CN202004505U - 节能充电装置 - Google Patents

Abstract

一种节能充电装置，用以供应电力至一电子装置，其中该电子装置具有一电连接端口；节能充电装置包含一电连接器及一充电电路。电连接器用以插设于电连接端口，且电连接器具有一接地组件及一可弹性变形的侦测端子。接触端子常态地接触该接地组件并电性导通，并可被电连接端口挤压而与接地组件分离。充电电路具有一变压模块、一触发组件、一开关组件及一控制器。变压模块，具有一次侧线圈及二次侧线圈，且第一供电端子及第二供电端子连接于二次侧线圈的二端。触发组件电连接于侦测端子，且于侦测端子电性导通于接地组件时发出一触发信号。开关组件设置于一次侧线圈的一端，且控制器接收触发信号而控制开关组件，以切换一次侧线圈的二端为断路。

Description

节能充电装置

技术领域

本实用新型有关于充电电路，特别是一种节能充电装置。

背景技术

充电电路包含一变压模块。变压模块通常具有一次侧线圈及二次侧线圈，透过电感效应将一次侧线圈接收的高电压降低为低电压后由二次侧输出。

于充电电路连接外部电力时，纵使二次侧线圈没有连接到待充电的电子装置，由于一次侧线圈仍与桥式整流线路及外部电力源构成闭回路的一次侧回路，因此一次侧线圈仍然会有电感变化而持续进行变压作业。此时，一次侧回路的阻抗与持续流动的电流将使得充电电路持续消耗电能，并转换为热能消耗，长久下来造成大量不必要的能源浪费。

实用新型内容

鉴于公知技术中，充电电路于连接外部电源但未执行充电作业时，其变压线圈仍持续地有电流通过而消耗电能的问题，本实用新型提出一种节能充电装置，可降低电能消耗。

本实用新型一或多个实施例提出一种节能充电装置，用以供应电力至一电子装置，其中电子装置具有一电连接端口。节能充电装置包含一电连接器及一充电电路。

电连接器用以插设于电连接端口，且电连接器具有一端子座、一接地组件、该接地组件电性接地；一可弹性变形的侦测端子，设置于该端子座而被该电连接端口挤压而接触或分离于该接地组件；一第一供电端子及一第二供电端子，设置于该端子座，且该第二供电端子为电性接地。

充电电路具有一变压模块具有一次侧线圈及二次侧线圈，该第一供电端子及该第二供电端子连接于该二次侧线圈的二端；一触发组件，电连接于该侦测端子，且于该侦测端子电性导通于该接地组件时发出一触发信号；及一开关组件及一控制器，该开关组件电连接于该一次侧线圈而切换该一次侧线圈为通路或断路；该控制器接收该触发信号而控制该开关组件切换。

优选地，该接地组件固定套设于该端子座之外。

优选地，该接地组件为一接地金属壳，且该接地金属壳为两端开放的管体，套设于该端子座。

优选地，该侦测端子为弹性变形的金属薄片，设置于该端子座，且被该接地组件所环绕。

优选地，该侦测端子反向折叠使该自由端位于该固定端之上。

优选地，该接地组件设置于该端子座。

优选地，该侦测端子反向折叠的金属薄片，使该自由端位于该固定端错位，且位于该接地组件之上。

优选地，该充电电路还包含：一第一输入端子及一第二输入端子，连接一交流电力源而取得交流电力；及一整流模块，具有一整流输出端及一整流接地端，且该整流模块转换交流电力为直流电力由该整流输出端；且该整流接地端为电性接地；且该一次侧线圈的二端电连接于该整流输出端及该整流接地端。

优选地，该触发组件具有：一触发信号输入端，电连接于该侦测端子；及一触发信号输出端，发出该触发信号。

本实用新型的功效在于，于电连接器未插设于电子装置时，一次侧回路并无电力输入，因此变压模块并不会消耗电力，从而节省电能消耗；而电连接器插设于电子装置时，则可迅速开启变压模块，而进行变压作业以输出具备额定电压的电力。

