USB充電插座的制作方法

本實用新型涉及低壓電氣領(lǐng)域，具體地涉及一種USB充電插座。

背景技術(shù)：

開關(guān)插座是人們生活中常用的電器附件。隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展和生活水平的提高，越來越多的消費電子產(chǎn)品也得到普及，人們對開關(guān)插座的功能的要求也越來越高。

對于USB充電插座而言，為了將強電部分和弱電部分整合在一起，插座內(nèi)部的PCB電路板、插套組件、壓板、安全門等部件之間的位置如何排布，才能夠不僅滿足其結(jié)構(gòu)緊湊性的要求，同時還能夠防止電路溫升和強弱電之間的干擾，確保用戶的使用安全性和可靠性是一個普遍而又亟待解決的問題。

在現(xiàn)有技術(shù)中，用于USB充電插座的PCB電路板，其內(nèi)部的輸出整流電路通常選用肖特基二極管，充電效率低，并且電路溫升較高。并且，在輸出濾波電路后直接輸出電壓、電流至USB輸出接口，與IPHONE、SAMSUNG手機、IPAD等不能很好匹配，導(dǎo)致充電功率小，充電時間長，達不到原裝充電器的效果。

與此同時，PCB電路板上還設(shè)置有導(dǎo)電觸片，導(dǎo)電插套的導(dǎo)電端子上設(shè)置有導(dǎo)電壓片，為了實現(xiàn)PCB電路板與導(dǎo)電插套之間的電連接，導(dǎo)電觸片與導(dǎo)電壓片之間彼此壓緊以形成強擠接觸。為了防止PCB電路板壓迫導(dǎo)電插套和導(dǎo)電壓片，導(dǎo)電觸片與導(dǎo)電壓片之間還配合連接有支撐柱，從而起到底部支撐的作用。然而，上述設(shè)計結(jié)構(gòu)復(fù)雜，生產(chǎn)和安裝成本較高，并且電連接的穩(wěn)定性和可靠性有待提升。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的在于提供一種USB充電插座，其電連接更加穩(wěn)定可靠，充電效率更高。該USB充電插座，其包括：一個面蓋，其上開設(shè)有至少一組兩極插孔、至少一組三極插孔以及至少一個USB插口；一個底座，其可拆卸地連接到所述面蓋，所述底座與所述面蓋之間形成有容納腔室；一個印刷線路板，其容置在所述底座內(nèi)部的一側(cè)，并能夠電連接到插入到所述USB插口中的待充電設(shè)備；一個導(dǎo)電片組件，其容置在所述底座內(nèi)部的另一側(cè)，并包括一個一體化N極導(dǎo)電片，一個一體化L極導(dǎo)電片以及一個一體化E極導(dǎo)電片，其中所述一體化N極導(dǎo)電片、所述一體化L極導(dǎo)電片、所述一體化E極導(dǎo)電片分別經(jīng)過彎折形成復(fù)數(shù)個插口，所述復(fù)數(shù)個插口交錯排布，以形成至少一個兩極插套和至少一個三極插套；以及至少一個兩極保護門和至少一個三極保護門，以預(yù)定間隔可滑動地連接在所述面蓋的內(nèi)表面，其中所述兩極保護門和所述三極保護門的運動方向彼此垂直。通過采用上述一體化導(dǎo)電片的設(shè)計，能夠大幅提升導(dǎo)電片的導(dǎo)電性能，使得供電更為穩(wěn)定可靠，載流高并且溫升低，還能有效提高生產(chǎn)效率。

依據(jù)本實用新型的一個方面，USB充電插座還包括一個壓板座，其位于所述面蓋與所述底座之間，所述壓板座具有一個支撐面板，其上開設(shè)有允許三極插頭插入的三極插孔；以及復(fù)數(shù)個延伸筋，連接在所述支撐面板的下方，并能夠插入所述底座的內(nèi)部，以將所述三極插套壓緊在所述壓板座與所述底座之間，防止插頭在拔出時其下方的插套發(fā)生彈起。

