CN209375201U - 一种带传输数据的多功能充电宝 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种带传输数据的多功能充电宝，包括有壳体、电路板、电池和控制按钮，电路板连接有TYPE‑C端口和若干USB端口，电路板上的电路包括有MCU控制模块、功率转换电路和数据传输模块，数据传输模块连接MCU控制模块，数据传输芯片型号为GL850G。本实用新型通过在充电宝中设置数据传输模块，使充电宝的功能更丰富性，不仅支持手机充电和快充协议，而且还支持笔记本电脑充电功能，最重要是还能一边给笔记本电脑充电，一边传输数据，同时电路结构较为简单有效。用户除了携带必备办公设备后，只需再带一个充电宝即可，从而可极大地提高移动办公的便捷性。另外，采用数码管精确显示电量，让用户知道剩余电量准确值，以利于使用。

Description

一种带传输数据的多功能充电宝

技术领域

本实用新型涉及移动电源产品技术领域，具体涉及一种具有数据传输功能的移动电源(即充电宝)。

背景技术

随着移动设备的的快速发展，便携式电子设备的应用越来越广。但便携式电子设备普遍存在电池电量不耐用的问题，如智能手机基本上一天一充，为了保持设备随时有电，目前广泛采用的方法是同时携带移动电源。然而，目前的充电普遍功能较少。另一方面，随着移动互联网的兴起，人们逐渐习惯于移动办公，经常随身携带笔记本电脑和手机，以实现无须受时间和地域的限制，随时随地进行办公，提高工作效率。但随着科技的进步，笔记本电脑和手机越做越薄，前者有的减配了USB通用串行总线接口和减少了电池容量，后者减少电池容量，目的是为更多的高科技部件让位，虽然大大提升了消费者的使用体验，但带来了外部传输数据不方便和机器耗电快的问题。

为了解决上述问题，部分人除了笔记本电脑和手机，还会携带通用串行总线接口拓展器和笔记本电源线，但这种做法大大削弱了移动办公的方便性、因为需要携带更多的设备资源，违背了随时随地进行办公的目的，最后变成传统办公，享受不到移动办公带来的好处与优势。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是针对现有技术的缺陷，提供一种结构简单、功能更丰富、使用更方便、带传输数据的多功能充电宝。

为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：一种带传输数据的多功能充电宝，包括有壳体、电路板、电池和控制按钮，电池和电路板设置于壳体中，电路板连接有TYPE-C端口和若干USB端口，电路板上的电路包括有MCU控制模块和功率转换电路，功率转换电路连接MCU控制模块，USB端口及TYPE-C端口分别连接功率转换电路，控制按钮与MCU控制模块连接，形成对该充电宝工作模式的切换控制机构，其特征在于：还包括有数据传输模块，数据传输模块连接MCU控制模块，且数据传输模块与USB端口入TYPE-C端口双向连接；MCU控制模块采用型号为HR8P506的控制芯片U9，数据传输模块采用型号为GL850G的数据传输芯片U10，数据传输芯片U10形成TYPE-C端口和USB端口间的数据交换的控制机构；数据传输模块还包括有线路切换芯片U11和线路切换芯片U12，两者型号均为SEG7227YMS10，线路切换芯片U11和线路切换芯片U12及各自的外围电路分别形成USB端口的两个USB-A-Hub端口在充电与数据传输模式间切换的控制机构；线路切换芯片U11和线路切换芯片U12的2脚分别经过三极管Q14和三极管Q15与控制芯片U9的32脚连接，线路切换芯片U11的6脚和7脚分别与数据传输芯片U10的27脚28脚连接，线路切换芯片U12的6脚和7脚分别与数据传输芯片U10的8脚和9脚连接；USB-A-Hub端口的DP\DM脚与数据传输芯片U10的DP\DM脚连接时为数据传输模式，而USB-A-Hub端口的DP\DM与功率转换电路连接时为快速充电模式。

