專利名稱：一種便攜式電子設(shè)備及其充電裝置的充電接口和擴(kuò)展頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及電子設(shè)備接口技術(shù)，尤其涉及一種便攜式電子設(shè)備，及其充電裝置的充電接口和擴(kuò)展頭。
背景技術(shù)：
隨著USB技術(shù)的廣泛應(yīng)用，USB接口已經(jīng)成為諸如手機(jī)、PDA、手持電腦等電子設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)通信接口之一，但是在目前的電子設(shè)備中，USB接口只與USB收發(fā)裝置相連，作為一個單獨的數(shù)據(jù)通訊接口，只能用于進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，不能用于充電；充電接口只與充電單元相連，也是一個單獨的充電接口，只能用于充電。用戶在為電子設(shè)備進(jìn)行傳輸數(shù)據(jù)和充電時，需要分別使用兩套電纜，分別插入便攜式電子設(shè)備和充電接口。
由于當(dāng)前的電子設(shè)備中，USB接口和充電接口的相互分離，導(dǎo)致生產(chǎn)時需分別設(shè)計兩個接口，成本較高。用戶使用時需辨明接口的類型，因此使用不方便，另外，電子設(shè)備一般需要體積越小越好，且外觀需要簡約和美觀，而兩個接口相分離，不僅增加了電子設(shè)備的體積，又影響了外觀。
實用新型內(nèi)容有鑒于此，本實用新型的主要目的是提供一種便攜式電子設(shè)備及其充電裝置的充電接口和擴(kuò)展頭，從而實現(xiàn)便攜式電子設(shè)備只用一個USB接口就可完成數(shù)據(jù)通訊和充電功能。
為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型的技術(shù)方案具體是這樣實現(xiàn)的一種便攜式電子設(shè)備，至少包括一USB接口、USB收發(fā)裝置和充電單元，所述USB接口包括兩個數(shù)據(jù)端、一個供電端和一個接地端，所述USB接口的數(shù)據(jù)端與所述USB收發(fā)裝置的數(shù)據(jù)線連接，所述USB接口的供電端與所述USB收發(fā)裝置的供電線和充電單元的供電線相連。
所述便攜式電子設(shè)備進(jìn)一步包括一CPU，與所述USB收發(fā)裝置和所述充電單元相連，用于對所述USB收發(fā)裝置和所述充電單元進(jìn)行控制。
所述充電單元包括一充電電路和一充電管理模塊，所述充電電路的供電端與所述USB接口的供電端相連，所述充電管理模塊的電平狀態(tài)監(jiān)測線與所述USB接口的供電端相連。
所述充電單元進(jìn)一步包括一電平產(chǎn)生電路，串連在所述USB接口的供電端和接地端之間，用于外界電纜接頭插入USB接口時，在USB接口的供電端產(chǎn)生高電平，外界電纜接頭不插入USB接口時，在USB接口的供電端產(chǎn)生低電平。
所述的充電電路至少包括一個三極管、一降壓電阻、一場效應(yīng)管和一充電電池，其中，三極管的發(fā)射極和集電極、降壓電阻，場效應(yīng)管的源極和漏極以及充電電池串連；所述三極管的發(fā)射極為充電電路的供電端，與所述USB接口的供電端相連；所述充電管理模塊分別與所述CPU、三極管的基極、降壓電阻、場效應(yīng)管的柵極以及充電電池連接，用于根據(jù)CPU的控制命令對三極管、降壓電阻、場效應(yīng)管和充電電池進(jìn)行充電管理控制。
所述的便攜式電子設(shè)備為手機(jī)、手持電腦和MP3播放器。
所述的USB接口為USB插頭或USB插座。
一種便攜式電子設(shè)備充電裝置的充電接口，該充電接口包括供電端插芯和接地端插芯，其供電端插芯與充電裝置的供電端相連，其接地端與充電裝置的接地端相連，該充電接口與USB接口配套，其物理形狀和USB接口的物理形狀相同，該充電接口和USB接口相互插入時，其供電端插芯與USB接口中供電端對應(yīng)接觸，其接地端插芯與USB接口中接地端對應(yīng)接觸。所述充電接口為USB插頭或USB插座，該充電接口的數(shù)據(jù)端空置，供電端與充電裝置的供電端相連，接地端與充電裝置的接地端相連。
