CN114079317B - 移动电子装置的快充式充电装置 - Google Patents

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Abstract

本发明主要提供一种移动电子装置的充电装置，主要包括：一桥式整流单元、一输入端滤波单元、一电压转换器、一功率开关组件、一整流滤波单元、一输出端滤波单元、一电压检出单元、一控制单元、以及一光耦合器。其中，该输入端滤波单元包括两个第一输入电容、一个第二输入电容以及一个切换开关，且各所述第一输入电容具有一第一电容值而该第二输入电容具有大于该第一电容值的一第二电容值。如此设计，该控制单元可控制该切换开关的导通和关闭，使该输入端滤波单元依据一交流电信号的一额定电压的变化而同时使用两个第一输入电容与一个第二输入电容进行滤波作业，或仅使用两个第一输入电容进行滤波作业。

Description

移动电子装置的快充式充电装置
技术领域
本发明为充电器的有关技术领域，尤指一种移动电子装置的充电装置。
背景技术
随着移动式电子装置的高度发展，笔记本电脑、平板计算机、智能型手机、智慧手表、蓝牙无线耳机已经成为人们生活上不可或缺的物品。并且，随着人们使用移动电子装置(如智能型手机)的时间愈来愈长，如何有效提高充电效率，进而增强智能型手机的续航表现，成为业者近年来的一大课题。目前，一些快速充电技术已经被应用在移动电子装置的充电器之中，例如：高通所推出的Quick Charge(QC)以及由USB开发者论坛(USBimplementers forum,USB-IF)所定义的USB Power Delivery(USB PD)等技术。值得注意的是，即使智能型手机具备快速充电功能，但若是使用不符合快速充电标准的充电器对其进行充电，仍无法成功地完成对该智能型手机的快速充电。
图1显示现有的一种快充式充电装置的立体图。如图1所示，该快充式充电装置1’具有一符合快速充电标准的电连接器11’与用以耦接市电(AC Mains)的二交流电连接端子12’。应知道，将一快充式充电线3’的一第一电连接器31’和一第二电连接器32’分别连接该快充式充电装置1’的该电连接器11’与一智能型手机2’所具有的一符合快速充电规范的电连接接口21’之后，该快充式充电装置1’即可对该智能型手机2’进行快速充电。
图2为图1所示的快充式充电装置1’的电路板结构的示意性立体图，且图3为图1所示的快充式充电装置1’的电路图。如图2与图3所示，现有的快充式充电装置1’的电路结构包括：一电路板10’、二交流电连接端子12’、一桥式整流单元13’、包含多个输入电容Cin’和至少一个滤波电感(Choke)Lin’的一输入端CLC滤波单元14’、包含一初级绕组15P’、一次级绕组15S’和一辅助绕组15A’的一返驰式转换器15’、包含一整流二极管16D’和一滤波电容16C’的一整流滤波单元16’、一输出端CLC滤波单元17’、一电压检出单元18’、包含一发光二极管LD’和一光敏晶体管LT’的一光耦合器19’、一控制单元1FC’、以及一功率开关组件1SW’。
众所周知，全世界的市电(AC Mains)规格并不统一。举例而言，中国使用的电压为220Vac，日本使用的电压为100Vac，中国台湾使用的电压为110Vac，而多数非洲国家使用的电压为240Vac。因此，现有的快充式充电装置1’通常被设计成可接收全局输入电压(90Vac～264Vac)。补充说明的是，全局输入电压的范围是由额定电压的±10％所决定，亦即，100Vac的-10％与264Vac的+10％。故而，业者在设计快充式充电装置1’的输入端CLC滤波单元14’时，其考虑为在无使用功率因子素(Non-PFC)的电路架构下仍可有效地减少自所述桥式整流单元13’所输出的电压信号的电压涟波(rpple)，从而保证桥式整流单元13’所输出的电压信号在所述初级绕组15P’的HV+端电压在最高电压输入和最低电压输入时分别为264Vdc和90Vdc。由于输入电容Cin’的耐压必须为264×√2＝373.3Vmax，故通常会选用耐压值为400V或450V的铝质电解电容(Aluminum electrolytic capacitor)作为所述输入电容Cin’。并且，该铝质电解电容的电容值约为Pout*2±10％。举例而言，在Pout＝65W的情况下，则输入电容Cin’的总电容值和耐压值分别为130uf与400V。
