CN202817694U

CN202817694U - 一种usb插座的充电保护电路及usb插座

Info

Publication number: CN202817694U
Application number: CN 201220412115
Authority: CN
Inventors: 李嵩; 吴祖智
Original assignee: DONGGUAN HUIYAN ELECTRONIC Co Ltd
Current assignee: DONGGUAN HUIYAN ELECTRONIC Co Ltd
Priority date: 2012-08-17
Filing date: 2012-08-17
Publication date: 2013-03-20
Anticipated expiration: 2022-08-17

Abstract

本实用新型公开了一种USB插座的充电保护电路及USB插座，其上设有过电压保护模块、过电流保护模块及自适应充电模块，同时通过分压单元、限压单元、限流单元、输出开关单元及控制单元之间的电性连接，利用第二三极管是否导通来控制场效应管通断，进而在过电流或过电压时切断输出电源起到保护作用，同时利用控制芯片的锁定状态来使得充电平稳进行；本实用新型一种USB插座通过在绝缘本体后端部贴合设置电路基板，并在电路基板上设置有充电保护电路模块，使得USB插座具有过电压保护、过电流保护及自适应充电功能。

Description

一种USB插座的充电保护电路及USB插座

技术领域

本实用新型涉及产品的供电领域，尤其是涉及一种USB插座的充电保护电路及USB插座。

背景技术

随着电子技术的发展，各种各样的电子产品已经成为人们日常生活中的必备品，比如手机、MP3、数字相机等。然而，所有的电子产品都需要电源供给才能工作，一般是采用可充电电池来供电，为了体积的小型化，通常电池的容量也是比较有限的，这使得人们经常因电池的电量用完而需要进行充电。目前常见的充电方式是通过接市电进行充电，即在室内或固定的建筑物内。这对于常在外面的人们来说很不方便。

尤其是笔记本计算机的广泛使用，用USB接口提供电池充电的电源已十分常见，甚至说目前通过USB接口来取得电源的方式在电子产品中形成一种趋势，很多电子产品在配备一条市电充电电源线的同时还配备一条可用USB端口取电的连接线，以使可透过计算机的USB端口来供电。

利用计算机的USB的输出电压直接给充电电池充电时，USB输出电压存在着波动。当将USB的输出电压直接接到充电电池的两端时，在充电电池与USB的输出电路之间没有保护电路，没有考虑到USB输出电压的波动，因此，对充电电池与USB的输出电路之间没有保护电路，没有考虑到USB输出电压的波动，因此，对充电电池的寿命产生影响，而且，充电电池会影响USB输出电路的工作，存在着安全隐患。

然而，现有的USB线缆只是简单的一条接口连接线，仅能起到连接与导电的作用，因而不能保证充电电流在最大充电电流以内，显然这对充电电池不能起到保护的作用，不利于保证充电电池的使用寿命，相反，在一些电压或电流异常的情况下，还会直接导致电池的损坏。

实用新型内容

本实用新型是针对上述背景技术存在的缺陷提供一种USB插座的充电保护电路及USB插座，其上设有过电压保护模块、过电流保护模块及自适应充电模块，不仅实现过载保护，而且有利用保证电池的正常使用寿命。

为实现上述目的，本实用新型公开了一种USB插座的充电保护电路，其包括输入接口单元、分压单元、限压单元、限流单元、输出开关单元及控制单元，所述输入接口单元设置有第一端口及第二端口，其特征在于：所述分压单元包括第一电阻及第二电阻，所述限压单元包括稳压二极管，所述第一电阻一端电性连接第一端口，所述第一电阻另一端与第二电阻一端电性连接，所述第二电阻另一端与所述稳压二极管阳极电性连接，所述稳压二极管阴极电性连接于第二端口；所述输出开关单元包括第二三极管及场效应管，所述第二三极管基极电性连接于所述第一电阻及第二电阻之间，所述第二三极管发射极与第一端口电性连接，所述第二三极管集电极与所述场效应管栅极电性连接，所述场效应管另两端分别电性连接于第一端口与控制单元输入端之间；所述限流单元包括第三电阻、第五电阻、第六电阻、第一电容、第三三极管及第四三极管，所述第三电阻一端与所述第二三极管集电极电性连接，所述第三电阻另一端与第三三极管基极、第四三极管集电极及第一电容一端电性连接，所述第三三极管集电极电性连接于所述第二电阻与稳压二极管之间，所述第三三极管发射极及第一电容另一端与第二端口电性连接，所述场效应管与第五电阻一端及第四三极管发射极电性连接，所述第五电阻另一端与第六电阻一端及控制单元正输入端电性连接，所述第六电阻另一端与第四三极管基极电性连接；所述控制单元包括控制芯片及输出引脚，所述控制芯片负输入端接地，所述输出引脚包括数据引脚及充电引脚，所述数据引脚电性连接所述控制芯片输出端，所述充电引脚分别电性连接第五电阻另一端及第二端口，所述控制芯片控制数据引脚输出电压通信信号。

