CN211428960U - 一种充电设备插口插接防护结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种充电设备插口插接防护结构。防护结构包括有相互并联的DC输入电路及扁平插口输入电路，DC输入电路包括有三脚的DC插座J1，DC插座J1的正极直接连接输出端，DC插座J1的负极动触片用于供扁平插口输入电路的接地连接，DC插座J1的负极静触片接地。DC插座J1的负极动触片与负极静触片之间通过一个电容C16跨接。本实用新型利用三脚的DC插座的特性，插入DC插头时负极动触片与负极静触片断开，扁平插口输入电路的接地全部悬空，扁平插口输入电路全部失效，无法通入电源，因而避免了DC插座接入的电压与扁平插口输入电压产生冲突，提高了防护性能，延长了使用寿命，避免产品损坏。

Description

一种充电设备插口插接防护结构

技术领域

本实用新型涉及充电设备，尤其涉及一种充电设备插口插接防护结构。

背景技术

随着人们拥有越来越多的智能设备，譬如手机、平板电脑等等，所需要的充电设备也越来越多。充电设备通常是由外部电能输入(譬如市电)然后转换成适合智能设备的电压电流并向智能设备输出。某些充电设备具备多个电能输入口，譬如圆口直流输入、扁平插口(如Micro-USB、Type-C等)输入，当这些输入并存时，需要有一种简单可靠的防护结构避免相互之间的电压冲突，以保护设备安全。

实用新型内容

本实用新型的目的在于为克服现有技术的缺陷，而提供一种充电设备插口插接防护结构，以避免DC插座的电压与其他插口输入电压冲突，提高防护性能，延长使用寿命。

为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：一种充电设备插口插接防护结构，其包括有相互并联的DC输入电路及扁平插口输入电路，DC输入电路包括有三脚的DC插座J1，DC插座J1的正极直接连接输出端，DC插座J1的负极动触片用于供扁平插口输入电路的接地连接，DC插座J1的负极静触片接地。DC插座J1的负极动触片与负极静触片之间通过一个电容C16跨接。

扁平插口输入电路为Type-C输入电路、Micro-USB输入电路、Mini-USB输入电路、USB-A输入电路、Lightning输入电路其中的两个。

两个扁平插口输入电路中的输入插口在垂直于宽度方向上相互平行并且输入插口相互之间最小距离不超过2mm。

两个扁平插口输入电路中的输入插口在宽度方向上平行放置并且相互之间最小距离不超过3mm。

Type-C输入电路包括Type-C插口、二极管D11，Type-C插口的VBUS端连接二极管D11正极，二极管D11负极用作输出端，Type-C插口的两个GND端及Type-C插口金属外壳焊脚连接到DC插座J1的负极动触片，Type-C插口的CC1端和CC2端分别通过电阻R9和电阻R10连接DC插座J1的负极动触片。

Micro-USB输入电路包括Micro-USB插口，Micro-USB插口的VCC端连接二极管D1的正极，二极管D1的负极用作输出端，Micro-USB插口的GND端通过一个电容C1连接二极管D1的负极，Micro-USB插口的GND端及Micro-USB插口金属外壳焊脚连接到DC插座J1的负极动触片。

Mini-USB输入电路包括Mini-USB插口，Mini-USB插口的VCC端连接二极管D2的正极，二极管D2的负极用作输出端，Mini-USB插口的GND端通过一个电容C2连接二极管D2的负极，Mini-USB插口的GND端及Mini-USB插口金属外壳焊脚连接到DC插座J1的负极动触片。

USB-A输入电路包括USB-A插口，USB-A插口的VCC端连接二极管D3的正极，二极管D3的负极用作输出端，USB-A插口的GND端通过一个电容C3连接二极管D3的负极，USB-A插口的GND端及USB-A插口金属外壳焊脚连接到DC插座J1的负极动触片。

Lightning输入电路包括Lightning插口、模拟芯片U0、二极管D6及带寄生二极管的PMOS管PQ1，Lightning插口的GND端、Detect1端及Lightning插口金属外壳焊脚连接到DC插座J1的负极动触片，Lightning插口的VCC端通过电阻R3连接模拟芯片U0的VDD端，Lightning插口的VCC端通过电阻R3和电阻R1连接Lightning插口的ID1端及模拟芯片U0的DATA1端，Lightning插口的VCC端通过电阻R3和电阻R4连接Lightning插口的ID0端及模拟芯片U0的DATA2端，Lightning插口的VCC端通过电阻R3和电阻R2连接Lightning插口的Detect2端及模拟芯片U0的DET端，Lightning插口的VCC端通过电阻R3和电容C7连接DC插座J1的负极动触片；模拟芯片U0的GND端连接DC插座J1的负极动触片，模拟芯片U0的GATE端连接PMOS管PQ1的栅极，PMOS管PQ1的漏极连接二极管D6正极，二极管D6负极用作输出端，PMOS管PQ1的源极连接Lightning插口的VCC端。

