CN111416418A - 一种数字化快充电路 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种数字化快充电路，包括依次电性连接的交流输入电路，EMC电路，整流滤波电路，还包括依次电性连接的PWM控制转换电路，隔离降压电路，同步整流滤波及防倒灌电路及直流输出电路，进一步还包括MCU控制电路，该MCU控制电路电性连接在PWM控制转换电路和同步整流滤波及防倒灌电路之间，直流输出电路与被充电设备的连接方式包括I2C、I2S、SPI、UART、CAN充电协议的任意组合，兼容Type‑C、DFP、PD2.0/3.0、PPS、QC3.0/2.0、FCP、SC、PMTK+1.1/2.0/Apple 24A、三星2A等快充充电协议。采用本发明的数字化快充电路，既可以让不同的智能终端设备实现快速充电，又可以实现精确快速充电，节约时间和电力，且有效降低了电路工作过程的热量，提高了系统的安全度和可靠性。

Description

一种数字化快充电路
技术领域
本发明涉及一种充电电路，更具体的说，涉及一种数字化快充电路。
背景技术
智能电子设备引起的电量消耗及需求暴增，模拟式快充电路锦上添花，解决了充电慢之难题。但是因智能电子产品类别，型号等等多样而繁杂，充电器的兼容性出现了很多新问题，传统的快充电路采用模拟反馈，误差大，响应慢，精度差，耗能高，发热严重等大难题。
中国专利申请号2019203358172提出了一种具有自动过流、过压保护功能的快充充电器，但是该快充充电器并没有采用电路本身的设计改进散热功能，而是采用物理的导热板、散热槽等物理方式进行散热，散热效果较差，并且没有采用数字接口进行电路优化，因此，不能适应现有的快充市场需求。
有鉴于此，有必要开发一种电路设计合理、结构简单、自动适应各种数字接口协议，可以让不同的智能终端设备实现快速充电，又可以实现精确快速充电，节约时间和电力，且有效降低电路工作过程的热量，提高系统的安全度和可靠性的数字化快充电路。
发明内容
本发明的目的使提供一种具备数字化接口的快充电路，本发明的技术方案是：
一种数字化快充电路，包括依次电性连接的交流输入电路，EMC电路，整流滤波电路，其特征在于，还包括依次电性连接的PWM控制转换电路，隔离降压电路，同步整流滤波及防倒灌电路及直流输出电路，进一步还包括MCU控制电路，该MCU控制电路电性连接在PWM控制转换电路和同步整流滤波及防倒灌电路之间。
进一步的，所述的PWM控制转换电路由电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7，电容C1、电容C2、电容C3、电容C4，二极管D1、二极管D2组成。
进一步的，所述的电容C3为可变电容。
进一步的，所述的同步整流及防倒灌电路由电容C5、电容C6、电容C7、电容C8、电容C9、电容C10、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R11、电阻R12、电阻R13、电阻R14，二极管D3，三极管Q1及三极管Q2组成。
进一步的，所述的电容C5和电容C6为可变电容。
进一步的，所述的MCU控制电路由电容C11、电容C12、电容C13、电容C14，电阻R15、双向二极管SD1及双向二极管SD2组成。
进一步的，所述的直流输出电路与被充电设备的连接方式包括 I2C、I2S、 SPI 、UART、CAN充电协议的任意组合。
进一步的，所述的MCU控制电路的存储器兼容Type-C、DFP、PD2.0/3.0、PPS、QC3.0/2.0、FCP、SC、PMTK+1.1/2.0/ Apple 24A、三星2A的任意组合。
采用本发明的数字化快充电路，可以自动适应各种数字接口协议，可以让不同的智能终端设备实现快速充电，又可以实现精确快速充电，节约时间和电力，且有效降低电路工作过程的热量，提高系统的安全度和可靠性。
附图说明
图1：本发明的数字化快充电路组成模块图。
图2：本发明的PWM控制转换电路组成示意图。
图3：本发明的同步整流及防倒灌电路组成示意图。
图4：本发明的MCU控制电路组成示意图。
具体实施方式
下面结合实施例及附图，对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。
请参考图1本发明的数字化快充电路组成模块图，该电路主要由依次顺序电性连接的交流输入电路101，EMC电路102，整流滤波电路103，PWM控制转换电路104，隔离降压电路105，同步整流滤波及防倒灌电路106及直流输出电路108组成，MCU控制电路107电性连接在PWM控制转换电路104和同步整流滤波及防倒灌电路106之间。
请参考图2本发明的PWM控制转换电路组成示意图，该PWM控制转换电路104由电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7，电容C1、电容C2、电容C3、电容C4，二极管D1、二极管D2组成，其中电容C3为可变电容。电阻R1与电容C1并联连接后与二极管D1、电阻R2进行串联连接，再整体与电容C2进行并联连接至MCU芯片U1的引脚。电阻R3、电阻R4、电容C3、电容C4进行串联连接，其中电阻R4并联二极管D2后连接至MCU芯片U1的引脚，电阻R5、电阻R6及电阻R7进行串联连接后连接至MCU芯片U1的引脚。
请参考图3本发明的同步整流及防倒灌电路组成示意图，该同步整流及防倒灌电路由电容C5、电容C6、电容C7、电容C8、电容C9、电容C10、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R11、电阻R12、电阻R13、电阻R14，二极管D3，三极管Q1及三极管Q2组成，其中电容C5和电容C6为可变电容。电阻R12、电阻R8、电容C7、电阻电阻R9、电阻R14依次串联后分别两端连接至MCU芯片U1的两个引脚，电阻R13一端连接U1的引脚，另一端连接三极管Q1的发射极，三极管Q1的基极与集电极分别连接电阻R12与电容C7的一端，电容C8的一端连接U1的引脚，另一端连接电容C7的一端，电阻R10与电阻R9并联连接；电容C9一端连接电阻R14，另一端连接电阻R9，电容C8进一步连接电容C5的一端，电容C9进一步连接电容C6的一端；电容C10一端连接C6，另一端连接三极管Q2的集电极，并进一步连接U1的引脚，三极管Q2的基极和发射极分别电阻R11与二极管D3后连接至U1的引脚。
请参考图4本发明的MCU控制电路组成示意图，该MCU控制电路由电容C11、电容C12、电容C13、电容C14，电阻R15，双向二极管SD1及双向二极管SD2组成。电容C11、电容C12及电阻R15并联后一端连接至芯片U1及芯片U2的引脚，另一端接地；电容C13与双向二极管SD1并联后一端接地，另一端接入U2的引脚；电容C14与双向二极管SD2并联后一端接地，另一端输出直流电压供给充电设备进行充电，该输出端与被充电设备的连接方式包括 I2C、I2S、 SPI 、UART、CAN等常见充电协议的任意组合。
作为本发明的一部分，芯片U1及芯片U2可以为常见的充电控制芯片，其各个引脚满足常见的充电接口定义标准即可，本发明对此不做限制。
本发明的数字化快充电路工作过程如下：
外部交流市电电源进入交流输入电路101进入数字化快充电路，再经EMCI电路102校正后，流入整流滤波电路103变成类直流电压，进一步流入PWM控制转换电路104，即由芯片U1部分引脚、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电容C1、电容C2、电容C3、电容C4、二极管D1、二极管D2组成的电路，该PWM控制转换电路104实现以下功能：PWM控制转换、充电接口的数字控制及MCU的反馈调整响应。
经过PWM控制转换电路104处理后的电压接入隔离降压电路105，该隔离降压电路105用于将输入电压和输出电压隔离，产生安全的隔离低电压。
进一步的，经过隔离降压电路105处理后的电压输入到同步整流滤波及防倒灌电路106，该同步整流滤波及防倒灌电路106由芯片U1的部分引脚、由电容C5、电容C6、电容C7、电容C8、电容C9、电容C10、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R11、电阻R12、电阻R13、电阻R14，二极管D3，三极管Q1及三极管Q2组成，其中电容C5和电容C6为可变电容。该同步整流滤波及防倒灌电路106用于完成MCU下达的输出设计参数数据交换和实现，输出符合设计要求的直流电压和电流，且具有受控于后级电路数据通讯的能力。
经过同步整流滤波及防倒灌电路106处理后的电压进入MCU控制电路107，该MCU控制电路107内置存储器，闪存和微控制单元（MCU，Micro Control Unit），存储器存储了当前常见的Type-C、DFP，PD2.0/3.0，PPS，QC3.0/2.0，FCP，SC，PMTK+1.1/2.0/ Apple 24A，三星2A等数字接口协议，MCU控制电路107在供给电源电压下自动初始化和复位，检测电源的电压电流，与电源通讯数据，确保数据流的采集和检测真实有效，并且MCU控制电路107还与被充电设备电路进行数据通讯识别，将工作过程中的数据流通过数据接口传输给被充电设备，实现电路电源的快充工作和安全充电。
采用本发明的数字化快充电路，既可以让不同的智能终端设备实现快速充电，又可以实现精确快速充电，节约时间和电力，且有效降低了电路工作过程的热量，提高了系统的安全度和可靠性。
以上所述，仅是本发明的实施例，并非对本发明作任何限制，凡是本领域的普通技术人员在有限次实验中得到的等同替换方案，或者根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