进一步地，所述场效应管为P沟道增强型，所述场效应管漏极与第一端口电性连接，所述场效应管源极与控制单元输入端电性连接。

进一步地，所述控制单元还包括第七电阻，所述第七电阻一端电性连接场效应管源极，所述第七电阻另一端电性连接所述控制芯片检测端。

为实现上述目的，本实用新型公开了一种USB插座，其包括绝缘本体、导电端子、电路基板、引脚端子、遮蔽壳体及后盖，所述绝缘本体上设置有若干端子槽，所述导电端子卡持于端子槽内并延伸出绝缘本体后端部外侧，所述电路基板贴合于绝缘本体后端部，所述电路基板上设置有充电保护电路模块，所述导电端子一端电性焊接于所述电路基板上，所述引脚端子固持于所述电路基板上并弯折延伸形成接触部，以连接外部电路。所述遮蔽壳体遮覆于所述绝缘本体外侧，所述后盖与所述电路基板匹配贴合，所述遮蔽壳体及后盖固持围设所述绝缘本体及电路基板。

综上所述，本实用新型一种USB插座的充电保护电路通过分压单元、限压单元、限流单元、输出开关单元及控制单元之间的电性连接，利用第二三极管是否导通来控制场效应管通断，进而在过电流或过电压时切断输出电源起到保护作用，同时利用控制芯片的锁定状态来使得充电平稳进行；本实用新型一种USB插座通过在绝缘本体后端部贴合设置电路基板，并在电路基板上设置有充电保护电路模块，使得USB插座具有过电压保护、过电流保护及自适应充电功能。

附图说明

图1为本实用新型USB插座的充电保护电路的电路原理图。

图2为本实用新型USB插座的结构示意图。

图3为图2所示本实用新型USB插座的分解图。

具体实施方式

为能进一步了解本实用新型的特征、技术手段以及所达到的具体目的、功能，下面结合附图与具体实施方式对本实用新型作进一步详细描述。

如图1至图3所示，本实用新型一种USB插座的充电保护电路100及USB插座200，USB插座200包括绝缘本体210、导电端子220、电路基板230、引脚端子240、遮蔽壳体250及后盖260，所述绝缘本体210上设置有若干端子槽211，所述导电端子220卡持于端子槽211内并延伸出绝缘本体210后端部外侧，所述电路基板230贴合于绝缘本体210后端部，所述电路基板230上设置有充电保护电路模块，所述导电端子220一端电性焊接于所述电路基板230上，所述引脚端子240固持于所述电路基板230上并弯折延伸形成接触部，以连接外部电路。所述遮蔽壳体250遮覆于所述绝缘本体210外侧，所述后盖260与所述电路基板230匹配贴合，所述遮蔽壳体250及后盖260固持围设所述绝缘本体210及电路基板230。

所述USB插座的充电保护电路100包括输入接口单元110、分压单元120、限压单元130、限流单元140、输出开关单元150及控制单元160，所述输入接口单元110设置有第一端口111及第二端口112，用以接入外部电源，所述第一端口111连接正电压，所述第二端口112接地。

所述分压单元120与所述限压单元130串接，所述分压单元120包括第一电阻R1及第二电阻R2，所述限压单元130包括稳压二极管ZD，所述第一电阻R1一端电性连接第一端口111，所述第一电阻R1另一端与第二电阻R2一端电性连接，所述第二电阻R2另一端与所述稳压二极管ZD阳极电性连接，所述稳压二极管ZD阴极电性连接于第二端口112。

