USB接口过温保护装置、USB接头及USB快充线缆结构的制作方法

本实用新型涉及USB接口的温度控制技术领域，尤其涉及一种在充电过程中避免温度过高而烧坏USB接口的USB接口过温保护装置、USB接头，及采用该USB接头的USB快充线缆结构。

背景技术：

USB Type-C接口标准由USB协会所主导推广，目的在于提供更高速的数据传输能力与更高的电压或电流提供能力，并支持正反面都可以接插使用，以取代传统USB Type-A、Type-B接口并提高使用的便利性。其中使用到的Type-C PD协议可透过CC线使得充电设备与被充电设备之间交互确认可提供的电源能力包含电压与电流输出能力，最高有可能输出20V/5A 100W的电源供电。

目前市场上有越来越多的供电设备，诸如移动电源、车充、适配器支持USB协会的Type-C PD输出，并有许多电子设备诸如手机、笔记本电脑、显示器等也使用Type-C PD协议来获取更大的电源能力来缩短充电时间与缩小传统接口的体积。未来可预见Type-C接口将会成为多数电子设备的电源与数据传输的统一界面。

但近来市场上发生多起有Type-C手机充电时，甚至于知名品牌大厂都有发生因充电电流大导致的高温，使得Type-C母座或公头有熔毁的现象。由功率公式得知功率＝电流²*电阻，当电流由以往的1A增加为3A时，整体的功率将上升9倍；而当电流上升到Type-C PD所允许的最高电流5A时，功率则会上升到原来1A时的25倍之多！若因Type-C母座与公头之间的接触阻抗因为尺寸偏差、触点金属镀层的氧化、磨损、接触不良导致的接触阻抗增加，则增加的功率消耗则会远远超过25倍。如此高的功率损耗在Type-C母座与公头之间触点上，势必会产生极大的热能而导致Type-C母座或公头的起火或熔化，可能引发更大的危险。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种USB接口过温保护装置，以解决在充电过程中因充电电流过大和USB接口公头和USB接口母座之间的接触阻抗增加而导致USB接口温度过高所带来的安全隐患。

为了实现上述目的，本实用新型公开了一种USB接口过温保护装置，包括温度传感器和与所述温度传感器电性连接的控制器，所述温度传感器用于检测所述USB接口的实时温度，所述控制器用于设定所述USB接口的最大允许充电温度，并根据所述USB接口的实时温度和所述USB接口的最大允许充电温度自动调节所述USB接口充电状态的断开或导通。

与现有技术相比，本实用新型所公开的USB接口过温保护装置，通过温度传感器实时检测USB接口在充电过程中的温度，通过控制器设置及调整温度保护点，即最大允许充电温度。充电时，当温度传感器检测到USB接口的温度超过温度保护点时，控制器控制USB接口中断充电状态，中止充电，待USB接口的温度降到温度保护点以下时，控制器控制USB接口恢复到充电状态，继续充电，从而将USB接口的充电温度限制在安全范围之内，有效解决在充电过程中因充电电流过大和USB接口公头和USB接口母座之间的接触阻抗增加而导致USB接口温度过高所带来的安全隐患。

较佳地，所述USB接口包括控制板，所述控制器用于控制所述控制板的电源端的断开或导通。

较佳地，所述USB接口过温保护装置还包括设置在所述控制板上的第一电子开关；所述第一电子开关与所述控制板上的电源连接端电性连接，为待充电电子设备与充电电源之间的电功率开关；所述第二电子开关还与所述控制器电性连接，使用可靠，灵敏度高。

较佳地，所述USB接口包括控制板，所述控制器用于控制所述控制板的充电协议通信端的断开或导通。

较佳地，所述USB接口过温保护装置还包括设置在所述控制板上的第二电子开关；所述第二电子开关与所述控制板的充电协议通信端电性连接，为待充电电子设备与充电电源之间充电协议沟通通道开关；所述第二电子开关还与所述控制器电性连接。

较佳地，所述控制器与所述控制板的充电协议通信端电性连接，所述控制器通过向所述控制板的充电协议通信端发送干扰信号控制所述控制板的充电协议通信端的断开或导通。

较佳地，所述USB接口过温保护装置设置在USB接口公头或USB接口母座上。

较佳地，所述USB接口为Type-C接口。

本实用新型的另一目的是，提供一种USB接头，采用该USB接头可有效避免在充电过程中因充电电流过大和USB接口公头与USB接口母座之间的接触阻抗增加而导致USB接口温度过高所带来的安全隐患。