本实用新型与现有技术相比的有益效果是：利用三脚的DC插座的特性，插入DC插头时负极动触片与负极静触片断开，扁平插口输入电路的接地全部悬空，扁平插口输入电路全部失效，无法通入电源，因而避免了DC插座接入的电压与扁平插口输入电压产生冲突，提高了防护性能，延长了使用寿命，避免产品损坏。

附图说明

图1为本实用新型DC输入电路结构图。

图2为本实用新型Micro-USB输入电路结构图。

图3为本实用新型Type-C输入电路结构图。

图4为本实用新型充电设备实物图。

图5为本实用新型Mini-USB输入电路结构图。

图6为本实用新型USB-A输入电路结构图。

图7为本实用新型Lightning输入电路结构图。

需要说明的是，以上视图所示产品均为适应图纸大小及视图清楚而进行了适当的缩小/放大，并不对视图所示产品大小加以限制。

具体实施方式

为了更充分理解本实用新型的技术内容，下面结合具体实施例对本实用新型的技术方案作进一步介绍和说明。

本实施例是一种充电设备插口插接防护结构，其包括有相互并联的DC输入电路和扁平插口输入电路。扁平插口输入电路可以是Type-C输入电路、Micro-USB输入电路、Mini-USB输入电路、USB-A输入电路、Lightning输入电路其中的两个。

如图1所示，DC输入电路包括有三脚的DC插座J1。在本实施例中，DC插座J1采用内芯直径2.5mm的类型。DC插座J1有正极、负极动触片和负极静触片，负极动触片与负极静触片之间通过一个电容C16跨接。在未插入DC插头时，负极动触片和负极静触片保持紧贴连接，而当DC插头插入之后，负极动触片被撑开，负极动触片与负极静触片脱离连接。DC插座J1的正极直接连接输出端，DC插座J1的负极动触片用于供扁平插口输入电路的接地连接，DC插座J1的负极静触片接地。在几个输入电路中，DC插座J1的优先级最高，当DC插头插入之后，负极动触片和负极静触片断开连接，会把扁平插口输入电路的接地连接从物理上断开(无法接地)，以避免DC插头的高压损坏其他扁平插口输入电路以及其连接的外部设备。而当DC插头从DC插座J1拔出，负极动触片和负极静触片又重新紧贴连接，扁平插口输入电路的接地正常，扁平插口输入电路可以正常工作。电容C16用于消除在DC插头插入DC插座J1时候，负极动触片与负极静触片脱离的瞬间有可能产生的干扰毛刺。DC输入电路利用了三脚DC插座J1的硬件特性，形成最简单、有效的二选一硬件开关，没有增加结构成本、提高了防护性能，延长了使用寿命，避免产品损坏。

如图2所示，Micro-USB输入电路包括Micro-USB插口及低压降的二极管D1。Micro-USB插口的VCC端连接二极管D1的正极，二极管D1的负极用作输出端，Micro-USB插口的GND端通过一个电容C1连接二极管D1的负极，Micro-USB插口的GND端及Micro-USB插口金属外壳焊脚连接到DC插座J1的负极动触片。二极管D1用作单向导通保护。

如图3所示，Type-C输入电路包括Type-C插口以及低压降的二极管D11。二极管D11用作单向导通保护。Type-C插口的两个VBUS端均连接二极管D11正极，二极管D11负极用作输出端。Type-C插口的两个GND端及Type-C插口金属外壳焊脚连接到DC插座J1的负极动触片，Type-C插口的CC1端通过电阻R9连接DC插座J1的负极动触片，Type-C插口的CC2端通过电阻R10连接DC插座J1的负极动触片。

如图4所示为本实施例充电设备的实物图。在图4可以看到DC插座10、Micro-USB插口30和Type-C插口20。本实施例中Micro-USB插口30与Type-C插口20在垂直于宽度方向上相互平行，而且两者的最小距离不超过2mm。这样的结构可以通过将Micro-USB插口30和Type-C插口20贴焊与线路板同一位置的正反两面制出。这样的结构设计就保证了Micro-USB插口30与Type-C插口20仅仅能插入其中一个，不能同时插入两个，避免Type-C插口20接入的电压对Micro-USB输入电路产生损害，通过物理结构起到了保护作用。

