USB充电插座的制作方法

本实用新型涉及低压电气领域，具体地涉及一种USB充电插座。

背景技术：

开关插座是人们生活中常用的电器附件。随着社会经济的发展和生活水平的提高，越来越多的消费电子产品也得到普及，人们对开关插座的功能的要求也越来越高。

对于USB充电插座而言，为了将强电部分和弱电部分整合在一起，插座内部的PCB电路板、插套组件、压板、安全门等部件之间的位置如何排布，才能够不仅满足其结构紧凑性的要求，同时还能够防止电路温升和强弱电之间的干扰，确保用户的使用安全性和可靠性是一个普遍而又亟待解决的问题。

在现有技术中，用于USB充电插座的PCB电路板，其内部的输出整流电路通常选用肖特基二极管，充电效率低，并且电路温升较高。并且，在输出滤波电路后直接输出电压、电流至USB输出接口，与IPHONE、SAMSUNG手机、IPAD等不能很好匹配，导致充电功率小，充电时间长，达不到原装充电器的效果。

与此同时，PCB电路板上还设置有导电触片，导电插套的导电端子上设置有导电压片，为了实现PCB电路板与导电插套之间的电连接，导电触片与导电压片之间彼此压紧以形成强挤接触。为了防止PCB电路板压迫导电插套和导电压片，导电触片与导电压片之间还配合连接有支撑柱，从而起到底部支撑的作用。然而，上述设计结构复杂，生产和安装成本较高，并且电连接的稳定性和可靠性有待提升。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种USB充电插座，其电连接更加稳定可靠，充电效率更高。该USB充电插座，其包括：一个面盖，其上开设有至少一组两极插孔、至少一组三极插孔以及至少一个USB插口；一个底座，其可拆卸地连接到所述面盖，所述底座与所述面盖之间形成有容纳腔室；一个印刷线路板，其容置在所述底座内部的一侧，并能够电连接到插入到所述USB插口中的待充电设备；一个导电片组件，其容置在所述底座内部的另一侧，并包括一个一体化N极导电片，一个一体化L极导电片以及一个一体化E极导电片，其中所述一体化N极导电片、所述一体化L极导电片、所述一体化E极导电片分别经过弯折形成复数个插口，所述复数个插口交错排布，以形成至少一个两极插套和至少一个三极插套；以及至少一个两极保护门和至少一个三极保护门，以预定间隔可滑动地连接在所述面盖的内表面，其中所述两极保护门和所述三极保护门的运动方向彼此垂直。通过采用上述一体化导电片的设计，能够大幅提升导电片的导电性能，使得供电更为稳定可靠，载流高并且温升低，还能有效提高生产效率。

依据本实用新型的一个方面，USB充电插座还包括一个压板座，其位于所述面盖与所述底座之间，所述压板座具有一个支撑面板，其上开设有允许三极插头插入的三极插孔；以及复数个延伸筋，连接在所述支撑面板的下方，并能够插入所述底座的内部，以将所述三极插套压紧在所述压板座与所述底座之间，防止插头在拔出时其下方的插套发生弹起。

依据本实用新型的另一方面，所述支撑面板上设置有至少两个支撑滑轨，其分别对应地支撑于所述三极保护门的两个侧部，以使得所述三极保护门能够沿所述滑轨实现更为灵活且可靠的滑动。

依据本实用新型的再一方面，所述面盖的内表面上设置有至少一个用于分隔强电区和弱电区的第一挡筋，所述强电区的内部设置有至少一个用于分隔所述两极保护门和所述三极保护门的第二挡筋，所述第一挡筋垂直于所述第二挡筋。通过上述设计，能够保证供电安全，避免强弱电之间受到电弧或电路温升的不良影响。

依据本实用新型的又一方面，所述底座内部用于安装所述两极插套的中间位置处还设置有一个支撑筋，所述两极保护门上设置有一个用于配合所述支撑筋的滑动槽，以使得所述两极保护门能够沿着所述支撑筋实现灵活的滑动。

依据本实用新型的又一方面，所述面盖的内表面上设置有一个导向件，所述三极保护门的中部开设有一个通孔，所述三极保护门通过所述通孔套设于所述导向件，以使得所述三极保护门沿着所述导向件以预定路径实现可靠的滑动。

依据本实用新型的又一方面，所述导向件和所述面盖的端壁之间抵接有一个第一复位件，所述三极保护门的靠近所述面盖的一端设置有一个定位突起，所述第一复位件的中部套设于所述定位突起。通过采用第一复位件上述连接方式，不仅能够更为可靠和灵活地实现三极保护门的开启和关闭，还能够有效节省三极保护门的运动空间，增强插座整体结构上的紧凑性。

