一种充电线及充电系统的制作方法

一种充电线及充电系统
【技术领域】
1.本实用新型涉及电子电路领域，其特别涉及一种新型充电线及充电系统。


背景技术：

2.随着科技的发展，人们的日常生活中已经会频繁地使用电子设备，而由于不同电子设备的充电接口、充电电压的不同，往往需要使用多条数据线或多接口的充电器才能满足电子设备充电的需求。
3.一拖多充电线的出现受到了广大消费者的青睐。但是现有的一拖二、一拖三充电线虽然能满足多个电子设备同时插入进行充电，但是现有数据线无法满足快充的需求，而且多接口同时使用时还会有用电冲突，造成电子设备充电异常。
4.此外，现有多接口的充电器中为了满足多接口充电之间不会有冲突的问题，往往需要在充电器内置入多种控制芯片，且为了满足充电需求，其体积较大且笨重，不便于随身携带。


技术实现要素：

5.为解决现有充电线存在的技术问题，本实用新型提供了一种新型充电线及充电系统。为了解决上述技术问题，本实用新型提供一种充电线，其包括至少一输入端、至少两个输出端及控制器，其中一输出端设有数据接入脚，其余输出端无数据接入脚，所述输入端接口包括v 、d
‑
、d 及v
‑
，设有数据接入脚的输出端包括v 、d
‑
、d 及gnd，控制器与输入端的v 连接，控制器还与设有数据接入脚的输出端的d
‑
、d 连接，只有当控制器检测到设有数据接入脚的输出端的d
‑
、d 接入电子设备，则控制器控制输入端接口的v 向设有数据接入脚的输出端的v 输出快充电压。
6.优选地，所述充电线包括与控制器连接的第一开关和第二开关，其中，第一开关设于输入端v 与无数据线接入脚的输出端之间，第二开关设于输入端v 与设有数据线接入脚的输出端v 之间。
7.优选地，无数据接入脚的输出端包括v2 、v
‑
，所述输入端接口的v 通过第一开关连接至无数据接入脚的输出端v2 。
8.优选地，当只有设有数据接入脚的输出端中接入电子设备，则该输出端的d
‑
、d 向控制器发出第一信号，控制器控制第二开关导通，第一开关断开，控制器控制输入端v 输出第一预设电压。
9.优选地，所述充电线还包括检测器，该检测器连接无数据接入脚的输出端v
‑
及设有数据接入脚的输出端gnd。
10.优选地，当设有数据接入脚的输出端与无数据接入脚的输出端均接入电子设备，则控制器接收该输出端的d
‑
、d 向控制器发出第一信号以及由检测器发出的第二信号，控制器控制第一开关、第二开关导通，控制器控制输出端v 输出第二预设电压。
11.优选地，当设有数据接入脚的输出端与无数据接入脚的输出端均接入电子设备，
则控制器接收该输出端的d
‑
、d 向控制器发出第一信号以及由检测器发出的第二信号，控制器控制第一开关、第二开关导通，输出端v 输出第二预设电压。
12.优选地，所述充电线还包括ldo单元，ldo单元设于输入端的v 与控制器之间，用于由输入端v 向控制器提供工作电压。
13.优选地，所述充电线中设有数据接入脚的输出端和/或无数据接入脚的输出端包括多个。
14.为了解决上述技术问题，本实用新型还提供一种充电系统，其包括如上所述充电线及充电头，其中所述充电线的输入端插入连接充电头，所述充电线的输出端与电子设备电连接并供电。与现有技术相比，本实用新型提供的一种充电线、及充电系统具有如下有益效果：
15.本实用新型所提供的充电线，可基于插入的电子设备的运行要求进行快充或进行普通充电。所述充电线包括至少一输入端、至少两个输出端及控制器，其中一输出端设有数据接入脚，其余输出端无数据接入脚，所述输入端接口包括v 、d
‑
、d 及v
‑
，设有数据接入脚的输出端包括v 、d
‑
、d 及gnd，控制器与输入端的v 连接，控制器还与设有数据接入脚的输出端的d
‑
、d 连接，只有当控制器检测到设有数据接入脚的输出端的d
‑
、d 接入电子设备，则控制器控制输入端接口的v 向设有数据接入脚的输出端的v 输出快充电压。采用上述充电线可实现多接口接入时电压分配，从而可以避免多个接口接入时仍进行快充出现的输出功率过高、产生的热能过大而导致充电设备爆炸等不安全事故发生。
16.本实用新型所提供的充电线，在所述充电线中单独接入支持快充的电子设备时，可实现单一协议快充。当有支持普通充电的输出端插入电子设备，则对应可输出普通充电电源信号。此外，在本实用新型所提供充电线中无需设置快充集成芯片或者多个芯片，提供了一种小巧、便携、可实现电压分配的充电线。
17.在本实用新型所提供的充电线中，开关可分为第一开关与第二开关，支持普通充电的输出端连接至第一开关，支持快充的输出端连接至第二开关。基于控制器对第一开关、第二开关的导通或断开的控制，可实现对应充电接口的接入控制，从而基于简单的电路连接关系，实现充电输出控制。
