一种具有光提示功能的车充装置的制作方法

本实用新型涉及车充装置领域，具体涉及具有光提示功能的车充装置。

背景技术：

车载充电装置是一种常见的应用在汽车上的产品，车载充电装置工作原理是：利用汽车上点烟器座输出12V-24V直流电压给车载充电器供电，以集成IC及附属电路稳压输出达到各种手机及数码设备需要的充电额定直流电压来完成充电功能。

现有的车载充电装置一般包括具有中空内腔的外壳和内置于所述外壳的PCBA板；所述PCBA板的一端设置有USB输出接口，所述外壳一端设置有点烟器对接头，另一端开设有容置腔，所述USB输出接口容置于该容置腔并显露于该端面。该车载充电器使用时，电子设备通过USB插头插入车载充电装置USB输出接口中，通过点烟器对接头从汽车中取电，经由电压转换电路进行变压，令电压转换为适用供电子设备充电的电压，并通过车载充电装置对电子设备进行充电。

但是，现有的大部分车载充电装置不具有光提示功能，使用时无法判断车充装置是否接通，电压是否过低，电流是否过流或短路。少量的车载充电装置只具有接通指示灯，还有少量的车载充电装置具有检测电路，检测电路包括检测单元、比较单元、控制单元和发光器件，虽然能对汽车电瓶的异常电压进行闪烁提示，但是检测电路中的检测端口为IO口，IO端口的检测精度较低，再通过比较单元比较的时候，会产生误差；而且在车充温度升高或使用一段时间后，电阻或电容会变大，此时检测误差会变大，比较单元就会产生错误的判断，从而出现错误的报警提示，导致用户体验较差。

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种新的技术方案以解决现存的技术缺陷。

技术实现要素：

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

本实用新型提供一种具有光提示功能的车充装置，包括具有中空内腔的外壳和内置于所述外壳的PCBA板；所述PCBA板包括电路板及与其电性连接的USB输出接口；所述外壳一端设置有点烟器对接头，用于输入汽车电瓶的电压；另一端开设有容置腔，所述USB输出接口容置于该容置腔并显露于该端面；所述电路板设置有发光组件，所述发光组件环设于USB输出接口的周边。

优选的，所述USB输出接口设置有两个。

优选的，所述发光组件的光出口方向设置有透光带，所述透光带紧贴所述容置腔内壁设置，并与所述容置腔端面共面。

优选的，所述透光带设置有散光层，便于灯光均匀柔和的发射，减少眼睛的不适感。

优选的，所述发光组件包括正常工作指示灯以及异常提示灯。

优选的，所述发光组件为LED灯。

优选的，所述正常工作指示灯为白灯或蓝灯。

优选的，所述异常提示灯为红灯。红色具有禁止的作用，容易引人注意。

优选的，所述发光组件至少包括一个正常工作指示灯和一个异常提示灯。

所述一个正常工作指示灯和一个异常提示灯可以是单独封装两个发光器件，也可以是双色LED共同封装在一个发光器件内。

更优选的，所述发光组件包括四个正常工作指示灯和四个异常提示灯；所述四个正常工作指示灯和四个异常提示灯均匀环设于USB输出接口的四周。

进一步的，所述正常工作指示灯和异常提示灯两两首尾相接、间隔设置；使得USB输出接口的四周各边均设置有一个正常工作指示灯和一个异常提示灯。

对应的，所述透光带为一透光环，所述透光环环设于所述USB输出接口的四周。

所述汽车电瓶的正常输入电压为12V直流电压或者24V直流电压。

优选的，当点烟器对接头输入汽车电瓶的电压后，如果输入电压处于预设范围，则正常工作指示灯常亮；当输入电压不满足预设范围，则异常提示灯常亮。

优选的，所述输入电压的预设范围包括第一电压预设范围和第二电压预设范围；所述第一电压预设范围内的电压值小于第二电压预设范围内的电压值。

更优选的，所述第一预设电压范围为10.8V～16.5V，所述第二电压预设范围为22V～28V。

当输入电压处于10.8V～15V和22V～28V范围内时，白色LED灯开始长亮；

当输入电压低于10.8V或介于15--22V之间或高于28V时，开启报警模式，LED灯由白灯转为红灯，提示输入汽车内的供电电压不正常，超出预设范围以外。

优选的，当USB输出接口接入负载后，若总负载电流满足预设范围时，则正常工作指示灯常亮；当总负载电流不满足预设范围时，则车充切断对USB输出接口的电压输出，同时异常提示灯常亮或闪烁。

