充電和數據傳輸裝置的製作方法

2023-05-25 08:19:46 2

專利名稱：充電和數據傳輸裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型實施例涉及可攜式電子設備充電和數據傳輸領域，尤其涉及一種充電和數據傳輸裝置。
背景技術：
隨著科技進步，可攜式電子設備以其體積小、重量輕、攜帶方便等特點受到越來越多的青睞，讓用戶享受科技帶來的便利。可攜式電子設備大多採用電池進行供電，一旦電池能量耗盡，就要進行充電。目前，大多數電池並聯方案的可攜式電子設備採用USB接口充電器，做到了充電線與數據傳輸線共用同一條線，降低了成本，並且便於攜帶。但是很多可攜式電子設備採用電池串聯方案，電池串聯方案的可攜式電子設備在充電過程中需要的電壓高於數據傳輸時要求的電壓。因而不能將電池串聯方案可攜式電子設備的充電電線與數據傳輸線共用一條線，造成一定的資源浪費，且為用戶的使用造成諸多不便。
發明內容本實用新型實施例的目的提出一種充電和數據傳輸裝置，旨在解決電池串聯方案的可攜式電子設備充電和數據傳輸無法共用一條線的問題。一方面，本實用新型實施例提供了一種充電和數據傳輸裝置，所述充電和數據傳輸裝置具體包括電壓和數據輸入端；第一場效應管，所述第一場效應管的第一柵極通過第一電阻與所述電壓和數據輸入端相連接；第二場效應管，所述第二場效應管的第二漏極與所述電壓和數據輸入端相連接， 所述第二場效應管的第二柵極與所述第一場效應管的第一漏極相連接；控制端，通過第二電阻與所述電壓和數據輸入端相連接；數據輸出端，與所述第二場效應管的第二源級相連接；所述控制端置於控制電壓，所述第一場效應管導通，所述第二場效應管截止，所述電壓和數據輸入端輸出充電電壓進行充電；所述控制端置懸空，所述第一場效應管截止，所述第二場效應管導通，所述電壓和數據輸入端輸入的數據信號通過所述數據輸出端輸出。另一方面，本實用新型實施例還提供了一種充電和數據傳輸裝置，所述充電和數據傳輸裝置包括電壓和數據輸入端；電壓比較器，所述電壓比較器的反相輸入端通過第一電阻與所述電壓和數據輸入端相連接，所述電壓比較器的輸出端通過第二電阻與所述電壓和數據輸入端相連接；第一場效應管，所述第一場效應管的第一柵極與所述電壓比較器的輸出端相連接；第一控制端，通過第三電阻與所述電壓和數據輸入端相連接；第二場效應管，所述第二場效應管的第二漏極與所述第一場效應管的第一漏極相連接；第二控制端， 與所述第二場效應管的第二柵極相連接；第三場效應管，所述第三場效應管的第三柵極通過第四電阻與所述第二場效應管的第二源級相連接，所述第三場效應管的第三漏極與所述電壓和數據輸入端相連接；數據輸出端，與所述第三場效應管的第三源極通過第五電阻相連接；所述第一控制端置於控制電壓，所述第一場效應管截止，所述電壓和數據輸入端輸出充電電壓進行充電；所述控制端置懸空，所述第一場效應管導通；所述第二控制端控制第二場效應管和第三場效應管導通，所述電壓和數據輸入端輸入的數據信號通過所述數據輸出端輸出。本實用新型實施例提出的充電和數據傳輸裝置，通過控制端與電壓和數據輸入端相協調，控制場效應管的工作狀態，從而控制數據輸出端的輸出電壓。使得採用電池串聯方案的可攜式電子設備也可以實現數據傳輸線和充電線共用一條線。

圖1為本實用新型實施例的充電和數據傳輸裝置的示意圖之一；圖2為本實用新型實施例的充電和數據傳輸裝置的示意圖之二。
具體實施方式