在其他实施例中，也可以将Micro-USB插口和Type-C插口在宽度方向上平行放置，而且让两者的最小距离不超过3mm，同样可以实现以上的保护作用。

在其他实施例中，也可以将Micro-USB输入电路替换成Type-C输入电路、Mini-USB输入电路、USB-A输入电路、Lightning输入电路其中一种。或者将Type-C输入电路替换成Micro-USB输入电路、Mini-USB输入电路、USB-A输入电路、Lightning输入电路其中一种。在实施时应设置两个不同的扁平插口输入电路，可提高适用范围。

以下将分别介绍Mini-USB输入电路、USB-A输入电路、Lightning输入电路的具体电路连接结构。

如图5所示，Mini-USB输入电路包括Mini-USB插口及低压降的二极管D2。Mini-USB插口的VCC端连接二极管D2的正极，二极管D2的负极用作输出端，Mini-USB插口的GND端通过一个电容C2连接二极管D2的负极，Mini-USB插口的GND端及Mini-USB插口金属外壳焊脚连接到DC插座J1的负极动触片。二极管D2用作单向导通保护。

如图6所示，USB-A输入电路包括USB-A插口及低压降的二极管D3。USB-A插口的VCC端连接二极管D3的正极，二极管D3的负极用作输出端，USB-A插口的GND端通过一个电容C3连接二极管D3的负极，USB-A插口的GND端及USB-A插口金属外壳焊脚连接到DC插座J1的负极动触片。二极管D3用作单向导通保护。

如图7所示，Lightning输入电路包括Lightning插口、模拟芯片U0、二极管D6及带寄生二极管的PMOS管PQ1。模拟芯片U0采用深圳市奥普尚科技有限公司的AOPSUN0225型号的苹果Lightning通讯协议解码芯片IC，其具有的端口如图7的模拟芯片U0所示。Lightning插口的GND端、Detect1端及Lightning插口金属外壳焊脚连接到DC插座J1的负极动触片。Lightning插口的VCC端通过电阻R3连接模拟芯片U0的VDD端。Lightning插口的VCC端通过串联的电阻R3和电阻R1连接Lightning插口的ID1端及模拟芯片U0的DATA1端。Lightning插口的VCC端通过串联的电阻R3和电阻R4连接Lightning插口的ID0端及模拟芯片U0的DATA2端。Lightning插口的VCC端通过串联的电阻R3和电阻R2连接Lightning插口的Detect2端及模拟芯片U0的DET端。Lightning插口的VCC端通过串联的电阻R3和电容C7连接DC插座J1的负极动触片。模拟芯片U0的GND端连接DC插座J1的负极动触片。模拟芯片U0的GATE端连接PMOS管PQ1的栅极，PMOS管PQ1的漏极连接二极管D6正极，二极管D6负极用作输出端，PMOS管PQ1的源极连接Lightning插口的VCC端。Lightning插口的VCC端通过串联的电阻R5和发光二极管D8连接到DC插座J1的负极动触片，发光二极管D8用作工作指示灯。

Lightning输入电路的工作原理：Lightning插头插入Lightning插口中，Lightning插口的VCC端微弱的电流通过隔离电阻R3供电到模拟芯片U0的VDD端，电容C7为模拟芯片U0的输入电压滤波。Lightning插头的ID1端和ID2端的数据信号经过上拉电阻R1和上拉电阻R4分别送到模拟芯片U0的DATA1端和DATA2端，用于和Lightning插头里面的苹果认证IC握手，以打开Lightning插头里面的MOS管。在握手认证成功后，Lightning插头就把里面的MOS管接通，这样Lightning插头的电源就直通到Lightning插口。又因为有电阻R3的隔离作用，模拟芯片U0不至于有大电流通入，电阻R3起到了保护作用。Lightning插口的Detect1端和Detect2端是检测脚，当Lightning插头插入时候，Detect1端和Detect2端就会被短路接地。而没有Lightning插头插入时候，模拟芯片U0的DET端通过电阻R2上拉到Lightning插口的VCC端，呈高电平，这样模拟芯片U0就处于休眠状态以达到省电目的。而当Lightning插头插入Lightning插口后，模拟芯片U0的DET端被拉低，模拟芯片U0便开始工作。模拟芯片U0的GATE端在没有握手成功之前呈高电平状态，PMOS管PQ1的栅极电压大于源极电压，PMOS管PQ1截止，二极管D6无电流输出。模拟芯片U0成功握手取电之后，模拟芯片U0的GATE端经过延时后从高电平转换到低电平，让PMOS管PQ1的栅极变成低电平，因而PMOS管PQ1导通，Lightning插口的电流就经过导通的PMOS管PQ1再经过二极管D6输出，并且Lightning插口的电流会让发光二极管D8发亮。