所述功率转换电路包括有TYPE-C端口的功率转换电路，其采用型号为SC8802的功率转换芯片U15，功率转换芯片U15连接有功率MOS管Q1、功率MOS管Q2、功率MOS管Q3、功率MOS管Q4及电感L1，其中电感L1的一端连接于功率MOS管Q2与功率MOS管Q3之间，同时与功率转换芯片U15的4脚连接；电感L1的另一端连接于功率MOS管Q1与功率MOS管Q4之间，同时与功率转换芯片U15的8脚连接；功率MOS管Q2与功率转换芯片U15的3脚连接，功率MOS管Q3与功率转换芯片U15的5脚连接，功率MOS管Q1与功率转换芯片U15的9脚连接，功率MOS管Q4与功率转换芯片U15的7脚连接；TYPE-C端口的接口J与功率转换芯片U15的17脚连接；功率转换芯片U15与功率MOS管Q1、功率MOS管Q2、功率MOS管Q3、功率MOS管Q4及电感L1配合完成功率的转换而分为两种工作模式，即充电模式及放电模式；充电模式时将TYPE-C端口充进来的电量转换成9-12V电压储存在电池组中，放电模式时将电池中的电量转换成5-20V的电压输出给TYPE-C端口。Type-C端口为8.3mm×2.5mm的纤薄设计，支持电缆正反面接入，既是充电宝的充电口，又能成为笔记本电脑的供电口，并与充电宝的USB-A(Hub)端口配合使用，能传输交换数据，提供最大PD 45W的电力。

所述USB端口还包括有一个普通USB-A端口和一个USB-A快充端口，两者分别与所述功率转换电路连接。绿色的USB-A快充端口支持快充协议有Apple2.4A协议、QC2.0、QC3.0、华为FCP、三星AFC协议，能在更短时间为用户设备充满电量；在Type-C端口旁边的2个USB-A(Hub)端口支持数据传输交换，如同通用串行总线接口拓展器使用；四个USB-A端口均支持小电流模式，能为无线蓝牙耳机、手环等小电流设备充电，同时支持Apple 2.4A协议。

所述功率转换电路具有与四个USB端口相配的功率转换电路，其采用功率转换芯片U3和功率转换芯片U6，功率转换芯片U3的型号为MP9499M，功率转换芯片U6的型号为SY8105；还包括有普通USB-A端口协议芯片U4、USB-A-Hub端口协议芯片U5以USB-A快充端口协议芯片U14，协议芯片U4的型号为CW3002，协议芯片U5的型号为CW3005，协议芯片U14的型号为FP6601Q，协议芯片U4和协议芯片U5分别与功率转换芯片U3的10脚连接，协议芯片U14与功率转换芯片U6的5脚连接；功率转换芯片U3将电池中的电量转换成5V电压给两个USB-A-Hub端口及一个普通USB-A端口输出；功率转换芯片U6将电池中的电量转换成5-12V、QC18W的电压给USB-A快充端口输出。

所述USB-A快充端口设置为绿色，易于和其它USB端口区别开来。

所述MCU控制模块采用供电芯片U8提供3.3V的工作电压，供电芯片U8的型号为SGM2203。

采用数码显示管显示剩余电量数值，其与控制芯片U9的17脚-21脚连接，并且在壳体的前端用透明的前端盖将该数码显示管封盖在壳体中，前端盖即作为电量显示屏。

还包括有电池保护电路，其具有电池保护芯片U1和电池保护芯片U2，两者的型号分别为S-8254和S-8244，电池保护芯片U1和电池保护芯片U2分别与电池连接，与其外围电路一起形成对电池的过充、过放及过流保护结构，还具有温度保护功能。

