充电转接器的制作方法

本实用新型涉及扩展接口技术领域，特别涉及一种兼容性更好、能够适配多种电子设备终端的接口的充电转接器。

背景技术：

随着智能产品的快速发展，各行各业的产品都进行了较大程度的改进和创新，尤其是智能手机、平板电脑产品行业，基于轻、清、薄、窄的理念涌现了大量的不同类型产品。

目前，安卓类、苹果类智能设备终端为了减少连接器所占空间，降低终端成本，增强外部音质体验，以及usb协会对于typec数字接口和苹果isolightning数字接口的推行，模拟音频的3.5接口已经被大部分手机取消，都只设计为单一的数据连接口(typec或lighting接口)，虽然带来了全新体验但不可避免的存在以下问题：一方面，由于只有一个物理接口，打电话听音乐和充电无法同步进行；另一方面，目前模拟音频3.5接口的电子设备仍有较大的保有量，tpyec接口的电子设备无法兼容苹果类智能设备终端的模拟音频3.5接口的原装线控耳机。

针对上述问题，目前市面上有各种充电转接类产品，各有缺陷，兼容性很差，功能缺失不一。

技术实现要素：

为了解决现有存在的技术问题，本实用新型实施例提供一种能够兼容各类电子设备终端接口、且只有一个物理接口的电子设备终端可实现打电话听音乐与充电同步进行的充电转接器。

本实用新型实施例的技术方案是这样实现的：

一种充电转接器，包括控制器、与所述控制器的输入端连接的第一母插接口和第二母插接口、连接于所述第一母插接口和所述第二母插接口和所述控制器的输入端之间的信号处理电路与充电电路、以及与所述控制器的输出端连接的公插接头，所述第一母插接口和所述第二母插接口用于与外部设备的插头连接，所述公插接头用于与电子设备终端的插口连接，所述信号处理电路包括检测电路及偏置电路，所述检测电路用于检测所述第一母插接口或所述第二母插接口是否插入耳机的状态，所述信号处理电路通过所述检测电路检测所述第一母插接口或所述第二母插接口插入的所述耳机的状态，由所述偏置电路形成设定大小的偏置电压，根据所述偏置电压使能mic信号输入端，所述控制器根据所述mic信号输入端的输入对所述耳机与所述电子设备终端进行匹配；所述充电电路根据所述第一母插接口或所述第二母插接口连接的适配器的状态，于从所述电子设备终端取电的第一状态和由所述适配器供电的第二状态之间切换。

其中，所述信号处理电路还包括信号放大电路及第一滤波电路，所述信号放大电路用于对接收到的线控耳机输入的按键信号进行交流信号放大，由所述第一滤波电路对放大后的信号进行直流信号分量滤波处理。

其中，所述信号放大电路包括三极管，所述三极管的基极与所述mic信号输入端连接，集电极与所述偏置电压的输出端连接，发射极接地；所述集电极与所述偏置电压的输出端之间的结点形成为放大信号输出端。

其中，所述第一滤波电路包括与所述放大信号输出端连接的滤波电阻、以及连接于所述滤波电阻和地之间的滤波电容，所述滤波电阻和所述滤波电容之间的结点形成为直流信号分量输出端。

其中，所述控制器包括分别与所述放大信号输出端和所述直流信号分量输出端连接的第一输入端和第二输入端，对放大后的交流信号和直流分量信号进行比较确定对应的载波信号，根据所述载波信号的载波频率确定对应的按键信号。

其中，所述检测电路包括耳机识别开关，所述耳机识别开关根据插入的所述耳机的回流地线触点和mic触点的电压与内部电压比较识别所述耳机类型，根据所述耳机类型使能所述mic信号输入端。

其中，所述偏置电路包括与电源供电端连接的分压电阻、以及连接于所述mic触点和所述电源供电端之间的第二滤波电路，所述分压电阻的另一端形成为所述偏置电压的输出端，所述第二滤波电路用于过滤干扰信号。