因此，就快充式充电装置1’的电路结构的发展趋势而言，有必要在相同或较小的体积下提升耐压值为400V或450V的铝质电解电容的总电容值，从而能够在快充式充电装置1’的整体体积被缩小的情况下，维持同样的电路表现。更详细地说明，如图2所示，若设计让所述输入端CLC滤波单元14’包含4颗规格为33μF/400VDC/10mm的铝电解电容(即，输入电容)，则快充式充电装置1’的电路板10’的宽度必须大于10×4＝40mm。考虑到相邻铝电解电容之间保有些微间隙，目前市售的快充式充电装置1’的电路板10’的宽度已知为46mm。这样的设计的确可以在无功率因子素(Non-PFC)电路的设计架构下保证桥式整流单元13’所输出的电压信号在所述初级绕组15P’的HV+端电压在高压输入和低压输入时分别为260Vdc和90Vdc。然而，实务经验指出，让所述输入端CLC滤波单元14’包含4颗铝电解电容造成现有的快充式充电装置1’具有诸多实务缺陷。
请参阅图4所示的电压信号的工作时序图。如图4(a)所示，50Hz交流电经过桥式整流单元13’的全波整流之后变成一脉动直流电压信号u；接着，如图4(b)所示，该脉动直流电压信号u再通过输入电容Cin’之后变成得到一直流电压信号U。在理想情况下，当脉动直流电压信号u的电压准位高于输入电容Cin’的两端电压时就对输入电容Cin’的充电；相反地，当脉动直流电压信号u的电压准位低于输入电容Cin’的容两端电压时，输入电容Cin’开始放电，从而达到降低脉动直流电压信号的脉动程度(涟波(Ripple))。应知道，输入电容Cin’的电容值越大，则由所述脉动直流电压信号u转成的该直流电压信号U的纹波越小。然而，就实务面而言，降低该直流电压信号U的纹波的最有效方式是依据不同的输入交流电的电压选择合适的输入电容Cin’的电容值。举例而言，输入电容Cin’的电容值过低会使该直流电压信号U的最低值过低，但若输入电容Cin’的电容值过高反而会增加电容器的使用成本。因此，最正确的方式是依据输入交流电的高压(220Vac)、低压(110Vac)的不同选择合适的输入电容Cin’。然而，现有的快充式充电装置1’是固定使用4颗铝电解电容，显然其输入电容Cin’的电容值无法依据输入交流电的高压(220Vac)而适应性地变更。
另一方面，如前所述，在设计使所述输入端CLC滤波单元14’包含4颗规格为33μF/400VDC/10mm的铝电解电容的情况下，快充式充电装置1’的电路板10’的宽度必须大于10×4＝40mm。这样的设计导致快充式充电装置1’的壳体1H’的体积无法被更进一步地微缩，导致现有的快充式充电装置1’失去应用弹性。
由上述说明可知，现有的快充式充电装置1’仍具有进一步改善的空间。有鉴于此，本案发明人极力加以研究发明，而终于研发完成本发明的一种移动电子装置的快充式充电装置。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种移动电子装置的快充式充电装置，主要包括：一桥式整流单元、一输入端滤波单元、一电压转换器、一功率开关组件、一整流滤波单元、一输出端滤波单元、一电压检出单元、一控制单元、以及一光耦合器。其中，该输入端滤波单元包括两个第一输入电容、一个第二输入电容以及一个切换开关，且各所述第一输入电容具有一第一电容值而该第二输入电容具有大于该第一电容值的一第二电容值。如此设计，在交流电信号的一额定电压范围小于110Vac的情况下，该控制单元传送一开关控制信号至该切换开关，以启用该切换开关的一信号通道，从而使该输入端滤波单元同时使用两个第一输入电容与一个第二输入电容进行滤波作业。并且，在交流电信号的一额定电压范围介于90Vac至264Vac的情况下，该控制单元传送所述开关控制信号至该切换开关以断开该信号通道，从而使该输入端滤波单元仅使用两个第一输入电容进行滤波作业。