数据传输芯片由供电芯片U13提供3.3V的工作电压，供电芯片U13的型号为HT7533。

所述TYPE-C端口的充电电压为5-20V、功率为45W Max，放电电压的功率亦为45WMax。

当MCU控制模块的控制芯片U9启动时，电池保护芯片U1、U2同时启动，防止电池组的过充、过放、过流现象，随后启动优先级最高数据传输芯片U10和TYPE-C端口的功率转换芯片U15。前者启动后，会再启动线路切换芯片U11和U12，控制两个USB-A(Hub)端口(即USB-A-Hub端口)在充电与数据传输模式之间切换；后者启动后，通过配合四个功率MOS管(Q1、Q2、Q3、Q4)及一个电感L1完成功率的转换，分为两种工作模式，即充电模式及放电模式，配合USB-A端口，实现边冲边放或者进行数据传输。

完成优先级高的操作后，次优先级启动两个功率转换芯片U3、U6，前者配合协议芯片U4和USBA端口，以及协议芯片U5和2个USB-A(Hub)端口，实现输出Apple 2.4A等快速充电协议；后者配合协议芯片U14和USB-A快充端口(绿色)，实现输出QC、FCP、AFC快充协议，以及Apple 2.4A协议等。

完成次优先级操作后，启动最低优先级操作，如MCU通过和LED数码显示管的I2C通信，传输电池容量数据，实现剩余电量显示，以及通过控制按钮获取用户操作，从而切换充电宝工作模式，如进入数据传输模式等。

由于MCU控制芯片运行速度足够快，各优先级等同于同时触发，使用户能够体验到该产品的便利性，实现随时随地补充电量和数据传输，提高办公效率。

本实用新型通过在充电宝中设置数据传输模块，使充电宝的功能更丰富性，不仅支持手机充电和快充协议，而且还支持笔记本电脑充电功能，最重要是还能一边给笔记本电脑充电，一边传输数据，同时电路结构较为简单有效。相对于传统通用串行总线接口拓展器，用户除了携带必备办公设备后，只需再带一个充电宝即可，从而可极大地提高移动办公的便捷性。另外，摒弃传统充电宝使用LED灯珠显示大概电量，采用了数码管精确显示电量，让用户知道剩余电量准确值，带来更好的使用体验。

附图说明

图1为本实用新型分解结构示意图；

图2为本实用新型正面示意图；

图3为本实用新型架构示意框图；

图4为本实用新型的MCU控制模块电路图；

图5为MCU控制模块外围电路及显示电路；

图6为TYPE-C端口功率转换电路；

图7为USB端口功率转换电路；

图8为数据传输模块电路；

图9为电池保护电路。

图中，1为面壳，2为底壳，3为中框，4为电路板，5为电池，6为USB端口，61为USB-A-Hub端口，62为普通USB-A端口，63为USB-A-Hub端口，64为快充USB-A端口，65为TYPE-C端口，7为数码显示管，8为前端盖，9为控制按钮。

具体实施方式

本实施例中，参照图1-图9，所述带传输数据的多功能充电宝，包括有壳体、电路板4、电池5和控制按钮9，壳体具有面壳1、底壳2和中框3，电池54和电路板设置于壳体中，电路板4连接有TYPE-C端口65和若干USB端口，电路板4上的电路包括有MCU控制模块和功率转换电路，功率转换电路连接MCU控制模块，USB端口及TYPE-C端口65分别连接功率转换电路，控制按钮9与MCU控制模块连接，形成对该充电宝工作模式的切换控制机构；还包括有数据传输模块，数据传输模块连接MCU控制模块，且数据传输模块与USB端口入TYPE-C端口双向连接；MCU控制模块采用型号为HR8P506的控制芯片U9，数据传输模块采用型号为GL850G的数据传输芯片U10，数据传输芯片U10形成TYPE-C端口和USB端口间的数据交换的控制机构；数据传输模块还包括有线路切换芯片U11和线路切换芯片U12，两者型号均为SEG7227YMS10，线路切换芯片U11和线路切换芯片U12及各自的外围电路分别形成USB端口的两个USB-A-Hub端口61、63在充电与数据传输模式间切换的控制机构；线路切换芯片U11和线路切换芯片U12的2脚分别经过三极管Q14和三极管Q15与控制芯片U9的32脚连接，线路切换芯片U11的6脚和7脚分别与数据传输芯片U10的27脚28脚连接，线路切换芯片U12的6脚和7脚分别与数据传输芯片U10的8脚和9脚连接；USB-A-Hub端口的DP\DM脚与数据传输芯片U10的DP\DM脚连接时为数据传输模式，而USB-A-Hub端口的DP\DM与功率转换电路连接时为快速充电模式。

