CN213637163U - 充电接口保护电路、充电线缆和电子设备组件 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种充电接口保护电路，包括：设置在充电线缆的充电端子处以在充电时检测充电接口的实时温度的温度检测元件；电连接温度检测元件以接收温度检测元件生成并输出的温度保护信号的采样芯片；和开关元件，开关元件的控制端连接采样芯片的输出端，开关元件的开关通路一端连接充电端子的电源引脚，另一端连接充电端子的电源线；采样芯片生成并输出截止控制信号至开关元件的控制端，开关元件的开关通路截止断开充电端子的电源引脚和充电端子的电源线之间的供电通路。同时还提供一种充电线缆和一种电子设备组件。本实用新型可以在温度过高时，及时自动断开处于上游的充电端子电源引脚和电源线之间的供电通路，从而对产品形成有效地保护。

Description

充电接口保护电路、充电线缆和电子设备组件

技术领域

本实用新型属于电子设备技术领域，尤其涉及一种充电接口保护电路，一种充电线缆，以及一种电子设备组件。

背景技术

防水功能在消费类电子产品上越来越普及，许多智能穿戴设备、智能手机都具备了防水功能。但是，受限于工业设计要求，部分产品的充电接口仍处于裸露状态，例如常见的Micro USB接口，Type-C接口以及Lighting接口等等。虽然现有技术中在产品内部电路设计上均增加了过流保护、过压保护等安全防护功能。但是，如果在充电接口部位发生短路，例如充电接口进水，进汗液等，由于短路发生在安全防护电路之外，即无法受到产品内部保护电路的保护。对于具有防水功能的电子产品，用户会在佩戴状态下游泳、洗澡或者进行大量出汗的运动，残留的液体导致充电接口发生短路现象的概率较高。充电接口短路位置存在一定的阻抗，且以负载的形式存在，使得短路电流达到0.5Ma-2000mA。这种短路现象通常无法触发适配器的短路保护功能。由于即无法受到产品自身防护功能的保护，也无法收到适配器防护功能的保护，较大的短路电流会在充电接口处迅速产生高温，可能会出现烧毁接口并引发火灾的问题。以设置有Micro USB充电接口的具有防水功能的穿戴类产品为例，当充电接口内有液体残留时会导致充电线端口与充电接口的连接处发生短路，实际测试短路温升高达150摄氏度以上，短路电路低于适配器最大的2A输出，既无法触发产品内部的保护电路切断充电通路，也无法触发适配器中的保护电路切断充电通路。

发明内容

本实用新型针对现有技术中消费类电子产品，尤其是具有防水功能的穿戴类产品，当充电接口内有液体残留时会导致充电线缆充电端子与产品充电接口的连接处发生短路，由于无法触发产品内部的保护电路或者适配器中的保护电路，充电通路无法切断，容易导致充电接口温升过高，出现安全事故的问题,设计并提出一种充电接口保护电路。

为实现上述实用新型目的，本实用新型采用下述技术方案予以实现：

一种充电接口保护电路，包括：温度检测元件，所述温度检测元件设置在充电线缆的充电端子处以在充电时检测充电接口的实时温度；采样芯片，所述采样芯片电连接所述温度检测元件以接收所述温度检测元件生成并输出的温度保护信号；和开关元件，所述开关元件的控制端连接所述采样芯片的输出端，所述开关元件的开关通路一端连接所述充电端子的电源引脚，另一端连接所述充电端子的电源线；所述采样芯片生成并输出截止控制信号至所述开关元件的控制端，所述开关元件的开关通路截止断开所述充电端子的电源引脚和所述充电端子的电源线之间的供电通路。

进一步的，所述温度检测元件为热敏电阻，所述热敏电阻的第一端接地，所述热敏电阻的第二端电连接第一电阻器的第一端，所述第一电阻器的第二端一路连接所述充电端子的电源引脚，另一路连接所述开关通路。

进一步的，所述采样芯片的输入端电连接所述热敏电阻的第二端，所述热敏电阻为负温度系数热敏电阻。

优选的，所述开关元件为N沟道场效应晶体管，所述开关元件的栅极连接所述采样芯片的输出端，所述开关元件的源极连接所述充电端子的电源引脚，所述开关元件的漏极连接所述充电端子的电源线。

优选的，所述充电线缆的充电端子与Micro USB接口, Type-C接口或Lighting接口匹配。

本实用新型的第二个方面提供一种充电线缆，包括充电端子；还包括温度检测元件，所述温度检测元件设置在所述充电端子处以检测所述充电端子的实时温度；采样芯片，所述采样芯片电连接所述温度检测元件以接收所述温度检测元件生成并输出的温度保护信号；和开关元件，所述开关元件的控制端连接所述采样芯片的输出端，所述开关元件的开关通路一端连接所述充电端子的电源引脚，另一端连接所述充电端子的电源线；所述采样芯片生成并输出截止控制信号至所述开关元件的控制端，所述开关元件的开关通路截止以断开所述充电端子的电源引脚和所述充电端子的电源线之间的供电通路。

