專利名稱：由電壓自控切換實現(xiàn)充電及數(shù)據(jù)傳輸?shù)碾p功能裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種USB傳輸裝置，特別是一種由電壓自控切換實現(xiàn)充電及數(shù)據(jù)傳輸?shù)碾p功能裝置。
背景技術(shù)：
隨著社會科技的進步，人類已然進入了電子信息技術(shù)的全盛時期，種類繁多的數(shù)碼產(chǎn)品為當代人們提供了優(yōu)質(zhì)量的現(xiàn)代化生活。就當人們的工作、生活越來越依賴先進的數(shù)碼科技產(chǎn)品時，同時也為與各種數(shù)碼產(chǎn)品所必需附帶的充電、數(shù)據(jù)傳輸?shù)扰浼姆敝馗械讲槐恪，F(xiàn)在，數(shù)碼產(chǎn)品的電源適配器一般都是通過USB接口與充電線或者數(shù)據(jù)線連接的，比如手機產(chǎn)品。這樣的好處是充電線插適配器的USB端插入電腦的USB接口時，它又可 以用來進行數(shù)據(jù)傳輸。通常數(shù)碼產(chǎn)品的傳輸電壓為5V (很多數(shù)碼產(chǎn)品的充電電壓為5V，比如手機)，但如果一種數(shù)碼產(chǎn)品的充電電壓不是5V，而是IOV ;又或者同一電源適配器需要對5V、10V兩種充電電壓的數(shù)碼產(chǎn)品供電，此時同一電源適配器就需要根據(jù)不同需求輸出不同電壓。與此同時，要求為IOV充電電壓的數(shù)碼產(chǎn)品的充電線同時又可以作為USB2.0數(shù)據(jù)傳輸線，該如何實現(xiàn)呢？為了解決上述問題，現(xiàn)有技術(shù)中設(shè)置兩個終端接口和一撥動開關(guān)，其通過開關(guān)切換，在需要充電時，用充電端子連接終端產(chǎn)品；需要USB數(shù)據(jù)傳輸時，用USB數(shù)據(jù)端子連接終端產(chǎn)品。但該裝置需要在線路中增設(shè)開關(guān)，并且有充電端子和USB數(shù)據(jù)端子兩個終端接口，由此增加了整體裝置的連接繁瑣度，同時增加生產(chǎn)改造費用，影響其普及性；開關(guān)切換屬于人工手動調(diào)控，一旦人工操作失誤，勢必造成其連接的數(shù)碼產(chǎn)品因電壓過大而燒損，故急需一種能夠自控調(diào)節(jié)充電電壓切換，并且制作簡便的整體裝置的問世。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的是針對現(xiàn)有的技術(shù)存在上述問題，提出了一種在USB傳輸端口內(nèi)設(shè)置接收高電平的控制引腳，進而實現(xiàn)調(diào)控電源適配器切換電壓達到提供數(shù)碼產(chǎn)品所需對應(yīng)電壓值的由電壓自控切換實現(xiàn)充電及數(shù)據(jù)傳輸?shù)碾p功能裝置。本實用新型的目的可通過下列技術(shù)方案來實現(xiàn)由電壓自控切換實現(xiàn)充電及數(shù)據(jù)傳輸?shù)碾p功能裝置，包括一具有兩種輸出電壓的電源適配器，其特征在于，所述的電源適配器具有USB3. O插接口，且所述電源適配器通過上述USB3. O插接口可插接USB3. O接口數(shù)據(jù)線，所述USB3. O接口數(shù)據(jù)線內(nèi)設(shè)有能夠切換上述電源適配器輸出電壓的控制端。本由電壓自控切換實現(xiàn)充電及數(shù)據(jù)傳輸?shù)碾p功能裝置所匹配服務(wù)的電子產(chǎn)品為其傳輸端口遵循USB2. O協(xié)議的數(shù)碼產(chǎn)品，且其在數(shù)據(jù)傳輸及充電時所需的電壓值為5V或者10V。