CN2667775Y

CN2667775Y - 一种通用多路手机充电器

Info

Publication number: CN2667775Y
Application number: CNU2003201144712U
Authority: CN
Inventors: 王剑锋
Original assignee: CETC 30 Research Institute
Current assignee: CETC 30 Research Institute
Priority date: 2003-11-07
Filing date: 2003-11-07
Publication date: 2004-12-29
Anticipated expiration: 2013-11-07

Abstract

本实用新型公开了一种通用多路手机充电器，由充电器主机和充电转接线组成，特征是充电器主机由处理器、分别与其连接的存贮器、数码显示模块、按钮开关、信号指示、充电控制芯片及AC/DC变换模块，与充电控制芯片输出端连接的电压调节模块，与电压调节模块输出端连接的充电接口模块，与充电接口模块输出端连接的充电转接线组成，该充电转接线是前端带有USB公用插头、末端带有与手机的充电接口相匹配的充电插头的电缆线；其优点是：能实现对手机安全充电、延长电池使用寿命；能同时为多个不同型号的手机同时进行快速充电；体积小、成本低、使用方便、特别适合家庭和办公环境使用。

Description

一种通用多路手机充电器

技术领域

本实用新型涉及一种移动终端的充电装置，确切地说是涉及一种通用的多路手机充电器。

背景技术

目前，一个城市家庭用的手机数量通常已不止一个，同时各人使用的手机品牌、型号不一，手机充电器也五花八门，在办公环境中也存在着这个问题。手机充电器主要有两大类型：旅充和座充。旅充只是为手机提供一个直流电源，由手机内部充电管理芯片使用充电算法来进行充电控制；座充则内置了充电控制电路，对电池的充电实行智能化管理。由于不同的手机所要求的充电电压不同，手机充电接口的外型尺寸和电气连接特性不同，造成了手机充电器不能通用的现象，给人们的生活带来了不便。

根据对市场的调查和网上检索，未发现能够同时对多个不同型号手机进行快速充电，并且适合家用和办公环境使用的小型多路充电器。最接近的现有技术有如下两项：中国专利号为00213963.4的实用新型公开了一种多用手机充电器，它是通过转动壳体来选择与手机型号对应的充电适配器，达到为该型号手机充电的目的。根据待充电手机的种类，要求配备多个品种手机充电适配器于机壳内。由于输出充电电压的调节是依靠选择与手机型号对应的充电适配器来实现的，因而其支持充电的手机型号越多，体积也越大。中国专利号01222328.X公开了一种多品牌手机通用充电器，具有各主要品牌手机的充电插头，多根插头线在电路板上并联接在充电控制电路输出电压上，将被充手机相应插头插入手机插口内为手机充电。上述两项专利的共同缺点是：一次只能给一个手机充电，并且输出充电电压不能调节；在充电完毕未断开与手机连接的情况下，由于手机的自耗电，时间稍长，手机将继续充电，这种现象在手机开机的情况下进行充电时表现尤为明显，因为锂电池的充电次数是有限的(300～500次)，如此长久下去将大大减少锂电池的使用寿命。

发明内容

本实用新型的发明目的在于：为用户提供一种充电电压可调、充电完毕能自动停止提供充电电流、能同时使用多个充电通道对多个不同型号的手机同时进行快速充电的通用多路手机充电器。

本实用新型的发明目的是通过实施下述技术方案来实现的：

一种通用多路手机充电器，由充电器主机和充电转接线组成，其特征在于：充电器主机由处理器、存贮器、充电控制芯片、AC/DC变换模块、电压调节模块、数码显示模块、按钮开关、信号指示、充电接口模块组件组成，其中存贮器、数码显示模块、按钮开关、信号指示、充电控制芯片及AC/DC变换模块分别与处理器连接；AC/DC变换模块的输入端与AC220V直接相连，其输出提供整机工作的直流5V电源，而充电控制芯片的输出端与电压调节模块输入端相连，电压调节模块的输出端与充电接口模块的输入端相连，充电接口模块的输出端与充电转接线的输入端相连，充电转接线的输出端与手机充电接口相连；

附加技术特征是：①所述充电控制芯片，采用USB电源分配开关芯片；特别是能满足对四只手机同时进行快速充电的四路USB电源分配开关芯片。②所述能够为不同型号的手机提供所需不同充电电压值的电压调节模块，采用输入端与充电控制芯片连接、输出端与充电接口模块连接、由两个8位拨码开关SW₁、SW₂和D₅～D₂₀组成的、可进行5V，4.7V，4.3V，3.6V以及位于3V～5V间的其它充电电压选择的四个电压输出通道。③充电器主机壳体其前、后两端分别设置有交流电输入插座及双层USB充电接口插座，该主机顶面板上设置有充电通道状态指示灯、数码管显示、秒指示灯、拨码开关、蜂鸣器和按钮开关。④所述拨码开关可采用旋转波段开关，按钮开关可采用轻触开关。

