CN111030214A - 充电装置及其充电电流控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及充电器技术领域，公开了一种充电装置及其充电电流控制方法。该充电装置通过采样控制电路对各第一电能转换电路输出的电流进行采样，以当存在不同的第一电能转换电路所输出电流的大小相差超过第一阈值时，调整对应的第一电能转换电路输出的电压，以将不同的第一电能转换电路所输出电流的大小的差值调整至不超过第一阈值。通过上述方式，本发明能够减小不同第一电能转换电路的产热差异。

Description

充电装置及其充电电流控制方法

技术领域

本发明涉及充电器技术领域，特别是涉及一种充电装置及其充电电流控制方法。

背景技术

随着便携式电子产品的普及，电源适配器和充电器的微型化成为未来电源适配器和充电器的发展趋势。尤其对于多接口的电源适配器和充电器而言，通常一个AC-DC模块(AC-DC模块用于将交流电转换为直流电)无法满足功率输出需求，因而需要多个AC-DC模块来满足功率输出需求。

由于每个AC-DC模块所连接的负载可能存在差异，导致每个AC-DC模块输出的功率存在差异，致使每个AC-DC模块产热不同，进而导致电源适配器和充电器热分布不均，容易发生局部过热的现象，影响电源适配器和充电器的可靠性。

发明内容

有鉴于此，本发明主要解决的技术问题是提供一种充电装置及其充电电流控制方法，能够减小不同第一电能转换电路的产热差异。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种充电装置。该充电装置包括一输入端口和至少两个输出端口，输入端口用于连接外部电源，输出端口用于连接负载设备。该充电装置还包括至少两路第一电能转换电路，各第一电能转换电路分别连接输入端口，并分别用于对从输入端口输入的电能进行转换，各第一电能转换电路还分别连接不同的输出端口。该充电装置还包括采样控制电路，采样控制电路分别连接各第一电能转换电路，用于对各第一电能转换电路输出的电流进行采样，以当存在不同的第一电能转换电路所输出电流的大小相差超过第一阈值时，调整对应的第一电能转换电路输出的电压，以将该不同的第一电能转换电路所输出电流的大小的差值调整至不超过第一阈值，其中调整后的各第一电能转换电路输出功率之和等于调整前的各第一电能转换电路输出功率之和。

在本发明的一实施例中，充电装置还包括控制开关，至少两路第一电能转换电路的输出端之间通过控制开关连接，控制开关还连接采样控制电路，控制开关在充电装置上电前处于关闭状态，采样控制电路用于控制控制开关导通，使得至少两路第一电能转换电路彼此并联。

在本发明的一实施例中，在充电装置上电后采样控制电路调整第一电能转换电路输出的电压，并在各第一电能转换电路输出的电压的大小相差不超过第二阈值时，控制开关处于导通状态。

在本发明的一实施例中，第一阈值为50mA-100mA，第二阈值为20mV-50mV。

在本发明的一实施例中，充电装置包括至少两路第二电能转换电路，各第一电能转换电路分别电连接至少一路第二电能转换电路，第二电能转换电路还连接输出端口，第二电能转换电路用于对第一电能转换电路输出的电能进行转换。

在本发明的一实施例中，各第一电能转换电路分别通过直流母线连接至少一路第二电能转换电路，各第一电能转换电路对应的直流母线之间通过控制开关连接。

在本发明的一实施例中，第一电能转换电路包括AC-DC模块，第二电能转换电路包括DC-DC模块。

在本发明的一实施例中，采样控制电路包括采样控制模块，采样控制模块分别连接各第一电能转换电路。

为解决上述技术问题，本发明采用的又一个技术方案是：提供一种充电装置的充电电流控制方法。该充电电流控制方法包括：充电装置的输出端口连接负载设备，以对负载设备进行充电；对充电装置的各第一电能转换电路输出的电流进行采样，并判断是否存在不同的第一电能转换电路所输出电流的大小相差超过第一阈值；其中，各第一电能转换电路分别连接不同的输出端口，以将电能输出至负载设备；当存在不同的第一电能转换电路所输出电流的大小相差超过第一阈值时，调整对应的第一电能转换电路输出的电压，以将不同的第一电能转换电路所输出电流的大小的差值调整至不超过第一阈值，其中调整后的各第一电能转换电路输出功率之和等于调整前的各第一电能转换电路输出功率之和。

