CN210577869U - 充取电转换电路及其连接器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种充取电转换电路，包括：彼此电性连接的终端接口单元、主控单元和充取电单元，其中，所述终端接口单元与终端设备对接，当在所述充取电单元上接入外部设备时，触发所述主控单元通过所述终端接口单元与所述终端设备进行通信，通知所述终端设备转换充取电模式，使得所述外部设备对所述终端设备进行充电或取电；所述外部设备包括充电设备和取电设备。本实用新型还公开了一种包含充取电转换电路的充取电转换连接器，用于连接终端设备和外部设备。本实用新型提供的充取电转换电路及其连接器，能根据外部设备的类型是属于充电设备或是取电设备来转换终端设备的充取电模式，方便用户使用，减少终端设备接口的磨损。

Description

充取电转换电路及其连接器

技术领域

本实用新型涉及充取电备领域，尤其是一种充取电转换电路及其连接器。

背景技术

随着移动互联网的飞速发展，移动设备的数量已达到空前规模。智能手机、蓝牙音箱、U盘、充电宝、车载设备等移动设备已是人们日常生活必不可少的通讯交流、娱乐工具，而围绕移动设备的周边配件设备也迅猛发展。

目前，针对移动设备，主要有两种周边配件设备与之连接，一种是具有充电转接线或充电头配件的设备，仅能实现对移动设备进行充电功能，例如如充电宝；一种是具有OTG转接线/头配件的设备，仅能实现对移动设备进行取电功能，例如U盘,键盘,取电闪光手机壳等。因此，当对移动设备充电时,需要先将取电设备从移动设备的端口拔出,再插上充电线,才能对移动设备充电，即，在实际使用中，用户不得不频繁拔插移动设备上的周边配件设备，以进行充取电功能的转换，使用十分不便；而经常性插拔容易造成接口磨损，造成转接线或头的损坏。

实用新型内容

为克服现有技术的缺点，本实用新型提供一种充取电转换电路及其连接器，能自动识别充、取电设备，并更改终端设备的充取电模式，方便用户使用，减少终端设备接口的磨损。

一种充取电转换电路，其特征在于，所述充取电转换电路包括，彼此电性连接的终端接口单元、主控单元和充取电单元，其中，所述终端接口单元与终端设备对接，当在所述充取电单元上接入外部设备时，触发所述主控单元通过所述终端接口单元与所述终端设备进行通信，通知所述终端设备转换充取电模式，使得所述外部设备对所述终端设备进行充电或取电；所述外部设备包括充电设备和取电设备。

一种充取电转换连接器，其特征在于，包括上述充取电转换电路，所述充取电转换连接器还包括，通过FPC连接的接头和PCB板，所述接头的一端与所述终端设备连接，所述接头的另一端与所述充电设备连接；所述PCB板上引出有与所述取电设备连接的接线端子。

本实用新型提供的充取电转换电路，用于连接终端设备和外部设备，外部设备分为充电设备和取电设备。充取电转换电路包括彼此电性连接的终端接口单元、主控单元和充取电单元，其中，终端接口单元与终端设备对接，由于终端设备的类型主要包括iOS系统和Android系统，所以终端接口单元的接口定义与终端设备的类型相对应。主控单元通过终端接口单元与终端设备通信，充取电单元直接与外部设备连接；当在充取电单元上接入外部设备时，终端设备上的iOS系统或Android系统将识别外部设备为充电设备或取电设备，并将识别结果以信号方式发送到主控单元，主控单元接收到该识别结果并根据该识别结果向终端设备发送充取电转换的信号，以改变终端设备的充取电模块，即，若外部设备为充电设备，则主控单元通知终端设备转换为充电模式，使得外部设备可以通过充取电转换电路对终端设备进行充电；若外部设备为取电设备，则主控单元通知终端设备转换为取电模式，使得外部设备可以通过充取电转换电路对终端设备进行取电；从而使得用户在对终端设备进行充、取电过程中，无需使用仅具有充电功能或仅具有取电功能的转接配件来实现，而由一套兼具有充、取电功能的充取电转换电路即可实现，省去了为同一终端设备配备多种转接配件的繁琐。