本实用新型的优点在于：

(1)实现安全充电，并延长电池使用寿命。首先，能够提供适合对不同手机进行充电的不同安全充电电压。目前，手机通常采用单节锂离子或锂聚合物电池，根据对各型号手机标配旅充的输出电压的调查，输出电压范围多介于3.5V～5V之间，在4.2V～5V间的占绝大多数。不同手机内部的充电管理电路的设计不同，决定了其标配旅充具有不同的输出电压。手机标配旅充是生产厂家根据手机的特性设计的，与手机具有极好的匹配，充电效果佳。尽管从表面上看，采用一种固定电压可以为充电电压不同的手机充电，但是毕竟不能达到最佳匹配。主要原因是充电电压过高，使有些手机内的充电管理芯片的实际工作电压接近或高于其正常工作电压范围的上限，长时间的临界工作状态不仅使得充电管理芯片寿命大幅减短，有时还会造成手机的发热，甚至直接造成损坏。通过对多个手机内部的充电管理电路的分析，充电电压高于标配旅充提供的电压0.1V～0.2V是安全可行的。为此本实用新型特别提供了5V、4.7V、4.3V、3.6V共4种不同的充电电压输出，其中5V可以满足多数手机充电的要求，3.6V是为有些CDMA手机的充电要求而设计的。如果根据需要对电压调节模块进行修改，也可输出位于3V～5V之间的其它电压，以适应不同的安全充电电压要求。其次，本实用新型的充电器主机在充电时间结束后，处理器将自动关断充电控制芯片对应充电通道的输出，停止为手机提供充电电流，即使不拔掉与手机相连接的充电转接线，也不会对手机电池的寿命造成影响。

(2)能够同时为四只手机进行快速充电。本实用新型中的充电控制芯片采用四路USB电源分配开关，利用其每路最大500mA输出电流的特点，能够同时进行四只手机的快速充电。作为USB电源分配开关必备的特性，该芯片同时具有输出短路保护功能，能在因输出的负载短路造成每路输出电流大于1.2A的情况下，自动停止输出，同时也保证了充电器的安全，并能在输出短路消失时自动恢复供电，这是通常的手机旅充所不具备的功能。

(3)本实用新型与现有手机充电器相比，还具有安全性高、体积小(150×100×70mm)、成本低(主机成本少于70元)、使用方便的优点，特别适合家庭和办公环境使用。

附图说明

图1是本实用新型通用多路手机充电器原理框图

图2是本实用新型通用多路手机充电器电路原理图

图3是本实用新型充电控制芯片、电压调节模块、充电接口和信号指示组成电路图

图4为本实用新型立体结构示意图

图5是本实用新型通用多路手机充电器俯视结构示意图

图中标记：1为处理器，2为存贮器，3为充电控制芯片，4为AC/DC变换模块，5为电压调节模块，6为数码显示模块，7为按钮开关，8为信号指示，9为充电接口模块，10为充电转接线，11为交流电源插座，12为充电通道状态指示灯，13为秒指示灯，14为数码管，15为拨码开关，16为蜂鸣器。

具体实施方式

一种通用多路手机充电器(如图1所示)，由处理器1、存贮器2、充电控制芯片3、AC/DC变换4、电压调节模块5、数码显示模块6、按钮开关7、信号指示8、充电接口模块9和充电转接线10组成，充电转接线10由多根充电电缆组成。其中存贮器2、数码显示6、按钮开关7、信号指示8、充电控制芯片3及AC/DC变换模块4分别与处理器1连接，其中AC/DC变换模块4的输入端与AC220V直接相连，其输出为整机提供直流5V工作电源。而充电控制芯片3的输出端与电压调节模块5的输入端相连，电压调节模块5的输出端与充电接口模块9的输入端相连，充电接口模块9的输出端与充电转接线10的输入端相连，充电转接线10的输出端与手机相连。

从图3中看出：AC/DC变换模块完成由输入交流220V到直流5V的变换。由变压器T1(220V/6V)输出经DB1全桥整流后，进行滤波，由U5(LM323)稳压为直流5V输出。

处理器模块1，由单片机U₁、R₁、晶体G₁和电容C₁～C₃组成，完成功能按键S₁、S₂开始或停止充电的检测、显示控制、充电开始/完成的控制、充电完成的蜂鸣指示等控制功能。

