一种usb受电设备的电能自动补偿装置制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种USB受电设备的电能自动补偿装置，它属于连接装置领域，具体包括电脑USB插口、后端电路和USB接口，其特征在于：还包括电池充电管理模块、充电电路、电池放电开关、DC/DC升压电路和USB插入检测模块，电脑USB插口、USB接口、电池充电管理模块、充电电池、电池放电开关、DC/DC升压电路和后端电路依次连接，USB接口、USB插入检测模块和电池放电开关依次连接。本实用新型解决了目前的3G/4G上行通讯接入的路由器的USB接口的供电电路需外置AC/DC电源，造成成本过高和操作不便的缺点，提供一种低成本的USB受电设备的电能自动补偿装置。
【专利说明】
【技术领域】
[0001] 本实用新型属于连接装置领域，具体涉及一种USB受电设备的电能自动补偿装 置。 一种USB受电设备的电能自动补偿装置
【背景技术】
[0002] 目前市场上的各类家用和商用采用3G/4G上行通讯接入的路由器，其正常工作电 流为600?900mA左右，在开机、拨号等过程中，瞬间需要较大电流，一般至少需要1200mA 以上。
[0003] 目前的解决办法是外置一个AC/DC电源，这不仅不方便，而且成本高，特别在一些 不方便提供额外AC电源接口的地方，更为不方便。 实用新型内容
[0004] 本实用新型要解决的技术问题是针对目前的3G/4G上行通讯接入的路由器的USB 接口的供电电路需外置AC/DC电源，造成成本过高和操作不便的缺点，为此提供一种低成 本的USB受电设备的电能自动补偿装置。
[0005] 为了解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：
[0006] 一种USB受电设备的电能自动补偿装置，包括电脑USB插口、后端电路和USB接 口，还包括电池充电管理模块、充电电路、电池放电开关、DC/DC升压电路和USB插入检测模 块，电脑USB插口、USB接口、电池充电管理模块、充电电池、电池放电开关、DC/DC升压电路 和后端电路依次连接，USB接口、USB插入检测模块和电池放电开关依次连接。
[0007] 采用本实用新型一种USB受电设备的电能自动补偿装置具有如下技术效果：
[0008] 通过可充电电池实现后端电路瞬间所需的较大电流；通过电池充放电电路实现充 电电池的充电管理；通过DC/DC升压电路，实现电池电压到后端电路所需的电压；通过USB 插入检测机制，实现电池的放电管理。当需要提升USB接口的供电电源时，通过电池充电管 理模块打开电池放电开关，通过DC/DC电压电路增大USB接口的供电电流，为后端电路提供 适当的电流。本实用新型没有外设AC/DC模块，无需额外提供AC/DC模块的电源接口，避免 操作不便，减少成本。另外，这类设备的平均功耗小于2个USB端口的叠加供电电流要求。 通过电池的蓄电能力，在受电设备瞬间所需较大功耗的时候，提供足够的电流，保证DC/DC 电源电路能够给予受电设备所需的电流和电压要求。
[0009] 进一步，所述的电池充电管理模块包括稳压芯片、第一三极管、第二三极管、第 三三极管、第一二极管、第二二极管和第一发光二极管，稳压芯片的输入端与USB接口连 接，稳压芯片的输出端依次通过第一电阻和第二电阻与第一发光二极管的正极连接，第一 发光二极管的负极与第一三极管的集电极连接，稳压芯片的输出端通过第三电阻与第二二 极管的正极端连接，第二二极管的负极端与充电电池连接，第一二极管的负极端与第二二 极管的正极端连接，第二二极管的负极端通过第五电阻与第二三极管的集电极连接，第 一二极管的正极端通过第六电阻与第三三极管的基极连接，第一三极管的发射极、第二三 极管的发射极和第三三极管的发射极均接地，第一三极管的基极和第二三极管的基极均与 USB接口连接，第三三极管的集电极与充电电池的输出端连接。稳压芯片用于对由USB接口 输入的电压稳压；若第一三极管和第二三极管的基极均为低电平，则第一三极管和第二三 极管均截止，稳压芯片输出的电流直接经过第一电阻和第一二极管后与第三电阻的电流的 叠加输入充电电池，为蓄电池充电；当第一三极管的基极为高电平时，第一三极管导通，第 四电阻对流入第一二极管的电流分流作用，降低充电电池的充电速度，当第二三极管的基 极为高电平时，进一步降低流入第一二极管的电流大小，因此再次降低充电电池的充电速 度。因此，当第一三极管的基极和第二三极管的基极给予高电平，即可打开对应的三极管， 从而导通整个充电回路。应用三极管的电流控制功能，实现电流的控制。从而实现快充大 电流和慢充小电流的电流输出控制，以符合不同电池的充电曲线要求。
