CN105743155A - 控制充电速度的适配器及其控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种控制充电速度的适配器，包括适配端控制模块和电池端控制模块；所述适配端控制模块包括第一主控芯片，所述第一主控芯片根据接收到的电池信息产生光耦控制信号并由光耦控制信号在一光电耦合器的输入端产生输入电压和电流，所述光电耦合器的输出端控制变压器原边的电压，所述变压器副边通过一受控于第一主控芯片的第一开关管供电，所述变压器副边还连接有输出电电流采样电路和输出电电压采样电路；所述电池端控制模块包括第二开关管，所述第二开关管受控于第二主控芯片，所述第二主控芯片接收电池电流采样电路和电池电压采样电路的采样信息。本发明还公开了该适配器的控制方法。本发明具有在保证电池安全的同时使充电速度更快的优点。
Description
技术领域
本发明涉及转换电路，尤其是涉及一种在保证电池安全的同时使充电速度更快的控制充电速度的适配器及其控制方法。
背景技术
随着个人用电设备(如手机、平板电脑、数码像机、电动车等)的普及，目前，用电设备的电池是通过其电源适配器进行充电的，为了保证电池的安全，用电设备中的充电电路一般是较低电压(如3.5V)的慢充充电电路，而对于大容量电池而言，通过用电设备中的充电电路对电池充电会导致充电时间过长，而现在市场上有些电源适配器采用较高的电压和电流进行充电，这种充电方式虽然能提高充电速度，但当充电电压和电流超过电池的安全电压和电流时，会直接使电池发热，缩短其使用寿命，严重的会发生爆炸，威胁人们的人身安全。
发明内容
为解决上述问题，本发明目的在于提供一种在保证电池安全的同时使充电速度更快的控制充电速度的适配器。
本发明通过以下技术措施实现的，一种控制充电速度的适配器，包括适配端控制模块和电池端控制模块；所述适配端控制模块包括第一主控芯片，所述第一主控芯片通过通信接口接收用电设备的电池信息，所述第一主控芯片根据接收到的电池信息产生光耦控制信号并由光耦控制信号在一光电耦合器的输入端产生输入电压和电流，所述光电耦合器的输出端控制变压器原边的电压，所述变压器副边通过一第一开关管为用电设备供电，所述第一开关管受控于第一主控芯片，所述变压器副边还连接有输出电电流采样电路和输出电电压采样电路，所述第一主控芯片接收输出电电流采样电路和输出电电压采样电路的采样信息；所述电池端控制模块包括连接在第一开关管和电池之间的第二开关管，所述第二开关管受控于第二主控芯片，所述电池还连接有电池电流采样电路和电池电压采样电路，所述第二主控芯片接收电池电流采样电路和电池电压采样电路的采样信息。
作为一种优选方式，所述第二主控芯片与用电设备的主控芯片进行信号连接，所述第二主控芯片将用电设备的电池信息传送给第一主控芯片，所述用电设备的主控芯片控制一连接在电池与变压器之间的慢充充电电路。
作为一种优选方式，所述第一主控芯片由一稳压管和滤波电容供电。
作为一种优选方式，所述变压器副边电流流经采样电阻R1，通过电阻R13、R14、R15，经比较放大器U4进行放大，传输给第一主控芯片,第一主控芯片确定采样的电流在预定的范围以内，则正常的调节光耦控制信号的输出，如果检测不正常，那么关断第一开关管Q1，同时停止光耦控制信号的电压输出。
作为一种优选方式，所述输出电电压采样电路由电阻R6、R8和电容C4组成，对变压器副边输出的电压进行采样，第一主控芯片把采样的结果在内部比较器进行比较，当电压在合理范围内，结合输出电电流采样电路采集的电流采样信息，共同调整光耦控制信号的输出；当电压超过预定范围，第一主控芯片停止光耦控制信号的输出，并且关断第一开关管Q1。
本发明还公开了一种利用上述适配器进行控制充电速度的方法，包括如下步骤：第一主控芯片接收用电设备传输来的用电端的电池信息的信号，经第一主控芯片计算产生光耦控制信号，光耦控制信号控制流经光电耦合器输入端的电流，从而控制连接光电耦合器输出端的变压器原边的电压，进而通过原边控制变压器副边输出的电压与电流；
