CN104820387A - 一种基于usb供电接口的智能电源 - Google Patents

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张峰
姚茂楠
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Abstract

本发明涉及一种基于USB供电接口的智能电源，包括储电载体、控制模块、供电控制模块、 USB供电接口和供电控制开关；USB供电接口包括正极供电端、负极供电端、数据线正端、数据线负端和电压比较器，供电控制模块分别与控制模块、储电载体、USB供电接口的正极供电端相连接，储电载体同时与控制模块相连接，控制模块的接地端接地，USB供电接口的负极供电端经过供电控制开关后接地；USB供电接口的数据线正端和数据线负端分别与电压比较器相连接，电压比较器同时与控制模块相连接；本发明设计基于USB供电接口的智能电源，针对USB供电接口上数据线正端和数据线负端的进行检测，能够准确判断电源USB供电接口上是否存在负载。

Description

一种基于USB供电接口的智能电源
技术领域
本发明涉及一种基于USB供电接口的智能电源，属于智能供电设备技术领域。
背景技术
电源是用于储存电能、为其它设备、装置进行供电的装置，随着社会的进步，电子科技水平不断提高，尤其是移动电子设备更是发展迅速，各式各样的电子设备满足人们日益增长的精神生活需求和物质生活需求，随着电子设备的频繁使用，电子设备的相应装置也变得越来越重要，首当其冲的就是为电子设备供电的电源，并且随着电子设备的不断发展，为了满足更多电子设备的供电需求，尤其是针对移动电子设备的供电，越来越多的移动电子设备采用USB接口进行供电，其中，电源设备通过USB供电接口中的供电端为连接该USB供电接口上的负载进行供电，而且现有的移动电源不仅能够通过通用的USB供电接口实现供电，并且能够通过检测其USB供电接口上是否存在供电电流，实现判断移动电源的USB供电接口上是否连接负载；但是现有这种判断是否连接负载的方法依然还存在局限性，由于现有各种负载的电流之间差别很大，以及现有针对电流的检测精度，似的现有技术很难检测出接近0的电流，这样，就使得针对电源USB供电接口上是否连接负载的检测变得不准确，无法获得高精度、准确的检测结果，其中，由于负载的特性差异比较大，若负载连接在电源USB供电接口上，但在一段时间内不从电源上取电，则会导致电源的误判断；并且对于电流的检测进度来说，若要检测到很小的电流， 不仅需要付出很高的成本，而且会在电流通路上增加阻抗，相应就会增加电源能量输送的损耗。
发明内容
针对上述技术问题，本发明所要解决的技术问题是提供一种基于USB供电接口的智能电源，针对现有基于USB供电接口的电源进行改进，设计引入针对USB供电接口上数据线正端和数据线负端的检测，能够准确判断电源USB供电接口上是否存在负载。
本发明为了解决上述技术问题采用以下技术方案：本发明设计了一种基于USB供电接口的智能电源，包括储电载体、控制模块、供电控制模块、 USB供电接口和供电控制开关；其中，USB供电接口包括正极供电端、负极供电端、数据线正端和数据线负端，供电控制模块分别与控制模块、储电载体、USB供电接口的正极供电端相连接，储电载体同时与控制模块相连接，控制模块的接地端接地，USB供电接口的负极供电端经过供电控制开关后接地；还包括电压比较器，USB供电接口的数据线正端和数据线负端分别与电压比较器相连接，电压比较器同时与控制模块相连接。
作为本发明的一种优选技术方案：所述供电控制开关为电控开关，所述控制模块与电控开关相连接
作为本发明的一种优选技术方案：还包括供电稳压模块，所述储电载体经供电稳压模块与所述控制模块相连接。
作为本发明的一种优选技术方案：还包括电阻，所述USB供电接口的负极供电端依次经过电控开关、电阻后接地。
作为本发明的一种优选技术方案：所述控制模块为微控制器。
