CN204858705U - 手机充电器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一款手机充电器，包括输入整流滤波电路、DC-DC变换电路、主控电路、电源电路、变压器、次级整流滤波电路、电压控制电路、USB输出电路，输入整流滤波电路发送滤波信号至DC-DC变换电路，DC-DC变换电路发送开关变换信号至变压器，变压器发送变压信号至次级整流滤波电路和电源电路，次级整流滤波电路发送滤波信号至USB输出电路，USB输出电路发送输出电信号至电压控制电路，电源电路与电压控制电路分别发送电源信号与控制信号至主控电路，主控电路发送控制信号至DC-DC变换电路。该充电器具有过压、过流、短路保护，电路转换效率高，待机损耗低等功能。

Description

手机充电器

技术领域

本实用新型涉及手机充电器。

背景技术

随着国家对家用电子产品安全的重视，国家对手机充电器的标准更严，同时现有很多充电器的效率不高，安全性低、容易短路。市场就出现了对高标准的手机充电器的需求。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种低成本、低功耗、高效率的手机充电器。

本实用新型的手机充电器，包括输入整流滤波电路、DC-DC变换电路、主控电路、电源电路、变压器、次级整流滤波电路、USB输出电路、电压控制电路。

输入整流滤波电路发送滤波信号至DC-DC变换电路。

DC-DC变换电路发送开关变换信号至变压器。

变压器发送变压信号至次级整流滤波电路和电源电路。

次级整流滤波电路发送滤波信号至USB输出电路。

USB输出电路发送电输出信号至电压控制电路。

电源电路与电压控制电路分别发送电源信号与控制信号至主控电路。

主控电路发送控制信号至DC-DC变换电路。

本实用新型中的输入整流滤波电路将交流电变成直流电后输入DC-DC变换电路，DC-DC变换电路发挥稳流作用，控制功率，保护直流电路，稳流后的电压信号进入变压器后，由电能转为磁场能储存，再转变为电能，以不同的电压输进次级整流滤波电路，再一次转变成直流电，由USB输出电路输出稳定电压，实现对手机的充电，并且USB输出电路也将充电电压信号发送至电压控制电路，电压控制电路控制稳定的充电电压，向主控电路发送控制信号，主控电路检测电路中的电流信号与处理电压控制电路反馈来的电压信号后，向DC-DC变换电路发送控制信号，控制DC-DC变换电路进一步稳流稳压；同时，变压器转变电压后的信号发送至电源电路，电源电路对主控电路进行供电。本实用新型可实现给手机稳流稳压、高效率充电。

在一些实施方式中，输入整流滤波电路包括外壳上的国标第一扁插脚L、国标第二扁插脚N、保险F1、X电容CX1、整流桥BD1、第一滤波电容C1、第二滤波电容C2、滤波电感L1，第一扁插脚L为相线输入与保险F1的一端相连；保险F1的另一端与整流桥BD1的第一输入端、X电容CX1的一端连接；整流桥BD1的另一输入端与国标第二扁插脚N及X电容CX1的另一端连接，其中N为零线；整流桥BD1的正极端与第一滤波电容C1、第二滤波电容C2、滤波电感L1组成的滤波电路的正极端连接；整流桥BD1的负极端与第一滤波电容C1、第二滤波电容C2、滤波电感L1组成的滤波电路的负极端连接。由此，交流电从两插脚输入后，通过整流桥BD1对其整流成脉动直流电，再经滤波电容和滤波电感，产生稳压的直流电，可为DC-DC变换电路的正常工作提供电源，同时，保险F1起到保护电路的作用，X电容CX1抑制充电器对电网的传导骚扰。

在一些实施方式中，DC-DC变换电路包括MOS管Q1、电阻R6、电容C9、二极管D3组成的浪涌吸收电路，MOS管Q1的源极与变压器初级的同名端第二端口相连；MOS管Q1的栅极与主控电路连接；MOS管Q1的漏极与电流检测电阻R21的一端连接；浪涌吸收电路接在MOS管Q1的源极与滤波电路的正极端之间。由此，浪涌吸收电路可吸收浪涌电流和浪涌电流，MOS可稳定电压，它们可以将电能转换为磁场能贮存于变压器内，并利用变压器将磁场能转换为电能供给次级整流滤波电路。

