CN204858709U - 一种电源适配器 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例公开了一种电源适配器，用于实现快速充电的切换。本实用新型实施例方法包括：变压器、电压切换单元以及微控制单元MCU；电源适配器中的微控制单元MCU通过向与之相连的电压切换单元输出高电平或低电平以调节电压切换单元的输出电阻值，与电压切换单元连接变压器根据调节后的输出电阻值确定输出的充电电压值。从而通过MCU加模拟回路就可以实现9V或更高电压的快速充电方案，避免了传统方案中采用高通QC2.0快速充电时电源适配器需要绑定满足QC2.0协议的IC的弊端。

Description

一种电源适配器

技术领域

本实用新型涉及电子设备领域，尤其涉及一种电源适配器。

背景技术

随着大屏幕智能手机的发展，智能手机的耗电也达到了一个新的高度，续航时间如今已经成为了限制智能手机发展的最大瓶颈之一，而随着手机的尺寸不断增大，许多厂商也选择了体积和容量都更大的电池来提升手机的续航表现。不过这也意味着如果想要保证和小容量电池一样的充电时间的话，那么大容量电池需要支持速度更快的充电技术。

目前通过电压切换实现快速充电是快速充电的技术之一，电压切换的快速充电大多选择高通QC2.0方案，支持QC2.0协议的充电器根据手机端在microUSB接口的D+/D—上的加载的电压值，通过IC来调整自身的输出电压和电流。

但是在高通QC2.0快速充电方案中，适配器必须绑定满足QC2.0协议的IC，而满足QC2.0协议标准的IC只有和高通合作的PI和iwatt公司有提供，选择性太少，且价格虚高。

实用新型内容

本实用新型实施例提供了一种电源适配器，只需要一个MCU加模拟回路就可以实现9V或更高电压的快速充电方案，避免了传统方案中采用高通QC2.0快速充电时电源适配器需要绑定满足QC2.0协议的IC的弊端。

第一方面，本实用新型实施例提供了一种电源适配器，包括：

变压器、电压切换单元以及微处理单元(MCU，MicrocontrollerUnit)；

电压切换单元与MCU电连接，MCU通过向电压切换单元输出高电平或低电平以调节电压切换单元的输出电阻值，变压器与电压切换单元电连接，变压器根据调节后的输出电阻值确定输出的充电电压值。

结合第一方面，在第一方面的第一种可能的实现方式中，电压切换单元包括：MOSFETQ1、第一电阻R1、第二电阻R2以及第三电阻R3；MOSFETQ1的栅极与MCU第一引脚电连接，漏极与第二电阻R2的一端电连接，源极接地；第二电阻R2的另一端与第一电阻R1、第三电阻R3电连接，MCU的第一引脚输出高电平时，MOSFETQ1导通，第二电阻R2和第三电阻R3并联；第一电阻R1的一端与变压器电连接，另一端与第三电阻R3串联，第三电阻R3的另一端接地。

结合第一方面或第一方面的第一种可能的实现方式，在第一方面的第二种可能的实现方式中，电源适配器还包括连接于变压器及电压切换单元之间的反馈控制电路，用于维持与电压切换单元之间的连接点的电压稳定。

结合第一方面或第一方面的第一种可能的实现方式，在第一方面的第三种可能的实现方式中，电源适配器还包括：

低压差线性稳压器(LDO，lowdropoutregulator)，MCU通过低压差线性稳压器LDO与变压器电连接，为MCU提供稳定的工作电压。

结合第一方面的第一种可能的实现方式，在第一方面的第四种可能的实现方式中，电源适配器还包括：第四电阻R4，第四电阻R4的一端与MOSFETQ1的栅极电连接，另一端接地，第四电阻R4用于保护MOSFETQ1不被击穿。

结合第一方面或第一方面的第一种可能的实现方式，在第一方面的第五种可能的实现方式中，MCU的第二引脚、第三引脚分别与传输接口的D+、D-电连接，所述MCU用于在接收到待充电设备通过传输接口发送的脉冲宽度调制PWM信号之后输出高电平或低电平。

结合第一方面的第二种可能的实现方式，在第一方面的第六种可能的实现方式中，反馈控制电路与电压切换单元之间的连接点的比较电压为1.265V；第一电阻R1的阻值为90KΩ；第二电阻R2的阻值为27KΩ；第三电阻R3的阻值为30KΩ；电源适配器输出的电压为5V、9V或大于9V的电压。