附图说明

图1为本实用新型第一实施例的立体分解图。

图2为本实用新型第一实施例中，充电电路的电路方块图。

图3为本实用新型第一实施例中，电连接器的立体图。

图4A及图4B为本实用新型第一实施例中，电连接器及电连接端口的剖面示意图。

图5为本实用新型第二实施例的立体分解图。

图6为本实用新型第二实施例中，电连接器的立体图。

图7A及图7B为本实用新型第二实施例中，电连接器及电连接端口的剖面示意图。

图8为本实用新型第三实施例中，充电电路的电路方块图。

符号说明

100          电连接器        110         端子座

111/112/113  端子槽          120/120a    接地组件

120b         接地金属壳      130/130a    侦测端子

131/131a     固定端          132/132a    自由端

141          第一供电端子    142         第二供电端子

200          缆线            300         本体

400          充电电路        411         第一输入端子

412          第二输入端子    420         整流模块

421          整流输出端      422         整流接地端

430          变压模块        431         一次侧线圈

431a         第一端点        431b        第二端点

432          二次侧线圈      432c        第三端点

432d         第四端点        440         触发组件

440a         光发射器        440b        光侦测器

441          侦测信号输入端  442         触发信号输出端

450          开关组件        460         控制器

470          滤波组件        480         稳压模块

481          电阻            482         稳压芯片

483          光电耦合器      483a        光发射器

483b         光侦测器        500         电连接端口

D            漏极            S           源极

G            栅极

具体实施方式

参阅「图1」及「图2」所示，为本实用新型第一实施例所揭露的一种节能充电装置，其包含一电连接器100、一缆线200及一本体300。本体300中设置一充电电路400。于第一实施例中，电连接器100的几何规格(Form Factor)以一Micro USB接头为范例，但电连接器100的几何规格并不以Micro USB接头为限，亦可为其它电连接器100的几何规格，例如标准USB接头或IEEE1394接头。

参阅「图1」所示，第一实施例的电连接器100较佳地包含一端子座110、一接地组件120、一侦测端子130、至少一第一供电端子141及一第二供电端子142。

如「图1」所示，端子座110为一绝缘材料制成的座体，至少具有三个端子槽111/112/113，分别容设侦测端子130、第一供电端子141及第二供电端子142。

如「图1」及「图3」所示，接地组件120的具体实施例为电连接器100的接地金属壳，且该接地金属壳为两端开放的管体，套设于端子座110的外；接地组件120电性接地。

如「图1」及「图3」所示，侦测端子130为可弹性变形的金属薄片，设置于端子座110上，且被接地组件120所环绕。

如「图4A」及「图4B 」所示，侦测端子130具有一固定端131及一自由端132。固定端131埋设于端子座110，使侦测端子130的至少局部位于其中一个端子槽111中；而自由端132可弹性活动于一隔离位置及一接触位置之间。

如「图4A」及「图4B 」所示，于该隔离位置时，自由端132与接地组件120保持一间隙，使侦测端子130与接地组件120之间为电性绝缘。于该接触位置时，自由端132接触接地组件120，使侦测端子130与接地组件120之间电性导通。

「图4A」及「图4B 」所示者，侦测端子130的自由端132的具体实施例可为反向折叠的金属薄片，使自由端132位于固定端131的上。固定端131较佳地藉由包覆射出成形制程(本实用新型不限于此)直接固定包埋于端子座110内，且部分的侦测端子130容置于端子槽111内，而使得侦测端子130的自由端132可弹性活动而位于隔离位置及接触位置之间。

如「图1」、「图2」及「图3」所示，第一供电端子141及第二供电端子142用以提供一直流电力，其中第一供电端子141及第二供电端子142之间具有一预定电压值，例如符合USB规范的5V直流电；通常第一供电端子141被施予5V的直流电位，而第二供电端子142电性接地而维持零电位。第一供电端子141及第二供电端子142为长条状的金属薄片，与侦测端子130平行并排设置，且第一供电端子141及第二供电端子142分别设置于侦测端子130的二侧，其中各第一供电端子141及第二供电端子142部分包埋于端子座110内，部分容置于端子槽112/113中。

