CN205159603U - 带usb-c的扩展型连接器 - Google Patents

Abstract

本专利公开了一种USB扩展连接器，特别涉及一种带USB-C的扩展型连接器。带USB-C的扩展型连接器通过电路板连接连接器接头与各种USB连接器，其中包括USB-C连接器；所述电路板上设有关于USB连接器的检测模块，所述检测模块包括一与所述USB连接器相连的分压电路、一与所述分压电路相连的电压比较电路、一与所述电压比较电路相连的指示电路及一与所述USB连接器相连的负载模组。本专利克服了现有技术中存在的扩展型连接器无法进行电压检测的缺陷，提供了一种带电压检测功能的带USB-C的扩展型连接器。

Description

带USB-C的扩展型连接器

技术领域

本实用新型涉及一种USB扩展连接器，特别涉及一种带USB-C的扩展型连接器。

背景技术

近年来，USB-C（又称USBType-C）连接器开始在市场上出现，掀起了USBType-C连接器的研发高潮，预计2016年后会有更多产品上市。Type-C的突出优势是可以正反插，还可以把很多不同接口统一在一起，主要应用在充电器、手机/平板电脑/笔记本电脑、dock底座等，覆盖消费类电子、IT和工业领域等。

采用Type-C虽然很方便，但是在电脑内部的主板上设置这些连接器，将会占据主板上相当比率的配置空间。为了减少主板的负担，现有技术中提供了多种带USB-C的扩展型连接器，例如中国专利CN202076648所公开的一种通过PCI-E总线实现的连接器扩充模块，该扩充模块具有：连接接头、两个以上传输导线及至少两个USBType-C连接器。该连接接头具有对应至PCI-E总线插槽的形状及大小，当扩充模块与PCI-E总线互相连接时，该连接接头插入PCI-E总线插槽中，借以与PCI-E总线内部的针脚电性连接。该两个以上传输导线的一端与连接接头电性连接，另一端连接至少一个USBType-C连接器。

上述专利通过主板上的PCI-E接口，使用扩充模块能连接至少两个USBType-C连接器。在传输导线与各种USB连接器之间设有电路板，所述电路板上设有检测模块，用于稳定连接接头与USB连接器之间的电压。而且用于固定电路板的壳体常用螺钉一类组件进行固定，而螺钉这些组件存在尖端，易在安装过程中划伤电路板。

实用新型内容

本实用新型所要解决的一个技术问题是提供一种带电压检测功能的带USB-C的扩展型连接器。

带USB-C的扩展型连接器，包含电路板；安装电路板用的壳体；两个以上连接器，分别电性连接所述电路板，其中该两个以上连接器至少包含USBType-C连接器；两条以上导线，其一端分别电性连接于所述电路板，并且通过所述电路板电性连接所述两个以上连接器；及连接器接头，电性连接所述两条以上导线的另一端；壳体包括上盖与下盖；所述扩充装置通过所述连接器接头连接电脑主板上对应的连接器；其中电路板上设置有检测模块，上盖与下盖之间设有连接用的螺栓组件，所述螺栓组件包括螺杆以及分别与螺杆的两端螺纹连接的螺母，还包括用于容纳所述螺母的橡胶制成的负压罩，所述负压罩顶部呈半球形，底部呈环形，所述顶部与底部之间设有柔性波纹管，所述底部上设有用于与上盖或下盖抵靠的环形垫，环形垫上设有环形安装槽，所述底部插接在所述环形安装槽上，环形安装槽内设有密封圈。

通过带有半球形顶部的负压罩与壳体内的电路板接触可以避免电路板被划伤；安装时通过挤压所述柔性波纹管将负压罩内的空气排出，通过负压，实现负压罩与上、下盖及螺母的连接。

进一步，所述检测模块包括一电压比较电路及一指示电路，所述指示电路与所述电压比较电路的输出端相连，；所述USB连接器检测模块还包括一连接于所述USB连接器及所述电压比较电路之间的分压电路；所述分压电路包括依次串联连接于所述USB连接器的正负输出端之间的一第一电阻、一第二电阻及一第三电阻；所述电压比较电路包括一电压比较芯片，所述电压比较芯片包括一第一比较器及一第二比较器，所述第一比较器的负输入端与所述第一电阻与所述第二电阻的连接端相连，所述第一比较器的输出端与所述指示电路相连，所述第二比较器的正输入端与所述第二电阻与所述第三电阻的连接端相连，所述第二比较器的输出端与所述指示电路相连；所述第一比较器的正输入端接有参考电压，所述第二比较器的负输入端与所述第一比较器的正输入端相连。

