一种汽车usb充电设备的制作方法
【专利摘要】本实用新型一种应用于车载多媒体产品的USB供电设备，尤其涉及一种汽车USB充电设备。所述电源控制器上至少包括模式引脚，所述模式引脚的输入端和所述单片机的输出端相连，所述模式引脚的低电平状态对应所述USB充电设备的DCP充电模式，所述模式引脚的高电平状态对应所述USB充电设备的CDP充电模式。与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：第一：充电迅速，解决有些充电慢或不充电的问题；第二：兼容性好，能够给目前市场上大部分主流品牌的产品，给人们在汽车上的充电带来了极大的方便；第三：电路搭建简单，可行性强；第四：成本低廉。本实用新型中提到的TPS2546芯片的售价在0.3美金左右。
【专利说明】一种汽车USB充电设备
【技术领域】
[0001]本实用新型一种应用于车载多媒体产品的USB供电设备，尤其涉及一种汽车USB充电设备。
【背景技术】
[0002]目前，随着汽车业的高速发展，汽车电子产品对于满足驾驶的舒适性方面起到的起到越来越大的作用，越来越受到整车厂和信息娱乐系统供应商的重视，据调查，现在大部分的车载信息娱乐系统都具有手机互联功能，硬件方面如HDL等，软件方面如miirorlink等，能够将手机画面投射到显示器上，完成一些娱乐方面的操作，此时手机或者pad等移动设备耗电量会急剧增加，需要经常进行USB充电。
[0003]根据BCl.2充电标准，USB充电有三种模式，他们分别是SDP (standarddownstream port)、 CDP (charging downstream Port)和DCP(Dedicated charging port)模式。其中SDP在USB2.0时可以提供最大500mA电流，在USB3.0时可以提供最大IA的电流，可以同时通讯和充电WDP可以提供最大1.5A电流，可以同时通讯和充电，而DCP最大能提供2.0A电流，不能通讯。
[0004]然而目前好多车型里面的USB接口输出电流比较固定，大部分是以5V1A的标准进行输出，兼容性较差，有些仅适用于安卓手机，遇到苹果手机便不能充电，有些电能充满后没有电压检测的功能，导致过冲，手机发热严重；有些手机在充电时因为不符合标准而发生充电慢，或者充电发热，或者不充电的情况。此外，现在主流的手机都是兼容CDP的，但是有一些比如10S6.0系统的之前的苹果手机还有一些老式安卓手机不兼容⑶P，这些设备插入我们的车载信息娱乐系统，将检测不出，不能进行充电。
【发明内容】
[0005]针对以上问题，本实用新型的目的在于提供一种能对DCP和⑶P模式的充电终端都能充电的方案来满足乘坐人员的各种手机的需要。
[0006]本实用新型是这样实现的，一种车载的USB充电设备，包括车载电源、单片机降压稳压器、电源控制器降压稳压器、电源控制器与控制所述电源控制器的单片机。所述电源控制器上至少包括模式引脚和监控引脚，所述模式引脚的输入端和所述单片机的输出端相连，所述模式引脚的低电平状态对应所述USB充电设备的DCP充电模式，所述模式引脚的高电平状态对应所述USB充电设备的CDP充电模式，通过上述调节即可达到不同充电模式之间的转换。所述监控引脚的输出端和所述单片机的输入端相连，所述监控引脚的功能主要用来检测负载电流，当电流大于10mA时，一直保持快充模式，当手机充到90%以上或者已经充满，或者移动设备拔出，这时监控引脚检测的负载电流会降到50mA以下，这时单片机将模式引脚拉高，芯片回到⑶P工作状态。
[0007]本实用新型的进一步技术方案是:所述电源控制器上包括主限流引脚，次限流引脚和接地引脚，所述主限流引脚和次限流引脚分别与接地引脚相连，所述主限流引脚和接地引脚之间连有主限流电阻，所述次限流引脚和接地引脚之间连有次限流电阻，所述两电阻对所述车载USB充电设备起限流作用。可以防止电压不稳时电流过大对充电终端的破坏或防止短路。
[0008]本实用新型的进一步技术方案是:所述电源控制器上包括正引脚和负引脚，所述正引脚和负引脚分别带有不同电压，以此来满足所连接需要充电的不同设备。
[0009]本实用新型的进一步技术方案是:所述USB充电设备的USB充电控制开关的型号是TPS2546。这个芯片的成本很低，可以显著的降低整体成本。