18.在本实用新型中，具体输入端接口与输出端接口之间的电连接关系，基于简单的电路连接，可从输入端接入的电信号即可获知对应的应该以何种电源信号进行输出，从而简化了控制器的处理难度，可以采用普通芯片即可实现对应控制，无需采用集成度高的快充芯片，也无需置入多个处理芯片，可以减少充电线的工作能耗，还可进一步降低原料成本。
19.进一步地，在本实用新型中，当仅检测到支持快充的输出端插入电子设备，则对应输出快充电源信号；当检测到支持快充的输出端、支持普通充电的输出端均插入电子设备，则对应均输出普通充电电源信号。基于检测信号的不同，可对应选择不同的电源信号进行输出，从而满足单个接口快充，多个接口接入时则以普通充电模式工作，以保证安全性。
20.在本实用新型中，所述转换电路模块还包括ldo单元，所述ldo单元与在所述输入端接口的v 连接，所述ldo单元的设置，可使输入端的v 向所述控制器提供稳定的电压。
21.在本实用新型中，采用p型mos或n型mos作为所述第一开关、第二开关可提高所述充电线内电路检测的灵敏度，同时也可以减少进行开关切换的能耗。
22.在本实用新型中，所述检测器可分为采样电阻、电流检测器、电压检测器，其可以简化采集信号的类型，从而可简化所述充电线对信号的处理，减少对高集成度快充芯片的依赖，采用普通处理芯片即可满足使用的需求。
23.为了满足多样化充电的需求，所述输入端可包括usb输入端、type－c输入端中的任一种或两种，所述输出端包括micro－usb输出端、lightning输出端及type－c输出端中任两种或几种。
24.本实用新型还提供一种充电系统，其包括如上所述充电线及与其配合的充电头，所述充电头可为所述充电线提供稳定的输入电源，在本实用新型所提供的充电系统，采用上述充电线，在保证充电安全的前提下，无需设置多个芯片或集成度较高的芯片，也可满足多样化充电的需求。
【附图说明】
25.图1是本实用新型第一实施例所提供的充电线的模块示意图。
26.图2是在图1所示充电线的电路连接关系示意图。
27.图3是在第一种工作状态下控制器的电路模块示意图。
28.图4是在第二种工作状态下控制器的电路模块示意图。
29.图5是在第三种工作状态下控制器的电路模块示意图。
30.图6是本实用新型第二实施例所提供的充电线的电路连接关系示意图。
31.图7是本实用新型第三实施例提供的充电系统的结构示意图。
32.附图标识说明：
33.10、充电线；11、输入端；13、输出端；15、转换电路模块；151、控制器；1511、信号接收单元；1512、比较单元；1513、信号发射单元；152、检测器；153、ldo单元；154、开关；1541、第一开关；1542、第二开关；131、支持快充输出端；132、支持普通充电输出端；
34.20、充电线；21、输入端；23、输出端；231、第一输出端；232、第二输出端；25、转换电路模块；251、控制器；252、检测器；253、ldo单元；2541、第一开关；2542、第二开关；
35.30、充电系统；31、充电线；311、输入端；312、输出端；313、连接件；32、充电头；321、充电接口；90、电子设备。
【具体实施方式】
36.为了使本实用新型的目的，技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施实例，对本实用新型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实用新型，并不用于限定本实用新型。
37.需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。
38.请参阅图1，本实用新型第一实施例提供一种充电线10，其可用于与充电适配器或者充电插头配合使用。所述充电线10包括至少一输入端11、至少两个输出端13以及连接所输入端11与输出端13的转换电路模块15。所述输入端11中输入的电压可基于转换电路模块
15进行电压转换后经由输出端13输出。所述转换电路模块15可对输出端13电连接状态进行检测，并基于检测信号对所述输出端13最终输出的电压做调整。
39.请继续参阅图2，所述转换电路模块15包括控制器151和检测器152，所述检测器152与所述输出端13连接，用以检测所述输出端13的电子设备接入状态，所述检测器152还可与所述控制器151连接，用于将所述输出端13是否有电子设备电性插入并反馈给所述控制器151，控制器151在接收到检测器反馈的信号后控制对应不同输出端13的导通，并对其输出的电源信号进行控制。所述控制器151分别与输入端11、输出端13连接，控制器151接收输出端13接入电子设备的状态进行识别，并向输入端11发出电压调节信号，以调取对应输出电压。例如所述输入端11输入36v超高电压时，所述输出端13至少包括一支持快充输出端131以及一支持普通充电输出端132。所述充电线10可具有如下的几种工作模式：
