一种USB连接插头的制作方法

本发明涉及电子传输配件技术领域，特别是涉及一种USB连接插头。

背景技术：

在各种便携式设备中，普遍采用了小型或微型提供小电流的接插件，如USB-A、MRusb、MINIusb、Svideo等，都可以提供5-12V电压和3A以内的电流电源，这些接口电源对手持式小型设备提供充电电流。如手机、移动电源之类的设备，很多都是通过USB提供的几百mA至数A电流的5V电源为移动电源内置电池充电。

这些内置电池的小型移动电源设备，在使用过程中，需要对它先充电，再放电的双向过程，这就会使移动电源必须配置有两种接插件，一种是公头(male connector)，用来插接到能提供电源的母头(如电脑上的USB母头输出端子)上为自身内部配置电池充电。另一种是母头，用来让别的设备公头插入进行放电。这就使设备的小型化变得困难，从而限制了移动电源这类以小型化为优势的产品的性能。为了改善这个问题，有些移动电源只设计一个母头或者一个公头，再特制一条公对公、母对母的线材对接充电设备和被充电设备。这虽然解决了移动电源之类产品自身的小型化问题，但多带了一根特制线材，这种线材损坏后无标准品，反而更不利产品的轻、便、简的特色设计。

上述问题，在小型移动设备中有着无法避免的影响，尤其是在微型化移动电源设备上，例如USB充电电池、打火机移动电源、可充电多用U盘等，这类设备因体积太小，两个插头根本无法实现，这是至今未看到可同体充、放的USB电池产品上市的核心因素之一。

目前市场上未见到任何一种使用在USB Type A、USB Type B的尺寸接口上，既能作为公头插到提供电源的母头上接收电流，又能作为母头对外提供电流被别的公头插入的产品或设计。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种既能作为公头插到提供电源的母头上接收电流，又能作为母头对外提供电流被别的公头插入的USB连接插头，进而实现电子插头件的便携设计。

为实现上述目的，本发明提供了一种USB连接插头，包括：

PCB板，所述PCB板正面设有与USB母头的弹片相对应的金手指；

充电电路，用于所述USB连接插头作为母头使用时对USB公头充电，所述充电电路包括控制所述充电电路通断的触发部件；所述触发部件穿过所述PCB板凸出设于所述PCB板正面；

骨架，所述骨架包括与USB母头和USB公头的插口形状均相匹配的舌插体，设于所述舌插体的固定端的固定凸台，所述舌插体正面设有容纳所述PCB板的板槽，所述舌插体背面设有与所述USB公头的电源金手指相对应的输出电源弹片，和与所述USB公头的地线金手指相对应的输出地线弹片，所述舌插体的固定端连接有输出电源控制端子和输出地线端子，所述输出地线端子与所述输出地线弹片相连接；

定位壳体，所述定位壳体的一端包裹于所述固定凸台外侧，所述定位壳体的另一端与所述舌插体平行且间隔设置。

可选的，所述金手指包括与输入地线端子连接的第一金手指、与输入数据负极端子连接的第二金手指、与输入数据正极端子连接的第三金手指和与输入电源端子连接的第四金手指；所述触发部件包括两个触发元件，两个所述触发元件分别设于所述第一金手指与所述第二金手指之间和所述第三金手指与所述第四金手指之间；所述充电电路设于所述PCB板的背面，所述PCB板正面设有容纳所述触发元件的通孔。

可选的，所述输出电源弹片与所述输出地线弹片均弯折且凸出于所述舌插体的背面。

可选的，所述输出电源弹片的固定端与所述PCB板背面的第一输出电源控制线金手指相接触，所述输出电源控制端子的固定端与所述PCB板背面的第二输出电源控制线金手指相接触。

可选的，所述输出电源弹片的固定端与所述输出电源控制端子的固定端相连接，并且所述输出电源控制端子连接于所述PCB板上的输出控制端子，所述PCB板上还设有输入控制端子，所述输入控制端子为所述充电电路的输入端。

可选的，所述输出电源弹片的固定端弯折，且弯折点与所述第一输出电源控制线金手指相接触；所述所述输出电源控制端子的固定端弯折，且弯折点与所述第二输出电源控制线金手指相接触。