依據(jù)本實用新型的另一方面，所述支撐面板上設(shè)置有至少兩個支撐滑軌，其分別對應(yīng)地支撐于所述三極保護門的兩個側(cè)部，以使得所述三極保護門能夠沿所述滑軌實現(xiàn)更為靈活且可靠的滑動。

依據(jù)本實用新型的再一方面，所述面蓋的內(nèi)表面上設(shè)置有至少一個用于分隔強電區(qū)和弱電區(qū)的第一擋筋，所述強電區(qū)的內(nèi)部設(shè)置有至少一個用于分隔所述兩極保護門和所述三極保護門的第二擋筋，所述第一擋筋垂直于所述第二擋筋。通過上述設(shè)計，能夠保證供電安全，避免強弱電之間受到電弧或電路溫升的不良影響。

依據(jù)本實用新型的又一方面，所述底座內(nèi)部用于安裝所述兩極插套的中間位置處還設(shè)置有一個支撐筋，所述兩極保護門上設(shè)置有一個用于配合所述支撐筋的滑動槽，以使得所述兩極保護門能夠沿著所述支撐筋實現(xiàn)靈活的滑動。

依據(jù)本實用新型的又一方面，所述面蓋的內(nèi)表面上設(shè)置有一個導(dǎo)向件，所述三極保護門的中部開設(shè)有一個通孔，所述三極保護門通過所述通孔套設(shè)于所述導(dǎo)向件，以使得所述三極保護門沿著所述導(dǎo)向件以預(yù)定路徑實現(xiàn)可靠的滑動。

依據(jù)本實用新型的又一方面，所述導(dǎo)向件和所述面蓋的端壁之間抵接有一個第一復(fù)位件，所述三極保護門的靠近所述面蓋的一端設(shè)置有一個定位突起，所述第一復(fù)位件的中部套設(shè)于所述定位突起。通過采用第一復(fù)位件上述連接方式，不僅能夠更為可靠和靈活地實現(xiàn)三極保護門的開啟和關(guān)閉，還能夠有效節(jié)省三極保護門的運動空間，增強插座整體結(jié)構(gòu)上的緊湊性。

依據(jù)本實用新型的又一方面，所述兩極保護門通過一個第二復(fù)位件可滑動地連接于所述面蓋，所述面蓋的內(nèi)表面上還設(shè)置一個擋塊，所述兩極保護門的中部開設(shè)有一個凹槽，所述第二復(fù)位件的一端容置于所述凹槽，所述第二復(fù)位件的另一端抵靠于所述擋塊。通過采用第二復(fù)位件的上述連接方式，不僅能夠更為可靠和靈活地實現(xiàn)兩極保護門的開啟和關(guān)閉，還能夠有效節(jié)省兩極保護門的運動空間，增強插座整體結(jié)構(gòu)上的緊湊性。

依據(jù)本實用新型的又一方面，所述印刷線路板上分別設(shè)置有一根N極導(dǎo)線和一根L極導(dǎo)線，其中所述N極導(dǎo)線的延伸端通過壓力點焊的方式連接到所述一體化N極導(dǎo)電片，所述L極導(dǎo)線的延伸端通過壓力點焊的方式連接到所述一體化L極導(dǎo)電片，以增強電連接穩(wěn)定性，同時還能提高生產(chǎn)效率。

依據(jù)本實用新型的又一方面，所述印刷線路板上形成有：一個輸入整流電路，其輸入端連接到交流電源；一個第一濾波電路，其連接到所述輸入整流電路的輸出端；一個RCD吸收電路，其連接到所述第一濾波電路的輸出端；一個DC-DC變換電路，其連接到所述RCD吸收電路的輸出端；一個主控電路，其用于控制所述DC-DC變換電路；一個輸出同步整流電路，其連接到所述DC-DC變換電路的輸出端，并具有一個MOS場效應(yīng)管；一個第二濾波電路，其連接到所述輸出同步整流電路的輸出端；一個智能充電識別電路，其連接到所述第二濾波電路的輸出端；以及一個USB輸出電路，其連接到所述智能充電識別電路的輸出端，并具有至少一個USB端口。通過上述設(shè)計能夠有效減小整流功率損耗，電路溫升更小，通過智能模塊自動判斷待充電設(shè)備的充電識別電壓，充電效率達到原裝充電器效果。