當本裝置用于USB2. O數(shù)據(jù)傳輸時，電腦等USB HOST設(shè)備通過該數(shù)據(jù)線連接終端設(shè)備，由數(shù)據(jù)線內(nèi)的電源芯線向終端設(shè)備提供5V供電電壓，并通過兩條數(shù)據(jù)芯線實現(xiàn)USB2. O數(shù)據(jù)傳輸；當本裝置用于向充電電壓為5V的數(shù)碼產(chǎn)品充電時，數(shù)據(jù)線與電源適配器連接后首次輸出5V默認電壓值，并能保持5V低電壓，故作為充電配件對所需低電壓值(充電電壓為5V)的電子產(chǎn)品起到保護作用，防止其在誤操作下被高電壓燒損；當本裝置與所需充電電壓為IOV的電子產(chǎn)品連接充電時，首先電源適配器會輸出5V默認電壓值，傳遞至數(shù)碼產(chǎn)品后被其內(nèi)部的電路直接將該5V電壓反饋回來，該反饋回來的高電平信號通過數(shù)據(jù)線傳遞給電源適配器內(nèi)部，調(diào)控其進行電壓切換，而后電源適配器便輸出所需的IOV充電電壓。優(yōu)選的，所述的USB3. O接口數(shù)據(jù)線中包含五條芯線，所述的五條芯線一一對應(yīng)連接USB3. O接口具有的第一、二、三、四、七引腳。USB3. O接口數(shù)據(jù)線因包含其進行USB2. O協(xié)議傳輸所需的全部引腳，故其完全能夠?qū)崿F(xiàn)USB2. O協(xié)議的傳輸，且USB3. O接口的第五，六，八，九腳置空。優(yōu)選的，所述的USB3. O接口內(nèi)的第七引腳為上述USB3. O接口數(shù)據(jù)線的控制端。USB3. O接口數(shù)據(jù)線所具有的引腳除供USB2. O協(xié)議的傳輸所需引腳外還存在額外空余引腳，在該空余引腳中選取第七引腳為高電平接觸引腳。優(yōu)選的，所述的USB3. O接口內(nèi)的第一引腳和第四引腳是電源接線端，第二引腳和 第三引腳是數(shù)據(jù)接線端。第一、四引腳對應(yīng)為P0WER、GND，且數(shù)據(jù)線中對應(yīng)連接兩引腳的芯線作為充電電源正、負極的兩條芯線。第二、三引腳對應(yīng)為D+、D-，且數(shù)據(jù)線中對應(yīng)連接兩引腳的芯線作為數(shù)據(jù)傳輸?shù)膬蓷l芯線。第一至第四引腳即為供USB2. O協(xié)議傳輸所需的引腳。優(yōu)選的，所述電源適配器的內(nèi)部電路具有通過電路連接的輸入電源與輸出電源，且所述輸入電源與輸出電源之間電路連通用于對輸出電壓調(diào)控切換的電源芯片，所述電源芯片通過電路連通USB3. O插接口。電源芯片的輸入電源是適配器內(nèi)部的前級電路將AC220V的電源經(jīng)過整流，變壓后得到。優(yōu)選的，所述的電源芯片具有輸出電源控制腳，所述的USB3. O插接口中具有電壓切換控制腳，且所述輸出電源控制腳與電壓切換控制腳通過電路連通。本實施例中電源芯片的2腳Vctrl為輸出電源控制腳，可通過改變該腳的電壓調(diào)節(jié)電源芯片的輸出電源的電壓；USB3. O插接口中的7腳即為電壓切換控制腳，USB3. O插接口與數(shù)據(jù)線插接后，其7腳與數(shù)據(jù)線USB3. O接口中的7引腳對應(yīng)連通，由此接收低電平或者高電平。優(yōu)選的，所述的輸出電源控制腳與電壓切換控制腳連通電路上串接一三極管。該電路中連接入的三極管能夠由改變阻值進而實現(xiàn)切換電壓分配值的功能，該電路位置還可通過連接N-MOSFET元器件代替實現(xiàn)，從而作為本實施例的擴展技術(shù)。優(yōu)選的，所述的三極管具有發(fā)射極、基極和集電極，其中基極連通上述USB3. O插接口中的電壓切換控制腳。本實施例中對三極管的基極名為I連接腳，且發(fā)射極與集電極分別名為2連接腳、3連接腳。當2連接腳、3連接腳斷開，使兩者之間阻值接近無窮大，2連接腳、3連接腳導(dǎo)通使兩者之間阻值忽略不計。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本由電壓自控切換實現(xiàn)充電及數(shù)據(jù)傳輸?shù)碾p功能裝置采用USB3. O接口數(shù)據(jù)線實現(xiàn)USB2. O協(xié)議傳輸，由此使其內(nèi)部可設(shè)接收高電平的引腳，進而使USB3. O端口具有調(diào)控電源適配器切換電壓的功能，從而使整體裝置具有以下優(yōu)點I、通過巧妙地使用USB3. O接口，實現(xiàn)了一條傳輸線即可用作USB2. O數(shù)據(jù)傳輸；也可與電源適配器連接，作為充電線來實現(xiàn)充電電壓為5V或者5V以上的充電功能，由此簡潔設(shè)備、降低成本，方便用戶，使產(chǎn)品充滿人性化設(shè)計，提升市場競爭力；[0017]2、通過電平信號調(diào)控實現(xiàn)電壓切換，使本裝置可作為多部不同充電電壓的數(shù)碼產(chǎn)品的充電配件及數(shù)據(jù)傳輸配件，由此實現(xiàn)一設(shè)備多用途的方案，顯著擴展了本裝置的使用環(huán)境；3、由于電源適配器默認輸出5V電壓，在受到控制腳高電平控制后才切換輸出更高電壓的電源，可有效防止用本裝置對充電電壓為5V的數(shù)碼產(chǎn)品充電時被高電壓燒損。

