CN108134415B - 一种多功能充电器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多功能充电器，包括插头组件、充电组件和接口组件，插头组件与充电组件电连接，充电组件与接口组件电连接；插头组件包括：设置有定位孔的凹槽、设置有定位凸起的插头、金属弹片和限位件，定位孔与定位凸起相配合，金属弹片设置在凹槽内，在限位件将插头与凹槽固定连接的限位状态下，插头上设置的延长片与金属弹片紧密连接；充电组件包括第一充电电路，第一充电电路的一端与金属弹片电连接，第一充电电路的另一端与接口组件连接，接口组件包括至少两组接口，至少两组接口并联，并与第一充电电路电连接。与现有技术相比，本发明通过使用可更换的电源插头，并设置有多种标准的接口，使得充电器可以适应不同的充电环境。

Description

一种多功能充电器

技术领域

本发明涉及充电器领域，具体涉及一种多功能充电器。

背景技术

目前移动设备的使用越来越广泛，每个人身上都可能携带手机、平板、只能手表、手环等等便携设备，尤其是只能手表、眼镜等智能穿戴设备的普及度越来越高，人们身上的移动设备会越来越多。

移动设备是要用电的，如此一来，移动设备的充电问题就会显得愈发的复杂，在移动设备刚开始普及的时候，手机、mp3、mp4等设备充电标准不一电池种类千差万别，人们会随身携带很多的充电器，尤其是在旅行的过程中时常会看到人们用专门的包裹携带繁杂的充电器、适配器，非常不方便，尤其是在境外旅游的时候，不同的充电标准，相互转换更是能把用户搞的焦头烂额，需要准备大量的行囊空间去存放这些适配器、充电器，错误的转接以及不同移动设备对输入直流电的需求不一样，轻则造成过充、欠充损坏电池和设备，重则因为充电标准不一造成安全隐患危害人们的健康。

近年来，移动设备的接口标准愈发统一，USB标准和lighting标准的充电接口基本涵盖了绝大多数的移动设备，蓄电池对输入端的电气特征也基本统一，5v输入电流，1A至2A的输入电流的电气标准也几乎涵盖了所有移动设备的充电需求，一些方案提出在一个充电器上加装多个充电接口来为不同移动设备，首先，这些简单的叠加，没有考虑到不同移动设备对输入电流的需求区别，容易造成欠充或过充，此外，对于一些快充设备也无法提供合适的充电效果，最后在不同的强电接口面前，单一种类的强电插口无法胜任，一旦出国或者一些旅馆只提供三脚插座时，这些充电器就失去了作用。另外这些充电器虽然配备了多个插头，但是有的只有一条充电电路，多个充电器同时充电会造成欠充，影响充电效果。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的旨在提供一种在不同充电环境下为不同种类的移动设备充电的充电器。

本发明提供的方案如下：

一种多功能充电器，包括插头组件、充电组件和接口组件，所述插头组件与所述充电组件电连接，所述充电组件与所述接口组件电连接；所述插头组件包括：设置有定位孔的凹槽、设置有定位凸起的插头、金属弹片和限位件，所述定位孔与所述定位凸起相配合，所述金属弹片设置在所述凹槽内，在所述限位件将所述插头与所述凹槽固定连接的限位状态下，所述插头上设置的延长片与所述金属弹片紧密连接；所述充电组件包括第一充电电路，所述第一充电电路的一端与所述金属弹片电连接，所述第一充电电路的另一端与所述接口组件连接，所述接口组件包括至少两组接口，所述至少两组接口并联，并与所述第一充电电路电连接。

所述接口组件还包括快充接口，所述快充接口与至少一个所述接口设置为同一标准接口；所述充电组件还包括第二充电电路、控制电路和检测电路，所述控制电路分别与所述第一充电电路和所述第二充电电路电连接，所述检测电路分别与所述第一充电电路和所述第二充电电路电连接，所述检测电路还与所述控制电路电连接，所述第二充电电路的一端与所述金属弹片电连接，所述第二充电电路的另一端与所述快充接口电连接，所述控制电路用于，在所述第二充电电路与所述第一充电电路并联的状态下，向所述第一充电电路和所述第二充电电路发出相反的PWM(Pulse Width Modulation脉冲宽度调制)信号。

