行充电，具体进行充电时，供电端接口(USB接口)插接到充电器中，供电端接口(充电设备接口)插接到手机中，所述MCU主控电路通过所述协议确认线CC进行充电协议的通信确认，当确认以充电电压为5V,充电电流为2.0A的充电协议中标准进行充电后，则所述MCU主控电路输出相应的控制信号，使开关控制电路处于通路状态，充电器开始对手机进行充电，此时充电过程中的标准电压为5V，标准充电电流为2.0A。
在充电过程中，所述电压检测电路会分别检测供电端接口与受电端接口的空载电压和带载电压,所述MCU主控电路则分别判断检测到的空载电压和带载电压与充电协议中的标准电压(5V)的电压差值，若所述电压差值等于或大于预设电压值(0.2V)，则判定为压降异常，并且所述MCU主控电路输出压降异常控制信号，所述LED灯光提醒电路显示相应的灯光状态，以提醒用户存在压降异常，同时所述MCU主控电路输出中断充电信号输出至所述开关控制电路，使开关控制电路处于断路状态，进而使充电器停止对手机进行充电，进而可实现对手机或充电器的保护；同时用户在看到相应的灯光提醒信号后，可以及时检查供电端接口和受电端接口的接触是否存在接插不到位，接插间隙偏大，供电端接口或受电端接口的接触点是否存在异物或氧化等情况而导致接口的接触不良的情况，此时用户可以根据检查到的情况及时采取相应的处理措施。
在充电过程中，所述电流检测电路会检测充电过程中的充电电流值，所述MCU主控电路则判断检测所得的充电电流值与充电协议中的标准充电电流(2.0A)的之间的电流差值，若所述电流差值等于或大于预设电流值(0.2A)，则判定为充电电流异常，并且所述MCU主控电路输出电流异常控制信号，所述LED灯光提醒电路显示相应的灯光状态，以提醒用户存在充电电流异常，同时所述MCU主控电路输出中断充电信号输出至所述开关控制电路，使开关控制电路处于断路状态，进而使充电器停止对手机进行充电，进而可实现对手机或充电器的保护；同时用户在看到相应的灯光提醒信号后，可以及时检查USB数据线中的供电端接口和受电端接口是否存在异常短路，或者USB数据线是否存在扭破绝缘层、或者外力碾压导致绝缘层破碎等情况而导致出现短路情况，此时用户可以根据检查到的情况及时采取相应的处理措施。
在一个具体的实施例中，当所述MCU主控电路通过所述协议确认线CC进行充电协议的通信确认过程中，若无法确认相应的充电协议，则默认以充电电压为5V,充电电流为1.0A的充电协议中标准进行充电后，即此时充电过程中的标准电压为5V，标准充电电流为1.0A。
另外，需要说明的是，所述USB数据线的接口类型也可以采用其它类型的接口，如Type-A接口或Type-B接口的USB数据线，只有其设置有所述功能信号传输线和所述性能检测模块即可，接口的类型不作具体的限定，本领域技术人员可以根据实际应用采取相应类型的接口。
实施例3
本实施例3提供一种具有性能检测功能的USB数据线的区别在于，在上述实施例2的基础上，所述性能检测电路增加了温度检测电路，同时所述功能信号传输线增加了温度传感信号线NTC。通过增加所述温度检测电路和所述温度传感信号线NTC，可以有效检测USB数据线的供电端接口或受电端接口的温度值，从而可以判断USB数据线在充电过程中是否出现温升超标的情况。
在一个具体的实施例中，所述温度检测电路可以采用如附图6所示的具有温度检测功能的电路，其主要通过温度传感器(或温度检测元件)和运算放大器芯片(如运算放大器芯片的芯片型号为BA10358)组成；其中温度传感器可以采用是正温度系数特性的温度传感器(PTC)，也可以是负温度系数特性的温度传感器(NTC)，还可以是热电偶的温度传感器(KT)，所述温度检测元件具体可以采用热敏电阻(RT)等元件。上述温度传感器(或温度检测元件)具体可以设置在供电端接口上和受电端接口上，或者设置在供电端接口和受电端接口的附近位置处，以更准确地检测供电端接口和受电端接口的温度。
在充电过程中，充电器和手机(如电池和手机机身)的温度一般都会上升，有时候甚至会感觉到烫手的情况，一般来说，在正常的充电过程中，充电器或手机的温度在30℃-40℃是比较正常，有时甚至会超出一些也有可能，正常情况一般不会超过45℃，如果温度达到50℃，则会对充电器和手机(尤其是手机电池)造成损害，因此在充电过程中如果出现温升过高的情况，则有可能对充电器和手机造成损害，严重的甚至会出现烧坏充电器和手机的情况出现。在充电过程中，如果供电端接口(USB接口)或受电端接口(充电设备接口)接触不良，或者USB线体受损导致供电能力下降时，也会容易造成温升过高的情况，因此，在充电过程中利用所述温度检测电路检测充电过程中的USB数据线的供电端接口或受电端接口的温度值，可以有效保护充电器和手机。