可选的，所述固定凸台设有插设所述PCB板的插孔；所述插孔包括端子槽、板孔以及元件口，所述端子槽、所述板孔与所述元件口呈一体设置，且与所述PCB板的截面形状相匹配。

可选的，所述板槽内设有容纳充电电路元件的元件腔，所述元件腔设有盖板。

可选的，所述定位壳体包括固定部和插接部，所述固定部包括以所述固定壳体的长向中心线为对称轴对称设置的两固定钩，且两所述固定钩均向所述对称轴弯折，所述固定部包裹于所述固定凸台外侧，所述固定凸台的背面设有容纳所述固定钩的安装槽，所述安装槽的深度与所述固定钩的厚度相匹配。

可选的，所述插接部包括平行于所述舌插体正面的顶板，垂直设于所述顶板两侧边缘的侧壁，所述插接部与所述舌插体正面构成容纳USB母头内舌插的空腔，所述顶板与所述固定部的顶部在同一平面，所述侧壁底面与所述舌插体正面所在的平面存在间隙；

或，所述插接部包括平行于所述舌插体正面的顶板，垂直设于所述顶板两侧边缘的侧壁，所述插接部与所述舌插体正面构成容纳USB母头内舌插的空腔，所述顶板与所述固定部的顶部在同一平面，所述侧壁底面与所述舌插体正面所在的平面存在间隙，所述顶板设有开口；

或，所述插接部包括平行于所述舌插体正面的顶板，所述插接部与所述舌插体正面构成容纳USB母头内舌插的空腔，所述顶板与所述固定部的顶部在同一平面；

或，所述插接部包括垂直于所述舌插体正面的侧壁，所述插接部与所述舌插体正面构成容纳USB母头内舌插的空腔，所述侧壁与所述固定钩的侧面在同一平面，所述侧壁底面与所述舌插体正面所在的平面存在间隙。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：本发明提供的一种公母同体充放电USB连接插头，简称AUC(Androgynous USB connector)，与现有接插件不同的是，AUC即可以作为USB接插公头使用，也可以当成USB接插母头使用，很好的解决了同一设备中即充电又放电的小型化问题。进一步的，采用本发明的连接插头的便携式移动电源，其体积可以得到有效的缩小；在同体积前提下，由于减小了插接件的体积，也就增加了便携式移动电源的内置储电单元的空间，进而增加储电容量。

本发明提供的AUC具有以下优点：

1、AUC可做为USB公头使用，将AUC插入任何设备的USB母头上时，其PCB板正面的金手指靠定位壳体保证其准确的与USB母头内金属弹片相接触，并接收来自USB母头的电源供电。

AUC作为USB公头使用时，舌插体背部的输出电源弹片不向外提供电流。

2、AUC可做为USB母头使用，将其他需要电源的USB公头直接与AUC对接，AUC的输出电源弹片和输出地线弹片与USB公头内的金手指接触，当插接到位后，会触发充电电路的触发部件，充电电路接通，电源向外供电。

AUC做母头使用时，充电电路中有由电阻和电容构成的RC充电电路，当电源经充电电阻对电容充电时，充电电路中的开关管栅极电压累积到可以导通时才有电流从输出电源弹片输出，而开关管电压累积的过程使该充电电路具有供电延迟功能。只有当用电USB公头接插到位后，延迟几百毫秒，才开始对外供电。该延迟功能能有效避免误输出电流到裸露在外的输出电源弹片，引起输出电流的短路。

AUC做母头使用时，定位壳体不起作用，靠骨架的舌插体插入USB公头时，骨架上的输出电源弹片和输出地线弹片与USB公头的金手指接触的摩擦力与弹片自身的弹力，从而保证接触的可靠性及手感。

AUC做母头使用时，与其对接的USB公头的金属框是从定位壳体与舌插体的缝隙间插入的。

3、AUC作为USB公头使用时的金手指和做母头使用时的输出电源弹片和输出地线弹片，分别位于在骨架两个相对的平面上。以确保作为公头和母头使用时，金手指与弹片互不影响。

本发明主要应用于移动电源、USB可充放电池、各种带放电功能的小型设备中，但应用范围不限于小型设备。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的USB连接插头的立体图；

