CN114204643A - 智能快充电源 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智能快充电源，所述智能快充电源包括交直流降压转换电路、快充控制电路、光耦反馈电路和USB接口；通过放电开关管的电源输入端与所述低压直流电的输出端连接，所述放电开关管的受控端与所述快充控制器连接；快充控制器通过光耦反馈电路对所述交直流降压转换电路进行输出电压控制；USB接口分别与所述快充控制器及所述放电开关管的电源输出端连接，以通过所述快充控制器控制所述放电开关管放电，为连接在所述USB接口上的电子设备快速充电，由于快充控制器可根据电子设备的充电状态，对放电开关管进行实时的导通或截断控制，及时处理电子设备快速充电过程中的各种异常情况，避免引发电池爆炸、着火等严重事故。

Description

智能快充电源

技术领域

本发明涉及电源技术领域，尤其涉及一种智能快充电源。

背景技术

现有的电子设备通常需要快速充电，以减少充电的时间。在快速充电过程中，电源会根据电子设备的供电需求调整输出电压和电流，以为电子设备提供较大的功率电源，为电子设备供电。由于电子设备的供电功率相对较大。在供电过程中，电子设备容易由于过充、短路或者其他原因造成充电故障，甚至会引发电池爆炸、着火等严重事故。

现有技术中，快速充电电源一般只负载与电子设备进行快充协议握手，为电子设备提供快充电源。电源的故障检测和管理主要有PWM电源控制器来处理。PWM电源控制器一般只会在出现短路等非常严重的电路故障情况下，在会进行电源的输出关断。在快充电源中，PWM电源控制器越来越难以满足复杂的电源安全性要求。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种智能快充电源。

为实现上述目的，根据本发明实施例的智能快充电源，所述智能快充电源包括：

交直流降压转换电路，所述交直流降压转换电路用于将交流电整流成低压直流电；

快充控制电路，所述快充控制电路包括一快充控制器和放电开关管，所述放电开关管的电源输入端与所述低压直流电的输出端连接，所述放电开关管的受控端与所述快充控制器连接；

光耦反馈电路，所述光耦反馈电路分别与所述快充控制电路及交直流降压转换电路连接，所述快充控制器通过光耦反馈电路对所述交直流降压转换电路进行输出电压控制；

USB接口，所述USB接口分别与所述快充控制器及所述放电开关管的电源输出端连接，以通过所述快充控制器控制所述放电开关管放电，为连接在所述USB接口上的电子设备快速充电。

进一步地，根据本发明的一个实施例，所述放电开关管为一MOS晶体管；

所述MOS晶体管的源极与所述低压直流电输出端连接，所述MOS晶体管的漏极与所述USB接口连接，所述MOS晶体管的栅极通过第一电阻R33与所述快充控制器的放电控制端连接，所述MOS晶体管的栅极还通过第二电阻R32与所述MOS晶体管的源极连接。

进一步地，根据本发明的一个实施例，所述快充控制电路还包括输出电流检测电路，所述输出电流检测电路包括电流检测电阻R35，所述电流检测电阻R35的串联在所述低压直流电的放电回路上，所述电流检测电阻R35的两端分别与所述快充控制器的电流检测端连接，以通过所述快充控制器根据检测电流控制所述放电开关管导通或断开，进行过流保护。

进一步地，根据本发明的一个实施例，所述快充控制电路还包括输出电压检测电路，所述输出电压检测电路包括电压检测电阻R31，所述电压检测电阻R31的一端与所述低压直流电的输出端连接，所述电压检测电阻R31的另一端与所述快充控制器的电压检测端连接，以通过所述快充控制器根据检测电压控制所述放电开关管导通或断开，进行过压保护。

进一步地，根据本发明的一个实施例，所述光耦反馈电路包括：

光耦U3，所述光耦U3的发光二极管阳极端通过第三电阻R27与所述低压直流电的输出端连接，所述光耦U3的发光二极管阴极端与所述快充控制器的光耦端连接，所述光耦U3的光感三极管的发射极端与参考地连接，所述光耦U3的光感三极管的集电极端与交直流降压转换电路的电压反馈端连接。

