CN113629806A - 输出功率可自由分配的多接口充电器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种输出功率可自由分配的多接口充电器，包括：电路板、多个充电输出接口和多个功率分配开关，所述功率分配开关及所述充电输出接口均与所述电路板电连接，所述多个功率分配开关通过不同的按键组合生成第一最大功率分配信号，所述电路板根据所述第一最大功率分配信号设置各所述充电输出接口的最大功率值。本发明中的多接口充电器中的各接口最大功率值可自由分配，以提高充电器的利用效率，避免资源的浪费。

Description

输出功率可自由分配的多接口充电器
技术领域
本发明涉及充电器领域，特别涉及一种输出功率可自由分配的多接口充电器。
背景技术
目前市场上主流的充电器多为单接口、多协议充电器。该类充电器可为多种用电设备提供充电功能。但这种充电方式不能满足多个用电设备同时充电的功能需求。当多个用电设备同时充电时，则需要多个单接口充电器同时工作，不仅增加了成本、造成了资源的浪费。
此外，市场上也存在一些具有多接口的充电器，例如发明专利CN 102044890提出了一种多接口充电器，其主要由充电器主体、导线和接口组成；该充电器有一个能够与电源相联接的充电器主体，该充电器主体上分别通过导线联接2-6个接口。其结构简单，通过这些接口直接连接负载。然而这种简单的结构不具有多协议识别、快充、功率分配的功能。
在负载侧仅进行多接口物理结构并联的设计方案不能实现快充功能；当多个充电负载同时工作时，这些充电负载属于并联竞争状态，会造成功率输出不稳定、功率过小无法带动负载、严重时可能产生浪涌现象并对用电设备带来损害。
发明内容
本发明提供了一种输出功率可自由分配的多接口充电器，以解决至少一个上述技术问题。
为解决上述问题，作为本发明的一个方面，提供了一种输出功率可自由分配的多接口充电器，包括：电路板、多个充电输出接口和多个功率分配开关，所述功率分配开关及所述充电输出接口均与所述电路板电连接，所述多个功率分配开关通过不同的按键组合生成第一最大功率分配信号，所述电路板根据所述第一最大功率分配信号设置各所述充电输出接口的最大功率值。
优选地，所述电路板在每次上电时，先检查功率分配开关的按键状态，再根据按键状态对应有预设分配方案进行功率重分配。
优选地，所述电路板上设置多个功率分配模块，每个功率分配模块的输出端分别通过一个功率输出模块与一个所述充电输出接口电连接，其中，外部电源通过插头输入至所述功率分配模块并在功率分配模块内部通过整流模块整流成直流电，所述功率分配模块分配后的直流电作为相应所述功率输出模块的输入母线电源，所述功率输出模块根据负载发送的协议信息进行正确的降压工作并输出满足负载要求的直流电信号。
优选地，所述功率分配模块包括第一MCU、第一电池电源管理芯片、第一同步降压电路和第一通道控制电路；通过整流模块整流成直流电输入至第一电池电源管理芯片的I/O同步降压控制引脚，用于为后续第一同步降压电路提供初始电源；第一MCU通过I2C总线与第一电池电源管理芯片通讯，用于读取SW3516芯片的状态信息；I/O同步降压控制引脚与通过第一同步降压电路、第一通道控制电路与功率分配模块连接，所述第一同步降压电路将整流后的外部电源降压为功率分配后的电压值，第一通道控制电路用于管理向功率分配模块输出直流电的开启与关闭。
优选地，所述第一电池电源管理芯片还具有软启动、输入过压、输入欠压、输出过流、输出短路、过温等保护功能，第一MCU与对应的所述第一电池电源管理芯片进行快充协议通讯，用于控制第一同步降压电路，以使第一同步降压电路产生功率分配后的电压值。
优选地，所述功率输出模块包括第二MCU、第二电池电源管理芯片、第二同步降压电路和第二通道控制电路；功率分配模块分配后的直流电输入至第二电池电源管理芯片的I/O同步降压控制引脚，再分别根据接口协议输出n路不同的充电电压/电流，以满足不同负载的充电功能；第二MCU通过I2C总线与第二电池电源管理芯片进行通讯，用于读取第二电池电源管理芯片的状态信息；第二通道控制电路用于管理充电输出接口的开启与关闭。
优选地，所述电路板还包括蓝牙接收模块，所述蓝牙接收模块接收手机传输的蓝牙信息并根据所述蓝牙信息生成第二最大功率分配信号，所述电路板根据所述第二最大功率分配信号设置各所述充电输出接口的最大功率值。