本实用新型提供的充取电转换连接器，用于连接终端设备和外部设备；充取电转换连接器在充取电转换电路的基础上还包括接头、FPC和PCB板，其中，接头的一端与终端设备的USB接口连接，可以适用于iOS或Android系统的终端设备，接头的另一端与充电设备连接；充取电转换电路的终端接口单元置于接头内，充取电转换电路的主控单元和充取电单元布于PCB板上，PCB板和接头之间通过FPC连接，可以灵活的实现对终端设备的多种外接方式；PCB板上引出有与取电设备连接的接线端子。因此，在接头连接到终端设备上之后，无论是充电设备或者取电设备，只需要直接与充取电转换连接器对接，即可实现对终端设备的充电或取电，无需频繁拔插、交替使用原有的专用充电、取电转接配件，极大方便用户了使用，减少了终端设备接口的磨损。

附图说明

图1为本实用新型实施例中充取电转换电路的应用示意图；

图2为本实用新型实施例中针对Android终端设备的充取电转换电路的模块示意图；

图3为本实用新型实施例中针对Android终端设备的充取电转换电路的电路图；

图4为本实用新型实施例中充取电二合一电路的另一实现方式的电路图；

图5为本实用新型实施例中针对iOS终端设备的充取电转换电路的模块示意图；

图6为本实用新型实施例中针对iOS终端设备的充取电转换电路的电路图；

图7为本实用新型实施例中第二芯片控制电路的另一实现方式的电路图；

图8为本实用新型实施例中第二芯片控制电路的另一实现方式的电路图；

图9为本实用新型实施例中充取电转换连接器的结构示意图；

图10为本实用新型实施例中充取电转换连接器的结构分解图。

具体实施方式

为了使本实用新型所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

一种充取电转换电路，其应用场景如图1所示。其中，终端设备是指基于iOS或Android系统的智能设备，包括但不限于智能手机、平板电脑、蓝牙音箱等。外部设备分为充电设备和取电设备，充电设备包括但不限于充电宝，充电器等可对终端设备进行充电的设备或装置；取电设备包括但不限于U盘,键盘,取电闪光手机壳等从可终端设备进行取电的设备或装置。外部设备通过充取电转换电路连接到终端设备上。

充取电转换电路主要包括终端接口单元、主控单元和充取电单元三个部分。终端接口单元负责与终端设备对接，并且根据终端设备的系统类型(iOS或Android)具有不同的接口定义，例如，若终端设备为iOS系统设备，则终端接口的接口定义与lightning接口相匹配；若终端设备为Android系统设备，则终端接口的接口定义与type-C接口标准相匹配；主控单元是主要由单片机组成的控制电路，主控单元经过终端接口单元与终端设备进行数据通信，并向终端设备发送数据信号，以及接收终端设备发送的数据信号，同时，主控单元与充取电单元电性连接，可对充取电单元进行检测和控制；充取电单元对外连接外部设备，既可以是充电设备，也可以是取电设备，充取电单元对内分别与主控单元和终端接口单元连接，当外部设备对终端设备进行充取电操作时，电流在终端设备、终端接口单元、充取电单元和外部设备之间传输。

充取电模式，是指终端设备的充电模式或取电模式。在通过USB口连接仅具有充电功能的充电转接线或充电头配件之后，终端设备上的iOS或Android系统将自动识别该设备，并启动充电模式；而在连接仅具有取电功能的OTG转接线/头配件的设备时，终端设备上的iOS或Android系统也将自己识别该设备，并启动取电模式。

无论是充电设备或是取电设备，当通过连接到充取电转换电路的充取电单元上时，iOS或Android系统将识别该设备，并向主控单元发送识别信号，主控单元根据该识别结果向终端设备发送充取电转换的信号，通知终端设备更改充取电模式，从而使得充电设备或取电设备只需与充取电转换电路的充取电单元对接，即可实现对终端设备的充电或取电。

由于iOS和Android系统的差别，在硬件电气特性上也采用不同的标准，例如，iOS系统采用基于lightning接口的数据传输和充电标准，Android系统采用基于type-C的数据传输和充电标准，因此，两种设备的对外接口不一致。基于此，充取电转换电路所提供的具体实现电路也有差别。