图2为本发明提供的USB连接插头的后视图；

图3为本发明提供的USB连接插头的侧视图；

图4为本发明的PCB板的立体图；

图5为本发明的PCB板的侧视图；

图6为本发明的PCB板的后视图；

图7为本发明的PCB板的正面端子另一实施方式的结构示意图；

图8为本发明的骨架的立体图；

图9为本发明的骨架背面截面图；

图10为本发明骨架的后视图；

图11为本发明骨架安装PCB板后的侧面截面图；

图12为本发明的输出电源弹片的固定端与输出电源控制端子的固定端的另一实施方式的后视图；

图13为本发明的输出电源弹片的固定端与输出电源控制端子的固定端的另一实施方式的侧面截面图；

图14为与图7的实施方式对应的骨架上的输出电源弹片的固定端与输出电源控制端子的固定端直接连接的后视图；

图15为本发明的定位壳体的插接部的第一实施方式结构示意图；

图16为本发明的定位壳体的插接部的第二实施方式结构示意图；

图17为本发明的定位壳体的插接部的第三实施方式结构示意图；

图18为本发明的定位壳体的插接部的第四实施方式结构示意图；

图19为本发明作为公头使用时的结构示意图；

图20为本发明作为公头使用时的背面结构示意图；

图21为本发明作为公头使用时骨架与USB母头内舌插的结构示意图；

图22为本发明作为母头使用时的结构示意图；

图23为本发明作为母头使用时的背面结构示意图；

图24为本发明作为母头使用时去掉定位壳体的结构示意图；

图25为本发明的电气原理图；

图26为与图7和图14对应方案的电气原理图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1：如图1-13所示，本实施例提供的公母同体充放电USB连接插头(Androgynous USB connector，以下简称AUC，)，包括：

PCB板1，PCB板1正面设有与USB母头4的弹片相对应的金手指11，PCB板1背面设有充电电路，充电电路包括控制充电电路通断的触发部件12，触发部件12穿过PCB板1凸出设于PCB板1正面；充电电路用于USB连接插头作为母头使用时对USB公头充电，在本实施例中充电电路设置在PCB板的背面，是为了节省连接接头的占用空间。当然为了工艺简便，也可以将充电电路设置在骨架外，只要能够实现充电电路的作用，充电电路的安置位置都在本文的保护范围内。

骨架2，骨架2包括与USB母头4和USB公头5的插口形状均相匹配的舌插体21，设于舌插体21的固定端的固定凸台22，舌插体21正面设有容纳PCB板1的板槽211，舌插体21背面设有与USB公头5的电源金手指相对应输出电源弹片212，和与USB公头5的地线金手指相对应的输出地线弹片213，舌插体21的固定端连接有输出电源控制端子214和输出地线端子215，输出地线端子215与输出地线弹片213相连接，输出电源控制端子214作为充电电路的电源输入端，输出电源弹片212作为充电电路的电流输出端；

定位壳体3，定位壳体3的一端包裹于固定凸台22外侧，定位壳体3的另一端与舌插体21平行且间隔设置。

在本实施例中，充电电路如图25所示，充电电路包括由电阻R2和电容C构成的RC充电电路，与电容C并联的静电泄放电阻R1，以及MOS开关管，触发部件12串联与电阻R2与输出地线弹片213之间，输出电源弹片212连接于MOS开关管Q的漏极D。其中电阻R1的值远大于电阻R2；静电泄放电阻R1的作用是防止脱电情况下空气干燥而形成的静电损害MOS开关管Q；当触发部件12被触发时(即被短路时)，此时，AUC作为母头使用，能够向外界提供电源，该电源经输出电源控制端子214，通过电阻R2到地线端子，对电容C充电，MOS开关管Q栅极G电压慢慢积累，当达到导通条件时，MOS开关管Q导通，输出电源弹片212向外输出电流，实现对USB公头5连接的设备充电。调整电阻R2与电容C的值，可调节延迟导通的时间。MOS开关管Q电压累积的过程使该充电电路具有供电延迟功能。只有当用电USB公头5接插到位后，延迟几百毫秒，才开始对外供电。该延迟功能能有效避免误输出电流到裸露在外的输出电源弹片212，引起输出电流的短路。当然，本实施方式仅限于举例说明，充电电路还可以是其他能够实现公母筒体的连接插头的充电功能电路。