通过比较电路及分压电路，将检测电压与预设参考电压进行比对，实现准确的电压检测效果。

进一步，所述指示电路包括一第一发光二极管、一第二发光二极管、一第三发光二极管及一第四发光二极管，所述第一发光二极管的正极与所述USB连接器的正输出端相连，所述第一发光二极管的负极与所述第二比较器的输出端相连，所述第二发光二极管的正极与所述第二比较器的输出端相连，所述第二发光二极管的负极与所述第四发光二极管的正极相连，所述第三发光二极管的正极与所述第一比较器的输出端相连，所述第三发光二极管的负极与所述第四发光二极管的正极相连，所述第四发光二极管的负极与所述USB连接器的负输出端相连。

通过指示电路通知相关操作人员对出故障的USB连接器进行故障处理。

进一步，所述指示电路还包括一连接于所述第一发光二级管的负极及所述第二比较器的输出端之间的第一二极管及一连接于所述第一发光二极管的负极及所述第一比较器的输出端之间的第二二极管。

通过两个二极管对不同位点的电压检测，方便操作人员快速分析出故障的位点。

进一步，所述第一电阻的阻值与所述第三电阻的阻值相等，所述第二电阻的阻值小于所述第一电阻或第三电阻的阻值。

阻值相等，便于作电压跟随处理。

附图说明

图1为本实用新型实施例带USB-C的扩展型连接器的立体结构示意图。

图2为本实用新型实施例带USB-C的扩展型连接器中螺栓组件的结构示意图。

图3为负压罩的结构示意图。

图4为检测模块的电路原理图。

图5为电压比较芯片的电路原理示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明：

如图1所示，本实施例带USB-C的扩展型连接器包括电路板11、五个连接器、连接器接头16、上盖17及下盖18。如图1中所示，本实施例中，五个连接器包括两个音源连接器12，一个USBType-C连接器13、两个USBType-A连接器14。所述两个B连接器14分别是USB2.0连接器或USB3.0连接器。

所有连接器分别电性连接在电路板11上，并安装在该电路板11的边缘设置，所述上盖与下盖之间设有适于所述连接器穿入的开口19。电路板上的检测模块61将电流信号限压后通过传输导线15传输给所述连接器接头16。

由所述上盖与下盖组合成的壳体6是本实施例中体积最大的组件。上盖与下盖之间设有连接用螺栓组件。为了防止螺栓组件的外端损害到所述电路板或传输导线，所述螺栓组件作了导圆处理。

本实施例中，所述螺栓组件包括螺杆以及分别与螺杆的两端螺纹连接的螺母，还包括用于容纳所述螺母的橡胶制成的负压罩，所述负压罩顶部110呈半球形，底部呈环形，所述顶部与底部之间设有柔性波纹管120（也是用橡胶制成），所述底部130上设有用于与上盖或下盖抵靠的环形垫，环形垫上设有环形安装槽，所述底部插接在所述环形安装槽131上，环形安装槽131内设有密封圈130。如图2所示，在安装时，将螺杆穿过上盖与下盖的连接部，再螺母分别安装到螺杆两端，然后向负压罩内注入一定的沙子140，将负压罩100扣合在螺杆上，并使整个螺母套入到负压罩内；然后压缩所述柔性波纹管，使负压罩内的空气排出，所述负压罩就能固定在螺母处。

实施例二

如图4、5所示，本实施例的改进在于，所述电路板上的检测模块用于检测的USB连接器10（包括USBType-C连接器或USBType-A连接器）的电压，包括一与所述USB连接器10相连的分压电路20、一与所述分压电路20相连的电压比较电路30、一与所述电压比较电路30相连的指示电路40及一与所述USB连接器10相连的负载模组50。