优选的，当USB输出接口接入负载后，出现短路时，则切断输出，同时异常提示灯常亮或闪烁。

优选的，当USB输出接口的输出过压时，则切断输出，同时异常提示灯常亮或闪烁。

优选的，所述电路板包括DC/DC降压电路、输入电压检测电路、微控制单元(MCU)、USB输出电路和发光组件；所述输入电压检测电路与所述微控制单元(MCU)电连接；所述微控制单元(MCU)与所述发光组件电连接并控制其开关。

所述微控制单元(MCU)可以直接驱动发光组件的开关，无需借助额外的三极管或MOS管灯元器件，简化了电路，有利于体积小型化的实现。

所述DC/DC降压电路将输入的汽车电压转换为适用电压；所述DC/DC降压电路的输出电压可经USB输出接口输出。所述适用电压一般为5V，或者是当DC/DC降压电路的输出电压不超过5.5V时，不会对后续的电子元器件造成损坏。

优选的，所述DC/DC降压电路包括DC/DC芯片。

优选的，所述电路板还包括稳压电路，所述稳压电路可以调整汽车电瓶的输入电压，为DC/DC芯片、微控制单元(MCU)等芯片的工作提供稳定的直流电压。

优选的，所述稳压电路包括LDO稳压器。

优选的，所述稳压电路可以集成于DC/DC芯片内部，此时，稳压电路为DC/DC芯片的工作提供稳定的直流电压，由DC/DC降压电路的输出电压为微控制单元(MCU)供电。

所述稳压电路是否单独增加取决于DC/DC芯片的设计，如果芯片本身的设计可以适用汽车电瓶的输入电压，则无需单独增加稳压电路为其供电。

优选的，所述微控制单元(MCU)包括输入电压检测脚。

优选的，所述输入电压检测脚为AD端口。

优选的，所述输入电压检测电路包括集成于微控制单元(MCU)的控制模块。

当车充插入汽车点烟器内，点烟器对接头开始输入汽车电压，MCU的输入电压检测脚开始实时采集输入电压的值，当输入电压的值在预设范围内，所述控制模块则点亮正常工作指示灯，关闭异常提示灯；当输入电压的值超出预设范围时，则所述控制模块点亮异常提示灯并关闭正常工作指示灯。

优选的，所述电路板还包括自动识别IC，与所述USB输出接口电连接，其供电模块为所述DC/DC降压电路。所述自动识别IC(Auto识别IC)可根据不同的电子设备，自动以最大的电流进行充电。

优选的，所述电路板还包括过流保护电路，所述过流保护电路与DC/DC降压电路和USB输出电路电连接。

优选的，所述过流保护电路包括电阻和集成于DC/DC芯片中的控制模块，所述DC/DC芯片包括一过流电压检测脚，正常工作时，接入USB输出接口的总负载电流流过所述过流保护电路的电阻，所述过流电压检测脚检测流过所述电阻总电流的电压大于预设总电压值时，控制模块判定为过流状态，并控制DC/DC降压电路断开对USB输出接口的电压输出。

所述预设总电压值＝电阻*预设总电流值，所述预设总电流值为5～6A。

本实用新型的另一优选实施例公开了所述还包括过流保护电路，所述过流保护电路与DC/DC降压电路、微控制单元(MCU)和USB输出电路电连接，当检测到过流信号时，所述过流保护电路不仅会断开对USB输出接口的电压输出，同时控制正常工作指示灯灭、异常提示灯常亮或闪烁。

优选的，所述过流保护电路与所述DC/DC降压电路的负极端电连接。

其中，所述过流保护电路包括电阻和集成于微控制单元(MCU)中的控制模块，所述微控制单元(MCU)包括一过流电压检测脚，正常工作时，接入USB输出接口的总负载电流流过所述过流保护电路的电阻，所述过流电压检测脚检测流过所述电阻总电流的电压大于预设电压值时，所述控制模块判定为过流状态，并控制DC/DC降压电路断开对USB输出接口的电压输出，同时控制正常工作指示灯灭、异常提示灯常亮或闪烁。

所述预设总电压值＝电阻*预设总电流值，所述预设总电流值为5～6A。

对于两个USB输出接口的情形，优选的，所述过流保护电路包括第一USB过流保护电路和第二USB过流保护电路，并各自分别与所述DC/DC降压电路的负极端以及微控制单元(MCU)的过流电压检测脚电连接。

当DC/DC降压电路输出电压正常的情况下，流过第一USB和第二USB任何一个接口负载的电流的电压大于预设电压值，则控制模块判定为过流状态，并控制DC/DC降压电路断开对该USB输出接口的输出，同时控制正常工作指示灯灭、异常提示灯常亮或闪烁；而另一个USB输出接口仍可以正常输出电压。