依据本实用新型的又一方面，所述两极保护门通过一个第二复位件可滑动地连接于所述面盖，所述面盖的内表面上还设置一个挡块，所述两极保护门的中部开设有一个凹槽，所述第二复位件的一端容置于所述凹槽，所述第二复位件的另一端抵靠于所述挡块。通过采用第二复位件的上述连接方式，不仅能够更为可靠和灵活地实现两极保护门的开启和关闭，还能够有效节省两极保护门的运动空间，增强插座整体结构上的紧凑性。

依据本实用新型的又一方面，所述印刷线路板上分别设置有一根N极导线和一根L极导线，其中所述N极导线的延伸端通过压力点焊的方式连接到所述一体化N极导电片，所述L极导线的延伸端通过压力点焊的方式连接到所述一体化L极导电片，以增强电连接稳定性，同时还能提高生产效率。

依据本实用新型的又一方面，所述印刷线路板上形成有：一个输入整流电路，其输入端连接到交流电源；一个第一滤波电路，其连接到所述输入整流电路的输出端；一个RCD吸收电路，其连接到所述第一滤波电路的输出端；一个DC-DC变换电路，其连接到所述RCD吸收电路的输出端；一个主控电路，其用于控制所述DC-DC变换电路；一个输出同步整流电路，其连接到所述DC-DC变换电路的输出端，并具有一个MOS场效应管；一个第二滤波电路，其连接到所述输出同步整流电路的输出端；一个智能充电识别电路，其连接到所述第二滤波电路的输出端；以及一个USB输出电路，其连接到所述智能充电识别电路的输出端，并具有至少一个USB端口。通过上述设计能够有效减小整流功率损耗，电路温升更小，通过智能模块自动判断待充电设备的充电识别电压，充电效率达到原装充电器效果。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行详细说明。其中：

图1为本实用新型一种实施方式的USB充电插座的面盖的结构示意图；

图2为本实用新型一种实施方式的USB充电插座的局部结构示意图，其中去掉了面盖；

图3为图2的结构分解示意图；

图4为本实用新型的印刷电路板的电路原理框图；以及

图5为本实用新型的印刷电路板的电路原理图。

标号说明

面盖10 印刷线路板30

USB插口101 输入整流电路31

导向件13 第一滤波电路32

底座20 RCD吸收电路33

支撑筋21 DC-DC变换电路34

主控电路35 第二复位件51

输出同步整流电路36 凹槽52

第二滤波电路37 滑动槽55

智能充电识别电路38 三极保护门60

USB输出电路39 通孔61

USB端口391 第一复位件62

导电片组件40 压板座70

一体化N极导电片41 支撑面板71

一体化L极导电片42 支撑滑轨71a

一体化E极导电片43 第一挡筋11

两极插套44 第二挡筋12

三极插套45 MOS场效应管Q1

两极保护门50 USB端口391

具体实施方式

为了对实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本实用新型的具体实施方式，在各图中相同的标号表示结构相同或结构相似但功能相同的部件。

在本文中，“示意性”表示“充当实例、例子或说明”，不应将在本文中被描述为“示意性”的任何图示、实施方式解释为一种更优选的或更具优点的技术方案。

为使图面简洁，各图中只示意性地表示出了与本实用新型相关的部分，它们并不代表其作为产品的实际结构。另外，为使图面简洁便于理解，在有些图中具有相同结构或功能的部件，仅示意性地绘示了其中的一个，或仅标出了其中的一个。

在本文中，“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等仅用于表示相关部分之间的位置关系，而非限定它们的绝对位置。

在本文中，“第一”、“第二”等仅用于彼此的区分，而非表示它们的重要程度及顺序等。

在本文中，“平行”、“垂直”等并非严格的数学和/或几何学意义上的限制，还包含本领域技术人员可以理解的且制造或使用等允许的误差。

本实用新型公开了一种USB充电插座。该USB充电插座包括一个面盖10和一个底座20。底座20可拆卸地连接到所述面盖10，面盖10上开设有至少一组两极插孔、至少一组三极插孔以及至少一个USB插口。所述底座20与所述面盖10之间形成有容纳腔室。该容纳腔室内部还设置有一个印刷线路板30以及一个导电片组件40，以分别实现直流和交流的供电。

结合图1和图2所示，根据本实用新型的一种可选实施方式，面盖10上开设有一组两极插孔、一组三极插孔以及一个USB插口11。印刷线路板30容置在所述底座20内部的一侧，并能够电连接到插入到所述USB插口11中的待充电设备。导电片组件40容置在所述底座20内部的另一侧。优选的是，底座20上设置有复数个卡接部21，所述面盖10上设置有复数个卡扣部12，复数个卡接部21与复数个卡扣部12之间相互配合，以实现所述面盖10与所述底座之间的可拆卸连接。