变压器副边输出由输出电电流采样电路采集电流采样信息传输给第一主控芯片,第一主控芯片判断采样的电流是否在预定的范围以内，如在范围内则调节光耦控制信号的输出，如果检测不在范围内，那么关断变压器副边输出上为用电设备供电的第一开关管，同时停止光耦控制信号的电压输出；
变压器副边输出由输出电电压采样电路采集电压采样信息传输给第一主控芯片,第一主控芯片判断采样的电压是否在预定的范围以内，如在范围内则结合输出电电流采样信息共同调节光耦控制信号的输出，如果检测不在范围内，那么关断变压器副边输出上为用电设备供电的第一开关管，同时停止光耦控制信号的电压输出；
电池电流采样电路和电池电压采样电路将采集的电池电流采样信息和电池电压采样信息传输给第二主控芯片，第二主控芯片根据电池电流采样信息和电池电压采样信息是否在预定范围内控制第二开关管的开关，第二开关管控制第一开关管与电池之间的通断。
作为一种优选方式，首先用电设备的控制芯片控制电池通过慢充充电电路充电，并同时检测电池电压是否超过预定电压，当电池超过预定电压时，用电设备的控制芯片断开慢充充电电路并将电池信息输送给第一主控芯片。
作为一种优选方式，首先用电设备的控制芯片控制电池通过慢充充电电路充电，并同时检测电池电压是否超过预定电压，当电池超过预定电压时，用电设备的控制芯片断开慢充充电电路并将电池信息输送给第二主控芯片。
本发明的电池电流采样电路和电池电压采样电路将采集的电池电流采样信息和电池电压采样信息传输给第二主控芯片，第二主控芯片根据电池电流采样信息和电池电压采样信息是否在预定范围内控制第二开关管的开关，第二开关管控制第一开关管与电池之间的通断，并将电池电流采样信息和电池电压采样信息作为电池信息信号传输给第一主控芯片U5，第一主控芯片接收到电池信息信号、输出电电压采样信息和输出电电流采样信息，当其中任一信息不在安全范围内则关断输出和第一开关管，以保护用电设备的安全，而当三者都在安全范围内变动时，第一主控芯片通过计算得出上输出的光耦控制信号，从而控制原边电压的大小进而控制变压器副边输出的电压与电流，在此同时通过实时采集输出电电压采样信息和输出电电流采样信息来精确控制变压器副边输出的电压与电流，从而在保证电池安全的同时使充电速度更快。
附图说明
图1为本发明实施例适配端控制模块的电路原理图；
图2为本发明实施例电池端控制模块的电路原理图。
具体实施方式
下面结合实施例并对照附图对本发明作进一步详细说明。
本实施例的一种控制充电速度的适配器，请参考附图1和图2，包括适配端控制模块和电池端控制模块；所述适配端控制模块包括第一主控芯片U5，所述第一主控芯片U5通过电阻R11、R20以及电阻R12、R19在D+,D-信号线上产生电池信息信号，并且接收电池信息信号，电池信息信号是用电设备计算出并传输来的，第一主控芯片U5根据接收到的电池信息通过算法计算在VD端口产生光耦控制信号，利用光耦控制信号去控制二极管D2的电流，从而改变流过电阻R16和R18的电流，去控制电阻R10的电流，也就控制了流经光电耦合器U2输入端的电流，从而控制连接光电耦合器U2输出端的变压器原边的电压，进而通过原边控制变压器副边L1输出的电压与电流；变压器副边L1通过一第一开关管Q1为用电设备供电，第一开关管Q1受控于第一主控芯片U5；
变压器副边L1输出由输出电电流采样电路采集电流采样信息传输给第一主控芯片U5,第一主控芯片U5判断采样的电流是否在预定的范围以内，如在范围内则调节VD上光耦控制信号的输出，如果检测不在范围内，那么关断变压器副边输出上为用电设备供电的第一开关管Q1，同时停止VD上光耦控制信号的电压输出；
变压器副边输出L1由输出电电压采样电路采集电压采样信息传输给第一主控芯片U5,第一主控芯片U5判断采样的电压是否在预定的范围以内，如在范围内则结合输出电电流采样信息共同调节VD上光耦控制信号的输出，如果检测不在范围内，那么关断变压器副边L1输出上为用电设备供电的第一开关管Q1，同时停止VD上光耦控制信号的电压输出；