充电控制芯片3，在图3中用U₃标记，U₃采用四路USB电源分配开关LM3544，负责完成输入电源5V到四个通道5V充电输出的隔离及控制。通过设置其各通道输出的使能端(/EN_x)的电平，实现相应通道的5V充电电源的输出，每通道最大连续输出电流为500mmA，可达到快速充电的目的。

电压调节模块5，完成从充电控制芯片U₃输出的5V到指定充电电压的转换，通过两个8位拨码开关SW₁、SW₂进行4个通道的输出选择，针对不同的手机充电的要求，可输出5V、4.7V、4.3V、3.6V四种电压该模块由SW₁、SW₂和D₅～D₂₀组成。

充电接口模块9，完成电压调节模块的输出与手机充电接口的连接。充电器充电接口由USB₁、USB₂插座组成。通过选用不同的充电转接线实现对不同手机充电。

按钮开关7在电路中由S₁、S₂组成，负责完成以下功能的设定：设置/保存充电时间、选择充电通道、开始/结束充电。

数码显示模块6完成提示信息的显示，由数码管DS₂与DS₃、U₂(74HC574)、三级管Q₁～Q₅和电阻R₂～R₆实现。

信号指示模块8，由蜂鸣指示、秒指示和充电通道指示组成。蜂鸣器BE₁和R₁₅、Q₆实现充电结束的声音指示；R₁₀～R₁₂、Q₇、LD₅、LD₆实现充电倒计时的秒指示灯的闪烁；R₇、R₈、R₁₆、R₁₇和LD₁～LD₄实现相应充电通道充电状态指示。

EEPROM完成充电参数的断电保存，由U4(AT24C16)实现。

工作原理如下：AC220V经电源插座11送至AC/DC变换模块4完成交流220V到直流5V的变换，为整机提供工作电源。充电前，用户根据手机要求的充电电压，拨动电压调节模块5的拨码开关SW₁、SW₂至输出电压最接近的位置，将手机用充电电缆与充电器主机的充电插座USB₁、USB₂连接，用户通过按钮开关7的S₁、S₂设置充电时间和充电通道开始充电。处理器1根据用户设置的充电通道控制充电控制芯片U₃开启对应充电通道输出，将供整机工作的直流5V通过充电控制芯片U₃转换输出为与主机工作电源隔离的电压，通过电压调节模块5中的拨码开关SW₁、SW₂，在设定的充电通道输出设定的电压，再依次经充电接口9中的USB₁、USB₂和充电转接线10提供给待充电的手机，并点亮充电通道的状态指示灯12，充电时间开始倒计时显示，秒指示灯闪烁。此后，处理器1通过监测充电时间，在倒计时结束后，控制充电控制芯片U3关断设定充电通道的输出，并使蜂鸣器16发出蜂鸣声以指示充电结束，并等待响应由按钮开关中7的S₁、S₂输入的新的充电请求。

本实例中处理器模块1采用单片机AT89C52实现；充电控制芯片采用四路USB电源分配开关集成电路LM3544；存贮器模块2采用串行EEPROM芯片AT24C16保存设定的充电时间参数，可在开机时自动调入，无需每次开机使用时重新设置；AC/DC变换模块4采用工频变压器进行变压后，再进行整流、滤波、稳压，提供稳定的直流5V电压；电压调节模块5通过2个8位拨码开关SW₁、SW₂进行4个通道的输出电压选择，可输出5V，4.7V，4.3V，3.6V四种电压。数码显示模块6采用三位和两位的数码管14各一个；按钮开关7采用两个轻触开关S₁、S₂实现，尺寸为10×10mm；每根充电电缆的结构特征是由两个连接端子和端子间的连线组成，前端采用USB公用插头，末端根据待充电手机的充电接口要求选用与之相匹配的充电插头，充电转接线芯数为2芯至4芯，连线与USB公用插头端的连接至少使用了USB标准规定的两根电源引脚，多余芯线可空余；充电接口采用双层USB插座。

关于电压调节模块其电压调节原理，是利用不同特性半导体二极管的正向饱和压降不同来实现的。根据充电电流的要求，应选用工作电流为1A的二级管。硅管正向饱和压降为0.7V，典型型号为1N4001；肖特基二级管正向饱和压降为0.3V，典型型号为1N5819。可采用两个1N4001正向串联形成3.6V输出，采用1个1N5819形成4.7V输出。如果采用低导通电阻的MOSFET管，可实现0.1V的压降，能够输出更加精确的安全充电电压。

