便携上位机的多功能电源装置的制作方法

1.本实用新型涉及电子通信制造领域，尤其涉及直流电源领域，具体是指一种便携上位机的多功能电源装置。


背景技术：

2.近年来，直流电源对通信功能的要求越来越多，功能丰富、通信性能优越的电源越来越受到欢迎；随着直流电源的发展，也发展出了多种多样的通信装置控制方式。同时，由于通信行业的特点，测试仪器在轻便性方面的需求也在日益增长。
3.轻便式测试仪器的上位机通常选择手机、平板等交互深度比较高的人机交互平台，这些便携上位机在附加外设模块的时，由于自身输出的功率与电压、电流大小存在限制，可附加的功能模块功率有限。因此在上位机、下位机在进行通信时，便携上位机能够为大功率功能模块外设运行提供的电量上存在限制，并且在上位机充电以及功能模块散热上也存在困难。如果使用外部电源直接为电源和散热风扇供电，则会显得太过繁琐笨重，失去了便携上位机与功能模块轻便的特点。
4.目前市面上主流的多功能电源控制模块主要采用mcu装置。
5.在功能上，移动电源供电，上、下位机通信以及外部存储设备通信三者难以统一。如若采用mcu装置固然能很好的解决这一问题，但是在有限的空间内进行功能集成存在一定的制约。
6.在成本上，在保持轻便的特点下，mcu装置的功能高度集成意味着需要使用更多的集成芯片以及电路元件，这不仅加大设计难度和供电难度，还容易造成芯片、元件间的干扰与信号串扰，影响成果，并且还大大提高了设计制造的成本以及后期维护成本。