40.当其中一支持快充输出端131单独接入电子设备时，所述检测器152可检测到对应接入信号后，向所述控制器151发送对应信号，所述控制器151可控制并分别向输出端13输出24v的电源信号，以实现快充。
41.当两个所述输出端13同时接入电子设备时，所述检测器152可检测到对应接入信号后，向所述控制器151发送对应信号，所述控制器151可控制并分别向两个输出端13输出5v的电源信号。
42.当其中一支持普通充电的输出端13单独接入电子设备时，所述检测器152可检测到对应接入信号后，向所述控制器151发送对应信号，所述控制器151可控制并分别向输出端输出5v的电源信号。
43.具体地，在本实施例中，其中一个输出端设有数据接入脚，另一端无数据接入脚。也即，可将输出端13定义为设有数据接入脚的输出端1301，以及定义为无数据接入脚的输出端1302。
44.进一步地，结合图1及图2中所示，所述输入端11接口包括v 、d－、d 及v－，设有数据接入脚的输出端1301包括v 、d－、d 及gnd，无数据接入脚的输出端1302包括v2 、v－。所述输入端11接口的v 通过第一开关1541连接至无数据接入脚的输出端v2 ，所述输入端11接口的v 通过第二开关1542连接至设有数据接入脚的输出端1301包括v ，控制器151分别连接第一开关1541及第二开关1542。
45.可以理解，在一些具体实施例中，所述输入端11包括usb输入端、type－c输入端中的任一种或两种。
46.可以理解，所述输出端13包括micro－usb输出端、lightning输出端及type－c输出端中任两种或几种。其中，所述type－c输出端为可实现超高压的快充端子。
47.具体如图1中所示，所述输入端11为usb输入端，所述输出端13依次包括micro－usb输出端、lightning输出端及type－c输出端。所述转换电路模块15可独立于所述输入端11与所述输出端13设置，所述转换电路模块15也可以与所述输入端11或所述输出端13共同设置于一壳体之内。
48.请结合图2，所述输入端11的接口包括v 、d－、d 及v－，所述micro－usb输出端及所述lightning输出端接口包括v2 、v－，所述type－c输出端接口包括v 、d－、d 及gnd。
49.进一步地，所述转换电路模块15包括控制器151、ldo单元153(低压差线性稳压器，lowdropoutregulator)、检测器152以及两个开关154，其中，所述控制器151可为mcu单元
(microcontroller unit)，其具体连接关系如下：
50.所述usb输入端接口的v 连接至两个开关154，两个开关154分别为第一开关1541和第二开关1542，其中，所述第一开关1541可分别连接至所述micro－usb输出端及所述lightning输出端接口的v2 ，所述第二开关1542可连接至所述type－c输出端接口的v 。
51.其中，在所述usb输入端接口的v 可连接至所述ldo单元153后，再连接至所述控制器151。所述控制器151可电连接并控制所述第一开关1541、第二开关1542的闭合或断开。
52.所述usb输入端接口的d－、d 分别连接至所述type－c输出端接口的d－、d 。在实际运行过程中，为了对d 、d－的电信号传输进行控制，则可在所述usb输入端接口的d－、d 与所述type－c输出端接口的d－、d 之间设置与所述控制器151连接的支路。
53.所述usb输入端接口的gnd可连接至所述micro－usb输出端接口的v－、所述lightning输出端接口的v－，以及同步连接至所述type－c输出端接口的gnd，以相当于提供电源的负极。为了实现控制器151对由micro－usb输出端、lightning输出端以及所述type－c输出端输出的电源信号进行控制，则所述控制器151也可连接至所述micro－usb输出端、所述lightning输出端接口的v－，以及连接至所述type－c输出端接口的gnd。进一步地，为了更好地对所述micro－usb输出端、所述lightning输出端，以及所述type－c输出端接入电子设备的接入状态进行监测，则可在所述micro－usb输出端、所述lightning输出端接口的v－，以及连接至所述type－c输出端接口的gnd与控制器151之间设置检测器152。