下面通過附圖和實施例，對本實用新型的技術方案做進一步的詳細描述。本實用新型實施例的充電和數據傳輸裝置，通過控制端與電壓和數據輸入端相協調，控制場效應管的工作狀態，從而控制數據輸出端的輸出電壓。本實用新型實施例的充電和數據傳輸裝置，當可攜式電子設備沒有插入充電器時，控制端懸空，數據輸出端的輸出電壓與電壓和數據輸入端輸入電壓相同，此時可進行數據傳輸；當可攜式電子設備插入充電器時，控制端置於高電平，數據輸出端不輸出電壓，此時可進行充電。本實用新型實施例一；圖1為本實用新型實施例的充電和數據傳輸裝置的示意圖之一，如圖所示，本實用新型實施例的充電和數據傳輸裝置包括電壓和數據輸入端(VCC)，第一場效應管(Ql)， 第二場效應管(Q2)，數據輸出端(USB_VBUS)，控制端(USB_pin7)，第一電阻(R1),第二電阻 (R2)，第三電阻(R3)，第四電阻(R4)。第一場效應管Oil)的第一柵極(S)通過第一電阻(Rl)與電壓和數據輸入端 (VCC)相連接，第二場效應管0^2)的第二漏極(D)與電壓和數據輸入端(VCC)相連接，第二場效應管0^2)的第二柵極(G)與第一場效應管Oil)的第一漏極(D)相連接，控制端(USB_ Pin7)通過第二電阻(R2)與電壓和數據輸入端(VCC)相連接，數據輸出端(USB_VBUS)，與第二場效應管的第二源級( 相連接，第二場效應管的第二漏極(D)和第二柵極(G)之間並聯有第三電阻(R3),第二場效應管的第二源級( 接地，第一場效應管 (Ql)的第一源極(S)和第一柵極(D)之間並聯有第四電阻(R4)。本實用新型實施例的充電和數據傳輸裝置有兩種工作狀態，其中一種狀態為可攜式電子設備插入充電器之間，控制端(USB_pin7)懸空，電壓和數據輸入端(VCC)為5V， 此時的電壓和數據輸入端(VCC)電壓為可攜式電子設備內部自身電壓。適當設置第一電阻 (R1)和第四電阻(R4)的阻值，並選擇合適的第一場效應管(Ql)，使得第四電阻(R4)兩端的電壓小於第一場效應管Oil)的開啟閾值電壓，第一場效應管Oil)截止，此時第二場效應管 (Q2)的第二柵極(G)電壓為5V，高於第二場效應管的開啟閾值電壓，第二場效應管 (Q2)導通，數據輸出端(USB_VBUQ輸出5V電壓，給數據傳輸電路供電，此時可以進行數據傳輸。從上述描述可以看出，當控制端(USB_pin7)懸空，在此狀態時，就相當於電壓和數據輸入端(VCC)與數據輸出端(USB_VBUS)通過導線直連，此時，當有數據信號輸入電壓和數據輸入端(VCC)時，自然就會從數據輸出端(USB_VBUS)輸出該數據信號，本實用新型實施例的充電和數據傳輸裝置起到一個數據傳輸的作用。本實用新型實施例的充電和數據傳輸裝置的另一種工作狀態為當可攜式電子設備插入充電器，電壓和數據輸入端(VCC)電壓為充電器電壓，此時充電器電壓為5V。控制端 (USB_pin7)通過第二電阻(R2)與充電器相連，即控制端(USB_pin7)與電壓和數據輸入端 (VCC)相連，此時控制端(USB_pin7)為5V的高電平，充電器電壓變成12V，即電壓和數據輸入端(VCC)電壓變為12V。電壓和數據輸入端(VCC)電壓為12V時，適當設置第一電阻(R1) 和第四電阻(R4)的阻值，使得第四電阻(R4)兩端的電壓高於第一場效應管Oil)的開啟閾值電壓，第一場效應管Oil)導通，第二場效應管的第二柵極(G)電壓為0V，低於第二場效應管0^2)的開啟閾值電壓，第二場效應管0^2)截止，數據輸出端(USB_VBUS)電壓為 0V，無法進行數據傳輸。從上述描述可以看出，當控制端(USB_pin7)置於控制電壓〔即控制端(USB_pin7) 與電壓和數據輸入端(VCC)相連接〕，電壓和數據輸入端(VCC)改為輸出12V電壓，第一場效應管Oil)導通，第二場效應管截止，數據輸出端(USB_VBUS)電壓為0V，就相當於電壓和數據輸入端(VCC)與數據輸出端(USB_VBUQ線路截止，無法進行數據傳輸。