圖I是本由電壓自控切換實現(xiàn)充電及數(shù)據(jù)傳輸?shù)碾p功能裝置中USB3.0接口數(shù)據(jù)線的引腳示意圖。圖2是本由電壓自控切換實現(xiàn)充電及數(shù)據(jù)傳輸?shù)碾p功能裝置中電源適配器的電路不意圖。圖中，I、輸入電源；2、輸出電源；3、電源芯片；4、USB3. O插接口 ；5、三極管。
具體實施方式
以下是本實用新型的具體實施例并結(jié)合附圖，對本實用新型的技術(shù)方案作進一步的描述，但本實用新型并不限于這些實施例。如圖I和圖2所示，本由電壓自控切換實現(xiàn)充電及數(shù)據(jù)傳輸?shù)碾p功能裝置包括一電源適配器，和能與電源適配器插接的USB3. O接口數(shù)據(jù)線。電源適配器具有兩種輸出電壓，即5V與10V。電源適配器的內(nèi)部電路具有前級電路與后級電路。后級電路包括通過電路連接的輸入電源I與輸出電源2，且輸入電源I是適配器內(nèi)部的前級電路將AC220V的電源經(jīng)過整流，變壓后得到。輸入電源I與輸出電源2之間電路連通有電源芯片3。電源芯片3上具有的2腳Vctrl即為輸出電源控制腳，電源芯片3通過電路連通位于電源適配器端口處的USB3. O插接口 4，且USB3. O插接口 4中的7腳為電壓切換控制腳，由此電源芯片3的2腳與USB3. O插接口 4的7腳通過電路連通。其中2腳與7腳的連通電路上串接一三極管5，該三極管5具有發(fā)射極、基極和集電極，本實施例中對三極管5的基極名為I連接腳，發(fā)射極與集電極分別名為2連接腳、3連接腳，且其中基極即I連接腳連通上述USB3. O插接口中的電壓切換控制腳即7腳。當三極管5的2連接腳、3連接腳斷開，使兩者之間阻值接近無窮大，此時，2腳Vctrl的電壓由如圖2中所示的R1，R2將輸入電源IVin分壓而得來，Vctrl = Vin*R2/ (R1+R2)。2連接腳、3連接腳導(dǎo)通使兩者之間阻值忽略不計，此時，2腳Vctrl的電壓由如圖2中所示的由R1，R2，R3組成的并聯(lián)，串聯(lián)電路分壓而得來，設(shè)R = R2*R3/(R2+R3)，那么Vctrl = Vin*R/(R+Rl)。該電路位置還可通過連接N-MOSFET元器件代替三極管5實現(xiàn)切換電壓分配值的功能，從而作為本實施例的擴展技術(shù)。USB3. O接口數(shù)據(jù)線的接口中具有第一至第九引腳，其中第一引腳和第四引腳是電源接線端，分別對應(yīng)為POWER、GND，且數(shù)據(jù)線中對應(yīng)連接兩引腳的芯線作為充電電源正、負極的兩條芯線；第二引腳和第三引腳是數(shù)據(jù)接線端，分別對應(yīng)D+、D-，且數(shù)據(jù)線中對應(yīng)連接兩引腳的芯線作為數(shù)據(jù)傳輸?shù)膬蓷l芯線。該第一至第四引腳即為供USB2. O協(xié)議傳輸所需的引腳，故USB3. O接口數(shù)據(jù)線的引腳包含進行USB2. O協(xié)議傳輸所需的全部弓丨腳，其完全能夠?qū)崿F(xiàn)USB2. O協(xié)議的傳輸。USB3. O接口數(shù)據(jù)線所具有的引腳除供USB2. O協(xié)議的傳輸所需引腳外還存在額外空余引腳，如第五至第九引腳，在該空余引腳中選取第七引腳為控制端，即其為高電平接觸引腳。電源適配器具有的USB3. O插接口 4與數(shù)據(jù)線的USB3. O接口匹配插接后，兩接口中的各個引腳一一對應(yīng)連通，其中電源適配器的電壓切換控制腳7腳與數(shù)據(jù)線USB3. O接口中的第七引腳對應(yīng)連通。