为了实现上述目的，本实用新型公开了一种USB接头，其具有如上所述的USB接口过温保护装置。

另外，本实用新型的另一目的是，提供一种USB快充线缆结构，采用该USB快充线缆结构给电子设备充电时，可有效避免在充电过程中因充电电流过大和USB接口公头和USB接口母座之间的接触阻抗增加而导致USB接口温度过高所带来的安全隐患，该USB快充线缆结构具有如上所述的USB接头。

附图说明

图1为本实用新型实施例USB快充线缆结构的充电连接结构示意图。

图2为本实用新型实施例1中的USB接口过温保护装置电路连接示意图。

图3为本实用新型实施例2中的USB接口过温保护装置电路连接示意图。

图4为本实用新型实施例2中的USB接口过温保护装置变形结构的电路连接示意图。

具体实施方式

为详细说明本实用新型的技术内容、结构特征、实现原理及所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图详予说明。

为了解决USB接口特别是用于大功率充电的USB接口在充电过程中容易发热以致损坏USB接头的问题，本实用新型公开了一种USB接口过温保护装置，如图2至图4所示，包括温度传感器10和与温度传感器10电性连接的控制器11，温度传感器10用于检测USB接口的实时温度，控制器11用于设定USB接口的最大允许充电温度，并根据USB接口的实时温度和最大允许充电温度自动调节USB接口充电状态的断开或导通。

将本实用新型的USB接口过温保护装置安装在USB接头中，可以是接口公头上也可以是接口母座上，在此没有特别的限制，采用该USB接头进行充电过程中，通过温度传感器10实时检测USB接口的温度，通过控制器11设置及调整温度保护点，即最大允许充电温度。当温度传感器10检测到USB接口的温度超过温度保护点时，控制器11控制USB接口中断充电状态，中止充电，待温度降到温度保护点以下时，控制器11控制USB接口恢复充电状态，继续充电，从而将USB接口的充电温度限制在安全范围之内，有效解决在充电过程中因充电电流过大和USB接口处的接触阻抗增加而导致USB接口的温度过高所带来的安全隐患

下面将以上述的带有USB接口过温保护装置的USB接头安装在USB快充线缆中为例对本实用新型USB接口过温保护装置的详细结构加以说明。

如图1所示，本实用新型还公开了一种USB快充线缆结构，包括线缆40及用于与电子设备30插接的USB接头，该USB接头上设置有如上所述的USB接口过温保护装置，由于大多数电子设备30端的USB接口是USB接口母座22，所以，较优的，本实施例中的快充线缆结构的USB接头上的USB接口为USB接口公头21，USB接口过温保护装置设置在USB接口公头21上，如图2至图4所示，当然，上述USB接口过温保护装置也可设置在USB接口母座22上，同样能解决本实用新型所要解决的技术问题。温度传感器10用于检测USB接口公头21处的实时温度，控制器11用于设定USB接口公头21处的最大允许充电温度，并根据USB接口公头21处的实时温度和最大允许充电温度自动调节USB接口公头21充电状态的断开与导通采用本实施例的USB快充线缆结构实施充电的过程中。当温度传感器10检测到USB接口公头21处的温度超过最大允许值时，控制器11控制USB接口公头21中断充电状态，中止充电，待温度降到温度保护点以下时，控制器11控制USB接口公头21恢复充电状态，继续充电，从而将USB接口公头21处的充电温度限制在安全范围之内，有效解决在充电过程中因充电电流过大和USB接口公头21与USB接口母座22之间的接触阻抗增加而导致USB接口处的温度过高所带来的安全隐患。如果温度传感器10检测到USB接口公头21处的温度恢复至设定的安全温度以下，在控制器11的作用下，USB接口公头21可自动恢复到充电状态。

具体实施例1，请再次参看图2，USB接口公头21包括控制板20，控制器11用于控制控制板20的电源端的断开或导通。本实施例中，在USB接口公头21的控制板20上设置第一电子开关12，第一电子开关12与控制板20上的电源端电性连接，为待充电电子设备30与充电电源之间的电功率开关，即充电过程中，充电电压信号和电流信号通过第一电子开关12传输，该第一电子开关12与控制器11电性连接，受控制器11的控制。充电时控制器11和温度传感器10的电源端不经过第一电子开关12直接与充电电源电性连接。本实施例中，温度传感器10采用热敏电阻，反应灵敏，成本低，该热敏电阻与控制器11电性连接，热敏电阻的工作电源由控制器11提供。第一电子开关12可以为一个，仅设置在控制板20的电源正极端或电源负极端，当然还可以采用两个第一电子开关12同时设置在控制板20的电源正极端和电源负极端，第一电子开关12优选为MOS管。该第一电子开关12还与控制器11电性连接，受控制器11的控制。采用本实施例中的快充线缆结构实施充电时，如果USB接口公头21处的温度处于设定的安全温度以内，第一电子开关12处于导通状态，待充电电子设备30与充电电源之间建立充电功率通道，当USB接口公头21处的温度超过设定的安全温度时，控制器11控制第一电子开关12打开，那么，待充电电子设备30与充电电源之间的充电功率通道断开，中止充电，当USB接口公头21处的温度恢复到设定的安全温度以下时，控制器11控制第一电子开关12恢复至导通状态，重新开始充电。