在本发明的一实施例中，调整对应的第一电能转换电路输出的电压的步骤之前包括：对各第一电能转换电路输出的电压进行采样，并判断是否存在不同的第一电能转换电路所输出电压的大小相差超过第二阈值；当存在不同的第一电能转换电路所输出电压的大小相差超过第二阈值时，将不同的第一电能转换电路所输出电压的大小的差值调整至不超过第二阈值，之后控制充电装置的控制开关导通，使得各第一电能转换电路彼此并联，其中各第一电能转换电路的输出端之间通过控制开关连接。

本发明的有益效果是：区别于现有技术，本发明提供一种充电装置及其充电电流控制方法。通过采样控制电路对各第一电能转换电路输出的电流进行采样，以当存在不同的第一电能转换电路所输出电流的大小相差超过第一阈值时，调整对应的第一电能转换电路输出的电压，以将不同的第一电能转换电路所输出电流的大小的差值调整至不超过第一阈值。也就是说，将不同的第一电能转换电路所输出电流调整至接近，甚至达到一致，使得不同第一电能转换电路的产热差异减小，进而使得充电装置的热量分布均匀，能够避免局部过热，有利于提高充电装置的可靠性以及充电装置的用户体验度。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。此外，这些附图和文字描述并不是为了通过任何方式限制本发明构思的范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本发明的概念。

图1是本发明充电装置一实施例的结构示意图；

图2是本发明充电装置的充电电流控制方法一实施例的流程示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明的实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

为解决现有技术中电源适配器和充电器的不同AC-DC模块容易发生产热差异过大的技术问题，本发明的一实施例提供一种充电装置。该充电装置包括一输入端口和至少两个输出端口，输入端口用于连接外部电源，输出端口用于连接负载设备。该充电装置还包括至少两路第一电能转换电路，各第一电能转换电路分别连接输入端口，并分别用于对从输入端口输入的电能进行转换，各第一电能转换电路还分别连接不同的输出端口。该充电装置还包括采样控制电路，采样控制电路分别连接各第一电能转换电路，用于对各第一电能转换电路输出的电流进行采样，以当存在不同的第一电能转换电路所输出电流的大小相差超过第一阈值时，调整对应的第一电能转换电路输出的电压，以将该不同的第一电能转换电路所输出电流的大小的差值调整至不超过第一阈值，其中调整后的各第一电能转换电路输出功率之和等于调整前的各第一电能转换电路输出功率之和。

如此一来，本实施例的充电装置将不同的第一电能转换电路所输出电流调整至接近，甚至一致，实现了不同第一电能转换电路输出功率均分的控制，使得不同第一电能转换电路的产热差异减小，进而使得充电装置的热量分布均匀，能够避免局部过热，有利于提高充电装置的可靠性以及充电装置的用户体验度。

需要说明的是，在充电装置所连接负载设备不变的情况下，充电装置从外部电源获取的功率输入是恒定的，因此调整前后的各第一电能转换电路输出的总功率不变，即调整后的各第一电能转换电路输出功率之和等于调整前的各第一电能转换电路输出功率之和。因而，当调高一路第一电能转换电路输出的电压时，该路第一电能转换电路输出的电流会增大，而其它第一电能转换电路输出的电流会对应减小，或是当调低一路第一电能转换电路输出的电压时，该路第一电能转换电路输出的电流会减小，而其它第一电能转换电路输出的电流会对应增大。