所述电池端控制模块包括连接在第一开关管Q1和电池之间的第二开关管Q21、Q22，所述第二开关管Q21、Q22受控于第二主控芯片U21，所述电池还连接有由电容C211构成的电池电流采样电路和由电阻R214、电容C231构成的电池电压采样电路，所述第二主控芯片U21接收电池电流采样电路和电池电压采样电路的采样信息；工作时，电池电流采样电路和电池电压采样电路将采集的电池电流采样信息和电池电压采样信息传输给第二主控芯片U21，第二主控芯片U21根据电池电流采样信息和电池电压采样信息是否在预定范围内控制第二开关管Q21、Q22的开关，第二开关管控制第一开关管Q1与电池之间的通断。
本适配器的电池电流采样电路和电池电压采样电路将采集的电池电流采样信息和电池电压采样信息传输给第二主控芯片U21，第二主控芯片U21根据电池电流采样信息和电池电压采样信息是否在预定范围内控制第二开关管Q21、Q22的开关，第二开关管控制第一开关管Q1与电池之间的通断，并将电池电流采样信息和电池电压采样信息作为电池信息信号传输给第一主控芯片U5，第一主控芯片U5接收到电池信息信号、输出电电压采样信息和输出电电流采样信息，当其中任一信息不在安全范围内则关断VD输出和第一开关管Q1，以保护用电设备的安全，而当三者都在安全范围内变动时，第一主控芯片U5通过计算得出VD上输出的光耦控制信号，从而控制原边电压的大小进而控制变压器副边L1输出的电压与电流，在此同时通过实时采集输出电电压采样信息和输出电电流采样信息来精确控制变压器副边L1输出的电压与电流，从而在保证电池安全的同时使充电速度更快。
本实施例的控制充电速度的适配器，请参考附图1，在前面技术方案的基础上具体还可以是，变压器副边L1电流流经采样电阻R1，通过电阻R13、R14、R15，经比较放大器U4进行放大，传输给第一主控芯片U5,第一主控芯片U5确定采样的电流在预定的范围以内，则正常的调节VD上光耦控制信号的输出，如果检测不正常，那么关断第一开关管Q1，同时停止VD上光耦控制信号的电压输出。
本实施例的控制充电速度的适配器，请参考附图1，在前面技术方案的基础上具体还可以是，输出电电压采样电路由电阻R6、R8和电容C4组成，对变压器副边L1输出的电压进行采样，第一主控芯片U5把采样的结果在内部比较器进行比较，当电压在合理范围内，结合输出电电流采样电路采集的电流采样信息，共同调整VD上光耦控制信号的输出；当电压超过预定范围，第一主控芯片停止VD上光耦控制信号的输出，并且关断第一开关管Q1。
本实施例的控制充电速度的适配器，请参考附图1，在前面技术方案的基础上具体还可以是，第一主控芯片U5由一稳压管U1和滤波电容C3，输出滤波电容C2共同作用，提供一个稳定的电压给第一主控芯片U5进行供电。
本实施例的控制充电速度的适配器，请参考附图1和图2，在前面技术方案的基础上具体还可以是，第二主控芯片U21与用电设备的主控芯片通过电阻R210、R212及电阻R228、R229进行信号连接，所述第二主控芯片U2将用电设备的电池信息通过端口BA和DB传送给第一主控芯片U5，所述用电设备的主控芯片控制一连接在电池与变压器之间的慢充充电电路；工作时，首先用电设备的控制芯片控制电池通过慢充充电电路充电，并同时检测电池电压是否超过预定电压，当电池超过预定电压时，用电设备的控制芯片断开慢充充电电路并将电池信息输送给第二主控芯片。
以上是对本发明控制充电速度的适配器进行了阐述，用于帮助理解本发明，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，任何未背离本发明原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围的内。
Claims (8)
