CN200969527Y - 充电器电路及其变压器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型揭示了一种用于充电器电路的变压器，变压器的输入侧连接到充电器的交流输入及PWM控制电路，变压器的输出侧连接到充电器的恒流和/或恒压控制电路，恒流和/或恒压控制电路和交流输入及PWM控制电路通过一光耦器件相耦合，变压器包括输出主绕组和输出辅助绕组，输出辅助绕组用于向光耦器件和恒流和/或恒压控制电路提供电源。本实用新型还提供一种采用上述变压器的充电器电路。采用本实用新型的技术方案，能明显改善电磁兼容特性、转换效率、和短路特性好，提供一种高性能的充电器电路方案。
Description
技术领域
本实用新型涉及充电器电路，更具体的说，涉及一种使用新结构的变压器的充电器电路。
背景技术
手机及数码相机充电器大多数采用开关电源电路，通常而言，该充电器电路包括交流输入及PWM控制电路、变压器、以及恒流恒压控制电路，恒流恒压控制电路和交流输入及PWM控制电路通过一光耦器件相耦合，变压器的输入侧连接到充电器的交流输入及PWM控制电路，变压器的输出侧连接到充电器的恒流恒压控制电路，这些方案大都采用降压式变压器，通常，这些变压器输出侧只有一个绕组。在这些方案中，一般使用两类输出控制电路，一类是双运算放大器和稳压电路组成的输出控制电路，另一类是稳压电路和三极管组成的输出控制电路，最终实现输出恒压和/或恒流功能。
图1A，图1B和图2A，图2B揭示了两种现有技术中使用的充电器电路的电路图。
首先参考图1A，图1A示出了第一类常用的充电器电路100A，该电路100A包括交流输入及PWM控制电路102、变压器T1、恒流控制电路104、以及恒压控制电路106，恒流控制电路104和以及恒压控制电路106通过光耦器件U3耦合到交流输入及PWM控制电路102。该电路100A中，变压器T1的输入侧具有输入线圈101a和输入辅助线圈101b，输出侧具有一个输出线圈101c，输出线圈101c的第一端通过串联的二极管D9和电容C9连接到线圈101c的第二端，其中输出线圈101c的第一端连接到二极管D9的正极。该电路100A中的电阻RV1和RV2是稳压电阻，电阻R10和电容C7是电压补偿元件，电阻R9和电容C8是电流补偿元件，RI是恒流电阻，其余的元件，包括电容C11，电阻R8，R17是辅助电器元件。
图1B的充电器电路100B是对于图1A所示的充电器电路100A的一中扩充，其中增加了一些辅助的元件以进一步提高图1A所示的电路的性能，参考图1B，该充电器电路100B包括交流输入及PWM控制电路102、变压器T1、恒流控制电路104、以及恒压控制电路106，恒流控制电路104和以及恒压控制电路106通过光耦器件U3耦合到交流输入及PWM控制电路102。该电路100B中，变压器T1的输入侧具有输入线圈101a和输入辅助线圈101b，输出侧具有一个输出线圈101c，输出线圈101c的第一端通过一并联电路和电容C9连接到线圈101c的第二端，该并联电路包括串联的电容C12、电阻R18组成的第一支路和二极管D9组成的第二支路。其中，输出线圈101c的第一端连接到二极管D9的正极。该电路100中的电阻RV1和RV2是稳压电阻，电阻R10和电容C7是电压补偿元件，电阻R9和电容C8是电流补偿元件，RI是恒流电阻，其余的元件，包括电容C11，电阻R8，R17是辅助电器元件。该电路100B还包括电感L1和电感L2，它们是滤波电感。
图1A和图1B所示的充电器电路100A/B的工作原理类似，如下：输出线圈101c的输出经过二极管D9整流后产生输出电压和电流，电阻RV1和RV2分压后接恒压控制电路106的基准输入端，电阻RI采样输出电流以实现恒流功能。电阻R10和电容C7是电压补偿元件，电阻R9和电容C8是电流补偿元件。光耦器件U3、恒流控制电路104、以及恒压控制电路106的供电电源则直接从整流输出侧。电感L1和电感L2用于滤波，这并不是必须的。充电器电路100A或者100B的缺陷是短路电流通常不容易控制，输出特性也差。