因此，上述调整对应的第一电能转换电路输出的电压的过程具体可以是：仅调高电流较小的第一电能转换电路输出的电压；或是仅调低电流较大的第一电能转换电路输出的电压；亦或是既调高电流较小的第一电能转换电路输出的电压，又调低电流较大的第一电能转换电路输出的电压。进而将上述不同的第一电能转换电路所输出电流的大小的差值调整至不超过第一阈值。

请参阅图1，图1是本发明充电装置一实施例的结构示意图。

在一实施例中，充电装置包括一个输入端口1和至少两个输出端口2。输入端口1用于连接外部电源，输出端口2用于连接负载设备，以将来自外部电源的电能传输至负载设备，进而对负载设备进行充电。其中，输出端口2的数量为至少两个，意味着本实施例的充电装置能够同时给至少两个负载设备充电，能够提高充电效率，以满足用户的需求。输出端口2可以为Type-C接口等，在此不做限定。

充电装置还包括至少两路第一电能转换电路3以及至少两路第二电能转换电路5。各第一电能转换电路3分别连接输入端口1，并分别用于对从输入端口1输入的电能进行转换。各第一电能转换电路3还分别电连接至少一路第二电能转换电路5，具体地该电连接可以是通过直流母线7连接。第二电能转换电路5进一步连接输出端口2，用于对第一电能转换电路3输出的电能进行转换。

可选地，第一电能转换电路3可以为AC-DC模块等。由于外部电源输入充电装置的电能为交流电形式，需要第一电能转换电路3对从输入端口1输入的电能进行转换，具体是将交流电转换为直流电，其具体转换过程属于本领域技术人员的理解范畴，在此就不再赘述。

第二电能转换电路5可以为DC-DC模块等。为调整输出端口2提供给负载设备的充电模式，需要第二电能转换电路5对第一电能转换电路3输出的电能进行转换，具体是将第一电能转换电路3输出的直流电转换为其它形式的直流电，包括恒流或恒压形式等，进而对负载设备按照既定充电模式进行充电。

图1展示了充电装置包括两路第一电能转换电路3，各第一电能转换电路3分别连接三路第二电能转换电路5，并且各第二电能转换电路5连接一个输出端口2的情况，上述仅为论述需要，并非因此对本实施例充电装置的电路架构造成限定。

充电装置还包括采样控制电路4。采样控制电路4分别连接各第一电能转换电路3，用于对各第一电能转换电路3输出的电流进行采样。以当存在不同的第一电能转换电路3所输出电流的大小相差超过第一阈值时，调整对应的第一电能转换电路3输出的电压，以将不同的第一电能转换电路3所输出电流的大小的差值调整至不超过第一阈值。其中，调整后的各第一电能转换电路3输出功率之和等于调整前的各第一电能转换电路3输出功率之和。

基于上文所述，当负载设备连接于不同的输出端口2，或是输出端口2所连接负载设备所需的功率不同时，即不同第一电能转换电路3所连接负载的情况存在差异，会导致不同的第一电能转换电路3输出的功率存在差异，进而导致不同的第一电能转换电路3产热存在差异，致使充电装置热量分布不均，甚至引发局部过热等可靠性问题。而为了减小上述不同第一电能转换电路3的产热差异，就需要调整该不同的第一电能转换电路3输出的功率一致。然而，由于不同第一电能转换电路3所对应的电路结构一致，由负载差异引起的不同第一电能转换电路3输出的功率存在差异的问题，很难通过单纯调整第一电能转换电路3输出的电压以及电流的方式使得不同第一电能转换电路3输出的功率一致。

有鉴于此，本实施例的充电装置进一步包括控制开关6。各第一电能转换电路3的输出端之间通过控制开关6连接，具体为各第一电能转换电路3对应的直流母线7之间通过控制开关6连接。控制开关6还连接采样控制电路4。控制开关6在充电装置上电前处于关闭状态，采样控制电路4用于在上电后控制控制开关6导通，使得各第一电能转换电路3彼此并联，并联后的各第一电能转换电路3共同向负载设备输出电能。

