CN216214687U - 一种usb供电线 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种USB供电线。该USB供电线包括：信号输入端，具有一供电接口和两信号接口，用于连接供电设备；第一电压调整模块，包括第一绕组、第二绕组和铁芯，第一绕组与第二绕组缠绕在铁芯上，第一绕组连接供电接口，第二绕组连接USB供电线主体，用于提高信号输入端输入的电压；第二电压调整模块，第二电压调整模块一端连接USB供电线主体，另一端连接信号输出端，用于降低USB供电线主体传输的电压，提高传输到信号输出端的电流；信号输出端，连接用电设备，用于为用电设备供电以及传输信号。由此，在不影响正常通信的情况下，实现利用单根USB线进行大电流传输,以满足客户端设备正常工作的需求。

Description

一种USB供电线

技术领域

本申请涉及数据线领域，具体而言，涉及一种USB供电线。

背景技术

目前，市面上有很多采用USB接口作为电源接口的电子设备，例如采用USB接口作为电源接口的路由器、电脑主机等。这类电子设备通过自身的USB接口利用USB连接线与电源连接，由此实现利用电源为自身供电。然而，由于USB线自身的供电标准较低，最大输出电流仅为500mA，无法满足大电流(例如，超过500mA)设备的供电需求。

对于大电流设备，例如采用USB通信的监控设备，现有技术中采用单根USB线进行供电的方式，无法满足其供电需求，因此，需要额外设置大电流的电源接口。然而，这无疑增大了大电流设备的结构复杂度，且对应不同的大电流设备，均需要进行重新设计，无疑增加了设计成本。

实用新型内容

有鉴于此，本申请实施例的目的在于提供一种USB供电线，用以在不影响正常通信的情况下，实现利用单根USB线进行大电流传输,以满足客户端设备正常工作的需求。

本申请提供一种USB供电线，所述USB供电线包括：信号输入端，具有一供电接口和两信号接口，用于连接供电设备；第一电压调整模块，包括第一绕组、第二绕组和铁芯，所述第一绕组与所述第二绕组缠绕在所述铁芯上，所述第一绕组连接所述供电接口，所述第二绕组连接USB供电线主体，用于提高所述信号输入端输入的电压；第二电压调整模块，所述第二电压调整模块一端连接所述USB供电线主体，另一端连接信号输出端，用于降低所述USB供电线主体传输的电压，提高传输到所述信号输出端的电流；信号输出端，连接用电设备，用于为所述用电设备供电以及传输信号。

本申请实施例中，USB供电线通过设置第一电压调整模块，将第一绕组与第二绕组缠绕在铁芯上，第一绕组连接供电接口，第二绕组连接USB供电线主体，把从信号输入端输入到第一绕组上的低电压和高电流，转换到第二绕组上的高电压和低电流，以保持输入功率不变的情况下，以低电流的信号通过USB供电线主体；电信号通过USB供电线主体之后，第二电压调整模块一端连接USB供电线主体，另一端连接信号输出端，将通过USB供电线主体的高电压和低电流信号，转换成低电压和高电流信号，使得满足大电流设备的供电需求。

一实施例中，所述USB供电线还包括：信号隔离模块，包括第一信号隔离组和第二信号隔离组，所述第一信号隔离组设置在所述两信号接口与所述第一电压调整模块之间，所述第一信号隔离组用于防止经第一电压调整模块的电信号破坏供电设备，所述第二信号隔离组设置在所述第二电压调整模块与所述信号输出端之间，所述第二信号隔离组用于防止经第二电压调整模块的电信号破坏用电设备。

本申请实施例中，USB供电线还包括：信号隔离模块。信号隔离模块包括第一信号隔离组和第二信号隔离组，第一信号隔离组设置在两信号接口与第一电压调整模块之间，通过设置第一信号隔离组防止经过第一电压调整模块转换的高电压信号回流，破坏供电设备及其电路，第二信号隔离组设置在第二电压调整模块与信号输出端之间，通过设置第二信号隔离组隔离经过供电线主体传输的高电压信号，防止用电设备接收高压电信号导致损坏。

一实施例中，所述第一电压调整模块包括：开关，连接所述第一绕组，用于实现所述第一绕组与所述第二绕组耦合或断开；控制器，分别连接所述第二绕组和所述开关，用于检测所述第二绕组上的电信号，并控制所述开关将所述第一绕组与所述第二绕组断开或将第一绕组与所述第二绕组耦合。