图2A和图2B是现有技术中的第二类充电器电路，首先参考图2A，该电路200A与图1A所示的充电器电路100A的不同点在于输出线圈101c的周边电路。输出线圈101c的第一端通过串联的电容C9和一并联电路连接到输出线圈101c的第二端，该并联电路包括二极管D9组成的第一支路和正激式电路组成的第二支路，在图2A的实施例中，该正激式电路包括依次串联的二极管D8、电阻R12和电容C10，其中，输出线圈101c的第二端连接到二极管D9的负极，该输出线圈101c的第二端还连接到二极管D8的正极。与电路100A相比，电路200A中增加了由二极管D8、电阻R12和电容C10构成的正激式电路来给光耦器件U3、恒流控制电路104、以及恒压控制电路106提供电源。该正激式电路中，二极管D8的正极连接到输出线圈101c的第二端，二极管D8的负极连接串联的电阻R12和电容C10，电容C10的另一端连接到电阻R18和电容C9之间。在电阻R12和电容C10之间引出接点，为光耦器件U3、恒流控制电路104、以及恒压控制电路106提供电源。该充电器电路200能改善短路和输出特性，但却使EMC特性变坏。
参考图2B，该电路200B同样是对于图2A所示的充电器电路200A的一中扩充，将电路200B与电路100B相比较，电路200B的不同点同样在于输出线圈101c的周边电路。输出线圈101c的第一端通过串联的电阻C9和一并联电路连接到输出线圈101c的第二端，该并联电路包括二极管D9组成的第一支路、串联的电容C12、电阻R18组成的第二支路和正激式电路组成的第三支路，在图2B的实施例中，该正激式电路包括依次串联的二极管D8、电阻R12和电容C10，其中，输出线圈101c的第二端连接到二极管D9的负极，该输出线圈101c的第二端还连接到二极管D8的正极。与电路100B相比，电路200B中增加了由二极管D8、电阻R12和电容C10构成的正激式电路来作为并联的第三支路并给光耦器件U3、恒流控制电路104、以及恒压控制电路106提供电源。该正激式电路中，二极管D8的正极连接到输出线圈101c的第二端，二极管D8的负极连接串联的电阻R12和电容C10，电容C10的另一端连接到电阻R18和电容C9之间。在电阻R12和电容C10之间引出接点，为光耦器件U3、恒流控制电路104、以及恒压控制电路106提供电源。该充电器电路200B同样能改善短路和输出特性，但却一样会使EMC特性变坏。
于是，就需要一种新的充电器电路，提供一种电磁兼容特性好、转换效率高、短路特性好的高性能充电器电路方案。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种电磁兼容特性好、转换效率高、短路特性好的高性能充电器电路方案。
根据本实用新型的第一方面，提供一种用于充电器电路的变压器，变压器的输入侧连接到充电器的交流输入及PWM控制电路，变压器的输出侧连接到充电器的恒流和/或恒压控制电路，所述恒流和/或恒压控制电路和所述交流输入及PWM控制电路通过一光耦器件相耦合，所述变压器包括输出主绕组和输出辅助绕组，所述输出辅助绕组用于向所述光耦器件和所述恒流和/或恒压控制电路提供电源。
根据本实用新型的一实施例，输出辅助绕组与输出主绕组串联，或者是独立线圈。
根据本实用新型的一实施例，输出辅助绕组连接一反激式电路，通过所述反激式电路向所述恒流恒压控制电路提供电源。
根据本实用新型的一实施例，输出主绕组的第一端连接到第一二极管的正极，该二极管正极连第一电容的正端，该第一电容的负端连接到所述输出主绕组的第二端；输出辅助绕组的第一端连接到输出主绕组的第一端，也连接到第一二极管的正极；输出辅助绕组的第二端通过串联的第二二极管、电阻和第二电容连接到所述光耦合器件和恒压恒流控制器的供电输入端。
根据本实用新型的一实施例，从电阻和第二电容之间引出接点，向所述光耦器件和所述恒流恒压控制电路提供电源。