通过上述方式，即便各第一电能转换电路3的负载情况不同，并不会影响采样控制电路4调整第一电能转换电路3输出的功率，使得上述通过调整第一电能转换电路3输出的电压以及电流的方式以使不同第一电能转换电路3输出的功率一致成为可能。

具体地，在各第一电能转换电路3彼此并联后，采样控制电路4对各第一电能转换电路3输出的电流进行采样。以当存在不同的第一电能转换电路3所输出电流的大小相差超过第一阈值时，调整对应的第一电能转换电路3输出的电压，以将不同的第一电能转换电路3所输出电流的大小的差值调整至不超过第一阈值。

进一步地，在各第一电能转换电路3彼此并联前，若各第一电能转换电路3所输出电压的大小相差过大，那么在并联后极易导致部分第一电能转换电路3所输出的电压被严重拉低，甚至导致该部分第一电能转换电路3进入保护状态而不再进行输出，势必会影响负载设备的充电过程。

因此，本实施例在充电装置上电后，采样控制电路4对各第一电能转换电路3输出的电压进行采样。当发现存在不同的第一电能转换电路3所输出电压的大小相差超过第二阈值时，采样控制电路4调整对应的第一电能转换电路3输出的电压，以将该不同的第一电能转换电路3所输出电压的大小的差值调整至不超过第二阈值。并且，在各第一电能转换电路3输出的电压的大小相差不超过第二阈值时，采样控制电路4才控制控制开关6导通，使得控制开关6处于导通状态，进而使得各第一电能转换电路3彼此并联。

通过上述方式，本实施例将不同的第一电能转换电路3所输出电压的大小调整至接近，甚至达到一致，以避免并联后部分第一电能转换电路3进入保护状态而不再进行输出，进而避免影响负载设备的充电过程。

由于调整后的各第一电能转换电路3输出功率之和同样等于调整前的各第一电能转换电路3输出功率之和，因此当调高一路第一电能转换电路3输出的电压时，该路第一电能转换电路3输出的功率会增大，而其它第一电能转换电路3输出的电压会对应减小，或是当调低一路第一电能转换电路3输出的电压时，该路第一电能转换电路3输出的功率会减小，而其它第一电能转换电路3输出的电压会对应增大。

同理，上述调整对应的第一电能转换电路3输出的电压的过程具体可以是：仅调高电压较小的第一电能转换电路3输出的电压；或是仅调低电压较大的第一电能转换电路3输出的电压；亦或是既调高电压较小的第一电能转换电路3输出的电压，又调低电压较大的第一电能转换电路3输出的电压。进而将上述不同的第一电能转换电路3所输出电压的大小的差值调整至不超过第二阈值。

第一阈值定义为可以认为不同第一电能转换电路3所输出电流的大小接近，甚至一致所对应的最大电流差值，其优选为50mA-100mA，例如50mA、60mA、70mA、80mA、90mA、100mA等。

第二阈值定义为可以认为不同第一电能转换电路3所输出电压的大小接近，甚至一致所对应的最大电压差值，其优选为20mV-50mV，例如20mV、30mV、40mV、50mV等。

可选地，采样控制电路4包括采样控制模块41，采样控制模块41分别连接各第一电能转换电路3，并且采样控制模块41还连接控制开关6。其中，采样控制模块41的工作原理已在上述实施例中详细阐述，在此就不再赘述。

需要说明的是，采样控制电路4对第一电能转换电路3所输出电压以及电流的调整并不影响第二电能转换电路5通过输出端口2对负载设备进行充电的过程，即第二电能转换电路5通过输出端口2对负载设备按照既定的充电模式进行充电，第二电能转换电路5向并联后的各第一电能转换电路3获取相应的电能输入。