具体实施例2，由于USB快充线缆用于对电子设备30充电过程中，待充电电子设备30和充电电源需要借助USB接口公头21中的协议通信端建立充电协议沟通通道，以确定合适的充电功率，如果该充电协议沟通通道被切断或者被干扰，那么就会中止充电，根据这一原理，本实施例中，USB接口公头21包括控制板20，请再次参看图3，控制器11用于控制控制板20的充电协议通信端的断开或导通。为实现这一目的，在控制板20上设置有第二电子开关13，第二电子开关13与控制板20的充电协议通信端电性连接，为待充电电子设备30与充电电源之间充电协议沟通通道开关，该第二电子开关13与控制器11电性连接，受控制器11的控制。控制板20上有两个协议通信端，分别为CC1和CC2，第二电子开关13可以仅设置在CC1或CC2的任意一端，或在CC1和CC2端均设置一个第二电子开关13，该第二电子开关13优选为MOS管。同时第二电子开关13还与控制器11电性连接，受控制器11的控制。正常充电时，第二电子开关13处于导通状态，充电协议正常传输，当USB接口公头21处的温度超过设定的安全温度时，控制器11控制第二电子开关13断开，充电协议传输中断，中止充电，当USB接口公头21处的温度恢复至设定的安全温度以内时，控制器11控制第二电子开关13闭合，充电协议重新开始传输，恢复至充电。

上述实施例2中的USB快充线缆结构还有一变形结构，如图4所示，控制器11直接与控制板20的充电协议通信端电性连接，通过向控制板20的充电协议通信端发送干扰信号控制待充电电子与充电电源之间充电协议通信通道的断开，同样，控制器11可以仅与CC1、CC2中的一个连接，也可同时与CC1和CC2连接。充电过程中，当USB接口公头21处的温度超过设定温度时，控制器11向控制板20的充电协议通信端CC1和或CC2发送干扰信号，使得充电协议不能正常传输，那么自然也就中止了充电状态，当USB接口公头21处的温度恢复至设定的安全温度以内时，控制器11停止发送干扰信号，充电协议恢复至正常传输状态，恢复充电。本实施例中，上述干扰信号可为PWM波或高低电平信号，当然也可为本领域技术人员所熟知的其他干扰信号。

上述通过实施例分别说明了本实用新型USB快充线缆结构通过关闭待充电电子设备30与充电电源间的正负极供电通道以及关闭待充电电子设备30与充电电源间的充电协议沟通通道两种方式来达到在使用本实用新型快充线缆结构给待充电电子设备30充电过程中的控制USB接口处的温度的目的，需要说明的时，上述两种控制方式还可同时使用，也属于本实用新型的保护范围。

上面详细表述了本实用新型所公开的USB快充线缆结构的结构和工作原理，值得说明的是，由于本实用新型公开的USB快充线缆结构中的USB接头具有过温保护功能，特别适用于具有支持大电流充电的USB接口的快充线缆中，如Type-C接口、lightning接口等，充电电流大，自然发热量大，更需要对此进行过温保护，当然本实用新型所公开的USB快充线缆结构适用于采用任何接口标准的USB快充线缆中，有效控制充电过程中USB接口的温度不至过高，避免安全事故的发生，延长USB接口的寿命。

综上，通过USB接口过温保护装置在快充线缆结构中的具体应用，详细说明了本实用新型USB接口过温保护装置的结构和工作原理，值得说明的是，快充线缆结构并不是本实用新型USB接口过温保护装置所限定的唯一的应用环境，例如，可将本实用新型USB接口过温保护装置直接安装在电子设备的USB接口中，同样也是适用的，同样也能将USB接口处的充电温度限制在一个合理的范围内。

以上所揭露的仅为本实用新型的较佳实例而已，当然不能以此来限定本实用新型之权利范围，因此依本实用新型申请专利范围所作的等同变化，仍属于本实用新型所涵盖的范围。