优选地，所述多个功率分配开关替换为蓝牙接收模块，所述蓝牙接收模块接收手机传输的蓝牙信息并根据所述蓝牙信息生成第二最大功率分配信号，所述电路板根据所述第二最大功率分配信号设置各所述充电输出接口的最大功率值。
由于采用了上述技术方案，本发明中的多接口充电器中的各接口最大功率值可自由分配，以提高充电器的利用效率，避免资源的浪费。
附图说明
图1示意性地示出了多接口充电器外形结构示意图；
图2示意性地示出了充电器电路工作示意图；
图3示意性地示出了功率分配模块的电路原理图；
图4示意性地示出了功率输出模块的电路原理图。
具体实施方式
以下对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
目前市场上也出现了多接口且各接口最大功率固定分配的充电器。然而，这种设计不能保证每个接口的最大输出功率均可满足对应充电设备的充电需求。例如，对于某种总功率为60W的三接口充电器，其接口分别为mini USB、micro USB和type-C USB接口。出厂时，默认设置三个接口的最大输出功率分别为40W、10W、10W。在这种情况下，当只有type-C接口工作时，其最大输出功率仅为10W，这样严重浪费硬件资源和充电时间成本。
为此，本发明提供了一种多接口充电器，具体涉及一种多接口且各接口最大输出功率可自由分配的充电装置。
如图1所示，本发明中的多接口充电器包括插头、外壳、电路板(位于内部未示出)、接口面板和功率分配开关五大关键部件。其中，插头，用于从外部标准插孔取电，一般为220V市电。外壳，即多接口充电器的外壳，用于包裹充电器内部元器件、电路板并为其提供支撑，同时方便用户携带。电路板，用于实现多接口且各接口最大功率可自由分配的功能，同时电路板还可具有蓝牙接收模块，用于接收手机传输的蓝牙信息，用于设置各接口的最大功率值。接口面板，为数据线提供多个充电输出接口，可采用micro/mini/Type A/TypeB/Type C等类型的USB作为物理接口。功率分配开关，通过不同的按键组合，对不同接口的最大功率值进行分配。
图2为充电器电路工作示意图。图1中的插头从外部获取市电后分别进入至n个功率分配模块中进行功率分配。分配的功率值由功率分配开关中不同的按键组合进行设置。不同的按键组合对应不同的最大功率分配方案，其对应关系由出厂默认配置。充电器每次上电时，先检查功率分配开关的按键状态，再根据预设的分配方案进行功率重分配。分配后的直流电作为功率输出模块的输入母线电源。功率输出模块根据负载发送的协议信息进行正确的降压工作，输出满足负载要求的直流电信号。负载与功率输出模块的信息交互是通过接口模块完成的。
不同的接口模块通过不同的数据线连接至不同的负载，从而实现预设的功率输出。
请参考图3，外部电源通过插头输入至功率分配模块，并在功率分配模块内部通过整流模块整流成直流电，并输入至电池电源管理芯片(SW3516)的I/O同步降压控制引脚，为后续同步降压电路提供初始电源。MCU可为STM32F103等处理器芯片,其通过I2C总线与电池电源管理芯片SW3516进行通讯，用于读取SW3516芯片的状态信息；通道控制功能用于管理接口的开启与关闭。I/O同步降压控制和同步降压电路配合使用，将整流后的外部电源降压为功率分配后的电压值。SW3516为电池电源管理芯片，除上述功能外，其同时提供了软启动、输入过压、输入欠压、输出过流、输出短路、过温等保护功能，以提高充电器的稳定性。MCU处理器芯片组，除上述功能外，分别与对应的SW3516进行快充协议通讯，用于控制同步降压控制功能模块，以使同步降压电路产生功率分配后的电压值。图中x表示数量1…n。
请参考图4，分配后的直流电为多个输出接口对应的控制芯片(SW3516)提供电源，并输入至SW3516的I/O同步降压控制引脚，再分别根据接口协议输出n路不同的充电电压/电流，以满足不同负载的充电功能。MCU可为STM32F103等处理器芯片,其通过I2C总线与电池电源管理芯片SW3516进行通讯，用于读取SW3516芯片的状态信息。通道控制功能用于管理接口的开启与关闭。当负载接入后，打开接口对外放电，负载移出或空载时，关闭接口。快充协议用于实现不同协议下的快充功能，每个协议的实现由每个充电负载决定。I/O同步降压控制和同步降压电路配合使用，将分配后的直流电降压为快充协议规定的电压值。
