CN212543378U - 一种充电保护器及充电保护系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及充电保护领域，具体涉及一种充电保护器及充电保护系统。一种充电保护器，包括：输入接口和输出接口，所述输入接口与输出接口相互连接；防浪涌电路，所述防浪涌电路与输入接口和输出接口之间的电源线连接；壳体，所述输入接口、输出接口和防浪涌电路集成设置在壳体上。本实用新型的有益效果在于，与现有技术相比，本实用新型通过设计一种充电保护器，单独设置一器件，实现防浪涌，以及异常智能检测及控制，解决增加保护电路需要增加数据线或插头的成本和体积，或者需要重新设计终端设备的内部电路结构的问题。

Description

一种充电保护器及充电保护系统

技术领域

本实用新型涉及充电保护领域，具体涉及一种充电保护器及充电保护系统。

背景技术

现代终端设备(如手机)的智能化越来越高，而其体积、重量则不断降低，使本已很复杂的设计又造成巨大压力，特别是在接入数据线进行充电式，容易引起浪涌或其他异常，使终端设备受损。

现有解决上述问题的方式较多，如在终端设备设置保护电路，或者在插头处设置保护电路，或者在数据线上设置保护电路，上述方案虽然能解决终端设备接入数据线容易引起浪涌或其他异常的问题，但是对应需要增加数据线或插头的成本和体积，或者需要重新设计终端设备的内部电路结构，所投入的成本较大。

例如数据线，每一根数据线均要单独设计保护电路，导致数据线成本居高不下，且极大增大其体积，导致外观不如人意。并且，保护电路的保护能力单一简单，不能实现智能化多方位保护。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种充电保护器及充电保护系统，解决增加保护电路需要增加数据线或插头的成本和体积，或者需要重新设计终端设备的内部电路结构的问题。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：提供1、一种充电保护器，包括：

输入接口和输出接口，所述输入接口与输出接口相互连接；

防浪涌电路，所述防浪涌电路与输入接口和输出接口之间的电源线连接；

壳体，所述输入接口、输出接口和防浪涌电路集成设置在壳体上。

其中，较佳方案是：所述防浪涌电路包括瞬态二极管，所述瞬态二极管阴极与电源线连接，其阳极接地。

其中，较佳方案是：所述输入接口为输入公头，所述输出接口为输出母座；或者，所述输入接口为输入母座，所述输出接口为输出公头。

其中，较佳方案是：所述输入公头为lightning公头、type-c公头和micro-usb公头中的一种，所述输出母座为lightning母座、type-c母座和micro-usb母座中的一种；或者，所述输入母座为lightning母座、type-c母座和micro-usb母座中的一种，所述输出公头为lightning公头、type-c公头和micro-usb公头中的一种。

其中，较佳方案是，还包括：

电流检测电路，与输入接口和输出接口之间的地线连接；

电压检测电路，与电源线连接；

开关电路，设置在输入接口和输出接口的连通回路上；

控制芯片，分别与电流检测电路、电压检测电路和控制开关连接，存储有异常数据或正常数据，且在检测到接收的电流信息和电压信息异常时控制开关电路切断输入接口和输出接口的连通回路。

其中，较佳方案是：所述电流检测电路包括与地线连接的第一电阻，所述第一电阻另一端接入控制芯片的电流信息输入引脚；所述电压检测电路包括串联设置的第二电阻和第三电阻，所述第二电阻的一端与电源线连接，所述第三电阻的一端接地，所述第二电阻和第三电阻的节点接入控制芯片的电压信息输入引脚。

其中，较佳方案是：所述开关电路包括开关MOS管，所述开关MOS管的D极与输出接口的接地端连接，其S极经过电阻接地，其G极接入控制芯片的开关控制输出端。

其中，较佳方案是：还包括与控制芯片连接的显示模块，所述控制芯片根据接收的电流信息和电压信息获取当前电流值、电压值和功率值，并通过显示模块循环显示；所述壳体包括与显示模块显示屏配合的第一窗口。

