專利名稱：智能usb充電器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種具有寬帶網(wǎng)絡(luò)調(diào)制解調(diào)功能的智能USB充電設(shè)備，可通過 USB接口為終端提供網(wǎng)絡(luò)共享功能。
背景技術(shù)：
目前手持終端幾乎統(tǒng)一采用了 USB接口作為充電及數(shù)據(jù)下載的主要通道。然而盡管USB接口本身可以同時進行數(shù)據(jù)傳輸和低壓直流供電，但沒有一種USB充電器在沒有PC 等桌面式智能設(shè)備的輔助下，可以同時將USB接口的數(shù)據(jù)和供電功能利用起來。另一個方面，手持終端為了進行數(shù)據(jù)傳輸，不得不借助GPRS、3G、WLAN等無線網(wǎng)絡(luò)進行下載，這種方式不僅功耗比較大，成本比較高，在信號穩(wěn)定性和帶寬方面也有較大限制。而寬帶電力線通信技術(shù)PLC (Power Line Communication)是利用電力線作為載體，在已有的家用電力線網(wǎng)絡(luò)上實現(xiàn)數(shù)據(jù)、語音和視頻等通信信號的同步和共享，該技術(shù)在發(fā)送端將載有信息的高頻信號調(diào)制到電力網(wǎng)絡(luò)上，利用電力線進行傳輸，在接收端，接收信息的解調(diào)器將高頻通信信號從交流電源中分離解調(diào)成數(shù)字信號，并傳送到對應(yīng)的通信終端，以實現(xiàn)信息傳遞。終端設(shè)備只需把帶有解調(diào)功能的PLC設(shè)備插到電源插頭，就可以實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)連接，進行具體的網(wǎng)絡(luò)通信。目前，電力線通信技術(shù)已廣泛應(yīng)用于局域網(wǎng)的搭建降低單獨綜合布線成本、克服WIFI覆蓋范圍小及信號死角等問題。目前PLC技術(shù)已通過全球局域網(wǎng)標準組織IEEE認證，現(xiàn)有經(jīng)過全球驗證的局域網(wǎng)(LAN)標準包括以太網(wǎng)和無線局域網(wǎng) WIFI標準的普及正是基于IEEE802. 3標準和IEEE802. 11標準的提出才得以成為可能。IEEE P1901標準是近年來IEEE面向電力線通信統(tǒng)一的標準，它聯(lián)合了整個行業(yè)，為電力線廣泛應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)通訊提速。目前IEEE P1901/Hom印Iug協(xié)議的物理層傳輸速率已實現(xiàn)500Mbps， 完全滿足USB等手持設(shè)備的帶寬需求。目前的IEEEP1901標準的電力通訊設(shè)備仍只有以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)調(diào)制解調(diào)能力，因此沒有一種低成本的，高魯棒性和高帶寬的有線嵌入式USB設(shè)備可以利用電力線通訊這樣的功能為USB終端提供信息服務(wù)。因此，一種速度快、穩(wěn)定性高、轉(zhuǎn)換成本低且能有效利用資源的智能USB充電器的實用新型是必要的應(yīng)用需求。

實用新型內(nèi)容本實用新型要解決的技術(shù)問題是現(xiàn)有的USB充電器不能同時提供嵌入式網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用和供電功能，使得USB連接方案增加了桌面式網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的需求而增加了應(yīng)用的復(fù)雜度， 從而影響了 USB數(shù)據(jù)傳輸功能的推廣等。為了解決上述技術(shù)問題，本實用新型提供了一種智能USB充電器，該插座集成有寬帶電力線Hom印lug/IEEE P1901網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)調(diào)制解調(diào)芯片和以太網(wǎng)USB轉(zhuǎn)換芯片， 通過搭載在電力網(wǎng)絡(luò)上的寬帶網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議，用戶可以通過該充電器進行數(shù)據(jù)密集型的 USB數(shù)據(jù)傳輸，如實時的音視頻下載，遠程的文件同步、傳輸，大量的數(shù)據(jù)備份和保存等；同時用戶也可通過網(wǎng)絡(luò)遠程控制該充電器的電力輸出，實現(xiàn)充電器的的智能化，如控制充電器的開關(guān)狀態(tài)，輸出電流、電壓或者功率，同時可以收集充電器上電力終端的功耗等實時數(shù)據(jù)。