所述输出开关单元150包括第二三极管Q2及场效应管Q1，所述第二三极管Q2基极电性连接于所述第一电阻R1及第二电阻R2之间，所述第二三极管Q2发射极与第一端口111电性连接，所述第二三极管Q2集电极与所述场效应管Q1栅极电性连接，所述场效应管Q1为P沟道增强型，所述场效应管Q1漏极与第一端口111电性连接，所述场效应管Q1源极与控制单元160输入端电性连接。

所述限流单元140包括第三电阻R3、第五电阻R5、第六电阻R6、第一电容C1、第三三极管Q3及第四三极管Q4，所述第三电阻R3一端与所述第二三极管Q2集电极电性连接，所述第三电阻R3另一端与第三三极管Q3基极、第四三极管Q4集电极及第一电容C1一端电性连接，所述第三三极管Q3集电极电性连接于所述第二电阻R2与稳压二极管ZD之间，所述第三三极管Q3发射极及第一电容C1另一端与第二端口112电性连接，所述场效应管Q1源极与第五电阻R5一端及第四三极管Q4发射极电性连接，所述第五电阻R5另一端与第六电阻R6一端及控制单元160正输入端电性连接，所述第六电阻R6另一端与第四三极管Q4基极电性连接。

所述控制单元160包括第七电阻R7、控制芯片IC及输出引脚P，所述第七电阻R7一端电性连接场效应管Q1源极，所述第七电阻R7另一端电性连接所述控制芯片IC检测端，所述控制芯片IC负输入端接地，所述输出引脚P匹配电性连接导电端子220，用以输出充电电流，所述输出引脚P包括数据引脚P1及充电引脚P2，所述数据引脚P1电性连接所述控制芯片IC输出端，所述充电引脚P2分别电性连接第五电阻R5另一端及第二端口112，所述控制芯片IC控制数据引脚P1输出电压通信信号。

所述分压单元120、限压单元130及输出开关单元150组成过电压保护电路，当第一端口111输入电压超过设定值6.0V时，这样通过充电引脚P2直接输出是不安全的，此时电路工作，输入电压经过第一电阻R1、第二电阻R2及稳压二极管ZD后稳压在5.5V，使得第二三极管Q2基极电压为5.5V，由于第二三极管Q2发射极与第一接口直接电性连接，故第二三极管Q2发射极的输入电压值高于6.0V，此时第二三极管Q2导通，使得第二三极管Q2集电极电压为5.7V，使得P沟道增强型场效应管Q1截止，使得控制单元160无电压输出，从而实现了输入电压过6.0V时，切断输出电源起到过电压保护作用。

所述分压单元120、限流单元140及输出开关单元150组成过电压保护电路，通过调整第五电阻R5的阻值来设定保护电流值，当通过第五电阻R5电流超过设定值时，这样通过充电引脚P2直接输出是不安全的，此时电路工作，输出电流经过第五电阻R5产生0.3V电压降，此电压降存在于第四三极管Q4基极及发射极之间，使得第四三极管Q4导通，第四三极管Q4集电极电压与第三三极管Q3基极电压处于同一电位，此时第三三极管Q3导通，此时第三三极管Q3集电极电压降低0.3V，并通过第二电阻R2将第二三极管Q2基极电压拉低，使得第二三极管Q2导通，第二三极管Q2集电极高电压直接使场效应管Q1截止，从而实现了输出电流过大时，切断输出电源起到过电流保护作用。

第五电阻R5及控制单元160组成自适用充电电路，控制芯片IC内部设定有相应控制程序，在此USB插座200刚通电时，控制芯片IC通过程序检测数据引脚P1的输出电压通信信号，同时通过检测流经第五电阻R5及第七电阻R7进行监测输出电流是否在0.5A-1.0A，若输出电流维持平稳，控制芯片IC将锁定充电状态，使得USB插座200充电平稳进行。

综上所述，本实用新型一种USB插座的充电保护电路200通过分压单元120、限压单元130、限流单元140、输出开关单元150及控制单元160之间的电性连接，利用第二三极管Q2是否导通来控制场效应管Q1通断，进而在过电流或过电压时切断输出电源起到保护作用，同时利用控制芯片IC的锁定状态来使得充电平稳进行；本实用新型一种USB插座200通过在绝缘本体210后端部贴合设置电路基板230，并在电路基板230上设置有充电保护电路模块，使得USB插座200具有过电压保护、过电流保护及自适应充电功能。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的一种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims

1.一种USB插座的充电保护电路，包括输入接口单元（110）、分压单元（120）、限压单元（130）、限流单元（140）、输出开关单元（150）及控制单元（160），所述输入接口单元（110）设置有第一端口（111）及第二端口（112），其特征在于：所述分压单元（120）包括第一电阻（R1）及第二电阻（R2），所述限压单元（130）包括稳压二极管（ZD），所述第一电阻（R1）一端电性连接第一端口（111），所述第一电阻（R1）另一端与第二电阻（R2）一端电性连接，所述第二电阻（R2）另一端与所述稳压二极管（ZD）阳极电性连接，所述稳压二极管（ZD）阴极电性连接于第二端口（112）；所述输出开关单元（150）包括第二三极管（Q2）及场效应管（Q1），所述第二三极管（Q2）基极电性连接于所述第一电阻（R1）及第二电阻（R2）之间，所述第二三极管（Q2）发射极与第一端口（111）电性连接，所述第二三极管（Q2）集电极与所述场效应管（Q1）栅极电性连接，所述场效应管（Q1）另两端分别电性连接于第一端口（111）与控制单元（160）输入端之间；所述限流单元（140）包括第三电阻（R3）、第五电阻（R5）、第六电阻（R6）、第一电容（C1）、第三三极管（Q3）及第四三极管（Q4），所述第三电阻（R3）一端与所述第二三极管（Q2）集电极电性连接，所述第三电阻（R3）另一端与第三三极管（Q3）基极、第四三极管（Q4）集电极及第一电容（C1）一端电性连接，所述第三三极管（Q3）集电极电性连接于所述第二电阻（R2）与稳压二极管（ZD）之间，所述第三三极管（Q3）发射极及第一电容（C1）另一端与第二端口（112）电性连接，所述场效应管（Q1）与第五电阻（R5）一端及第四三极管（Q4）发射极电性连接，所述第五电阻（R5）另一端与第六电阻（R6）一端及控制单元（160）正输入端电性连接，所述第六电阻（R6）另一端与第四三极管（Q4）基极电性连接；所述控制单元（160）包括控制芯片（IC）及输出引脚（P），所述控制芯片（IC）负输入端接地，所述输出引脚（P）包括数据引脚（P1）及充电引脚（P2），所述数据引脚（P1）电性连接所述控制芯片（IC）输出端，所述充电引脚（P2）分别电性连接第五电阻（R5）另一端及第二端口（112），所述控制芯片（IC）控制数据引脚（P1）输出电压通信信号。

2.根据权利要求1所述的USB插座的充电保护电路，其特征在于：所述场效应管（Q1）为P沟道增强型，所述场效应管（Q1）漏极与第一端口（111）电性连接，所述场效应管（Q1）源极与控制单元（160）输入端电性连接。

3.根据权利要求1所述的USB插座的充电保护电路，其特征在于：所述控制单元（160）还包括第七电阻（R7），所述第七电阻（R7）一端电性连接场效应管（Q1）源极，所述第七电阻（R7）另一端电性连接所述控制芯片（IC）检测端。

4.一种USB插座，其特征在于：包括绝缘本体（210）、导电端子（220）、电路基板（230）、引脚端子（240）、遮蔽壳体（250）及后盖（260），所述绝缘本体（210）上设置有若干端子槽（211），所述导电端子（220）卡持于端子槽（211）内并延伸出绝缘本体（210）后端部外侧，所述电路基板（230）贴合于绝缘本体（210）后端部，所述电路基板（230）上设置有充电保护电路模块，所述导电端子（220）一端电性焊接于所述电路基板（230）上，所述引脚端子（240）固持于所述电路基板（230）上并弯折延伸形成接触部，以连接外部电路。所述遮蔽壳体（250）遮覆于所述绝缘本体（210）外侧，所述后盖（260）与所述电路基板（230）匹配贴合，所述遮蔽壳体（250）及后盖（260）固持围设所述绝缘本体（210）及电路基板（230）。