简单地说，依据本发明的设计，该控制单元可控制该切换开关的导通和关闭，使该输入端滤波单元依据一交流电信号的一额定电压的变化而同时使用两个第一输入电容与一个第二输入电容进行滤波作业，或仅使用两个第一输入电容进行滤波作业。如此设计，使得所述输入端滤波单元能够高效能地降低由桥式整流单元所输出的低脉动直流电压信号的脉动程度(涟波(Ripple))，使其所输出的直流电压信号所带有纹波被有效地减少。
此外，本发明的设计使得所述输入端滤波单元最多仅包含3颗铝电解电容，从而使得所述快充式充电装置的电路板的宽度可以进一步大幅缩减。这样的设计使得快充式充电装置的壳体体积更进一步地微缩，提升快充式充电装置的应用弹性。
为达成上述目的，本发明提出所述移动电子装置的快充式充电装置的一实施例，其具有一市电耦接接口以及用于电连接至少一移动电子装置的至少一装置电连接器，其中该装置电连接器符合USB电力传输标准(USB Power Delivery,USB PD)及/或符合高通快充标准(Quick Charge,QC)，且所述快充式充电装置包括：
一桥式整流单元，耦接该市电耦接接口与一第一地端，用以将传送自该市电耦接接口的一交流电信号转换成一脉动直流电压信号；
一输入端滤波单元，耦接该桥式整流单元以接收所述脉动直流电压信号，且同时耦接该第一地端；其中，该输入端滤波单元用以将该脉动直流电压信号转换成一直流电压信号；
一电压转换器，包含具有一第一电性端和一第二电性端的一初级绕组、具有一第一电性端和一第二电性端的一次级绕组以及具有一第一电性端和一第二电性端的一辅助绕组，且该初级绕组以其所述第一电性端耦接该输入端滤波单元所传送的该直流电压信号；
一功率开关组件，其一漏极端和一源极端分别耦接该初级绕组的该第二电性端和该第一地端；
一整流滤波单元，耦接该次级绕组的该第一电性端，且同时耦接一第二地端；其中，该次级绕组的该第二电性端亦耦接该第二地端；
一输出端滤波单元，耦接于该次级绕组的该第一电性端、该第二地端和所述快充式充电装置的一电力输出端之间，且该电力输出端耦接该装置电连接器；
一电压检出单元，耦接于该电力输出端和该第二地端之间，并具有一信号传送端用以传送一电压检测信号；
一控制单元，耦接该功率开关组件的一栅极端，且辅助绕组的该第一电性端和该第二电性端分别耦接该控制单元与该第一地端；以及
一光耦合器，耦接于该电压检出单元的该信号传送端、该第二地端、该第一地端、与该控制单元之间；
其中，该输入端滤波单元包括：
二第一输入电容，其中各所述第一输入电容具有一第一电容值、一第一端与一第二端，且该第一端与该第二端分别耦接该桥式整流单元所传送的该脉动直流电压信号和该第一地端；
一第二电容，具有第一端与一第二端分别耦接该桥式整流单元所传送的该脉动直流电压信号和该第一地端，且具有大于该第一电容值的一第二电容值；以及
一切换开关，具有一第一端、一第二端和一第三端；其中，该切换开关的该第一端与该第二端分别耦接该第二电容的该第二端和该第一地端，且该切换开关的该第三端耦接该控制单元；
其中，在该交流电信号的一额定电压范围小于90Vac的情况下，该控制单元传送一开关控制信号至该切换开关，以启用该切换开关的一信号通道，从而使该第二电容的该第二端通过该信号通道而耦接至该第一地端；
其中，在该交流电信号的一额定电压范围介于90Vac至264Vac的情况下，该控制单元传送所述开关控制信号至该切换开关以断开该通道。
在前述本发明的快充式充电装置的实施例中，该装置电连接器为下列任一者：符合USB PD标准的USB电连接器、type-C USB电连接器、或Thunderbolt 3电连接器。
在前述本发明的快充式充电装置的实施例中，该光耦合器包含：
一发光二极管，以其一阳极端和一阴极端分别耦接该信号传送端和该第二地端；以及
一光敏晶体管，以其一基极端接收由该发光二极管所发出的一光信号，且以其一集极端耦接该控制单元。
在前述本发明的快充式充电装置的实施例中，该输出端滤波单元为一π型滤波器(即，CLC滤波器)。
在前述本发明的快充式充电装置的实施例中，该输入端滤波单元还包括一滤波电感，其耦接于一个所述第一输入电容的该第一端与另一个所述第一输入电容的该第一端之间，从而使该输入端滤波单元包含一π型滤波器。
在可行的实施例中，本发明的快充式充电装置还包括一Y电容，是以其一第一端和一第二端分别耦接该第二地端和该第一地端。
在可行的实施例中，本发明的快充式充电装置还包括：