如图4所示，所述分压电路20包括串联连接于所述USB连接器10的正负输出端之间的电阻R1～R3。所述电阻R1的一端与所述USB连接器10的正输出端相连，另一端与一节点A相连；所述电阻R2的一端与所述节点A相连，另一端与一节点B相连；所述电阻R3的一端与所述节点B相连，另一端与所述USB连接器10的负输出端相连。在本实用新型较佳实施方式中，所述电阻R1与所述电阻R3的阻值相等，所述电阻R2的阻值是所述电阻R1或电阻R3的3/28，如R1＝R3＝14KΩ(千欧)时，R2＝1.5KΩ(千欧)。

所述电压比较电路30包括一电压比较芯片(如TSM103芯片)U1，所述电压比较芯片U1包括引脚1～8，其中引脚1与一节点C相连，引脚2与所述节点A相连，引脚3外接有一电容C1，引脚4与所述USB连接器10的负输出端相连，引脚5与所述节点B相连，引脚6与引脚3相连因而与引脚3具有相同的电压，引脚7与一节点D相连，引脚8与所述USB连接器10的正输出端相连。

所述指示电路40包括一第一发光二极管L1、一第二发光二极管L2、一第三发光二极管L3、一第四发光二极管L4及二极管D1～D2。所述第一发光二极管L1的阳极通过一电阻R9与所述USB连接器10的正输出端相连，阴极与所述二极管D1及D2的阳极相连，二极管D1的阴极与节点D相连，二极管D2的阴极与节点C相连；所述第二发光二极管L2的阳极与节点D相连，阴极通过一电阻R10与所述第四发光二极管L4的阳极相连；所述第三发光二极管L3的阳极与节点C相连，阴极通过所述电阻R10与所述第四发光二极管L4的阳极相连，所述第四发光二极管L4的阴极与所述USB连接器10的负输出端相连。

所述负载模组50包括一开关模组S1及并联连接于所述USB连接器10的正负输出端之间的电阻R4～R8，所述开关模组S1包括5个分别与所述电阻R4～R8相连的开关，分别控制所述电阻R4～R8所在支路的通断，以检测所述USB连接器10外接不同的负载时其两端的电压是否在规定的范围内。所述负载模组50还包括一与所述电阻R4～R8所在的支路并联的电容C2。

如图5所示，所述电压比较芯片U1包括一第一比较器OP1及一第二比较器OP2。所述第一比较器OP1的正输入端与引脚3相连且接有参考电压VRef(VRef＝2.5V)，负输入端与引脚2相连，输出端与引脚1相连。所述第二比较器OP2的正输入端与引脚5相连，负输入端与引脚6相连，输出端与引脚7相连。当所述第一比较器OP1或第二比较器OP2的正输入端的电压大于负输入端的电压时，其输出端输出高电平信号；反之，则输出低电平信号。所述电压比较芯片U1的引脚8为正电源引脚(Vcc+)，引脚4为负电源引脚(Vcc-)。

检测USB连接器10的电压时，如果USB连接器10的电压正常(如等于5V)时，节点A的电压约为2.6V，大于所述第一比较器OP1的正输入端的参考电压2.5V，因而所述第一比较器OP1通过引脚1输出低电平的信号至节点C；节点B的电压约为2.37V，小于所述第二比较器OP2的负输入端的电压，因而所述第二比较器OP2通过引脚7输出低电平的信号至节点D；此时所述第一发光二极管L1发光，所述第二发光二极管L2、第三发光二极管L3及第四发光二极管L4熄灭，指示所述USB连接器10的电压正常。如果USB连接器10的电压过压(如大于5.25V)时，节点A的电压大于所述第一比较器OP1的正输入端的参考电压2.5V，因而所述第一比较器OP1通过引脚1输出低电平的信号至节点C；节点B的电压大于所述第二比较器OP2的负输入端的电压，因而所述第二比较器OP2通过引脚7输出高电平的信号至节点D；此时所述第一发光二极管L1、第二发光二极管L2及第四发光二极管L4发光，第三发光二极管L3熄灭，指示所述USB连接器10的电压过压。如果USB连接器10的电压欠压(如小于4.75时)时，节点A的电压小于所述第一比较器OP1的正输入端的参考电压2.5V，因而所述第一比较器OP1通过引脚1输出高电平的信号至节点C；节点B的电压约小于所述第二比较器OP2的负输入端的电压，因而所述第二比较器OP2通过引脚7输出低电平的信号至节点D；此时第一发光二极管L1、第三发光二极管L3及第四发光二极管L4发光，第二发光二极管L2熄灭，指示所述USB连接器10的电压欠压。测试者根据所述指示电路40的发光二极管的发光情况即可判断USB连接器10的电压是否正常(仅L1发光时表示电压正常；L1、L2、L4发光时表示过压；L1、L3、L4发光时表示过压)。