所述功率转换电路包括有TYPE-C端口的功率转换电路，其采用型号为SC8802的功率转换芯片U15，功率转换芯片U15连接有功率MOS管Q1、功率MOS管Q2、功率MOS管Q3、功率MOS管Q4及电感L1，其中电感L1的一端连接于功率MOS管Q2与功率MOS管Q3之间，同时与功率转换芯片U15的4脚连接；电感L1的另一端连接于功率MOS管Q1与功率MOS管Q4之间，同时与功率转换芯片U15的8脚连接；功率MOS管Q2与功率转换芯片U15的3脚连接，功率MOS管Q3与功率转换芯片U15的5脚连接，功率MOS管Q1与功率转换芯片U15的9脚连接，功率MOS管Q4与功率转换芯片U15的7脚连接；TYPE-C端口的接口J与功率转换芯片U15的17脚连接；功率转换芯片U15与功率MOS管Q1、功率MOS管Q2、功率MOS管Q3、功率MOS管Q4及电感L1配合完成功率的转换而分为两种工作模式，即充电模式及放电模式；充电模式时将TYPE-C端口65充进来的电量转换成9-12V电压储存在电池组中，放电模式时将电池中的电量转换成5-20V的电压输出给TYPE-C端口。Type-C端口65为8.3mm×2.5mm的纤薄设计，支持电缆正反面接入，既是充电宝的充电口，又能成为笔记本电脑的供电口，并与充电宝的USB-A(Hub)端口(即USB-A-Hub端口)配合使用，能传输交换数据，提供最大PD 45W的电力。

所述USB端口还包括有一个普通USB-A端口62和一个USB-A快充端口64，两者分别与所述功率转换电路连接。绿色的USB-A快充端口64支持快充协议有Apple 2.4A协议、QC2.0、QC 3.0、华为FCP、三星AFC协议，能在更短时间为用户设备充满电量；在Type-C端口65旁边的两个USB-A-Hub端口61、63支持数据传输交换，如同通用串行总线接口拓展器使用；四个USB-A端口均支持小电流模式，能为无线蓝牙耳机、手环等小电流设备充电，同时支持Apple 2.4A协议。

所述功率转换电路具有与四个USB端口相配的功率转换电路，其采用功率转换芯片U3和功率转换芯片U6，功率转换芯片U3的型号为MP9499M，功率转换芯片U6的型号为SY8105；还包括有普通USB-A端口协议芯片U4、USB-A-Hub端口协议芯片U5以USB-A快充端口协议芯片U14，协议芯片U4的型号为CW3002，协议芯片U5的型号为CW3005，协议芯片U14的型号为FP6601Q，协议芯片U4和协议芯片U5分别与功率转换芯片U3的10脚连接，协议芯片U14与功率转换芯片U6的5脚连接；功率转换芯片U3将电池中的电量转换成5V电压给两个USB-A-Hub端口及一个普通USB-A端口输出；功率转换芯片U6将电池中的电量转换成5-12V、QC18W的电压给USB-A快充端口输出。