一缓启动单元，耦接于该初级绕组的该第一电性端、该辅助绕组的该第二电性端和该控制单元之间；以及
一直流电压感测单元，具有一第一电性端和一第二电性端，用以分别耦接该初级绕组的该第一电性端和该控制单元，使该控制单元通过所述直流电压感测单元监测该直流电压信号的一电压准位。
在可行的实施例中，本发明的快充式充电装置还包括：
一温度保护单元，耦接于该缓启动单元、该第一地端与该控制单元之间，且至少包含一热敏电阻与一双极性接面型晶体管(Bipolar junction transistor,BJT)组件；
一电流感测组件，具有一第一电性端与一第二电性端，用以分别耦接该功率开关组件的该源极端和该控制单元，使该控制单元通过所述电流感测组件监测一直流电流信号的准位；
一电压箝位单元，耦接于该初级绕组的该第一电性端、该初级绕组的该第一电性端与该功率开关组件的该漏极端之间，且由一电阻、一电容与一二极管组成。
在前述本发明的快充式充电装置的实施例中，该市电耦接接口、该装置电连接器、该桥式整流单元、该输入端滤波单元、该电压转换器、该功率开关组件、该整流滤波单元、该输出端滤波单元、该电压检出单元、该光耦合器、该控制单元、该缓启动单元、该直流电压感测单元、该电压箝位单元、以及该温度保护单元设置于至少一电路板上，且所述至少一电路板容置于一壳体之中。
附图说明
图1为现有的一种快充式充电装置的立体图；
图2为图1所示的快充式充电装置的电路板结构的示意性立体图；
图3为图1所示的快充式充电装置的电路图；
图4为电压信号的工作时序图；
图5A为本发明的一种移动电子装置的快充式充电装置的一视角的示意性立体图；
图5B为本发明的移动电子装置的快充式充电装置的另一视角的示意性立体图；
图6为本发明的移动电子装置的快充式充电装置的电路图；
图7为本发明的移动电子装置的快充式充电装置的电路图；
图8为本发明的移动电子装置的快充式充电装置的电路图；以及
图9为本发明的移动电子装置的快充式充电装置的电路图。
图中主要符号说明：
1:快充式充电装置
1H:壳体
10:电路板
11:装置电连接器
12:市电耦接界面
13:桥式整流单元
14:输入端滤波单元
Cin1:第一输入电容
Cin2:第二输入电容
Lin:滤波电感
15:电压转换器
15P:初级绕组
15S:次级绕组
15A:辅助绕组
16:整流滤波单元
16D:整流二极管
16C:滤波电容
17:输出端滤波单元
18:电压检出单元
19:光耦合器
LD:发光二极管
LT:光敏晶体管
G1:第一地端
G2:第二地端
CY:电容
1FC:控制单元
1CC:控制器
1SW:功率开关组件
1BS:缓启动单元
1VS:直流电压感测单元
1TS:温度保护单元
1CS:电流感测组件
1VC:电压箝位单元
3:快充式充电线
31:第一电连接器
32:第二电连接器
U:直流电压信号
u:脉动直流电压信号
SW:切换开关
1’:快充式充电装置
10’:电路板
11’:电连接器
12’:交流电连接端子
13’:桥式整流单元
14’:输入端CLC滤波单元
Cin’:输入电容
Lin’:滤波电感
15’:返驰式转换器
15P’:初级绕组
15S’:次级绕组
15A’:辅助绕组
16’:整流滤波单元
16D’:整流二极管
16C’:滤波电容
17’:输出端CLC滤波单元
18’:电压检出单元
19’:光耦合器
LD’:发光二极管
LT’:光敏晶体管
1FC’:控制单元
1SW’:功率开关组件
1H’:壳体
2’:智能型手机
21’:电连接接口
3’:快充式充电线
31’:第一电连接器
32’:第二电连接器
具体实施方式
为了能够更清楚地描述本发明所提出的一种移动电子装置的快充式充电装置，以下将配合图式，详尽说明本发明的较佳实施例。
第一实施例
请参阅图5A，其显示本发明的一种移动电子装置的快充式充电装置的一视角的示意性立体图。并且，图5B显示本发明的移动电子装置的快充式充电装置的另一视角的示意性立体图。进一步地，图6显示本发明的移动电子装置的快充式充电装置的电路图。如图5A、图5B与图6所示，本发明提出一种移动电子装置的快充式充电装置1，其具有一市电耦接接口12以及用于电连接至少一移动电子装置的至少一装置电连接器11。其中，该装置电连接器11符合USB电力传输标准(USB Power Delivery,USB PD)及/或符合高通快充标准(QuickCharge,QC)。因此，在可行的实施例中，该装置电连接器11可为下列任一者：符合USB PD标准的USB电连接器、type-C USB电连接器、或Thunderbolt 3电连接器。