在充电过程中，利用所述温度检测电路检测供电端接口与受电端接口的温度，所述MCU主控电路判断检测到温度值进行判断是否大于预设温度值(该预设温度值包括预设警示温度值(如40℃、45℃等，具体可根据实际需要设置)和预设中断充电温度值(如50℃、52℃等，具体可根据实际需要设置))，若检测到的温度值大于预设警示温度值，则所述MCU主控电路则判定为充电温度异常并输出温度异常控制信号，使所述LED灯光提醒电路显示相应的灯光状态，以提醒用户存在充电温度异常，可以使得用户及时检查USB数据线中的供电端接口和受电端接口是否存在接触不良或数据线提受损等情况，此时用户可以根据检查到的情况及时采取相应的处理措施，若检测到的温度值大于预设中断充电温度值，所述MCU主控电路输出中断充电信号输出至所述开关控制电路，使开关控制电路处于断路状态，进而使充电器停止对手机进行充电，进而可实现对手机或充电器的保护。
实施例4
本实施例4提供的一种具有性能检测功能的USB数据线，其与实施例3的区别在于，所述性能检测电路没有设置所述电压检测电路和电流检测电路，其余与实施例3提供的USB数据线相同，也就是说本实施例4提供的USB数据线没有检测电压和检测电流的功能，但其具有温度检测功能，可以在充电过程中有效检测USB数据线的供电端接口或受电端接口的温度值，从而可以判断USB数据线在充电过程中是否出现温升超标的情况。
在本实施例中，当温度检测电路检测到的温度值大于预设警示温度值而小于预设中断充电温度值时，所述MCU主控电路则判定为充电温度异常并输出温度异常控制信号，使所述LED灯光提醒电路显示相应的灯光状态，同时还会输出相应的控制信号，以降低充电电流，如充电电流有原来的2.0A降低到1.0A。具体地，当温度检测电路检测到的温度值大于预设警示温度值而小于预设中断充电温度值时，所述MCU主控电路输出相应的控制信号，使供电端(充电器)对受电端(手机)以预设最低充电电流的充电标准协议(如预设最低充电电流的充电标准协议为充电电压5V、充电电流1.0A(或充电电流0.5A等，具体可以根据实际需要设置))进行充电。
实施例5
本实施例5提供的一种具有性能检测功能的USB数据线，其与实施例2的区别在于，在上述实施例2的基础上，增加上述实施例4所述的温度检测电路，其余与实施例2提供的USB数据线相同。也就是说本实施例5提供的USB数据线，不仅具有检测电压和检测电流的功能，还具有温度检测功能，使其可以在充电过程中有效检测USB数据线的供电端接口或受电端接口的温度值，当检测所得的温度值大于预设警示温度值，则所述MCU主控电路则判定为充电温度异常并输出温度异常控制信号，使所述LED灯光提醒电路显示相应的灯光状态，以提醒用户存在充电温度异常，当温度检测电路检测到的温度值大于预设警示温度值而小于预设中断充电温度值时，所述MCU主控电路则判定为充电温度异常并输出温度异常控制信号，使所述LED灯光提醒电路显示相应的灯光状态，同时还会输出相应的控制信号，以降低充电电流，从而可实现降低充电过程中的温升；当检测到的温度值大于预设中断充电温度值，所述MCU主控电路输出中断充电信号输出至所述开关控制电路，使开关控制电路处于断路状态，进而使充电器停止对手机进行充电，进而可实现对手机或充电器的保护。
本实施例5中提供的一种具有性能检测功能的USB数据线，其与实施例3相比，其多了一个“当温度检测电路检测到的温度值大于预设警示温度值而小于预设中断充电温度值时，自动降低充电电流”的功能。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，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。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 (8)

1.一种具有性能检测功能的USB数据线，包括数据线体，数据线体的两端分别连接有供电端接口和受电端接口，其特征在于，所述数据线体内置有功能信号传输线，所述USB数据线还包括有与所述功能信号传输线电连接的性能检测模块，所述性能检测模块包括：