本发明所述一种基于USB供电接口的智能电源采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：
（1）本发明设计的基于USB供电接口的智能电源，针对现有基于USB供电接口的电源进行改进，设计引入针对USB供电接口上数据线正端和数据线负端的检测，这种方式不仅检测反应速度快，而且USB供电接口上数据线正端和数据线负端的信号稳定，不需要针对检测信号加装滤波器、信号放大器和阻抗，这样，不仅有效控制了整个设计智能电源的制造成本，而且能够准确、容易地判断出电源USB供电接口上是否存在负载，减少了电源供电的能量传输损耗；
（2）本发明设计的基于USB供电接口的智能电源中，还针对供电控制开关，设计采用电控开关，并且设计控制模块与电控开关相连接，使得在准确检测判断出电源USB供电接口上不存在负载后，能够及时、主动地切断智能电源对外的供电，有效避免了电能的损耗，保证设计智能电源的使用寿命；
（3）本发明设计的基于USB供电接口的智能电源中，针对所述控制模块，还进一步设计采用供电稳压模块，能够有效保证针对控制模块供电的稳定性；不仅如此，针对USB供电接口的负极供电端，设计引入电阻，能够在设计智能电源的工作过程中，有效实现针对硬件的有效保护。
附图说明
图1为本发明设计基于USB供电接口的智能电源的模块示意图。
具体实施方式
下面结合说明书附图针对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。
如图1所示，本发明设计的一种基于USB供电接口的智能电源，包括储电载体、控制模块、供电控制模块（POWER IC）、 USB供电接口和供电控制开关；其中，USB供电接口包括正极供电端、负极供电端、数据线正端（USB D+）和数据线负端（USB D-），供电控制模块（POWER IC）分别与控制模块、储电载体、USB供电接口的正极供电端相连接，储电载体同时与控制模块相连接，控制模块的接地端接地，USB供电接口的负极供电端经过供电控制开关后接地；还包括电压比较器，USB供电接口的数据线正端（USB D+）和数据线负端（USB D-）分别与电压比较器相连接，电压比较器同时与控制模块相连接；上述技术方案设计基于USB供电接口的智能电源，针对现有基于USB供电接口的电源进行改进，设计引入针对USB供电接口上数据线正端（USB D+）和数据线负端（USB D-）的检测，这种方式不仅检测反应速度快，而且USB供电接口上数据线正端（USB D+）和数据线负端（USB D-）的信号稳定，不需要针对检测信号加装滤波器、信号放大器和阻抗，这样，不仅有效控制了整个设计智能电源的制造成本，而且能够准确、容易地判断出电源USB供电接口上是否存在负载，减少了电源供电的能量传输损耗。
基于上述设计基于USB供电接口的智能电源技术方案的基础之上，本发明还进一步设计了如下优选技术方案：针对所述供电控制开关，设计采用电控开关，所述控制模块与电控开关相连接，使得在准确检测判断出电源USB供电接口上不存在负载后，能够及时、主动地切断智能电源对外的供电，有效避免了电能的损耗，保证设计智能电源的使用寿命；而且还包括供电稳压模块，所述储电载体经供电稳压模块与所述控制模块相连接，供电稳压模块的设计引入，能够有效保证针对控制模块供电的稳定性；不仅如此，还包括电阻，所述USB供电接口的负极供电端依次经过电控开关、电阻后接地；上述针对USB供电接口的负极供电端，设计引入电阻，能够在设计智能电源的工作过程中，有效实现针对硬件的有效保护；实际应用中，针对上述整个技术方案，其中的控制模块，设计采用微控制器（MCU）。