图4所示电路由本实用新型的充电控制芯片3、电压调节模块5、充电接口模块9和信号指示8的充电通道状态指示组成。USB电源分配开关芯片U₃的输入电源为Vcc(整机工作电源，直流5V)，处理器1设置U₃的使能端/ENx(x＝1～4，分别对应四个充电通道，下面同)电平为低电平，来决定U₃的相应路隔离电源的分配输出开启，由U₃的OUTx端输出隔离后的5V直流电压，并送入由8位拨码开关SW₁、SW₂和二极管D₁～D₈和D₁₁～D₁₈组成的电压调节模块5中的相应通道的电压调节电路，通过预先由拨码开关设定的不同组合得到不同的充电电压，由OUTx通过由USB₁、USB₂组成的充电接口9输出，并最终通过充电转接线10提供给手机充电。在充电倒计时结束后，处理器1通过设置U₃的使能端/EN_x电平为高电平，来决定U₃的相应路的隔离电源的分配输出关闭，停止由U3的OUTx端输出隔离后的5V直流电压，不再通过电压调节模块5、充电接口9为手机提供充电电压。其中SW₁、SW₂分为连续4位一组，共四组：LD₁～LD₄为四个通道的充电状态指示灯：USB₁、USB₂为双层USB标准插座。注意：SW₁、SW₂在使用时每组最多只能拨动一位至ON的位置。

以上仅为本实用新型的最优实施例。例如：在具体实施时，存贮器2也可采用其他型号的串行EEPROM，如：ATC93C46等；处理器1也可采用其他型号的单片机实现，如：P89C51RD2等；充电控制芯片3也可选用其他型号的USB电源分配开关芯片，如TPS2044、MIC2527等；AC/DC变换模块4也可直接采用AC/DC开关电源模块实现；电压调节模块5也可选用不同的二极管串接形成4.4V、4V等输出充电电压：电压调节模块5也可选用两个旋转波段开关与二极管组来实现。

此外，本实用新型不仅适用于手机的快速充电，对于其它采用单节锂离子或锂聚合物电池作为电源、充电管理电路内置的便携式设备的通用充电器，只要其具有如下特点：充电控制芯片3采用USB电源分配开关芯片；电压调节模块5的输出电压可通过设置进行调节；可进行充电时间的设置，并可在充电倒计时结束后自动停止充电；充电控制芯片3的输出与电压调节模块5的输入相连，电压调节模块5的输出端与充电接口9相连，也属于本实用新型的保护范围。

Claims

1、一种通用多路手机充电器，由充电器主机和充电转接线组成，其特征在于：充电器主机由处理器(1)、存贮器(2)、充电控制芯片(3)、AC/DC变换模块(4)、电压调节模块(5)、数码显示模块(6)、按钮开关(7)、信号指示(8)、充电接口模块(9)组件组成，其中存贮器(2)、数码显示模块(6)、按钮开关(7)、信号指示(8)、充电控制芯片(3)及AC/DC变换模块(4)分别与处理器(1)连接；AC/DC变换模块(4)的输入端与AC220V直接相连，其输出提供整机工作的直流5V电源，而充电控制芯片(3)的输出端与电压调节模块(5)输入端相连，电压调节模块(5)的输出端与充电接口模块(9)的输入端相连，充电接口模块的输出端与充电转接线(10)的输入端相连，充电转接线的输出端与手机充电接口相连；

2、按照权利要求1所述的通用多路手机充电器，其特征在于：所述充电控制芯片(3)，采用USB电源分配开关芯片。

3、按照权利要求2所述的通用多路手机充电器，其特征在于：所述采用的USB电源分配开关芯片，是能够满足对四只手机同时进行快速充电的四路USB电源分配开关芯片。

4、按照权利要求1、2、3所述的通用多路手机充电器，其特征在于：所述能够为不同型号的手机，提供所需不同充电电压值的电压调节模块(5)，是采用输入端与充电控制芯片(3)连接、输出端与充电接口模块(9)连接、由两个8位拨码开关SW₁、SW₂和D₅～D₂₀组成的、可进行5V，4.7V，4.3V，3.6V以及位于3V～5V间的其它充电电压选择的四个电压输出通道。

5、按照权利要求1所述的通用多路手机充电器，其特征在于：充电器主机壳体，其前、后两端分别设置有交流电输入插座(11)及双层USB充电接口插座(9)，该主机顶面板上设置有充电通道状态指示灯(12)、数码管显示(6)、秒指示灯(13)、拨码开关(15)、蜂鸣器(16)和按钮开关(7)。

6、按照权利要求4、5所述的通用多路手机充电器，其特征在于：所述拨码开关(5)可采用旋转波段开关，按钮开关(7)可采用轻触开关。