[0010] 进一步，所述的USB插入检测模块包括第十一二极管、第十二二极管、第十三二 极管、场效应管、第十一电容和击穿二极管，第十一二极管的正极端与USB接口连接，第 十一二极管的负极端一条支路通过第十一电阻与场效应管的栅极端连接，另一条支路与 第十二二极管的正极端连接，第十二二极管的负极端与第十三二极管的正极端连接，第 十三二极管的负极端通过第十三电阻与充电电池的负极端连接，场效应管的源极通过第 十四电阻接地，场效应管的栅极通过第十一电容接地，场效应管的漏极与击穿二极管的负 极端连接，场效应管的漏极与击穿二极管的正极端连接。当USB插入时，场效应管的栅极电 压为高电平，从而是场效应管导通，使充电电池的负极端接地，从而导通充电电池的充电回 路，充电电池能对后端电路放电。击穿二极管起到对场效应管的保护作用，在场效应管的两 端电压过高时，击穿二极管导通，电流直接流入地；第i^一电容过滤由第i^一二极管的负极 端输出的电流中的杂波信号。因此，当USB不插入设备的时候暨设备不在使用的时候，确保 电池不会放电。
[0011] 因此，本实用新型的有益效果为：
[0012] 1、瞬间超出两个PC(电脑）的USB端口所能供电电流能力的设备，需要接入和使 用PC (电脑）的两个USB端口的供电方案。
[0013] 2、采用可充电电池的方式，实现能量/电流的补充；并在设备不使用的时候，可关 闭电池的供电电路。
[0014] 3、通过DC/DC电压变化方式，为受电设备提供所需的可靠和稳定的电压、电流。
【专利附图】
【附图说明】
[0015] 图1是本实用新型一种USB受电设备的电能自动补偿装置的实施例的结构图。
[0016] 图2是图1的电池充电管理模块的电路原理图。
[0017] 图3是图1的USB插入检测模块的电路原理图。
【具体实施方式】
[0018] 下面结合附图对本实用新型做进一步说明：
[0019] 如图1所示，本实用新型一种USB受电设备的电能自动补偿装置，具体包括：电脑 USB插口、后端电路和USB接口，还包括电池充电管理模块、充电电路、电池放电开关、DC/DC 升压电路和USB插入检测模块，电脑USB插口、USB接口、电池充电管理模块、充电电池、电 池放电开关、DC/DC升压电路和后端电路依次连接，USB接口、USB插入检测模块和电池放电 开关依次连接。
[0020] 在具体实施过程中，通过可充电电池实现后端电路瞬间所需的较大电流；通过电 池充放电电路实现充电电池的充电管理；通过DC/DC升压电路，实现电池电压到后端电路 所需的电压；通过USB插入检测机制，实现电池的放电管理。当需要提升USB接口的供电电 源时,通过电池充电管理模块打开电池放电开关，通过DC/DC电压电路增大USB接口的供电 电流，为后端电路提供适当的电流。本实用新型没有外设AC/DC模块，无需额外提供AC/DC 模块的电源接口，避免操作不便，减少成本。另外，这类设备的平均功耗小于2个USB端口 的叠加供电电流要求。通过电池的蓄电能力，在受电设备瞬间所需较大功耗的时候，提供足 够的电流，保证DC/DC电源电路能够给予受电设备所需的电流和电压要求。
[0021] 如图2所示的电池充电管理模块包括稳压芯片IC1、第一三极管VT1、第二三极管 VT2、第三三极管VT3、第一二极管VD1、第二二极管VD2和第一发光二极管LED1，稳压芯片 IC1的输入端与USB接口连接，稳压芯片IC1的输出端依次通过第一电阻R1和第二电阻 R2与第一发光二极管LED1的正极连接，第一发光二极管LED1的负极与第一三极管VT1的 集电极连接，稳压芯片IC1的输出端通过第三电阻R3与第二二极管VD2的正极端连接，第 二二极管VD2的负极端与充电电池连接，第一二极管VD1的负极端与第二二极管VD2的正 极端连接，第二二极管VD2的负极端通过第五电阻R5与第二三极管VT2的集电极连接，第 一二极管VD1的正极端通过第六电阻R6与第三三极管VT3的基极连接，第一三极管VT1的 发射极、第二三极管VT2的发射极和第三三极管VT3的发射极均接地，第一三极管VT1的基 极和第二三极管VT2的基极均与USB接口连接，第三三极管VT3的集电极与充电电池的输 出端连接。稳压芯片IC1用于对由USB接口输入的电压稳压；若第一三极管VT1和第二三 极管VT2的基极均为低电平，则第一三极管VT1和第二三极管VT2均截止，稳压芯片IC1输 出的电流直接经过第一电阻R1和第一二极管VD1后与第三电阻R3的电流的叠加输入充电 电池，为蓄电池充电；当第一三极管VT1的基极为高电平时，第一三极管VT1导通，第四电阻 R4对流入第一二极管VD1的电流分流作用，降低充电电池的充电速度，当第二三极管VT2的 基极为高电平时，进一步降低流入第一二极管VD1的电流大小，因此再次降低充电电池的 充电速度。因此，当第一三极管VT1的基极和第二三极管VT2的基极给予高电平，即可打开 对应的三极管，从而导通整个充电回路。应用三极管的电流控制功能，实现电流的控制。从 而实现快充大电流和慢充小电流的电流输出控制，以符合不同电池的充电曲线要求。
