一种机载USB充电控制电路及电源的制作方法

本实用新型属于电源供电技术领域，尤其涉及一种机载USB充电控制电路及电源。

背景技术：

目前，飞机上使用航空电源为115V/400Hz的中频交流电源，并通过将 115V/400Hz中频交流电源转换为常规电子设备所能使用的航空机载电源，以满足乘客随身携带的电子设备的充电需求。然而，这些充电电源均为开放式管理，无法实时监测充电电流的大小，也难以保障飞机的飞行安全，即未经过授权旅客便可自由接入各类电子设备充电，给机组工作人员管理客舱内旅客充电情况带来诸多不便。

因此，传统的技术方案中存在的机载USB充电控制电路存在未经过授权旅客便可自由接入各类电子设备充电而导致不便于管理客舱内旅客充电的问题。

技术实现要素：

本实用新型提供一种机载USB充电控制电路及电源，旨在解决传统的技术方案中存在的机载USB充电控制电路存在未经过授权旅客便可自由接入各类电子设备充电而导致不便于管理客舱内旅客充电的问题。

本实用新型是这样实现的，一种机载USB充电控制电路，包括：

多个用于接入待充电设备的USB端口；

与后台系统连接，用于转发控制指令的无线通讯模块；

与外部电源连接，用于根据所述外部电源生成第一电压的AC-DC转换模块；

与所述AC-DC转换模块连接，多个用于根据所述第一电压生成第二电压的DC-DC转换模块；

与所述USB端口和所述DC-DC转换模块连接，多个用于检测USB端口数据线的电压，并根据跳变电压判断接入所述USB端口的设备类型，并根据所述设备类型请求所述DC-DC转换模块动态调整输出电流的接入设备检测模块；

与所述USB端口连接，多个用于检测USB端口电源线的电流，并根据检测电流和预设电流值确定是否有接入待充电设备和获取实际充电电流的电流检测模块；及

与所述无线通讯模块、所述DC-DC转换模块以及所述电流检测模块连接，用于根据所述控制指令和是否有接入待充电设备使能或不使能所述DC-DC转换模块的控制模块。

在其中一个实施例中，所述控制指令包括：打开端口指令、关闭端口指令、检测充电状态指令以及检测电流指令。

在其中一个实施例中，所述电流检测模块具体用于：根据检测USB端口电源线的电流和预设电流值确定是否有接入待充电设备，并且在所述检测电流大于所述预设电流值时确定有接入待充电设备，在所述检测电流不大于所述预设电流值时确定没有接入待充电设备，并将所述是否有接入待充电设备的情况和实际充电电流反馈至所述控制模块。

在其中一个实施例中，所述DC-DC转换模块、所述接入设备检测模块、所述电流检测模块以及所述USB端口的数量相同。

在其中一个实施例中，所述AC-DC转换模块包括：与所述外部电源连接，用于对所述外部电源进行整流滤波处理的整流滤波单元；和与所述整流滤波单元连接，用于对整流滤波后的外部电源进行功率因数校正以生成所述第一电压的功率因数校正单元。

在其中一个实施例中，所述DC-DC转换模块包括：降压转换芯片、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第一电容、第二电容、第三电容、第一电感以及第一二极管；所述第一电阻的第一端与所述降压转换芯片的电压输入端作为所述DC-DC转换模块的电压输入端，所述第一电阻的第二端、所述降压转换芯片的使能端以及所述第一电容的第一端共接作为所述 DC-DC转换模块的使能端，所述降压转换芯片的电流限制门限调整端与所述第二电阻的第一端连接，所述降压转换芯片的过流保护输入端、第二电容的第一端以及第一二极管的阴极共接，所述降压转换芯片的开关控制端、所述第二电容的第二端以及所述第一电感的第一端共接，所述第一二极管的阳极、所述第一电感的第二端以及所述第四电阻的第一端共接作为所述DC-DC转换模块的电压输出端，所述降压转换芯片的电流反馈端、所述第四电阻的第二端以及所述第五电阻的第一端共接，所述降压转换芯片的电流补偿控制端与所述第三电容的第一端连接，所述第三电容的第二端与所述第三电阻的第一端连接，所述第三电阻的第二端、所述第五电阻的第二端、所述第一电容的第二端、所述第二电阻的第二端以及所述降压转换芯片的地端均连接于地。