所述预设电压值＝电阻*预设电流值，所述预设电流值为2.5--3.0A。

进一步的，所述电路板还包括过压保护电路，与DC/DC降压电路、微控制单元(MCU)和USB输出电路电连接；所述微控制单元(MCU)和DC/DC芯片均由单独增加的稳压电路供电。

优选的，所述短路保护电路与所述DC/DC降压电路的正极端电连接。

如果DC/DC芯片出现异常或损坏，则DC/DC降压电路的输出电压会输出大于电子设备的适用电压(比如大于5.5V)；出现过压后，会损坏后面的电子元器件，也有可能直接输出，充电的时候会烧坏手机等等。

优选的，所述过压保护电路包括电阻和集成于微控制单元(MCU)中的控制模块，所述微控制单元(MCU)包括一输出过压检测脚，所述输出过压检测脚检测到输出电压大于电子设备的适用电压(比如大于5.5V)，所述控制模块则判断为过压状态，并发送指令断开DC/DC芯片的连接，同时控制正常工作指示灯灭、异常提示灯常亮或闪烁。

更优选的，所述微控制单元(MCU)还包括一CE使能脚，出现过压后，所述控制模块发送指令断开CE使能脚，从而使DC/DC降压电路停止工作。所述CE使能脚相当于所述DC/DC芯片的开关，断开CE使能脚则DC/DC芯片不工作，DC/DC降压电路停止工作。

进一步的，所述电路板还包括短路保护电路，与DC/DC降压电路、微控制单元(MCU)和USB输出电路电连接；所述微控制单元(MCU)和DC/DC芯片均由单独增加的稳压电路供电。

优选的，所述短路保护电路与所述DC/DC降压电路的正极端电连接。

优选的，所述短路保护电路包括电阻和集成于微控制单元(MCU)中的控制模块，所述微控制单元(MCU)包括一输出电压检测脚和电流检测脚，当输出电压检测脚检测到负载输出电压由正常电压降为小于预设工作电压，有输入电压工作的同时所述电流检测脚检测到电流输出端电流为0，所述控制模块则判断为负载短路，并控制DC/DC降压电路断开对USB输出接口的电压输出，产品输出处于打隔模式；同时控制正常工作指示灯灭、异常提示灯常亮或闪烁，移除短路负载后恢复输出。

优选的，所述预设工作电压为0.06V。

所述打嗝模式是指切断输出后过4-5秒左右重新恢复输出，若检测到仍有短路负载，则继续关断输出，依此循环；若没有异常负载，则维持正常输出。

本实用新型的另一优选实施例公开了电路板，还包括过流保护电路、过压保护电路、短路保护电路，所述微控制单元(MCU)包括一输出电压检测脚和一输出端电流检测脚，所述输出电压检测脚用于检测过压状态，所述输出端电流检测脚用于检测过流状态，所述输出电压检测脚和输出端电流检测脚同时用于检测短路状态。

该车充除了能判断汽车电压是否正常外，还可以判断负载电流是否过大，是否短路，DC/DC降压电路的输出电压是否过压，当检测到异常信号时，可以开启自动保护模式，并发出异常提示灯光，既避免了对电子元器件的损坏，又可以提示驾驶人员及时发现问题并采取相关措施。

因为驾驶人员驾驶车辆时，注意力往往集中在路上的交通状况和车辆的仪表本身，很少注意力会关注到车载充电装置。而现有的车载充电装置从USB输出接口内出光，接入电子设备后异常提示灯光无法射出，难以引起驾驶人员注意。本实用新型的有益效果包括以下方面：

(1)提供了一种具有光提示功能的车充装置，便于驾驶人员根据不同灯光显示颜色或状态，判断汽车电压是否正常，电流是否过大或短路；

(2)指示灯光的出光面环设于USB输出接口的四周并显露于车充端部，即使插入电子设备充电，也能清楚地觉察到提示灯光，便于驾驶人员及时发现异常并采取相关措施；

(3)输入电压检测的控制模块和过流保护的控制模块分别集成到芯片中，保证功能实现的同时，还可以实现车充装置的体积小型化；

(4)检测脚采用AD端口，检测精确度更高，产品一致性更好；且不会因为长时间使用产生误差及错误报警，用户体验更好。

附图说明

图1本实用新型具有光提示功能的车充装置整体结构示意图；

图2为图1所示车充装置中PCBA板的俯视图；

图3本实用新型一实施例提供的车充装置内电路板的方框图；

图4为图3所示电路板的具体电路图；其中，图4a主要为DC/DC降压电路的电路图；图4b主要为USB输出电路的电路图；图4c为MCU模块的电路图；

图5为本实用新型中另一实施例提供的车充装置内电路板的方框图；

图6为图5所示电路板的具体电路图；其中，图6a主要为DC/DC降压电路的电路图；图6b主要为USB输出电路的电路图；图6c为MCU模块的电路图；

图7为本实用新型中又一实施例提供的车充装置内电路板的方框图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的说明。