一種便攜式電子設(shè)備充電裝置的擴(kuò)展頭，該擴(kuò)展頭包括一個輸入USB接口、一個充電接口和一個輸出USB接口，其中輸入USB接口包括兩個數(shù)據(jù)端、一個供電端和一個接地端，充電接口中至少包括一個供電端和一個接地端，輸出USB接口中包括兩個數(shù)據(jù)端插芯，一個供電端插芯和一個接地端插芯；輸入USB接口的數(shù)據(jù)端與輸出USB接口的數(shù)據(jù)端插芯對應(yīng)相連，輸入USB接口的供電端與輸出USB接口的供電端插芯相連，輸入USB接口的接地端與輸出USB接口的接地端插芯相連，充電接口的供電端與輸出USB接口的供電端插芯相連，充電接口的接地端與輸出USB接口的接地端插芯相連。所述擴(kuò)展頭的充電接口為一USB插頭或USB插座，該USB插頭或USB插座的數(shù)據(jù)端與輸出USB接口的數(shù)據(jù)端插芯對應(yīng)相連，該USB插頭或USB插座的供電端與輸出USB接口的供電端插芯相連，該USB插頭或USB插座的接地端與輸出USB接口的接地端插芯相連。所述的輸入USB接口為USB插頭或USB插座，所述的輸出USB接口為USB插頭或USB插座。
由于本實用新型所述的便攜式電子設(shè)備將USB接口的供電端與充電單元的供電端相連，從而實現(xiàn)在利用USB接口進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊的同時為電子設(shè)備進(jìn)行充電；利用本實用新型所述的充電接口將充電器與本實用新型所述的USB接口連接，從而為電子設(shè)備獨立充電；利用本實用新型所述的擴(kuò)展頭，可將一個USB接口拓展為兩個USB接口，或者將一個USB接口擴(kuò)展為一個USB接口和一個充電接口，從而同時完成電子設(shè)備進(jìn)行USB數(shù)據(jù)通訊和充電。利用本實用新型所述的便攜式電子設(shè)備及其充電裝置的充電接口擴(kuò)展頭，可以只用一個USB接口即可完成數(shù)據(jù)通訊和充電功能，從而減少電子設(shè)備的接口數(shù)量，降低生產(chǎn)成本，方便了用戶的使用；同時減小電子設(shè)備的體積，方便攜帶，外觀上更容易做到簡約和美觀。


圖1為本實用新型所述便攜式電子設(shè)備內(nèi)部器件的電路連接圖；圖2為本實用新型所述便攜式電子設(shè)備充電裝置的充電接口的結(jié)構(gòu)圖；
圖3為本實用新型所述的第一種擴(kuò)展頭的結(jié)構(gòu)圖；圖4為本實用新型所述的第二種擴(kuò)展頭的結(jié)構(gòu)圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖和具體實施例進(jìn)一步說明本實用新型的實施方法。
本實用新型所述的便攜式電子設(shè)備為手機(jī)、手持電腦或MP3播放器。如圖1所示，本實用新型所述的便攜式電子設(shè)備包括USB插口101、USB收發(fā)裝置102、中央處理器(CPU)103和充電單元104。
其中，USB接口101為電子設(shè)備與USB電纜連接的物理接口，該USB接口101中包括兩個數(shù)據(jù)端，分別為D-端和D+端，一個供電端VBUS，和一個接地端GND；USB接口101的D-端和D+端分別與USB收發(fā)器裝置102的數(shù)據(jù)線USB_D_N和USB_D_P相連，USB接口101的供電端VBUS與USB收發(fā)器裝置102的供電線USB_VBUS以及充電單元104的供電端E相連，用于為USB收發(fā)裝置102供電和為充電單元104充電；USB接口101的接地端GND接地。
USB收發(fā)裝置102用于完成邏輯信號與USB傳輸信號之間的變換和反變換，為了省電，該USB收發(fā)裝置102必須支持休眠模式，當(dāng)前市場上實現(xiàn)該USB收發(fā)裝置102功能的芯片很多，例如Micron公司的型號為MIC2551的芯片；CPU103通過邏輯信號接口USB_Interface與所述的USB收發(fā)裝置102相連，用于接收和發(fā)送數(shù)據(jù)并驅(qū)動和控制USB收發(fā)裝置。
所述充電單元104包括充電管理裝置105、大功率PNP三極管106、降壓電阻107、增強型P溝道MOS場效應(yīng)管108、可充電電池(BATT)109，以及電平產(chǎn)生電路110。所述的可充電電池109為鋰離子或聚合物可充電電池。充電管理裝置105為一種充電管理芯片，例如高通公司的型號為PM1000的集成芯片，充電管理裝置105在CPU103的控制下，配合三極管106、降壓電阻107和MOS場效應(yīng)管108完成充電管理功能。