根据本实用新型的第二方面，提供一种充电器电路，包括交流输入及PWM控制电路、变压器、以及恒流恒压控制电路，其中恒流恒压控制电路和交流输入及PWM控制电路通过一光耦器件相耦合，变压器的输入侧连接到充电器的交流输入及PWM控制电路，变压器的输出侧连接到充电器的恒流恒压控制电路，所述变压器包括输出主绕组和输出辅助绕组，所述输出辅助绕组用于向所述光耦器件和所述恒流恒压控制电路提供电源。
根据本实用新型的一实施例，输出辅助绕组与输出主绕组串联，或者是独立线圈。
根据本实用新型的一实施例，输出辅助绕组连接一反激式电路，通过所述反激式电路向所述恒流恒压控制电路提供电源。
根据本实用新型的一实施例，输出主绕组的第一端连接到第一二极管的正极，该二极管正极连第一电容的正端，该第一电容的负端连接到所述输出主绕组的第二端；输出辅助绕组的第一端连接到输出主绕组的第一端，也连接到第一二极管的正极；输出辅助绕组的第二端通过串联的第二二极管、电阻和第二电容连接到所述光耦合器件和恒压恒流控制器的供电输入端。
根据本实用新型的一实施例，从电阻和第二电容之间引出接点，向所述光耦器件和所述恒流恒压控制电路提供电源。
采用本实用新型的技术方案，能明显改善电磁兼容特性、转换效率、和短路特性好，提供一种高性能的充电器电路方案。
附图说明
本发明的上述的其他的特征、性质和优势将通过下面结合附图和实施例的说明而变得更加明显，在附图中相同的附图标记始终表示相同的特征，其中，
图1A是现有技术的中的第一类充电器电路的电路图；
图1B是上述图1A所示的第一类充电器电路的一种扩展电路的电路图；
图2A是现有技术的中的第二类充电器电路的电路图；
图2B是上述图2A所示的第二类充电器电路的一种扩展电路的电路图；
图3A是根据本实用新型的充电器电路的一实施例的电路图；
图3B是上述图3A所示的本实用新型的充电器电路的一种扩展电路的电路图；
图4是图3B所示的实施例的电磁兼容(EMC)的传导特性测试结果；
图5是图3B所示的实施例的转换效率测试结果；
图6是图3B所示的实施例的输出特性的测试结果；
图7是图1B所示的现有技术充电器电路的EMC的传导特性测试结果；
图8是图2B所示的现有技术充电器电路的EMC的传导特性测试结果；
图9是图1B或图2B所示的现有技术充电器电路的转换效率测试结果；
图10是图1B或图2B所示的现有技术充电器电路的输出特性的测试结果。
具体实施方式
下面结合附图和实施例进一步说明本发明的技术方案。
根据本实用新型的第一方面，提供一种用于充电器电路的变压器，变压器的输入侧连接到充电器的交流输入及PWM控制电路，变压器的输出侧连接到充电器的恒流和/或恒压控制电路，恒流和/或恒压控制电路和交流输入及PWM控制电路通过一光耦器件相耦合，该变压器包括输出主绕组和输出辅助绕组，输出辅助绕组用于向所述光耦器件和所述恒流和/或恒压控制电路提供电源。
其中，输出辅助绕组与输出主绕组串联，或者是独立线圈。
较佳的，该输出辅助绕组连接一反激式电路，通过反激式电路向恒流恒压控制电路提供电源，根据一实现电路，该反激式电路包括一二极管、一电阻和一电容。
其中，输出主绕组的第一端连接到第一二极管的正极，该二极管正极连第一电容的正端，该第一电容的负端连接到所述输出主绕组的第二端；输出辅助绕组的第一端连接到输出主绕组的第一端，也连接到第一二极管的正极；输出辅助绕组的第二端通过串联的第二二极管、电阻和第二电容连接到所述光耦合器件和恒压恒流控制器的供电输入端。
根据本实用新型的第二方面，还提供一种充电器电路，包括交流输入及PWM控制电路、变压器、以及恒流恒压控制电路，其中恒流恒压控制电路和交流输入及PWM控制电路通过一光耦器件相耦合，变压器的输入侧连接到充电器的交流输入及PWM控制电路，变压器的输出侧连接到充电器的恒流恒压控制电路，该变压器包括输出主绕组和输出辅助绕组，输出辅助绕组用于向光耦器件和恒流恒压控制电路提供电源。
其中，输出辅助绕组与输出主绕组串联，或者是独立线圈。
较佳的，该输出辅助绕组连接一反激式电路，通过反激式电路向恒流恒压控制电路提供电源，根据一实现电路，该反激式电路包括一二极管、一电阻和一电容。