实施例1

如图1和图2所示，一种具有光提示功能的车充装置1，包括具有中空内腔的外壳11和内置于所述外壳的PCBA板12；所述PCBA板12包括电路板及与其电性连接的USB输出接口13；所述外壳11一端设置有点烟器对接头111，用于输入汽车电瓶的电压；另一端开设有容置腔，所述USB输出接口13容置于该容置腔并显露于该端面112；所述电路板设置有发光组件14，所述发光组件14包括四个白色LED灯珠141和四个红色LED灯珠142；所述四个白色LED灯珠141和四个红色LED灯珠142两两首尾相接、间隔设置，使得USB输出接口的四周各边均设置有一个白色LED灯珠141和一个红色LED灯珠142；所述发光组件14的光出口方向设置有透光环15，所述透光环15紧贴所述容置腔内壁设置，并与所述容置腔端面共面。

其中，设置在同一侧的一个白色LED灯珠141和一个红色LED灯珠142可是单独封装的两个发光器件，也可以是双色LED共同封装在一个发光器件内。优选的，所述透光环15上设置有散光层，在四个白色LED灯珠141和四个红色LED灯珠142分别同时发光时，透光环上会有一圈均匀的白光或黄光射出。

实施例2

如图3所示，一种具有光提示功能的车充装置的电路板，包括DC/DC降压电路、输入电压检测电路、MCU、发光组件、过流保护电路、Auto识别IC和两个USB输出电路；所述发光组件包括正常工作指示灯--白灯和异常提示灯--红灯；MCU与所述发光组件电连接并控制其开关；所述DC/DC降压电路将输入的汽车电压转换为适用电压，所述DC/DC降压电路的输出电压为MCU、所述自动识别IC供电，并经USB输出接口输出；所述自动识别IC，分别与两个USB输出电路电连接，并根据不同的电子设备，自动以最大的电流进行充电。所述MCU集成设置有输入电压检测电路的控制模块和一输入电压检测脚；所述DC/DC降压电路包括一DC/DC芯片，所述DC/DC芯片集成设置有过流保护电路的控制模块和和一过流电压检测脚。

当车充插入汽车点烟器内，点烟器对接头开始输入汽车电压，MCU的电压检测脚开始实时采集输入电压的值，当输入电压的值在预设范围内，MCU的控制电路则点亮正常工作指示灯，关闭异常提示灯；当输入电压的值超出预设范围时，则MCU的控制电路点亮异常提示灯并关闭正常工作指示灯。

所述过流保护电路包括电阻和集成于DC/DC芯片中的控制模块，正常工作时，接入USB输出接口的总负载电流流过所述过流保护电路的电阻，所述过流电压检测脚检测流过所述电阻总电流的电压大于预设总电压值时，控制模块判定为过流状态，并控制DC/DC降压电路断开对USB输出接口的电压输出。

该电路板的具体电路图如图4a、4b、4c所示；其中，U1为DC/DC芯片，U2为Auto识别IC；U3为MCU，汽车电瓶的电压直接为UI供电，DC/DC降压电路的输出电压V0为U2和U3供电。如图4c所示，四个LED-1210-2为红灯LED，其他四个为白灯LED。

如图4a和4c所示，输入电压检测电路的工作过程：当车充插入汽车电烟筒，输入电压在DC12—24V的车上，车充开始上电，MCU的输入电压检测脚6开始实时采集输入电压的值，当输入电压的值在正常工作范围内，MCU的3脚开始输出高电平，1脚输出低电平，4个白灯LED点亮，4个红灯LED熄灭，当输入电压的值低于10.8V或介于15--22V之间或高于28V时，MCU的3脚输出低电平，1脚输出高电平，4个红灯LED点亮，4个白灯LED熄灭；提示输入汽车内供电电压不正常，超出额定范围以外。

如图4b所示，将带有数据功能的线材将手机与车充的USB输出接口相接，USB输出接口内的Auto识别IC--U2会依据不同的手机，自动以最大的电流给手机进行充电。

如图4a和4b所示，过流保护电路的工作过程：正常工作时，USB输出接口的总负载电流流过R5，R6两个电阻，过流电压检测脚CS1检测到流过两个电阻总电流的电压(即V＝R*I)大于控制模块设置的电压值时，判定为过流状态，此时控制模块会发送指令关断输出，移除负载后恢复正常输出。