[0010]本实用新型的进一步技术方案是:所述USB充电设备的单片机的型号是STM32f 103。这个芯片的成本很低，可以显著的降低整体成本。
[0011]本实用新型的进一步技术方案是:所述USB充电设备的降压稳定器的型号是LV13603。这个芯片的成本很低，可以显著的降低整体成本。
[0012]本实用新型的进一步技术方案是:所述USB充电设备的降压稳定器的型号是TP57A6003。这个芯片的成本很低，可以显著的降低整体成本。
[0013]与现有技术相比，本实用新型具有兼容性好的优点，可以通过在不同充电模式之间转换从而达到能够给目前市场上大部分主流品牌的产品充电的目的，给人们在汽车上的充电带来了极大的方便。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]图1是本实用新型实施例提供的汽车USB充电设备的系统框图。
[0015]图2是本实用新型实施例提供的汽车USB充电设备的电源控制器接线图。
[0016]图3是本实用新型实施例提供的汽车USB充电设备的外接设备型号检测电路示意图。
【具体实施方式】
[0017]本实用新型提出一种同时具有⑶P+DCP两种充电模式的充电方案，可以通过判断手机类型来输出对应的电流，并在快充DCP和CDP两种充电模式之间进行切换，达到智能快速充电的目的。
[0018]首先，结合图1对本实用新型所提供的一种车载USB充电设备的整体结构进行描述。
[0019]一种车载的USB充电设备，包括车载电源1、单片机降压稳压器2、电源控制器降压稳压器3、电源控制器4与控制所述电源控制器的单片机5。所述电源控制器4的型号为TPS2546。所述电源控制器4所适用的电压为5V，所述USB充电设备的单片机5的型号是STM32H03，所述单片机5所适用的电压为3.3V，以上电压由车载电源I通过单片机降压稳压器3和电源控制器降压稳压器4降压后达到；与所述电源控制器4相连的电源控制器降压稳压器3的型号是LV13603，与所述单片机5相连的单片机降压稳压器2的型号为TP57A6033，通过这两个降压稳定器使得电压从一开始车载电源I的12V电压下降到适用电源控制器4的电压5V和单片机5所适用的电压3.3V。以上各个芯片的价格都非常低廉，适用这些设计可以显著的降低设备的整体成本。
[0020]附图2是所述电源控制器4的接线图。下面结合附图2对所述USB充电设备的原理进行描述。
[0021]所述电源控制器4上至少包括模式引脚和监控引脚，所述模式引脚的输入端和所述单片机的输出端相连，所述模式引脚的低电平状态对应所述USB充电设备的DCP充电模式，所述模式引脚的高电平状态对应所述USB充电设备的CDP充电模式，通过上述调节即可达到不同充电模式之间的转换。所述监控引脚的输出端和所述单片机的输入端相连，所述监控引脚的功能主要用来检测负载电流，当电流大于10mA时，一直保持快充模式，当手机充到90%以上或者已经充满，或者移动设备拔出，这时监控引脚检测的负载电流会降到50mA以下，这时单片机将模式引脚拉高，芯片回到⑶P工作状态。
[0022]在本案例中，所述电源控制器4上包括主要包括四个控制引脚，他们分别为CTRl引脚、CTR2引脚、CTR3引脚、ILM_SEL引脚，这四个引脚的高低电平对应这16种芯片的工作状态。在本实用新型中我们提到的模式引脚是CTRl引脚，且只涉及到其中的控制引脚CTRl引脚，所以我们把CTR2引脚、CTR3引脚、IUM_SEL引脚三个引脚的电平直接拉高，然后将CTRl引脚接入单片机。当系统检测到有U盘或者移动设备插入，默认使用⑶P模式，如果10秒中无法读取，表示此设备不能识别，不支持USB通讯，这种情况主要有以下几种原因，一个是手机不兼容CDP或者型号较老，第二是手机开启的是快充模式。
[0023]在本实施例中所述监控引脚即为电路图2上的STATUS引脚，所述STATUS引脚的输出端和所述单片机的输入端相连，所述STATUS引脚的功能主要用来检测负载电流，当电流大于10mA时，一直保持快充模式，当手机充到90%以上或者已经充满，或者移动设备拔出，这时STATUS引脚检测的负载电流会降到50mA以下，这时单片机将CTRl引脚拉高，使得电源控制器4进入DCP模式。
