CN220962271U - 一体式充电系统与热拔插PH2.0接口的集成Arduino主板 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一体式充电系统与热拔插PH2.0接口的集成Arduino主板，包括主板集成模块，所述主板集成模块连接有一体式充电系统，一体式充电系统和主板集成模块均连接有PH2.0连接器。本实用新型通过一体式充电系统的设置，能够解决用户充电的需求，且配合电路保护模块的设置，可对电路中的过充、过放、过流等情况进行保护，且PH2.0连接器的设置，使得在运行中插入或拔出设备时，无需关闭主板，能够承受相当高的电流，适用于需要高功率传输的应用，另外集一体式充电系统和PH2.0连接器设计在一个主板上，节省了空间，特别适用于紧凑的设计，这有助于在有限的空间内实现更多的功能。

Description

一体式充电系统与热拔插PH2.0接口的集成Arduino主板

技术领域

本实用新型涉及Arduino主板技术领域，尤其涉及一体式充电系统与热拔插PH2.0接口的集成Arduino主板。

背景技术

Arduino主板是一种开源的电子原型平台，它由一个单片机和各种数字和模拟输入/输出端口组成，它通过使用层叠式的板设计，可以轻松地添加各种传感器、驱动器和其他组件，现有技术中的Arduino主板，其在使用过程中存在以下不足：1、在与多种电子设备进行连接时，需要承载较大的电流，现有的Arduino主板上的接口不能够承载相当高的电流，进而不适用于高功率传输的应用需求；2、其在充电过程中不能够有效地管理电池充电状态和电池状态，在过充或者过流时不能够进行保护，不能满足使用需求，综合上述情况，因此我们提出了一体式充电系统与热拔插PH2.0接口的集成Arduino主板。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一体式充电系统与热拔插PH2.0接口的集成Arduino主板。

为了实现上述目的，本实用新型采用了如下技术方案：

一体式充电系统与热拔插PH2.0接口的集成Arduino主板，包括主板集成模块，所述主板集成模块连接有一体式充电系统，一体式充电系统和主板集成模块均连接有PH2.0连接器；

所述主板集成模块包括多类型管脚口、电路保护模块、自动电压切换系统和程序下载系统，电路保护模块与自动电压切换系统相连接，程度下载系统与多类型管脚口相连接；

所述一体式充电系统包括锂离子电池充电器、控制器、充电模块和升压电路，控制器与充电模块相连接，充电模块与升压电路、PH2.0连接器、电路保护模块和自动电压切换系统相连接，锂离子电池充电器与自动电压切换系统相连接。

优选的，所述充电模块包括电压和充电电流调节器、预充电模块、充电状态指示灯及充电截止模块。

优选的，所述升压电路包括芯片U13，芯片U13的引脚2电性连接有线圈L1的一端，线圈L1的另一端与芯片U13的引脚4电性连接，芯片U13的引脚3电性连接有开关按键SW1的引脚2，开关按键SW1的引脚3接地，芯片U13的引脚2电性连接有电容C8的一端和电源VBAT，电容C8的另一端接地，芯片U13的引脚1电性连接有电容C6的一端和5V电压，电容C6的另一端接地，芯片U13的引脚8电性连接有电阻R6的一端，电阻R6的另一端接地，芯片U13的引脚7电性连接有电阻R4的一端，电阻R4的另一端电性连接有指示灯LED2的一端，指示灯LED2的另一端接地，芯片U13的引脚6接地，芯片U13的引脚6还电性连接有电容C7的一端和电容C9的一端，芯片U13的引脚5与电容C7的另一端和电容C9的另一端电性连接，电容C7的另一端和电容C9的另一端还电性连接有5V直流电压。