此時電壓和數據輸入端(VCC)為可攜式電子設備充電，同時確保了數據傳輸裝置不被損壞。需要說明的是，本實用新型實施例一的充電和數據傳輸裝置使用的充電器採用 USB3. O接口，當可攜式電子設備插入充電器之前，控制端(USB_pin7)懸空，充電器輸出5V 電壓；當可攜式電子設備插入充電器之後，控制端(USB_pin7)通過第二電阻(似)與充電器相連，控制端(USB_pin7)置於高電平，充電器輸出12V電壓。再如圖1所示，為了避免插拔充電器或者充電器輸出電壓切換時，數據輸出端 (USB_VBUS)可能出現高電壓的脈衝，電路中增加了穩壓二極體(VDl)，用於抑制該電壓脈衝，保護數據傳輸電路。穩壓二極體(VDl)陽極接地，陰極連接數據輸出端(USB_VBUS)。具體的工作過程為，在電池串聯方案的可攜式電子設備中增加一個本實用新型實施例的充電和數據傳輸裝置。當可攜式電子設備插入充電器之前，電壓和數據輸入端(VCC) 為可攜式電子設備的自身電壓，此時電壓和數據輸入端(VCC)為5V，第四電阻(R4)兩端的電壓小於第一場效應管Oil)的開啟閾值電壓，第一場效應管Oil)截止，第二場效應管0^2) 導通，數據輸出端(USB_VBUQ輸出5V電壓，給數據傳輸電路供電，此時可以進行數據傳輸。 當可攜式電子設備電池耗盡，需要充電時，將可攜式電子設備插入充電器，電壓和數據輸入端(VCC)電壓為充電器電壓，控制端(USB_pin7)通過第二電阻(R2)與充電器相連，即控制端(USB_pin7)與電壓和數據輸入端(VCC)相連，此時控制端(USB_pin7)為5V的高電平， 充電器電壓變成12V，即電壓和數據輸入端(VCC)電壓變為12V。電壓和數據輸入端(VCC) 電壓為12V時，第一場效應管Oil)導通，第二場效應管截止，數據輸出端(USB_VBUS) 電壓為0V，無法進行數據傳輸。此時電壓和數據輸入端(VCC)為可攜式電子充電，同時確保數據傳輸裝置不被損壞。本實用新型實施例一的充電和數據傳輸裝置在電池串聯方案的可攜式電子設備內部增加一個電路，通過將控制端懸空或置於高電平來改變電壓和數據輸入端的電壓，從而控制第一場效應管、第二場效應管的工作狀態，最終控制數據輸出端的工作狀態，有效確保了可攜式電子設備在充電過程中數據傳輸線路的安全；本實用新型實施例一通過在電池
6串聯方案的可攜式電子設備內部增加一個電路，做到充電線和數據傳輸共用一條線，降低了成本，並且更易於攜帶。本實用新型實施例二 ；圖2為本實用新型實施例的充電和數據傳輸裝置的示意圖之二，如圖所示，本實用新型實施例的充電和數據傳輸裝置包括電壓和數據輸入端(VCC)，第一場效應管(Q3)， 第二場效應管(Q4)，第三場效應管(Q5)，數據輸出端(USB_VBUS)，第一控制端(USB_pin7)， 第二控制端(AVDD_USB)，電壓比較器(Ul)，第一電阻(R6),第二電阻(R7),第三電阻(R11), 第四電阻( )，第五電阻(Rltl)，第六電阻(R5)，第七電阻(R8)。