54.在本实施例中，所述检测器152可包括采样电阻、电流检测器、电压检测器或者接入检测芯片等中任一种或几种。所述采样单元可采集所述micro－usb输出端、所述lightning输出端，以及所述type－c输出端中接入电子设备的状态，如是否接入有电子设备、接入的电子设备支持普通充电或快速充电等信息。
55.以所述检测器152为采样电阻为例，所述检测器152可为所述控制器151提供对应检测信号，该检测信号可包括对应输出端13是否有电子设备接入，若有，则所述控制器151进而控制第一开关1541和/或第二开关1542导通。
56.进一步地，所述检测器152还可检测电子设备的插入并生成反馈信号传输给所述控制器151，所述控制器151可控制与插入的单子设备进行握手识别，以判断其具体为快充需求或普通充电需求，进而匹配对应的电源信号。
57.在本实施例中，所述第一开关1541、所述第二开关1542包括金属－氧化物半导体场效应晶体管(metal oxide semiconductor field effect transistor，简称mos)，第一开关1541、第二开关1542可以包括p型mos或n型mos，本领域技术人员可根据实际情况设置，本技术对此不作限定。
58.具体地，图2，及图3－图5中所述，对应所提供的充电线10的工作过程包括：
59.第一种工作状态：当只有设有数据接入脚的输出端中接入电子设备，则该输出端的d－、d 向控制器151发出第一信号，控制器控制第二开关1542导通，第一开关1541断开，控制器151控制输入端v 输出第一预设电压。
60.如图3中所示，所述控制器151包括可接收电子设备加入设有数据接入脚的输出端1301后产生的信号的信号接收电路1511，具体接收的信号为接收设有数据接入脚的输出端1301的d－、d 的第一信号，所述控制器151内还包括比较电路1512及信号发射电路1513，所述比较电路1512用于比较接收的第一信号与预设信号进行比较，则进一步基于信号发射电
路1513向第二开关1542和第一开关1541分别发出导通信号和断开信号，且所述信号发射电路1513向输入端v 发出电压调节指令，并控制输入端v 输出第一预设电压。
61.在此工作状态下，当支持快充的电子设备插入所述type－c输出端接口时，该接口所在支路上的检测器152可以检测到有电子设备电性插入并生成反馈信号传输给控制器151，控制器151控制第二开关1542处于导通状态，对应所述输入端11输入的电源信号可根据电子设备的快充需求对应地输出电源信号，从而支持快充的电子设备进行快充。
62.而当支持普通快充的电子设备插入至所述type－c输出端接口时，该接口所在支路上的检测器可以检测到有电子设备电性插入并生成反馈信号传输给控制器151，控制器151进而控制第二开关1542处于导通状态，对应所述输入端11输入的电源信号可根据电子设备的常规充电需求对应地输出电源信号，从而支持快充的电子设备进行普通充电。
63.第二种工作状态：在本实施例中，所述检测器152连接无数据接入脚的输出端v－及设有数据接入脚的输出端gnd，当只有无数据接入脚的输出端中接入电子设备时，检测器152检测到无数据接入脚的输出端v－的电流信号并向控制器发出第二信号，控制器151控制第一开关1541导通，而第二开关1542断开，控制器151进一步控制输入端v 输出第二预设电压。对应的所述第二预设电压即可为普通充电电压，以满足如lightning输出端、micro－usb输出端的普通充电使用需求。
64.如图4中所示，所述信号接收电路1511还可接收来自检测器152发出的第二信号，所述比较电路1512接收的第二信号并将其与预设信号进行比较，进一步基于信号发射电路1513向第二开关1542和第一开关1541分别发出断开信号和导通信号，且所述信号发射电路1513向输入端v 发出电压调节指令，并控制输入端v 输出第二预设电压。
65.第三种工作状态：在本实施例中，所述检测器152连接无数据接入脚的输出端v－及设有数据接入脚的输出端gnd，当设有数据接入脚的输出端与无数据接入脚的输出端均接入电子设备，则控制器接收该输出端的d－、d 并向控制器发出第一信号以及由检测器发出的第二信号，控制器控制第一开关、第二开关导通，控制器控制输入端v 输出第二预设电压。可见，在此工作状态下，支持普通充电或支持快充的电子设备先插入至lightning输出端接口和/或micro－usb输出端接口时，所述控制器151可控制给插入的普通充电的电子设备按照常规输出电压进行普通充电。而在这种使用场景下，在后插入到type－c输出端接口的电子设备无论是否支持快充，则均按照设定的常规输出电压进行普通充电。