应知道，将一快充式充电线3的一第一电连接器31和一第二电连接器32分别连接本发明的快充式充电装置1的该装置电连接器11与一移动电子装置所具有的一符合快速充电规范的电连接接口之后，该快充式充电装置1即可对该移动电子装置进行快速充电。所述移动电子装置例如为移动锂电池、无线充电盘、笔记本电脑、平板计算机、智能型手机、智慧手表、或蓝牙无线耳机。
如图5A、图5B与图6所示，在第一实施例中，本发明的快充式充电装置1的电路结构包括：一电路板10、包含二交流电连接端子的一市电耦接接口12、一桥式整流单元13、一输入端滤波单元14、包含一初级绕组15P、一次级绕组15S和一辅助绕组15A的一电压转换器15、一整流滤波单元16、一输出端滤波单元17、一电压检出单元18、一光耦合器19、一控制单元1FC、以及一功率开关组件1SW。其中，该桥式整流单元13耦接该市电耦接接口12与一第一地端G1，用以将传送自该市电耦接接口12的一交流电信号转换成一脉动直流电压信号u。并且，该输入端滤波单元14耦接该桥式整流单元13以接收所述脉动直流电压信号u，且同时耦接该第一地端G1；其中，该输入端滤波单元14用以将该脉动直流电压信号u转换成一直流电压信号U。
更详细地说明，如图6所示，该电压转换器15的该初级绕组15P、该次级绕组15S与该辅助绕组15A皆具有一第一电性端和一第二电性端的一初级绕组15P，且该初级绕组15P以其所述第一电性端耦接该输入端滤波单元14所传送的该直流电压信号U。并且，该功率开关组件1SW的一漏极端和一源极端分别耦接该初级绕组15P的该第二电性端和该第一地端G1。另一方面，该整流滤波单元16耦接该次级绕组15S的该第一电性端，且同时耦接一第二地端G2；其中，该次级绕组15S的该第二电性端亦耦接该第二地端G2。进一步地说明，如图6所示，该输出端滤波单元17耦接于该次级绕组15S的该第一电性端、该第二地端G2和所述快充式充电装置的一电力输出端之间，且该电力输出端耦接该装置电连接器11。
如图6所示，该电压检出单元18耦接于该电力输出端和该第二地端G2之间，并具有一信号传送端用以传送一电压检测信号。并且，该控制单元1FC耦接该功率开关组件1SW的一栅极端，且辅助绕组15A的该第一电性端和该第二电性端分别耦接该控制单元1FC与该第一地端G1。更详细地说明，该光耦合器19耦接于该电压检出单元18的该信号传送端、该第二地端G2、该第一地端G1、与该控制单元1FC之间。熟悉切换式电源转换器的设计与制作的电子工程师应当知道，如图5A、图5B和图6所示，该光耦合器19通常为一电子芯片，其内部设有一发光二极管LD与一光敏晶体管LT。其中，该发光二极管LD以其一阳极端和一阴极端分别耦接该信号传送端和该第二地端G2，且该光敏晶体管LT以其一基极端接收由该发光二极管LD所发出的一光信号，且以其一集极端耦接该控制单元1FC。
依据本发明的特别设计，该输入端滤波单元14主要包括二第一输入电容Cin1以及一第二输入电容Cin2。如图6所示，各所述第一输入电容Cin1具有一第一电容值、一第一端与一第二端，各所述第一输入电容Cin1的该第一端皆耦接该桥式整流单元13所传送的该脉动直流电压信号u，且各所述第一输入电容Cin1的该第二端皆耦接该第一地端G1。另一方面，该第二输入电容Cin2具有第一端与一第二端分别耦接该桥式整流单元13所传送的该脉动直流电压信号u和该第一地端G1，且具有大于该第一电容值的一第二电容值。再者，该切换开关SW具有一第一端、一第二端和一第三端；其中，该切换开关SW的该第一端与该第二端分别耦接该第二输入电容Cin2的该第二端和该第一地端G1，且该切换开关SW的该第三端耦接该控制单元1FC。