其中，所述充电电路包括连接于所述第一母插接口或所述第二母插接口和公插接头之间的开关电路，所述开关电路于所述第一母插接口或所述第二母插接口未连接所述适配器时与所述公插接头之间单向导通，通过所述公插接头从连接的所述电子设备终端取电；所述开关电路于所述第一母插接口或所述第二母插接口连接所述适配器时分别与所述母插接口和所述公插接头之间双向导通，通过所述母插接口从所述适配器取电。

其中，所述开关电路包括共栅极且共源极的第一场效应管和第二场效应管、以及漏极与所述第一场效应管和第二场效应管的栅极连接的第三场效应管，所述第一场效应管的漏极和第二场效应管的漏极分别与母插接口和公插接头连接，所述第三场效应管的栅极和源极与地连接。

其中，所述控制器根据所述适配器的充电参数和所述电子设备终端的充电参数确定匹配的充电功率，根据所述匹配的充电功率控制所述充电电路通过所述公插接头向所述电子设备终端充电。

上述实施例所提供的充电转接器，包括连接于所述第一母插接口和所述第二母插接口和所述控制器的输入端之间的信号处理电路与充电电路，其中信号处理电路包括检测电路及偏置电路，检测电路可以检测第一母插接口或第二母插接口是否插入耳机的状态，根据第一母插接口或第二母插接口插入的所述耳机的状态，由偏置电路形成设定大小的偏置电压，根据偏置电压使能mic信号输入端，控制器根据mic信号输入端的输入对所述耳机与所述电子设备终端进行匹配，如此，通过检测电路的识别和控制器的使能，可以解决不同接口的电子设备终端对不同类型的耳机的兼容问题，不同类型的耳机在各类不同接口的电子设备终端上的使用没有壁垒，可以实现无缝切换；其中充电电路根据第一母插接口或第二母插接口连接的适配器的状态，于从所述电子设备终端取电的第一状态和由所述适配器供电的第二状态之间切换，如此，可以根据母插接口连接的适配器自动实现适配器供电的充电切换，实现打电话听音乐与充电同步进行，有效地解决电子设备终端的续航问题。

附图说明

图1为本实用新型一实施例中充电转接器的应用示意图；

图2为本实用新型一实施例中充电转接器的结构示意图；

图3为本实用新型一实施例中检测电路的结构示意图；

图4为本实用新型一实施例中偏置电路的结构示意图；

图5为本实用新型一实施例中放大电路的结构示意图；

图6为本实用新型一实施例中滤波电路的结构示意图；

图7为本实用新型一实施例中控制器的结构示意图；

图8为本实用新型一实施例中的开关电路的结构示意图。

具体实施方式

以下结合说明书附图及具体实施例对本实用新型技术方案做进一步的详细阐述。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型的保护范围。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

在以下的描述中，涉及到“一些实施例”的表述，其描述了所有可能实施例的子集，但是应当理解，“一些实施例”可以是所有可能实施例的相同子集或不同子集，并且可以在不冲突的情况下相互结合。

请参阅图1，本申请实施例提供的充电转接器100的应用示意图，该充电转接器100包括用于与外部设备的插头连接的第一母插接口11和第二母插接口12、以及用于与不同的电子设备终端的插口连接的多个公插接头13。外部设备的插头可以是指耳机、充电线、适配器等。作为一可选的实施例，第一母插接口11为3.5接口的耳机插接口，可用于连接各类耳机，如苹果lightning接口协议的带麦线控耳机；第二母插接口12为typec母座插接口，可用于连接充电线、各类适配器，如pd协议适配器、qc协议适配器等；需要说明的是，这里第一母插接口11和第二母插接口12仅作为举例说明，两者也可以互换，对此不做具体限定。其次，适配器应做广泛的理解，其包括各类能够对电子设备终端进行充电的连接方式。公插接头13包括用于分别与不同接口的电子设备终端的插口连接的插接头，如可以包括苹果lightning接口设备插接头、typec接口设备插接头、3.5接口设备插接头等，分别连接苹果lightning手机、苹果lightning平板等设备，typec手机、typec平板等设备，以及3.5接口电子设备。在一可选的应用场景中，用户需要使用苹果线控耳机和typec手机听音乐，可以采用充电转接器100的第一母插接口11与苹果线控耳机连接，第二母插接口12连接pd协议适配器，公插接头采用typec接口设备插接头与typec手机插口连接，实现通过苹果线控耳机边听音乐边充电，且线控耳机的按键操作均可正常使用。