在一些实施方式中，主控电路包括PMW调制器U1、电流检测电阻R21、高电压检测第十二电阻R12、高电压检测第十三电阻R13、启动第三电阻R3、启动第四电阻R4；启动第三电阻R3的一端与输入整流滤波电路的正极端连接，其另一端与启动第四电阻R4连接；启动第四电阻R4的另一端与PWM调制器U1相连；电流检测电阻R21检测到的电流信号由PWM调制器U1处理；PWM调制器U1同时还处理电压控制电路反馈来的电压信号。由此，通过PWM调制器U1自动调节脉冲占空比控制DC-DC变换电路的工作，控制通过MOS管Q1的电流，以免损坏MOS管，同时通过高电压检测第十二电阻R12、第十三R13监测变压器的工作，而启动第三电阻R3和启动第四电阻R4启动U1所用。

在一些实施方式中，电源电路由输入端、整流滤波电路、稳压电路，其中整流滤波电路包括第四二极管D4和第五电容器C5，稳压电路包括第五电阻R5、第十电阻R10、第二三极管Q2、第三稳压管ZD3、第三电容C3；输入端即变压器反馈绕组同名端第四端口与整流滤波电路连接；整流滤波电路与稳压电路连接；稳压电路与主控电路连接。由此，变压器内的磁场能经绕组转为电能后，经电源电路内的整流滤波电路后转变为直流电源，再经稳压电路稳压，在主控电路启动工作后为PWM调制器U1提供工作电压。

在一些实施方式中，变压器由初级绕组、次级绕组、反馈绕组组成，初级绕组同名端第二端口与DC-DC变换电路连接；初级绕组异名端第一端口与输入整流滤波电路连接；次级绕组同名端第五端口与次级整流滤波电路连接；反馈绕组同名端第四端口与电源电路连接。由此，变压器作为一个能量传输元件，它将DC-DC变换电路的电能转换成磁场能，然后将磁场能转换成电能释放于次级整流滤波电路。

在一些实施方式中，次级整流滤波电路包括整流二极管D2、滤波电容C6，整流二极管D2的阳极与变压器次级绕组同名端第五端口连接，整流二极管D2的阴极与滤波电容C6的正极连接。由此，可以把变压器释放的磁场能转换成的电能转变成直流电。

在一些实施方式中，USB输出电路包括USB、连接线，USB的第一端口与第四端口分别与次级整流滤波电路的正极、负极连接；连接线连接USB的第二端口与第三端口。由此，可以把次级整流滤波电路输出的直流电传输出去，以供手机充电。

在一些实施方式中，电压控制电路包括控制ICU2、电压取样第二十三电阻R23、电压取样第二十九电阻R29、信号光电传输电路U4；控制IC的U2与电压取样第二十三电阻R23、电压取样第二十九电阻R29、信号光电传输电路U4连接。由此，通过电压取样电阻对USB的输出电压取样，控制USB输出电路的输出电压，使其满足手机充电的需要。

在一些实施方式中，信号光电传输电路U4包括光电信号输出电路U4A和光电信号接收电路U4B，光电信号接收电路U4B与主控电路的PMW调制器U1连接，电压取样第二十三电阻R23、电压取样第二十九电阻R29对USB输出电压取样后发送取样电压至控制ICU2，控制ICU2把处理后的取样电压发送至光电信号输出电路U4A，光电信号输出电路U4A把取样电压的电信号转化为光信号发送至光电信号接收电路U4B，光电信号接收电路U4B将接收到的光信号转化为取样电压的电信号发送至主控电路中，由此，通过光电信号传输电路U4，利用光信号实现取样电压在电压控制电路与主控电路间传输。