當本裝置用于USB2. O數(shù)據(jù)傳輸時，電腦等USB HOST設(shè)備通過該數(shù)據(jù)線連接終端設(shè)備，由數(shù)據(jù)線內(nèi)的電源芯線向終端設(shè)備提供5V供電電壓，并通過兩條數(shù)據(jù)芯線實現(xiàn)USB2. O數(shù)據(jù)傳輸；當USB3. O接口數(shù)據(jù)線與數(shù)碼產(chǎn)品連接進行5V低電壓充電操作時，數(shù)據(jù)線與電源適配器連接后首次輸出5V默認電壓值，數(shù)碼產(chǎn)品無高電平通過USB3.0接口的第七引腳輸出，故三極管5的I連接腳為低電平狀態(tài)，其2連接腳與3連接腳之間呈斷開狀態(tài)，使阻值接近無窮大，通過分壓原理使電源芯片3的2腳受低電壓控制，由此電源芯片3調(diào)控輸出電源2輸出低電壓；當USB3. O接口數(shù)據(jù)線與數(shù)碼產(chǎn)品連接進行IOV高電壓充電操作時，首先電源適配器會輸出5V默認電壓值，數(shù)碼產(chǎn)品的內(nèi)部電路需要將該初始輸出的5V反饋回來，并通過數(shù)據(jù)線傳遞至電源適配器中，即數(shù)據(jù)線USB3. O接口中的第七引腳接收高電平信號，連通電源適配器的USB3. O插接口 4中的7腳為高電平，使三極管5的I連接腳為高電平狀態(tài)，其2連接腳與3連接腳之間呈導(dǎo)通狀態(tài)，阻值忽略不計，通過分壓原·理使電源芯片3的2腳受高電壓控制，由此電源芯片3調(diào)控輸出電源2輸出高電壓?？梢姡娫催m配器USB3. O插接口 4的7腳是不是存在高電平會改變電源芯片3的2腳的電壓值，而電源芯片3的2腳的電壓值又決定電源芯片3的輸出電壓的大小，所以當接收到的電平信號不同時，輸出電源2的電壓是不同的。只要合理的調(diào)節(jié)電源適配器內(nèi)部的R1，R2，R3阻值的大小，就能得到當接收信號不是高電平時，輸出電壓5V ;當接收信號是高電平時，輸出電壓10V。本由電壓自控切換實現(xiàn)充電及數(shù)據(jù)傳輸?shù)碾p功能裝置所匹配服務(wù)的電子產(chǎn)品為其傳輸端口遵循USB2. O協(xié)議的數(shù)碼產(chǎn)品，且其在數(shù)據(jù)傳輸及充電時所需的電壓值為5V或者IOVJn I’ TV2平板電腦，其在數(shù)據(jù)傳輸時使用5V電壓值，其在充電時使用IOV電壓值。本由電壓自控切換實現(xiàn)充電及數(shù)據(jù)傳輸?shù)碾p功能裝置中的電源適配器默認輸出電壓值為5V，并且在電壓切換控制腳(即USB3. O插接口 4中的7腳)無高電平時也輸出5V，由此作為充電配件對充電電壓為5V的電子產(chǎn)品起到保護作用，防止其在誤操作下被高電壓燒損。當使用本裝置向手機等充電電壓為5V的產(chǎn)品充電時，USB3. O接口數(shù)據(jù)線與電源適配器連接，因為手機等產(chǎn)品內(nèi)無電路將電源適配器初始輸出的5V反饋回電源適配器，所以電源適配器會一直提供5V電壓充電；當本裝置與所需IOV的高電壓充電的電子產(chǎn)品連接供電時，如我們企業(yè)的I’ TV2平板電腦，首先電源適配器會輸出5V默認電壓值，因為該產(chǎn)品的內(nèi)部電路將USB3.0接口 I腳與7腳通過電阻短接在一起，所以該5V電壓被反饋回來，該高電平信號通過USB3. O接口數(shù)據(jù)線內(nèi)的控制芯線傳輸至電源適配器內(nèi)部，調(diào)控其進行電壓切換，而后電源適配器便輸出所需的IOV充電電壓。本文中所描述的具體實施例僅僅是對本實用新型精神作舉例說明。本實用新型所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對所描述的具體實施例做各種各樣的修改或補充或采用類似的方式替代，但并不會偏離本實用新型的精神或者超越所附權(quán)利要求書所定義的范圍。盡管本文較多地使用了輸入電源I ;輸出電源2 ;電源芯片3 ；USB3. O插接口 4 ;三極管5等術(shù)語，但并不排除使用其它術(shù)語的可能性。使用這些術(shù)語僅僅是為了更方便地描述和解釋本實用新型的本質(zhì)；把它們解釋成任何一種附加的限制都是與本實 用新型精神相違背的。