本实施例中，第一电压调整模块还可以包括：开关与控制器。开关连接第一绕组，用于实现第一绕组与第二绕组耦合或断开。控制器分别连接第二绕组和开关，用于检测第二绕组上的电信号，并控制开关将第一绕组与第二绕组断开或将第一绕组与第二绕组耦合。可以理解，若连接的用电设备为普通设备(要求电流输入小于500mA)，可以让控制器控制开关将第一绕组和第二绕组断开，实现普通的供电。若连接的用电设备为大电流设备(要求电流输入大于500mA)，可以让控制器控制开关将第一绕组和第二绕组耦合，实现大电流供电，满足不同类型的用电设备的需求。

一实施例中，所述开关为NPN三极管开关，包括：集电极，连接所述第一绕组；基极，连接所述控制器；发射极，连接地线。

一实施例中，所述第一电压调整模块还包括：第三绕组，所述第三绕组缠绕在所述铁芯上，用于测量所述第二绕组上的电信号；第一整流单元，连接所述第三绕组，用于将所述第三绕组的电信号半波整流处理；第一滤波单元，连接所述控制器，与所述第一整流单元并联设置，用于滤除接收到电信号的干扰噪声。

本实施例中，第一电压调整模块还包括：第三绕组、第一整流单元和第一滤波单元。第三绕组缠绕在铁芯上，用于测量第二绕组上的电信号。第一整流单元连接第三绕组，用于将第三绕组的电信号半波整流处理。第一滤波单元连接控制器，与第一整流单元并联设置，用于滤除接收到电信号的干扰噪声。第三绕组接收与第二绕组相同的电信号，再通过第一整流单元和第一滤波单元对电信号进行整流滤波，使得处理器能够快速获得当前第二绕组上的电信号强度，便于控制开关的状态。

一实施例中，所述第一整流单元为单二极管；所述第一滤波单元为单电容滤波。

一实施例中，所述第一电压调整模块还包括：模拟数字转换器，设置在所述第二绕组与所述控制器之间，分别连接所述第二绕组与所述控制器，用于检测所述第二绕组上的电信号。

本实施例中，还可以在第一电压调整模块中，设置模拟数字转换器，且模拟数字转换器位于第二绕组与控制器之间，用于精准获得第二绕组上的电信号强度。

一实施例中，所述第二电压调整模块包括：第二整流单元、第二滤波单元以及第二变压器；所述第二变压器，包括第四绕组、第五绕组，所述第四绕组连接所述USB供电线主体，所述第四绕组与所述第五绕组连接，所述第五绕组连接第二整流单元，用于降低所述USB供电线主体传输的电压，提高传输到所述信号输出端的电流；所述第二整流单元，连接所述第二滤波单元，用于将所述第五绕组的电信号全波整流处理；所述第二滤波单元，分别连接所述第二整流单元和所述信号输出端，用于过滤接收到电信号的干扰噪声。

本实施例中，第二电压调整模块包括：第二整流单元、第二滤波单元以及第二变压器。第二变压器，包括第四绕组、第五绕组，第四绕组连接USB供电线主体，第四绕组与第五绕组连接，第五绕组连接第二整流单元。第二整流单元连接第二滤波单元，用于将第五绕组的电信号全波整流处理；第二滤波单元分别连接第二整流单元和信号输出端，用于过滤接收到电信号的干扰噪声。通过设置第二变压器，将第四绕组上的高电压低电流信号转换低电压高电流信号到第五绕组上，再通过第二整流单元和第二滤波单元将电信号进行过滤处理，保证用电设备能够接收转换后的电信号，从而实现大电流设备的供电需求。

一实施例中，所述第二整流单元为整流桥堆。

一实施例中，所述第二滤波单元为复式滤波，包括：电感，连接所述第五绕组，用于稳定电路电压；电容，与所述电感并联设置，分别连接所述信号输出端与地线，用于稳定电路电流。