所述快充接口与所述接口之间设置有间隔，所述快充接口与同一标准的所述接口用颜色标记。

所述第一充电电路包括第一整流电路和第一降压电路，所述第一降压电路与所述第一整流电路相连，所述第二充电电路包括第二整流电路和第二降压电路所述，所述第二降压电路与所述第二整流电路相连的；所述控制电路还用于通过第一PWM信号控制所述第一降压电路，将所述第一整流电路输出的高压直流电路转化为低压直流电；所述控制电路还用于通过第二PWM信号控制所述第二降压电路，将所述第二整流电路输出的高压直流电路转化为低压直流电。

还包括断电组件，所述断电组件包括磁芯、线圈、继电器和弹簧，所述继电器设置在所述第二充电电路上，所述磁芯设置在所述快充接口内侧，所述线圈套设在所述磁芯外侧，并与所述继电器电连接，所述弹簧在松弛状态下与所述磁芯抵接，设置在所述快充接口的对侧；负载***所述快充接口，所述磁芯被推动，所述线圈产生第一信号，控制所述继电器闭合所述第二充电电路；负载拔出所述快充接口，所述磁芯弹回，所述线圈产生第二信号，控制所述继电器断开所述第二充电电路。

进一步地，所述接口包括USB(Universal Serial Bus，通用串行总线)接口，所述USB接口的D+管脚与D-管脚跳线，所述USB接口的地线接地。

进一步地，所述接口包括lighting接口。

进一步地，所述插头使用的标准包括英标、欧标、德标、美标。

更进一步地，在限位状态下，所述德标插头高于凹槽高度。

进一步地，所述第一充电电路和所述第二充电电路的输出端输出电压为5V。

与现有技术相比，本发明通过使用可更换的电源插头适应不同的高压交流输入标准，并设置有多种标准的接口用于同等电压的标准的低压直流输出，使得充电器可以适应不同的充电环境。

附图说明

图1为本发明一种多功能充电器结构示意图。

图2为本发明的电路示意图。

附图标记说明：

100——插头组件、101——凹槽、102——定位孔、103——插头、104——定位凸起、105——弹片、106——限位件、107——延长片、

200——充电组件、201——第一充电电路、202——第二充电电路、203——控制电路、204——检测电路、

300——接口组件、301——接口、302——快充接口

400——断电组件、401——磁芯、402——线圈、403——继电器、404——弹簧。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明实施例提供一种多功能充电器，其具体为：

一种多功能充电器，包括插头组件100、充电组件200和接口组件300，所述插头组件100与所述充电组件200电连接，插头组件100将所述充电组件200接入交流电，所述充电组件200与所述接口组件300电连接，所述充电组件200将交流电转换成与负载相适应的低压直流电，通过所述接口组件300传导至负载，完成充电；所述插头组件100设置有定位孔102的凹槽101、设置有定位凸起104的插头103、金属弹片105和限位件106，所述定位孔102与所述定位凸起104相配合，所述金属弹片105设置在所述凹槽101内，具体将所述定位凸起104与所述定位孔102插接，所述插头103被准确放置进所述凹槽101中，并使用卡扣、卡笋等限位结构作为限位件106，将所述插头103与所述凹槽101固定连接，在所述限位件106将所述插头103与所述凹槽101固定连接的限位状态下，所述插头103上设置的延长片107挤压所述金属弹片105，与所述金属弹片105紧密连接，保证电流能够顺利的传输；所述充电组件200包括第一充电电路201，所述第一充电电路201的一端与所述金属弹片105电连接，所述第一充电电路201的另一端与所述接口组件300连接，所述接口组件300包括至少两组接口301，所述至少两组接口301并联，并与所述第一充电电路201电连接，具体第一充电电路201将交流电转直流点并转换成合适电压后，通过所述接口301输出，当前对移动设备的充电电压标准通常是一致的，所以可以使用第一充电电路201为每个所述接口301提供相同的电压，所述接口301可以使用不同的接口301标准，常见的包括用于Android(安卓)设备的microUSB(迷你USB)标准，USBtype-c(C类USB)标准，用于苹果设备的lighting(雷电)标准，这些标准同时采用5V输出电压供电，并通过固定的接口301管脚为负载供电，如此可为多种是用同一标准接口301的设备供电，具备多种接口301的接口组件300可以为多种移动设备充电，设置了多个接口301也可以通过第一充电电路201为多个设备充电。