充電單元104的供電端為三極管106的發(fā)射極E，USB接口101的供電端VBUS與該充電單元104的供電端E相連。上述三極管106的發(fā)射極E和集電極C、降壓電阻107，場效應(yīng)管108的源極S和漏極B以及充電電池串連組成一充電電路111；三極管106用于控制充電的電流，充電管理裝置105通過控制信號線CHG_CTL_N與三極管106的基極B相連，通過信號線CHG_CTL_N輸出不同的電壓獲得流經(jīng)三極管106的不同充電電流，當(dāng)信號線CHG_CTL_N的電壓大于等于USB接口101上供電線VBUS的電壓時，則充電管理裝置105關(guān)閉充電；充電電流通過降壓電阻107時，會因為電流大小的不同在降壓電阻107上產(chǎn)生一定的壓降，這個壓降通過充電管理裝置105的信號線ISNS_P和信號線ISNS_M送進(jìn)充電管理裝置105，經(jīng)過充電管理裝置105內(nèi)置的放大器放大后，和預(yù)先設(shè)置的最大充電電流值IMAXSEL比較，當(dāng)充電電流大于最大充電電流時，則充電管理裝置107關(guān)斷充電；MOS場效應(yīng)管108用于關(guān)斷充電，其柵極G與充電管理裝置105的BAT_FET_CTL端相連，當(dāng)充電管理裝置105的BAT_FET_CTL端電壓大于等于充電電池109的電壓VBAT時，則關(guān)斷充電。充電管理模塊105的VBAT端為充電電池109的電壓端，當(dāng)充電電池109的電壓達(dá)到預(yù)定的最大充電電池電壓值VMAXSEL時，電源管理裝置105關(guān)閉充電。
另外，電平產(chǎn)生電路110串連在USB接口的供電端VBUS和接地端GND之間，用于保證電纜接頭不插入USB接口時，在供電端VBUS上產(chǎn)生低電平，電纜接頭插入USB接口時產(chǎn)生高電平；所述的充電管理模塊105中包括一監(jiān)測模塊，通過電平狀態(tài)監(jiān)測線與USB接口的供電端VBUS相連，用于監(jiān)測供電端VBUS是低電平還是高電平，從而辨別電纜接頭是否插上。
通過上述USB接口101，便攜式電子設(shè)備可實現(xiàn)同時進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊和充電。當(dāng)電子設(shè)備使用USB接口101與計算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊時，計算機(jī)在USB接口101的供電端VBUS上提供電壓為5V，電流為500mA的電源給便攜式設(shè)備，而USB數(shù)據(jù)通訊只需要很小的電流，因此剩下的電流可以用于充電。由于計算機(jī)通過USB數(shù)據(jù)端提供的電壓為5V，電流為500mA，所以本實用新型所述的USB接口較適用于在電壓為5V，電流為500mA充電電源下正常工作的電子設(shè)備。
上述的USB接口可以是USB插頭，也可以是USB插座。
由于當(dāng)前還沒有一種充電器的充電接口能夠插入USB接口，為了實現(xiàn)通過充電器直接向所述的便攜式電子設(shè)備充電，因此本實用新型還公開了一種便攜式電子設(shè)備充電器的充電接口，該接口與所述的USB接口相配套。如圖2所示，該充電接口202包括兩個插芯，+端為供電端插芯，-端為接地端插芯，該充電接口202與USB接口101配套，其物理形狀和USB接口101的物理形狀相同，能夠插入USB接口101，且插入USB接口101后，供電端插芯與USB接口的供電端VBUS接觸，接地端插芯與USB接口101的接地端GND接觸。該充電接口202也可是一個標(biāo)準(zhǔn)的USB插頭或USB插座，其數(shù)據(jù)端空置，其供電端與充電裝置的供電端相連，其接地端與充電裝置的接地端相連。
利用上述的充電接口202，可將USB接口101與充電器202連接，實現(xiàn)便攜式電子設(shè)備的充電，但便攜式電子設(shè)備要求充電器201的電壓范圍在4.8V至5.4V之間，以保證充電單元的工作安全可靠。