本发明设计的一种基于USB供电接口的智能电源在实际应用过程当中，包括储电载体、微控制器（MCU）、供电控制模块（POWER IC）、 USB供电接口、电控开关、电压比较器、供电稳压模块和电阻；其中，USB供电接口包括正极供电端、负极供电端、数据线正端（USB D+）和数据线负端（USB D-），供电控制模块（POWER IC）分别与微控制器（MCU）、储电载体、USB供电接口的正极供电端相连接，储电载体同时经供电稳压模块与微控制器（MCU）相连接，微控制器（MCU）的接地端接地，USB供电接口的负极供电端依次经过电控开关、电阻后接地；USB供电接口的数据线正端（USB D+）和数据线负端（USB D-）分别与电压比较器相连接，电压比较器同时与微控制器（MCU）相连接，微控制器（MCU）与电控开关相连接；实际应用过程当中，储电载体经供电稳压模块对微控制器（MCU）进行供电，微控制器（MCU）针对电控开关进行控制，决定储电载体是否经供电控制模块（POWER IC）和USB供电接口中的正极供电端、负极供电端向负载供电，其中，微控制器（MCU）针对供电控制模块（POWER IC）进行供电参数控制，当储电载体经供电控制模块（POWER IC）和USB供电接口中的正极供电端、负极供电端向负载供电时，储电载体在供电控制模块（POWER IC）的供电参数控制下经USB供电接口中的正极供电端、负极供电端向负载供电；由于基于现有BC1.2 协议，负载会在其USB充电接口的数据线正端（USB D+）和数据线负端（USB D-）上加载上电流，当负载的USB充电接口与设计智能电源的USB供电接口相连接时，负载USB充电接口中的数据线正端（USB D+）和数据线负端（USB D-）与智能电源USB供电接口中的数据线正端（USB D+）和数据线负端（USB D-）对应相连，此时，智能电源中的电压比较器就会相应检测到智能电源USB供电接口中数据线正端（USB D+）和数据线负端（USB D-）之间存在电压差，则电压比较器将检测到存在电压差的信号发送给与之相连的微控制器（MCU），微控制器（MCU）由此判断智能电源USB供电接口上连接着负载，随即微控制器（MCU）控制与之相连的电控开关闭合，连通储电载体经供电控制模块（POWER IC）和USB供电接口的供电回路，实现向负载供电；反之，当没有负载连接在设计智能电源的USB供电接口上时，智能电源中的电压比较器检测到智能电源USB供电接口中数据线正端（USB D+）和数据线负端（USB D-）之间不存在电压差，则电压比较器将检测到不存在电压差的信号发送给与之相连的微控制器（MCU），微控制器（MCU）由此判断智能电源USB供电接口上没有连接负载，随即微控制器（MCU）控制与之相连的电控开关断开，断开储电载体经供电控制模块（POWER IC）和USB供电接口的供电回路，停止储电载体经USB供电接口的对外供电。
上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。

Claims (5)

1.一种基于USB供电接口的智能电源，包括储电载体、控制模块、供电控制模块、 USB供电接口和供电控制开关；其中，USB供电接口包括正极供电端、负极供电端、数据线正端和数据线负端，供电控制模块分别与控制模块、储电载体、USB供电接口的正极供电端相连接，储电载体同时与控制模块相连接，控制模块的接地端接地，USB供电接口的负极供电端经过供电控制开关后接地；其特征在于：还包括电压比较器，USB供电接口的数据线正端和数据线负端分别与电压比较器相连接，电压比较器同时与控制模块相连接。
2.根据权利要求1所述一种基于USB供电接口的智能电源，其特征在于：所述供电控制开关为电控开关，所述控制模块与电控开关相连接。
3.根据权利要求2述一种基于USB供电接口的智能电源，其特征在于：还包括供电稳压模块，所述储电载体经供电稳压模块与所述控制模块相连接。
4.根据权利要求2述一种基于USB供电接口的智能电源，其特征在于：还包括电阻，所述USB供电接口的负极供电端依次经过电控开关、电阻后接地。
5.根据权利要求1至4任意一项所述一种基于USB供电接口的智能电源，其特征在于：所述控制模块为微控制器。
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