具有充电保护功能的USB端口连接器及其实现方法技术

本发明专利技术公开了一种具有充电保护功能的USB端口连接器及其实现方法，中央处理单元通过电压检测单元检测并识别输入电压，当输入电压超出安全电压范围时控制电子开关截止，使充电回路断开；中央处理单元通过电流侦测单元侦测充电电流，当发生过电流或短路时控制电子开关截止，使充电回路断开；中央处理单元记录恒流充电阶段最大安全充电电流，计算出充电截止电流阈值，当充电电流低于充电截止电流阈值时，控制电子开关截止，使充电回路断开；本发明专利技术具有过电压保护、过充电保护、过电流保护、空载保护，适应不同电池，既保证电池能充满，又不会发生欠充电或过充电，真正实现防止过充电的保护功能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及USB端口连接器，尤其涉及一种具有充电保护功能的USB-AM端口连接器。
技术介绍
现在的手机、平板电脑等数码电子产品普遍采用锂离子电池供电，以手机为例，基本配置包括手机、充电器、充电和数据传输用连线等部分组成。先说充电器，现在手机配备充电器均具有恒流(CC)，恒压(CV)功能，标准参数主要有输入电压，输入电流，输出电压，输出电流，其中这里的输出电压就是指CV，常见的就是5.1V，输出电流就是CC，一般标准的是1A、1.5A、2.1A，这里数值表示的是充电器可以提供的最大充电电流值。充电器端常见的故障就是电子元件质量问题或者电子元件老化等原因导致是输出电压升高，也就是CV恒压功能失控，当输出电压高于手机端的安全范围时，就会发生损毁手机事情发生。再说手机端，锂离子电池本身具有充电保护电路，其中一项就是过充保护，过充保护的使能电压一般是4.2V—4.35V之间，视电池的不同略有差异，在标准的充电电压(5V)，由于充电时锂电池的电压是缓慢上升的，当电压上升至接近保护电压(电池的恒压充电阶段)时，充电电流逐渐减小，当充电电流小于一定值时，锂电池也就基本充满电了，如果充电保护电路失效，再继续充电，电池电压将继续升高，如果充电器端的电压再高于标准电压，这时候就容易引起锂离子电池燃烧爆炸。从已经发生的多起充电伤人事件的事故分析，极有可能是上述的原因，因为引起锂离子电池爆炸的原因，一是过电压充电，另外就是短路引起燃烧。手机、平板电脑等电子产品在充电结束后，充电器与电子产品之间不会自动断开，需要人们手动分开，由此而引发的充电安全事故时常发生。长时间的过度饱和充电，会加速电池的老化，缩短电池使用寿命，除了不利于节能环保，同时也更存在着安全隐患。因此各种充电保护装置如雨后春笋般纷纷面市，尤其是利用充电数据线而开发的断电保护装置。这种断电保护装置普遍利用电池(尤其是锂离子)恒压充电(CV)阶段充电电流的逐渐减小的特点来判断电池是否充满电，进而实施断电保护。这种只检测恒压(CV )充电阶段充电电流的逐渐减小的特点来判断电池是否充满电的方法，普遍存在以下缺点和不足:最小电流检测法，需要预先设定了一个阈值，用检测到的逐渐减小的当前充电电流值与预先设定的阈值进行比较，当检测到的电流值小于阈值时，判断充电完成，断电保护电路工作，防止过度充电。但阈值预先设定，无法根据不同设备、电池、充电电压等进行调节，在使用时固定阈值比较法无法实现智能或自动检测。固定阈值设置大了，会出现提前断电保护，导致充电不足，出现欠充；固定阈值设置小了，导致充电时间过长，特别是有些设备在充电结束时也会消耗充电器的电流，一旦这个电流大于所设定的固定阈值电流，断电保护装置将会失效，不能实现保护功能。
技术实现思路
本专利技术是要解决现有技术的上述问题，提出一种能自动识别输入电压、在电池充满时自动断电、并且具有多种保护功能的USB端口连接器。为解决上述技术问题，本专利技术提出的技术方案是设计一种具有充电保护功能的USB端口连接器，典型应用包括依次连接的USB插头端、连接线、输出端，连接线内包含充电数据线、正极导线和负极导线，其在USB插头端或输出端内设置充电保护电路，所述充电保护电路具有连接在充电正极导线和负极导线之间的电压检测单元、串接在充电回路中的电流侦测单元、连接电压检测单元和电流侦测单元的中央处理单元、串接在充电回路中的电子开关，其中所述电压检测单元用于检测输入电压，中央处理单元接收所测电压信号，自动识别输入端电源的输入电压等级，当输入电压超出安全电压范围时控制所述电子开关截止，使充电回路断开，实施过压保护功能；所述电流侦测单元用于侦测充电电流，中央处理单元接收所测电流信号，当发生过电流或短路时控制所述电子开关截止，使充电回路断开；所述中央处理单元根据恒流充电阶段的最大安全充电电流(I恒流)和输入电压等级按公式:1截止=1恒流/ N计算出充电截止电流阈值(I截止)，公式中的N为充电参数，充电参数对应输入电压等级有多个值，充电参数存储在中央处理单元的存储器中，在运算公式时对应地调用N值，中央处理单元通过电流侦测单元实时监控恒压阶段的充电电流，当充电电流低于充电截止电流阈值时再延时一段时间，控制所述电子开关截止，使充电回路断开。