举例而言，可采用2颗规格为27μF/400VDC/12.5mm的铝电解电容作为二个所述第一输入电容Cin1，且以1颗规格为68μF/160VDC/8mm、68μF/160VDC/10mm、68μF/160VDC/12.5mm、或68μF/160VDC/16mm的铝电解电容作为所述第二输入电容Cin2。如此设计，则所述输入端滤波单元14仅包含3颗的铝电解电容，使得本发明的快充式充电装置1的电路板10的宽度介于(12.5×2)+8＝33mm与(12.5×2)+16＝41mm之间。换句话说，本发明的设计使得所述输入端滤波单元14最多仅包含3颗铝电解电容，从而使得所述快充式充电装置1的电路板10的宽度可以进一步大幅缩减。这样的设计使得快充式充电装置1的壳体1H的体积更进一步地微缩，提升快充式充电装置的应用弹性。
在可行的实施例中，如图6所示，该输入端滤波单元14还包括一滤波电感Lin，其耦接于一个所述第一输入电容Cin1的该第一端与另一个所述第一输入电容Cin1的该第一端之间，从而使该输入端滤波单元14包含一π型滤波器(亦即，CLC滤波器)。同样地，如图6所示，该输出端滤波单元17亦为一π型滤波器。并且，该整流滤波单元16包含一整流二极管16D与一滤波电容16C，其中，整流二极管16D以其一阳极端耦接该次级绕组15S的该第一电性端，且该滤波电容16C的一第一端与一第二端分别耦接该整流二极管16D的一阴极端以及该第二地端G2。在可行的实施例中，可采用一同步整流(Synchronous rectification,SR)二极管做为所述整流二极管16D。
值得加以说明的是，输入电容主要的功用在于降低传送自该桥式整流单元13的该脉动直流电压信号的脉动程度(涟波(Ripple))，使得输入端滤波单元14最终输出的直流电压信号所带有的纹波被大幅、有效地降低或消除。因此，对于可接收全局输入电压(90Vac～264Vac)的快充式充电装置1而言，降低该直流电压信号的纹波的最有效方式是依据不同的输入交流电的电压选择合适的输入电容的电容值。基于这个理由，本发明特别令所述输入端滤波单元14含有二个第一输入电容Cin1以及一个第二输入电容Cin2。如前所述，各所述第一输入电容Cin1具低电容值与高耐压的特性(如27μF/400VDC)，而该第二输入电容Cin2则具高电容值的特性(如68μF/160VDC)。
如此设计，在该交流电信号的一额定电压范围小于110Vac的情况下，该控制单元1FC传送一开关控制信号至该切换开关SW，以启用该切换开关SW的一信号通道，从而使该第二输入电容Cin2的该第二端通过该信号通道而耦接至该第一地端G1。在此情况下，该输入端滤波单元14的一等效输入电容值为27μF+27μF+68μF＝122μF。另一方面，在该交流电信号的一额定电压范围介于90Vac至264Vac的情况下，该控制单元1FC传送所述开关控制信号至该切换开关SW以断开该信号通道。在此情况下，该输入端滤波单元14的一等效输入电容值为27μF+27μF＝54μF。换句话说，依据本发明的设计，该控制单元1FC可控制该切换开关SW的导通和关闭，使该输入端滤波单元14依据一交流电信号的一额定电压的变化而同时使用两个第一输入电容Cin1与一个第二输入电容Cin2进行滤波作业，或仅使用两个第一输入电容Cin1进行滤波作业。如此设计，使得所述输入端滤波单元14能够高效能地降低由桥式整流单元13所输出的低脉动直流电压信号的脉动程度(涟波(Ripple))，使其所输出的直流电压信号所带有纹波被有效地减少。
补充说明的是，一直流电压感测单元1VS具有一第一电性端和一第二电性端，用以分别耦接该初级绕组15P的该第一电性端和该控制单元1FC，使该控制单元1FC通过所述直流电压感测单元1VS监测该直流电压信号U的一电压准位，从而能够依据不同的交流电信号的额定电压范围而适应性地启用/断开该切换开关的信号通道。并且，一Y电容CY是以其一第一端和一第二端分别耦接该第二地端G2和该第一地端G1。另一方面，如图6所示，所述快充式充电装置1的第一实施例还包括一缓启动单元1BS，其耦接于该初级绕组15P的该第一电性端、该辅助绕组15A的该第二电性端和该控制单元1FC之间。该缓启动单元1BS至少包含一电阻、一电容和一二极管。
第二实施例
图7显示本发明的移动电子装置的快充式充电装置的电路图。比较图6与图7之后，可以得知所述快充式充电装置1的第二实施例进一步包括一电压箝位单元1VC，其由一电阻、一电容与一二极管所组成的一RCD电路，且耦接于该初级绕组15P的该第一电性端、该初级绕组15P的该第一电性端与该功率开关组件1SW的该漏极端之间。