在本实用新型较佳实施方式中，所述USB连接器10输出的电压经所述分压电路20的分压后输出至所述电压比较电路30，所述电压比较电路30将接收到的电压与预设的参考值作比较，再根据比较结果输出信号至所述指示电路40指示测试结果。所述电压比较电路30亦可采用其它芯片直接将USB连接器10的电压与预设的参考电压值作比较，再根据比较结果输出信号至所述指示电路40指示测试结果。

以上所述的仅是本实用新型的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本实用新型结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本实用新型的保护范围，这些都不会影响本实用新型实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims (5)

1.带USB-C的扩展型连接器，包含电路板；安装电路板用的壳体；两个以上连接器，分别电性连接所述电路板，其中该两个以上连接器至少包含USBType-C连接器；两条以上导线，其一端分别电性连接于所述电路板，并且通过所述电路板电性连接所述两个以上连接器；及连接器接头，电性连接所述两条以上导线的另一端；壳体包括上盖与下盖；所述扩充装置通过所述连接器接头连接电脑主板上对应的连接器；其中电路板上设置有检测模块，其特征在于:上盖与下盖之间设有连接用的螺栓组件，所述螺栓组件包括螺杆以及分别与螺杆的两端螺纹连接的螺母，还包括用于容纳所述螺母的橡胶制成的负压罩，所述负压罩顶部呈半球形，底部呈环形，所述顶部与底部之间设有柔性波纹管，所述底部上设有用于与上盖或下盖抵靠的环形垫，环形垫上设有环形安装槽，所述底部插接在所述环形安装槽上，环形安装槽内设有密封圈。

2.根据权利要求1所述的带USB-C的扩展型连接器，其特征在于：所述检测模块包括一电压比较电路及一指示电路，所述指示电路与所述电压比较电路的输出端相连；所述USB连接器检测模块还包括一连接于所述USB连接器及所述电压比较电路之间的分压电路；所述分压电路包括依次串联连接于所述USB连接器的正负输出端之间的一第一电阻、一第二电阻及一第三电阻；所述电压比较电路包括一电压比较芯片，所述电压比较芯片包括一第一比较器及一第二比较器，所述第一比较器的负输入端与所述第一电阻与所述第二电阻的连接端相连，所述第一比较器的输出端与所述指示电路相连，所述第二比较器的正输入端与所述第二电阻与所述第三电阻的连接端相连，所述第二比较器的输出端与所述指示电路相连；所述第一比较器的正输入端接有参考电压，所述第二比较器的负输入端与所述第一比较器的正输入端相连。

3.根据权利要求1所述的带USB-C的扩展型连接器，其特征在于：所述指示电路包括一第一发光二极管、一第二发光二极管、一第三发光二极管及一第四发光二极管，所述第一发光二极管的正极与所述USB连接器的正输出端相连，所述第一发光二极管的负极与所述第二比较器的输出端相连，所述第二发光二极管的正极与所述第二比较器的输出端相连，所述第二发光二极管的负极与所述第四发光二极管的正极相连，所述第三发光二极管的正极与所述第一比较器的输出端相连，所述第三发光二极管的负极与所述第四发光二极管的正极相连，所述第四发光二极管的负极与所述USB连接器的负输出端相连。

4.根据权利要求2所述的带USB-C的扩展型连接器，其特征在于：所述指示电路还包括一连接于所述第一发光二级管的负极及所述第二比较器的输出端之间的第一二极管及一连接于所述第一发光二极管的负极及所述第一比较器的输出端之间的第二二极管。

5.根据权利要求3所述的带USB-C的扩展型连接器，其特征在于：所述第一电阻的阻值与所述第三电阻的阻值相等，所述第二电阻的阻值小于所述第一电阻或第三电阻的阻值。