在一实施例中，针对Android系统设备，充取电转换电路的模块示意图如图2所示。终端接口单元为type-C接口电路；主控单元为与type-C接口电路配合使用的第一芯片控制电路；充取电单元包括电性连接的充取电二合一电路和充电接口。

其中，充电接口用于与充电设备连接；充取电二合一电路是兼具有充电和取电功能的电路，在充电时，充电设备通过充电接口连接到充取电二合一电路上；而在取电时，取电设备可以直接与充取电二合一电路连接。第一芯片控制电路通过对充取电二合一电路中电阻进行上拉或下拉控制，可以改变充取电二合一电路的输出，进而由充取电二合一电路通过type-C接口向终端设备发送信号，使得终端设备转换充取电模式。

具体地，针对Android系统设备，充取电转换电路的电路图如图3所示。其中，type-C接口电路J1为type-C标准接口引脚定义相对应接口，A1至A12，B1至B12是type-C内部脚位的编号，共有24个脚，但在实际使用时，很多可以选择性的使用需要的某些脚；D1、D2、PNP等都是按照电路图标准标注的电子零件的材料或名称，例如PNP是三极管，也可以用MOS管等，此处不再赘述。

需要说明的是，引脚VDD代表输入，引脚VCC代表输出，J1中A5、B5脚对应type-C标准中的CC1和CC2脚，CC1和CC2是用于选择判断终端设备与外部设备的主从关系，决定终端设备是取电模式还是充电模式。工作过程为：当接上充电设备时，充取电二合一电路中的VDD将有电压，同时，VIO也可以输出电压；通过上拉电阻R12、R13，将改变CC1、CC2引脚的电压值，从而使得终端设备识别到type-C接口中CC1、CC2脚的电压发生变化时；此时，终端设备将转换成充电模式，充电设备通过VDD经过三极管Q1再经J1的A4、B4、A9、B9脚对终端设备进行充电。当接上取电设备时，充取电二合一电路中的下拉电阻R15、R16连接GND地线，此时，输出线路CC1和CC2的电压被拉低，终端设备识别到CC1和CC2中任一个或者两个电压拉低时，即通过J1的A4、A9、B4、B9输出电源到取电设备。

优选地，在充取电二合一电路和取电设备之间还连接有稳压电路。稳压电路具有两个功能，其一是可以为第一芯片控制电路供电，其二是可以为取电设备或连接在充取电二合一电路上的其他应用电路提供电源。如图3所示，稳压电路包括LDO以及电容C1、C2，稳压电路的输出VCC与取电设备连接，为取电设备提供电源，稳压电路的V与芯片U1的VDD脚连接，可为U1供电。

优选地，在第一芯片控制电路和充电接口之间设有充电检测电路。充电检测电路可以检测充电设备的电压值。以充电器为例，不同规格的充电器可以提供5V、9V或20V等不同的电压值，充电检测电路将检测到的电压值发送到所述第一芯片控制电路，以防止出现过充的问题。如图3所示，充电检测电路的输出脚VDD_TEST与第一芯片控制电路U1的P2.4脚连接。

此外，充取电二合一电路的另一种实现方式如图4所示。其中，两个电阻分别为R14和R17，CC1_ON和CC2_ON分别与第一芯片控制电路U1的引脚P1.3和引脚P1.4连接，其工作过程为：当接上充电设备时，VDD将有电压，CC1_ON、CC2_ON输出电压，通过拉电阻R14、R17将改变输出线路CC1、CC2的电压值，此时终端设备识别到CC1和CC2电压值发生变化，终端设备转换成充电模式，充电设备通过VDD经过三极管Q1再到VCC然后进入终端设备的A4、A9、B4、B9脚进行充电；当接上取电设备时，U1控制CC1_ON、CC2_ON为低电平，拉电阻R14、R17，此时将CC1和CC2的电压拉低，终端设备识别到CC1和CC2其中一个或者两个电压拉低时，通过A4、A9、B4、B9脚输出电源到取电设备。与图3中的实现方式相比，充取电二合一电路的方式二可以减少电阻数量，进一步降低成本。