66.如图5中所示，所述信号接收电路1511还可接收来自具体接收的信号为接收设有数据接入脚的输出端1301的d－、d 的第一信号以及检测器152发出的第二信号，所述比较电路1512将接收的第一信号、第二信号并将其与预设信号进行比较，进一步基于信号发射电路1513向第二开关1542和第一开关1541均发出导通信号，且所述信号发射电路1513向输入端v 发出电压调节指令，并控制输入端v 输出第二预设电压。
67.可以理解，上述信号接收电路1511、比较电路1512、信号发射电路1513可采用现有的电路也可基于需求进行具体电路设计。其中，比较电路1512可为电压比较电路。
68.在本实施例中，为了使所述充电线10具有更稳定的充电效果，则所述充电线10还包括ldo单元153，ldo单元153设于输入端的v 与控制器之间，用于由输入端v 向所述控制器151提供工作电压。
69.可见，与现有技术相比，本实用新型所提供的充电线10，可基于插入的电子设备的
运行要求进行快充或进行普通充电。在所述充电线10中单独接入支持快充的电子设备时，可实现单一协议快充。当有支持普通充电的电子设备接入时，则控制器151可通过检测器152探测到对应支持普通充电的电子设备接入，进而控制将电源信号的电压降低至常规输出电压，则所有输出端13接口均进行普通充电。因此，可以避免多个接口接入时仍进行快充出现的输出功率过高、产生的热能过大而导致充电设备爆炸或者烧伤使用者的不安全事故发生，其具有良好的安全性能。
70.此外，在本实施例所提供的充电线10中，其采用简单的电路结构，能减少对芯片集成电路的依赖，简化了信号检测及处理的过程，因此，无需置入特定的快充芯片，也可满足对充电线的充电输出信号进行调控的需求。
71.请参阅图3，本实用新型的第二实施例提供另一种充电线20，其与上述第一实施例的区别在于，所述输出端23仅包括两个，其中一个输出端23接口可支持快充，另一个输出端23接口支持普通充电。结合图3中可知，对应的第一开关2541连接至支持普通充电的第一输出端231，第二开关2542连接至支持快充的第二输出端232。其中，所述第一开关2541与所述第二开关2542对应可为mos管开关。
72.其中，有关控制器251、ldo单元253，及其与第一开关2541、第二开关2542的相关限定与上述第一实施例中一致，在此不再赘述。
73.可以理解，在其他的一些实施例中，设有数据接入脚的输出端的数量还可为一个、三个、四个等，对应无数据接入脚的输出端的数量也可进一步为一个、三个、四个等等。
74.上述所述第一输出端231、第二输出端232可包括micro－usb输出端、lightning输出端或type－c输出端等中任一种。可以理解，具体输出端类型可基于不同的需求做对应调整。
75.在一些具体方案中，所述第一输出端231可为type－c输出端，第二输出端232可为micro－usb输出端或lightning输出端。
76.可见，在本实施例中所提供的一种充电线20可支持一拖二接口同时进行普通充电，所述一拖二接口也可支持其中一可支持快充的输出端接口单用时的实现快充。与现有技术相比，基于增加的简单电路控制，可有效避免多接口充电时出现用电冲突而造成设备异常的隐患，从而可提供安全、稳定的多接口充电方案。
77.请参阅图4，本实用新型的第三实施例提供一种充电系统30，其包括充电线31与其配合的充电头32，其中，所述充电线31可包括如上述第一实施例所述充电线10及第二实施例中所述充电线20。具体地，所述充电线31包括依次连接的输入端311、连接件313以及输出端312，其中，所述连接件313内可设置所述转换电路模块。
78.其中，所述输出端312可连接至电子设备90并为其提供电能源，所述输入端311可连接至所述充电头32的充电接头321。所述充电头32可为所述充电线31提供稳定的电源输入。可以理解，所述充电头32可为充电适配器、充电插座或者充电插头等。
79.因此，相比于现有技术中需要满足充电协议比对、握手识别等快充集成芯片而言，本实施例所提供的充电系统所基于的硬件设备需求更低，且更安全稳定。
80.基于本实施例所提供的充电系统，可支持一拖二接口、一拖三接口或一拖多接口的同时工作，还可支持部分支持快充的输出端接口单用时的超级快充，以满足多样化充电需求。
81.以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的原则之内所作的任何修改，等同替换和改进等均应包含本实用新型的保护范围之内。