请参阅图2，图2是本发明充电装置的充电电流控制方法一实施例的流程示意图。需要说明的是，本实施例所阐述的充电装置的充电电流控制方法是基于上述实施例所阐述的充电装置。并且，本实施例所阐述的充电装置的充电电流控制方法并不局限于以下步骤。

S101：充电装置的输出端口连接负载设备，以对负载设备进行充电；

在本实施例中，充电装置可以连接一个负载设备，或是连接多个负载设备，以同时对该多个负载设备进行充电。

S102：对各第一电能转换电路输出的电压进行采样，并判断是否存在不同的第一电能转换电路所输出电压的大小相差超过第二阈值；

在本实施例中，若存在不同的第一电能转换电路所输出电压的大小相差超过第二阈值，则执行步骤S103；若不存在不同的第一电能转换电路所输出电压的大小相差超过第二阈值，则执行步骤S104。

S103：调整对应的第一电能转换电路输出的电压，以将不同的第一电能转换电路所输出电压的大小的差值调整至不超过第二阈值；

在本实施例中，可以仅调高电压较小的第一电能转换电路输出的电压；或是仅调低电压较大的第一电能转换电路输出的电压；亦或是既调高电压较小的第一电能转换电路输出的电压，又调低电压较大的第一电能转换电路输出的电压。进而将上述不同的第一电能转换电路所输出电压的大小的差值调整至不超过第二阈值。其中，调整后的各第一电能转换电路输出功率之和等于调整前的各第一电能转换电路输出功率之和。之后执行步骤S104。

S104：控制充电装置的控制开关导通，使得各第一电能转换电路彼此并联；

在本实施例中，控制充电装置的控制开关导通，使得各第一电能转换电路彼此并联，如此以便于通过调整第一电能转换电路输出的电压以及电流的方式以使不同第一电能转换电路输出的功率一致。

S105：对充电装置的各第一电能转换电路输出的电流进行采样，并判断是否存在不同的第一电能转换电路所输出电流的大小相差超过第一阈值；

在本实施例中，对充电装置的各第一电能转换电路输出的电流进行采样，以监控各第一电能转换电路所输出电流的具体情况，进而在各第一电能转换电路所输出电流的大小相差较大时，即相差超过第一阈值，对各第一电能转换电路输出的电流进行控制，以避免不同第一电能转换电路的产热差异过大，导致充电装置的热量分布不均，进而导致局部过热，引发可靠性问题。

具体地，若存在不同的第一电能转换电路所输出电流的大小相差超过第一阈值，则执行步骤S106；若不存在不同的第一电能转换电路所输出电流的大小相差超过第一阈值，则继续执行步骤S105。

S106：调整对应的第一电能转换电路输出的电压，以将不同的第一电能转换电路所输出电流的大小的差值调整至不超过第一阈值；

在本实施例中，可以仅调高电流较小的第一电能转换电路输出的电压；或是仅调低电流较大的第一电能转换电路输出的电压；亦或是既调高电流较小的第一电能转换电路输出的电压，又调低电流较大的第一电能转换电路输出的电压。进而将上述不同的第一电能转换电路所输出电流的大小的差值调整至不超过第一阈值。

综上所述，本发明所提供的充电装置及其充电电流控制方法，通过采样控制电路对各第一电能转换电路输出的电流进行采样，以当存在不同的第一电能转换电路所输出电流的大小相差超过第一阈值时，调整对应的第一电能转换电路输出的电压，以将不同的第一电能转换电路所输出电流的大小的差值调整至不超过第一阈值。也就是说，将不同的第一电能转换电路所输出电流调整至接近，甚至达到一致，使得不同第一电能转换电路的产热差异减小，进而使得充电装置的热量分布均匀，能够避免局部过热，有利于提高充电装置的可靠性以及充电装置的用户体验度。

此外，在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“层叠”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种充电装置，其特征在于，所述充电装置包括：

