USB連接器插座、移動裝置及USB連接器的製作方法

2023-04-26 17:32:07 1

本實用新型涉及連接器技術領域，特別涉及一種USB連接器插座以及USB連接器。

背景技術：

如今，電子技術快速發展，智慧型手機、平板電腦、數位相機、多媒體播放器等可攜式設備的功能變得更加豐富，給生活和通訊帶來了極大的便利。而隨著可攜式設備的不斷湧現，USB接口以其傳輸速度快、使用方便、支持熱插拔、連接靈活、獨立供電等優勢也得到了極大的普及。在使用USB接口進行數據傳輸之外，對可攜式設備所用的電池進行充電也是目前USB接口應用的熱點。

圖1所示為現有技術的一種USB連接器的示意圖，USB插頭100具有包括電源引腳101、數據信號引腳102、數據信號引腳103、用於識別主機或外設的ID引腳104和接地引腳105這5個引腳，分別對應USB插座110的5個端子111～115。

然而，隨著可攜式設備性能的提高，其電池快速充電所需的功率也在增加。傳統的 USB連接器只能通過一條電源通路和一條接地通路形成一路充電迴路進行充電，充電電流小；並且USB插座的端子寬度比較窄，由於導體的過電流能力和導體的截面積成正比關係，導致傳統的USB連接器很難達到3A或以上的大電流充電；另一方面，較窄的 USB插座的端子在充電時也可能因接觸不佳導致可靠性問題。

技術實現要素：

本實用新型的主要目的在於克服現有技術的缺陷，提供一種USB連接器插座以及與其配合的USB連接器插頭，以改善現有的USB接口充電速度慢、可靠性不佳的問題。

為達成上述目的，本實用新型提供一種USB連接器插座，包括插座殼體，位於所述插座殼體中的舌板、固定於所述舌板的多個端子，其中所述多個端子包括電源端子、接地端子、位於所述電源端子和接地端子之間的多個數據信號端子。每一所述電源端子和接地端子均包括：前端部；以及自所述前端部的末端向後並向外延伸的延伸部。

優選地，所述延伸部向外延伸的寬度大於所述前端部的寬度。

優選地，所述多個端子還包括位於所述電源端子和接地端子之間的第一檢測端子和第二檢測端子，所述第一檢測端子和第二檢測端子的前端在所述USB連接器插座的長度方向上不超出所述延伸部。

優選地，在所述USB連接器插座的高度方向上所述電源端子、接地端子、多個數據信號端子位於第一水平面，所述第一檢測端子和第二檢測端子位於第二水平面，所述第一水平面和第二水平面不同。

根據本實用新型的另一方面，還提供了一種包含上述USB連接器插座的移動裝置。

根據本實用新型的另一方面，還提供了一種USB連接器，其包括上述USB連接器插座以及與之配合使用的USB連接器插頭；所述USB連接器插頭包括插頭殼體、固定於所述插頭殼體的多個接腳，所述多個接腳包括與所述電源端子相配合的電源接腳、與所述接地端子相配合的接地接腳、以及與所述多個數據信號端子相配合的多個數據信號接腳。

優選地，所述電源接腳包括用於與所述電源端子的前端部接觸的第一電源接腳以及至少一個用於與所述電源端子的延伸部接觸的第二電源接腳，所述第二電源接腳的長度大於所述第一電源接腳；所述接地接腳包括用於與所述接地端子的前端部接觸的第一接地接腳以及至少一個用於與所述接地端子的延伸部接觸的第二接地接腳，所述第二接地接腳的長度大於所述第一接地接腳。

優選地，所述USB連接器插座的多個端子還包括位於所述電源端子和接地端子之間的第一檢測端子和第二檢測端子，所述第一檢測端子和第二檢測端子的前端在所述 USB連接器插座的長度方向上不超出所述延伸部；所述USB連接器插頭還包括與所述第一檢測端子和第二檢測端子配合的第一檢測接腳和第二檢測接腳，所述第一檢測接腳具有一長度使得其與所述第一檢測端子接觸時所述第二電源接腳也與所述電源端子的延伸部接觸，所述第二檢測接腳具有一長度使得其與所述第二檢測端子接觸時所述第二接地接腳也與所述接地端子的延伸部接觸。

優選地，在所述USB連接器插座的高度方向上所述電源端子、接地端子、多個數據信號端子位於第一水平面，所述第一檢測端子和第二檢測端子位於第二水平面，所述第一水平面和第二水平面不同；所述電源接腳、接地接腳、多個數據信號接腳位於第三水平面，所述第一檢測接腳和第二檢測接腳位於第四水平面，所述第三水平面和第四水平面不同。

優選地，所述第一檢測接腳和第二檢測接腳為非彈性接腳，所述電源接腳、接地接腳和數據信號接腳為彈性接腳；所述第一檢測端子和第二檢測端子為彈性端子，所述電源端子、接地端子和數據信號端子為非彈性端子。