附图说明

图1为本实用新型手机充电器系统框图；

图2为图1所示手机充电器的电路原理图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步详细的说明。

图1示意性地显示了本实用新型一种实施方式的手机充电器系统。

如图1所示，手机充电器包括输入整流滤波电路1、DC-DC变换电路2、主控电路3、电源电路4、变压器5、次级整流滤波电路6、USB输出电路7、电压控制电路8。输入整流滤波电路1发送滤波信号至DC-DC变换电路2；DC-DC变换电路2发送开关变换信号至变压器5；变压器5发送变压信号至次级整流滤波电路6和电源电路4；次级整流滤波电路6发送滤波信号至USB输出电路7；USB输出电路7发送电输出信号至电压控制电路8；电源电路4与电压控制电路8分别发送电源信号与控制信号至主控电路3，电源电路4给主控电路3供电，主控电路3控制DC-DC变换电路的开关变换；主控电路发送控制信号至DC-DC变换电路。

图2示意性地显示了图1所示的手机充电器充电工作的电路原理。

如图2所示，输入整流滤波电路1包括外壳上的国标第一扁插脚L第二扁插脚N、保险F1、X电容CX1、整流桥BD1、第一滤波电容C1、第二滤波电容C2、滤波电感L1，第一扁插脚L为相线输入与保险F1的一端相连；保险F1的另一端与整流桥的第一端口、X电容CX1的一端连接；整流桥BD1的另一输入端与国标第二扁插脚N及X电容CX1的另一端连接，其中，N为零线；整流桥BD1的正极端与第一滤波电容C1、第二滤波电容C2、滤波电感L1组成的滤波电路的正极端连接，整流桥BD1的负极端与由第一滤波电容C1、第二滤波电容C2、滤波电感L1组成的滤波电路的负极端连接。

本实施例中，输入整流滤波电路是把90-264V的交流电变为高品质的直流电，为DC-DC变换电路提供高品质的直流电源。

DC-DC变换电路2包括MOS管Q1、电阻R6、电容C9、二极管D3组成的浪涌吸收电路，MOS管Q1的源极与变压器初级的同名端第二端口相连；MOS管Q1的栅极与主控电路3连接；MOS管Q1的漏极与电流检测电阻R21的一端连接；浪涌吸收电路接在MOS管Q1的源极与滤波电路的正极端之间。MOS管Q1是“开关”工作形式，Q1的开关会使变压器初级产生浪涌电流和浪涌电压，浪涌吸收电路就是为了抑制这些浪涌电流和浪涌电压，避免Q1被浪涌电流和浪涌电压损坏。

主控电路3包括PWM调制器U1、电流检测电阻R21、高电压检测第十二电阻R12、第十三电阻R13、第三启动电阻R3、第四启动电阻R4。第三启动电阻R3的一端与输入整流滤波电路1的正极端连接，其另一端与第四启动电阻R4连接；第四启动电阻R4的另一端与PWM调制器U1相连；电流检测电阻R21检测到的电流信号由PWM调制器U1处理；PWM调制器U1同时还处理电压控制电路8反馈来的电压信号。第三启动电阻R3和第四启动电阻R4在电路上电时为PWM调制器U1提供工作电流，启动完毕后，PWM调制器U1由电源电路供电，第三启动电阻R3、第四启动电阻R4不起作用，高电压检测第十二电阻R12、第十三电阻R13监测到变压器输出异常时，PWM调制器U1关闭，从而保护MOS管Q1、变压器5。

电源电路4包括输入端、由二极管D4与电容C5组成的整流滤波电路、由第五电阻R5、第十电阻R10、三极管Q2、稳压管ZD3和电容C3组成的稳压电路。输入端即变压器反馈绕组同名端第四端口与整流滤波电路连接；整流滤波电路与稳压电路连接；稳压电路与主控电路连接。变压器反馈绕组的输出电压经二极管D4整流与电容C5滤波后提供给稳压电路，稳压电路的关键元件是三极管Q2，第五电阻R5与第十电阻R10给稳压电路提供偏置电流，稳压管ZD3控制稳压电路的输出电压，稳压电路的输出电压经电容C3滤波后供给PWM调制器U1作为PWM调制器U1的工作电压。