进一步地，根据本发明的一个实施例，所述交直流降压转换电路包括：

交直流转换电路，所述交直流转换电路用于将交流电整流成第一直流电；

变压模块，所述变压模块包括变压器，所述变压器的初级线圈一端与所述交直流转换电路的输出端连接，用于将所述交直流转换电路输出的直流电进行变压，并输出第二直流电；

MOS开关管，所述MOS开关管的漏极与所变压器的初级线圈另一连接，所述MOS开关管的源极与参考地连接；

脉冲调制控制器，所述脉冲调制控制器的脉宽调制端与所述MOS开关管的栅极连接，所述脉冲调制控制器用于输出脉宽调制信号，并通过所述MOS开关管对所述变压模块的初级线圈进行电压的脉宽调制，所述脉冲调制控制器的电压反馈端与所述光耦U3的光感三极管的集电极端连接；

同步整流电路，所述同步整流电路与所述变压器的次级线圈连接，用于对所述第二直流电进行滤波，并输出稳定的所述低压直流电。

进一步地，根据本发明的一个实施例，所述同步整流电路包括：

整流开关管Q2，所述整流开关管Q2的源极与所述变压器次级线圈的一端连接，所述整流开关管Q2的漏极与所述USB接口连接；

同步整流器U4，所述同步整流器U4的整流控制端与所述整流开关管Q2的栅极连接，所述同步整流器U4的同步整流检测端通过第四电阻R41与所述整流开关管Q2的源极连接；

第一电容C10，所述第一电容C10的一端与所述变压器的次级线圈的另一端连接，所述第一电容C10的另一端与所述整流开关管Q2的漏极连接。

进一步地，根据本发明的一个实施例，所述智能快充电源还包括初级线圈电流反馈电路，所述初级线圈电流反馈电路包括：

第五电阻R22，所述MOS开关管通过所述第五电阻R22与参考地连接；其中，所述第五电阻R22的一端与所述MOS开关管的源极连接，所述第五电阻R22的另一端与参考地连接，所述第五电阻R22的所述一端还通过第六电阻R17的所述一端与所述脉冲调制控制器的电流检测端。

进一步地，根据本发明的一个实施例，所述变压模块还包括：吸尖峰模块，所述吸尖峰模块包括第一二极管D1、第八电阻R5和电容C5；所述第一二极管D1的阳极与所述MOS开关管的漏极连接，所述第一二极管D1的阴极分别通过第七电阻R7与所述第八电阻R5、第二电容C3的一端连接，所述第八电阻R5、第二电容C3的另一端分别与所述变压器的初级线圈的所述一端连接。

进一步地，根据本发明的一个实施例，所述智能快充电源还包括辅助供电模块，所述辅助供电模块包括:

第二二极管D2，所述第二二极管D2的阳极通过电阻R9与所述变压器的辅助线圈连接；

变压模块，所述变压模块的输入端与所述第二二极管D2的阴极连接，所述变压模块的输出端与所述脉冲调制控制器的电源供电端连接。

本发明实施例提供的智能快充电源，通过放电开关管的电源输入端与所述低压直流电的输出端连接，所述放电开关管的受控端与所述快充控制器连接；光耦反馈电路分别与所述快充控制电路及交直流降压转换电路连接，所述快充控制器通过光耦反馈电路对所述交直流降压转换电路进行输出电压控制；USB接口分别与所述快充控制器及所述放电开关管的电源输出端连接，以通过所述快充控制器控制所述放电开关管放电，为连接在所述USB接口上的电子设备快速充电，由于快充控制器可根据电子设备的充电状态，对放电开关管进行实时的导通或截断控制，及时处理电子设备快速充电过程中的各种异常情况，避免引发电池爆炸、着火等严重事故。

附图说明

图1为本发明实施例提供的智能快充电源结构框图；

图2为本发明实施例提供的智能快充电源电路结构示意图。

附图标记：

交直流转换电路10；

尖峰吸收电路20；

变压模块30；

同步整流电路40；

快充控制电路50；

USB接口60；

开关管70；

辅助供电电路80；

脉冲调制器90；

电压反馈电路11；

初级线圈电流反馈电路13；

驱动电路14。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。

在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本发明的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。