进一步的，所述温度检测元件为热敏电阻，所述热敏电阻的第一端接地，所述热敏电阻的第二端电连接第一电阻器的第一端，所述第一电阻器的第二端一路连接所述充电端子的电源引脚，另一路连接所述开关通路。

进一步的，所述采样芯片的输入端电连接所述热敏电阻的第二端，所述热敏电阻为负温度系数热敏电阻。

优选的，所述开关元件为N沟道场效应晶体管，所述开关元件的栅极连接所述采样芯片的输出端，所述开关元件的源极连接所述充电端子的电源引脚，所述开关元件的漏极连接所述充电端子的电源线。

本实用新型的第三个方面提供一种电子设备组件，包括充电线缆，所述充电线缆包括充电端子；还包括温度检测元件，所述温度检测元件设置在所述充电端子处以检测所述充电端子的实时温度；采样芯片，所述采样芯片电连接所述温度检测元件以接收所述温度检测元件生成并输出的温度保护信号；和开关元件，所述开关元件的控制端连接所述采样芯片的输出端，所述开关元件的开关通路一端连接所述充电端子的电源引脚，另一端连接所述充电端子的电源线；所述采样芯片生成并输出截止控制信号至所述开关元件的控制端，所述开关元件的开关通路截止以断开所述充电端子的电源引脚和所述充电端子的电源线之间的供电通路。

与现有技术相比，本实用新型的优点和积极效果是：

本实用新型可以在温度过高时，及时自动断开处于上游的充电端子电源引脚和充电端子的电源线之间的供电通路，有效地避免短路导致充电接口的温度继续上升，从而对产品形成有效地保护。

结合附图阅读本实用新型的具体实施方式后，本实用新型的其他特点和优点将变得更加清楚。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1 为本实用新型所提供的充电接口保护电路一种实施例的结构示意图。

图2为本实用新型所提供的充电线缆一种实施例的结构示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下将结合附图和实施例，对本实用新型作进一步详细说明。

需要说明的是，在本实用新型的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“竖”、“横”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

针对现有消费类电子产品，尤其是具有防水功能的穿戴类产品，当充电接口内有液体残留时会导致充电线缆充电端子与产品充电接口的连接处发生短路，由于无法触发产品内部的保护电路或者适配器中的保护电路，充电通路无法切断，容易导致充电接口温升过高，出现安全事故的问题，设计并提供一种充电接口保护电路，这种充电接口保护电路对充电线缆一端的充电端子进行改进，充电端子是适配于Micro USB充电接口、Type-C充电接口或Lighting充电接口的充电端子，充电端子插入充电接口中实现电连接。本实用新型中对充电端子进行改进，以达到自主感知充电接口处的实时温度，自动切断充电通路，对产品进行保护的技术效果。具体来说，如图1所示，充电接口保护电路包括温度检测元件，采样芯片U1以及开关元件Q1。其中温度检测元件设置在充电线缆的充电端子10处以在充电时检测充电接口20的实时温度。温度检测元件可以是一颗微型温度传感器芯片。温度检测元件可选择地固定设置在充电线缆一端的充电端子10的刚性壳体上或者刚性壳体中。采用这种方式，充电时充电端子10嵌入至充电接口20中，温度检测元件位于充电接口20处以检测充电接口20在充电状态下的实时温度。当充电接口20处的温度过高时，温度检测元件生成并输出温度保护信号。温度检测元件进一步生成并输出温度保护信号至采样芯片U1。采样芯片U1的下游设置有开关元件Q1。开关元件Q1的控制端连接采样芯片U1的输出端OUT。开关元件Q1的开关通路一端连接充电端子10的电源引脚VCC，另一端连接充电端子10的电源线VBUS。采样芯片U1生成并输出截止控制信号至开关元件Q1的控制端，开关元件Q1的开关通路截止断开充电端子10的电源引脚VCC和充电端子10的电源线VBUS之间的供电通路。从整个电路连接上看，充电状态下，充电端子10位于充电接口20的上游，因此，当温度过高时，及时断开充电端子10电源引脚VCC和充电端子10的电源线VBUS之间的供电通路可以有效地避免短路导致充电接口20的温度继续上升，从而对产品形成有效地保护。