[0022] 如图3所示的USB插入检测模块包括第^^一二极管VD11、第十二二极管VD12、第 十三二极管VD13、场效应管Q1、第i^一电容C11和击穿二极管VD14,第i^一二极管VD11的 正极端与USB接口连接，第^ 二极管VD11的负极端一条支路通过第^ 电阻R11与场效 应管Q1的栅极端连接，另一条支路与第十二二极管VD12的正极端连接，第十二二极管VD12 的负极端与第十三二极管VD13的正极端连接，第十三二极管VD13的负极端通过第十三电 阻R13与充电电池的负极端连接，场效应管Q1的源极通过第十四电阻R14接地，场效应管 Q1的栅极通过第十一电容Cl 1接地，场效应管Q1的漏极与击穿二极管VD14的负极端连接， 场效应管Q1的漏极与击穿二极管VD14的正极端连接。当USB插入时，场效应管Q1的栅 极电压为高电平，从而是场效应管Q1导通，使充电电池的负极端接地，从而导通充电电池 的充电回路，充电电池能对后端电路放电。击穿二极管VD14起到对场效应管Q1的保护作 用，在场效应管Q1的两端电压过高时，击穿二极管VD14导通，电流直接流入地；第十一电容 C11过滤由第十一二极管VD11的负极端输出的电流中的杂波信号。因此，当USB不插入设 备的时候暨设备不在使用的时候，确保电池不会放电。
[0023] 器件选择：充电电池为任意特性的可重复充电电池，如锂电池。DC/DC升压电路的 型号为PAM2305AAB280型。稳压芯片IC1的型号为LM317,第一三极管VT1、第二三极管VT2 和第三三极管VT3均为9014型，场效应管Q1为IRFR120型。
[0024] 对于本领域的技术人员来说，在不脱离本实用新型结构的前提下，还可以作出若 干变形和改进，这些也应该视为本实用新型的保护范围，这些都不会影响本实用新型实施 的效果和专利的实用性。
【权利要求】
1. 一种USB受电设备的电能自动补偿装置，包括电脑USB插口、后端电路和USB接口， 其特征在于：还包括电池充电管理模块、充电电路、电池放电开关、DC/DC升压电路和USB插 入检测模块，电脑USB插口、USB接口、电池充电管理模块、充电电池、电池放电开关、DC/DC 升压电路和后端电路依次连接，USB接口、USB插入检测模块和电池放电开关依次连接。
2. 如权利要求1所述的一种USB受电设备的电能自动补偿装置，其特征在于：所述的 电池充电管理模块包括稳压芯片、第一三极管、第二三极管、第三三极管、第一二极管、第 二二极管和第一发光二极管，稳压芯片的输入端与USB接口连接，稳压芯片的输出端依次 通过第一电阻和第二电阻与第一发光二极管的正极连接，第一发光二极管的负极与第一三 极管的集电极连接，稳压芯片的输出端通过第三电阻与第二二极管的正极端连接，第二二 极管的负极端与充电电池连接，第一二极管的负极端与第二二极管的正极端连接，第二二 极管的负极端通过第五电阻与第二三极管的集电极连接，第一二极管的正极端通过第六电 阻与第三三极管的基极连接，第一三极管的发射极、第二三极管的发射极和第三三极管的 发射极均接地，第一三极管的基极和第二三极管的基极均与USB接口连接，第三三极管的 集电极与充电电池的输出端连接。
3. 如权利要求1所述的一种USB受电设备的电能自动补偿装置，其特征在于：所述的 USB插入检测模块包括第十一二极管、第十二二极管、第十三二极管、场效应管、第十一电容 和击穿二极管，第i 二极管的正极端与usb接口连接，第^ 二极管的负极端一条支路 通过第十一电阻与场效应管的栅极端连接，另一条支路与第十二二极管的正极端连接，第 十二二极管的负极端与第十三二极管的正极端连接，第十三二极管的负极端通过第十三电 阻与充电电池的负极端连接，场效应管的源极通过第十四电阻接地，场效应管的栅极通过 第十一电容接地，场效应管的漏极与击穿二极管的负极端连接，场效应管的漏极与击穿二 极管的正极端连接。
【文档编号】H02J7/00GK203871900SQ201420289348
【公开日】2014年10月8日 申请日期:2014年5月30日 优先权日:2014年5月30日
【发明者】杨军 申请人:杨军