電壓比較器(Ul)的反相輸入端通過第一電阻(R6)與電壓和數據輸入端(VCC)相連接，電壓比較器(Ul)的輸出端通過第二電阻(R7)與所述電壓和數據輸入端(VCC)相連接；第一場效應管的第一柵極(G)與電壓比較器(Ul)的輸出端相連接；第一控制端 (USB_pin7)通過第三電阻(R11)與電壓和數據輸入端(VCC)相連接；第二場效應管0H)的第二漏極(D)與第一場效應管的第一漏極(D)相連接；第二控制端(AVDD_USB)與第二場效應管0H)的第二柵極(G)相連接；第三場效應管0^5)的第三柵極(G)通過第四電阻(R9)與第二場效應管0H)的第二源級( 相連接，第三場效應管的第三漏極(D) 與電壓和數據輸入端(VCC)相連接；數據輸出端(USB VBUS)與第三場效應管的第三源極(S)通過第五電阻(Rltl)相連接；電壓比較器(Ul)的反相輸入端連接有接地第六電阻 (R5)，第六電阻(R5)與第一電阻(R6)組成分壓電路。第二場效應管0H)的第二柵極(G)和第二漏極(D)之間並聯有第七電阻( )；第一場效應管的第一源級( 接地。本實用新型實施例的充電和數據傳輸裝置有兩種工作狀態，其中一種狀態為可攜式電子設備插入充電器之前，第一控制端(USB_pin7)懸空，電壓和數據輸入端(VCC)為 5V，此時的電壓和數據輸入端(VCC)電壓為可攜式電子設備內部自身電壓。適當設置第一電阻( )、第六電阻( )的阻值，使第六電阻(R5)兩端的電壓小於電壓比較器(Ul)的基準參考電壓，此時電壓比較器(Ul)輸入腳(pin4)電壓低於電壓比較器(Ul)輸入腳(pin3) 電壓，電壓比較器(Ul)輸出腳(pinl)輸出高電平，第一場效應管導通；同時通過調整第二控制端(AVDD_USB)使第二場效應管0H)與第三場效應管導通，此時數據輸出端 (USB_VBUS)輸出5V電壓，給數據傳輸電路供電，可以進行數據傳輸。從上述描述可以看出，當第一控制端(USB_pin7)懸空，在此狀態時，就相當於電壓和數據輸入端(VCC)與數據輸出端(USB_VBUS)通過導線直連，此時，當有數據信號輸入電壓和數據輸入端(VCC)時，自然就會從數據輸出端(USB_VBUS)輸出該數據信號，本實用新型實施例的充電和數據傳輸裝置起到一個數據傳輸的作用。本實用新型實施例的充電和數據傳輸裝置的另一種工作狀態為當可攜式電子設備插入充電器，電壓和數據輸入端(VCC)電壓為充電器電壓，此時充電器電壓為5V。第一控制端(USB_pin7)通過第三電阻(R11)與充電器相連，即第一控制端(USB_pin7)與電壓和數據輸入端(VCC)相連，此時第一控制端(USB_pin7)為5V的高電平，充電器電壓變成12V，即電壓和數據輸入端(VCC)電壓變為12V。電壓和數據輸入端(VCC)電壓為12V時，電壓比較器(Ul)輸入腳(pin4)電壓高於電壓比較器Ul輸入腳(pin3)電壓，電壓比較器(Ul)輸出腳(Pinl)輸出低電平，第一場效應管截止，無論第二控制端(AVDD_USB)在什麼狀態， 第二場效應管0H)與第三場效應管都處於截止狀態，此時數據輸出端(USB_VBUS)輸出OV電壓，無法進行數據傳輸。從上述描述可以看出，當第一控制端(USB_pin7)置於控制電壓〔即控制端(USB_ Pin7)與電壓和數據輸入端(VCC)相連接〕，電壓和數據輸入端(VCC)改為輸出12V電壓， 電壓比較器(Ul)輸出腳(pinl)輸出低電平，第一場效應管截止，無論第二控制端 (AVDD_USB)在什麼狀態，第二場效應管0H)與第三場效應管都處於截止狀態，數據輸出端(USB_VBUS)電壓為0V，就相當於電壓和數據輸入端(VCC)與數據輸出端(USB_VBUS) 線路截止，無法進行數據傳輸。此時電壓和數據輸入端(VCC)為可攜式電子設備充電，同時確保數據傳輸裝置不被損壞。