其中，较佳方案是：还包括与控制芯片连接的三个LED灯，所述控制芯片控制显示模块显示电流值、电压值或功率值时点亮或闪烁对应的LED灯；所述异常数据包括短路状态、过流状态和过压状态，所述控制芯片在检测到接收的电流信息和电压信息异常时，点亮或闪烁对应的LED灯；所述壳体包括与LED灯配合的第二窗口，或者，所述第一窗口还与LED灯的位置配合。

其中，较佳方案是：还包括电路板，所述输入接口和输出接口均固定在电路板上，所述充电保护器的功能电路或/和功能模块均设置在电路板上，所述电路板设置在壳体内。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种充电保护系统，所述充电保护系统包括所述的充电保护器、充电器插座和数据线，所述输入接口为输入公头，所述输出接口为输出母座，所述充电保护器通过输入公头插入充电器插座中，并通过输出母座被数据线的公头插入。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种充电保护系统，所述充电保护系统包括所述的充电保护器、数据线和终端设备，所述输入接口为输入母座，所述输出接口为输出公头，所述充电保护器通过输入母座被数据线的公头插入，并通过输出公头插入终端设备中。

本实用新型的有益效果在于，与现有技术相比，本实用新型通过设计一种充电保护器，单独设置一器件，实现防浪涌，以及异常智能检测及控制，解决增加保护电路需要增加数据线或插头的成本和体积，或者需要重新设计终端设备的内部电路结构的问题；特别是在手机充电，采用普通不具防浪涌和智能检测控制备的数据线进行手机充电时，通过充电保护器可以实现所述功能，且成本低、性价比高，适用于各种场合。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中：

图1是本实用新型充电保护器的结构及部分电路示意图；

图2是本实用新型充电保护器的结构示意图；

图3是本实用新型具有壳体的充电保护器的结构示意图；

图4是本实用新型充电保护器的电路示意图；

图5是本实用新型充电保护器的具体电路示意图；

图6是本实用新型具有显示模块和LED灯的充电保护器的结构示意图；

图7是本实用新型充电保护系统的实施方式一结构示意图；

图8是本实用新型充电保护系统的实施方式二结构示意图。

具体实施方式

现结合附图，对本实用新型的较佳实施例作详细说明。

如图1至图4所示，本实用新型提供充电保护器的较佳实施例。

一种充电保护器，包括输入接口10、输出接口20、防浪涌电路40和壳体32，所述输入接口10与输出接口20相互连接，所述防浪涌电路40与输入接口10和输出接口20之间的电源线101连接，所述输入接口10、输出接口20和防浪涌电路40集成设置在壳体32上。

具体地，输入接口10的电源引脚通过电源线101与输出接口20的电源引脚连接，输入接口10的接地引脚通过地线102与输出接口20的接地引脚连接，输入接口10的各功能引脚通过连接线103与输出接口20的对应功能引脚连接，如在型号为type-c的输入接口10和输出接口20中，功能引脚包括CC1、D+、D-、NC、CC2等。

优选地，并参考1和2，输入接口10和输出接口20均设置在电路板31上，充电保护器的其他功能电路(如防浪涌电路40)也设置在电路板31上。

在本实施例中，并参考图1和图4，所述防浪涌电路40包括瞬态二极管D3，所述瞬态二极管D3阴极与电源线101连接，其阳极接地。瞬态二极管D3的型号优选为TVS30V。

在本实施例中，输入接口10与输出接口20提供两种方案。

方案一、所述输入接口10为输入公头，所述输出接口20为输出母座。可参考图2和图3。方案二、所述输入接口10为输入母座，所述输出接口20为输出公头。通过不同的接口设计，满足不同的应用环境，如应用在充电器插座和数据线之间，或应用在数据线与终端设备(如手机)之间。

所述输入公头为lightning公头、type-c公头和micro-usb公头中的一种，所述输出母座为lightning母座、type-c母座和micro-usb母座中的一种；同理，所述输入母座为lightning母座、type-c母座和micro-usb母座中的一种，所述输出公头为lightning公头、type-c公头和micro-usb公头中的一种。当然，所述输入接口10和输出接口20的型号可以相同，也可以不同，而若是两个不相同型号的输入接口10和输出接口20，所述充电保护器还应该包括设置在输入接口10和输出接口20之间的转化电路。

在本实施例中，充电保护器还包括电路板31，所述输入接口10和输出接口20均固定在电路板31上，所述充电保护器的功能电路和功能模块均设置在电路板31上，所述电路板31设置在壳体32内。

