CN114567033B

CN114567033B - 一种提高多口充电器转换效率电路

Info

Publication number: CN114567033B
Application number: CN202210156187.9A
Authority: CN
Inventors: 赵智星; 詹海峰; 谢峰; 胡宪权; 欧炜昌; 冷昭君; 万威; 何华兵
Original assignee: Hunan Giantsun Power Electronics Co Ltd
Current assignee: Hunan Giantsun Power Electronics Co Ltd
Priority date: 2022-02-21
Filing date: 2022-02-21
Publication date: 2022-09-13
Anticipated expiration: 2042-02-21
Also published as: CN114567033A

Abstract

本发明公开了一种提高多口充电器转换效率电路，包括检测协议芯片，检测协议芯片电连接有微控制单元，微控制单元电连接有降压电路、充电电路和VINAC‑DC控制电路，降压电路和VINAC‑DC控制电路相互之间均电连接。通过检测协议芯片检测到的电压信号，将电压信号传送给微控制单元，微控制单环根据信号情况调节降压电路的开关，以及VINAC‑DC控制电路的使用。本发明降低多口充电器降压电路损耗，解决多口同时充电时效率偏低，发热量大的问题；成本低，处理方式灵活，有效提升了充电器的负载效率。

Description

一种提高多口充电器转换效率电路

技术领域

本发明属于充电器电路技术领域，尤其涉及一种提高多口充电器转换效率电路。

背景技术

当今社会，随着电子产品的快速发展，笔记本、手机等需要充电的数码产品逐渐增多，市面上也慢慢出现了一些多口充电器。当多个设备需要同时充电时，充电器需增加DC降压电路，来满足不同设备在不同的电压下充电，如：笔记本电脑一般需要20V充电，智能手机则需要5V充电。降压电路的增加一方面可能要将产品的外形尺寸加大，另外一方面由于电压差较大也会加大效率损耗，导致充电器发热量增加。

这是因为当输入电压和输出电压差值越大，电路工作过程中的能耗损失就越大。由不同充电设备所需要的充电电压不同，在实际充电过程中同时充电的两个设备之间的所需要的充电电压差值可能很大，也可能差值比较小。如果，这两种情况均采用同一种降压方式，很明显是存在缺陷的，会造成过多的能耗损失。

在多口充电器电路设计中通常会用到VINAC-DC，目前市面上存在的VINAC-DC可提供两种不同的输出电压，且在同一个VINAC－DC中输出不同电压时所产生的能耗损失可忽略不计。

为此急需提供一种提高多口充电器转换效率电路，来优化多口充电器的性能。

发明内容

为解决上述问题，本专利在于提供一种提高多口充电器转换效率电路，它可以智能化提升转换效率，降低降压电路的损耗，从而降低产品发热量以及降低产品充电时的温度。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：

一种提高多口充电器转换效率电路，包括检测协议芯片，所述检测协议芯片电连接有微控制单元(U2)，所述微控制单元(U2)电连接有VINAC-DC控制电路，所述VINAC-DC控制电路电连接有若干降压电路，所述VINAC-DC控制电路和降压电路均电连接有充电接口；VINAC-DC控制电路的输出电压为V1或V2，且V1＞V2；

其中，多口充电器的充电步骤如下：

将若干个待充电的设备分别与充电接口电连接，待充电的设备的充电电压均不大于V1；检测协议芯片检测得到各待充电的设备的充电电压，设各待充电的设备中最大的充电电压为V3；

