CN115765497A - 一种氮化镓多口小体积电路 - Google Patents
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Abstract
本发明公开的属于充电技术领域，具体为一种氮化镓多口小体积电路，包括：第一AC输入，用于输送交流电、EMI小卡，用于滤除AC输入所输送的交流电中的各种干扰信号、利用氮化镓技术形成的整流滤波，用于将交流电转换为波形平直的直流电、高频变压器，用于改变直流电的输出电压、同步整流，利用极低的电阻功率来减少整流的损耗、第一反馈，用于将同步整流输出信号的一部分或全部，输送到同步整流的输入端并与输入信号进行比较，以实现将比较所得的有效输入信号去控制输出、输出滤波，用于滤去整流输出电压中的纹波，本发明实现智能功率分配，在多口充电时充电器能量使用最大化，充电时间更短。
Description
技术领域
本发明涉及充电技术领域，具体为一种氮化镓多口小体积电路。
背景技术
近年来，随着信息产业的高速发展，半导体技术也出现了多次革命性的迭代，而作为产业最新技术，以氮化镓为代表的第三代半导体技术已引发业界人士的广泛关注。目前，氮化镓(GaN)正在被广泛应用于高开关速度和高功率密度的场合。
当今社会，电子产品升级更新速度越来越快，给手机、平板等充电的电源产品，其充电功率已得到大大提升，这一方面缩短了充电时间，但是充电器的外观尺寸也在逐渐加大，这对于商务人士来说，外出携带确实不便。
因此，发明一种氮化镓多口小体积电路。
发明内容
鉴于上述和/或现有一种氮化镓多口小体积电路中存在的问题，提出了本发明。
因此，本发明的目的是提供一种氮化镓多口小体积电路，能够解决上述提出现有的问题。
为解决上述技术问题，根据本发明的一个方面，本发明提供了如下技术方案：
一种氮化镓多口小体积电路，其包括：
第一AC输入，用于输送交流电；
EMI小卡，用于滤除AC输入所输送的交流电中的各种干扰信号；
利用氮化镓技术形成的整流滤波，用于将交流电转换为波形平直的直流电；
高频变压器，用于改变直流电的输出电压；
同步整流，利用极低的电阻功率来减少整流的损耗；
第一反馈，用于将同步整流输出信号的一部分或全部，输送到同步整流的输入端并与输入信号进行比较，以实现将比较所得的有效输入信号去控制输出；
输出滤波，用于滤去整流输出电压中的纹波；
利用氮化镓技术形成的PWM控制电路，用于监控功率电路的输出状态，及还用于提供功率元件控制信号；
第二反馈，用于将PWM控制电路输出信号的一部分或全部，输送到PWM控制电路的输入端并与输入信号进行比较，以实现将比较所得的有效输入信号去控制输出；
MCU功率智能分配器，用于分配输出功率；
所述第一AC输入与所述EMI小卡相连接，所述EMI小卡与所述整流滤波相连接，所述整流滤波与所述高频变压器相连接，所述高频变压器与所述同步整流相连接，所述同步整流与所述第一反馈相连接，所述第一反馈与所述输出滤波相连接，所述高频变压器与所述PWM控制电路相连接，所述PWM控制电路与所述第二反馈相连接，所述第二反馈与所述第一反馈相连接；
所述输出滤波的一端分别连接第一连接组件、第二连接组件和第三连接组件，且第一连接组件、第二连接组件和第三连接组件的一端均与MCU功率智能分配器相连接。
作为本发明所述的一种氮化镓多口小体积电路的一种优选方案，其中：所述第一连接组件包括：
第一Buck+PD协议，所述第一Buck+PD协议与所述输出滤波相连接，且第一Buck+PD协议的一端连接MCU功率智能分配器；
TYPE-C1，所述TYPE-C1与所述第一Buck+PD协议相连接。
作为本发明所述的一种氮化镓多口小体积电路的一种优选方案，其中：所述第二连接组件包括：
第二Buck+PD协议，所述第二Buck+PD协议与所述输出滤波相连接，且第二Buck+PD协议的一端连接MCU功率智能分配器；
TYPE-C2，所述TYPE-C2与所述第二Buck+PD协议相连接。
作为本发明所述的一种氮化镓多口小体积电路的一种优选方案，其中：所述第三连接组件包括：
Buck电路，所述Buck电路与所述输出滤波相连接；
协议IC，所述协议IC与所述Buck电路相连接，且协议IC的一端连接MCU功率智能分配器；
USB-A，所述USB-A与所述协议IC相连接。
作为本发明所述的一种氮化镓多口小体积电路的一种优选方案，其中：所述MCU功率智能分配器包括：
第二AC输入；