以上陈述仅以实施例来进一步说明本实用新型的技术内容，以便于读者更容易理解，但不代表本实用新型的实施方式仅限于此，任何依本实用新型所做的技术延伸或再创造，均受本实用新型的保护。

Claims (10)

1.一种充电设备插口插接防护结构，其特征在于，其包括有相互并联的DC输入电路及扁平插口输入电路，所述DC输入电路包括有三脚的DC插座J1，所述DC插座J1的正极直接连接输出端，所述DC插座J1的负极动触片用于供所述扁平插口输入电路的接地连接，所述DC插座J1的负极静触片接地。

2.如权利要求1所述的充电设备插口插接防护结构，其特征在于，所述DC插座J1的负极动触片与负极静触片之间通过一个电容C16跨接。

3.如权利要求1所述的充电设备插口插接防护结构，其特征在于，所述扁平插口输入电路为Type-C输入电路、Micro-USB输入电路、Mini-USB输入电路、USB-A输入电路、Lightning输入电路其中的两个。

4.如权利要求3所述的充电设备插口插接防护结构，其特征在于，两个扁平插口输入电路中的输入插口在垂直于宽度方向上相互平行并且输入插口相互之间最小距离不超过2mm。

5.如权利要求3所述的充电设备插口插接防护结构，其特征在于，两个扁平插口输入电路中的输入插口在宽度方向上平行放置并且相互之间最小距离不超过3mm。

6.如权利要求3所述的充电设备插口插接防护结构，其特征在于，所述Type-C输入电路包括Type-C插口、二极管D11，所述Type-C插口的VBUS端连接二极管D11正极，二极管D11负极用作输出端，所述Type-C插口的两个GND端及Type-C插口金属外壳焊脚连接到DC插座J1的负极动触片，所述Type-C插口的CC1端和CC2端分别通过电阻R9和电阻R10连接DC插座J1的负极动触片。

7.如权利要求3所述的充电设备插口插接防护结构，其特征在于，所述Micro-USB输入电路包括Micro-USB插口，所述Micro-USB插口的VCC端连接二极管D1的正极，二极管D1的负极用作输出端，所述Micro-USB插口的GND端通过一个电容C1连接二极管D1的负极，所述Micro-USB插口的GND端及Micro-USB插口金属外壳焊脚连接到DC插座J1的负极动触片。

8.如权利要求3所述的充电设备插口插接防护结构，其特征在于，所述Mini-USB输入电路包括Mini-USB插口，所述Mini-USB插口的VCC端连接二极管D2的正极，二极管D2的负极用作输出端，所述Mini-USB插口的GND端通过一个电容C2连接二极管D2的负极，所述Mini-USB插口的GND端及Mini-USB插口金属外壳焊脚连接到DC插座J1的负极动触片。

9.如权利要求3所述的充电设备插口插接防护结构，其特征在于，所述USB-A输入电路包括USB-A插口，所述USB-A插口的VCC端连接二极管D3的正极，二极管D3的负极用作输出端，所述USB-A插口的GND端通过一个电容C3连接二极管D3的负极，所述USB-A插口的GND端及USB-A插口金属外壳焊脚连接到DC插座J1的负极动触片。

10.如权利要求3所述的充电设备插口插接防护结构，其特征在于，所述Lightning输入电路包括Lightning插口、模拟芯片U0、二极管D6及带寄生二极管的PMOS管PQ1，所述Lightning插口的GND端、Detect1端及Lightning插口金属外壳焊脚均连接到DC插座J1的负极动触片，所述Lightning插口的VCC端通过电阻R3连接模拟芯片U0的VDD端，所述Lightning插口的VCC端通过电阻R3和电阻R1连接Lightning插口的ID1端及模拟芯片U0的DATA1端，所述Lightning插口的VCC端通过电阻R3和电阻R4连接Lightning插口的ID0端及模拟芯片U0的DATA2端，所述Lightning插口的VCC端通过电阻R3和电阻R2连接Lightning插口的Detect2端及模拟芯片U0的DET端，所述Lightning插口的VCC端通过电阻R3和电容C7连接DC插座J1的负极动触片；所述模拟芯片U0的GND端连接DC插座J1的负极动触片，所述模拟芯片U0的GATE端连接PMOS管PQ1的栅极，PMOS管PQ1的漏极连接二极管D6正极，二极管D6负极用作输出端，PMOS管PQ1的源极连接Lightning插口的VCC端。

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