[0024]所述电源控制器4上还包括主限流引脚，次限流引脚和接地引脚，他们在图2中对应的引脚分别为ILIM_LO引脚、ILIM_HI引脚和GND引脚。所述ILIM_LO引脚和ILIM_HI引脚分别与GND引脚相连，所述IUM_LO引脚和GND引脚之间连有主限流电阻，所述主限流电阻在图2中对应电阻为R1，所述IUM_HI引脚和接地引脚之间连有次限流电阻，所述次限流电阻在图2中对应电阻为R2，所述两电阻R1、R2对所述车载USB充电设备起限流作用。当ILIM_SET引脚拉高，ILIM_HI引脚所接电阻R2起限制最大电流的作用，如果ILIM_SET引脚拉低，IUM_LO引脚所连电阻Rl起限流作用。我们用30ΚΩ的电阻可以将最大电流限制在
1.5A以下，可以防止电压不稳时电流过大对充电终端的破坏或防止短路。
[0025]此外，因为苹果设备上连接正引脚D+和负引脚D-需要的电压不一样，分别为D+引脚为2V，D-引脚为2.7V，如果达不到这个状态，苹果设备会判断认为该充电线或者充电器不是原装充电设备，从而关闭充电和通讯功能。针对以上问题我们设置了手机型号监测引脚。在本实施例中他们对应的引脚分别为正引脚D+引脚和负引脚D-引脚。如附图3所示，我们用正引脚D+引脚和负引脚D-引脚两个引脚来区别苹果设备和其他设备。电源控制器4能够自动检测插入的设备，当需要充电的设备为苹果设备时，电源控制器4会自动将D+引脚的负载电压设为2.0V, D-引脚的负载电压设为2.7V，使得手机不会关闭充电和通信功能。与此相同，其他安卓系统的判断也有对应标准。
[0026]本实用新型实施例提供的根据上述实施例所述的对现有的车载USB充电设备的改进，可以使其满足多种外设设备与所述车载USB充电设备之间的数据交换的同时又能提供足够大的充电电流对所述外设设备进行充电，这样可以扩大现有的车载USB充电设备的应用范围。与现有技术相比，本实用新型具有以下优点:第一:充电迅速，解决有些充电慢或不充电的问题；第二:兼容性好，能够给目前市场上大部分主流品牌的产品，给人们在汽车上的充电带来了极大的方便；第三:电路搭建简单，可行性强；第四:成本低廉。本实用新型中提到的TPS2546芯片的售价在0.3美金左右。
[0027]以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种车载的旧8充电设备，包括车载电源、单片机降压稳压器、电源控制器降压稳压器、电源控制器与控制所述电源控制器的单片机，所述车载电源分别与所述单片机降压稳定器和电源控制器降压稳定器相连，所述单片机与所述单片机降压稳定器相连，所述电源控制器与所述电源控制器降压稳定器相连，其特征在于:所述电源控制器上至少包括模式引脚，所述模式引脚的输入端和所述单片机的输出端相连，所述模式引脚的低电平状态对应所述旧8充电设备的IX:？充电模式，所述模式引脚的高电平状态对应所述旧8充电设备的⑶？充电模式。
2.根据权利要求1所述的车载旧8充电设备，其特征在于:所述电源控制器上包括监控引脚，所述监控引脚的输出端和所述单片机的输入端相连，所述监控引脚可发出指令使得所述单片机控制模式引脚由低电平状态转为高电平状态。
3.根据权利要求1或2所述的车载旧8充电设备，其特征在于:所述电源控制器上包括主限流引脚，次限流引脚和接地引脚，所述主限流引脚和次限流引脚分别与接地引脚相连，所述主限流引脚和接地引脚之间连有主限流电阻，所述次限流引脚和接地引脚之间连有次限流电阻，所述两个电阻对所述车载旧8充电设备起限流作用。
4.根据权利要求3所述的车载…8充电设备，其特征在于:所述电源控制器上包括正弓丨脚和负引脚，所述正引脚和负引脚分别带有不同电压，以此来满足不同的需要充电的旧8终端。
5.根据权利要求4所述的车载旧8充电设备，其特征在于:所述138充电设备的电源控制器的型号是1？32546。
6.根据权利要求4所述的车载旧8充电设备，其特征在于:所述138充电设备的降压稳定器的型号是1^13603。
7.根据权利要求5所述的车载旧8充电设备，其特征在于:所述138充电设备的单片机的型号是31132？103。
8.根据权利要求5所述的车载旧8充电设备，其特征在于:所述138充电设备的降压稳定器的型号是1？57八6033。
【文档编号】H02J7/00GK204205673SQ201420724437
【公开日】2015年3月11日 申请日期:2014年11月26日 优先权日:2014年11月26日
【发明者】吴明, 李文辉, 陈小龙 申请人:深圳市航盛电子股份有限公司