主要結(jié)構(gòu)包括1.電源適配單元，用于將家用220V交流電轉(zhuǎn)換為其他內(nèi)置單元所需的低壓直流電源，其中包括AC-DC開關(guān)電源模塊和DC-DC直流變壓模塊，將高壓交流強電轉(zhuǎn)換為可供調(diào)制解調(diào)芯片及USB終端使用的低壓直流電。如果調(diào)制解調(diào)芯片使用的電壓與USB輸出電壓不同，則需要兩個不同的DC-DC直流變壓模塊分別為兩設(shè)備供應(yīng)不同的電壓電源。2.網(wǎng)絡(luò)電力線調(diào)制解調(diào)單元，基于IEEEP1901/Hom印Iug協(xié)議，可以從電力線上獲取網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)，同時可以將插座收集的數(shù)據(jù)或者實時的監(jiān)控數(shù)據(jù)加載到電力線上。它包括 AR7400、AR1500芯片組；AR7400/AR1500是一套基于Hom印lug/IEEE P1901電力線通訊協(xié)議的調(diào)制解調(diào)芯片組，其中AR7400是數(shù)字基帶處理微控制器，是以ARM中央處理器為核心的片上系統(tǒng)(SoC)，AR1500是電力線通訊模擬前端芯片。AX88772是USB到以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)控制芯片。由AX88772搭配具備USB Host串行接口的微控制器，即可將以太網(wǎng)絡(luò)的連接性加入嵌入式系統(tǒng)中，微控制器不僅可經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)發(fā)送數(shù)據(jù)，也可達成遠程控制的功能。3. USB輸出端口，連接電力網(wǎng)絡(luò)調(diào)制解調(diào)單元，通過USB端口輸出/輸入通信數(shù)據(jù)和低壓供電，可包含USB HUB子單元，可同時支持多個USB端口的供電，及分時復(fù)用的數(shù)據(jù)交互；4.供電控制單元，利用調(diào)制解調(diào)單元輸出的網(wǎng)絡(luò)控制數(shù)據(jù)來控制低壓直流輸出的通斷、輸出電流和功率的大小，實現(xiàn)對USB電力輸出的控制；本實用新型的目的是通過以下技術(shù)方案來具體實現(xiàn)的一種智能USB充電器，其包括用于將家用交流電轉(zhuǎn)換為低壓直流電源的電源適配單元；從電力線上獲取網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)，同時將網(wǎng)絡(luò)信號加載到電力線上的網(wǎng)絡(luò)電力線調(diào)制解調(diào)單元；以及連接到調(diào)制解調(diào)單元，通過USB端口輸出/輸入通信數(shù)據(jù)的傳輸單元。所述的智能USB充電器可提供電力線遠程通訊端與充電器所連的USB終端設(shè)備的互聯(lián)信息同步與寬帶通訊。該智能USB充電器的網(wǎng)絡(luò)調(diào)制解調(diào)單元中可包含有USB接口輸出的電力線調(diào)制解調(diào)單元，也可包含有電力線網(wǎng)絡(luò)調(diào)制解調(diào)單元和以太網(wǎng)轉(zhuǎn)USB傳輸單元，用于電力線網(wǎng)絡(luò)信號到以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)信號再到USB協(xié)議信號的轉(zhuǎn)換。該智能USB充電器包含有一種電力線調(diào)制解調(diào)單元采用IEEE P1901或Hom印Iug 電力線通訊協(xié)議進行調(diào)制解調(diào)。與該智能USB充電器連接的USB終端設(shè)備，可根據(jù)自身的電池檢測狀態(tài)發(fā)送數(shù)字信號，網(wǎng)絡(luò)調(diào)制解調(diào)單元根據(jù)分析USB端發(fā)送的數(shù)字信號通知充電控制單元開關(guān)充電電路。與該智能USB充電器通過電力線連接的遠端電力通訊設(shè)備，可遠程發(fā)送電力線網(wǎng)絡(luò)信號，網(wǎng)絡(luò)調(diào)制解調(diào)單元根據(jù)分析USB端發(fā)送的數(shù)字信號通知充電控制單元開關(guān)充電電路。另外，該智能USB充電器可擴展為USB HUB，同時為不同USB端口的設(shè)備供電，以及基于時分復(fù)用的方式為不同USB端口的設(shè)備進行數(shù)據(jù)傳輸。本實用新型可以帶來的有益效果為減少對桌面式智能USB主控設(shè)備的需求，提供給家庭無處不在的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)吞吐能力，同時實現(xiàn)USB終端的電力利用智能化。