需要說明的是，本實用新型實施例二的充電和數據傳輸裝置使用的充電器採用 USB3.0接口，當可攜式電子設備插入充電器之前，控制端(USB_pin7)懸空，充電器輸出5V 電壓；當可攜式電子設備插入充電器之後，控制端(USB_pin7)通過第三電阻(Rll)與充電器相連，控制端(USB_pin7)置於高電平，充電器輸出12V電壓。再如圖2所示，為了避免插拔充電器或者充電器輸出電壓切換時，數據輸出端 (USB_VBUS)可能出現高電壓的脈衝，電路中增加了穩壓二極體(VD2)，用於抑制該電壓脈衝，保護數據傳輸電路。穩壓二極體(VM)陽極接地，陰極連接數據輸出端(USB_VBUS)。具體的工作過程為，在電池串聯方案的可攜式電子設備中增加一個本實用新型實施例的充電和數據傳輸裝置。當可攜式電子設備插入充電器之前，第一控制端(USB_ Pin7)懸空，電壓和數據輸入端(VCC)為可攜式電子設備的自身電壓，此時電壓和數據輸入端(VCC)為5V，第六電阻(R5)兩端的電壓小於電壓比較器(Ul)的基準參考電壓，電壓比較器(Ul)輸出腳(pinl)輸出高電平，第一場效應管導通；同時通過調整第二控制端 (AVDD_USB)使第二場效應管與第三場效應管導通，此時數據輸出端(USB_VBUS) 輸出5V電壓，給數據傳輸電路供電，此時本實用新型實施例的充電和數據傳輸裝置可以進行數據傳輸。當可攜式電子設備電池耗盡，需要充電時，將可攜式電子設備插入充電器，電壓和數據輸入端(VCC)電壓為充電器電壓，第一控制端(USB_pin7)通過第三電阻(R11)與充電器相連，即第一控制端(USB_pin7)與電壓和數據輸入端(VCC)相連，此時第一控制端(USB_pin7)為5V的高電平，充電器電壓變成12V，即電壓和數據輸入端(VCC)電壓變為 12V。電壓和數據輸入端(VCC)電壓為12V時，電壓比較器(Ul)輸出腳(pinl)輸出低電平， 第一場效應管截止，無論第二控制端(AVDD_USB)在什麼狀態，第二場效應管0H)與第三場效應管都處於截止狀態，數據輸出端(USB_VBUS)電壓為0V，無法進行數據傳輸。此時電壓和數據輸入端(VCC)為可攜式電子充電，同時確保了數據傳輸裝置不被損壞。本實用新型實施例二的充電和數據傳輸裝置在電池串聯方案的可攜式電子設備內部增加一個電路，通過將第一控制端懸空或置於高電平來改變電壓和數據輸入端的電壓，從而使電壓比較器輸出高低電平，以此控制第一場效應管、第二場效應管、第三場效應管的工作狀態，最終控制數據輸出端的工作狀態，有效確保了可攜式電子設備在充電過程中數據傳輸線路的安全；本實用新型實施例二通過在電池串聯方案的可攜式電子設備內部增加一個電路，做到充電線和數據傳輸共用一條線，降低了成本，並且更易於攜帶。本實用新型實施例的充電和數據傳輸裝置，當可攜式電子設備沒有插入充電器時，控制端懸空，數據輸出端的輸出電壓與電壓和數據輸入端輸入電壓相同，此時可進行數據傳輸；當可攜式電子設備插入充電器時，控制端置於高電平，數據輸出端的不輸出電壓，此時可進行充電。本實用新型實施例的充電和數據傳輸裝置，使得採用電池串聯方案的可攜式電子設備也可以實現數據傳輸線和充電線共用一條線。 以上所述的具體實施方式
，對本實用新型的目的、技術方案和有益效果進行了進一步詳細說明，所應理解的是，以上所述僅為本實用新型的具體實施方式
而已，並不用於限定本實用新型的保護範圍，凡在本實用新型的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護範圍之內。