从以上技术方案可以看出，本实用新型实施例的方案具有如下有益效果：

本实用新型实施例中，电源适配器中包含变压器、MCU和电压切换单元，其中，电压切换单元与MCU电连接，MCU通过向所述电压切换单元输出高电平或低电平以调节电压切换单元的输出电阻值，变压器与电压切换单元电连接，变压器根据调节后的输出电阻值确定输出的充电电压值。从而通过MCU加模拟回路就可以实现9V或更高电压的快速充电方案，避免了传统方案中采用高通QC2.0快速充电时电源适配器需要绑定满足QC2.0协议的IC的弊端。

附图说明

图1为本实用新型实施例中电源适配器的原理图；

图2为本实用新型实施例中电源适配器的电路图；

图3为本实用新型实施例中电源适配器的另一种电路图；

图4为本实用新型实施例中电源适配器的另一种电路图；

图5为本实用新型实施例中电源适配器的另一种电路图。

具体实施方式

本实用新型实施例提供了一种电源适配器，用于实现快速充电切换。下面分别进行详细说明。

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本实用新型保护的范围。

本实用新型的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的实施例能够以除了在这里图示或描述的内容以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

目前，大多数手机的标配的电源适配器(即充电器)为电压5V，电流1A/2A的规格，本实用新型实施例是通过增大充电电压来提升充电功率，从而实现给手机、平板电脑以及其他便携式电子设备进行快速充电。

结合图1，本实用新型实施例中电源适配器1的一个实施例包括：

变压器101、电压控制单元102、MCU103。

电压切换单元102与MCU103电连接，MCU103通过向电压切换单元102输出高电平或低电平以调节电压切换单元102的输出电阻值。

变压器101与电压切换单元102电连接，变压器101根据电压切换单元102调节后的输出电阻值确定输出的充电电压值，电源适配器用该充电电压值为手机等待充电设备充电。

需要说明的是，本实用新型实施例以及后续的实施例中，变压器的一端接入的是交流电，用于将交流电转化成直流电；MCU是指电源适配器中使用的芯片，能够控制高电平或低电平的输出，存在现有技术，此部分不再赘述。

需要说明的是，本实用新型实施例中的电压切换单元102是一种模拟回路，用来根据接收到的高电平或低电平以调节内部的电阻，从而和电源适配器中的其他电路配合使得适配器输出不同的充电电压。

需要说明的是，本实用新型实施例以及后续的实施例中，待充电设备除了手机外，可以为平板电脑以及其他便携式电子设备，具体此处不做限定。

本实用新型实施例中，电源适配器中的微控制单元MCU103通过向与之相连的电压切换单元102输出高电平或低电平以调节电压切换单元102的输出电阻值，与电压切换单元102连接变压器101根据调节后的输出电阻值确定输出的充电电压值。从而通过MCU加电压切换单元的模拟回路就可以实现在普通充电与快速充电之间的切换的方案，避免了传统方案中采用高通QC2.0快速充电时电源适配器需要绑定满足QC2.0协议的IC的弊端。

为了便于理解，下面对电压切换单元中具体模拟回路以及如何调节电压切换单元中的输出电阻值进行详细说明。

请参阅图2，本实用新型实施例中电源适配器2的另一个实施例包括：

变压器201、电压切换单元202、MCU203。

电压切换单元202与MCU203电连接，MCU203通过向电压切换单元202输出高电平或低电平以调节电压切换单元202的输出电阻值。

变压器201与电压切换单元202电连接，变压器201根据电压切换单元202调节后的输出电阻值确定输出的充电电压值，电源适配器用该充电电压值为手机等待充电设备充电。

其中，电压切换单元202的模拟回路中包括：

MOSFETQ1、第一电阻R1、第二电阻R2以及第三电阻R3；

其中，MOSFETQ1的栅极与MCU第一引脚电连接，漏极与第二电阻R2的一端电连接，源极接地；

第二电阻R2的另一端与第一电阻R1、第三电阻R3电连接；

第一电阻R1的一端与变压器201电连接，另一端与第三电阻R3串联，第三电阻R3的另一端接地；

在MCU203的第一引脚输出低电平时，MOSFETQ1未被导通，电压切换单元模拟回路中只有第一电阻R1和第三电阻R3串联，因此电压切换单元中的输出电阻值为第一电阻R1和第三电阻R3串联后的总电阻值，即：Rout＝R1+R3，此时，变压器201输出的充电电压为Vout1，为普通充电电压。