参阅图1和图2，本发明实施例提供一种智能快充电源，包括:所述交直流降压转换电路包括：交直流转换电路10、变压模块30、MOS开关管70、脉冲调制控制器和同步整流电路40，所述交直流转换电路10用于将交流电整流成第一直流电；所述交流电可为市电交流电，通过所述交直流转换电路10可将市电交流电整流为高压直流电，并输出至所述变压模块30。

所述变压模块30包括变压器，所述变压器的初级线圈一端与所述交直流转换电路10的输出端连接，用于将所述交直流转换电路10输出的直流电进行变压，并输出第二直流电；所述MOS开关管70的漏极与所变压器的初级线圈另一连接，所述MOS开关管70的源极与参考地连接；；由于所述变压器的初级线圈的所述另一端通过所述MOS开关管70与参考地连接。这样，通过所述MOS开关管70可对所述初级线圈上的电流进行导通或截止控制，通过调整导通/截止的比例关系。从而实现对初级线圈的PWM调制，将所述第一直流电调制为脉动直流电，脉动直流电通过所述变压器进行变压后，从变压器的次级线圈输出。

所述脉冲调制控制器U1的脉宽调制端与所述MOS开关管70的栅极连接，所述脉冲调制控制器U1用于输出脉宽调制信号PWM，并通过所述MOS开关管70对所述变压模块30的初级线圈进行电压的脉宽调制，所述脉冲调制控制器U1的电压反馈端与所述光耦U3的光感三极管的集电极端连接；所述脉冲调制控制器U1可根据所述光耦U3的反馈信号，来对输出脉宽调制信号PWM进行脉冲宽度的调整。这样，可将低压直流电调节至电子设备的充电电压值，以实现对电子设备的快速充电。并在低压直流电调整至电子设备的的充电电压值以后，通过对PWM脉宽的实时调整，来保证输出电压的稳定性。

所述同步整流电路40与所述变压器的次级线圈连接，用于对所述第二直流电进行滤波，并输出稳定的所述低压直流电。通过所述变压器的次级线圈可输出变压后的脉冲直流电，并通过所述输出滤波电路进行滤波，可对外提供稳定的低压直流电，从而为电子设备供电。

参阅图2，所述同步整流电路40包括：整流开关管Q2(70)、同步整流器U4和第一电容C10，所述整流开关管Q2(70)的源极与所述变压器次级线圈的一端连接，所述整流开关管Q2(70)的漏极与所述USB接口60连接；所述整流开关管Q2(70)的串联在所述低压直流电的输出回路上，以对所述变压器的次级线圈的脉动直流电进行整流输出，避免出现电流反灌。

所述同步整流器U4的整流控制端与所述整流开关管Q2(70)的栅极连接，所述同步整流器U4的同步整流检测端通过第四电阻R41与所述整流开关管Q2(70)的源极连接；所述同步整流器U4的同步整流检测端通过第四电阻R41与所述变压器的次级线圈的一端连接。如此，可对所述变压器次级线圈的电压检测，并通过所述同步整流器U4的整流控制端(5)输出控制信号，对所述整流开关管Q2(70)进行整流控制。

所述第一电容C10的一端与所述变压器的次级线圈的另一端连接，所述第一电容C10的另一端与所述整流开关管Q2(70)的漏极连接。通过所述第一电容C10可将所述整流开关管Q2(70)输出的脉动直流电进行稳压和滤波，以输出稳定的低压直流电，从而为后端的电子设备供电。

参阅图2，所述智能快充电源还包括初级线圈电流反馈电路13，所述初级线圈电流反馈电路13包括：第五电阻R22，所述MOS开关管Q1通过所述第五电阻R22与参考地连接；其中，所述第五电阻R22的一端与所述MOS开关管Q1的源极连接，所述第五电阻R22的另一端与参考地连接，所述第五电阻R22的所述一端还通过第六电阻R17的所述一端与所述脉冲调制控制器U1的电流检测端。所述第五电阻R22与所述MOS开关管Q1一起串联在所述变压器的初级线圈的充放电回路上。如此，通过所述第五电阻R22可对所述初级线圈的电流进行检测。检测电阻可设为多个，如图2中的R19、R20、R21和R22。采样第五电阻R22的采用电流通过第六电阻R17反馈至所述脉冲调制控制器U1的电流检测端，以便于所述脉冲调制控制器U1获取初级线圈的电流值，并根据电流值对输出PWM脉冲宽度进行调节控制，以对初级线圈的短路状态进行检测。从而进行短路保护以及输出电压稳压调节控制。