附圖說明

下面結(jié)合附圖和具體實施方式對本實用新型進行詳細說明。其中：

圖1為本實用新型一種實施方式的USB充電插座的面蓋的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本實用新型一種實施方式的USB充電插座的局部結(jié)構(gòu)示意圖，其中去掉了面蓋；

圖3為圖2的結(jié)構(gòu)分解示意圖；

圖4為本實用新型的印刷電路板的電路原理框圖；以及

圖5為本實用新型的印刷電路板的電路原理圖。

標號說明

面蓋10 印刷線路板30

USB插口101 輸入整流電路31

導(dǎo)向件13 第一濾波電路32

底座20 RCD吸收電路33

支撐筋21 DC-DC變換電路34

主控電路35 第二復(fù)位件51

輸出同步整流電路36 凹槽52

第二濾波電路37 滑動槽55

智能充電識別電路38 三極保護門60

USB輸出電路39 通孔61

USB端口391 第一復(fù)位件62

導(dǎo)電片組件40 壓板座70

一體化N極導(dǎo)電片41 支撐面板71

一體化L極導(dǎo)電片42 支撐滑軌71a

一體化E極導(dǎo)電片43 第一擋筋11

兩極插套44 第二擋筋12

三極插套45 MOS場效應(yīng)管Q1

兩極保護門50 USB端口391

具體實施方式

為了對實用新型的技術(shù)特征、目的和效果有更加清楚的理解，現(xiàn)對照附圖說明本實用新型的具體實施方式，在各圖中相同的標號表示結(jié)構(gòu)相同或結(jié)構(gòu)相似但功能相同的部件。

在本文中，“示意性”表示“充當實例、例子或說明”，不應(yīng)將在本文中被描述為“示意性”的任何圖示、實施方式解釋為一種更優(yōu)選的或更具優(yōu)點的技術(shù)方案。

為使圖面簡潔，各圖中只示意性地表示出了與本實用新型相關(guān)的部分，它們并不代表其作為產(chǎn)品的實際結(jié)構(gòu)。另外，為使圖面簡潔便于理解，在有些圖中具有相同結(jié)構(gòu)或功能的部件，僅示意性地繪示了其中的一個，或僅標出了其中的一個。

在本文中，“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等僅用于表示相關(guān)部分之間的位置關(guān)系，而非限定它們的絕對位置。

在本文中，“第一”、“第二”等僅用于彼此的區(qū)分，而非表示它們的重要程度及順序等。

在本文中，“平行”、“垂直”等并非嚴格的數(shù)學(xué)和/或幾何學(xué)意義上的限制，還包含本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的且制造或使用等允許的誤差。

本實用新型公開了一種USB充電插座。該USB充電插座包括一個面蓋10和一個底座20。底座20可拆卸地連接到所述面蓋10，面蓋10上開設(shè)有至少一組兩極插孔、至少一組三極插孔以及至少一個USB插口。所述底座20與所述面蓋10之間形成有容納腔室。該容納腔室內(nèi)部還設(shè)置有一個印刷線路板30以及一個導(dǎo)電片組件40，以分別實現(xiàn)直流和交流的供電。

結(jié)合圖1和圖2所示，根據(jù)本實用新型的一種可選實施方式，面蓋10上開設(shè)有一組兩極插孔、一組三極插孔以及一個USB插口11。印刷線路板30容置在所述底座20內(nèi)部的一側(cè)，并能夠電連接到插入到所述USB插口11中的待充電設(shè)備。導(dǎo)電片組件40容置在所述底座20內(nèi)部的另一側(cè)。優(yōu)選的是，底座20上設(shè)置有復(fù)數(shù)個卡接部21，所述面蓋10上設(shè)置有復(fù)數(shù)個卡扣部12，復(fù)數(shù)個卡接部21與復(fù)數(shù)個卡扣部12之間相互配合，以實現(xiàn)所述面蓋10與所述底座之間的可拆卸連接。