如「图2」所示，为本实用新型的充电电路400的电路方块示意图，充电电路400设置于本体300中。

充电电路400包含一第一输入端子411、一第二输入端子412、一整流模块420、一变压模块430、一触发组件440、一开关组件450及一控制器460。

如「图2」所示，第一输入端子411及第二输入端子412用以连接一交流电力源，而取得交流电力。如「图1」所示，于具体实施例中，第一输入端子411及第二输入端子412为家用电力插头的二金属舌片，用以插入家用电力插座以取得交流电力。

如「图2」所示，整流模块420具有一整流输出端421及一整流接地端422。整流模块420转换交流电力为全波或半波的直流电力，而透过整流输出端421输出；又整流接地端422为电性接地。整流模块420的具体实施例为二极管桥式整流电路，用以进行全波整流，以将外部电力转换为直流型态的直流电力。

如「图2」所示，变压模块430包含一次侧线圈431及二次侧线圈432。一次侧线圈431的二端电连接于整流模块420的整流输出端421及整流接地端422，使得一次侧线圈431与整流模块420之间组成一次侧回路。

一次侧回路的具体实施例为，一次侧线圈431的第一端点431a电性连接于整流模块420的整流输出端421，一次侧线圈431的第二端点431b电性接地，而与整流接地端422电性连接。

二次侧线圈432的二端分别电性连接于第一供电端子141及第二供电端子142，而组成二次侧回路。具体实施例为，二次侧线圈432的第三端点432c电性连接于第一供电端子141，二次侧线圈432的第四端点432d与第二供电端子142都电性接地。

透过一次侧线圈431及二次侧线圈432的转换，整流模块420输出的电压被转换至一预设电压值，而由二次侧线圈432输出至第一供电端子141及第二供电端子142，从而使第一供电端子141及第二供电端子142的间的电位差达到预设电压值。

触发组件440具有一侦测信号输入端441及一触发信号输出端442。触发组件440以触发信号输入端441电连接于侦测端子130，判别侦测端子130与接地组件120之间是否电性导通，从而决定侦测端子130的自由端132位于接触位置或隔离位置。当侦测端子130与接地组件120之间电性导通(自由端132位于接触位置)，触发组件440以触发信号输出端442发出一触发信号。

触发组件440的具体实施例为光电耦合器，具有一光发射器440a及一光侦测器440b；光发射器440a可为发光二极管(LED)，光侦测器440b可为光电二极管或光敏晶体管。光发射器440a的二端分别连接于一电压源(例如该第一供电端子141)及侦测信号输入端441。当侦测端子130与接地组件120的间电性导通(自由端132位于接触位置)，光发射器440a的二端形成通路(Close-Circuit)，使光发射器440a持续对光侦测器440b发出光线。

光侦测器440b的一端电性接地，另一端连接触发信号输出端442；当光侦测器440b接收光线之后，而持续发出触发信号。

开关组件450设置于一次侧回路中，用以切换一次侧回路为断路(Open-Circuit)或通路(Closed-Circuit)。

控制器460可为一控制芯片，电性连接该开关组件450及触发组件440的触发信号输出端442。当控制器460接收到该触发信号，该控制器460控制该开关组件450，而切换一次侧回路为断路。

开关组件450的具体实施例为一晶体管，例如金氧半场效晶体管(MOSFET)；开关组件450具有一漏极D、一源极S、及一栅极G。漏极D连接于一次侧线圈431的第二端点431b，源极S电性接地，使得第二端点431b间接地透过开关组件450接地。

栅极G连接于控制器460。当控制器460接收到触发信号，控制器460不发出切换信号至栅极G，致使漏极D及源极S的间断路，而切换一次侧回路于断路。

当控制器460没有接收到触发信号，控制器460发出切换信号至栅极G，致使漏极D及源极S之间通路，而切换一次侧回路为通路，启动变压模块430进行变压作业。

如「图4A」所示，当电连接器100未插设于电子装置的电连接端口500时，侦测端子130常态地接触接地组件120，使得侦测端子130亦电性接地。此时，触发组件440的触发信号输入端441透过侦测端子130接地，致使触发组件440中的光发射器440a持续发出光线，而被光侦测器440b接收，并持续发出触发信号。控制器460在持续接收触发信号时，并不发出切换信号至开关组件450，藉以使开关组件450切换一次侧回路为断路。此时，一次侧回路无电力输入，因此变压模块430也不会进行变压作业，从而减少电能消耗。