一实施例中，所述第二电压模块还包括电源隔离器，设置在所述第二滤波单元与所述信号输出端之间，用于保护所述用电设备。

本实施例中，通过在第二电压模块中还设置电源隔离器，且电源隔离器位于第二滤波单元与信号输出端之间，能够进一步提高用电设备的用电安全性，防止用电设备损坏。

一实施例中，所述USB供电线还包括保护模块，设置在所述信号输出端与所述USB供电线主体之间，用于防止所述信号输出端电信号回流。

本实施例中，通过还设置保护模块在信号输出端与USB供电线主体之间，防止经过转换后的高电流低电压信号回流到USB供电线主体，破坏供电线主体。

本申请的一个或多个实施例的细节在下面的附图和描述中提出。本申请的其它特征、目的和优点将从说明书、附图以及权利要求书变得明显。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1为本申请实施例提供的USB供电线结构示意图；

图标：USB供电线10；信号输入端100；供电接口101；信号接口102；第一电压调整模块200；第一绕组201；第二绕组202；铁芯203；第三绕组204；第一整流单元205；第一滤波单元206；模拟数字转换器207；开关210；控制器220；USB供电线主体300；第二电压调整模块400；第二变压器410；第四绕组411；第五绕组412；第二整流单元420；第二滤波单元430；电源隔离器440；信号输出端500；供电设备600；用电设备700；信号隔离模块800；第一信号隔离组810；第二信号隔离组820；保护模块900；第一电阻910，第二电阻920。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请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申请，并不用于限定本申请。

请参阅图1，本申请一实施例提供了一种USB供电线10。该USB供电线10包括：信号输入端100、第一电压调整模块200、USB供电线主体300、第二电压调整模块400以及信号输出端500。

信号输入端100具有一供电接口101和两信号接口102，用于连接供电设备600。供电接口101用于接收供电设备600传输的电能，信号接口102用于接收供电设备600传输的通信信号。可以理解，供电设备600可以为带有USB输出接口的设备，例如：路由器、电脑主机亦或是充电宝等设备。

第一电压调整模块200可以包括第一绕组201、第二绕组202和铁芯203。

第一绕组201与第二绕组202缠绕在铁芯203上，第一绕组201连接供电接口101，将供电设备600提供的电能传输到第一绕组201上，并通过铁芯203将电能传输到第二绕组202上，第二绕组202连接USB供电线主体300用于提高信号输入端100输入的电压。

本实施例中，第二绕组202还与信号输入端100中的两信号接口102连接USB供电线主体300的线连接，把从信号输入端100输入到第一绕组201上的低电压和高电流，通过铁芯203转换到第二绕组202上的高电压和低电流，以保持输入功率不变的情况下，以低电流的信号通过USB供电线主体300第二电压调整模块400一端连接USB供电线主体300。

进一步地，第一电压调整模块200还可以包括：开关210和控制器220。

开关210连接第一绕组201，用于实现第一绕组201与第二绕组202耦合或断开。

控制器220分别连接第二绕组202和开关210，用于检测第二绕组202上的电信号，并控制开关210将第一绕组201与第二绕组202断开或将第一绕组201与第二绕组202耦合。

可以理解，若连接的用电设备700为普通设备(要求电流输入小于500mA)，可以让控制器220控制开关210将第一绕组201和第二绕组202断开，实现普通的供电。若连接的用电设备700为大电流设备(要求电流输入大于500mA)，可以让控制器220控制开关210将第一绕组201和第二绕组202耦合，实现大电流供电，满足不同类型的用电设备700的需求。

进一步地，开关210可以为NPN三极管开关210，包括：集电极、基极以及发射极。

集电极连接第一绕组201，基极连接控制器220，发射极连接地线。

控制器220可以通过下列两个实施方式对第二绕组202上的电信号进行检测。

具体地，一实施例中，第一电压调整模块200还包括：第三绕组204、第一整流单元205和第一滤波单元206。

具体地，第三绕组204与第一绕组201和第二绕组202缠绕在同一铁芯203上，用于测量第二绕组202上的电信号。

第一整流单元205连接第三绕组204，用于将第三绕组204的电信号半波整流处理。其中，第一整流单元205可以为单二极管。

第一滤波单元206连接控制器220，与第一整流单元205并联设置，用于滤除接收到电信号的干扰噪声。其中，第一滤波单元206可以为单电容滤波。

通过第一整流单元205和第一滤波单元206可以将第三绕组204上的电信号进行快速滤波、模拟信号转数值信号的处理，因为第三绕组204和第二绕组202缠绕在同个铁芯203上，使得处理器能够快速获得当前第二绕组202上的电信号强度，便于控制开关210的状态。