若V3＞V2，则控制VINAC-DC控制电路的输出电压为V1，降压电路关闭或进行调节使得各充电接口输出对应待充电的设备的充电电压；

若V3≤V2，则控制VINAC-DC控制电路的输出电压为V2，降压电路关闭或进行调节使得各充电接口输出对应待充电的设备的充电电压。

进一步的改进，所述VINAC-DC控制电路的输出电压V1为20V，所述VINAC-DC控制电路的输出电压V2为15.5V。

进一步的改进，所述充电设备的充电电压包括5V、9V、15V和20V。

进一步的改进，所述降压电路包括与VINAC-DC芯片电连接的微控制单元、第二MOS管、第四五电阻、第三三电容、第三五电容、第三四电容、第三八电容、第三九电容、第四一电容、第四二电容、第四八电容、第四九电容和第四四电容；所述第二MOS管电连接有第三MOS管，所述第三五电容、第三四电容均接信号地；所述第四五电阻电连接有第三六电容，所述第三三电容与第三六电容电连接；所述第四八电容和第四九电容均接信号地；所述第四四电容电连接有第四八电阻和插件电感；所述第四八电阻电连接有第四七电容，所述第四七电容接信号地；所述插件电感电连接有第五MOS管，所述第五MOS管电连接有第七零电阻、第三七电容、第四三电容和固态电容；所述七零电阻电连接有第七一电阻，所述第七一电阻电连接有第二三极管，所述第二三极管并联有第七二电阻，所述第二三极管电连接微控制单元并接信号地；所述第三七电容电连接有第一MOS管、第四四电阻、第三四电容、第三五电容和第一MOS管；所述第一MOS管和第四四电阻均电连接有第四六电阻，所述第四六电阻电连接有第一三极管，所述第一三极管并联有第六六电阻，所述述第一三极管电连接微控制单元并接信号地；所述第一MOS管电连接有第四七电阻，所述第四七电阻电连接有第四MOS管电连接有充电接口。

进一步的改进，所述VINAC-DC控制电路包括VINAC-DC芯片，所述VINAC-DC芯片电连接有第一三电容，所述第一三电容电连接有第一电阻、第二电阻、瞬态抑制二极管、第B5电阻、第七电容、第八电容和第一五电阻；所述第一五电阻电连接有第B3电阻，所述第B3电阻电连接有第B2电阻和第七MOS管；第B2电阻电连接微控制单元；所述第七MOS管电连接有第B1电阻、第B4电阻、第七九电容、第B6电阻、第八电容、第七电容、第六MOS管、IC芯片、第七电阻和第一二极管；所述第B1电阻和第B4电阻均电连接有第一一电容和第八电阻，所述第八电阻电连接第二电阻和IC芯片；所述第七九电容和第B6电阻均电连接有稳压二极管，所述稳压二极管电连接有第一二电容，第一二电容电连接IC芯片；所述第七电阻和第一二极管均电连接有第九电容，所述第九电容电连接有第十电阻和第六MOS管，所述第十电阻和第六MOS管均电连接IC芯片。

进一步的改进，所述VINAC-DC芯片的型号为SW3516。

进一步的改进，所述微控制单元为MCU，型号为CS32L010。

本发明的优点：

1.本发明降低多口充电器降压电路损耗，解决两口同时充电时效率偏低，发热量大的问题；

2.成本低，处理方式灵活，有效提升了充电器的负载效率。

附图说明

图1为降压电路图；

图2为VINAC-DC控制电路图。

具体实施方式

以下结合附图及实施例对本发明做进一步说明。

实施例1

如图1和图2所示的一种提高多口充电器转换效率电路，对多口充电器中的DC降压做了两方面的处理，由于另外因为输出15V(3A)时温度最高，所以我们设置与它最接近的电压15.5V，这样可以减少发热量：

当设备需要20V充电时，如笔记本电脑。协议芯片首先检测到笔记本请求20V，电路中的MCU会自动控制降压电路关闭，由AC-DC电路输出20V直接给笔记本充电，此时相当于降压电路不工作，无效率损耗。如图1所示：当USBC通过CC1,CC2检测到设备需要20V电压时，微控制单元U2为MCU，微控制单元U2型号为CS32L010，微控制单元MCU会通过控制DRCT_2来关闭Q21，从而关闭VINAC-DC芯片U1，VINAC-DC芯片型号为SW3516，同时控制DRCT_1来打开Q7，使USBC口的输出电压为从VINAC-DC控制电路的最大输出电压，没有降压电路的参与降压电路部分的耗损忽略不计。提升了产品工作效率，同时降低发热量。