如「图4B 」所示，当电连接器100插设于电子装置的电连接端口500以进行供电时，侦测端子130将受到电子装置的电连接端口500推挤，而分离于接地组件120，使得侦测端子130与接地线路电性绝缘。此时，触发组件440中的光发射器440a的两端成为断路，而停止发出光线，光侦测器440b亦停止发出触发信号至控制器460。控制器460发出切换信号至开关组件450，藉以使开关组件450切换一次侧回路为断路。此时，一次侧回路开始有电力输入，而使变压模块430进行变压作业以输出电力。

参阅「图5」及「图6」所示，为本实用新型第二实施例所揭露的一种节能充电装置，其包含一电连接器100、一缆线200及一本体300。本体300中设置一充电电路400。于第二实施例中，缆线200、本体300及充电电路400大致与第一实施例相同，于此不再赘述。以下仅说明第二实施例中，电连接器100与第一实施例所示者的差异。

参阅「图5」及「图6」所示，第二实施例的电连接器100较佳地包含一端子座110、一接地组件120a、一侦测端子130a、至少一第一供电端子141及一第二供电端子142。

如「图5」及「图6」所示，第二实施例的接地组件120a为独立于接地金属壳120b的组件，设置于端子座110的端子槽111中；接地组件120电性接地。

如「图5」及「图6」所示，侦测端子130a为可弹性变形的金属薄片，设置于端子座110上，且被接地金属壳120b所环绕。侦测端子130a具有一固定端131a及一自由端132a。固定端131a埋设于端子座110，使侦测端子130a的至少局部位于端子槽111中但不接触接地组件120a；而自由端132可弹性活动于一隔离位置及一接触位置之间。

如「图5」及「图6」所示，于该隔离位置时，自由端132a与接地组件120a保持一间隙，使侦测端子130a与接地组件120a之间为电性绝缘。于该接触位置时，自由端132a接触接地组件120a，使侦测端子130a与接地组件120a之间电性导通。

「图7A」及「图7B 」所示者，侦测端子130a的自由端132a的具体实施例可为反向折叠的金属薄片，使自由端132a反折之后与固定端131a错位，但同时位于接地组件120a之上。

第二实施例中的充电线路400与第一实施例相同，其差异仅在于控制器460的判断逻辑有所不同。

如「图7A」所示，当电连接器100没有插设于电子装置的电连接端口500时，侦测端子130a的自由端132a分离于接地组件120a，使得侦测端子130a与接地线路电性绝缘。此时，触发组件440中的光发射器440a的两端成为断路，而停止发出光线，光侦测器440b亦停止发出触发信号至控制器460。控制器460控制开关组件450，藉以使开关组件450切换一次侧回路为断路。此时，一次侧回路无电力输入，因此变压模块430也不会进行变压作业，从而减少电能消耗。

如「图7B 」所示，当电连接器100插设于电子装置的电连接端口500时，侦测端子130a受到电连接端口500挤压而接触接地组件120a，使得侦测端子130a亦电性接地。此时，触发组件440的触发信号输入端441透过侦测端子130a接地，致使触发组件440中的光发射器440a持续发出光线，而被光侦测器440b接收，并持续发出触发信号。控制器460在持续接收触发信号时，发出切换信号至开关组件450，藉以使开关组件450切换一次侧回路为通路。此时，一次侧回路开始有电力输入，而使变压模块430进行变压作业以输出电力。

于第一实施例及第二实施例中，控制器460并不需要常时运作，而是每个一定的周期的后判断是否接收到触发信号，而控制开关组件450。

请参阅「图8」所示，为本实用新型第三实施例所揭露的一种充电电路400，用于前述各实施例的节能充电装置中。其中，整流模块420、变压模块430、触发组件440、开关组件450及一控制器460大致与第一实施例或第二实施例相同。

如「图8」所示，第三实施例的充电电路400较佳地更包含一滤波组件470，滤波组件470的一端连接整流输出端421，另一端接地。滤波组件470的具体实施例为电容，或电容与电感的组合，用以滤除高频噪声或是突波。