技术实现要素：

7.本实用新型的目的是克服了上述现有技术的缺点，提供了一种满足体积小、兼顾需求、制造成本低的便携上位机的多功能电源装置。
8.为了实现上述目的，本实用新型的便携上位机的多功能电源装置如下：
9.该便携上位机的多功能电源装置，其主要特点是，所述的装置包括通信逻辑控制部分与电源供电部分，
10.所述的通信逻辑控制部分包括数字逻辑芯片和usb控制芯片，所述的通信逻辑控制部分上设置有usb接口、上位机接口以及功能模块接口，所述的数字逻辑芯片和usb控制芯片相连接，所述的通信逻辑控制部分通过usb接口与外部存储相连，所述的通信逻辑控制部分通过上位机接口与上位机相连，所述的通信逻辑控制部分通过功能模块接口与下位机相连；
11.所述的电源供电部分包括充电芯片和电压转换器，所述的电源供电部分上设置有充电接口、外部电池接口以及散热风扇接口，所述的充电芯片与电压转换器相连接，所述的电压转换器通过充电接口与通信逻辑控制部分相连接，所述的充电芯片通过外部电池接口
与外部电池相连接，所述的电压转换器通过散热风扇接口与风扇相连接。
12.较佳地，所述的数字逻辑芯片由逻辑门、开关组合电路和cmos集成电路组成，通过所述的数字逻辑芯片切换u盘访问和pc访问两种状态。
13.较佳地，所述的usb接口为通用型type-c接口，所述的上位机接口为两个1.27mm-5p接插件，所述的功能模块接口为一个1.27mm-7p接插件。
14.较佳地，所述的上位机接口的两个1.27mm-5p接插件中的一个为上位机提供3.8v电压，另一个承载上位机信息通信功能。
15.较佳地，所述的通信逻辑控制部分在访问外部存储器时，下位机中断工作。
16.较佳地，所述的充电接口为圆形插口，所述的外部电池接口为1.27mm-4p接插件，所述的散热风扇接口为1.27mm-4p接插件。
17.较佳地，所述的充电接口为圆形插口，所述的外部电池接口为1.27mm-4p接插件，所述的散热风扇接口为1.27mm-4p接插件。
18.较佳地，所述的电源供电部分还包括发光二极管，所述的发光二极管与充电芯片相连接。
19.较佳地，所述的发光二极管能够发出两种颜色光来显示外部电池状态。一种颜色光为充电状态、一种为供电状态，两种光交替闪烁则显示充电失败。
20.采用了本实用新型的便携上位机的多功能电源装置，提出了一种体积小，集成了能够访问外部存储、实现移动电源以及上、下位机通信功能的多功能电源模块，兼顾了需求与功能，为轻便式的测试仪器升级提供了有效的解决方案。
附图说明
21.图1为本实用新型的便携上位机的多功能电源装置的信息传输原理图。
22.图2为本实用新型的便携上位机的多功能电源装置的直流电压转换原理图。
23.图3为本实用新型的便携上位机的多功能电源装置的ttl电路原理图。
24.图4为本实用新型的便携上位机的多功能电源装置的逻辑门原理图。
25.图5为本实用新型的便携上位机的多功能电源装置的开关组合部分原理图。
26.图6为本实用新型的便携上位机的多功能电源装置的充电芯片周围电路原理图。
27.图7为本实用新型的便携上位机的多功能电源装置的整体结构示意图图。
具体实施方式
28.为了能够更清楚地描述本实用新型的技术内容，下面结合具体实施例来进行进一步的描述。
29.本实用新型的该便携上位机的多功能电源装置，其中包括通信逻辑控制部分与电源供电部分，
30.所述的通信逻辑控制部分包括数字逻辑芯片和usb控制芯片，所述的通信逻辑控制部分上设置有usb接口、上位机接口以及功能模块接口，所述的数字逻辑芯片和usb控制芯片相连接，所述的通信逻辑控制部分通过usb接口与外部存储相连，所述的通信逻辑控制部分通过上位机接口与上位机相连，所述的通信逻辑控制部分通过功能模块接口与下位机相连；
31.所述的电源供电部分包括充电芯片和电压转换器，所述的电源供电部分上设置有充电接口、外部电池接口以及散热风扇接口，所述的充电芯片与电压转换器相连接，所述的电压转换器通过充电接口与通信逻辑控制部分相连接，所述的充电芯片通过外部电池接口与外部电池相连接，所述的电压转换器通过散热风扇接口与风扇相连接。
32.作为本实用新型的优选实施方式，所述的数字逻辑芯片由逻辑门、开关组合电路和cmos集成电路组成，通过所述的数字逻辑芯片切换u盘访问和pc访问两种状态。
33.作为本实用新型的优选实施方式，所述的usb接口为通用型type-c接口，所述的上位机接口为两个1.27mm-5p接插件，所述的功能模块接口为一个1.27mm-7p接插件。
34.作为本实用新型的优选实施方式，所述的上位机接口的两个1.27mm-5p接插件中的一个为上位机提供3.8v电压，另一个承载上位机信息通信功能。
35.作为本实用新型的优选实施方式，所述的通信逻辑控制部分在访问外部存储器时，下位机中断工作。
36.作为本实用新型的优选实施方式，所述的充电接口为圆形插口，所述的外部电池接口为1.27mm-4p接插件，所述的散热风扇接口为1.27mm-4p接插件。
37.作为本实用新型的优选实施方式，所述的充电接口为圆形插口，所述的外部电池接口为1.27mm-4p接插件，所述的散热风扇接口为1.27mm-4p接插件。
38.作为本实用新型的优选实施方式，所述的电源供电部分还包括发光二极管，所述的发光二极管与充电芯片相连接。
39.作为本实用新型的优选实施方式，所述的发光二极管能够发出两种颜色光来显示外部电池状态。一种颜色光为充电状态、一种为供电状态，两种光交替闪烁则显示充电失败。