Claims (8)

1.一种数字化快充电路，包括依次电性连接的交流输入电路，EMC电路，整流滤波电路，其特征在于，还包括依次电性连接的PWM控制转换电路，隔离降压电路，同步整流滤波及防倒灌电路及直流输出电路，进一步还包括MCU控制电路，该MCU控制电路电性连接在PWM控制转换电路和同步整流滤波及防倒灌电路之间。
2.如权利要求1所述的数字化快充电路，其特征在于，所述的PWM控制转换电路由电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7，电容C1、电容C2、电容C3、电容C4，二极管D1、二极管D2组成。
3.如权利要求2所述的数字化快充电路，其特征在于，所述的电容C3为可变电容。
4.如权利要求1所述的数字化快充电路，其特征在于，所述的同步整流及防倒灌电路由电容C5、电容C6、电容C7、电容C8、电容C9、电容C10、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R11、电阻R12、电阻R13、电阻R14，二极管D3，三极管Q1及三极管Q2组成。
5.如权利要求4所述的数字化快充电路，其特征在于，所述的电容C5和电容C6为可变电容。
6.如权利要求1所述的数字化快充电路，其特征在于，所述的MCU控制电路由电容C11、电容C12、电容C13、电容C14，电阻R15、双向二极管SD1及双向二极管SD2组成。
7.如权利要求1所述的数字化快充电路，其特征在于，所述的直流输出电路与被充电设备的连接方式包括 I2C、I2S、 SPI 、UART、CAN充电协议的任意组合。
8.如权利要求1所述的数字化快充电路，其特征在于，所述的MCU控制电路的存储器兼容Type-C、DFP、PD2.0/3.0、PPS、QC3.0/2.0、FCP、SC、PMTK+1.1/2.0/ Apple 24A、三星2A的任意组合。
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