在其中一个实施例中，所述无线通讯模块为Zigbee模块。

此外，还提供了一种电源，包括上述的机载USB充电控制电路。

上述的机载USB充电控制电路，通过电流检测模块检测USB端口电源线的电流，并根据检测电流和预设电流值确定是否有接入待充电设备和获取实际充电电流的大小，通过接入设备检测模块检测USB端口数据线的电压，并根据跳变电压判断接入USB端口的设备类型，并根据设备类型请求DC-DC转换模块动态调整输出电流，实现了根据USB端口插入的设备类型调整充电电流，既加快了待充电设备的充电速度，又具有过载、过流以及短路的保护功能。此外，通过控制模块根据无线通讯模块转发的控制指令和待充电设备实际充电电流的大小可以控制使能或不使能DC-DC转换模块的电压输出，可以实现实时监测充电电流的大小，保障了飞机的用电安全，还通过控制模块统一管理是否授权给各类电子设备的充电，便于机组工作人员管理客舱内旅客的充电情况。

附图说明

图1为本实用新型一实施例提供的机载USB充电控制电路的模块示意图；

图2为本实用新型一实施例提供的机载USB充电控制电路的电路原理图；

图3为本实用新型一实施例提供的机载USB充电控制电路的电路原理图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

图1示出了本实用新型较佳实施例提供的机载USB充电控制电路的模块示意图，为了便于说明，仅示出了与本实施例相关的部分，详述如下：

参考图1，机载USB充电控制电路包括：USB端口70、无线通讯模块10、 AC-DC转换模块30、DC-DC转换模块40、接入设备检测模块50、电流检测模块60以及控制模块20。

其中，多个用于接入待充电设备；无线通讯模块10与后台系统连接，用于转发控制指令；AC-DC转换模块30与外部电源连接，用于根据外部电源生成第一电压；DC-DC转换模块40与AC-DC转换模块30连接，多个用于根据第一电压生成第二电压；接入设备检测模块50与USB端口70和DC-DC转换模块40连接，多个用于检测USB端口70数据线的电压，并根据跳变电压判断接入USB端口70的设备类型，并根据设备类型请求DC-DC转换模块40动态调整输出电流；电流检测模块60与USB端口70和控制模块20连接，多个用于检测USB端口70电源线的电流，并根据检测电流和预设电流值确定是否有接入待充电设备和获取实际充电电流的大小；控制模块20与无线通讯模块10、 DC-DC转换模块40以及电流检测模块60连接，用于根据控制指令和是否有接入待充电设备使能或不使能DC-DC转换模块40。在本实施例中，跳变电压具体由相应待充电设备的充电协议决定。例如：由于苹果充电器分别在正信号数据线D+和负信号数据线D-上增加分压电阻，使接入设备检测模块50能够检测待充电的苹果设备在充电时的两个跳变电压。当接入设备检测模块50检测到正信号数据线D+的跳变电压为2V和检测到负信号数据线D-的跳变电压为2.7V，则接入设备检测模块50根据检测到的正信号数据线D+的跳变电压和负信号数据线D-的跳变电压可以判断待充电设备的类型为Iphone4，从而根据Iphone4 识别其能够适应的电源是1A还是2A，进而对phone4的充电电流进行限流，从而保护电源不被烧坏。在具体的实施例中，控制模块20可以通过控制器实现。