请参阅图2，为一可选的实施例提供的充电转接器100的结构示意图，该充电转接器100包括控制器20、与所述控制器20的输入端连接的第一母插接口11和第二母插接口12、连接于所述第一母插接口11和所述第二母插接口12和所述控制器20的输入端之间的信号处理电路30与充电电路40、以及与所述控制器20的输出端连接的公插接头13，所述第一母插接口11和所述第二母插接口12用于与外部设备的插头连接，所述公插接头13分别用于与不同的电子设备终端的插口连接，所述信号处理电路30包括检测电路31及偏置电路32，所述检测电路31用于检测所述第一母插接口11或所述第二母插接口12是否插入耳机的状态，所述信号处理电路30通过所述检测电路31检测所述第一母插接口11或所述第二母插接口12插入的所述耳机的状态，由所述偏置电路32形成设定大小的偏置电压，根据所述偏置电压使能mic信号输入端mic_in，所述控制器20根据所述mic信号输入端mic_in的输入对所述耳机与所述电子设备终端进行匹配；所述充电电路40根据所述第一母插接口11或所述第二母插接口12连接的适配器的状态，于从所述电子设备终端取电的第一状态和由所述适配器供电的第二状态之间切换。

其中，充电转接器100包括连接于所述第一母插接口11和所述第二母插接口12和所述控制器20的输入端之间的信号处理电路30与充电电路40，信号处理电路30包括检测电路31及偏置电路32，检测电路31根据第一母插接口11或第二母插接口12插入的所述耳机的状态，由偏置电路32形成设定大小的偏置电压，根据偏置电压使能mic信号输入端mic_in，控制器20根据mic信号输入端mic_in的输入对所述耳机与所述电子设备终端进行匹配，如此，通过检测电路31的识别和控制器20的转换可以解决不同接口的电子设备终端对不同类型的耳机的兼容问题，不同类型的耳机在各类不同接口的电子设备终端上的使用没有壁垒，可以实现无缝切换。以耳机类型包括3.5接口国标耳机、美标耳机为例，国标耳机和美标耳机的耳麦连接器中触点的顺序不同，从而不同的电子设备终端需要正确适配耳麦方可正常使用，通过信号处理电路30中的检测电路31正确识别插入的耳机的类型，由所述偏置电路32形成设定大小的偏置电压，根据所述偏置电压使能mic信号输入端mic_in，确保插入的耳机能够与电子设备终端的正确接通。充电电路40根据第一母插接口11或第二母插接口12所连接的适配器的状态，于从所述电子设备终端取电的第一状态和由所述适配器供电的第二状态之间切换，如此，可以根据母插接口连接的适配器自动实现适配器供电的充电切换，实现打电话听音乐与充电同步进行，有效地解决电子设备终端的续航问题。

请参阅图3和图4，检测电路31包括耳机识别开关u1，所述耳机识别开关u1根据插入的所述耳机的回流地线触点和mic触点的电压与内部电压比较识别所述耳机类型，根据所述耳机类型使能所述mic信号输入端mic_in。所述偏置电路32包括与电源供电端avdd33连接的分压电阻r1、r18、以及连接于所述mic触点和所述电源供电端之间的第二滤波电路，所述分压电阻r1、r18之间的结点形成为所述偏置电压的输出端micbias，所述第二滤波电路用于过滤干扰信号。所述第二滤波电路为低通滤波电路，主要包括rc滤波电路和lc滤波电路，rc滤波电路包括滤波电阻r4和滤波电容c1，lc滤波电路包括电感b1和滤波电容c4。作为一可选的实施例，耳机识别开关u1可以为型号为sgm2549yn6g的耳机接地极开关。通过偏置电路32提供对应类型的耳机正常工作需要的偏置电压。