在一种优选的实施方式中，温度检测元件优选由一个热敏电阻R2实现。热敏电阻R2可以是负温度系数热敏电阻。在电路连接上，热敏电阻R2的第一端接地，热敏电阻R2的第二端电连接第一电阻器R1的第一端，第一电阻器R1的第二端一路连接充电端子10的电源引脚VCC，另一路连接开关通路。采样芯片U1的输入端IN电连接热敏电阻R2的第二端。如图1所示，热敏电阻R2和第一电阻器R1形成分压电阻，二者之间形成电压采样点U_T。充电时，如果充电接口20中有残存的液体，导致充电接口20和充电端子10之间发生短路温升时，负温度系数热敏电阻R2的阻值会随着温度的升高而降低。负温度系数热敏电阻R2的阻值降低进一步使得电压采样点U_T，即热敏电阻R2的第二端的电压随之降低。采样芯片U1输入端的电压随之降低。当采样芯片U1输入端的电压下降至低于预设值时，即采样芯片U1接收到温度检测元件输出的温度保护信号，采样芯片U1生成并输出截止控制信号至开关元件Q1的控制端，开关元件Q1的开关通路截止，断开充电端子10的电源引脚VCC和充电端子10的电源线VBUS之间的供电通路。当短路故障解除后，充电端子10处的温度恢复正常，负温度系数热敏电阻R2本身的物理特性决定其阻值升高，采样芯片U1输入端的电压随之升高。当采样芯片U1输入端的电压恢复并高于预设值时，采样芯片U1输出端不再输出截止控制信号，开关元件Q1的开关通路导通，充电端子10的电源引脚VCC和充电端子10的电源线VBUS之间的供电通路导通，充电功能恢复正常。

开关元件Q1优选由N沟道场效应晶体管实现。开关元件Q1的栅极G连接采样芯片U1的输出端OUT，开关元件Q1的源极S连接充电端子10的电源引脚VCC，开关元件Q1的漏极D连接充电端子10的电源线VBUS。采样芯片U1则可以由一颗比较器芯片实现，比较器芯片的一路输入端连接温度检测元件，另一路输入端输入设定信号。输出端连接开关元件Q1的控制端，以根据充电接口20的温度实时驱动开关元件Q1的导通或截止。采样芯片U1还可以由一颗单片机芯片，或者可以实现同样功能的集成电路实现，在此不对其型号进行限定。

本实用新型的另一个方面提供一种充电线缆。参照图1和图2所示，充电线缆11的一端设置有充电端子10，充电端子10可操作地插入产品一端的充电接口20中，并与充电接口20电连接以匹配工作。充电线缆11的另一端设置有适配器端子2，适配器端子2可操作地电连接适配器一端的供电端口、或者计算机、移动电源上的供电端口以连接直流电源或者市电电源。充电线缆11还包括温度检测元件、采样芯片U1和开关元件Q1。其中温度检测元件设置在充电端子10处以检测充电端子10的实时温度，采样芯片U1则电连接温度检测元件以接收温度检测元件生成并输出的温度保护信号，开关元件Q1设置在采样芯片U1的下游，开关元件Q1的控制端连接采样芯片U1的输出端OUT，开关元件Q1的开关通路一端连接充电端子10的电源引脚VCC，另一端连接充电端子10的电源线VBUS。采样芯片U1收到温度检测元件生成并输出的温度保护信号后，输出截止控制信号至开关元件Q1的控制端，开关元件Q1的开关通路截止以断开充电端子10的电源引脚VCC和充电端子10的电源线VBUS之间的供电通路。

考虑到充电线缆11本身的体积和内部空间的限制，温度检测元件优选为热敏电阻R2，热敏电阻R2的第一端接地，第二端电连接第一电阻器R1的第一端。第一电阻器R1的第二端一路连接充电端子10的电源引脚VCC，另一路连接开关通路。热敏电阻R2优选为负温度系数热敏电阻R2，采样芯片U1的输入端IN电连接热敏电阻R2的第二端。开关元件Q1则为N沟道场效应晶体管，开关元件Q1的栅极G连接采样芯片U1的输出端OUT，源极S连接充电端子10的电源引脚VCC，漏极D连接所述充电端子10的电源线VBUS。充电时，设置在充电端子10处的热敏电阻R2置于充电接口20中，如果充电接口20中存在液体发生短路，充电接口20的温度会随之上升，热敏电阻R2的温度会随着温度的升高而降低。与热敏电阻R2第二端连接的采样芯片U1的输入端IN的电压也会随之降低。如果采样芯片U1输入端的电压低于设定值，即接收到温度保护信号，采样芯片U1生成并输出截止控制信号至开关元件Q1的控制端，开关元件Q1的开关通路截止以断开充电端子10的电源引脚VCC和充电端子10的电源线VBUS之间的供电通路,形成产品上游的保护。当短路故障解除后，充电端子10处的温度降低并恢复正常，热敏电阻R2的阻值升高，采样芯片U1的输入端IN的电压随之升高并高于设定值，采样芯片U1不再输出截止控制信号，开关元件Q1的开关通路恢复导通，充电功能恢复正常。