针对iOS系统设备，充取电转换电路的模块示意图如图5所示。终端接口单元为lightning插头电路；主控单元为与lightning插头电路配合使用的第二芯片控制电路，并且第二芯片控制电路包括三种实现方式，分别为方式一、方式二和方式三；充取电单元包括充电接口输出电路和取电输出接口电路，其中，充电接口输出电路用于与充电设备连接，取电输出接口电路用于与外部设备连接，第二芯片控制电路根据从充电接口输出电路检测到的输入电压值，通知终端设备转换充取电模式。

具体地，针对iOS系统设备，充取电转换电路的电路图如图6所示。其中，lightning插头电路J2的引脚1至16分别与iOS系统的通讯协议信号脚相对应，其中，3V3A脚对应的iOS系统设备的内部第1脚或者第5脚，VBUS为5V输出脚，可为取电设备供电；3V3B是iOS系统3.3V至4.2V电源输出脚，对应的iOS系统设备的内部第1脚或者第5脚；D+2、D-2是USB的信号脚，即通讯协议脚；DATA是手机通讯协议脚。

第二芯片控制电路的实现方式一种，第一控制IC为U2；U2的3V3A脚与J2的第9脚连接，U2的ID-H脚与充电接口输出电路P2连接。其工作过程为：U2一方面通过检测ID-H引脚的电压是否为5V，来判断充电接口输出电路上是否连接有充电设备，同时，另一方面通过3V3A引脚连接Lightning插头电路J2，与终端设备进行通信，使得iOS系统控制终端设备在主机模块与从机模式之间进行相互转换，从而达到充电功能和取电功能。当接入充电设备时，充电接口输出电路P2从充电设备接收5V电压经过Lightning插头电路的VBUS脚给终端设备充电。优选地，lightning插头电路上连接有分压电路，分压电路可以决定输出的电流。当接入取电设备时，终端设备通过3V3B脚输出3.3V-4.2V的电压到取电接口输出电路P3，而取电设备从P3的2脚获得电源。

第二芯片控制电路的实现方式二如图7所示。其中，第二控制IC为U3。第二芯片控制电路的实现方式二与方式一的不同之处在于，U3是通过D-2、D+2、DATA三个脚分别与lightning插头电路J2的第2脚、第3脚和第9脚连接；U3的VCC脚与取电接口输出电路连接，使得IOS系统控制终端设备进行模式切换，实现充电和取电功能。与方式一相比，方式二同样可以实现充取电功能，但由于采用不同的控制IC，其与lightning插头电路连接的脚位也有差异。在实际生产过程中，多种实现方式有利于生产备料及生产成本的优化。

第二芯片控制电路的实现方式三如图8所示。其中，第三控制IC为U5，在方式一和方式二的基础上增加了晶体管，以及change电路。U5的第6脚3V3A与Lightning的第9脚连接，与终端设备进行充电取电通讯；U5的第3脚ID-H脚与P2连接；U5的第4脚MOS脚经过晶体管Q4与change电路连接，change电路连接到J2的第4脚或第12脚。当需要充电时，ID-H脚触发工作，U5的MOS脚位控制晶体管Q4和Q3导通，使得充电设备的5V电压流向change电路，经过Lightning插头电路对终端设备进行充电。基于第二芯片控制电路的实现方式三，可以取消Lightning公头协议电路，节省生产制造成本。其中，Lightning公头协议电路，是针对iOS系统，用于数据线/充电线内部的标准通讯芯片，若数据线/充电线内部没有集成此电路时，则需要另外配置。

进一步地，在一实施例中，一种充取电转换转接器的结构示意图如图9、图10所示。其中，FPC(1)用于连接的接头(3)和PCB板(2)；接头一端用于与终端设备连接，另一端与充电设备连接；PCB板上引出有与取电设备连接的接线端子(4)，取电设备只需与接线端子连接，即可从终端设备进行取电，接线端子的实现方式不做具体限制。以智能手机为例，在使用时，接头的一端通过USB口与手机连接，接头的另一端与充电宝连接，充电宝可以对手机进行充电；同时，取电设备与PCB板上引出的接线端子连接，可以从手机获取供电。

接头可以包括终端接口(31)和外设接口(32)，终端接口可以分为适用type-C和lightning接口的接口；外设接口可以为type-C母座、lightning母座或磁吸触点(5)，适用各种不同接口的充电设备连接。