如图3、图5和图6所示，本实用新型提供充电保护器具体方案的较佳实施例。

充电保护器还包括电流检测电路51、电压检测电路52、开关电路70和控制芯片60，电流检测电路51与输入接口10和输出接口20之间的地线102连接，电压检测电路52与电源线101连接，开关电路70设置在输入接口10和输出接口20的连通回路上，控制芯片60分别与电流检测电路51、电压检测电路52和控制开关连接，存储有异常数据或正常数据，且在检测到接收的电流信息和电压信息异常时控制开关电路70切断输入接口10和输出接口20的连通回路。

具体的，通过电流检测电路51获取输入接口10和输出接口20之间的电流信息，通过电压检测电路52获取输入接口10和输出接口20之间的电压信息，并均发送至控制芯片60中，根据控制芯片60预设的程序，对比存储有异常数据或正常数据，异常数据或正常数据可以是一个范围值，例如，电流信息符合正常数据时，认为输入接口10和输出接口20之间的电流正常，又例如，电流信息不符合正常数据时，认为输入接口10和输出接口20之间的电流不正常。根据控制芯片60预设的程序，检测到接收的电流信息和电压信息异常时控制开关电路70切断输入接口10和输出接口20的连通回路。

其中，控制芯片60为中央处理器(CPU，central processing unit)，作为计算机系统的运算和控制核心，是信息处理、程序运行的最终执行单元。本申请重点保护的是具有上述处理能力的控制芯片60，并非控制芯片60的软件本身，在控制芯片60中设置预设程序以实现对应功能，如对比、执行命令等均属于本领域技术人员容易想到和实现的，是控制芯片60的基础能力。

在本实施例中，所述电流检测电路51包括与地线102连接的第一电阻R4，所述第一电阻R4另一端接入控制芯片60的电流信息输入引脚；所述电压检测电路52包括串联设置的第二电阻R8和第三电阻R3，所述第二电阻R8的一端与电源线101连接，所述第三电阻R3的一端接地，所述第二电阻R8和第三电阻R3的节点接入控制芯片60的电压信息输入引脚；所述开关电路70包括开关MOS管，所述开关MOS管的D极与输出接口20的接地端连接，其S极经过电阻接地，其G极接入控制芯片60的开关控制输出端。

其中，为了与开关电路70配合，所述电流检测电路51还可以再设置一电阻R6，串联在第一电阻R4和地线102之间，同时，在第一电阻R4于控制芯片60的电流信息输入引脚之间并联接地，优选通过一电容C4并联接地。其中，电压检测电路52还包括并联在控制芯片60的电压信息输入引脚处的电容C3，以及电容C3的另一端接地。其中，开关电路70优选芯片JST4406，是集成式开关MOS管芯片，设有多个D极和S极，共用一G极，通过控制芯片60的开关控制输出端控制开关MOS管或芯片JST4406的G极，以实现开关MOS管或芯片JST4406的D极和S极的通断，从而实现控制输入接口10和输出接口20的连通回路的通断。

在本实施例中，充电保护器还包括与控制芯片60连接的显示模块81，所述控制芯片60根据接收的电流信息和电压信息获取当前电流值、电压值和功率值，并通过显示模块81循环显示；所述壳体32包括与显示模块81显示屏配合的第一窗口。

控制芯片60根据预设程序采集电流信息和电压信息，并形成电流值、电压值，以及通过简单运算得到功率值，并控制显示模块81显示电流值、电压值和功率值，通过简单程序实现显示模块81循环显示。其中，所述壳体32上设有第一窗口，用户可穿过第一窗口观看显示模块81显示屏，第一窗口可以为镂空结构，也可以在其上设置一透明罩，如玻璃，也可以将显示模块81显示屏嵌在第一窗口处。优选地，可随时可检测充电时的各参考数值，正常的检测范围是：输入电压(0～30V)、电流(0～3.0A)、功率(0～90W)。