其中，采样芯片U1可以由一颗比较器芯片实现，比较器芯片的一路输入端连接温度检测元件，另一路输入端输入设定信号。输出端连接开关元件Q1的控制端，以根据充电接口20的温度实时驱动开关元件Q1的导通或截止。采样芯片U1还可以由一颗单片机芯片，或者可以实现同样功能的集成电路实现，在此不对其型号进行限定。

本实用新型所提供的充电线缆11可以与传统的Micro USB接口, Type-C接口或Lighting接口匹配使用，无需对产品端的接口进行改进，即可以实现对Micro USB接口,Type-C接口或Lighting接口的保护，避免产品因为高温受损。

本实用新型的第三个方面提供一种电子产品组件，电子产品组件包括电子产品本体以及充电线缆。电子产品本体包括但不限于智能手机、平板电脑、可穿戴设备、音频播放器设备以及其它消费类电子设备。充电线缆的具体结构参见上述实施例的详细描述，在此不再赘述，具有上述充电线缆的电子产品组件可以实现同样的技术效果。

以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其进行限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的普通技术人员来说，依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型所要求保护的技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种充电接口保护电路，其特征在于，包括：

温度检测元件，所述温度检测元件设置在充电线缆的充电端子处以在充电时

检测充电接口的实时温度；

采样芯片，所述采样芯片电连接所述温度检测元件以接收所述温度检测元件生成并输出的温度保护信号；和

开关元件，所述开关元件的控制端连接所述采样芯片的输出端，所述开关元件的开关通路一端连接所述充电端子的电源引脚，另一端连接所述充电端子的电源线；所述采样芯片生成并输出截止控制信号至所述开关元件的控制端，所述开关元件的开关通路截止断开所述充电端子的电源引脚和所述充电端子的电源线之间的供电通路。

2.根据权利要求1所述的充电接口保护电路，其特征在于，

所述温度检测元件为热敏电阻，所述热敏电阻的第一端接地，所述热敏电阻的第二端电连接第一电阻器的第一端，所述第一电阻器的第二端一路连接所述充电端子的电源引脚，另一路连接所述开关通路。

3.根据权利要求2所述的充电接口保护电路，其特征在于，

所述采样芯片的输入端电连接所述热敏电阻的第二端，所述热敏电阻为负温度系数热敏电阻。

4.根据权利要求1至3任一项所述的充电接口保护电路，其特征在于，

所述开关元件为N沟道场效应晶体管，所述开关元件的栅极连接所述采样芯片的输出端，所述开关元件的源极连接所述充电端子的电源引脚，所述开关元件的漏极连接所述充电端子的电源线。

5.根据权利要求4所述的充电接口保护电路，其特征在于：

所述充电线缆的充电端子与Micro USB接口, Type-C接口或Lighting接口匹配。

6.一种充电线缆，包括充电端子；其特征在于，还包括：

温度检测元件，所述温度检测元件设置在所述充电端子处以检测所述充电端子的实时温度；

采样芯片，所述采样芯片电连接所述温度检测元件以接收所述温度检测元件生成并输出的温度保护信号；和

开关元件，所述开关元件的控制端连接所述采样芯片的输出端，所述开关元件的开关通路一端连接所述充电端子的电源引脚，另一端连接所述充电端子的电源线；所述采样芯片生成并输出截止控制信号至所述开关元件的控制端，所述开关元件的开关通路截止以断开所述充电端子的电源引脚和所述充电端子的电源线之间的供电通路。

7.根据权利要求6所述的充电线缆，其特征在于：

所述温度检测元件为热敏电阻，所述热敏电阻的第一端接地，所述热敏电阻的第二端电连接第一电阻器的第一端，所述第一电阻器的第二端一路连接所述充电端子的电源引脚，另一路连接所述开关通路。

8.根据权利要求7所述的充电线缆，其特征在于：

所述采样芯片的输入端电连接所述热敏电阻的第二端，所述热敏电阻为负温度系数热敏电阻。

9.根据权利要求6至8任一项所述的充电线缆，其特征在于：

所述开关元件为N沟道场效应晶体管，所述开关元件的栅极连接所述采样芯片的输出端，所述开关元件的源极连接所述充电端子的电源引脚，所述开关元件的漏极连接所述充电端子的电源线。

10.一种电子设备组件，其特征在于，包括如权利要求6至9任一项所述的充电线缆。

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