為了實現(xiàn)便攜式電子設(shè)備同時利用USB電纜和充電器進(jìn)行USB數(shù)據(jù)傳輸和充電，本實用新型還公開了兩種USB擴(kuò)展頭，第一種USB擴(kuò)展頭的結(jié)構(gòu)如圖3所示，該擴(kuò)展頭301包括輸入USB接口302、充電接口303和一個輸出USB接口304，其中輸入USB接口302與所述便攜式電子設(shè)備上的USB接口101相同，其數(shù)據(jù)端D-和D+分別與輸出USB接口304的插芯D-和插芯D+相連，其供電端VBUS與輸出USB接口304的插芯VBUS相連，接地端GND與輸出USB接口304的插芯GND相連；所述充電接口303為一普通充電器的充電插口，其+端為供電端，與輸出USB接口304的插芯VBUS相連，其-端為接地端，與輸出USB接口304的插芯GND相連；所述輸出USB接口304為一普通的可插入電子設(shè)備USB接口101的USB接頭，該USB接頭插入USB接口后，插芯D-和插芯D+分別與USB接口101的數(shù)據(jù)端D-和數(shù)據(jù)端D+接觸，插芯VBUS與USB接口101的供電端VBUS接觸，插芯GND與USB接口101的接地端GND接觸。以上所述的輸入USB接口302和輸出USB接口304為USB插頭或USB插座。
將USB電纜插入上述的USB擴(kuò)展頭中的一個USB接口，將普通充電器的充電接口插入上述USB擴(kuò)展頭中的充電接口，并將上述的USB擴(kuò)展頭的USB接頭插入便攜式電子設(shè)備的USB接口，可實現(xiàn)電子設(shè)備同時傳輸U(kuò)SB數(shù)據(jù)傳輸和充電。
第二種擴(kuò)展頭的結(jié)構(gòu)如圖4所示，該擴(kuò)展頭401包括輸入USB接口402、輸入USB接口403和一個輸出USB接口404，其中輸入USB接口402和輸入USB接口403與所述便攜式電子設(shè)備上的輸入USB接口101相同，其數(shù)據(jù)端D-和D+分別與輸出USB接口404的插芯D-和插芯D+相連，其供電端VBUS與輸出USB接口404的插芯VBUS相連，接地端GND與輸出USB接口404的插芯GND相連，所述輸出USB接口404為一可插入電子設(shè)備輸入USB接口101的USB接口，該輸出USB接口插入輸入USB接口后，插芯D-和插芯D+分別與輸入USB接口101的數(shù)據(jù)端D-和數(shù)據(jù)端D+接觸，插芯VBUS與輸入USB接口101的供電端VBUS接觸，插芯GND與輸入USB接口101的接地端GND接觸。以上所述的輸入USB接口402、輸入USB接口403和輸出USB接口404為USB插座或USB插頭。
將上述的USB擴(kuò)展頭的輸出USB接口插入便攜式電子設(shè)備的USB接口后，上述的USB擴(kuò)展頭中的一個輸入USB接口可通過連接USB電纜實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸，上述的USB擴(kuò)展頭中的另一個輸入USB接口可通過連接上述充電器的充電接口實現(xiàn)為電子設(shè)備進(jìn)行充電。
以上所述，僅為本實用新型較佳的具體實施方式
，但本實用新型的保護(hù)范圍并不局限于此，凡是利用USB接口充電和把USB接口與充電、電源功能整合為一的情況，以及任何熟悉該技術(shù)的人在本實用新型所揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本實用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種便攜式電子設(shè)備，至少包括一USB接口、USB收發(fā)裝置和充電單元，所述USB接口包括兩個數(shù)據(jù)端、一個供電端和一個接地端，所述USB接口的數(shù)據(jù)端與所述USB收發(fā)裝置的數(shù)據(jù)線連接，其特征在于，所述USB接口的供電端與所述USB收發(fā)裝置的供電線和充電單元的供電線相連。
2.如權(quán)利要求1所述的便攜式電子設(shè)備，其特征在于，所述便攜式電子設(shè)備進(jìn)一步包括一CPU，與所述USB收發(fā)裝置和所述充電單元相連，用于對所述USB收發(fā)裝置和所述充電單元進(jìn)行控制。
3.如權(quán)利要求2所述的便攜式電子設(shè)備，其特征在于，所述充電單元包括一充電電路和一充電管理模塊，所述充電電路的供電端與所述USB接口的供電端相連，所述充電管理模塊的電平狀態(tài)監(jiān)測線與所述USB接口的供電端相連。