当需要同时对其他设备充电时，微控制单元U2直接控制降压电路开启，将VINAC-DC控制电路的最大输出电压将为设备所需要的充电电压后输出。

另一种充电方式，当充电设备为智能手机5V和其他需要充电电压为9V或15V的设备时。此时VINAC-DC输出为20V，再从20V降压到15V或9V，5V的话，DC降压电路转换效率很低。为了有效提高转换效率，当检测到输出电压为5V，9V或15V任意两个时，将VINAC-DC输出电压输出为最小输出电压15.5V，这样输入输出的压差会大大降低，从而提高了转换效率。如图1和图2所示：当USBC通过CC1，CC2检测到设备需要15.5V以下电压时，微控制单元U2会通过控制FB_15.5V信号将第B1电阻RB1，第B4电阻RB4并联到第八电阻R8上，将VINAC-DC的输出电压输出为15.5V，此时微控制单元U2也会关闭第一MOS管Q7，打开第五MOS管Q21，让输出经过降压电路降压输出，减小输入输出的压差，由此可有效降低功率损耗，提升工作效率，降低发热量。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但并不仅仅限于说明书和实施方案中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里所示。

Claims

1.一种提高多口充电器转换效率电路，包括检测协议芯片，其特征在于，所述检测协议芯片电连接有微控制单元（U2），所述微控制单元（U2）电连接有VINAC-DC控制电路，所述VINAC-DC控制电路电连接有若干降压电路，所述VINAC-DC控制电路和降压电路均电连接有充电接口；VINAC-DC控制电路的输出电压为V1或V2，且V1＞V2；

其中，多口充电器的充电步骤如下：

若V3≤V2，则控制VINAC-DC控制电路的输出电压为V2，降压电路关闭或进行调节使得各充电接口输出对应待充电的设备的充电电压；

所述VINAC-DC控制电路包括VINAC-DC芯片（U1），所述VINAC-DC芯片（U1）电连接有第一三电容（C13）一端，所述第一三电容（C13）一端电连接有第一电阻（R1）一端、第二电阻（R2）一端、瞬态抑制二极管（TVS5）负极、第B5电阻（RB5）一端、第七电容（C7）一端和第八电容（C8）一端；第一三电容（C13）另一端同时电连接第一五电阻（R15）一端和地，瞬态抑制二极管（TVS5）正极接地；所述第一五电阻（R15）另一端同时电连接有第B3电阻（RB3）一端和地，所述第B3电阻（RB3）另一端电连接有第B2电阻（RB2）一端和第七MOS管（QB1）的栅极；第B2电阻（RB2）另一端电连接微控制单元（U2）；所述第七MOS管（QB1）漏极电连接有第B1电阻（RB1）一端、第B4电阻（RB4）一端，第七MOS管（QB1）源极电连接有第七九电容（C79）一端、第B6电阻（RB6）一端、第八电容（C8）另一端、第七电容（C7）另一端、第六MOS管（Q1）源极、IC芯片（U3）、第七电阻（R7）一端、第一二极管（D1）正极和地；所述第B1电阻（RB1）另一端和第B4电阻（RB4）另一端均电连接有第一一电容（C11）一端和第八电阻（R8）一端，所述第八电阻（R8）一端电连接第二电阻（R2）另一端和IC芯片（U3），第一一电容（C11）另一端和第八电阻（R8）另一端均接地；所述第七九电容（C79）另一端和第B6电阻（RB6）另一端均电连接有稳压二极管（U6）的参考极，所述稳压二极管（U6）负极电连接有第一二电容（C12）一端，第一二电容（C12）一端电连接IC芯片（U3），稳压二极管（U6）正极和第一二电容（C12）另一端均接地；所述第七电阻（R7）另一端和第一二极管（D1）负极均电连接有第九电容（C9）一端，所述第九电容（C9）另一端电连接有第十电阻（R10）一端和第六MOS管（Q1）漏极，所述第十电阻（R10）另一端和第六MOS管（Q1）栅极均电连接IC芯片（U3）。