变压器5由初级绕组、次级绕组、反馈绕组组成。初级绕组同名端第二端口与DC-DC变换电路2连接；初级绕组异名端第一端口与输入整流滤波电路1连接；次级绕组同名端第五端口与次级整流滤波电路连接6；反馈绕组同名端第四端口与电源电路4连接。变压器是能量传输器件，初级绕组将电能变成磁场能，次级绕组把磁场能变成电能并予以释放。

次级整流滤波电路6包括整流二极管D2、滤波电容C6。整流二极管D2的阳极与变压器次级绕组同名端第五端口连接，整流二极管D2的阴极与滤波电容C6的正极连接。D2将变压器次级绕组释放的脉冲电压进行整流，变成直流电，滤波电容C6将该直流电滤波变成平稳的直流电压。

USB输出电路7包括USB、连接线，USB的第一端口与第四端口分别与次级整流滤波电路6的正极、负极连接；连接线连接USB的第二端口与第三端口。USB把次级整流滤波电路输出的平稳直流电压输出，以供手机充电用，连接USB的第二端口与第三端口的连接线一般采用线路板铜箔直接连接。

本实施例中，电压控制电路8包括控制IC的U2、电压取样第二十三电阻R23、第二十九电阻R29、信号光电传输电路U4，控制IC的U2与电压取样第二十三电阻R23、第二十九电阻R29、信号光电传输电路U4A连接。第二十三电阻R23、第二十九电阻R29取样USB输出电路7的输出电压后将取样电压送与控制IC的U2处理后，经信号光电传输电路U4传给PWM调制器U1，PWM调制器U1实时调节其控制脉冲的宽度，从而实现USB输出电压的稳定。

信号光电传输电路U4包括光电信号输出电路U4A和光电信号接收电路U4B，光电信号接收电路U4B与主控电路的PMW调制器U1连接，电压取样第二十三电阻R23、电压取样第二十九电阻R29对USB输出电压取样后发送取样电压至控制ICU2，控制ICU2把处理后的取样电压发送至光电信号输出电路U4A，光电信号输出电路U4A把取样电压的电信号转化为光信号发送至光电信号接收电路U4B，光电信号接收电路U4B将接收到的光信号转化为取样电压的电信号发送至主控电路中

本实用新型手机充电器是针对国标手机的充电方案，成本低、结构简单、效率高，具有过热、过流、短路等保护功能。

以上所述的是本实用新型的一些实施方式。对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型创造构思的前提下，做出的若干变形和改进都属于本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.手机充电器包括输入整流滤波电路(1)、DC-DC变换电路(2)、主控电路(3)、电源电路(4)、变压器(5)、次级整流滤波电路(6)、USB输出电路(7)、电压控制电路(8)，

所述输入整流滤波电路(1)发送滤波信号至DC-DC变换电路(2)，

所述DC-DC变换电路(2)发送开关变换信号至变压器(5)，

所述变压器(5)发送变压信号至次级整流滤波电路(6)和电源电路(4)，

所述次级整流滤波电路(6)发送滤波信号至USB输出电路(7)，

所述USB输出电路(7)发送输出信号至电压控制电路(8)，

所述电源电路(4)与电压控制电路(8)分别发送电源信号与控制信号至主控电路(3)，

所述主控电路(3)发送控制信号至DC-DC变换电路(2)。

2.根据权利要求1所述的手机充电器，其特征在于，

所述输入整流滤波电路(1)包括外壳上的国标第一扁插脚L、国标第二扁插脚N、保险F1、X电容CX1、整流桥BD1、第一滤波电容C1、第二滤波电容C2、滤波电感L1，