请结合参阅图5，信号处理电路30还包括信号放大电路33以及第一滤波电路34，信号放大电路33用于对接收到的线控耳机输入的按键信号进行交流信号放大，由所述第一滤波电路34对放大后的信号进行直流信号分量滤波处理。第一滤波电路34为高通滤波电路，信号处理电路30根据检测电路31检测到的母插接口连接的耳机的类型，根据耳机的类型为其正常工作提供对应的偏置电压，确保耳机与电子设备终端的正确连接。对于线控耳机，由于耳机按键信号幅度过小，为了能够根据按键信号得到正确的按键值，通过放大电路33对按键信号进行放大，再通过高通滤波器对放大后的按键信号中的直流信号分量进行滤波处理，得到按键信号放大后的交流信号。

作为一可选的具体实施例，所述信号放大电路33包括三极管q1，所述三极管q1的基极与所述mic信号输入端mic_in连接，集电极与所述偏置电压的输出端连接，发射极接地；所述集电极与所述偏置电压的输出端之间的结点形成为放大信号输出端opa_out。其中，所述三极管q1的基极与所述mic信号输入端mic_in之间连接有rc滤波电路，可以过滤基极端输入的信号中的杂质信号。三极管q1的基极和集电极之间连接有偏置电阻r3，通过合理的设计偏置电阻r3的大小及三极管q1的耐压耐流参数，可以确定出放大电路33的匹配的放大倍数。

请参阅图6，所述第一滤波电路34包括与所述放大信号输出端opa_out连接的滤波电阻r9、以及连接于所述滤波电阻r9和地之间的滤波电容c8，所述滤波电阻r9和所述滤波电容c8之间的结点形成为直流信号分量的输出端opa_dc。其中，第一滤波电路34为高通滤波电路。由于采集到的耳机的按键信号上有直流分量的干扰，通过对按键信号进行分析，确定第一滤波电路34中滤波电阻r9和滤波电容c8的参数，可以达到过滤按键信号放大后的干扰直流信号分量的目的。

请参阅图7，所述控制器20包括分别与所述放大信号输出端opa_out和所述直流信号分量输出端opa_dc连接的第一输入端和第二输入端，所述控制器20对放大后的交流信号和直流分量信号进行比较，确定对应的载波信号，根据所述载波信号的载波频率确定对应的按键信号。控制器20可以为微控制器20单元(mcu)，控制器20的第一输入端和第二输入端分别接收经由第一滤波电路34分离后的放大后的交流信号和直流信号分量，通过控制器20将放大后的交流信号和直流信号分量进行比较，得到精准的放大后的载波信号，经由控制器20判断计数，得到正确的载波频率对应的按键值。由于按键信号的频率远大于100khz，远远大于人耳的听觉范围(20hz-20khz)和人类的发声范围(80hz-1000hz)，属于超声波，所以对于人们使用麦克风和耳机不会造成影响。作为一可选的实施中，所述放大信号输出端opa_out和所述直流信号分量输出端opa_dc与所述控制器20的第一输入端和第二输入端之间可包括比较电路，通过比较电路对放大后的交流信号和直流分量信号进行比较，以确定对应载波信号，再由控制器20判断计数，得到正确的载波频率对应的按键值。

其中，该充电电路40包括连接于母插接口和公插接头13之间的开关电路42，所述开关电路42于所述第一母插接口11或所述第二母插接口12未连接所述适配器时与所述公插接头13之间单向导通，通过所述公插接头13从连接的所述电子设备终端取电；所述开关电路42于所述第一母插接口11或所述第二母插接口12连接所述适配器时分别与所述母插接口和所述公插接头13之间双向导通，通过所述母插接口从所述适配器取电。控制器20还包括分别与母插接口连接的jack_det2接口和与公插接头13连接的jack_det1接口，控制器20可根据母插接口是否连接有适配器的状态，控制充电电路40中开关电路42的导通状态，而实现充电转接器100中控制器20及外围电路系统从电子设备终端取电或由适配器供电。当jack_det2接口没有连接适配器时，控制器20控制开关电路42单向导通，可以保护电子设备终端输电不受其他干扰影响。当jack_det2接口连接适配器时，控制器20根据所述适配器的充电参数和所述电子设备终端的充电参数，确定匹配的充电功率后控制所述充电电路40通过所述公插接头13向所述电子设备终端充电。