该方案提供了可更换的插头103，目前世界范围内存在有二十多种插头103，因为电气革命发生在近一百五十年前，在此过程中各个国家和地区根据实际经验设计和采用了不同的接口301标准，一些接口301演变和改进，衍生出了更多的接口301标准，所以这些插头103标准中，目前还没有哪一种标准像USB和lighting统一移动设备充电接口301标准那样统一强电插头103的插头103标准。但是同时，因为交变电的核心技术最早由极少的几个国家掌握，大多数国家的电力设施也基本是学习和模仿几个国家的标准得出，所以生活用电的用电标准通常采用110V、120V、220V、230V、240V等几种标准，同时目前有成熟的变压电路可自适应110V至240V之间的输入交流电电压，在此基础之上，通过使用可更换的插头103一种多功能充电器即可在不同的接入环境下顺利使用。

同时，在使用不同的插头103进行充电时，因为不同的充电标准的正负极位置并不一样，同时插头103的几何结构也不一样，所以需要统一设置在同等大小的插口，并在与插脚相对的一面上设置有延长片107，所述延长片107的一端与插脚连接，所述延长片107的另一端设置在预设位置上，与弹片105相对应，如此在插头103通过定位凸起104和定位孔102配合，并通过限位件106固定的状态下，插头103和凹槽101能够稳定可靠的实现充电的功能，同时只需更换插头103，所述一种多功能充电器就可适应其他接口301标准的充电环境。

同时，接口301并联与所述第一充电电路201连接，因为输出电压相同，所以一种多功能充电器可以同时为多组充电器充电所述第一充电电路201的主干电路线缆直径设置为3mm(毫米)至5mm之间，在多组负载并联充电的状态下，可以承受较大的电流。

进一步地，所述接口组件300还包括快充接口302，所述快充接口302与至少一个所述接口301设置为同一标准接口301；通常设置为同样标准的USB接口301，以提供两路对同一组负载进行充电，所述充电组件200还包括第二充电电路202、控制电路203和检测电路204，所述控制电路203分别与所述第一充电电路201和所述第二充电电路202电连接，所述控制电路203控制所述第一充电电路201和所述第二充电电路202的充电电压和充电电流，所述检测电路204分别与所述第一充电电路201和所述第二充电电路202电连接，所述检测电路204获取第一充电电路201和第二充电电路202的连接情况，收集pwm信息，所述检测电路204还与所述控制电路203电连接，所述检测电路204将收集到的所述第一充电电路201和第二充电电路202的信息，包括二者的pwm信息传输至所述控制电路203，所述第二充电电路202的一端与所述金属弹片105电连接，所述第二充电电路202与所述第一充电电路201并联连接，同时通过金属弹片105接收高压交流电，并分别转换出符合需求的低压直流电，所述第二充电电路202的另一端与所述快充接口302电连接，在所述第二充电电路202与所述第一充电电路201并联状态下，所述控制电路203，用于向所述第一充电电路201和所述第二充电电路202发出相反的pwm信号，所述快充接口302与对应的所述接口301使用相同的接线标准，在互补的脉冲调制下，通过快充线向同一组负载充电。