优选的，所述电路保护模块包括芯片U4，芯片U4的引脚1电性连接有电阻R28的一端，电阻R28的另一端和芯片U4的引脚2均接地，芯片U4的引脚5电性连接有电阻R27的一端和电容C10的一端，电容C10的另一端与芯片U4的引脚3和引脚6电性连接，电容C10的另一端还电性连接有电阻R25的一端，电阻R27的另一端电性连接有MOS管Q2的漏极，MOS管Q2的栅极与电阻R25的另一端电性连接，MOS管Q2的源极电性连接有断路器BT1的一端，断路器BT1的另一端与电阻R25的一端电性连接。

优选的，所述主板集成模块还包括芯片U1，芯片U1的引脚7电性连接有电容C1的一端和晶体振荡器X1的一端，晶体振荡器X1的另一端与芯片U1的引脚8电性连接，芯片U1的引脚8还电性连接有电容C2的一端，电容C2的一端还与晶体振荡器X1的另一端电性连接，芯片U1的引脚20电性连接有电容C3的一端，电容C1的另一端、电容C2的另一端和电容C3的另一端均接地，芯片U1的引脚21、引脚3和引脚5均接地，芯片U1的引脚4、引脚6和引脚18均电性连接有一个输入端Vin，芯片U1的引脚4电性连接有电容C5的一端，电容C5的另一端接地。

优选的，所述程序下载系统包括芯片U10，芯片U10的型号为CH340C，芯片U10的引脚1接地，芯片U10的引脚4电性连接有电容C19的一端，电容C19的另一端接地，芯片U10的引脚16电性连接有电容C11的一端和输入端Vin，电容C11的另一端接地，芯片U10的引脚13电性连接有电容C4的一端，电容C4的另一端电性连接有复位电路RSET的输入端，复电路RSET的输出端电性连接有电阻R16的一端和开关按键SW2的引脚1，开关按键SW2的引脚4、引脚3和引脚5均接地，芯片U10的引脚5和引脚6均电性连接有USB接口，芯片U10的引脚2与芯片U1的引脚30电性连接，芯片U10的引脚3与芯片U1的引脚31电性连接。

优选的，所述芯片U4的型号为DW06D，其具备过充、过放和过流主动保护模式。

与现有的技术相比，本实用新型的有益效果是：

1、通过一体式充电系统的设置，能够解决了用户充电需求，且配合电路保护模块的设置，可对电路中的过充、过放、过流等情况进行保护；

2、通过PH2.0连接器的设置，其允许在运行中插入或拔出设备时，无需关闭主板，提高了设备的可操作性和可维护性，能够承受相当高的电流，适用于需要高功率传输的应用，另外集一体式充电系统和PH2.0连接器设计在一个主板上，节省了空间，特别适用于紧凑的设计，这有助于在有限的空间内实现更多的功能；

3、通过设置的程序下载系统，其可提供可靠的串口通信，有助于确保数据传输的稳定性和可靠性，兼容性更广泛；

本实用新型通过一体式充电系统的设置，能够解决用户充电的需求，且配合电路保护模块的设置，可对电路中的过充、过放、过流等情况进行保护，且PH2.0连接器的设置，使得在运行中插入或拔出设备时，无需关闭主板，能够承受相当高的电流，适用于需要高功率传输的应用，另外集一体式充电系统和PH2.0连接器设计在一个主板上，节省了空间，特别适用于紧凑的设计，这有助于在有限的空间内实现更多的功能。

附图说明

图1为本实用新型提出的一体式充电系统与热拔插PH2.0接口的集成Arduino主板的系统框图；

图2为本实用新型提出的一体式充电系统与热拔插PH2.0接口的集成Arduino主板的充电模块的框图；

图3为本实用新型提出的一体式充电系统与热拔插PH2.0接口的集成Arduino主板的升压电路的电路图；

图4为本实用新型提出的一体式充电系统与热拔插PH2.0接口的集成Arduino主板的电路保护模块的电路图；

图5为本实用新型提出的一体式充电系统与热拔插PH2.0接口的集成Arduino主板的主板集成模块的电路图；

图6为本实用新型提出的一体式充电系统与热拔插PH2.0接口的集成Arduino主板的程序下载系统的电路图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。