權利要求1.一種充電和數據傳輸裝置，其特徵在於，所述充電和數據傳輸裝置具體包括 電壓和數據輸入端；第一場效應管，所述第一場效應管的第一柵極通過第一電阻與所述電壓和數據輸入端相連接；第二場效應管，所述第二場效應管的第二漏極與所述電壓和數據輸入端相連接，所述第二場效應管的第二柵極與所述第一場效應管的第一漏極相連接； 控制端，通過第二電阻與所述電壓和數據輸入端相連接； 數據輸出端，與所述第二場效應管的第二源級相連接；所述控制端置於控制電壓，所述第一場效應管導通，所述第二場效應管截止，所述電壓和數據輸入端輸出充電電壓進行充電；所述控制端置懸空，所述第一場效應管截止，所述第二場效應管導通，所述電壓和數據輸入端輸入的數據信號通過所述數據輸出端輸出。
2.如權利要求1所述的充電和數據傳輸裝置，其特徵在於，所述第二場效應管的第二漏極和第二柵極之間並聯有第三電阻。
3.如權利要求1所述的充電和數據傳輸裝置，其特徵在於，所述第二場效應管的第二源級接地。
4.如權利要求3所述的充電和數據傳輸裝置，其特徵在於，所述第一場效應管的第一源極和第一柵極之間並聯有第四電阻。
5.如權利要求1所述的充電和數據傳輸裝置，其特徵在於，所述數據輸出端連接有接地穩壓二極體。
6.一種充電和數據傳輸裝置，其特徵在於，所述充電和數據傳輸裝置具體包括 電壓和數據輸入端；電壓比較器，所述電壓比較器的反相輸入端通過第一電阻與所述電壓和數據輸入端相連接，所述電壓比較器的輸出端通過第二電阻與所述電壓和數據輸入端相連接；第一場效應管，所述第一場效應管的第一柵極與所述電壓比較器的輸出端相連接；第一控制端，通過第三電阻與所述電壓和數據輸入端相連接；第二場效應管，所述第二場效應管的第二漏極與所述第一場效應管的第一漏極相連接；第二控制端，與所述第二場效應管的第二柵極相連接；第三場效應管，所述第三場效應管的第三柵極通過第四電阻與所述第二場效應管的第二源級相連接，所述第三場效應管的第三漏極與所述電壓和數據輸入端相連接； 數據輸出端，與所述第三場效應管的第三源極通過第五電阻相連接； 所述第一控制端置於控制電壓，所述第一場效應管截止，所述電壓和數據輸入端輸出充電電壓進行充電；所述控制端置懸空，所述第一場效應管導通；所述第二控制端控制第二場效應管和第三場效應管導通，所述電壓和數據輸入端輸入的數據信號通過所述數據輸出端輸出。
7.如權利要求6所述的充電和數據傳輸裝置，其特徵在於，所述電壓比較器的反相輸入端連接有接地第六電阻，所述第六電阻與所述第一電阻為分壓電路。
8.如權利要求6所述的充電和數據傳輸裝置，其特徵在於，所述第二場效應管的第二柵極和第二漏極之間並聯有第七電阻。
9.如權利要求6所述的充電和數據傳輸裝置，其特徵在於，所述第一場效應管的第一源級接地。
10.如權利要求6所述的充電和數據傳輸裝置，其特徵在於，所述數據輸出端連接有接地穩壓二極體。
專利摘要本實用新型涉及一種充電和數據傳輸裝置，包括第一場效應管的柵極通過第一電阻與電壓和數據輸入端連接；第二場效應管的漏極與電壓和數據輸入端連接，第二場效應管的柵極與第一場效應管的漏極連接；控制端通過第二電阻與電壓和數據輸入端連接；數據輸出端與第二場效應管的源級連接；控制端置於控制電壓，第一場效應管導通，第二場效應管截止，電壓和數據輸入端輸出電壓進行充電；控制端懸空，第一場效應管截止，第二場效應管導通，電壓和數據輸入端輸入的數據通過數據輸出端輸出。本實用新型實施例提出的充電和數據傳輸裝置，通過控制端與電壓和數據輸入端相協調，控制場效應管的工作狀態，控制數據輸出端的輸出電壓，實現數據傳輸線和充電線共用一條線。
文檔編號H02J7/00GK202218049SQ201120372269
公開日2012年5月9日 申請日期2011年9月28日 優先權日2011年9月28日
發明者楊在原 申請人:青島海信電器股份有限公司