参阅图3，值得指出的是，导电片组件40由三个采用铜材质的一体化导电片组成，即一个一体化N极导电片41，一个一体化L极导电片42以及一个一体化E极导电片43。所述一体化N极导电片41经过冲压和弯折形成复数个N极插口。所述一体化L极导电片42经过冲压和弯折形成复数个L极插口，所述一体化E极导电片43经过冲压和弯折形成至少一个E极插口。这些插口之间通过交错排布能够形成至少一个两极插套和至少一个三极插套。作为一种可选实施方式，所述一体化N极导电片41经过冲压和弯折形成两个N极插口。所述一体化L极导电片42经过冲压和弯折形成两个L极插口。所述一体化E极导电片43经过冲压和弯折形成一个E极插口。所述两个L极插口、两个N极插口以及一个E极插口通过交错排布，最终形成一个两极插套44和一个三极插套45。通过采用上述一体化导电片的设计，能够大幅提升导电片的导电性能，使得供电更为稳定可靠，载流高并且温升低。同时，还能够减少现有技术采用的铆接工艺，不仅增强了电气安全性，还有效提高了生产效率。

为了防止单极插入，降低因儿童误操作而带来的安全隐患，作为一种具体实施方式，在两极插套44与面盖10之间还设置有一个两极保护门50。与此同时，在三极插套45与面盖10之间还设置有一个三极保护门60，以进一步增强插座使用的安全性。根据本实用新型的一个优选实施例，两极保护门50和三极保护门60可滑动地连接在所述面盖10的内表面，并且两极保护门50和三极保护门60之间保持预定间隔。作为一种优选实施例，所述两极保护门50和所述三极保护门60的运动方向彼此垂直，以增强插座结构的紧凑性。

考虑到三极保护门60滑动的稳定性，所述USB充电插座还包括一个压板座70。所述压板座70位于所述面盖10与所述底座20之间，并能够起到支撑三极保护门60的作用。结合图3所示，所述压板座70具有一个支撑面板71以及复数个延伸筋72。支撑面板71上开设有允许三极插头插入的三极插孔。复数个延伸筋72连接在所述支撑面板71的下方，并能够插入所述底座20的内部，以将所述三极插套45压紧在所述压板座70与所述底座20之间。通过采用上述设计，使得压板座70能够更好地压住位于其下部的三极插套45，防止插头在拔出时其下方的插套发生弹起。

为了使得三极保护门60的滑动过程更为顺畅，较佳的是，所述支撑面板71上设置有至少两个支撑滑轨71a，这两个支撑滑轨71a分别对应地支撑于所述三极保护门60的两个侧部。为了一种优选实施例，结合图3所示，支撑滑轨71a的个数还可以是三个，即所述支撑面板71的中部设置有一个支撑滑轨71a，所述支撑面板71的侧部上设置有两个支撑滑轨71a。通过采用上述设计，能够使得三极保护门60受到的支撑作用力更加均衡，所述三极保护门60能够沿所述滑轨71a实现更为灵活并且可靠的滑动。

回到图1，为了确保供电安全，避免强弱电之间受到电弧或电路温升的不良影响，所述面盖10的内表面上设置有至少一个第一挡筋11，该第一挡筋11用于分隔强电区和弱电区，以减少电路干扰。所述强电区的内部设置有至少一个第二挡筋12，该第二挡筋12用于分隔所述两极保护门50和所述三极保护门60。优选的是，所述第一挡筋11垂直于所述第二挡筋12。可以理解的是，第一挡筋11和第二挡筋12可以是分体式结构也可以是一体式结构，本领域技术人员可做适应性变型。

为了增强两极保护门50滑动的可靠性，所述底座20内部用于安装所述两极插套44的中间位置处还设置有一个支撑筋21。所述两极保护门50上设置有一个滑动槽55。该滑动槽51与所述支撑筋21相配合，以使得所述两极保护门50能够沿着所述支撑筋21实现灵活的滑动。

为了起到导向的作用，所述面盖10的内表面上设置有一个导向件13，所述三极保护门60的中部开设有一个通孔61。所述三极保护门60通过所述通孔61套设于所述导向件13，以使得所述三极保护门60沿着所述导向件13以预定路径实现滑动。

优选的是，所述导向件13和所述面盖10的端壁之间抵接有一个第一复位件62，所述三极保护门60的靠近所述面盖10的一端设置有一个定位突起，所述第一复位件62的中部套设于所述定位突起。三极保护门60在外力作用下实现开启，并能够在第一复位件62的作用下实现复位。通过采用第一复位件62上述连接方式，不仅能够更为可靠和灵活地实现三极保护门60的开启和关闭，还能够有效节省三极保护门60的运动空间，增强了本实用新型插座整体结构上的紧凑性。