优选地，循环显示可以是每1秒钟交替显示电压、电流、功率循环显示，并在显示模块81显示屏上显示出其读数，显示模块81优选为数码管。

在本实施例中，充电保护器还包括LED灯模块82，LED灯模块82包括与控制芯片60连接的三个LED灯，所述控制芯片60控制显示模块81显示电流值、电压值或功率值时点亮或闪烁对应的LED灯；所述异常数据包括短路状态、过流状态和过压状态，所述控制芯片60在检测到接收的电流信息和电压信息异常时，点亮或闪烁对应的LED灯；所述壳体32包括与LED灯配合的第二窗口。具体地，设有与电流值、电压值和功率值对应的三个LED灯，分别为不同颜色，在显示电流值、电压值和功率值中的一个数值时，点亮或闪烁对应的LED灯。同时，根据控制芯片60预设的程序，检测到接收的电流信息和电压信息异常后，包括过流状态(电流高)、过压状态(电压高)、短路状态(电流为0)，同样点亮或闪烁对应的LED灯，进行提醒。例如，在显示电流值、电压值和功率值中的一个数值时点亮对应的LED灯，检测到接收的电流信息和电压信息异常后闪烁对应的LED灯。其中，还可以检测充电保护器内部温度，如处理芯片上的温度，以在温度超出正常范围使控制开关电路70切断输入接口10和输出接口20的连通回路。

以及，所述壳体32包括与LED灯配合的第二窗口，第二窗口的结构与第一窗口相同，当然，第二窗口和第一窗口也可以为同一镂空结构321。

在本实施例中，充电保护器还包括与控制芯片60连接的开关按键90，通过开关按键90实现充电保护器开关、重置或刷新等操作。开关按键优选为震动开关，如SW58010p。

在本实施例中，提供一种优选方案。

电压检测范围为0～30V，单位“V”，LED点亮，正负检测显示误差为正负1％“V”；电流检测范围为0～3.0A，单位“A”，LED点亮，正负检测显示误差为正负5％“A”；功率检测范围为0～90W，单位“W”，LED点亮，正负检测显示误差为正负5％“W”；短路触发时检测显示为000A，单位“A”，LED同时点亮闪动；过压触发时检测显示为“瞬间过电压值并保留显示，需要断开输出电流”，单位“V”，LED同时点亮闪动；过流触发时检测显示为“瞬间过电流值并保留显示，需要断开输出电流，”单位“A”，LED同时点亮闪动，过电流值范围：3.2～3.5A。

在本实施例中，控制芯片60没有检测到输出电流后1分钟，待机中(数码管不显示)；检测到输出有电流，自动激活显示；重新拔插充电保护器显示查看上次的储存参数；60秒自动记忆最新参数并储存在芯片里(检测到输出有电流后显示最近的储存参数；当有最新的参数时，马上显示最新的参数)。

如图7所示，本实用新型提供充电保护系统的较佳实施例。

一种充电保护系统，所述充电保护系统包括所述的充电保护器、充电器插座100和数据线200，所述输入接口10为输入公头，所述输出接口20为输出母座，所述充电保护器通过输入公头插入充电器100插座中，并通过输出母座被数据线200的公头插入，后续再通过数据线与终端设备连接，其中，终端设备优选手机、平板或智能穿戴。

例如，通过充电器插座100及数据线200对手机充电，在正常情况下，直接将数据线200插入手机充电口即可，但是容易由于充电器插座100、数据线200甚至手机本身电流浪涌防能力，对手机产生较大浪涌影响。为了解决上述问题，在充电器插座100和数据线200之间设置充电保护器，不需要考虑充电器插座100、数据线200是否具有电流保护电流，也不需要考虑手机性能问题，可实现浪涌防御，也可以实现在异常状态时智能切断充电回路，性价比高，实用性强。

如图8所示，本实用新型提供充电保护系统的较佳实施例。

一种充电保护系统，所述充电保护系统包括所述的充电保护器、数据线200和终端设备300，所述输入接口10为输入母座，所述输出接口20为输出公头，所述充电保护器通过输入母座被数据线200的公头插入，并通过输出公头插入终端设备300中，其中，终端设备300优选手机、平板或智能穿戴。