其中，输出主绕组的第一端连接到第一二极管的正极，该二极管正极连第一电容的正端，该第一电容的负端连接到所述输出主绕组的第二端；输出辅助绕组的第一端连接到输出主绕组的第一端，也连接到第一二极管的正极；输出辅助绕组的第二端通过串联的第二二极管、电阻和第二电容连接到所述光耦合器件和恒压恒流控制器的供电输入端。
图3A是根据本实用新型的充电器电路的一实施例的电路图，参考图3A，进一步说明本实用新型的技术方案，需要说明，图3A是充电器电路的实施例，本实用新型的变压器和充电器电路将一起在结合图3A的描述中进行说明。
参考图3A，图3A与图1A、2A相比较，该电路300A采用单一的恒压恒流控制电路108替换了原先分离的恒流控制电路104和恒压控制电路106。该电路300中的电阻RV1和RV2是稳压电阻，电阻R10和电容C7是电压补偿元件，电阻R9和电容C8是电流补偿元件，RI是恒流电阻，其余的元件，包括电容C11，电阻R8，R17是辅助电器元件。虽然上述各电路器件的连接方式与图1A、图2A不同，但是本领域的技术人员能够理解这些元件的工作原理是一样的。
图3A的实施例充电器电路300A的主要改进在于变压器T2以及其周边电路，该变压器T2包括输出主绕组101c和输出辅助绕组101d，输出辅助绕组101d通过一反激式电路向恒流恒压控制电路108提供电源。参考图3A所示，输出主绕组101c的第一端通过串联的第一二极管D9和第一电容C9连接到线圈101c的第二端，其中，输出主绕组101c的第一端连接到第一二极管D9的正极；输出辅助绕组101d的第一端连接到输出主绕组101c的第一端，也连接到第一二极管D9的正极；输出辅助绕组101d的第二端通过串联的第二二极管D8、电阻R12和第二电容C10连接到输出主绕组101c的第二端，并且电容C10一端和电容C9的一端相连。从电阻R12和第二电容C10之间引出接点，向光耦器件U3和恒流恒压控制电路108提供电源。通过由二极管D8、电阻R12和电容C10构成的反激式电路来给光耦器件U3、恒压恒流控制电路108提供电源，使得该方式的EMC特性、短路特性和输出特性均优于图1A和图2A的充电器电路100A和200A。
图3B揭示了一种对于上述电路300A的扩充电路300B，与前述的电路100B和200B相比较，该电路300B采用单一的恒压恒流控制电路108替换了原先分离的恒流控制电路104和恒压控制电路106。该电路300B中的电阻RV1和RV2是稳压电阻，电阻R10和电容C7是电压补偿元件，电阻R9和电容C8是电流补偿元件，RI是恒流电阻，其余的元件，包括电容C11，电阻R8，R17是辅助电器元件。电感L1和电感L2是滤波电感。虽然上述各电路器件的连接方式与图1B、图2B不同，但是本领域的技术人员能够理解这些元件的工作原理是一样的。
图3B的实施例充电器电路300B的主要改进同样在于变压器T2以及其周边电路，该变压器T2包括输出主绕组101c和输出辅助绕组101d，输出辅助绕组101d通过一反激式电路向恒流恒压控制电路108提供电源。参考图3B所示，输出主绕组101c的第一端通过一并联电路和第一电容C9连接到输出主绕组101c的第二端，该并联电路包括串联的电容C12、电阻R18组成的第一支路和第一二极管D9组成的第二支路。输出辅助绕组101d的第一端连接到输出主绕组101c的第一端，也连接到第一二极管D9的正极；输出辅助绕组101d的第二端通过串联的第二二极管D8、电阻R12和第二电容C10连接到输出主绕组101c的第二端，并且电容C10一端和电容C9的一端相连。从电阻R12和第二电容C10之间引出接点，向光耦器件U3和恒流恒压控制电路108提供电源。通过由二极管D8、电阻R12和电容C10构成的反激式电路来给光耦器件U3、恒压恒流控制电路108提供电源，使得该方式的EMC特性、短路特性和输出特性均优于图1B和图2B的充电器电路100B和200B。