手机、平板电脑等智能设备，为了追求使用体验，屏幕越做越大，处理器的性能越来越强，配置的电子传感器和功能部件越来越多，带来的是功率的提升，耗电量的增加，十年前500mA足以让手机待机超过一周，然而如今这样的电量已经无法满足当下的需求，目前市面上动辄4000mA以上的锂电池需要1A的输入电流连续充电超过4个小时才能充满，这显然是不可能接受的，所以快充充电的使用会越来越普遍，然而出于安全考虑，各国政府对负载充电器的单口输出功率有所限定，在这种状况下，通过两端输入、一端输出的快充线通过两个接口301同时为负载充电即可在安全的基础之上达到快充的效果。

同时，两路并行充电要求输入的电流和电压应当相同，并且电流是具有脉冲的，同时充电的两路电路，如果脉冲的波峰叠加会产生浪涌，影响用电安全。在所述快速充电接口301和对应的所述接口301，所述检测电路204会检测到相同的用电设备同时也会检测到充电电路上的pwm信号，所述检测电路204将检测得到的信息传输至所述控制电路203，所述控制电路203根据所述检测电路204上获取的信息，控制所述第一充电电路201和第二充电电路202调制相同的输出电压和输出电流，同时使用互补的脉冲向负载充电，如此可以将两个并联的电流叠加，在充电器输出端符合安全标准的前提下，负载的输入端接收到3A以上的输出电流，同时保证了负载的用电安全。

更进一步地，所述快充接口302与所述接口301之间设置有间隔，所述快充接口302与同一标准的所述接口301使用相同的颜色进行标记。

该方案将快充接口302与配对接口301之间间隔，防止不支持快充标准的负载接入快充接口302，在使用所述快充接口302的状态下，所述快充接口302需要和所述接口301输出相同的电压和电流，影响普通设备充电效率，同时将快充接口302与对应的同标准接口301标出，在进行快充作业时，仅保留同一种标记接口301上的连接线，更方便使用者使用。

更进一步地，所述第一充电电路包括第一整流电路和与所述第一整流电路相连的第一降压电路，所述第二充电电路202包括第二整流电路和与所述第二整流电路相连的第二降压电路；所述控制电路203还用于通过第一pwm信号控制所述第一降压电路，将所述第一整流电路输出的高压直流电路转化为低压直流电；所述控制电路203还用于通过第二pwm信号控制所述第二降压电路，将所述第二整流电路输出的高压直流电路转化为低压直流电。

更进一步地，还包括断电组件400，所述断电组件400包括磁芯401、线圈402、继电器403和弹簧404，所述继电器403设置在所述第二充电电路202上，所述继电器403设置在所述控制电路203与所述弹片105之间，控制所述第二充电路的开闭，所述磁芯401设置在所述快充接口302内侧，所述磁芯401在负载从所述快充接口302***时，被负载的插头103推动，完成后退行程，所述线圈402套设在所述磁芯401外侧，并与所述继电器403电连接，所述弹簧404在松弛状态下与所述磁芯401抵接，设置在所述快充接口302的对侧，在后退行程中，所述弹簧404被压缩，同时所述磁芯401在所述线圈402内移动，所述线圈402产生第一信号，控制所述继电器403闭合所述第二充电电路202；所述第二充电电路202向负载充电，负载拔出所述快充接口302，所述弹簧404带动所述磁芯401完成前进行程，所述磁芯401被弹回，所述线圈402产生第二信号，控制所述继电器403断开所述第二充电电路202。

在实际使用过程当中，所述第一充电电路201长期处于使用状态，但是所述第二充电电路202在所述第一充电电路201充电的同时并不一定处于工作状态，充电器包括两个回路一个回路是交流电回路，一个回路是直流电回路，当充电器接通强电时，无论直流电回路是否接通，交流电回路会持续消耗电能，造成浪费和设备的损耗，所以增加所述第二充电电路202的断电措施，对增强所述一种多功能充电器的使用寿命，增强用电安全有帮助，在所述第二充电电路202接入负载的过程中，所述磁芯401被推动，使得所述线圈402产生第一信号，连通所述第二充电电路202使其为负载充电，负载脱离所述第二充电电路202的过程中，所述弹簧404推动所述磁芯401复位，使得所述线圈402产生第二信号，断开所述第二充电电路202使其完全进入断开状态，降低线路的损耗。