AC-DC转换电路，用于将交流电变换为直流电；
LDC线性稳压，用于稳定电压；
MCU功率智能分配，用于分配输出功率；
第一电压/电流检测、第二电压/电流检测和第三电压/电流检测，用于对电流中的电压、电流进行检测；
第一运放放大器、第二运放放大器和第三运放放大器；
所述第二AC输入与所述AC-DC转换电路相连接，所述AC-DC转换电路与所述LDC线性稳压相连接，所述LDC线性稳压与所述MCU功率智能分配相连接是；
所述AC-DC转换电路的一端分别连接第一连接组件、第二连接组件和第三连接组件，且第一连接组件、第二连接组件和第三连接组件的一端均与MCU功率智能分配相连接。
作为本发明所述的一种氮化镓多口小体积电路的一种优选方案，其中：所述第一电压/电流检测与所述第一连接组件相连接，所述第一电压/电流检测与所述第一运放放大器相连接，所述第一运放放大器与所述MCU功率智能分配相连接。
作为本发明所述的一种氮化镓多口小体积电路的一种优选方案，其中：所述第二电压/电流检测与所述第二连接组件相连接，所述第二电压/电流检测与所述第二运放放大器相连接，所述第二运放放大器与所述MCU功率智能分配相连接。
作为本发明所述的一种氮化镓多口小体积电路的一种优选方案，其中：所述第三电压/电流检测与所述第三连接组件相连接，所述第三电压/电流检测与所述第三运放放大器相连接，所述第三运放放大器与所述MCU功率智能分配相连接。
与现有技术相比：
1.采用最新的高压氮化镓和低压氮化镓技术，在降低导通内阻的同时，有效提高转换效率；
2.实现智能功率分配，在多口充电时充电器能量使用最大化，充电时间更短；
3.采用三路DC-DC芯片，使充电器每一路都能实现快充功能。
附图说明
图1为本发明原理框架图；
图2为本发明MCU功率智能分配器逻辑图；
图3为本发明AC-DC转换电路示意图；
图4为本发明PWM控制电路示意图；
图5为本发明Buck+PD协议输出电路图。
图中：第一AC输入1、EMI小卡2、整流滤波3、高频变压器4、同步整流5、第一反馈6、输出滤波7、PWM控制电路8、第二反馈9、MCU功率智能分配器10、第一Buck+PD协议11、TYPE-C112、第二Buck+PD协议13、TYPE-C214、Buck电路15、协议IC16、USB-A17；
第二AC输入20、AC-DC转换电路30、LDC线性稳压40、MCU功率智能分配50、第一电压/电流检测61、第一运放放大器62、第二电压/电流检测71、第二运放放大器72、第三电压/电流检测81、第三运放放大器82。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的实施方式作进一步地详细描述。
本发明提供一种氮化镓多口小体积电路，请参阅图1-图5，包括：第一AC输入1，用于输送交流电、EMI小卡2，用于滤除AC输入所输送的交流电中的各种干扰信号、利用氮化镓技术形成的整流滤波3，用于将交流电转换为波形平直的直流电、高频变压器4，用于改变直流电的输出电压、同步整流5，利用极低的电阻功率来减少整流的损耗、第一反馈6，用于将同步整流5输出信号的一部分或全部，输送到同步整流5的输入端并与输入信号进行比较，以实现将比较所得的有效输入信号去控制输出、输出滤波7，用于滤去整流输出电压中的纹波、利用氮化镓技术形成的PWM控制电路8，用于监控功率电路的输出状态，及还用于提供功率元件控制信号、第二反馈9，用于将PWM控制电路8输出信号的一部分或全部，输送到PWM控制电路8的输入端并与输入信号进行比较，以实现将比较所得的有效输入信号去控制输出、MCU功率智能分配器10，用于分配输出功率；
第一AC输入1与EMI小卡2相连接，EMI小卡2与整流滤波3相连接，整流滤波3与高频变压器4相连接，高频变压器4与同步整流5相连接，同步整流5与第一反馈6相连接，第一反馈6与输出滤波7相连接，高频变压器4与PWM控制电路8相连接，PWM控制电路8与第二反馈9相连接，第二反馈9与第一反馈6相连接；
输出滤波7的一端分别连接第一连接组件、第二连接组件和第三连接组件，且第一连接组件、第二连接组件和第三连接组件的一端均与MCU功率智能分配器10相连接。
第一连接组件包括：第一Buck+PD协议11、TYPE-C112；
第一Buck+PD协议11与输出滤波7相连接，且第一Buck+PD协议11的一端连接MCU功率智能分配器10，TYPE-C112与第一Buck+PD协议11相连接。