另一实施例中，第一电压调整模块200还可以包括：模拟数字转换器207。模拟数字转换器207位于第二绕组202与控制器220之间，分别连接第二绕组202与控制器220，用于检测第二绕组202上的电信号。通过模拟数字转换器207可以准确的获得第二绕组202上的电信号强度。

本实施例中，采用两种检测方案进行互补，第一实施例中，检测电信号强度的准确度一般，但测量速度较快。第二实施例中，检测电信号强度的准确度较好，但检测速度较慢。通过两种方案的优劣互补，能够在不同的应用场景实现不同的方案应用，即适用于大多数应用场景。

第二电压调整模块400一端连接USB供电线主体300，另一端连接信号输出端500，用于降低USB供电线主体300传输的电压，提高传输到信号输出端500的电流。

具体地，第二电压调整模块400包括：第二整流单元420、第二滤波单元430以及第二变压器410。

第二变压器410包括第四绕组411和第五绕组412。

第四绕组411连接USB供电线主体300，第四绕组411与第五绕组412连接，一同缠绕在另一铁芯203上。通过设置第二变压器410，将第四绕组411上的高电压低电流信号转换低电压高电流信号到第五绕组412上。

第五绕组412连接第二整流单元420，用于将第五绕组412的电信号全波整流处理，其中，第二整流单元420为整流桥堆，可以提高对第五绕组412上的电信号整流处理能力；

第二滤波单元430分别连接第二整流单元420和信号输出端500。其中，第二滤波单元430为复式滤波，包括：电感和电容。

电感连接第五绕组412，用于稳定电路电压。

电容与电感并联设置，分别连接信号输出端500与地线，用于稳定电路电流。

信号输出端500连接用电设备700，用于为用电设备700供电以及传输信号。

可以理解，通过设置第二变压器410，将第四绕组411上的高电压低电流信号转换低电压高电流信号到第五绕组412上，再通过第二整流单元420和第二滤波单元430将电信号进行过滤处理，将经过滤处理后的电信号通过信号输出端500输出到用电设备700上，保证用电设备700能够接收转换后的电信号，从而实现大电流设备的供电需求。

进一步地，第二电压模块还可以包括电源隔离器440。电源隔离器440设置在第二滤波单元430与信号输出端500之间，用于保护用电设备700。

可以理解，通过在第二电压模块中还设置电源隔离器440在第二滤波单元430与信号输出端500之间，可以进一步提高用电设备700的用电安全性，防止用电设备700损坏。

本实施例中USB供电线10还包括：信号隔离模块800。

信号隔离模块800包括：第一信号隔离组810和第二信号隔离组820。

第一信号隔离组810设置在两信号接口102与第一电压调整模块200之间，第一信号隔离组810用于防止经第一电压调整模块200的电信号破坏供电设备600及其电路。通过设置第一信号隔离组810防止经过第一电压调整模块200转换的高电压信号回流，破坏供电设备600及其电路。

第二信号隔离组820设置在第二电压调整模块400与信号输出端500之间，第二信号隔离组820用于防止经第二电压调整模块400的电信号破坏用电设备700及其电路。通过设置第二信号隔离组820隔离经过供电线主体传输的高电压信号，防止用电设备700接收高压电信号导致损坏。

本实施例中，USB供电线10还包括保护模块900。

保护模块900设置在所述信号输出端500与所述USB供电线主体300之间，用于防止所述信号输出端500电信号回流。

具体地，保护模块900可以为二极管，禁止信号输出端500的电信号流向USB供电线主体300中。

可以理解，通过设置保护模块900在信号输出端500与USB供电线主体300之间，可以防止经过转换后的高电流低电压信号回流到USB供电线主体300，破坏供电线主体。

一实施例中，USB供电线10还可以设置第一电阻910和第二电阻920，用于帮助供电设备600发送的通信信号输送到用电设备700的信号接口102中。

第一电阻910一端与信号输入端100中的一信号接口102连接，另一端连接地线。

第二电阻920一端与信号输入端100中的另一信号接口102连接，另一端连接地线。

需要说明的是，第一电阻910与第二电阻920的电阻阻值相同。

另一实施例中，可以将第一电阻910和第二电阻920内置到供电设备600中，以减少USB供电线10的体积。

在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露装置，可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，又例如，多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些通信接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