图4到图6是图3B所示的实施例的EMC特性、短路特性和输出特性的测试结果，而图7到图9是现有技术的充电器电路，包括100B和200B的EMC特性、短路特性和输出特性的测试结果。
首先比较图4和图7、图8，图4是图3B所示的实施例的电磁兼容(EMC)的传导特性测试结果，图7是图1B所示的现有技术充电器电路的EMC的传导特性测试结果，图8是图2B所示的现有技术充电器电路的EMC的传导特性测试结果。可见，本实用新型的电路300B的EMC传导特性测试结果比图1B和图2B所示的实施例降低7dB左右。
再比较图5和图9，图5是图3B所示的实施例的转换效率测试结果，而图9是图1B或图2B所示的现有技术充电器电路的的转换效率测试结果。可见，本实用新型的电路300B的转换效率比图1或者图2所示的实施例提高5％左右。
最后比较图6和图10，图6是图3B所示的实施例的输出特性的测试结果，而图10是图1B或图2B所示的现有技术充电器电路的输出特性的测试结果。可见，本实用新型的电路300B的比图1B所示的实施例具有更小的短路电流。
因此，采用本实用新型的技术方案，能明显改善电磁兼容特性、转换效率、和短路特性好，提供一种高性能的充电器电路方案。
上述实施例是提供给熟悉本领域内的人员来实现或使用本发明的，熟悉本领域的人员可在不脱离本发明的发明思想的情况下，对上述实施例做出种种修改或变化，因而本发明的保护范围并不被上述实施例所限，而应该是符合权利要求书提到的创新性特征的最大范围。
Claims (10)
1.一种用于充电器电路的变压器，变压器的输入侧连接到充电器的交流输入及PWM控制电路，变压器的输出侧连接到充电器的恒流和/或恒压控制电路，所述恒流和/或恒压控制电路和所述交流输入及PWM控制电路通过一光耦器件相耦合，其特征在于，
所述变压器包括输出主绕组和输出辅助绕组，所述输出辅助绕组用于向所述光耦器件和所述恒流和/或恒压控制电路提供电源。
2.如权利要求1所述的变压器，其特征在于，输出辅助绕组与输出主绕组串联，或者是独立线圈。
3.如权利要求2所述的变压器，其特征在于，所述输出辅助绕组连接一反激式电路，通过所述反激式电路向所述恒流恒压控制电路提供电源。
4.如权利要求3所述的变压器，其特征在于，
所述输出主绕组的第一端连接到第一二极管的正极，该二极管正极连第一电容的正端，该第一电容的负端连接到所述输出主绕组的第二端；
所述输出辅助绕组的第一端连接到输出主绕组的第一端，也连接到第一二极管的正极；输出辅助绕组的第二端通过串联的第二二极管、电阻和第二电容连接到所述光耦合器件和恒压恒流控制器的供电输入端。
5.如权利要求4所述的变压器，其特征在于，从电阻和第二电容之间引出接点，向所述光耦器件和所述恒流恒压控制电路提供电源。
6.一种充电器电路，包括交流输入及PWM控制电路、变压器、以及恒流恒压控制电路，其中恒流恒压控制电路和交流输入及PWM控制电路通过一光耦器件相耦合，变压器的输入侧连接到充电器的交流输入及PWM控制电路，变压器的输出侧连接到充电器的恒流恒压控制电路，其特征在于，
所述变压器包括输出主绕组和输出辅助绕组，所述输出辅助绕组用于向所述光耦器件和所述恒流恒压控制电路提供电源。
7.如权利要求6所述的充电器电路，其特征在于，输出辅助绕组与输出主绕组串联，或者是独立线圈。
8.如权利要求7所述的充电器电路，其特征在于，所述输出辅助绕组连接一反激式电路，通过所述反激式电路向所述恒流恒压控制电路提供电源。
9.如权利要求8所述的充电器电路，其特征在于，
所述输出主绕组的第一端连接到第一二极管的正极，该二极管正极连第一电容的正端，该第一电容的负端连接到所述输出主绕组的第二端；
所述输出辅助绕组的第一端连接到输出主绕组的第一端，也连接到第一二极管的正极；输出辅助绕组的第二端通过串联的第二二极管、电阻和第二电容连接到所述光耦合器件和恒压恒流控制器的供电输入端。