实施例2：与其他实施例不同的是，如图4-7所示，金手指11包括与输入地线端子13连接的第一金手指111、与输入数据负极端子14连接的第二金手指112、与输入数据正极端子15连接的第三金手指113和与输入电源端子16连接的第四金手指114；触发部件12包括两个触发元件121，两个触发元件121分别设于第一金手指111与第二金手指112之间和第三金手指113与第四金手指114之间；PCB板1正面设有容纳触发元件121的通孔17。该金手指11与USB母头4内的金属弹片相对应，作为与USB母头4连接时输入电流的导电通路。而两个触发元件121分别设于第一金手指111与第二金手指112之间和第三金手指113与第四金手指114之间。是使本发明的AUC作为公头使用插入USB公头5时，触发元件121与USB母头4的金属弹片没有任何接触，使该AUC的充电电路不被触发导通，实现AUC作为公头时输入电流的作用。进一步地，该触发元件121凸出于PCB板1的高度不高于USB母头4内金属弹片凸起的高度，以确保触发元件121不影响AUC的金手指11与USB母头4的金属弹片的接触可靠性。

实施例3：与其他实施例不同的是，如图2、3和11所示，输出电源弹片212与输出地线弹片213均弯折且凸出于舌插体21的背面。该输出电源弹片212的作用与输出电线弹片的作用相当于USB公头5的金属弹片中电源弹片和地线弹片的作用，是作为充电回路的地线端和电流输出端，以保证当充电电路出发导通时，能够有电流从输出电源弹片212输出，实现AUC的充电(电流输出)功能。

实施例4：与其他实施例不同的是，在实施例3的基础上，如图6、10、11和12所示，输出电源弹片212的固定端与PCB板1背面的第一输出电源控制线金手指115相接触，输出电源控制端子214的固定端与PCB板1背面的第二输出电源控制线金手指116相接触。

实施例5：与实施例4不同的是，如图7和14所示，输出电源弹片212的固定端与输出电源控制端子214的固定端相连接，并且输出电源控制端子214连接于PCB板1上的输出控制端子20，PCB板上还设有输入控制端子19，输入控制端子19为充电电路的输入端，此时的充电电路如图26所示。该实施方式将实施例4中的第一输出电源控制线金手指115和第二输出电源控制线金手指116替换为本实施方式中的输入控制端子19和输出控制端子20，降低了PCB板生产工艺的难度，而且更方便了输出电源弹片212和输出电源控制端子214连接于充电电路中，也省去了要弯折输出电源弹片212的固定端和输出电源控制端子214的固定端的工艺，方便加工，提高生产效率。

实施例6：在实施例4的基础上，如图10-12所示，输出电源弹片212的固定端弯折，且弯折点与第一输出电源控制线金手指115相接触；输出电源控制端子214的固定端弯折，且弯折点与第二输出电源控制线金手指116相接触。输出电源弹片212的固定端和输出电源控制端子214的固定端弯折，保证了输出电源弹片212的固定端与第一输出电源控制线金手指115接触的可靠性和输出电源控制端子214的固定端与第二输出电源控制线金手指116接触的可靠性，避免接触不良导致充电电路断开，影响充放电的问题发生。

作为一种可选的实施方式，如图8所示，固定凸台22设有插设PCB板1的插孔221；插孔221包括端子槽2211、板孔2212以及元件口2213，端子槽2211、板孔2212与元件口2213呈一体设置，且与PCB板1的截面形状相匹配。以方便PCB板1与骨架2的装配。

作为一种可选的实施方式，如图8所示，板槽211内设有容纳充电电路元件18的元件腔2111，元件腔2111设有盖板2112。

买施例7：与其他实施例不同的是，如图15-18所示，定位壳体3包括固定部31和插接部32，固定部31包括以固定壳体的长向中心线为对称轴对称设置的两固定钩311，且两固定钩311均向对称轴弯折，固定部31包裹于固定凸台22外侧，固定凸台22的背面设有容纳固定钩311的安装槽222，安装槽222的深度与固定钩311的厚度相匹配。本实施例中给出了定位壳体3与骨架2的固定方式，但定位壳体3与骨架2的固定方式不限于本文所举的例子，可使用直接注塑固定、卡脚向下固定、高强度胶水粘合固定等多种形式。