当MCU203的第一引脚输出高电平时，MOSFETQ1导通，从而第二电阻R2接入到模拟回路中，第二电阻R2和第三电阻R3并联，第二电阻R2和第三电阻R3的并联回路与第一电阻R1串联。因此，电压切换单元202中的输出电阻值为第二电阻R2和第三电阻R3并联，再和第一电阻R1串联后的总电阻值，即：Rout＝(R2*R3/(R2+R3))+R1，此时，变压器201输出的充电电压为Vout2，Vout2大于Vout1，Vout2即为快速充电电压。

因此，MCU203通过输出高电平或低电平，从而可以调节电压切换单元202的模拟回路中的输出电阻值，变压器根据模拟回路中输出的电阻值，可以输出不同的电压。

需要说明的是，在本实用新型实施例中，输出高电平或低电平的开关元件不一定是MOSFET，还可以是三极管等开关元件，具体此处不做限定。

另外，在本实用新型实施例中，第一电阻R1、第二电阻R2以及第三电阻R3的阻值可以根据需要输出的具体充电电压而定，具体此处不做限定。

本实用新型实施例中，电源适配器中的电压切换单元由MOSFETQ1、第一电阻R1、第二电阻R2以及第三电阻R3组成，在MOSFETQ1接收到MCU输出的高电平后从而通过导通MOSFETQ1，从而可以调节第一电阻R1、第二电阻R2以及第三电阻R3，使得电压切换单元202的模拟回路中的输出电阻值发生变化，与电压切换单元202中的第一电阻R1连接的变压器201根据调节后的输出电阻值确定输出的充电电压值。从而通过MCU加模拟回路就可以实现普通充电与快速充电之间的切换的方案，避免了传统方案中采用高通QC2.0快速充电时电源适配器需要绑定满足QC2.0协议的IC的弊端。

在实际应用中，电源适配器中的变压器根据电压控制单元输出的电阻值确定输出充电电压值具体的实现方式可以为：由通过变压器改变输出电压来维持反馈控制电路与电压切换单元之间的连接点的电压稳定，变压器输出的电压为充电电压。

请参阅图3，本实用新型实施例中电源适配器3的另一个实施例包括：

变压器301、反馈控制电路302、电压切换单元303、MCU304。

电压切换单元303与MCU304电连接，MCU304通过向电压切换单元303输出高电平或低电平以调节电压切换单元303的输出电阻值。

变压器301与反馈控制电路302连接，反馈控制电路302与电压切换单元303电连接，反馈控制电路302用于维持与电压切换单元303之间的连接点的电压稳定，变压器301根据电压切换单元303调节后的输出电阻值确定输出的电压值，该电压值可以使反馈控制电路302与电压切换单元303之间的连接点的电压值保持不变，变压器此时输出的电压值即为充电电压值，电源适配器通过该充电电压值为接入的电子设备充电。

下面根据各元器件之间的连接，对图3所示的实施例中电压切换的原理进行详细说明：

其中，电压切换单元303的模拟回路中包括：

MOSFETQ1、第一电阻R1、第二电阻R2以及第三电阻R3；

其中，MOSFETQ1的栅极与MCU第一引脚电连接，漏极与第二电阻R2的一端电连接，源极接地；

第二电阻R2的另一端与第一电阻R1、第三电阻R3电连接；

第一电阻R1的一端与变压器201电连接，另一端与第三电阻R3串联，第三电阻R3的另一端接地；

在实际应用中，反馈控制电路302可以是一个集成电路IC，该IC的第一引脚和变压器连接，第二引脚FB和电压控制单元303中的第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3连接，FB点的电压称之为比较电压Vfb。

在MCU304的第一引脚输出低电平时，MOSFETQ1未被导通，电压切换单元模拟回路中只有第一电阻R1和第三电阻R3串联，因此电压切换单元中的输出电阻值为第一电阻R1和第三电阻R3串联后的总电阻值，即：Rout1＝R1+R3，此时反馈控制电路302中的第二引脚FB脚的比较电压Vfb为V1，变压器301输出的充电电压为Vout1，为普通充电电压。