所述变压模块30还包括：吸尖峰模块，所述吸尖峰模块包括第一二极管D1、第八电阻R5和第二电容C3；所述第一二极管D1的阳极与所述MOS开关管Q1的漏极连接，所述第一二极管D1的阴极分别通过第七电阻R7与所述第八电阻R5、第二电容C3的一端连接，所述第八电阻R5、第二电容C3的另一端分别与所述变压器的初级线圈的所述一端连接。开关管Q1在关断的瞬间，由于初级线圈的电流不能产生突变，导致开关管70的漏极会出现尖峰脉冲信号，强尖峰脉冲信号可能会将MOS开关管Q1损坏，导致电路出现故障，另外，尖峰脉冲信号是主要的干扰源。所以，需要将初级线圈的尖峰信号吸收。通过所述第一二极管D1、第八电阻R5和第二电容C3构成吸尖峰电路，开关管Q1关断后，初级线圈产生的尖峰信号通过所述第一二极管D1，第八电阻R5和第二电容C3将尖峰信号吸收。

参阅图2，所述智能快充电源还包括辅助供电模块，所述辅助供电模块包括：第二二极管D2和变压模块U2(30)，所述第二二极管D2的阳极通过电阻R9与所述变压器的辅助线圈连接；通过所述第二二极管D2可将所述辅助线圈的脉动直流整流输出。所述辅助线圈的脉动直流通过电容整流滤波后，输出至所述第二二极管D2。

所述变压模块U2(30)的输入端IN与所述第二二极管D2的阴极连接，所述变压模块U2(30)的输出端VCC与所述脉冲调制控制器U1的电源供电端连接，通过所述变压模块U2(30)将所述辅助线圈输出并整理的电源进行变压后，输出至所述脉冲调制控制器U1的电源供电端，以为所述脉冲调制控制器U1的电源供电。

以上仅为本发明的实施例，但并不限制本发明的专利范围，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来而言，其依然可以对前述各具体实施方式所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等效替换。凡是利用本发明说明书及附图内容所做的等效结构，直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理在本发明专利保护范围之内。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种智能快充电源，其特征在于，包括:

交直流降压转换电路，所述交直流降压转换电路用于将交流电整流成低压直流电；

快充控制电路，所述快充控制电路包括一快充控制器和放电开关管，所述放电开关管的电源输入端与所述低压直流电的输出端连接，所述放电开关管的受控端与所述快充控制器连接；

光耦反馈电路，所述光耦反馈电路分别与所述快充控制电路及交直流降压转换电路连接，所述快充控制器通过光耦反馈电路对所述交直流降压转换电路进行输出电压控制；

USB接口，所述USB接口分别与所述快充控制器及所述放电开关管的电源输出端连接，以通过所述快充控制器控制所述放电开关管放电，为连接在所述USB接口上的电子设备快速充电。

2.根据权利要求1所述的智能快充电源，其特征在于，所述放电开关管为一MOS晶体管；

所述MOS晶体管的源极与所述低压直流电输出端连接，所述MOS晶体管的漏极与所述USB接口连接，所述MOS晶体管的栅极通过第一电阻(R33)与所述快充控制器的放电控制端连接，所述MOS晶体管的栅极还通过第二电阻(R32)与所述MOS晶体管的源极连接。

3.根据权利要求1所述的智能快充电源，其特征在于，所述快充控制电路还包括输出电流检测电路，所述输出电流检测电路包括电流检测电阻(R35)，所述电流检测电阻(R35)的串联在所述低压直流电的放电回路上，所述电流检测电阻(R35)的两端分别与所述快充控制器的电流检测端连接，以通过所述快充控制器根据检测电流控制所述放电开关管导通或断开，进行过流保护。

