[发明专利]具有充电保护功能的USB端口连接器及其实现方法

说明书

技术领域

本发明涉及USB端口连接器，尤其涉及一种具有充电保护功能的USB-AM端口连接器。

背景技术

现在的手机、平板电脑等数码电子产品普遍采用锂离子电池供电，以手机为例，基本配置包括手机、充电器、充电和数据传输用连线等部分组成。先说充电器，现在手机配备充电器均具有恒流（CC），恒压（CV）功能，标准参数主要有输入电压，输入电流，输出电压，输出电流，其中这里的输出电压就是指CV，常见的就是5.1V，输出电流就是CC，一般标准的是1A、1.5A、2.1A，这里数值表示的是充电器可以提供的最大充电电流值。充电器端常见的故障就是电子元件质量问题或者电子元件老化等原因导致是输出电压升高，也就是CV恒压功能失控，当输出电压高于手机端的安全范围时，就会发生损毁手机事情发生。再说手机端，锂离子电池本身具有充电保护电路，其中一项就是过充保护，过充保护的使能电压一般是4.2V--4.35V之间，视电池的不同略有差异，在标准的充电电压（5V），由于充电时锂电池的电压是缓慢上升的，当电压上升至接近保护电压（电池的恒压充电阶段）时，充电电流逐渐减小，当充电电流小于一定值时，锂电池也就基本充满电了，如果充电保护电路失效，再继续充电，电池电压将继续升高，如果充电器端的电压再高于标准电压，这时候就容易引起锂离子电池燃烧爆炸。从已经发生的多起充电伤人事件的事故分析，极有可能是上述的原因，因为引起锂离子电池爆炸的原因，一是过电压充电，另外就是短路引起燃烧。

手机、平板电脑等电子产品在充电结束后，充电器与电子产品之间不会自动断开，需要人们手动分开，由此而引发的充电安全事故时常发生。长时间的过度饱和充电，会加速电池的老化，缩短电池使用寿命，除了不利于节能环保，同时也更存在着安全隐患。因此各种充电保护装置如雨后春笋般纷纷面市，尤其是利用充电数据线而开发的断电保护装置。这种断电保护装置普遍利用电池（尤其是锂离子）恒压充电（CV）阶段充电电流的逐渐减小的特点来判断电池是否充满电，进而实施断电保护。这种只检测恒压（CV）充电阶段充电电流的逐渐减小的特点来判断电池是否充满电的方法，普遍存在以下缺点和不足：最小电流检测法，需要预先设定了一个阈值，用检测到的逐渐减小的当前充电电流值与预先设定的阈值进行比较，当检测到的电流值小于阈值时，判断充电完成，断电保护电路工作，防止过度充电。但阈值预先设定，无法根据不同设备、电池、充电电压等进行调节，在使用时固定阈值比较法无法实现智能或自动检测。固定阈值设置大了，会出现提前断电保护，导致充电不足，出现欠充；固定阈值设置小了，导致充电时间过长，特别是有些设备在充电结束时也会消耗充电器的电流，一旦这个电流大于所设定的固定阈值电流，断电保护装置将会失效，不能实现保护功能。

发明内容

本发明是要解决现有技术的上述问题，提出一种能自动识别输入电压、在电池充满时自动断电、并且具有多种保护功能的USB端口连接器。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案是设计一种具有充电保护功能的USB端口连接器，典型应用包括依次连接的USB插头端、连接线、输出端，连接线内包含充电数据线、正极导线和负极导线，其在USB插头端或输出端内设置充电保护电路，所述充电保护电路具有连接在充电正极导线和负极导线之间的电压检测单元、串接在充电回路中的电流侦测单元、连接电压检测单元和电流侦测单元的中央处理单元、串接在充电回路中的电子开关，其中所述电压检测单元用于检测输入电压，中央处理单元接收所测电压信号，自动识别输入端电源的输入电压等级，当输入电压超出安全电压范围时控制所述电子开关截止，使充电回路断开，实施过压保护功能；所述电流侦测单元用于侦测充电电流，中央处理单元接收所测电流信号，当发生过电流或短路时控制所述电子开关截止，使充电回路断开；所述中央处理单元根据恒流充电阶段的最大安全充电电流（I恒流）和输入电压等级按公式：I截止=I恒流/N计算出充电截止电流阈值（I截止），公式中的N为充电参数，充电参数对应输入电压等级有多个值，充电参数存储在中央处理单元的存储器中，在运算公式时对应地调用N值，中央处理单元通过电流侦测单元实时监控恒压阶段的充电电流，当充电电流低于充电截止电流阈值时再延时一段时间，控制所述电子开关截止，使充电回路断开。