4.如權(quán)利要求3所述的便攜式電子設(shè)備，其特征在于，所述充電單元進(jìn)一步包括一電平產(chǎn)生電路，串連在所述USB接口的供電端和接地端之間，用于外界電纜接頭插入USB接口時，在USB接口的供電端產(chǎn)生高電平，外界電纜接頭不插入USB接口時，在USB接口的供電端產(chǎn)生低電平。
5.如權(quán)利要求3所述的便攜式電子設(shè)備，其特征在于，所述的充電電路至少包括一個三極管、一降壓電阻、一場效應(yīng)管和一充電電池，其中，三極管的發(fā)射極和集電極、降壓電阻，場效應(yīng)管的源極和漏極以及充電電池串連；所述三極管的發(fā)射極為充電電路的供電端，與所述USB接口的供電端相連；所述充電管理模塊分別與所述CPU、三極管的基極、降壓電阻、場效應(yīng)管的柵極以及充電電池連接，用于根據(jù)CPU的控制命令對三極管、降壓電阻、場效應(yīng)管和充電電池進(jìn)行充電管理控制。
6.如權(quán)利要求1至5任一所述的便攜式電子設(shè)備，其特征在于，所述的便攜式電子設(shè)備為手機(jī)、手持電腦和MP3播放器。
7.如權(quán)利要求1、3、4或5所述的便攜式電子設(shè)備，其特征在于，所述的USB接口為USB插頭或USB插座。
8.一種便攜式電子設(shè)備充電裝置的充電接口，其特征在于，該充電接口包括供電端插芯和接地端插芯，其供電端插芯與充電裝置的供電端相連，其接地端與充電裝置的接地端相連，該充電接口與USB接口配套，其物理形狀和USB接口的物理形狀相同，該充電接口和USB接口相互插入時，其供電端插芯與USB接口中供電端對應(yīng)接觸，其接地端插芯與USB接口中接地端對應(yīng)接觸。
9.如權(quán)利要求8所述的充電接口，其特征在于，所述充電接口為USB插頭或USB插座，該充電接口的數(shù)據(jù)端空置，供電端與充電裝置的供電端相連，接地端與充電裝置的接地端相連。
10.一種便攜式電子設(shè)備充電裝置的擴(kuò)展頭，其特征在于，該擴(kuò)展頭包括一個輸入USB接口、一個充電接口和一個輸出USB接口，其中輸入USB接口包括兩個數(shù)據(jù)端、一個供電端和一個接地端，充電接口中至少包括一個供電端和一個接地端，輸出USB接口中包括兩個數(shù)據(jù)端插芯，一個供電端插芯和一個接地端插芯；輸入USB接口的數(shù)據(jù)端與輸出USB接口的數(shù)據(jù)端插芯對應(yīng)相連，輸入USB接口的供電端與輸出USB接口的供電端插芯相連，輸入USB接口的接地端與輸出USB接口的接地端插芯相連，充電接口的供電端與輸出USB接口的供電端插芯相連，充電接口的接地端與輸出USB接口的接地端插芯相連。
11.如權(quán)利要求10所述的便攜式電子設(shè)備充電裝置的擴(kuò)展頭，其特征在于，所述的充電接口為一USB插頭或USB插座，該USB插頭或USB插座的數(shù)據(jù)端與輸出USB接口的數(shù)據(jù)端插芯對應(yīng)相連，該USB插頭或USB插座的供電端與輸出USB接口的供電端插芯相連，該USB插頭或USB插座的接地端與輸出USB接口的接地端插芯相連。
12.如權(quán)利要求10或11所述的便攜式電子設(shè)備充電裝置的擴(kuò)展頭，其特征在于，所述的輸入USB接口為USB插頭或USB插座，所述的輸出USB接口為USB插頭或USB插座。
專利摘要本實用新型公開了一種便攜式電子設(shè)備及其充電裝置的充電接口和擴(kuò)展頭，所述便攜式電子設(shè)備至少包括一USB接口、USB收發(fā)裝置和充電單元，所述USB接口包括兩數(shù)據(jù)端、一供電端和一接地端，其數(shù)據(jù)端與USB收發(fā)裝置的數(shù)據(jù)端連接，其供電端與USB收發(fā)裝置的供電端和充電單元的供電端相連。所述充電接口可插入所述的USB接口，其供電端插芯與充電裝置的供電端相連，其接地端與充電裝置的接地端相連。所述擴(kuò)展頭包括一輸入USB接口、一充電接口和一輸出USB接口，輸出USB接口分別與USB接口和充電接口相連。本實用新型所述的便攜式電子設(shè)備及充電接口和擴(kuò)展頭，可以實現(xiàn)用一USB接口完成數(shù)據(jù)傳輸和充電的功能，從而減少便攜式電子設(shè)備的接口數(shù)量，降低成本，方便用戶使用。
文檔編號G06F1/26GK2739695SQ20042005960
公開日2005年11月9日 申請日期2004年5月18日 優(yōu)先權(quán)日2004年5月18日
發(fā)明者楊鵬亮, 牛彥凱 申請人:華為技術(shù)有限公司