通過以下對本實用新型的實施例結(jié)合其附圖的描述，可以進一步理解其實用新型的目的、具體結(jié)構(gòu)特征和優(yōu)點。其中，附圖為圖1是本實用新型智能USB充電器的模塊組成及數(shù)據(jù)流向圖；圖2是連接本實用新型智能USB充電器的HUB接口應(yīng)用示意圖；圖3是連接本實用新型智能USB充電器的家庭網(wǎng)絡(luò)設(shè)備應(yīng)用示意具體實施方式
本實用新型是提出一種智能USB充電器，其具有電力線的寬帶網(wǎng)絡(luò)調(diào)制解調(diào)功能，具有USB數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)通信能力，具有收集USB或電力線網(wǎng)絡(luò)信號用于控制其充電行為的能力，實用能力較強。本實用新型的最佳實施例提供了一種智能USB充電器，其提供電力輸出、網(wǎng)絡(luò)通信接口以及遠程控制的能力。智能USB充電器的組成如圖1所示，線路a為電力線的上行線路，加載了 220v交流電及高頻電力通訊信號，經(jīng)過單元1-電源適配單元將220V交流電轉(zhuǎn)化為3. 3v和5v直流電，用于為插座內(nèi)部的各個模塊供電；線路b為載有高頻數(shù)字信號的電力信號線，經(jīng)過單元 2-網(wǎng)絡(luò)電力線調(diào)制解調(diào)單元將網(wǎng)絡(luò)信號從電力信號上分離出來，單元2主要是由基于IEEE P1901/Hom印Iug技術(shù)的電力線通訊基帶處理芯片組AR7400/AR1500和USB以太網(wǎng)轉(zhuǎn)換芯片 AX88772實現(xiàn)，單元2與單元3USB輸出端口之間傳遞USB數(shù)據(jù)信號，單元3USB輸出端口與 USB終端設(shè)備進行通信；同時，單元2可將電力線通訊芯片的窄帶控制信號通過GPIO，UART 或SPI等窄帶控制接口將數(shù)據(jù)d-控制數(shù)據(jù)傳遞給單元4供電控制單元，單元4根據(jù)數(shù)據(jù)d 的信息控制電力輸出e，從而實現(xiàn)對電力輸出g的控制。實施例一圖2為本實用新型應(yīng)用于USB HUB充電器的實施例，該實施例中，智能 USB充電器的上行連接加載有以太網(wǎng)信號的電力網(wǎng)絡(luò)，通過擁有PLC解調(diào)能力的調(diào)制解調(diào)單元獲取以太網(wǎng)通信信號，USB輸出模塊進行HUB式一對多連接，實現(xiàn)了多路USB充電功能及分時復(fù)用的USB數(shù)據(jù)線功能。實施例二 圖為本實用新型應(yīng)用于家用電力通訊網(wǎng)絡(luò)的實施例，該實施例中，家庭網(wǎng)絡(luò)接入總控端有一臺電力通訊調(diào)制解調(diào)路由器，在家庭電力網(wǎng)絡(luò)中的各個電源節(jié)點，可同時接入多臺智能USB充電器，為USB設(shè)備提供電力及網(wǎng)絡(luò)信息的傳輸。由于電力通訊協(xié)議是基于CSMA/CD的協(xié)議，盡管電源網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備在進行數(shù)據(jù)傳輸時不會產(chǎn)生網(wǎng)絡(luò)沖突， 但帶寬將隨著該智能充電器全速網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)墓?jié)點增多而成比例下降。但500Mbps的物理層帶寬遠遠超過了目前IOMb以內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)實際需求。綜上所訴，本實用新型智能USB充電器不僅可以同時提供數(shù)據(jù)傳輸和電力供應(yīng)， 并且可以遠程控制該充電器的充電狀況；可以通過USB HUB并聯(lián)，提供多端口的供電與網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸。以上僅為實用新型的較佳實例，并非用于限定本實用新型的保護范圍。凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改如芯片型號的替換、其他電路等同替換、改進等，均應(yīng)涵蓋在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種智能USB充電器，其特征在于其包括用于將日用交流電轉(zhuǎn)換為低壓直流電源的電源適配單元；從電力線上獲取網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)，同時實時的控制USB直流供電開關(guān)的網(wǎng)絡(luò)電力線調(diào)制解調(diào)單元；以及連接到調(diào)制解調(diào)單元，USB接口單元。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能USB充電器，其特征在于所述的USB充電器可提供電力線遠程通訊端與充電器所連的USB終端設(shè)備的互聯(lián)同步與寬帶通訊。
3.根據(jù)權(quán)利要求1和要求2所述的智能USB充電器，其特征在于所述智能USB充電器的網(wǎng)絡(luò)調(diào)制解調(diào)單元中可包含有USB接口輸出的電力線調(diào)制解調(diào)單元；或包含有電力線網(wǎng)絡(luò)調(diào)制解調(diào)單元和以太網(wǎng)轉(zhuǎn)USB傳輸單元，用于電力線網(wǎng)絡(luò)信號到以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)信號再到 USB協(xié)議信號的轉(zhuǎn)換。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能USB充電器，其特征在于所述電力線調(diào)制解調(diào)單元采用IEEE P1901或Hom印Iug電力線通訊協(xié)議進行調(diào)制解調(diào)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能USB充電器，其特征在于所述的USB終端設(shè)備可根據(jù)自身的電池檢測狀態(tài)發(fā)送數(shù)字信號，網(wǎng)絡(luò)調(diào)制解調(diào)單元根據(jù)分析USB端發(fā)送的數(shù)字信號通知充電控制單元開關(guān)充電電路。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能USB充電器，其特征在于所述的遠端電力通訊設(shè)備可遠程發(fā)送電力線網(wǎng)絡(luò)信號，網(wǎng)絡(luò)調(diào)制解調(diào)單元根據(jù)分析USB端發(fā)送的數(shù)字信號通知充電控制單元開關(guān)充電電路。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能USB充電器，其特征在于所述的智能USB充電器可擴展為USB HUB,同時為不同USB端口的設(shè)備供電，以及基于時分復(fù)用的方式為不同USB端口的設(shè)備進行數(shù)據(jù)傳輸。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能USB充電器，其特征在于所述的智能USB充電器的USB 端口可遵循USB1. X，USB2. 0，USB3. O等協(xié)議；電力線通訊端口可遵循Hom印lug，HomePNA等協(xié)議。
專利摘要本實用新型提供了一種智能USB充電器，其具備網(wǎng)絡(luò)通信能力，由電力線調(diào)制解調(diào)單元，USB輸出端口單元，交流電適配單元，充電控制單元組成，它具有基于IEEE P1901/Homeplug協(xié)議的寬帶電力線調(diào)制解調(diào)能力，同時具有USB供電和通信端口，可以遠程控制充電器本身開關(guān)狀態(tài)，遠程控制連接在其上的智能終端的狀態(tài)，有效地提供給家庭無處不在的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)吞吐能力，同時實現(xiàn)電力利用的智能化。
文檔編號H02J7/02GK202134948SQ201120111008
公開日2012年2月1日 申請日期2011年4月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月15日
發(fā)明者張宇, 李竑侃, 趙為 申請人:張宇, 李竑侃, 趙為