2.如权利要求1所述的一种提高多口充电器转换效率电路，其特征在于，所述VINAC-DC控制电路的输出电压V1为20V，所述VINAC-DC控制电路的输出电压V2为15.5V。

3.如权利要求1所述的一种提高多口充电器转换效率电路，其特征在于，所述待充电的设备的充电电压包括5V、9V、15V和20V。

4.如权利要求1所述的一种提高多口充电器转换效率电路，其特征在于，所述降压电路包括微控制单元（U2）、第二MOS管（Q9）、第四五电阻（R45）、第三三电容（C33）、第三五电容（C35）、第三四电容（C34）、第三八电容（C38）、第三九电容（C39）、第四一电容（C41）、第四二电容（C42）、第四八电容（C48）、第四九电容（C49）和第四四电容（C44）；

微控制单元（U2）、第二MOS管（Q9）的漏极、第四五电阻（R45）一端、第三三电容（C33）一端、第三五电容（C35）一端、第三四电容（C34）一端、第三八电容（C38）一端、第三九电容（C39）一端、第四一电容（C41）一端、第四二电容（C42）一端、第四八电容（C48）一端、第四九电容（C49）一端和第四四电容（C44）两端均与VINAC-DC芯片（U1）电连接；第三五电容（C35）、第三四电容（C34）、第三八电容（C38）、第三九电容（C39）、第四一电容（C41）、第四二电容（C42）、第四八电容（C48）、第四九电容（C49）另一端均接信号地（SGND）；

所述第二MOS管（Q9）的源极电连接第三MOS管（Q10）的漏极，第三MOS管（Q10）的源极接信号地（SGND）；第二MOS管（Q9）和第三MOS管（Q10）的基极均电连接VINAC-DC芯片（U1）；所述第四五电阻（R45）另一端电连接第三六电容（C36）一端，所述第三三电容（C33）的另一端与第三六电容（C36）的另一端电连接；所述第四四电容（C44）一端电连接第四八电阻（R48）一端和插件电感（L7）一端；所述第四八电阻（R48）的另一端电连接第四七电容（C47）一端，所述第四七电容（C47）另一端接信号地（SGND）；所述插件电感（L7）另一端电连接第五MOS管（Q21）漏极，所述第五MOS管（Q21）源极电连接第七零电阻（R70）一端、第三七电容（C37）一端、第四三电容（C43）一端和固态电容（EC6）一端；所述第七零电阻（R70）另一端电连接第七一电阻（R71）一端，所述第七一电阻（R71）另一端电连接第二三极管（Q22）集电极，所述第二三极管（Q22）基极和发射极之间连接第七二电阻（R72），第二三极管（Q22）基极电连接微控制单元（U2）且发射极接信号地（SGND）；所述第三七电容（C37）另一端电连接有第一MOS管（Q7）源极、第四四电阻（R44）一端、第三四电容（C34）一端、第三五电容（C35）一端和第二MOS管（Q9）漏极；所述第一MOS管（Q7）栅极和第四四电阻（R44）另一端均电连接有第四六电阻（R46）一端，第四六电阻（R46）另一端电连接第一三极管（Q8）集电极，所述第一三极管（Q8）基极和发射极之间连接有第六六电阻（R66），所述第一三极管（Q8）基极电连接微控制单元（U2）且发射极电连接信号地（SGND）；所述第一MOS管（Q7）漏极电连接有第四七电阻（R47）一端、第五MOS管（Q21）源极，所述第四七电阻（R47）另一端电连接有第四MOS管（Q18）漏极,第四MOS管（Q18）源极电连接有充电接口。

5.如权利要求1-4任一所述的一种提高多口充电器转换效率电路，其特征在于，所述VINAC-DC芯片（U1）的型号为SW3516。

6.如权利要求1-4任一所述的一种提高多口充电器转换效率电路，其特征在于，所述微控制单元（U2）为MCU，型号为CS32L010。