參閱圖3，值得指出的是，導(dǎo)電片組件40由三個采用銅材質(zhì)的一體化導(dǎo)電片組成，即一個一體化N極導(dǎo)電片41，一個一體化L極導(dǎo)電片42以及一個一體化E極導(dǎo)電片43。所述一體化N極導(dǎo)電片41經(jīng)過沖壓和彎折形成復(fù)數(shù)個N極插口。所述一體化L極導(dǎo)電片42經(jīng)過沖壓和彎折形成復(fù)數(shù)個L極插口，所述一體化E極導(dǎo)電片43經(jīng)過沖壓和彎折形成至少一個E極插口。這些插口之間通過交錯排布能夠形成至少一個兩極插套和至少一個三極插套。作為一種可選實施方式，所述一體化N極導(dǎo)電片41經(jīng)過沖壓和彎折形成兩個N極插口。所述一體化L極導(dǎo)電片42經(jīng)過沖壓和彎折形成兩個L極插口。所述一體化E極導(dǎo)電片43經(jīng)過沖壓和彎折形成一個E極插口。所述兩個L極插口、兩個N極插口以及一個E極插口通過交錯排布，最終形成一個兩極插套44和一個三極插套45。通過采用上述一體化導(dǎo)電片的設(shè)計，能夠大幅提升導(dǎo)電片的導(dǎo)電性能，使得供電更為穩(wěn)定可靠，載流高并且溫升低。同時，還能夠減少現(xiàn)有技術(shù)采用的鉚接工藝，不僅增強了電氣安全性，還有效提高了生產(chǎn)效率。

為了防止單極插入，降低因兒童誤操作而帶來的安全隱患，作為一種具體實施方式，在兩極插套44與面蓋10之間還設(shè)置有一個兩極保護門50。與此同時，在三極插套45與面蓋10之間還設(shè)置有一個三極保護門60，以進一步增強插座使用的安全性。根據(jù)本實用新型的一個優(yōu)選實施例，兩極保護門50和三極保護門60可滑動地連接在所述面蓋10的內(nèi)表面，并且兩極保護門50和三極保護門60之間保持預(yù)定間隔。作為一種優(yōu)選實施例，所述兩極保護門50和所述三極保護門60的運動方向彼此垂直，以增強插座結(jié)構(gòu)的緊湊性。

考慮到三極保護門60滑動的穩(wěn)定性，所述USB充電插座還包括一個壓板座70。所述壓板座70位于所述面蓋10與所述底座20之間，并能夠起到支撐三極保護門60的作用。結(jié)合圖3所示，所述壓板座70具有一個支撐面板71以及復(fù)數(shù)個延伸筋72。支撐面板71上開設(shè)有允許三極插頭插入的三極插孔。復(fù)數(shù)個延伸筋72連接在所述支撐面板71的下方，并能夠插入所述底座20的內(nèi)部，以將所述三極插套45壓緊在所述壓板座70與所述底座20之間。通過采用上述設(shè)計，使得壓板座70能夠更好地壓住位于其下部的三極插套45，防止插頭在拔出時其下方的插套發(fā)生彈起。

為了使得三極保護門60的滑動過程更為順暢，較佳的是，所述支撐面板71上設(shè)置有至少兩個支撐滑軌71a，這兩個支撐滑軌71a分別對應(yīng)地支撐于所述三極保護門60的兩個側(cè)部。為了一種優(yōu)選實施例，結(jié)合圖3所示，支撐滑軌71a的個數(shù)還可以是三個，即所述支撐面板71的中部設(shè)置有一個支撐滑軌71a，所述支撐面板71的側(cè)部上設(shè)置有兩個支撐滑軌71a。通過采用上述設(shè)計，能夠使得三極保護門60受到的支撐作用力更加均衡，所述三極保護門60能夠沿所述滑軌71a實現(xiàn)更為靈活并且可靠的滑動。