参照图1-6，一体式充电系统与热拔插PH2.0接口的集成Arduino主板，包括主板集成模块，主板集成模块连接有一体式充电系统，一体式充电系统和主板集成模块均连接有PH2.0连接器，其中PH2.0连接器采用锁扣设计，能够确保连接器在连接时保持牢固，不易松动，其中PH2.0连接器能够兼容许多电子设备，包括Arduino主板、航模、航模配件和电动工具等，且PH2.0连接器的接口满足了各种数量的接口需求；

主板集成模块包括多类型管脚口、电路保护模块、自动电压切换系统和程序下载系统，电路保护模块与自动电压切换系统相连接，程度下载系统与多类型管脚口相连接，其中多类型管脚口包括IIC管脚口、执行器单PIN管脚口、点阵5PIN管脚口、4PIN管脚口和传感器单PIN管脚口，其中电路保护模块包括芯片U4，芯片U4的引脚1电性连接有电阻R28的一端，电阻R28的另一端和芯片U4的引脚2均接地，芯片U4的引脚5电性连接有电阻R27的一端和电容C10的一端，电容C10的另一端与芯片U4的引脚3和引脚6电性连接，电容C10的另一端还电性连接有电阻R25的一端，电阻R27的另一端电性连接有MOS管Q2的漏极，MOS管Q2的栅极与电阻R25的另一端电性连接，MOS管Q2的源极电性连接有断路器BT1的一端，断路器BT1的另一端与电阻R25的一端电性连接；

主板集成模块还包括芯片U1，芯片U1的引脚7电性连接有电容C1的一端和晶体振荡器X1的一端，晶体振荡器X1的另一端与芯片U1的引脚8电性连接，芯片U1的引脚8还电性连接有电容C2的一端，电容C2的一端还与晶体振荡器X1的另一端电性连接，芯片U1的引脚20电性连接有电容C3的一端，电容C1的另一端、电容C2的另一端和电容C3的另一端均接地，芯片U1的引脚21、引脚3和引脚5均接地，芯片U1的引脚4、引脚6和引脚18均电性连接有一个输入端Vin，芯片U1的引脚4电性连接有电容C5的一端，电容C5的另一端接地；

程序下载系统包括芯片U10，芯片U10的型号为CH340C，芯片U10的引脚1接地，芯片U10的引脚4电性连接有电容C19的一端，电容C19的另一端接地，芯片U10的引脚16电性连接有电容C11的一端和输入端Vin，电容C11的另一端接地，芯片U10的引脚13电性连接有电容C4的一端，电容C4的另一端电性连接有复位电路RSET的输入端，复电路RSET的输出端电性连接有电阻R16的一端和开关按键SW2的引脚1，开关按键SW2的引脚4、引脚3和引脚5均接地，芯片U10的引脚5和引脚6均电性连接有USB接口，芯片U10的引脚2与芯片U1的引脚30电性连接，芯片U10的引脚3与芯片U1的引脚31电性连接；

一体式充电系统包括锂离子电池充电器、控制器、充电模块和升压电路，其中升压电路采用CMOS工艺制造的空载电流极低的VFM开关型DC/DC升压转换器，控制器与充电模块相连接，其中锂离子电池充电器为单节锂离子电池充电器，控制器为恒定5V升压控制器，充电模块与升压电路、PH2.0连接器、电路保护模块和自动电压切换系统相连接，锂离子电池充电器与自动电压切换系统相连接，其中充电模块包括电压和充电电流调节器、预充电模块、充电状态指示灯及充电截止模块；