实施例3

如图5所示，一种具有光提示功能的车充装置的电路板，与实施例2提供的电路板相比，区别在于：增加了过压保护电路、短路保护电路；过流保护电路增设了异常报警电路；而且电路板还单独增设了稳压电路，为DC/DC芯片和MCU供电。

该电路板的具体电路图如图6a、6b、6c所示，其中，U1为LDO(降压线性稳压器)芯片，U2为DC/DC芯片，U3为Auto识别IC，U4为MCU；电路板中包括稳压电路，稳压电路为U2和U4供电，DC/DC降压电路的输出电压为U3供电，并经两个USB输出接口输出。如图6a所示，DC/DC降压电路的输出电压为5V直流电压。

如图6c所示，输入电压检测电路、过压保护电路、短路保护电路和过流保护电路的控制模块都集成设置于MCU，MCU设置有CE使能脚4、输出电压检测脚5、输入电压检测脚6和输出端电流检测脚7。

输入电压检测电路的工作原理与实施例2基本一致。

过流保护电路的工作原理：正常工作时，USB输出接口的总负载电流流过R13电阻，输出端电流检测脚7检测到流过该电阻总电流的电压(即V＝R*I)大于控制模块设置的电压值时，判定为过流状态，此时控制模块会发送指令给DC/DC降压电路断开对USB输出接口的电压输出，同时控制白灯灭、红灯闪烁；移除负载后恢复正常输出，并控制红灯灭，白灯亮。

过压保护电路的工作原理：当MCU的输出电压检测脚5检测到输出电压大于5.5V时，判定为过压状态，控制模块发送指令断开CE使能脚，从而使DC/DC降压电路停止工作，同时控制白灯灭、红灯闪烁。

短路保护电路的工作原理：在输入通电的情况下，当MCU的输出电压检测脚5检测到负载输出电压由正常电压降为小于1V的工作电压，同时输出端电流检测脚7检测到电流输出端电流为0，判断为负载短路，此时控制模块会发送指令给DC/DC降压电路断开对USB输出接口的电压输出，同时控制白灯灭、红灯闪烁；移除负载后恢复正常输出，并控制红灯灭，白灯亮。

上述输入电压检测电路、过压保护电路、短路保护电路和过流保护电路的报警机制是相同的，同实施例2相同，都是：当MCU的检测脚检测到的数据处于正常范围时，MCU的3脚输出高电平，2脚输出低电平，4个白灯LED点亮，4个红灯LED熄灭；当MCU的检测脚检测到的数据异常时，MCU的3脚输出低电平，2脚输出高电平，4个红灯LED闪烁，4个白灯LED熄灭。

本实施例中，红灯常亮只是针对电瓶的报警提示，即：输入电压异常；而红灯闪烁是对输出的一种报警提示，包括过压报警、过流报警以及短路报警，便于区分电瓶异常和输出异常，有效避免混淆。当然，本实施例中，输出异常亦可以设定为红灯常亮模式。

实施例4

如图7所示，一种具有光提示功能的车充装置的电路板，与实施例3提供的电路板相比，区别在于：过流保护电路包括USB1过流保护电路和USB2过流保护电路，分别检测各个USB输出接口的过流情况，并可以分别报警提示。

当DC/DC降压电路输出电压正常的情况下，若流过USB1接口负载的电流的电压大于预设电压值，则控制模块判定为过流状态，并控制DC/DC降压电路断开对USB1接口的输出，同时控制白灯灭、红灯闪烁；而USB2接口仍可以正常输出电压。

反之，若流过USB2接口负载的电流的电压大于预设电压值，则控制模块判定为过流状态，并控制DC/DC降压电路断开对USB2接口的输出，同时控制白灯灭、红灯闪烁；而USB1接口仍可以正常输出电压。

上述电路设计，可以实现对不同USB输出接口的单独控制，即使没有及时移除过流负载，也不影响另一负载设备的充电；等到驾驶人员发现异常报警后，再采取相应的解决措施即可，可以改善用户体验。

本实施例中，红灯常亮只是针对电瓶的报警提示，即：输入电压异常；而红灯闪烁是对输出的一种报警提示，包括过压报警、过流报警以及短路报警，便于区分电瓶异常和输出异常，有效避免混淆。当然，本实施例中，输出异常亦可以设定为红灯常亮模式。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。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。