优选的是，所述两极保护门50通过一个第二复位件51可滑动地连接于所述面盖10，所述面盖10的内表面上还设置一个挡块14，所述两极保护门50的中部开设有一个凹槽52，所述第二复位件51的一端容置于所述凹槽52，所述第二复位件51的另一端抵靠于所述挡块14。两极保护门50在外力作用下实现开启，并能够在第二复位件51的作用下实现复位。通过采用第二复位件51的上述连接方式，不仅能够更为可靠和灵活地实现两极保护门50的开启和关闭，还能够有效节省两极保护门50的运动空间，进一步增强了本实用新型插座整体结构上的紧凑性。

所述印刷线路板30上分别设置有一根N极导线301和一根L极导线302。所述N极导线301的延伸端通过压力点焊的方式连接到所述一体化N极导电片41，所述L极导线302的延伸端通过压力点焊的方式连接到所述一体化L极导电片42。通过采用点焊连接的发生，使得印刷线路板30与导电片之间的连接更加精准并且牢固可靠，因此其具备较好的电连接稳定性。与此同时，相比于现有技术中复杂的机械连接而言，本实用新型的点焊连接方式更加简单高效，故有效提高了生产效率。

为了实现较佳的USB充电的效果，参阅图4，本实用新型的印刷线路板30上形成有：一个输入整流电路31、一个第一滤波电路32、一个RCD吸收电路33、一个DC-DC变换电路34、一个主控电路35、一个输出同步整流电路36、一个智能充电识别电路38以及一个USB输出电路39。

结合图5所示，输入整流电路31的输入端连接到交流电源，从而能够将交流电整流成直流电。第一滤波电路32的输入端连接到所述输入整流电路31的输出端，从而滤去整流输出电压中的纹波。第一滤波电路32的输出端连接到RCD吸收电路33的输入端。RCD吸收电路33的输出端连接到DC-DC变换电路34的输入端。DC-DC变换电路34的输入端还连接有一个主控电路35。为了起到二次整流和滤波的效果，DC-DC变换电路34的输出端连接有输出同步整流电路36。所述输出同步整流电路36的输出端连接有第二滤波电路37。

具体来说，现有技术中的输出整流电路通常采用肖特基二极管整流，其特性是正向导通，导通会有个导通压降，一般在0.3V-0.5V。依据公式：功率＝U*I，假设电流＝3A，则在该二极管上的功率损耗＝0.4V*3A＝1.2W，对于5V/3A的充电器来讲，约有8％的功率损耗。

然而，根据本实用新型的输出同步整流电路36，采用MOS场效应管Q1，该MOS场效应管Q1的导通电阻只有6.3mΩ，如果通过其电流为3A，则导通压降约为0.02V，功率消耗仅为0.06W，对于5V/3A的充电器来讲，约有0.4％的功率损耗。从实际平均效率的测试看，同步整流方案平均效率在80％以上，而普通整流电路的效率在70％左右。两者外壳的温度相差10度以上。因此，相比现有技术来说，使用MOS场效应管Q1的输出同步整流电路36的插座，其外壳的温度平均降低10度以上，更加节能环保。

值得指出的是，在本实用新型中，所述第二滤波电路37的输出端还连接有智能充电识别电路38，智能充电识别电路38能够智能地识别待充电设备的输入电压的大小来控制电路输出电流的大小，来供给待充电设备最佳的充电方案。所述智能充电识别电路38的输出端连接有USB输出电路39。USB输出电路39的输出端设置有至少一个USB端口391，以用于连接例如手机、平板电脑等待充电的电子设备。

作为一种优选实施方式，所述USB端口391为USB2.0的接口，其具有4个引脚，其中负责识别电压大小的是D+/D-两个引脚，通过D+/D-这两个引脚，识别充电设备的电压大小，来最终确定充电电流大小。

举例来说，由于智能手机的充电电流大小是固定的，那么就只能有电流输出方来匹配智能手机的充电电流，从而实现最佳的充电方案。一般的充电器不具有识别功能，或者只能识别个别的手机型号，在识别不了的情况下，要么用500mA的最小电流充电，相应的充电时间变长；要么就是充电器的标准电流充电，损害手机电池性能。相比之下，本实用新型的智能识别电路则可以通过USB2.0接口上的D+/D-两个引脚，智能识别手机的电压大小，调节充电器输出电流大小，做到智能充电。

综上所述，根据本实用新型的USB充电插座，能自动判断目前市面上的绝大多数智能电子产品的充电识别电压，使其与大多数的手机、平板电脑设备达到完美兼容，减小整流功率损耗，提升充电输出功率，充电效率达到原装充电器效果。

应当理解，虽然本说明书是按照各个实施例描述的，但并非每个实施例仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本实用新型的可行性实施例的具体说明，它们并非用以限制本实用新型的保护范围，凡未脱离本实用新型技艺精神所作的等效实施方案或变更，如特征的组合、分割或重复，均应包含在本实用新型的保护范围之内。