升压电路包括芯片U13，芯片U13的引脚2电性连接有线圈L1的一端，线圈L1的另一端与芯片U13的引脚4电性连接，芯片U13的引脚3电性连接有开关按键SW1的引脚2，开关按键SW1的引脚3接地，芯片U13的引脚2电性连接有电容C8的一端和电源VBAT，电容C8的另一端接地，芯片U13的引脚1电性连接有电容C6的一端和5V电压，电容C6的另一端接地，芯片U13的引脚8电性连接有电阻R6的一端，电阻R6的另一端接地，芯片U13的引脚7电性连接有电阻R4的一端，电阻R4的另一端电性连接有指示灯LED2的一端，指示灯LED2的另一端接地，芯片U13的引脚6接地，芯片U13的引脚6还电性连接有电容C7的一端和电容C9的一端，芯片U13的引脚5与电容C7的另一端和电容C9的另一端电性连接，电容C7的另一端和电容C9的另一端还电性连接有5V直流电压；本实用新型通过一体式充电系统的设置，能够解决用户充电的需求，且配合电路保护模块的设置，可对电路中的过充、过放、过流等情况进行保护，且PH2.0连接器的设置，使得在运行中插入或拔出设备时，无需关闭主板，能够承受相当高的电流，适用于需要高功率传输的应用，另外集一体式充电系统和PH2.0连接器设计在一个主板上，节省了空间，特别适用于紧凑的设计，这有助于在有限的空间内实现更多的功能。

工作原理：使用时，采用一体式充电系统的设置，在充电模块中集高精度电压和充电电流调节器、预充电模块、充电状态指示灯和充电截止等功能于一体，可以输出最大1A充电电流，同时配合升压电路采用CMOS工艺制造的空载电流极低的VFM开关型DC/DC升压转换器，其具有极低的空载功耗，且升压输出驱动电流能力能达到1A，无需外部按键，可以即插即用，同时配合充电状态指示灯闪烁的情况判断充电状态，解决了用户充电需求，使得Arduino主板更易于维护和操作，同时在充电过程中，电路保护模块对电路中的过充、过放、过流等情况进行保护，且自动电压切换系统的设置，能够当数据线接入主板时，自主切断锂离子电池充电器的供电系统，并为锂离子电池充电器进行充电；

其中PH2.0连接器通常采用锁扣设计，确保连接器在连接时保持牢固，不易松动，这有助于避免接触不良或断开，适用于有限的空间，这对于小型设备和紧凑型设计至关重要，能够承受相当高的电流，适用于需要高功率传输的应用，且PH2.0连接器的接口满足了各种数量的接口需求，另外集一体式充电系统和PH2.0连接器设计在一个主板上，节省了空间，特别适用于紧凑的设计，这有助于在有限的空间内实现更多的功能，另外其允许在运行中插入或拔出设备时，无需关闭主板，提高了设备的可操作性和可维护性；

主板集成模块使用多类型管脚口进行拼接，有效地控制管脚的值，并且每个管脚自带VCC，GND电源输出，满足了各传感器的连接电源问题；

程序下载系统采型号为CH340c的芯片，提供可靠的串口通信，有助于确保数据传输的稳定性和可靠性，兼容性更广泛，它与各种操作系统Windows、Linux、Mac等兼容，并支持多种开发环境，这使得它适用于各种不同的开发和制造环境，同时其设有USB转串口转换功能，减少了外部元件的需求，从而降低了设计的复杂性。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一体式充电系统与热拔插PH2.0接口的集成Arduino主板，包括主板集成模块，其特征在于，所述主板集成模块连接有一体式充电系统，一体式充电系统和主板集成模块均连接有PH2.0连接器；

所述主板集成模块包括多类型管脚口、电路保护模块、自动电压切换系统和程序下载系统，电路保护模块与自动电压切换系统相连接，程度下载系统与多类型管脚口相连接；

所述一体式充电系统包括锂离子电池充电器、控制器、充电模块和升压电路，控制器与充电模块相连接，充电模块与升压电路、PH2.0连接器、电路保护模块和自动电压切换系统相连接，锂离子电池充电器与自动电压切换系统相连接。