所述USB-A快充端口64设置为绿色，易于和其它USB端口区别开来。

所述MCU控制模块采用供电芯片U8提供3.3V的工作电压，供电芯片U8的型号为SGM2203。

采用数码显示管7显示剩余电量数值，其与控制芯片U9的17脚-21脚连接，并且在壳体的前端用透明8的前端盖将该数码显示管7封盖在壳体中，前端盖8即作为电量显示屏。

还包括有电池保护电路，其具有电池保护芯片U1和电池保护芯片U2，两者的型号分别为S-8254和S-8244，电池保护芯片U1和电池保护芯片U2分别与电池连接，与其外围电路一起形成对电池的过充、过放及过流保护结构，还具有温度保护功能。

数据传输芯片由供电芯片U13提供3.3V的工作电压，供电芯片U13的型号为HT7533。

所述TYPE-C端口65的充电电压为5-20V、功率为45W Max，放电电压的功率亦为45WMax。

当MCU控制模块的控制芯片U9启动时，电池保护芯片U1、U2同时启动，防止电池组的过充、过放、过流现象，随后启动优先级最高数据传输芯片U10和TYPE-C端口的功率转换芯片U15。前者启动后，会再启动线路切换芯片U11和U12，控制两个USB-A(Hub)端口(即USB-A-Hub端口)在充电与数据传输模式之间切换；后者启动后，通过配合四个功率MOS管(Q1、Q2、Q3、Q4)及一个电感L1完成功率的转换，分为两种工作模式，即充电模式及放电模式，配合USB-A端口，实现边冲边放或者进行数据传输。

完成优先级高的操作后，次优先级启动两个功率转换芯片U3、U6，前者配合协议芯片U4和USBA端口，以及协议芯片U5和2个USB-A(Hub)端口，实现输出Apple 2.4A等快速充电协议；后者配合协议芯片U14和USB-A快充端口(绿色)，实现输出QC、FCP、AFC快充协议，以及Apple 2.4A协议等。

完成次优先级操作后，启动最低优先级操作，如MCU通过和LED数码显示管的I2C通信，传输电池容量数据，实现剩余电量显示，以及通过控制按钮9获取用户操作，从而切换充电宝工作模式，如进入数据传输模式等。

由于MCU控制芯片运行速度足够快，各优先级等同于同时触发，使用户能够体验到该产品的便利性，实现随时随地补充电量和数据传输，提高办公效率。

以上已将本实用新型做一详细说明，以上所述，仅为本实用新型之较佳实施例而已，当不能限定本实用新型实施范围，即凡依本申请范围所作均等变化与修饰，皆应仍属本实用新型涵盖范围内。

Claims (10)

1.一种带传输数据的多功能充电宝，包括有壳体、电路板、电池和控制按钮，电池和电路板设置于壳体中，电路板连接有TYPE-C端口和若干USB端口，电路板上的电路包括有MCU控制模块和功率转换电路，功率转换电路连接MCU控制模块，USB端口及TYPE-C端口分别连接功率转换电路，控制按钮与MCU控制模块连接，形成对该充电宝工作模式的切换控制机构，其特征在于：还包括有数据传输模块，数据传输模块连接MCU控制模块，且数据传输模块与USB端口入TYPE-C端口双向连接；MCU控制模块采用型号为HR8P506的控制芯片U9，数据传输模块采用型号为GL850G的数据传输芯片U10，数据传输芯片U10形成TYPE-C端口和USB端口间的数据交换的控制机构；数据传输模块还包括有线路切换芯片U11和线路切换芯片U12，两者型号均为SEG7227YMS10，线路切换芯片U11和线路切换芯片U12及各自的外围电路分别形成USB端口的两个USB-A-Hub端口在充电与数据传输模式间切换的控制机构；线路切换芯片U11和线路切换芯片U12的2脚分别经过三极管Q14和三极管Q15与控制芯片U9的32脚连接，线路切换芯片U11的6脚和7脚分别与数据传输芯片U10的27脚28脚连接，线路切换芯片U12的6脚和7脚分别与数据传输芯片U10的8脚和9脚连接；USB-A-Hub端口的DP\DM脚与数据传输芯片U10的DP\DM脚连接时为数据传输模式，而USB-A-Hub端口的DP\DM与功率转换电路连接时为快速充电模式。