在本实施例中，通过电流检测模块60检测USB端口70电源线的电流和预设电流值确定是否有接入待充电设备和获取实际充电电流的大小，通过接入设备检测模块50检测USB端口70数据线的电压，并根据跳变电压判断接入USB 端口70的设备类型，并根据设备类型请求DC-DC转换模块40动态调整输出电流，实现了根据插入USB端口70的设备类型调整充电电流，既加快了待充电设备的充电速度，又具有过载、过流以及短路的保护功能。此外，通过控制模块20根据无线通讯模块10转发的控制指令和待充电设备实际充电电流的大小可以控制使能或不使能DC-DC转换模块40的电压输出，可以实现实时监测充电电流的大小，保障了飞机的用电安全，还通过控制模块20统一管理是否授权给各类电子设备的充电，便于机组工作人员管理客舱内旅客的充电情况。

在其中一个实施例中，控制指令包括：打开端口指令、关闭端口指令、检测充电状态指令以及检测电流指令。在本实施例中，控制模块20可以根据打开端口指令和是否有接入待充电设备控制DC-DC转换模块40使能，即控制模块 20可以根据打开端口指令和是否有接入待充电设备控制DC-DC转换模块40打开以输出电压；控制模块20可以根据关闭端口指令和是否有接入待充电设备控制DC-DC转换模块40不使能，即控制模块20可以根据打开端口指令和是否有接入待充电设备控制DC-DC转换模块40关闭以不输出电压；控制模块20 可以根据检测充电状态指令、检测电流指令以及实际充电电流的大小通过无线通讯模块10转发给后台系统，以便机组工作人员管理客舱内旅客的充电情况，可以保障了飞机的用电安全。

在其中一个实施例中，电流检测模块60具体用于：根据检测USB端口70 电源线的电流和预设电流值确定是否有接入待充电设备，并且在检测电流大于预设电流值时确定有接入待充电设备，在检测电流不大于预设电流值时确定没有接入待充电设备，并将是否有接入待充电设备的情况和实际充电电流反馈至控制模块20。

在其中一个实施例中，参考图1，DC-DC转换模块40、接入设备检测模块 50、电流检测模块60以及USB端口70的数量相同。作为优选的一个实施例， DC-DC转换模块40、接入设备检测模块50、电流检测模块60以及USB端口 70的数量均为4个。

在其中一个实施例中，AC-DC转换模块30包括整流滤波单元和功率因数校正单元；其中，整流滤波单元与外部电源连接，用于对外部电源进行整流滤波处理；功率因数校正单元与整流滤波单元连接，用于对整流滤波后的外部电源进行功率因数校正以生成第一电压。

在其中一个实施例中，参考图2，DC-DC转换模块40包括：降压转换芯片U1、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3、第一电感L1以及第一二极管D1；第一电阻R1的第一端与降压转换芯片U1的电压输入端作为DC-DC转换模块 40的电压输入端，第一电阻R1的第二端、降压转换芯片U1的使能端以及第一电容C1的第一端共接作为DC-DC转换模块40的使能端，降压转换芯片U1 的电流限制门限调整端与第二电阻R2的第一端连接，降压转换芯片U1的过流保护输入端、第二电容C2的第一端以及第一二极管D1的阴极共接，降压转换芯片U1的开关控制端、第二电容C2的第二端以及第一电感的第一端共接，第一二极管D1的阳极、第一电感L1的第二端以及第四电阻R4的第一端共接作为DC-DC转换模块40的电压输出端，降压转换芯片U1的电流反馈端、第四电阻R4的第二端以及第五电阻R5的第一端共接，降压转换芯片U1的电流补偿控制端与第三电容C3的第一端连接，第三电容C3的第二端与第三电阻R3 的第一端连接，第三电阻R3的第二端、第五电阻R5的第二端、第一电容C1 的第二端、第二电阻R2的第二端以及降压转换芯片U1的地端均连接于地。