回到圖1，為了確保供電安全，避免強弱電之間受到電弧或電路溫升的不良影響，所述面蓋10的內(nèi)表面上設(shè)置有至少一個第一擋筋11，該第一擋筋11用于分隔強電區(qū)和弱電區(qū)，以減少電路干擾。所述強電區(qū)的內(nèi)部設(shè)置有至少一個第二擋筋12，該第二擋筋12用于分隔所述兩極保護門50和所述三極保護門60。優(yōu)選的是，所述第一擋筋11垂直于所述第二擋筋12?？梢岳斫獾氖牵谝粨踅?1和第二擋筋12可以是分體式結(jié)構(gòu)也可以是一體式結(jié)構(gòu)，本領(lǐng)域技術(shù)人員可做適應(yīng)性變型。

為了增強兩極保護門50滑動的可靠性，所述底座20內(nèi)部用于安裝所述兩極插套44的中間位置處還設(shè)置有一個支撐筋21。所述兩極保護門50上設(shè)置有一個滑動槽55。該滑動槽51與所述支撐筋21相配合，以使得所述兩極保護門50能夠沿著所述支撐筋21實現(xiàn)靈活的滑動。

為了起到導(dǎo)向的作用，所述面蓋10的內(nèi)表面上設(shè)置有一個導(dǎo)向件13，所述三極保護門60的中部開設(shè)有一個通孔61。所述三極保護門60通過所述通孔61套設(shè)于所述導(dǎo)向件13，以使得所述三極保護門60沿著所述導(dǎo)向件13以預(yù)定路徑實現(xiàn)滑動。

優(yōu)選的是，所述導(dǎo)向件13和所述面蓋10的端壁之間抵接有一個第一復(fù)位件62，所述三極保護門60的靠近所述面蓋10的一端設(shè)置有一個定位突起，所述第一復(fù)位件62的中部套設(shè)于所述定位突起。三極保護門60在外力作用下實現(xiàn)開啟，并能夠在第一復(fù)位件62的作用下實現(xiàn)復(fù)位。通過采用第一復(fù)位件62上述連接方式，不僅能夠更為可靠和靈活地實現(xiàn)三極保護門60的開啟和關(guān)閉，還能夠有效節(jié)省三極保護門60的運動空間，增強了本實用新型插座整體結(jié)構(gòu)上的緊湊性。

優(yōu)選的是，所述兩極保護門50通過一個第二復(fù)位件51可滑動地連接于所述面蓋10，所述面蓋10的內(nèi)表面上還設(shè)置一個擋塊14，所述兩極保護門50的中部開設(shè)有一個凹槽52，所述第二復(fù)位件51的一端容置于所述凹槽52，所述第二復(fù)位件51的另一端抵靠于所述擋塊14。兩極保護門50在外力作用下實現(xiàn)開啟，并能夠在第二復(fù)位件51的作用下實現(xiàn)復(fù)位。通過采用第二復(fù)位件51的上述連接方式，不僅能夠更為可靠和靈活地實現(xiàn)兩極保護門50的開啟和關(guān)閉，還能夠有效節(jié)省兩極保護門50的運動空間，進一步增強了本實用新型插座整體結(jié)構(gòu)上的緊湊性。

所述印刷線路板30上分別設(shè)置有一根N極導(dǎo)線301和一根L極導(dǎo)線302。所述N極導(dǎo)線301的延伸端通過壓力點焊的方式連接到所述一體化N極導(dǎo)電片41，所述L極導(dǎo)線302的延伸端通過壓力點焊的方式連接到所述一體化L極導(dǎo)電片42。通過采用點焊連接的發(fā)生，使得印刷線路板30與導(dǎo)電片之間的連接更加精準并且牢固可靠，因此其具備較好的電連接穩(wěn)定性。與此同時，相比于現(xiàn)有技術(shù)中復(fù)雜的機械連接而言，本實用新型的點焊連接方式更加簡單高效，故有效提高了生產(chǎn)效率。

為了實現(xiàn)較佳的USB充電的效果，參閱圖4，本實用新型的印刷線路板30上形成有：一個輸入整流電路31、一個第一濾波電路32、一個RCD吸收電路33、一個DC-DC變換電路34、一個主控電路35、一個輸出同步整流電路36、一個智能充電識別電路38以及一個USB輸出電路39。