10.如权利要求9所述的充电器电路，其特征在于，从电阻和第二电容之间引出接点，向所述光耦器件和所述恒流恒压控制电路提供电源。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| EE01 | Entry into force of recordation of patent licensing contract |
Assignee: BCD Semiconductor Manufacturing Corporation Limited Assignor: BCD Semiconductor Manufacturing Ltd. Contract fulfillment period: 2008.5.27 to 2016.9.29 Contract record no.: 2008990000130 Denomination of utility model: Charger circuit and its charger Granted publication date: 20071031 License type: Exclusive license Record date: 20080613 |
|
| LIC | Patent licence contract for exploitation submitted for record |
Free format text: EXCLUSIVE LICENCE; TIME LIMIT OF IMPLEMENTING CONTACT: 2008.5.27 TO 2016.9.29 Name of requester: SHANGHAI XINJIN SEMICONDUCTOR MANUFACTURING CO., Effective date: 20080613 |
|
| EE01 | Entry into force of recordation of patent licensing contract |
Assignee: BCD Semiconductor Manufacturing Corporation Limited Assignor: BCD Semiconductor Manufacturing Ltd. Contract fulfillment period: 2007.11.30 to 2013.11.30 Contract record no.: 2008990000594 Denomination of utility model: Charger circuit and its charger Granted publication date: 20071031 License type: Exclusive license Record date: 20081008 |
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| LIC | Patent licence contract for exploitation submitted for record |
Free format text: EXCLUSIVE LICENSE; TIME LIMIT OF IMPLEMENTING CONTACT: 2007.11.30 TO 2013.11.30; CHANGE OF CONTRACT Name of requester: SHANGHAI XINJIN SEMICONDUCTOR MANUFACTURING CO., L Effective date: 20081008 |
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| CX01 | Expiry of patent term |
Granted publication date: 20071031 |
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| EXPY | Termination of patent right or utility model |