2.根据权利要求1所述的带传输数据的多功能充电宝，其特征在于：所述功率转换电路包括有TYPE-C端口的功率转换电路，其采用型号为SC8802的功率转换芯片U15，功率转换芯片U15连接有功率MOS管Q1、功率MOS管Q2、功率MOS管Q3、功率MOS管Q4及电感L1，其中电感L1的一端连接于功率MOS管Q2与功率MOS管Q3之间，同时与功率转换芯片U15的4脚连接；电感L1的另一端连接于功率MOS管Q1与功率MOS管Q4之间，同时与功率转换芯片U15的8脚连接；功率MOS管Q2与功率转换芯片U15的3脚连接，功率MOS管Q3与功率转换芯片U15的5脚连接，功率MOS管Q1与功率转换芯片U15的9脚连接，功率MOS管Q4与功率转换芯片U15的7脚连接；TYPE-C端口的接口J与功率转换芯片U15的17脚连接；功率转换芯片U15与功率MOS管Q1、功率MOS管Q2、功率MOS管Q3、功率MOS管Q4及电感L1配合完成功率的转换而分为两种工作模式，即充电模式及放电模式；充电模式时将TYPE-C端口充进来的电量转换成9-12V电压储存在电池组中，放电模式时将电池中的电量转换成5-20V的电压输出给TYPE-C端口。

3.根据权利要求1所述的带传输数据的多功能充电宝，其特征在于：所述USB端口还包括有一个普通USB-A端口和一个USB-A快充端口，两者分别与所述功率转换电路连接。

4.根据权利要求3所述的带传输数据的多功能充电宝，其特征在于：所述功率转换电路具有与四个USB端口相配的功率转换电路，其采用功率转换芯片U3和功率转换芯片U6，功率转换芯片U3的型号为MP9499M，功率转换芯片U6的型号为SY8105；还包括有普通USB-A端口协议芯片U4、USB-A-Hub端口协议芯片U5以USB-A快充端口协议芯片U14，协议芯片U4的型号为CW3002，协议芯片U5的型号为CW3005，协议芯片U14的型号为FP6601Q，协议芯片U4和协议芯片U5分别与功率转换芯片U3的10脚连接，协议芯片U14与功率转换芯片U6的5脚连接；功率转换芯片U3将电池中的电量转换成5V电压给两个USB-A-Hub端口及一个普通USB-A端口输出；功率转换芯片U6将电池中的电量转换成5-12V、QC18W的电压给USB-A快充端口输出。

5.根据权利要求4所述的带传输数据的多功能充电宝，其特征在于：所述USB-A快充端口设置为绿色。

6.根据权利要求1所述的带传输数据的多功能充电宝，其特征在于：所述MCU控制模块采用供电芯片U8提供3.3V的工作电压，供电芯片U8的型号为SGM2203。

7.根据权利要求1所述的带传输数据的多功能充电宝，其特征在于：还包括有用于显示剩余电量数值的数码显示管，其与控制芯片U9的17脚-21脚连接，并且在壳体的前端用透明的前端盖将该数码显示管封盖在壳体中。

8.根据权利要求1所述的带传输数据的多功能充电宝，其特征在于：还包括有电池保护电路，其具有电池保护芯片U1和电池保护芯片U2，两者的型号分别为S-8254和S-8244，电池保护芯片U1和电池保护芯片U2分别与电池连接，与其外围电路一起形成对电池的过充、过放及过流保护结构。

9.根据权利要求1所述的带传输数据的多功能充电宝，其特征在于：数据传输芯片由供电芯片U13提供3.3V的工作电压，供电芯片U13的型号为HT7533。

10.根据权利要求2所述的带传输数据的多功能充电宝，其特征在于：所述TYPE-C端口的充电电压为5-20V、功率为45W Max，放电电压的功率亦为45W Max。