40.本实用新型的具体实施方式中，涉及电子通信制造领域，是一种支持便携上位机外带功能模块(下位机)的多功能电源模块。整个电源模块功能在一块电路板上实现，模块分为通信逻辑控制部分和电源供电部分。通信逻辑控制部分上设置usb外部通信接口，上位机通信接口以及功能模块接口，供电部分设置了外部电池的输入接口，可以为外部电池充电、为上位机直接供电的充电接口，此外该部分还设置了散热风扇的接口。通信逻辑部分和供电部分大量采用了集成芯片，因此整个模块不会太大，在上位机与功能模块之间不需要占用太大空间，在实现了外部存储、上位机、功能模块间通信的同时也具有便于拆卸的特点，并且在可靠性上也有相当的保证。
41.本实例提出了一种体积小，集成了能够访问外部存储、实现移动电源以及上、下位机通信功能的多功能电源模块。兼顾了需求与功能，为轻便式的测试仪器升级提供了有效的解决方案。
42.本装置包括支持手机外带模块的电源模块，分为通信逻辑控制部分与电源供电部分。
43.通信逻辑控制部分上设置有usb接口、上位机接口以及功能模块接口。usb接口为通用型type-c接口；上位机接口为两个1.27mm-5p接插件。功能模块接口为一个1.27mm-7p接插件。
44.通信逻辑控制部分中采用了数字逻辑芯片、usb控制芯片ts3usb221及其周围电路。
45.通信逻辑控制部分在访问外部存储器时，功能模块中断工作。
46.通信逻辑控制部分为下位机提供5.2v电压。上位机两个1.27mm-5p接口一者为上位机提供3.8v电压、一者承载上位机信息通信功能。
47.电源供电模块上设置有充电接口、外部电池接口以及散热风扇接口。充电接口为圆形插口；外部电池接口为1.27mm-4p接插件；散热风扇接口为1.27mm-4p接插件。此外电源部分还设置有发光二极管。
48.电源供电模块采用了充电芯片bq24170与数字逻辑芯片相关电路。电压转换器采用tps62140a芯片。
49.发光二极管能够发出两种颜色光来显示外部电池状态。一种颜色光为充电状态、一种为供电状态，两种光交替闪烁则显示充电失败。
50.在本实用新型的实施例中通信逻辑控制部分采用了usb控制芯片ts3usb221芯片，可以有效完成便携上位机与下位机、外部存储间的信息传输，如图1，外部存储器通过渠道1(d1)与上位机进行数据传输，下位机通过渠道2(d2)与上位机数据传输。同时通过ttl电路实现各个接口的状态转变切换，从而达到数据传输渠道切换的目的。
51.外部存储访问可以分为u盘访问和pc访问两种状态。这两种状态的切换将完全通过逻辑控制部分中的逻辑门和开关组合电路、cmos集成电路(ttl电路)完成。这种电路逻辑简单，结构明了，这在减少芯片、元器件的使用，降低了设计成本的同时，也便于在维修的时候进行快速故障定位与更换元器件，从而实现高效的维护。同时的，在pc访问状态下，移动电源将停止供电，供电方式切换为pc供电。有效提高了电源使用效率。
52.本实例中供电部分选用了bq24170充电芯片来实现充电功能，保证了充电功能的同时，还保有了高集成度、安全可靠的特点，在不连接外部电池的情况下接上电源适配器仍能给上位机下位机供电。此外，在充电芯片周围电路设置了发光二极管，用以显示电池充电状态。电压转换功能选用tps62140a芯片，将输入的电压转换成dc 3.8v和dc 5.2v，为电路板中的芯片与下位机提供电压。此外供电部分还预留了一个1.27mm-4p的插口，输出5.2v的电压，作为外接风扇的接口。
53.下面结合附图对本实例进行进一步说明。
54.如图1所示，整个电源模块依功能分为通信逻辑控制部分和电源供电部分。在逻辑选择部分中逻辑门、开关组合电路通过usb接口的特定信号识别并切换外部存储的类型，并向通信芯片ts3usb221发出指令。ts3usb221芯片类似一个一分二开关，在接受到组合电路发来的指令后切断与下位机的联系，选择读取外部存储器信息，发送到上位机。在供电部分电路中，充电芯片bq24170通过接口接入外部电池，芯片输出的直流电将通过电压转换器输出5.2v、3.8v的直流电压。发光二极管设置在充电芯片bq24170反馈电池状态的端口，用以显示电池状态。
55.如图3至图5所示，在ttl电路中通过切换逻辑门的输入电平状态来实现上位机与下位机、外设(u盘、pc)之间的切换。晶体管构成的cmos集成电路主要负责电路的控制功能。
56.如图1、图3和图7所示，pc与u盘共用一个接口，下位机设置独立接口，在通信芯片ts3usb221中，通信渠道d为上位机的通信渠道，渠道d1为外部存储器的通信渠道，渠道d2是下位机的通信渠道，ls信号控制通信渠道d1、d2的切换。通信芯片ts3usb221接受来自逻辑门、开关组合电路的ls信号后将切换通信渠道。逻辑门、开关组合电路将通过控制ls信号及
evcc、id信号来实现各种访问状态的实现。cmos集成电路将通过控制电源的通断来对电源供电的方式进行选择。
57.如图2所示，充电tps62140a芯片将电池输入的电压转换成5.2v、3.8v的直流电压，电压数值由电阻r1与r2的数值决定。
58.本实施例的具体实现方案可以参见上述实施例中的相关说明，此处不再赘述。
59.可以理解的是，上述各实施例中相同或相似部分可以相互参考，在一些实施例中未详细说明的内容可以参见其他实施例中相同或相似的内容。
60.需要说明的是，在本实用新型的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是指至少两个。
61.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
62.采用了本实用新型的便携上位机的多功能电源装置，提出了一种体积小，集成了能够访问外部存储、实现移动电源以及上、下位机通信功能的多功能电源模块，兼顾了需求与功能，为轻便式的测试仪器升级提供了有效的解决方案。
63.在此说明书中，本实用新型已参照其特定的实施例作了描述。但是，很显然仍可以作出各种修改和变换而不背离本实用新型的精神和范围。因此，说明书和附图应被认为是说明性的而非限制性的。