当MCU304的第一引脚输出高电平时，MOSFETQ1导通，从而第二电阻R2接入到模拟回路中，第二电阻R2和第三电阻R3并联，第二电阻R2和第三电阻R3的并联回路与第一电阻R1串联。因此，电压切换单元303中的输出电阻值为：第二电阻R2和第三电阻R3并联，再和第一电阻R1串联后的总电阻值，即：Rout2＝(R2*R3/(R2+R3))+R1。此时，与电压切换单元303连接的反馈控制电路的第二引脚FB的比较电压Vfb由原来的V1变化到V2，变压器301通过输出电压Vout使反馈控制电路302将第二引脚FB点的比较电压Vfb维持到V1，此时变压器301输出的充电电压为Vout2，Vout2大于Vout1，Vout2即为快速充电电压。

需要说明的是，在本实用新型实施例中，输出高电平或低电平的开关元件不一定是MOSFET，还可以是三极管等开关元件，具体此处不做限定。

另外，在本实用新型实施例中，第一电阻R1、第二电阻R2以及第三电阻R3的阻值可以根据需要输出的具体充电电压而定，具体此处不做限定。

另外，需要说明的是，本实用新型实施例中，反馈控制电路302可以是一个集成电路IC，也可以是其他集成电路，具体此处不做具体限制。

本领域的技术人员可以清楚的了解到，以手机的充电器为例，目前标准的充电电压为5V，根据本实用新型实施例，手机充电器可以采用大于5V的电压进行充电，具体可以调节电压切换单元的输出电阻值，实现9V、12V或者大于12V的电压给手机充电。

在一个具体的实施中，第一电阻R1的阻值为90KΩ，第二电阻R2的阻值为27KΩ，第三电阻R3的阻值为30KΩ，电压反馈引脚FB的比较电压为1.265V。

则当MOSFETQ1未导通时，变压器输出的充电电压为Vout1＝(R1+R3)*1.265V/R3＝5.06V，此时FB点的比较电压Vfb＝1.265V。

当MOSFETQ1导通后，R2和R3并联后的总电阻为R4＝R2*R3/(R2+R3)＝30KΩ*27KΩ/(30KΩ+27KΩ)＝14.21KΩ，此时变压器输出的充电电压为Vout2＝(R1+R4)*1.265V/R4＝9.28V，此时FB点的比较电压Vfb仍然维持在1.265V。

如果想要切换到其他的电压，例如：9V、12V电压时，需改变第二电阻R2的阻值。

本实用新型实施例中，电源适配器中有连接在变压器301与电压切换单元303之间的反馈控制电路302，当电压切换单元303的模拟回路中的输出电阻值发生变化时，反馈控制电路302与电压切换单元303之间的连接点的比较电压Vfb发生变化，变压器301通过输出电压Vout使反馈控制电路302将该比较电压Vfb维持不变，此输出电压即为充电电压。从而提高了此方案的可实现性。

在实际应用中，电源适配器中除了以上实施例中的元器件外，还可以包括其他元器件例如：稳压器和保护电阻等元器件。

请参阅图4，本实用新型实施例中电源适配器4的另一个实施例包括：

变压器401、反馈控制电路402、电压切换单元403、MCU404、低压差线性稳压器LDO和第四电阻R4。

其中，变压器401、反馈控制电路402、电压切换单元403、MCU404之间的连接关系以及实现快速充电电压切换的原理与图3所示的实施例所描述的相同，此处不再赘述。

MCU404通过低压差线性稳压器LDO与变压器401电连接，为MCU404提供稳定的工作电压。

第四电阻R4的一端与MOSFETQ1的栅极电连接，另一端接地，第四电阻R4通过放电来保护MOSFETQ1不被击穿。

本实用新型实施例中，电源适配器中通过低压差线性稳压器LDO给MCU404提供稳定的工作电压，通过第四电阻R4来保护MOSFETQ1不被击穿，从而提高了此方案的可实现性。

可选的，作为另一个实施例，电源适配器还可以包括同步整流器，与变压器、反馈控制电路、第一电阻R1、低压差线性稳压器LDO相连，用于减少电源输出端的整流损耗，从而提高转换效率，降低电源适配器的发热。