在其中一个实施例中，参考图3，接入设备检测模块50包括：智能识别芯片U2、第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9、第十电阻R10、第十一电阻R11、第十二电阻R12、第八电容C8以及第九电容C9；智能识别芯片U2 的地端GND连接于地，智能识别芯片U2的复位端RSET与第七电阻R7的第一端连接，第七电阻R7的第二端、第十电阻R10的第一端以及智能识别芯片 U2的电压输入端VIN共接作为接入设备检测模块50的电压输入端，智能识别芯片U2的使能端ENB与控制模块20的控制使能端连接，智能识别芯片U2的通道选择端SEL、第十电阻R10的第二端以及第十一电阻R11的第一端连接，第十一电阻R11的第二端接地，智能识别芯片U2的数据正信号端DP为接入设备检测模块50的正信号检测端，智能识别芯片U2的数据负信号端DM为接入设备检测模块50的负信号检测端，智能识别芯片U2的电压输出端OUT、第八电容C8的第一端、第九电容C9的第一端以及第十二电阻R12的第一端共接，第八电容C8的第一端和第九电容C9的第一端共接于地，第十二电阻R12的第二端为接入设备检测模块50电压输出端。

在其中一个实施例中，参考图3，电流检测模块60包括：电流监测芯片 U3、第一磁珠FB1、第十电容C10以及第十一电容C11；第一磁珠FB1的第一端与控制模块20的电源端连接，第一磁珠FB1的第二端、第十电容C10的第一端以及第十一电容C11的第二端共接至电流监测芯片U3的电压输入端Vin，电流监测芯片U3的基准电压输出端REF和电流监测芯片U3的地端GND共接于地，电流检测芯片的正输入端IN+和电流监测芯片U3的正输入端IN-为电流检测模块60的电流检测端并与USB端口70的电源线端连接，电流监测芯片 U3的输出端OUT作为电流检测模块60的输出端并与控制模块20连接。

在其中一个实施例中，无线通讯模块10为Zigbee模块。

此外，还提供了一种电源，包括上述的机载USB充电控制电路。

下面以图2和图3所示的电路原理图为例对本实用新型的机载USB充电控制电路的工作原理进行说明，详述如下：

电流监测芯片U3检测USB端口70电源线的电流，并根据检测电流和预设电流值获取是否有接入待充电设备，当检测电流不大于预设电流值时，则确定没有接入待充电设备，当检测电流大于预设电流值时，则确定有接入待充电设备，并将实际充电电流的大小反馈至控制模块20；智能识别芯片U2检测USB 端口70数据线的电压并根据跳变电压判断接入USB端口70的设备类型，并根据设备类型请求降压转换芯片U1动态调整输出电流。

控制模块20根据无线通讯模块10转发的控制指令和实际充电电流的大小控制使能或不使能DC-DC转换模块40的电压输出，即控制模块20根据无线通讯模块10转发的控制指令和实际充电电流的大小控制DC-DC转换模块40 打开或者关闭电压输出，从而控制是否授权给旅客的待充电设备充电。

本实用新型的有益效果：

(1)通过电流检测模块检测USB端口电源线的电流，并根据检测电流和预设电流值确定是否有接入待充电设备和获取实际充电电流的大小，通过接入设备检测模块检测USB端口数据线的电压，并根据跳变电压判断接入USB端口的设备类型，并根据设备类型请求DC-DC转换模块动态调整输出电流，实现了根据插入USB端口的设备类型调整充电电流，既加快了待充电设备的充电速度，又具有过载、过流以及短路的保护功能。

(2)通过控制模块根据无线通讯模块转发的控制指令和待充电设备实际充电电流的大小可以控制使能或不使能DC-DC转换模块的电压输出，可以实现实时监测充电电流的大小，保障了飞机的用电安全，还通过控制模块统一管理是否授权给各类电子设备的充电，便于机组工作人员管理客舱内旅客的充电情况。

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。