请参阅图8，所述开关电路42包括共栅极且共源极的第一场效应管q2和第二场效应管q3、以及漏极与所述第一场效应管q2和第二场效应管q3的栅极连接的第三场效应管q4，所述第一场效应管q2的漏极和第二场效应管q3的漏极分别与母插接口和公插接头13连接，所述第三场效应管q4的栅极和源极与地连接。当jack_det2接口没有连接适配器时，不能通过jack_det1接口给电子设备终端充电，充电转接器100中控制器20及外围电路系统的供电来自于jack_det1接口的电子设备终端的供电，充电转接器100中控制器20及外围电路系统对电子设备终端的jack_det1接口的cc引脚信号处理，完成取电，并且开关电路42中第一场效应管q2和第二场效应管q3单向导通，可以保护电子设备终端输电不受其他干扰影响。当jack_det2接口连接适配器时，充电转接器100中控制器20及外围电路系统通过处理适配器和电子设备终端的cc引脚信号，确定适配器的充电参数以及电子设备终端的充电参数，适配器的充电参数包括如pd或qc适配器，输出的功率、电压、电流模式等，电子设备终端的充电参数包括如能接受的输入功率、电子、电流模式等，根据适配器的充电参数和电子设备终端的充电参数确定最大充电效率的方式，通过jack_det1接口向电子设备终端充电，同时充电转接器100中控制器20及外围电路系统的供电也由从电子设备终端取电转换为适配器供电，此时，开关电路42中第一场效应管q2和第二场效应管q3双向导通，以实现边充电边听音乐打电话。

本实用新型上述实施例中，通过设计连接于母插接口和公插接头13之间的信号处理30电路和充电电路40，其中信号处理电路30可以检测并识别插入的耳机类型，根据识别结果确保不同类型耳机均可与不同类型接口的电子设备终端的正确连通，解决不同类型耳机与不同电子设备终端的兼容性问题；充电电路40根据母插接口连接适配器的状态，自动于从所述电子设备终端取电的第一状态和由所述适配器供电的第二状态之间切换，开关电路42在适配器供电的第二状态下双向导通，确保实现边充电边听音乐打电话的功能，解决不同接口的电子设备终端在单一接口的前提下充电与听音乐打电话可同步的问题；控制器20根据适配器的类型，通过对不同充电协议的分析而设计充电电路40，匹配对应的充电参数而完成适配器到电子设备终端的充电，解决已知的一些电子设备终端的接口连接通话转接头不能充电的问题；信号处理电路30中检测电路31、偏置电路32、放大电路33、滤波电路的设计，通过识别耳机的类型实现不同类型耳机与不同电子设备终端的正确连接，以及分析线控耳机输入的按键信号，将播放暂停、音量加、音量减三者按键的载波信号，通过控制器20的音频编解码芯片的处理信号能力转换为标准的hid按键信号，解决了苹果lightning接口的线控耳机与不同接口的电子设备终端的适配问题。

以电子设备终端为手机或平板为例，根据手机或平板所支持的系统分为苹果ios系统和安卓系统，采用本实用新型上述实施例所提供的充电转接器100，相对于目前市面上已知的各类充电转接类产品，如苹果ioslightning通话转接头、苹果ioslightning通话和充电转接器100、安卓系统typec转接头等，兼容性更高。具体的，针对苹果ios系统手机或平板，可以解决苹果ioslightning通话转接头不能充电的问题、以及解决苹果ioslightning通话和充电转接器100不能支持苹果线控耳机的问题；针对安卓系统手机或平板，可以解决安卓系统typec转接头不能边听音乐边充电、以及安卓系统typec转接头不能支持苹果线控耳机的问题。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围以准。