实施例8：在实施例7的基础上，可选的实施方式是，如图15所示，插接部的第一实施方式，插接部32包括平行于舌插体21正面的顶板321，垂直设于顶板321两侧边缘的侧壁322，插接部32与舌插体21正面构成容纳USB母头内舌插的空腔，顶板321与固定部31的顶部在同一平面，侧壁322底面与舌插体21正面所在的平面存在间隙；本发明的AUC作为母头使用时，该间隙能够容纳USB公头空腔底部的金属壳体。

实施例9：在实施例7的基础上，可选的实施方式是，如图16所示，插接部的第二实施方式，插接部32包括平行于舌插体21正面的顶板321，垂直设于顶板321两侧边缘的侧壁322，插接部32与舌插体21正面构成容纳USB母头内舌插的空腔，顶板321与固定部31的顶部在同一平面，侧壁322底面与舌插体21正面所在的平面存在间隙，顶板321设有开口3211，本发明的AUC作为母头使用时，该间隙能够容纳USB公头空腔底部的金属壳体。该结构能够节省固定壳体3的原材料而且还能够起到定位的作用。

实施例10：在实施例7的基础上，可选的实施方式是，如图17所示，插接部的第三实施方式，插接部32包括平行于舌插体21正面的顶板321，插接部32与舌插体21正面构成容纳USB母头内舌插的空腔，顶板321与固定部31的顶部在同一平面；本发明的AUC作为母头使用时，该间隙能够容纳USB公头空腔底部的金属壳体。该结构的插接部32仅通过顶板321定位，方便定位，插接便捷，而且更节省材料，方便加工。

实施例11：在实施例7的基础上，可选的实施方式是，如图18所示，插接部的第四实施方式，插接部32包括垂直于舌插体21正面的侧壁322，插接部32与舌插体21正面构成容纳USB母头内舌插的空腔，侧壁322与固定钩311的侧面在同一平面，侧壁322底面与舌插体21正面所在的平面存在间隙。本发明的AUC作为母头使用时，该间隙能够容纳USB公头空腔底部的金属壳体。

可见，定位壳体3可做成不同形状，如实施例8、9、10和11，但定位壳体3的形状并不限于本文所列举的形状，只要能够起到定位作用的定位壳体3都属于本文的保护范围内。

在各个上述实施方式中，骨架2的材料为绝缘材料；定位壳体3可以是绝艳材料也可以是导电材料；输出电源弹片212、输出地线弹片213、输出电源控制端子214和输出地线端子215均可以采用金属丝来代替，以节约金属片所占面积。

下面详细介绍本发明能够作为公头或母头使用的工作原理：

当AUC作为母头使用时，如图19-21，舌插体21插入USB公头5的空腔，且USB公头5空腔底部的金属外壳插入舌插体21与定位壳体3的间隙中，此时，AUC的金手指11与USB公头5的金属外壳接触被短路，AUC舌插体21背面的输出电源弹片212与输出地线弹片213与USB公头5内的金手指中电源金手指和地线金手指对应接触并连通，当AUC插接到位时，两触发元件121与USB公头5的金属外壳接触被短路，是充电电路被触发，充电电路接通，电源通过电阻R2对电容C充电，MOS开关管Q栅极G电压慢慢积累，当达到导通条件时，MOS开关管Q导通，输出电源弹片212向外输出电流，实现对USB公头5连接的设备充电。

当AUC作为公头使用时，如图22-24，舌插体21插入USB母头4的空腔，定位壳体3与舌插体21之间腔体容纳USB母头4的舌插，此时，AUC的金手指11与USB母头4舌插上的金属弹片向接触并连通，AUC舌插体21背面的输出电源弹片212与输出地线弹片213与USB母头4的金属外壳接触被短路，由于触发元件121设于第一金手指111与第二金手指112和第三金手指113与第四金手指114之间，使触发元件121与USB母头4的金属弹片没有任何接触，使该AUC的充电电路不被触发导通，实现AUC作为公头时输入电流的作用。

本发明提供的一种公母同体充放电USB连接插头AUC，与现有接插件不同的是，AUC即可以作为USB接插公头使用，也可以当成USB接插母头使用，很好的解决了同一设备中即充电又放电的小型化问题，有效的缩小了便携式移动电源的体积；在同体积前提下，由于减小了插接件的体积，也就增加了内置储电单元的空间，进而增加了储电容量。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。