另外，作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

再者，在本申请各个实施例中的各功能模块可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。

在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。

以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请的保护范围，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种USB供电线，其特征在于，包括：

信号输入端，具有一供电接口和两信号接口，用于连接供电设备；

第一电压调整模块，包括第一绕组、第二绕组和铁芯，所述第一绕组与所述第二绕组缠绕在所述铁芯上，所述第一绕组连接所述供电接口，所述第二绕组连接USB供电线主体，用于提高所述信号输入端输入的电压；

第二电压调整模块，所述第二电压调整模块一端连接所述USB供电线主体，另一端连接信号输出端，用于降低所述USB供电线主体传输的电压，提高传输到所述信号输出端的电流；

信号输出端，连接用电设备，用于为所述用电设备供电以及传输信号。

2.如权利要求1所述的USB供电线，其特征在于，所述USB供电线还包括：

信号隔离模块，包括第一信号隔离组和第二信号隔离组，所述第一信号隔离组设置在所述两信号接口与所述第一电压调整模块之间，所述第一信号隔离组用于防止经第一电压调整模块的电信号破坏供电设备，所述第二信号隔离组设置在所述第二电压调整模块与所述信号输出端之间，所述第二信号隔离组用于防止经第二电压调整模块的电信号破坏用电设备。

3.如权利要求1所述的USB供电线，其特征在于，所述第一电压调整模块包括：

开关，连接所述第一绕组，用于实现所述第一绕组与所述第二绕组耦合或断开；

控制器，分别连接所述第二绕组和所述开关，用于检测所述第二绕组上的电信号，并控制所述开关将所述第一绕组与所述第二绕组断开或将第一绕组与所述第二绕组耦合。

4.如权利要求3所述的USB供电线，其特征在于，所述开关为NPN三极管开关，包括：

集电极，连接所述第一绕组；

基极，连接所述控制器；

发射极，连接地线。

5.如权利要求3所述的USB供电线，其特征在于，所述第一电压调整模块还包括：

第三绕组，所述第三绕组缠绕在所述铁芯上，用于测量所述第二绕组上的电信号；

第一整流单元，连接所述第三绕组，用于将所述第三绕组的电信号半波整流处理；

第一滤波单元，连接所述控制器，与所述第一整流单元并联设置，用于滤除接收到电信号的干扰噪声。

6.如权利要求5所述的USB供电线，其特征在于，所述第一整流单元为单二极管；所述第一滤波单元为单电容滤波。

7.如权利要求3所述的USB供电线，其特征在于，所述第一电压调整模块还包括：

模拟数字转换器，设置在所述第二绕组与所述控制器之间，分别连接所述第二绕组与所述控制器，用于检测所述第二绕组上的电信号。

8.如权利要求2所述的USB供电线，其特征在于，所述第二电压调整模块包括：第二整流单元、第二滤波单元以及第二变压器；

所述第二变压器，包括第四绕组、第五绕组，所述第四绕组连接所述USB供电线主体，所述第四绕组与所述第五绕组连接，所述第五绕组连接第二整流单元，用于降低所述USB供电线主体传输的电压，提高传输到所述信号输出端的电流；

所述第二整流单元，连接所述第二滤波单元，用于将所述第五绕组的电信号全波整流处理；

所述第二滤波单元，分别连接所述第二整流单元和所述信号输出端，用于过滤接收到电信号的干扰噪声。

9.如权利要求8所述的USB供电线，其特征在于，所述第二整流单元为整流桥堆。

10.如权利要求8所述的USB供电线，其特征在于，所述第二滤波单元为复式滤波，包括：

电感，连接所述第五绕组，用于稳定电路电压；

电容，与所述电感并联设置，分别连接所述信号输出端与地线，用于稳定电路电流。

11.如权利要求8所述的USB供电线，其特征在于，所述第二电压模块还包括电源隔离器，设置在所述第二滤波单元与所述信号输出端之间，用于保护所述用电设备。

12.如权利要求1所述的USB供电线，其特征在于，所述USB供电线还包括保护模块，设置在所述信号输出端与所述USB供电线主体之间，用于防止所述信号输出端电信号回流。

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