第三实施例
图8显示本发明的移动电子装置的快充式充电装置的电路图。比较图7与图8之后，可以得知所述快充式充电装置1的第三实施例进一步包括一温度保护单元1TS，其至少包含一热敏电阻与一双极性接面型晶体管(Bipolar junction transistor,BJT)组件，且耦接于该缓启动单元1BS、该第一地端G1与该控制单元1FC之间。更详细地说明，该热敏电阻的电阻值会随着工作温度而改变，使得该双极性接面型晶体管组件所输出的集极电流跟着改变。简单地说，该控制单元1FC可通过监测所述集极电流而获知工作温度的变化，从而在工作温度过高的情况下，适当地调降该快充式充电装置1的输出电流(亦即，降低充电速度)。
并且，在第三实施例中，所述快充式充电装置1还包括一电流感测组件1CS，其具有一第一电性端与一第二电性端，用以分别耦接该功率开关组件1SW的该源极端和该控制单元1FC，使该控制单元1FC通过所述电流感测组件1CS监测一直流电流信号的准位。应可理解，监测该功率开关组件1SW的源极电流的目在于实现限流保护(Current limit)。
应可理解，图5A和图5B显示所述快充式充电装置1包括至少一电路板10与一壳体1H，而该市电耦接接口12、该装置电连接器11、该桥式整流单元13、该输入端滤波单元14、该电压转换器15、该功率开关组件1SW、该整流滤波单元16、该输出端滤波单元17、该电压检出单元18、该光耦合器19、该控制单元1FC、该缓启动单元1BS、该直流电压感测单元1VS、该电压箝位单元1VC、以及该温度保护单元1TS设置于所述至少一电路板10之上。并且，该电路板10容置于该壳体1H内。
第四实施例
图9显示本发明的移动电子装置的快充式充电装置的电路图。比较图8与图9之后，可以得知所述快充式充电装置1的第四实施例进一步包括一控制器1CC，且该控制单元1FC不需要耦接至该切换开关SW的该第三端以及该直流电压感测单元1VS的该第二电性端。取而代之的是，该控制器1CC其耦接该切换开关SW的该第三端以及该直流电压感测单元1VS的该第二电性端，使该控制器1CC通过所述直流电压感测单元1VS监测该直流电压信号的一电压准位，从而能够依据不同的交流电信号的额定电压范围而适应性地启用/断开该切换开关的信号通道。
如此，上述已完整且清楚地说明本发明所提出的一种移动电子装置的快充式充电装置的所有实施例。必须加以强调的是，上述的详细说明是针对本发明可行实施例的具体说明，惟该实施例并非用以限制本发明的专利范围，凡未脱离本发明技艺精神所为的等效实施或变更，均应包含在本案的专利范围中。

Claims (12)

1.一种快充式充电装置，具有一市电耦接接口以及用于电连接至少一移动电子装置的至少一装置电连接器，其中该装置电连接器符合USB电力传输标准及/或符合高通快充标准，且所述快充式充电装置包括：
一桥式整流单元，耦接该市电耦接接口与一第一地端，用以将传送自该市电耦接接口的一交流电信号转换成一脉动直流电压信号；
一输入端滤波单元，耦接该桥式整流单元以接收所述脉动直流电压信号，且同时耦接该第一地端；其中，该输入端滤波单元用以将该脉动直流电压信号转换成一直流电压信号；
一电压转换器，包含具有一第一电性端和一第二电性端的一初级绕组、具有一第一电性端和一第二电性端的一次级绕组以及具有一第一电性端和一第二电性端的一辅助绕组，且该初级绕组以其所述第一电性端耦接该输入端滤波单元所传送的该直流电压信号；
一功率开关组件，其一漏极端和一源极端分别耦接该初级绕组的该第二电性端和该第一地端；
一整流滤波单元，耦接该次级绕组的该第一电性端，且同时耦接一第二地端；其中，该次级绕组的该第二电性端亦耦接该第二地端；
一输出端滤波单元，耦接于该次级绕组的该第一电性端、该第二地端和所述快充式充电装置的一电力输出端之间，且该电力输出端耦接该装置电连接器；
一电压检出单元，耦接于该电力输出端和该第二地端之间，并具有一信号传送端用以传送一电压检测信号；
一控制单元，耦接该功率开关组件的一栅极端，且辅助绕组的该第一电性端和该第二电性端分别耦接该控制单元与该第一地端；以及