第二连接组件包括：第二Buck+PD协议13、TYPE-C214；
第二Buck+PD协议13与输出滤波7相连接，且第二Buck+PD协议13的一端连接MCU功率智能分配器10，TYPE-C214与第二Buck+PD协议13相连接。
第三连接组件包括：Buck电路15、协议IC16、USB-A17；
Buck电路15与输出滤波7相连接，协议IC16与Buck电路15相连接，且协议IC16的一端连接MCU功率智能分配器10，USB-A17与协议IC16相连接。
MCU功率智能分配器10包括：第二AC输入20、AC-DC转换电路30，用于将交流电变换为直流电、LDC线性稳压40，用于稳定电压、MCU功率智能分配50，用于分配输出功率、第一电压/电流检测61、第二电压/电流检测71和第三电压/电流检测81，用于对电流中的电压、电流进行检测、第一运放放大器62、第二运放放大器72和第三运放放大器82；
第二AC输入20与AC-DC转换电路30相连接，AC-DC转换电路30与LDC线性稳压40相连接，LDC线性稳压40与MCU功率智能分配50相连接是，AC-DC转换电路30的一端分别连接第一连接组件、第二连接组件和第三连接组件，且第一连接组件、第二连接组件和第三连接组件的一端均与MCU功率智能分配50相连接。
第一电压/电流检测61与第一连接组件相连接，第一电压/电流检测61与第一运放放大器62相连接，第一运放放大器62与MCU功率智能分配50相连接，第二电压/电流检测71与第二连接组件相连接，第二电压/电流检测71与第二运放放大器72相连接，第二运放放大器72与MCU功率智能分配50相连接，第三电压/电流检测81与第三连接组件相连接，第三电压/电流检测81与第三运放放大器82相连接，第三运放放大器82与MCU功率智能分配50相连接。
工作原理：针对多口输出，通过电压/电流检测再经过运放放大器信号放大电路使得MCU功率智能分配50检测的电压、电流更准确，MCU功率智能分配50通过采集回来的电压、电流，再进行运放放大器从而得出每个输出口的功率，随即进行合理分配，其分配方式有三种：
1.双口或三口工作时，有两种情况：第一种为双口PD同时插入时，双口同时输出30W PD，这时检测电路会分别检测三口的输出功率从而进行分配每个输出功率的大小，如：PD1口为手机9V/2A 20W充电，PD2口为笔记本30W充电，此时MCU功率智能分配50会将PD1口调整为18W的PD协议，PD2口则升级为45W PD的PDO，这时PD2口的笔记本则会对充电器申请45W的PDO充电，这时充电器的能量会最大化的提供给外部设备充电；第二种情况是先插入PD1口，后面在插入PD2口，此时PD1口20W充电MCU已经被识别，再插PD2口时会直接给45W的PDO；
2.在多口充电时，如C1口为平板进行9V/2A 18W充电，C2口为笔记本进行20V/1.5A30W充电，A口为手机进行9V/2A 18W充电，如此时A口的手机已经充满但没有拔除，此时MCU功率智能分配50检测功率小于1W它会重新动态分配功率，这时会将所需更大功率的C2口调整为45W PDO；
3.单口充电时，C1和C2口都为65W PD快充，而A口则为18W快充。
虽然在上文中已经参考实施方式对本发明进行了描述，然而在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，本发明所披露的实施方式中的各项特征均可通过任意方式相互结合起来使用，在本说明书中未对这些组合的情况进行穷举性的描述仅仅是出于省略篇幅和节约资源的考虑。因此，本发明并不局限于文中公开的特定实施方式，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。
Claims (8)
1.一种氮化镓多口小体积电路，其特征在于，包括：
第一AC输入(1)，用于输送交流电；
EMI小卡(2)，用于滤除AC输入所输送的交流电中的各种干扰信号；
利用氮化镓技术形成的整流滤波(3)，用于将交流电转换为波形平直的直流电；
高频变压器(4)，用于改变直流电的输出电压；
同步整流(5)，利用极低的电阻功率来减少整流的损耗；
第一反馈(6)，用于将同步整流(5)输出信号的一部分或全部，输送到同步整流(5)的输入端并与输入信号进行比较，以实现将比较所得的有效输入信号去控制输出；
输出滤波(7)，用于滤去整流输出电压中的纹波；