此外，第三实施例的充电电路400更包含一稳压模块480，其一端连接于第一供电端子141，用以持续地侦测第一供电端子141及第二供电端子142的电位差；当第一供电端子141及第二供电端子142的电位差高于预定电压值时，稳压模块480发送警示信号至控制器460，使控制器460发出切换信号至开关组件450，藉以使开关组件450切换一次侧回路为断路，藉以使变压模块430暂停变压作业而降低第一供电端子141的电位。

稳压模块480的具体实施例包含二电阻481、一稳压芯片482及一光电耦合器483。二电阻481互相串连，使第一供电端子141透过二电阻481接地。稳压芯片482自二电阻481之间取得一输入电位，并与参考电位比较，藉以判断第一供电端子141的电位是否过高而导致第一供电端子141及第二供电端子142的电位差高于预定电压值。光电耦合器483中，光发射器483a的一端连接于第一供电端子141，另一端连接透过稳压芯片482电性接地。

若第一供电端子141及第二供电端子142的电位差高于预定电压值，代表第一供电端子141的电位过高，稳压芯片482将导通，使光电耦合器483的光发射器483a的两端通路，使光发射器483a发光而触发光侦测器483b发出警示信号至控制器460。控制器460控制开关组件450切换一次侧回路为断路，藉以使变压模块430暂停变压作业而降低第一供电端子141的电位。

反之，若第一供电端子141及第二供电端子142的电位差小于预定电压值，代表第一供电端子141的电位过低，控制器460控制开关组件450切换一次侧回路为通路，使变压模块430继续变压作业而提升第一供电端子141的电位。

第三实施例的充电电路400可任意地置换于第一实施例及第二实施例的充电电路，藉以提升充电电路400输出的稳定性。

本实用新型的功效在于，于电连接器100未插设于电子装置时，一次侧回路并无电力输入，因此变压模块430并不会消耗电力，从而节省电能消耗；而电连接器100插设于电子装置时，则可迅速开启变压模块430，而进行变压作业以输出具备额定电压的电力。

Claims (9)

1.一种节能充电装置，用以供应电力至一电子装置，所述电子装置具有一电连接端口；其特征在于，所述节能充电装置包含：

一用以插设于该电连接端口的电连接器，具有：

一端子座及一接地组件，且该接地组件电性接地；

一可弹性变形的侦测端子，设置于该端子座而被该电连接端口挤压而接触或分离于该接地组件；及

一第一供电端子及一第二供电端子，设置于该端子座，且该第二供电端子为电性接地；及

一充电电路，具有：

一变压模块，具有一次侧线圈及二次侧线圈，该第一供电端子及该第二供电端子连接于该二次侧线圈的二端；

一触发组件，电连接于该侦测端子，且于该侦测端子电性导通于该接地组件时发出一触发信号；及

一开关组件及一控制器，该开关组件电连接于该一次侧线圈而切换该一次侧线圈为通路或断路；该控制器接收该触发信号而控制该开关组件切换。

2.如权利要求1所述的节能充电装置，其特征在于，该接地组件固定套设于该端子座之外。

3.如权利要求2所述的节能充电装置，其特征在于，该接地组件为一接地金属壳，且该接地金属壳为两端开放的管体，套设于该端子座。

4.如权利要求2所述的节能充电装置，其特征在于，该侦测端子为弹性变形的金属薄片，设置于该端子座，且被该接地组件所环绕。

5.如权利要求4所述的节能充电装置，其特征在于，该侦测端子反向折叠使该自由端位于该固定端之上。

6.如权利要求1所述的节能充电装置，其特征在于，该接地组件设置于该端子座。

7.如权利要求6所述的节能充电装置，其特征在于，该侦测端子反向折叠的金属薄片，使该自由端位于该固定端错位，且位于该接地组件之上。

8.如权利要求1所述的节能充电装置，其特征在于，该充电电路还包含：

一第一输入端子及一第二输入端子，连接一交流电力源而取得交流电力；及

一整流模块，具有一整流输出端及一整流接地端，且该整流模块转换交流电力为直流电力由该整流输出端；且该整流接地端为电性接地；且该一次侧线圈的二端电连接于该整流输出端及该整流接地端。

9.如权利要求8所述的节能充电装置，其特征在于，该触发组件具有：

一触发信号输入端，电连接于该侦测端子；及

一触发信号输出端，发出该触发信号。

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