一光耦合器，耦接于该电压检出单元的该信号传送端、该第二地端、该第一地端、与该控制单元之间；
其特征在于，该输入端滤波单元包括：
二第一输入电容，其中各所述第一输入电容具有一第一电容值、一第一端与一第二端，各所述第一输入电容的该第一端皆耦接该桥式整流单元所传送的该脉动直流电压信号，且各所述第一输入电容的该第二端皆耦接该第一地端；
一第二电容，具有第一端与一第二端分别耦接该桥式整流单元所传送的该脉动直流电压信号和该第一地端，且具有大于该第一电容值的一第二电容值；以及
一切换开关，具有一第一端、一第二端和一第三端；其中，该切换开关的该第一端与该第二端分别耦接该第二电容的该第二端和该第一地端，且该切换开关的该第三端耦接该控制单元；
其中，在该交流电信号的一额定电压范围小于110Vac的情况下，该控制单元传送一开关控制信号至该切换开关，以启用该切换开关的一信号通道，从而使该第二电容的该第二端通过该信号通道而耦接至该第一地端；
其中，在该交流电信号的一额定电压范围介于110Vac至264Vac的情况下，该控制单元传送所述开关控制信号至该切换开关以断开该信号通道。
2.根据权利要求1所述的快充式充电装置，其特征在于，该装置电连接器为下列任一者：符合USB电力传输标准的USB电连接器、type-C USB电连接器、Thunderbolt 3电连接器。
3.根据权利要求1所述的快充式充电装置，其特征在于，该移动电子装置为下列任一者：行动锂电池、无线充电盘、笔记本电脑、平板计算机、智能型手机、智慧手表、蓝牙无线耳机。
4.根据权利要求1所述的快充式充电装置，其特征在于，该整流滤波单元包含：
一整流二极管，以其一阳极端该次级绕组的该第一电性端；以及
一滤波电容，具有一第一端与一第二端，用以分别耦接该整流二极管的一阴极端以及该第二地端。
5.根据权利要求4所述的快充式充电装置，其特征在于，该整流二极管为一同步整流二极管。
6.根据权利要求1所述的快充式充电装置，其特征在于，该光耦合器包含：
一发光二极管，以其一阳极端和一阴极端分别耦接该信号传送端和该第二地端；以及
一光敏晶体管，以其一基极端接收由该发光二极管所发出的一光信号，且以其一集极端耦接该控制单元。
7.根据权利要求1所述的快充式充电装置，其特征在于，该输出端滤波单元为一π型滤波器。
8.根据权利要求1所述的快充式充电装置，其特征在于，该输入端滤波单元还包括一滤波电感，其耦接于一个所述第一输入电容的该第一端与另一个所述第一输入电容的该第一端之间，从而使该输入端滤波单元包含一π型滤波器。
9.根据权利要求1所述的快充式充电装置，其特征在于，还包括一Y电容，是以其一第一端和一第二端分别耦接该第二地端和该第一地端。
10.根据权利要求1所述的快充式充电装置，其特征在于，还包括：
一缓启动单元，耦接于该初级绕组的该第一电性端、该辅助绕组的该第二电性端和该控制单元之间；以及
一直流电压感测单元，具有一第一电性端和一第二电性端，用以分别耦接该初级绕组的该第一电性端和该控制单元，使该控制单元通过所述直流电压感测单元监测该直流电压信号的一电压准位。
11.根据权利要求10所述的快充式充电装置，其特征在于，还包括：
一温度保护单元，耦接于该缓启动单元、该第一地端与该控制单元之间，且至少包含一热敏电阻与一双极性接面型晶体管组件；
一电流感测组件，具有一第一电性端与一第二电性端，用以分别耦接该功率开关组件的该源极端和该控制单元，使该控制单元通过所述电流感测组件监测一直流电流信号的准位；
一电压箝位单元，耦接于该初级绕组的该第一电性端、该初级绕组的该第一电性端与该功率开关组件的该漏极端之间，且由一电阻、一电容与一二极管组成。
12.根据权利要求11所述的快充式充电装置，其特征在于，还包括：
至少一电路板，用以供该市电耦接接口、该装置电连接器、该桥式整流单元、该输入端滤波单元、该电压转换器、该功率开关组件、该整流滤波单元、该输出端滤波单元、该电压检出单元、该光耦合器、该控制单元、该缓启动单元、该直流电压感测单元、该电压箝位单元、以及该温度保护单元设置于其上；以及
一壳体，用以容置该电路板。
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