例如，通过数据线200对手机充电，在正常情况下，直接将数据线200插入手机充电口即可，但是容易由于充电器插座、数据线200甚至手机本身电流浪涌防能力，对手机产生较大浪涌影响。为了解决上述问题，在数据线200和终端设备300之间设置充电保护器，不需要考虑充电器插座100、数据线200是否具有电流保护电流，也不需要考虑手机性能问题，可实现浪涌防御，也可以实现在异常状态时智能切断充电回路，性价比高，实用性强。

以上所述者，仅为本实用新型最佳实施例而已，并非用于限制本实用新型的范围，凡依本实用新型申请专利范围所作的等效变化或修饰，皆为本实用新型所涵盖。

Claims (11)

1.一种充电保护器，其特征在于，包括：

输入接口和输出接口，所述输入接口与输出接口相互连接；

防浪涌电路，所述防浪涌电路与输入接口和输出接口之间的电源线连接；

壳体，所述输入接口、输出接口和防浪涌电路集成设置在壳体上；

电流检测电路，与输入接口和输出接口之间的地线连接；

电压检测电路，与电源线连接；

开关电路，设置在输入接口和输出接口的连通回路上；

控制芯片，分别与电流检测电路、电压检测电路和控制开关连接，存储有异常数据或正常数据，且在检测到接收的电流信息和电压信息异常时控制开关电路切断输入接口和输出接口的连通回路。

2.根据权利要求1所述的充电保护器，其特征在于：所述防浪涌电路包括瞬态二极管，所述瞬态二极管阴极与电源线连接，其阳极接地。

3.根据权利要求1所述的充电保护器，其特征在于：所述输入接口为输入公头，所述输出接口为输出母座；或者，所述输入接口为输入母座，所述输出接口为输出公头。

4.根据权利要求3所述的充电保护器，其特征在于：所述输入公头为lightning公头、type-c公头和micro-usb公头中的一种，所述输出母座为lightning母座、type-c母座和micro-usb母座中的一种；或者，所述输入母座为lightning母座、type-c母座和micro-usb母座中的一种，所述输出公头为lightning公头、type-c公头和micro-usb公头中的一种。

5.根据权利要求1所述的充电保护器，其特征在于：所述电流检测电路包括与地线连接的第一电阻，所述第一电阻另一端接入控制芯片的电流信息输入引脚；所述电压检测电路包括串联设置的第二电阻和第三电阻，所述第二电阻的一端与电源线连接，所述第三电阻的一端接地，所述第二电阻和第三电阻的节点接入控制芯片的电压信息输入引脚。

6.根据权利要求1所述的充电保护器，其特征在于：所述开关电路包括开关MOS管，所述开关MOS管的D极与输出接口的接地端连接，其S极经过电阻接地，其G极接入控制芯片的开关控制输出端。

7.根据权利要求1所述的充电保护器，其特征在于：还包括与控制芯片连接的显示模块，所述控制芯片根据接收的电流信息和电压信息获取当前电流值、电压值和功率值，并通过显示模块循环显示；所述壳体包括与显示模块显示屏配合的第一窗口。

8.根据权利要求7所述的充电保护器，其特征在于：还包括与控制芯片连接的三个LED灯，所述控制芯片控制显示模块显示电流值、电压值或功率值时点亮或闪烁对应的LED灯；所述异常数据包括短路状态、过流状态和过压状态，所述控制芯片在检测到接收的电流信息和电压信息异常时，点亮或闪烁对应的LED灯；所述壳体包括与LED灯配合的第二窗口，或者，所述第一窗口还与LED灯的位置配合。

9.根据权利要求1所述的充电保护器，其特征在于：还包括电路板，所述输入接口和输出接口均固定在电路板上，所述充电保护器的功能电路或/和功能模块均设置在电路板上，所述电路板设置在壳体内。

10.一种充电保护系统，其特征在于：所述充电保护系统包括如权利要求1-9任一所述的充电保护器、充电器插座和数据线，所述输入接口为输入公头，所述输出接口为输出母座，所述充电保护器通过输入公头插入充电器插座中，并通过输出母座被数据线的公头插入。

11.一种充电保护系统，其特征在于：所述充电保护系统包括如权利要求1-9任一所述的充电保护器、数据线和终端设备，所述输入接口为输入母座，所述输出接口为输出公头，所述充电保护器通过输入母座被数据线的公头插入，并通过输出公头插入终端设备中。

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