4.根据权利要求1所述的智能快充电源，其特征在于，所述快充控制电路还包括输出电压检测电路，所述输出电压检测电路包括电压检测电阻(R31)，所述电压检测电阻(R31)的一端与所述低压直流电的输出端连接，所述电压检测电阻(R31)的另一端与所述快充控制器的电压检测端连接，以通过所述快充控制器根据检测电压控制所述放电开关管导通或断开，进行过压保护。

5.根据权利要求1所述的智能快充电源，其特征在于，所述光耦反馈电路包括：

光耦(U3)，所述光耦(U3)的发光二极管阳极端通过第三电阻(R27)与所述低压直流电的输出端连接，所述光耦(U3)的发光二极管阴极端与所述快充控制器的光耦端连接，所述光耦(U3)的光感三极管的发射极端与参考地连接，所述光耦(U3)的光感三极管的集电极端与交直流降压转换电路的电压反馈端连接。

6.根据权利要求5所述的智能快充电源，其特征在于，所述交直流降压转换电路包括：

交直流转换电路，所述交直流转换电路用于将交流电整流成第一直流电；

变压模块，所述变压模块包括变压器，所述变压器的初级线圈一端与所述交直流转换电路的输出端连接，用于将所述交直流转换电路输出的直流电进行变压，并输出第二直流电；

MOS开关管，所述MOS开关管的漏极与所变压器的初级线圈另一连接，所述MOS开关管的源极与参考地连接；

脉冲调制控制器，所述脉冲调制控制器的脉宽调制端与所述MOS开关管的栅极连接，所述脉冲调制控制器用于输出脉宽调制信号，并通过所述MOS开关管对所述变压模块的初级线圈进行电压的脉宽调制，所述脉冲调制控制器的电压反馈端与所述光耦(U3)的光感三极管的集电极端连接；

同步整流电路，所述同步整流电路与所述变压器的次级线圈连接，用于对所述第二直流电进行滤波，并输出稳定的所述低压直流电。

7.根据权利要求6所述的智能快充电源，其特征在于，所述同步整流电路包括：

整流开关管(Q2)，所述整流开关管(Q2)的源极与所述变压器次级线圈的一端连接，所述整流开关管(Q2)的漏极与所述USB接口连接；

同步整流器(U4)，所述同步整流器(U4)的整流控制端与所述整流开关管(Q2)的栅极连接，所述同步整流器(U4)的同步整流检测端通过第四电阻(R41)与所述整流开关管(Q2)的源极连接；

第一电容(C10)，所述第一电容(C10)的一端与所述变压器的次级线圈的另一端连接，所述第一电容(C10)的另一端与所述整流开关管(Q2)的漏极连接。

8.根据权利要求6所述的智能快充电源，其特征在于，还包括初级线圈电流反馈电路，所述初级线圈电流反馈电路包括：

第五电阻(R22)，所述MOS开关管通过所述第五电阻(R22)与参考地连接；其中，所述第五电阻(R22)的一端与所述MOS开关管的源极连接，所述第五电阻(R22)的另一端与参考地连接，所述第五电阻(R22)的所述一端还通过第六电阻(R17)的所述一端与所述脉冲调制控制器的电流检测端。

9.根据权利要求6所述的智能快充电源，其特征在于，所述变压模块还包括：吸尖峰模块，所述吸尖峰模块包括第一二极管(D1)、第八电阻(R5)和第二电容(C3)；所述第一二极管(D1)的阳极与所述MOS开关管的漏极连接，所述第一二极管(D1)的阴极分别通过第七电阻(R7)与所述第八电阻(R5)、第二电容(C3)的一端连接，所述第八电阻(R5)、第二电容(C3)的另一端分别与所述变压器的初级线圈的所述一端连接。

10.根据权利要求6所述的智能快充电源，其特征在于，还包括辅助供电模块，所述辅助供电模块包括:

第二二极管(D2)，所述第二二极管(D2)的阳极通过电阻R9与所述变压器的辅助线圈连接；

变压模块，所述变压模块的输入端与所述第二二极管(D2)的阴极连接，所述变压模块的输出端与所述脉冲调制控制器的电源供电端连接。

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