優選地，所述第二電源接腳的數量為兩個，具有叉指狀結構；所述第二接地接腳的數量為兩個，具有叉指狀結構。

相較於現有技術，本實用新型通過對USB連接器插座的電源端子和接地端子作拓展以增加這兩個端子的有效寬度和可接觸面積，從而提高了USB連接器充電時的過電流能力和可靠性。此外，由於電源端子和接地端子的前端部以及其他數據信號端子的結構與現有USB連接器插座相同，因此本實用新型也能夠兼容現有技術中的USB連接器插頭。

附圖說明

圖1所示為現有技術的USB連接器插座的端子和USB連接器插頭的接腳的示意圖；

圖2所示為本實用新型實施例一的USB連接器插座各端子的俯視圖；

圖3所示為本實用新型實施例二的USB連接器插頭各接腳的俯視圖；

圖4所示為本實用新型實施例三的USB連接器插座各端子的俯視圖；

圖5所示為本實用新型實施例三的USB連接器插頭各接腳的俯視圖；

圖6所示為本實用新型實施例三的USB連接器插座各端子的側視圖；

圖7所示為本實用新型實施例三的USB連接器插頭各接腳的側視圖。

具體實施方式

為使本實用新型的內容更加清楚易懂，以下結合說明書附圖，對本實用新型的內容作進一步說明。當然本實用新型並不局限於該具體實施例，本領域內的技術人員所熟知的一般替換也涵蓋在本實用新型的保護範圍內。

本實用新型的USB連接器插座可以設置於多種可攜式設備上，如平板電腦、個人數字助理、移動通信裝置、多媒體播放裝置等，本實用新型並不加以限制。其可以包括更少或更多的組成元件，或該組成元件的安排可能與附圖中所示相同或不同。

實施例1

USB連接器插座包括插座殼體，位於插座殼體中的舌板、固定於舌板的多個端子，圖1顯示了USB連接器插座的內部結構(不包括插座殼體和舌板)，其中USB連接器插座200內的多個端子包括電源端子201、接地端子205、位於電源端子和接地端子之間的多個數據信號端子202-204，數據信號端子例如包括一對差分數據信號端子和在以 OTG技術進行數據傳輸時使用的ID端子。作為電力信號端子，電源端子201和接地端子205對稱位於插座200的最外側，其中電源端子201具有前端部201a和延伸部201b；接地端子205具有前端部205a和延伸部205b。如圖2所示，電源端子的延伸部201b自前端部201a的末端向後並向外延伸，同樣的接地端子205的延伸部自前端部205a的末端向後並向外延伸。雖然電源端子和接地端子的前端部和現有USB連接器插座的電力信號端子一樣具有較窄的寬度，但通過在寬度方向延伸的延伸部的設計能夠增加這兩個電力信號端子的有效寬度繼而提升了這兩個端子的過電流能力，與此同時延伸部也擴大了端子與USB連接器插頭相應接腳的可接觸面積，因此提高了USB連接器插頭與插座的接觸可靠性。進一步地，由於延伸部201b(205b)是自前端部210a(205a)的末端起向外延伸，電源端子和接地端子的前端部結構未予以改變，從而本實用新型的USB連接器插座也能夠與現有技術的USB連接器插頭兼容。

實施例2

圖3顯示了本實用新型另一實施例的與上述USB連接器插座配合使用的USB連接器插頭的內部結構。本實施例利用電源端子和接地端子的延伸部，配合特殊結構的USB 連接器插頭可形成多路並聯的充電迴路，使得電力信號端子能夠通過5A及以上電流，實現大電流充電。

請參見圖3，USB連接器插頭210包括插頭殼體(圖中未示)、固定於插頭殼體的多個接腳，這些接腳包括與電源端子相配合的電源接腳211，216，216』、與接地端子相配合的接地接腳215，217，217』、以及與多個數據信號端子相配合的多個數據信號接腳 212～214。

請結合參照圖2和圖3，電源接腳包括用於與電源端子的前端部201a接觸的第一電源接腳211以及至少一個與電源端子的延伸部201b接觸的第二電源接腳216，216』。由於延伸部201b需要與至少一個第二電源接腳接觸，其較佳的在寬度方向上的延伸寬度要大於前端部201a的寬度。並且由於延伸部201b位於前端部201a的後方，第二電源接腳的長度216，216』應大於第一電源接腳211。同樣的，接地接腳包括用於與接地端子的前端部205a接觸的第一接地接腳215，以及至少一個與接地端子的延伸部205b接觸的第二接地接腳217，217』，第二接地接腳217，217』的長度大於第一接地接腳215，延伸部205b在寬度方向上的延伸寬度要大於前端部205a的寬度。本實施例中第二電源接腳和第二接地接腳的數量均為2個，並且兩個第二電源接腳216，216』呈叉指狀為同一個落料端子對摺形成，同樣的兩個第二接地接腳217，217』也呈叉指狀為同一個落料端子對摺形成，這樣可以減少插端子的配合空間，同時增加接腳數量。