結(jié)合圖5所示，輸入整流電路31的輸入端連接到交流電源，從而能夠?qū)⒔涣麟娬鞒芍绷麟姟５谝粸V波電路32的輸入端連接到所述輸入整流電路31的輸出端，從而濾去整流輸出電壓中的紋波。第一濾波電路32的輸出端連接到RCD吸收電路33的輸入端。RCD吸收電路33的輸出端連接到DC-DC變換電路34的輸入端。DC-DC變換電路34的輸入端還連接有一個主控電路35。為了起到二次整流和濾波的效果，DC-DC變換電路34的輸出端連接有輸出同步整流電路36。所述輸出同步整流電路36的輸出端連接有第二濾波電路37。

具體來說，現(xiàn)有技術(shù)中的輸出整流電路通常采用肖特基二極管整流，其特性是正向?qū)?，?dǎo)通會有個導(dǎo)通壓降，一般在0.3V-0.5V。依據(jù)公式：功率＝U*I，假設(shè)電流＝3A，則在該二極管上的功率損耗＝0.4V*3A＝1.2W，對于5V/3A的充電器來講，約有8％的功率損耗。

然而，根據(jù)本實用新型的輸出同步整流電路36，采用MOS場效應(yīng)管Q1，該MOS場效應(yīng)管Q1的導(dǎo)通電阻只有6.3mΩ，如果通過其電流為3A，則導(dǎo)通壓降約為0.02V，功率消耗僅為0.06W，對于5V/3A的充電器來講，約有0.4％的功率損耗。從實際平均效率的測試看，同步整流方案平均效率在80％以上，而普通整流電路的效率在70％左右。兩者外殼的溫度相差10度以上。因此，相比現(xiàn)有技術(shù)來說，使用MOS場效應(yīng)管Q1的輸出同步整流電路36的插座，其外殼的溫度平均降低10度以上，更加節(jié)能環(huán)保。

值得指出的是，在本實用新型中，所述第二濾波電路37的輸出端還連接有智能充電識別電路38，智能充電識別電路38能夠智能地識別待充電設(shè)備的輸入電壓的大小來控制電路輸出電流的大小，來供給待充電設(shè)備最佳的充電方案。所述智能充電識別電路38的輸出端連接有USB輸出電路39。USB輸出電路39的輸出端設(shè)置有至少一個USB端口391，以用于連接例如手機、平板電腦等待充電的電子設(shè)備。

作為一種優(yōu)選實施方式，所述USB端口391為USB2.0的接口，其具有4個引腳，其中負責識別電壓大小的是D+/D-兩個引腳，通過D+/D-這兩個引腳，識別充電設(shè)備的電壓大小，來最終確定充電電流大小。

舉例來說，由于智能手機的充電電流大小是固定的，那么就只能有電流輸出方來匹配智能手機的充電電流，從而實現(xiàn)最佳的充電方案。一般的充電器不具有識別功能，或者只能識別個別的手機型號，在識別不了的情況下，要么用500mA的最小電流充電，相應(yīng)的充電時間變長；要么就是充電器的標準電流充電，損害手機電池性能。相比之下，本實用新型的智能識別電路則可以通過USB2.0接口上的D+/D-兩個引腳，智能識別手機的電壓大小，調(diào)節(jié)充電器輸出電流大小，做到智能充電。

綜上所述，根據(jù)本實用新型的USB充電插座，能自動判斷目前市面上的絕大多數(shù)智能電子產(chǎn)品的充電識別電壓，使其與大多數(shù)的手機、平板電腦設(shè)備達到完美兼容，減小整流功率損耗，提升充電輸出功率，充電效率達到原裝充電器效果。

應(yīng)當理解，雖然本說明書是按照各個實施例描述的，但并非每個實施例僅包含一個獨立的技術(shù)方案，說明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當將說明書作為一個整體，各實施例中的技術(shù)方案也可以經(jīng)適當組合，形成本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的其他實施方式。

上文所列出的一系列的詳細說明僅僅是針對本實用新型的可行性實施例的具體說明，它們并非用以限制本實用新型的保護范圍，凡未脫離本實用新型技藝精神所作的等效實施方案或變更，如特征的組合、分割或重復(fù)，均應(yīng)包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。