MCU主控电路，与所述功能信号传输线电连接；
开关控制电路，与所述MCU主控电路和所述功能信号传输线均电连接；
性能检测电路，与所述MCU主控电路和所述功能信号传输线均电连接；
所述数据线体两端的供电端接口和受电端接口分别用于连接供电设备和受电设备，所述MCU主控电路用于输出相应的控制信号以控制所述开关控制电路的开关状态，以控制供电设备对受电设备是否进行充电；
所述性能检测电路用于对所述USB数据线进行性能检测，若检测到所述USB数据线的性能异常，则所述MCU主控电路发出相应的控制信号，以控制所述开关控制电路的处于断路状态，使供电设备停止对受电设备进行充电，且所述控制信号还用于控制充电异常信号的发送；
所述性能检测电路包括电压检测电路、电流检测电路或温度检测电路中的至少一种；
所述功能信号传输线包括有协议确认线、电源传输线和/或温度传感信号线；所述协议确认线用于充电协议的确认，所述MCU主控电路中的MCU存储有一种或多种的充电协议的相关程序，以在充电过程中对供电设备和受电端设备进行确认其支持的充电协议；
所述MCU主控电路与所述协议确认线电连接，所述开关控制电路与所述电源传输线电连接，所述温度检测电路与所述温度传感信号线电连接；
所述电压检测电路、电流检测电路以及温度检测电路均与所述MCU主控电路电连接；
所述电压检测电路用于分别检测供电端接口与受电端接口的空载电压和带载电压,所述MCU主控电路用于分别判断空载电压和带载电压与充电协议中的标准电压的电压差值，若所述电压差值等于或大于预设电压值，则判定为压降异常并输出压降异常控制信号；
所述电流检测电路用于检测充电中的充电电流值，所述MCU主控电路用于判断所述充电电流值与充电协议中的标准充电电流的之间的电流差值，若所述电流差值等于或大于预设电流值，则判定为充电电流异常并输出电流异常控制信号；
所述温度检测电路中的温度传感器或温度检测元件设置在供电端接口上和受电端接口上，或者设置在供电端接口和受电端接口的附近位置处；所述温度检测电路用于检测供电端接口和/或受电端接口的温度值，所述MCU主控电路用于判断所述温度值是否等于或大于预设温度值，若是则判定为充电温度异常并输出温度异常控制信号；当温度检测电路检测到的温度值大于预设警示温度值而小于预设中断充电温度值时，输出相应的控制信号，以降低充电电流。
2.根据权利要求1所述的USB数据线，其特征在于，当所述MCU主控电路通过所述协议确认线进行充电协议的通信确认过程中，若无法确认相应的充电协议，则默认以充电电压为5V,充电电流为1.0A的充电协议中标准进行充电。
3.根据权利要求1所述的USB数据线，其特征在于，当温度检测电路检测到的温度值大于预设警示温度值而小于预设中断充电温度值时，所述MCU主控电路输出相应的控制信号，使供电端对受电端以预设最低充电电流的充电标准协议进行充电。
4.根据权利要求1所述的USB数据线，其特征在于，所述压降异常控制信号包括压降异常提醒信号和/或中断充电信号，所述压降异常提醒信号用于提醒压降异常，所述MCU主控电路用于将所述中断充电信号输出至所述开关控制电路，以控制开关控制电路的开关状态，使供电设备停止对受电设备进行充电。
5.根据权利要求1所述的USB数据线，其特征在于，所述电流异常控制信号包括电流异常提醒信号和/或中断充电信号，所述电流异常提醒信号用于提醒充电电流异常，所述MCU主控电路用于将所述中断充电信号输出至所述开关控制电路，以控制开关控制电路的开关状态，使供电设备停止对受电设备进行充电。
6.根据权利要求1所述的USB数据线，其特征在于，所述温度异常控制信号包括温度异常提醒信号和/或中断充电信号，所述温度异常提醒信号用于提醒充电温度异常，所述MCU主控电路用于将所述中断充电信号输出至所述开关控制电路，以控制开关控制电路的开关状态，使供电设备停止对受电设备进行充电。
7.根据权利要求1-6任意一项所述的USB数据线，其特征在于，所述性能检测电路还包括有与所述MCU主控电路电连接的充电异常提醒电路，该充电异常提醒电路用于接收所述充电异常信号，并发出相应的充电异常提醒信号。
8.根据权利要求7所述的USB数据线，其特征在于，所述充电异常提醒电路为灯光提醒电路。
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