可选的，作为另一个实施例，电源适配器还可以包括整流滤波器，与变压器连接，用于在变压器将交流电转化成直流电时，得到波形平整的直流电。

电源适配器中的MCU输出高电平的触发条件有多种，以下分别进行说明：

请参阅图5，本实用新型实施例中电源适配器5的另一个实施例包括：

变压器501、电压切换单元502、MCU503。

其中，变压器501、电压切换单元502、MCU503之间的连接关系以及实现快速充电电压切换的原理与图2所示的实施例所描述的相同，此处不再赘述。

本实用新型实施例中，电源适配器具有传输接口504，该传输接口504包括第一端口和第二端口，作为一种实施例，该传输接口可以为USB接口，端口2为D+，端口3为D-，接口电源适配器中的MCU503与传输接口的D+、D-相连，具体的，MCU503的第二引脚、第三引脚分别与USB接口的D+、D-电连接。

当待充电设备接上电源适配器进行充电时，待充电设备通过USB的D+发送第一PWM信号给电源适配器，电源适配器的MCU在接收到待充电设备通过USB接口的D+发送的第一PWM信号之后输出高电平。

需要说明的是，本实用新型实施例中，待充电设备可以为手机、平板电脑以及其他便携式电子设备，具体此处不做限定。

另外，需要说明的是，待充电设备除了通过USB接口的D+发送第一PWM信号给电源适配器以外，也可以通过USB接口的D-发送第一PWM信号，此处具体不做限定。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，本发明实施例中所揭露的装置，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本实用新型各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。

所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本实用新型的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本实用新型各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM，RandomAccessMemory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例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同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (7)

1.一种电源适配器，其特征在于，包括：

变压器、电压切换单元以及微控制单元MCU；

所述电压切换单元与所述MCU电连接，所述MCU通过向所述电压切换单元输出高电平或低电平以调节所述电压切换单元的输出电阻值；

所述变压器与所述电压切换单元电连接，所述变压器根据所述调节后的输出电阻值确定输出的充电电压值。

2.根据权利要求1所述电源适配器，其特征在于，所述电压切换单元包括：

MOSFETQ1、第一电阻R1、第二电阻R2以及第三电阻R3；

所述MOSFETQ1的栅极与所述MCU第一引脚电连接，漏极与所述第二电阻R2的一端电连接，源极接地；

所述第二电阻R2的另一端与所述第一电阻R1、所述第三电阻R3电连接，所述MCU的第一引脚输出高电平时，所述MOSFETQ1导通，所述第二电阻R2和所述第三电阻R3并联；

所述第一电阻R1的一端与所述变压器电连接，另一端与所述第三电阻R3串联，所述第三电阻R3的另一端接地。

3.根据权利要求2所述电源适配器，其特征在于，所述电源适配器还包括连接于所述变压器及所述电压切换单元之间的反馈控制电路，用于维持与所述电压切换单元的连接点的电压稳定。

4.根据权利要求1或2所述的电源适配器，其特征在于，所述电源适配器还包括：

低压差线性稳压器LDO；

所述MCU通过所述低压差线性稳压器LDO与所述变压器电连接，为所述MCU提供稳定的工作电压。

5.根据权利要求2所述的电源适配器，其特征在于，所述电源适配器还包括：

第四电阻R4；

所述第四电阻R4的一端与所述MCU和所述MOSFETQ1的栅极电连接，另一端接地；

所述第四电阻R4用于保护所述MOSFETQ1不被击穿。

6.根据权利要求1或2所述的电源适配器，其特征在于：

所述MCU的第二引脚、第三引脚分别与传输接口的D+、D-电连接；

所述MCU用于在接收到待充电设备通过所述传输接口发送的脉冲宽度调制PWM信号之后输出高电平或低电平。

7.根据权利要求3所述的电源适配器，其特征在于：

所述反馈控制电路与所述电压切换单元之间的连接点的比较电压为1.265V；

所述第一电阻R1的阻值为90KΩ；

所述第二电阻R2的阻值为27KΩ；

所述第三电阻R3的阻值为30KΩ；

所述电源适配器输出的电压为5V、9V或大于9V的电压。