所述第一扁插脚L为相线输入与保险F1的一端相连,

所述保险F1的另一端与整流桥BD1的第一输入端、X电容CX1的一端连接,

所述整流桥BD1的另一输入端与国标第二扁插脚N及X电容CX1的另一端连接，其中N为零线,

所述整流桥BD1的正极端与第一滤波电容C1、第二滤波电容C2、滤波电感L1组成的滤波电路的正极端连接,

所述整流桥BD1的负极端与第一滤波电容C1、第二滤波电容C2、滤波电感L1组成的滤波电路的负极端连接。

3.根据权利要求1所述的充电器，其特征在于，

所述变压器(5)由初级绕组、次级绕组、反馈绕组组成，

所述初级绕组同名端第二端口与DC-DC变换电路(2)连接,

所述初级绕组异名端第一端口与输入整流滤波电路(1)连接,

所述次级绕组同名端第五端口与次级整流滤波电路(6)连接,

所述反馈绕组同名端第四端口与电源电路(4)连接。

4.根据权利要求1-3任一项所述的手机充电器，其特征在于，

所述DC-DC变换电路(2)包括MOS管Q1和由电阻R6、电容C9、二极管D3组成的浪涌吸收电路，

所述MOS管Q1的源极与变压器初级的同名端第二端口相连；

所述MOS管Q1的栅极与主控电路(3)连接,

所述MOS管Q1的漏极与电流检测电阻R21的一端连接,

所述浪涌吸收电路接在MOS管Q1的源极与滤波电路的正极端之间。

5.根据权利要求1所述的手机充电器，其特征在于，

所述主控电路(3)包括PMW调制器U1、电流检测电阻R21、高电压检测第十二电阻R12、高电压检测第十三电阻R13、启动第三电阻R3、启动第四电阻R4,

所述启动第三电阻R3的一端与输入整流滤波电路(1)的正极端连接，其另一端与启动第四电阻R4连接；启动第四电阻R4的另一端与PWM调制器U1相连,

所述电流检测电阻R21检测到的电流信号由PWM调制器U1处理,

所述PWM调制器U1同时还处理电压控制电路(8)反馈来的电压信号。

6.根据权利要求1所述的手机充电器，其特征在于，

所述电源电路(4)由输入端、整流滤波电路、稳压电路，其中整流滤波电路包括第四二极管D4和第五电容器C5，稳压电路包括第五电阻R5、第十电阻R10、第二三极管Q2、第三稳压管ZD3、第三电容C3,

所述输入端即变压器反馈绕组同名端第四端口与整流滤波电路连接,

所述整流滤波电路与稳压电路连接,

所述稳压电路与主控电路(3)连接。

7.根据权利要求1所述的手机充电器，其特征在于，

所述次级整流滤波电路(6)包括整流二极管D2、滤波电容C6，

所述整流二极管D2的阳极与变压器次级绕组同名端第五端口连接，

所述整流二极管D2的阴极与滤波电容C6的正极连接。

8.根据权利要求1所述的手机充电器，其特征在于，所述USB输出电路(7)包括USB、连接线，USB的第一端口与第四端口分别与次级整流滤波电路(6)的正极、负极连接；连接线连接USB的第二端口与第三端口。

9.根据权利要求1任一项所述的手机充电器，其特征在于，

所述电压控制电路(8)包括控制ICU2、电压取样第二十三电阻R23、电压取样第二十九电阻R29、信号光电传输电路U4，

所述控制ICU2与电压取样第二十三电阻R23、电压取样第二十九电阻R29、信号光电传输电路U4串联。

10.根据权利要求9所述的手机充电器，其特征在于，

所述的信号光电传输电路U4包括光电信号输出电路U4A和光电信号接收电路U4B，

所述光电信号接收电路U4B与主控电路(3)的PMW调制器U1连接，

所述电压取样第二十三电阻R23、电压取样第二十九电阻R29对USB输出电压取样后发送取样电压至控制ICU2，

所述控制ICU2把处理后的取样电压发送至光电信号输出电路U4A，

所述光电信号输出电路U4A把取样电压的电信号转化为光信号发送至光电信号接收电路U4B，

所述光电信号接收电路U4B将接收到的光信号转化为取样电压的电信号发送至主控电路(3)中。