进一步地，所述接口301包括USB接口301，所述USB接口301的D+管脚与D-管脚跳线，所述USB接口301的地线接地。

进一步地，所述接口301包括lighting接口301。

进一步地，所述插头103使用的标准包括英国标准、欧盟标准、德国标准和美国标准。

更进一步地，在限位状态下，所述德国标准的插头103顶部高于凹槽101的高度，以适应德国标准交流电插座母口的凹陷。

进一步地，所述第一充电电路201和所述第二充电电路202的输出电压为5V。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (6)

1.一种多功能充电器，其特征在于：包括插头组件、充电组件和接口组件，所述插头组件与所述充电组件电连接，所述充电组件与所述接口组件电连接；所述插头组件包括：设置有定位孔的凹槽、设置有定位凸起的插头、金属弹片和限位件，所述定位孔与所述定位凸起相配合，所述金属弹片设置在所述凹槽内，在所述限位件将所述插头与所述凹槽固定连接的限位状态下，所述插头上设置的延长片与所述金属弹片紧密连接；所述充电组件包括第一充电电路，所述第一充电电路的一端与所述金属弹片电连接，所述第一充电电路的另一端与所述接口组件连接，所述接口组件包括至少两组接口，所述至少两组接口并联，并与所述第一充电电路电连接; 所述接口组件还包括快充接口，所述快充接口与至少一个所述接口设置为同一标准接口；所述充电组件还包括第二充电电路、控制电路和检测电路，所述控制电路分别与所述第一充电电路和所述第二充电电路电连接，所述检测电路分别与所述第一充电电路和所述第二充电电路电连接，所述检测电路还与所述控制电路电连接，所述第二充电电路的一端与所述金属弹片电连接，所述第二充电电路的另一端与所述快充接口电连接，所述控制电路用于，在所述第二充电电路与所述第一充电电路并联的状态下，向所述第一充电电路和所述第二充电电路发出相反的PWM（Pulse Width Modulation脉冲宽度调制）信号;所述快充接口与所述接口之间设置有间隔，所述快充接口与同一标准的所述接口用颜色标记；所述第一充电电路包括第一整流电路和第一降压电路，所述第一降压电路与所述第一整流电路相连，所述第二充电电路包括第二整流电路和第二降压电路，所述第二降压电路与所述第二整流电路相连；

所述控制电路还用于通过第一PWM信号控制所述第一降压电路，将所述第一整流电路输出的高压直流电路转化为低压直流电；所述控制电路还用于通过第二PWM信号控制所述第二降压电路，将所述第二整流电路输出的高压直流电路转化为低压直流电；一种多功能充电器还包括断电组件，所述断电组件包括磁芯、线圈、继电器和弹簧，所述继电器设置在所述第二充电电路上，所述磁芯设置在所述快充接口内侧，所述线圈套设在所述磁芯外侧，并与所述继电器电连接，所述弹簧在松弛状态下与所述磁芯抵接，设置在所述快充接口的对侧；负载***所述快充接口，所述磁芯被推动，所述线圈产生第一信号，控制所述继电器闭合所述第二充电电路；负载拔出所述快充接口，所述磁芯弹回，所述线圈产生第二信号，控制所述继电器断开所述第二充电电路。

2.根据权利要求1所述的一种多功能充电器，其特征在于：所述接口包括USB（Universal Serial Bus，通用串行总线）接口，所述USB接口的D+管脚与D-管脚跳线，所述USB接口的地线接地。

3.根据权利要求1所述的一种多功能充电器，其特征在于：所述接口包括lightn ing接口。

4.根据权利要求1所述的一种多功能充电器，其特征在于：所述插头使用的标准包括英标、欧标、德标、美标。

5.根据权利要求4所述的一种多功能充电器，其特征在于：在限位状态下，所述德标插头高于凹槽高度。

6.根据权利要求1所述的一种多功能充电器，其特征在于：所述第一充电电路和所述第二充电电路的输出端输出电压为5V。