所述中央处理单元连接功能选择单元，功能选择单元由与第三电容并联的微型按键开关构成，第三电阻和第三电容串接在所述正极导线和负极导线之间，第三电阻和按键开关的连接点连接中央处理单元；在上电同时如果按下按键开关，中央处理单元得到低电平触发信号控制所述电子开关导通，除所述过压保护功能使能外，禁止其它保护功能；在连接器为当前电子产品充完电后如欲再次为其它电子产品充电，在无需插拔USB插头端的情况下，只需按动按键开关，就可再次启动充电保护功能。所述电压检测单元包括连接在所述充电正极导线和负极导线之间的第一电阻和第二电阻，第一和第二电阻的连接点向中央处理单元发送所测电压信号。所述电流侦测单元包括串接在负极导线中的第九电阻，第九电阻的两端分别通过第八电阻和第六电阻向中央处理单元发送所测电流信号。上述电子开关采用场效应管，场效应管的漏极和源极串接在充电回路中、其栅极连接中央处理单元。所述中央处理单元连接一个用以显示充电状态的LED显示单元，该LED显示单元包括串接在所述场效应管漏极与栅极之间的第五电阻和LED灯。所述USB插头端接入充电器后，中央处理单元在一段时间内检测到无充电电流信号后控制所述电子开关截止，使充电回路断开。本专利技术还提出一种具有充电保护功能的USB端口连接器的实现方法:通过连接在充电正极导线和负极导线之间的电压检测单元检测并识别输入电压，中央处理单元接收所测电压信号，自动识别输入端电源的输入电压等级，当输入电压超出安全电压范围时控制串接在充电回路中的电子开关截止，使充电回路断开，实施过压保护功能；通过串接在充电回路中的电流侦测单元侦测充电电流，中央处理单元接收所测电流信号，当发生过电流或短路时控制所述电子开关截止，使充电回路断开；所述中央处理单元根据恒流充电阶段的最大安全充电电流(I恒流)和输入电压等级按公式截止=1恒流/ N计算出充电截止电流阈值(I截止)，公式中的N为充电参数，充电参数对应输入电压等级有多个值，充电参数存储在中央处理单元的存储器中，在运算公式时对应地调用N值，中央处理单元通过电流侦测单元实时监控恒压阶段的充电电流，当充电电流低于充电截止电流阈值时再延时一段时间，控制所述电子开关截止，使充电回路断开。所述中央处理单元连接功能选择单元，功能选择单元由与第三电容并联的微型按键开关构成，第三电阻和第三电容串接在所述正极导线和负极导线之间，第三电阻和按键开关的连接点连接中央处理单元；在上电同时如果按下按键开关，中央处理单元得到低电平触发信号控制所述电子开关导通，除所述过压保护功能使能外，禁止其它保护功能；；在连接器为当前电子产品充完电后如欲再次为其它电子产品充电，在无需插拔USB插头端的情况下，只需按动按键开关，就可再次启动充电保护功能。上述USB插头端接入充电器后，中央处理单元在一段时间内检测到无充电电流信号后控制所述电子开关截止，使充电回路断开。与现有技术相比，本专利技术具有过电压保护，能自动识别输入电压，在本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有充电保护功能的USB端口连接器，包括依次连接的USB插头端、连接线、输出端，连接线内包含充电数据线、正极导线和负极导线，其特征在于：在USB插头端或输出端内设置充电保护电路，所述充电保护电路具有连接在充电正极导线和负极导线之间的电压检测单元、串接在充电回路中的电流侦测单元、连接电压检测单元和电流侦测单元的中央处理单元、串接在充电回路中的电子开关，其中：      所述电压检测单元用于检测输入电压，中央处理单元接收所测电压信号，自动识别输入端电源的输入电压等级，当输入电压超出安全电压范围时控制所述电子开关截止，使充电回路断开，实施过压保护功能；所述电流侦测单元用于侦测充电电流，中央处理单元接收所测电流信号，当发生过电流或短路时控制所述电子开关截止，使充电回路断开；所述中央处理单元根据恒流充电阶段的最大安全充电电流（I恒流）和输入电压等级按公式：I截止=I恒流 / N  计算出充电截止电流阈值（I截止），公式中的N为充电参数，充电参数对应输入电压等级有多个值，充电参数存储在中央处理单元的存储器中，在运算公式时对应地调用N值，中央处理单元通过电流侦测单元实时监控恒压阶段的充电电流，当充电电流低于充电截止电流阈值时再延时一段时间，控制所述电子开关截止，使充电回路断开。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：戴学士，
申请(专利权)人：深圳市祝你快乐科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44