优选地，磁吸触点也可以设置在PCB板的背面或侧面，充电设备只需吸附在磁吸触点上即可对终端设备进行充电，方便充电设备可以通过多种角度对终端设备进行充电，使用方便。

以上是对本实用新型充取电转换电路进行了阐述，用于帮助理解本实用新型，但本实用新型的实施方式并不受上述实施例的限制，任何未背离本实用新型原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种充取电转换电路，其特征在于，所述充取电转换电路包括，彼此电性连接的终端接口单元、主控单元和充取电单元，其中，所述终端接口单元与终端设备对接，当在所述充取电单元上接入外部设备时，触发所述主控单元通过所述终端接口单元与所述终端设备进行通信，通知所述终端设备转换充取电模式，使得所述外部设备对所述终端设备进行充电或取电；所述外部设备包括充电设备和取电设备。

2.如权利要求1所述的充取电转换电路，其特征在于，所述终端接口单元为type-C接口电路，所述主控单元为第一芯片控制电路，所述充取电单元包括电性连接的充取电二合一电路和充电接口，其中，所述充电接口用于与所述充电设备连接，所述充取电二合一电路还可与所述取电设备连接；所述第一芯片控制电路用于通过控制所述充取电二合一电路中的电阻值，通知所述终端设备转换充取电模式。

3.如权利要求2所述的充取电转换电路，其特征在于，所述充取电二合一电路包括至少1个上拉电阻、至少1个下拉电阻，在所述上拉电阻和所述下拉电阻之间引出1条输出线路，所述1条输出线路与所述type-C接口电路的第一标准引脚或第二标准引脚连接；或者，所述充取电二合一电路包括至少1个拉电阻，所述拉电阻的一端与所述type-C接口电路的第一标准引脚或第二标准引脚连接，所述拉电阻的另一端与所述芯片控制电路连接。

4.如权利要求2所述的充取电转换电路，其特征在于，在所述充取电二合一电路和所述取电设备之间还连接有稳压电路，所述稳压电路用于为所述第一芯片控制电路和所述取电设备供电。

5.如权利要求3所述的充取电转换电路，其特征在于，在所述充电接口和所述第一芯片控制电路之间还连接有充电检测电路，所述充电检测电路用于检测所述充电设备的电压值，并将所述电压值发送到所述第一芯片控制电路。

6.如权利要求1所述的充取电转换电路，其特征在于，所述终端接口单元为lightning插头电路，所述主控单元为第二芯片控制电路，所述充取电单元包括充电接口输出电路和取电输出接口电路，其中，所述充电接口输出电路用于与所述充电设备连接，所述取电输出接口电路用于与所述取电设备连接，当在所述充取电单元上接入外部设备时，触发所述第二芯片控制电路通过所述终端lightning插头电路与所述终端设备进行通信，通知所述终端设备转换充取电模式。

7.如权利要求6所述的充取电转换电路，其特征在于，所述lightning插头电路上连接有分压电路，所述分压电路与所述取电输出接口电路连接，并用于设定所述取电输出接口电路的输出电流。

8.如权利要求6所述的充取电转换电路，其特征在于，所述第二芯片控制电路包括第一控制IC，所述第一控制IC通过一个引脚与所述lightning插头电路连接，并且通过另一引脚与所述充电接口输出电路连接；或者，所述第二芯片控制电路包括第二控制IC，所述第二控制IC通过三个引脚与所述lightning插头电路连接；并且通过另一引脚与所述取电接口输出电路连接；或者，所述第二芯片控制电路包括第三控制IC，所述第三控制IC的两个引脚分别与所述lightning插头电路和所述充电接口输出电路连接，并且另一引脚通过至少1个晶体管与所述lightning插头电路连接。

9.一种充取电转换连接器，其特征在于，包括如权利要求1至8任一项所述的充取电转换电路，所述充取电转换连接器还包括，通过FPC连接的接头和PCB板，所述接头的一端与所述终端设备连接，所述接头的另一端与所述充电设备连接；所述PCB板上引出有与所述取电设备连接的接线端子。

10.如权利要求9所述的充取电转换连接器，其特征在于，所述接头包括终端接口和外设接口，所述终端接口用于与所述终端设备连接；所述外设接口为type-C母座、lightning母座和磁吸触点中的任意一种，并用于与所述充电设备连接。

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