一个输入端口和至少两个输出端口，所述输入端口用于连接外部电源，所述输出端口用于连接负载设备；

至少两路第一电能转换电路，各所述第一电能转换电路分别连接所述输入端口，并分别用于对从所述输入端口输入的电能进行转换，各所述第一电能转换电路还分别连接不同的所述输出端口；

采样控制电路，所述采样控制电路分别连接各所述第一电能转换电路，用于对各所述第一电能转换电路输出的电流进行采样，以当存在不同的所述第一电能转换电路所输出电流的大小相差超过第一阈值时，调整对应的所述第一电能转换电路输出的电压，以将所述不同的所述第一电能转换电路所输出电流的大小的差值调整至不超过所述第一阈值，其中调整后的各所述第一电能转换电路输出功率之和等于调整前的各所述第一电能转换电路输出功率之和。

2.根据权利要求1所述的充电装置，其特征在于，所述充电装置还包括控制开关，所述至少两路第一电能转换电路的输出端之间通过所述控制开关连接，所述控制开关还连接所述采样控制电路，所述控制开关在所述充电装置上电前处于关闭状态，所述采样控制电路用于控制所述控制开关导通，使得所述至少两路第一电能转换电路彼此并联。

3.根据权利要求2所述的充电装置，其特征在于，在所述充电装置上电后所述采样控制电路调整所述第一电能转换电路输出的电压，并在各所述第一电能转换电路输出的电压的大小相差不超过第二阈值时，所述控制开关处于导通状态。

4.根据权利要求3所述的充电装置，其特征在于，所述第一阈值为50mA-100mA，所述第二阈值为20mV-50mV。

5.根据权利要求2所述的充电装置，其特征在于，所述充电装置包括至少两路第二电能转换电路，各所述第一电能转换电路分别电连接至少一路所述第二电能转换电路，所述第二电能转换电路还连接所述输出端口，所述第二电能转换电路用于对所述第一电能转换电路输出的电能进行转换。

6.根据权利要求5所述的充电装置，其特征在于，各所述第一电能转换电路分别通过直流母线连接至少一路所述第二电能转换电路，各所述第一电能转换电路对应的所述直流母线之间通过所述控制开关连接。

7.根据权利要求1至6任一项所述的充电装置，其特征在于，所述第一电能转换电路包括AC-DC模块，所述第二电能转换电路包括DC-DC模块。

8.根据权利要求1至6任一项所述的充电装置，其特征在于，所述采样控制电路包括采样控制模块，所述采样控制模块分别连接各所述第一电能转换电路。

9.一种充电装置的充电电流控制方法，其特征在于，所述充电电流控制方法包括：

所述充电装置的输出端口连接负载设备，以对所述负载设备进行充电；

对所述充电装置的各第一电能转换电路输出的电流进行采样，并判断是否存在不同的所述第一电能转换电路所输出电流的大小相差超过第一阈值；其中，各所述第一电能转换电路分别连接不同的所述输出端口，以将电能输出至所述负载设备；

当存在不同的所述第一电能转换电路所输出电流的大小相差超过所述第一阈值时，调整对应的所述第一电能转换电路输出的电压，以将所述不同的所述第一电能转换电路所输出电流的大小的差值调整至不超过所述第一阈值，其中调整后的各所述第一电能转换电路输出功率之和等于调整前的各所述第一电能转换电路输出功率之和。

10.根据权利要求9所述的充电电流控制方法，其特征在于，所述调整对应的所述第一电能转换电路输出的电压的步骤之前包括：

对各所述第一电能转换电路输出的电压进行采样，并判断是否存在不同的所述第一电能转换电路所输出电压的大小相差超过第二阈值；

当存在不同的所述第一电能转换电路所输出电压的大小相差超过所述第二阈值时，将所述不同的所述第一电能转换电路所输出电压的大小的差值调整至不超过所述第二阈值，之后控制所述充电装置的控制开关导通，使得各所述第一电能转换电路彼此并联，其中各所述第一电能转换电路的输出端之间通过所述控制开关连接。

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