2.根据权利要求1所述的一体式充电系统与热拔插PH2.0接口的集成Arduino主板，其特征在于，所述充电模块包括电压和充电电流调节器、预充电模块、充电状态指示灯及充电截止模块。

3.根据权利要求1所述的一体式充电系统与热拔插PH2.0接口的集成Arduino主板，其特征在于，所述升压电路包括芯片U13，芯片U13的引脚2电性连接有线圈L1的一端，线圈L1的另一端与芯片U13的引脚4电性连接，芯片U13的引脚3电性连接有开关按键SW1的引脚2，开关按键SW1的引脚3接地，芯片U13的引脚2电性连接有电容C8的一端和电源VBAT，电容C8的另一端接地，芯片U13的引脚1电性连接有电容C6的一端和5V电压，电容C6的另一端接地，芯片U13的引脚8电性连接有电阻R6的一端，电阻R6的另一端接地，芯片U13的引脚7电性连接有电阻R4的一端，电阻R4的另一端电性连接有指示灯LED2的一端，指示灯LED2的另一端接地，芯片U13的引脚6接地，芯片U13的引脚6还电性连接有电容C7的一端和电容C9的一端，芯片U13的引脚5与电容C7的另一端和电容C9的另一端电性连接，电容C7的另一端和电容C9的另一端还电性连接有5V直流电压。

4.根据权利要求1所述的一体式充电系统与热拔插PH2.0接口的集成Arduino主板，其特征在于，所述电路保护模块包括芯片U4，芯片U4的引脚1电性连接有电阻R28的一端，电阻R28的另一端和芯片U4的引脚2均接地，芯片U4的引脚5电性连接有电阻R27的一端和电容C10的一端，电容C10的另一端与芯片U4的引脚3和引脚6电性连接，电容C10的另一端还电性连接有电阻R25的一端，电阻R27的另一端电性连接有MOS管Q2的漏极，MOS管Q2的栅极与电阻R25的另一端电性连接，MOS管Q2的源极电性连接有断路器BT1的一端，断路器BT1的另一端与电阻R25的一端电性连接。

5.根据权利要求1所述的一体式充电系统与热拔插PH2.0接口的集成Arduino主板，其特征在于，所述主板集成模块还包括芯片U1，芯片U1的引脚7电性连接有电容C1的一端和晶体振荡器X1的一端，晶体振荡器X1的另一端与芯片U1的引脚8电性连接，芯片U1的引脚8还电性连接有电容C2的一端，电容C2的一端还与晶体振荡器X1的另一端电性连接，芯片U1的引脚20电性连接有电容C3的一端，电容C1的另一端、电容C2的另一端和电容C3的另一端均接地，芯片U1的引脚21、引脚3和引脚5均接地，芯片U1的引脚4、引脚6和引脚18均电性连接有一个输入端Vin，芯片U1的引脚4电性连接有电容C5的一端，电容C5的另一端接地。

6.根据权利要求1所述的一体式充电系统与热拔插PH2.0接口的集成Arduino主板，其特征在于，所述程序下载系统包括芯片U10，芯片U10的型号为CH340C，芯片U10的引脚1接地，芯片U10的引脚4电性连接有电容C19的一端，电容C19的另一端接地，芯片U10的引脚16电性连接有电容C11的一端和输入端Vin，电容C11的另一端接地，芯片U10的引脚13电性连接有电容C4的一端，电容C4的另一端电性连接有复位电路RSET的输入端，复电路RSET的输出端电性连接有电阻R16的一端和开关按键SW2的引脚1，开关按键SW2的引脚4、引脚3和引脚5均接地，芯片U10的引脚5和引脚6均电性连接有USB接口，芯片U10的引脚2与芯片U1的引脚30电性连接，芯片U10的引脚3与芯片U1的引脚31电性连接。

7.根据权利要求4所述的一体式充电系统与热拔插PH2.0接口的集成Arduino主板，其特征在于，所述芯片U4的型号为DW06D，其具备过充、过放和过流主动保护模式。