權(quán)利要求1.由電壓自控切換實現(xiàn)充電及數(shù)據(jù)傳輸?shù)碾p功能裝置，包括一具有兩種輸出電壓的電源適配器，其特征在于，所述的電源適配器具有USB3. O插接口，且所述電源適配器通過上述USB3. O插接口可插接USB3. O接口數(shù)據(jù)線，所述USB3. O接口數(shù)據(jù)線內(nèi)設(shè)有能夠切換上述電源適配器輸出電壓的控制端。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的由電壓自控切換實現(xiàn)充電及數(shù)據(jù)傳輸?shù)碾p功能裝置，其特征在于，所述的USB3. O接口數(shù)據(jù)線中包含五條芯線，所述的五條芯線——對應(yīng)連接USB3. O接口具有的第一、二、三、四、七引腳。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的由電壓自控切換實現(xiàn)充電及數(shù)據(jù)傳輸?shù)碾p功能裝置，其特征在于，所述的USB3. O接口內(nèi)的第七引腳為上述USB3. O接口數(shù)據(jù)線的控制端。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的由電壓自控切換實現(xiàn)充電及數(shù)據(jù)傳輸?shù)碾p功能裝置，其特征在于，所述的USB3. O接口內(nèi)的第一引腳和第四引腳是電源接線端，第二引腳和第三引腳是數(shù)據(jù)接線端。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的由電壓自控切換實現(xiàn)充電及數(shù)據(jù)傳輸?shù)碾p功能裝置，其特征在于，所述電源適配器的內(nèi)部電路具有通過電路連接的輸入電源與輸出電源，且所述輸入電源與輸出電源之間電路連通用于對輸出電壓調(diào)控切換的電源芯片，所述電源芯片通過電路連通USB3. O插接口。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的由電壓自控切換實現(xiàn)充電及數(shù)據(jù)傳輸?shù)碾p功能裝置，其特征在于，所述的電源芯片具有輸出電源控制腳，所述的USB3. O插接口中具有電壓切換控制腳，且所述輸出電源控制腳與電壓切換控制腳通過電路連通。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的由電壓自控切換實現(xiàn)充電及數(shù)據(jù)傳輸?shù)碾p功能裝置，其特征在于，所述的輸出電源控制腳與電壓切換控制腳連通電路上串接一三極管。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的由電壓自控切換實現(xiàn)充電及數(shù)據(jù)傳輸?shù)碾p功能裝置，其特征在于，所述的三極管具有發(fā)射極、基極和集電極，其中基極連通上述USB3. O插接口中的電壓切換控制腳。
專利摘要本實用新型提供了一種由電壓自控切換實現(xiàn)充電及數(shù)據(jù)傳輸?shù)碾p功能裝置。它解決了現(xiàn)有傳輸裝置無法由一根線實現(xiàn)USB2.0數(shù)據(jù)傳輸和充電功能，或者電壓不能自控切換等問題。本實用新型包括一具有兩種輸出電壓的電源適配器，電源適配器具有USB3.0插接口，且電源適配器通過USB3.0插接口可插接USB3.0接口數(shù)據(jù)線，USB3.0接口數(shù)據(jù)線內(nèi)設(shè)有能夠切換上述電源適配器輸出電壓的控制端。本實用新型采用USB3.0接口數(shù)據(jù)線實現(xiàn)USB2.0協(xié)議傳輸，并通過其內(nèi)部的控制引腳，使USB3.0端口具有調(diào)控電源適配器切換電壓的功能，從而具有設(shè)備簡潔、降低成本、方便用戶，擴展使用范圍，提供電壓保護等優(yōu)點。
文檔編號G06F13/40GK202600687SQ20122023567
公開日2012年12月12日 申請日期2012年5月24日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月24日
發(fā)明者殷松嶺 申請人:青島海信電器股份有限公司