利用氮化镓技术形成的PWM控制电路(8)，用于监控功率电路的输出状态，及还用于提供功率元件控制信号；
第二反馈(9)，用于将PWM控制电路(8)输出信号的一部分或全部，输送到PWM控制电路(8)的输入端并与输入信号进行比较，以实现将比较所得的有效输入信号去控制输出；
MCU功率智能分配器(10)，用于分配输出功率；
其中，具体的：
所述第一AC输入(1)与所述EMI小卡(2)相连接，所述EMI小卡(2)与所述整流滤波(3)相连接，所述整流滤波(3)与所述高频变压器(4)相连接，所述高频变压器(4)与所述同步整流(5)相连接，所述同步整流(5)与所述第一反馈(6)相连接，所述第一反馈(6)与所述输出滤波(7)相连接，所述高频变压器(4)与所述PWM控制电路(8)相连接，所述PWM控制电路(8)与所述第二反馈(9)相连接，所述第二反馈(9)与所述第一反馈(6)相连接；
所述输出滤波(7)的一端分别连接第一连接组件、第二连接组件和第三连接组件，且第一连接组件、第二连接组件和第三连接组件的一端均与MCU功率智能分配器(10)相连接。
2.根据权利要求1所述的一种氮化镓多口小体积电路，其特征在于，所述第一连接组件包括：
第一Buck+PD协议(11)，所述第一Buck+PD协议(11)与所述输出滤波(7)相连接，且第一Buck+PD协议(11)的一端连接MCU功率智能分配器(10)；
TYPE-C1(12)，所述TYPE-C1(12)与所述第一Buck+PD协议(11)相连接。
3.根据权利要求1所述的一种氮化镓多口小体积电路，其特征在于，所述第二连接组件包括：
第二Buck+PD协议(13)，所述第二Buck+PD协议(13)与所述输出滤波(7)相连接，且第二Buck+PD协议(13)的一端连接MCU功率智能分配器(10)；
TYPE-C2(14)，所述TYPE-C2(14)与所述第二Buck+PD协议(13)相连接。
4.根据权利要求1所述的一种氮化镓多口小体积电路，其特征在于，所述第三连接组件包括：
Buck电路(15)，所述Buck电路(15)与所述输出滤波(7)相连接；
协议IC(16)，所述协议IC(16)与所述Buck电路(15)相连接，且协议IC(16)的一端连接MCU功率智能分配器(10)；
USB-A(17)，所述USB-A(17)与所述协议IC(16)相连接。
5.根据权利要求1所述的一种氮化镓多口小体积电路，其特征在于，所述MCU功率智能分配器(10)包括：
第二AC输入(20)；
AC-DC转换电路(30)，用于将交流电变换为直流电；
LDC线性稳压(40)，用于稳定电压；
MCU功率智能分配(50)，用于分配输出功率；
第一电压/电流检测(61)、第二电压/电流检测(71)和第三电压/电流检测(81)，用于对电流中的电压、电流进行检测；
第一运放放大器(62)、第二运放放大器(72)和第三运放放大器(82)；
其中，具体的：
所述第二AC输入(20)与所述AC-DC转换电路(30)相连接，所述AC-DC转换电路(30)与所述LDC线性稳压(40)相连接，所述LDC线性稳压(40)与所述MCU功率智能分配(50)相连接是；
所述AC-DC转换电路(30)的一端分别连接第一连接组件、第二连接组件和第三连接组件，且第一连接组件、第二连接组件和第三连接组件的一端均与MCU功率智能分配(50)相连接。
6.根据权利要求5所述的一种氮化镓多口小体积电路，其特征在于，所述第一电压/电流检测(61)与所述第一连接组件相连接，所述第一电压/电流检测(61)与所述第一运放放大器(62)相连接，所述第一运放放大器(62)与所述MCU功率智能分配(50)相连接。
7.根据权利要求5所述的一种氮化镓多口小体积电路，其特征在于，所述第二电压/电流检测(71)与所述第二连接组件相连接，所述第二电压/电流检测(71)与所述第二运放放大器(72)相连接，所述第二运放放大器(72)与所述MCU功率智能分配(50)相连接。
8.根据权利要求5所述的一种氮化镓多口小体积电路，其特征在于，所述第三电压/电流检测(81)与所述第三连接组件相连接，所述第三电压/电流检测(81)与所述第三运放放大器(82)相连接，所述第三运放放大器(82)与所述MCU功率智能分配(50)相连接。
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20230307 |