當USB連接器插頭210和插座200配合工作時，插頭的第二電源接腳216，216』同時接觸於延伸部201b，第一電源接腳211接觸於前端部201a，第二接地接腳217，217』同時接觸於延伸部205b，第一接地接腳215接觸於前端部205a，因此USB連接器插座的電源端子和接地端子分別與USB連接器插頭都有3點接觸，在插頭210中形成了3 路並聯充電迴路，並通過插座200的電源端子匯為一路，從而能通過5A或5A以上的電流。另一方面，由於第二電源接腳和第二接地接腳與電源端子和接地端子的接觸點都更靠近USB連接器插座的底部，電流流通的路徑更短、阻抗更小，產生的溫升更小。

由以上可知，實施例1的USB連接器插座通過與圖3所示的USB連接器插頭配合使用，能夠實現5A以上的大電流充電。

實施例3

充電電流的加大往往會造成溫度的上升，這對於具有USB連接器插座的可攜式設備來說是不利的。為改善該問題，通常採用低壓充電的方式。由於低壓充電過程中所有降壓環節都放在了特製的充電適配器裡完成，即充電時不調用可攜式設備內的降壓電路，所以充電時溫升控制良好，不會明顯發熱。當要進行低壓充電時，對於有些手機例如應用MTK平臺的手機，需要在傳統的USB連接器的基礎上增加至少一個通信端子來識別是否有USB插頭的插入。

圖4至圖7顯示了本實施例的能夠低壓充電的USB連接器插頭與插座的內部結構。首先請參照圖4和圖5，本實施例的USB連接器插座除了具有電源端子310、接地端子305以及數據信號端子302～304之外，還具有兩個檢測端子306和307。電源端子310、接地端子305以及數據信號端子302～304的結構與上述實施例1相同，在此不做贅述。 USB連接器插頭除了具有電源接腳401、408、408』，接地接腳405、409、409』，數據信號接腳402～407之外，還具有分別與兩個檢測端子相配合的兩個檢測接腳406和407。電源接腳401、408、408』，接地接腳405、409、409』，數據信號接腳402～407的結構與上述實施例2相同，在此不做贅述。

檢測端子306和307的前端在USB連接器插座的長度方向上不超出延伸部401b和 405b，檢測接腳406的長度被配置其與檢測端子306接觸的同時，電源接腳408和408』必然與電源端子的延伸部301b接觸，檢測接腳407的長度被配置其與檢測端子307接觸的同時，接地接腳409和409』必然與接地端子的延伸部305b接觸，由此通過檢測接腳與檢測端子的接觸，就能夠識別出第二電源接腳和第二接地接腳也與電源端子和接地端子接觸，即開始電流大於5A的大電流充電，也就能夠相應進入低壓充電模式，以改善大電流充電發熱的問題。

由於增加了兩個檢測端子，受連接器插座尺寸的限制端子的寬度將減小，這又會對端子的過電流能力造成負面的影響。為了能夠在保持連接器插座原有尺寸的前提下同時也不犧牲端子寬度，較佳的，本實施例中將兩個檢測端子設計為與其它端子在連接器插座的高度方向上處於舌板同一側的不同水平面。請參見圖6及圖7，檢測端子306和307 與其它端子301～305分別處於兩個平面且在水平面的投影分別與端子302和304前端部重合，相應的檢測接腳406和407與其它接腳401～405、408～409、408』、409』分別處於兩個平面且在水平面的投影分別與端子402和404的前端部分重合。如此一來，不僅可以避免連接器插座尺寸的增加或端子寬度減小，也能夠繼續兼容傳統5PIN的USB連接器插頭。

進一步地，檢測端子406和407為彈性端子，301～305為固定的非彈性端子，檢測接腳406和407為固定的非彈性接腳，其它接腳401～405、408～409、408』、409』為彈性接腳。通過上述材料設計，在USB連接器插頭插入USB連接器插座時，接腳401～405、 408～409、408』、409』分別先接觸到端子301～305，接腳401～405、408～409、408』、409』產生上下形變。繼續插入後檢測接腳406和407才分別接觸檢測端子306和307，接觸時檢測端子306和307產生上下變形，這樣就不會出現檢測接腳406和407在插入時先與端子301～305其中任何一個接觸的情況，從而避免了短路問題。

雖然本實用新型已以較佳實施例揭示如上，然所述諸多實施例僅為了便於說明而舉例而已，並非用以限定本實用新型，本領域的技術人員在不脫離本實用新型精神和範圍的前提下可作若干的更動與潤飾，本實用新型所主張的保護範圍應以權利要求書所述為準。