1.一种控制充电速度的适配器，其特征在于:包括适配端控制模块和电池端控制模块；所述适配端控制模块包括第一主控芯片，所述第一主控芯片通过通信接口接收用电设备的电池信息，所述第一主控芯片根据接收到的电池信息产生光耦控制信号并由光耦控制信号在一光电耦合器的输入端产生输入电压和电流，所述光电耦合器的输出端控制变压器原边的电压，所述变压器副边通过一第一开关管为用电设备供电，所述第一开关管受控于第一主控芯片，所述变压器副边还连接有输出电电流采样电路和输出电电压采样电路，所述第一主控芯片接收输出电电流采样电路和输出电电压采样电路的采样信息；所述电池端控制模块包括连接在第一开关管和电池之间的第二开关管，所述第二开关管受控于第二主控芯片，所述电池还连接有电池电流采样电路和电池电压采样电路，所述第二主控芯片接收电池电流采样电路和电池电压采样电路的采样信息。
2.根据权利要求1所述的控制充电速度的适配器，其特征在于：所述第二主控芯片与用电设备的主控芯片进行信号连接，所述第二主控芯片将用电设备的电池信息传送给第一主控芯片，所述用电设备的主控芯片控制一连接在电池与变压器之间的慢充充电电路。
3.根据权利要求1-2任一所述的控制充电速度的适配器，其特征在于：所述第一主控芯片由一稳压管和滤波电容供电。
4.根据权利要求1-2任一所述的控制充电速度的适配器，其特征在于：所述变压器副边电流流经采样电阻R1，通过电阻R13、R14、R15，经比较放大器U4进行放大，传输给第一主控芯片,第一主控芯片确定采样的电流在预定的范围以内，则正常的调节光耦控制信号的输出，如果检测不正常，那么关断第一开关管Q1，同时停止光耦控制信号的电压输出。
5.根据权利要求1-2任一所述的控制充电速度的适配器，其特征在于：所述输出电电压采样电路由电阻R6、R8和电容C4组成，对变压器副边输出的电压进行采样，第一主控芯片把采样的结果在内部比较器进行比较，当电压在合理范围内，结合输出电电流采样电路采集的电流采样信息，共同调整光耦控制信号的输出；当电压超过预定范围，第一主控芯片停止光耦控制信号的输出，并且关断第一开关管Q1。
6.一种利用权利要求1-5任一的适配器进行控制充电速度的方法，其特征在于包括如下步骤：第一主控芯片接收用电设备传输来的用电端的电池信息的信号，经第一主控芯片计算产生光耦控制信号，光耦控制信号控制流经光电耦合器输入端的电流，从而控制连接光电耦合器输出端的变压器原边的电压，进而通过原边控制变压器副边输出的电压与电流；
变压器副边输出由输出电电流采样电路采集电流采样信息传输给第一主控芯片,第一主控芯片判断采样的电流是否在预定的范围以内，如在范围内则调节光耦控制信号的输出，如果检测不在范围内，那么关断变压器副边输出上为用电设备供电的第一开关管，同时停止光耦控制信号的电压输出；
变压器副边输出由输出电电压采样电路采集电压采样信息传输给第一主控芯片,第一主控芯片判断采样的电压是否在预定的范围以内，如在范围内则结合输出电电流采样信息共同调节光耦控制信号的输出，如果检测不在范围内，那么关断变压器副边输出上为用电设备供电的第一开关管，同时停止光耦控制信号的电压输出；
电池电流采样电路和电池电压采样电路将采集的电池电流采样信息和电池电压采样信息传输给第二主控芯片，第二主控芯片根据电池电流采样信息和电池电压采样信息是否在预定范围内控制第二开关管的开关，第二开关管控制第一开关管与电池之间的通断。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：首先用电设备的控制芯片控制电池通过慢充充电电路充电，并同时检测电池电压是否超过预定电压，当电池超过预定电压时，用电设备的控制芯片断开慢充充电电路并将电池信息输送给第一主控芯片。
8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：首先用电设备的控制芯片控制电池通过慢充充电电路充电，并同时检测电池电压是否超过预定电压，当电池超过预定电压时，用电设备的控制芯片断开慢充充电电路并将电池信息输送给第二主控芯片。
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