在上述技术方案中，本发明中的新型多接口充电器中的各充电输出接口的最大功率值可自由分配。在一个实施例中，分配的最大功率值由用户通过手机的蓝牙模块发送信息至充电器，并记录于相应存储器。每次充电器上电时，读取存储器的记录，并进行各接口功率的重分配。在另一个实施例中，通过用户按下功率分配开关的按键组合方式确定分配的最大功率值，每次充电器上电时，读取按键组合并进行各接口功率的重分配。显然，本发明还可同时具备蓝牙模块和功率分配开关，以进一步提高用户分配时的方便性和灵活性。
由于采用了上述技术方案，本发明中的多接口充电器中的各接口最大功率值可自由分配，以提高充电器的利用效率，避免资源的浪费。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种输出功率可自由分配的多接口充电器，其特征在于，包括：电路板、多个充电输出接口和多个功率分配开关，所述功率分配开关及所述充电输出接口均与所述电路板电连接，所述多个功率分配开关通过不同的按键组合生成第一最大功率分配信号，所述电路板根据所述第一最大功率分配信号设置各所述充电输出接口的最大功率值。
2.根据权利要求1所述的输出功率可自由分配的多接口充电器，其特征在于，所述电路板在每次上电时，先检查功率分配开关的按键状态，再根据按键状态对应有预设分配方案进行功率重分配。
3.根据权利要求1所述的输出功率可自由分配的多接口充电器，其特征在于，所述电路板上设置多个功率分配模块，每个功率分配模块的输出端分别通过一个功率输出模块与一个所述充电输出接口电连接，其中，外部电源通过插头输入至所述功率分配模块并在功率分配模块内部通过整流模块整流成直流电，所述功率分配模块分配后的直流电作为相应所述功率输出模块的输入母线电源，所述功率输出模块根据负载发送的协议信息进行正确的降压工作并输出满足负载要求的直流电信号。
4.根据权利要求3所述的输出功率可自由分配的多接口充电器，其特征在于，所述功率分配模块包括第一MCU、第一电池电源管理芯片、第一同步降压电路和第一通道控制电路；通过整流模块整流成直流电输入至第一电池电源管理芯片的I/O同步降压控制引脚，用于为后续第一同步降压电路提供初始电源；第一MCU通过I2C总线与第一电池电源管理芯片通讯，用于读取SW3516芯片的状态信息；I/O同步降压控制引脚与通过第一同步降压电路、第一通道控制电路与功率分配模块连接，所述第一同步降压电路将整流后的外部电源降压为功率分配后的电压值，第一通道控制电路用于管理向功率分配模块输出直流电的开启与关闭。
5.根据权利要求4所述的输出功率可自由分配的多接口充电器，其特征在于，所述第一电池电源管理芯片还具有软启动、输入过压、输入欠压、输出过流、输出短路、过温等保护功能，第一MCU与对应的所述第一电池电源管理芯片进行快充协议通讯，用于控制第一同步降压电路，以使第一同步降压电路产生功率分配后的电压值。
6.根据权利要求5所述的输出功率可自由分配的多接口充电器，其特征在于，所述功率输出模块包括第二MCU、第二电池电源管理芯片、第二同步降压电路和第二通道控制电路；功率分配模块分配后的直流电输入至第二电池电源管理芯片的I/O同步降压控制引脚，再分别根据接口协议输出n路不同的充电电压/电流，以满足不同负载的充电功能；第二MCU通过I2C总线与第二电池电源管理芯片进行通讯，用于读取第二电池电源管理芯片的状态信息；第二通道控制电路用于管理充电输出接口的开启与关闭。
7.根据权利要求1所述的输出功率可自由分配的多接口充电器，其特征在于，所述电路板还包括蓝牙接收模块，所述蓝牙接收模块接收手机传输的蓝牙信息并根据所述蓝牙信息生成第二最大功率分配信号，所述电路板根据所述第二最大功率分配信号设置各所述充电输出接口的最大功率值。
8.根据权利要求1所述的输出功率可自由分配的多接口充电器，其特征在于，所述多个功率分配开关替换为蓝牙接收模块，所述蓝牙接收模块接收手机传输的蓝牙信息并根据所述蓝牙信息生成第二最大功率分配信号，所述电路板根据所述第二最大功率分配信号设置各所述充电输出接口的最大功率值。
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