CN205355884U - 充电器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种充电器，充电器包括第一输出端口和第二输出端口，第一、第二输出端口均包括电源端子、正输出端子、负输出端子和接地端子，电源端子能够按照终端施加于正、负输出端子的控制电压进行输出电压的切换，充电器还包括选通模块和与选通模块相连的控制模块，选通模块分别与第一、第二输出端口的电源端子相连，用以在第一输出端口的电源端子将输出电压切换为非默认输出电压时，关断向第二输出端口的电源端子供电的通路；控制模块用以根据第一输出端口的输出电压输出控制信号，使得选通模块能够根据控制信号对通路进行导通与关断。本实用新型的充电器能够共享同一套电源，简化了充电器的内部结构。

Description

充电器

技术领域

本实用新型涉及充电器领域，尤其涉及一种充电器。

背景技术

随着智能手机的普及，许多用户都拥有不止一部智能手机，且经常会碰到多部智能手机需要同时充电的情形。因此，目前市场上出现了专门针对上述需求设计的具有两个输出端口的充电器，例如，双口交流充电器、双口车载充电器、双口移动充电器等等，上述充电器通过两个输出端口能够同时为两部待充电设备充电，大大提高了用户的方便性。

进一步地，随着大屏幕智能手机的流行以及携带的功能越来越强大，智能手机的待机时间较短的问题愈加突出，使得用户需要时不时地对智能手机进行充电。为了加快智能手机的充电速度，提升用户的体验，目前市场上还出现了提高充电速度的快速充电技术，例如美国高通公司提出的QuickCharge2.0/3.0技术、MTK公司提出的PumpExpress技术以及USBIF提出的Type-CUSBPD技术等等。上述快速充电技术不约而同地使用了提高充电器的输出电压的方法，以此突破输出端口由于不能承受超过最大限制电流的大电流而导致功率受限的问题，从而达到快速充电的目的。

例如，充电器的输出电压一般是5V，若其最大限制电流为1.5A，则其输出端口仅能通过约7.5W的功率，也就是说，该传统的充电器将一个电池额定电量为3500mAH的智能手机充满需要至少2个小时。而使用快速充电技术后，输出电压可以提高至12V，在最大限制限流相同的条件下，充电器的输出端口能通过的功率可以提高至约18W，从而使得电池额定电量仍为3500mAH的智能手机的充电时间大幅度缩短为1个小时以内。

然而，在其中一个输出端口的输出电压提高后，另一个输出端口所连接的待充电设备可能无法承受提高后的输出电压，造成该两个输出端口无法共享同一套电源，需要在充电器的内部设计两路完全独立的电源。

因此，现有的具有两个输出端口的充电器尚存在内部结构较复杂、体积较庞大、制造成本较高等问题。

实用新型内容

基于此，本实用新型的目的在于提供一种能够简化充电器内部结构、减小充电器体积，降低充电器制造成本的充电器。

为了解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案为：

一种充电器，包括第一输出端口和第二输出端口，所述第一、第二输出端口均包括电源端子、正输出端子、负输出端子和接地端子，所述电源端子能够按照终端施加于所述正、负输出端子的控制电压进行输出电压的切换，所述充电器还包括选通模块和与所述选通模块相连的控制模块，所述选通模块分别与所述第一、第二输出端口的电源端子相连，用以在所述第一输出端口的电源端子将所述输出电压切换为非默认输出电压时，关断向所述第二输出端口的电源端子供电的通路；所述控制模块用以根据所述第一输出端口的输出电压输出控制信号，使得所述选通模块能够根据所述控制信号对所述通路进行导通与关断。

进一步地，所述选通模块包括开关元件，所述开关元件的导通与关断受控于所述控制信号，从而控制所述通路的导通与关断。

进一步地，所述开关元件为限流开关芯片，该限流开关芯片的使能引脚受控于所述控制信号。

进一步地，所述开关元件为P型MOS管，所述P型MOS管的栅极与所述控制模块相连，源极与所述第一输出端口的电源端子相连，漏极与所述第二输出端口的电源端子相连，并通过电容连接至接地端。

进一步地，所述控制模块包括电平输出电路，用以在所述第一输出端口的输出电压为默认输出电压时，输出第一电平信号作为所述控制信号以导通所述通路，或者，在所述第一输出端口的输出电压高于默认输出电压时，输出第二电平信号作为所述控制信号以关断所述通路。

进一步地，所述充电器还包括连接于所述控制模块与选通模块之间的模式判断模块，用以根据充电器所在的充电模式判断是否直接输出所述控制信号至所述选通模块。

进一步地，所述充电器还包括与所述模式判断模块相连的模式切换模块，用以对所述充电器的充电模式进行切换。

进一步地，所述输出电压的电压值为5V、9V、12V或者20V中的任意一种。

进一步地，所述输出电压的电压值为3.6V至20V之间，并以0.2V为步进。

进一步地，所述充电器还包括一工作电源，用以为所述充电器提供工作电压。

进一步地，所述工作电源是交流电源、直流电源或者移动电源。

与现有技术相比，本实用新型具有的有益效果是：

通过在充电器内部设置选通模块和与选通模块相连的控制模块，使得充电器的第一输出端口的电源端子切换输出电压时，由控制模块根据该输出电压输出控制信号，并由选通模块根据该控制信号关断向第二输出端口的电源端子供电的通路。也就是说，在第一输出端口的电源端子的输出电压提高时，第二输出端口的电源端子得不到供电，避免了连接于第二输出端口的待充电设备承受提高的输出电压，保证了充电器中能够共享同一套电源，从而简化了充电器的内部结构，减小了充电器的体积，有效地降低了充电器的制造成本。

附图说明

图1为一实施例的充电器为终端充电的应用示意图；

图2为图1中充电器的结构框图；

图3为另一实施例的充电器的结构框图；

图4为传统的具有两个输出端口的充电器的电路原理图；

图5为一实施例的充电器的电路原理图；

图6为一实施例的充电器的电路原理图；

图7为一实施例的充电器的电路原理图。

具体实施方式

以下参考附图，对本实用新型的各实施例予以进一步地详尽阐述。

图1为一实施例的具有两个输出端口的充电器为终端充电的应用示意图。如图1所示，终端200可以是智能手机、平板电脑等待充电设备。充电器100包括第一输出端口110和第二输出端口120。第一、第二输出端口110、120均包括电源端子111、正输出端子112、负输出端子113和接地端子114。

其中，正、负输出端子112、113接受终端200施加的相同或者不同的电压，以使充电器100能够根据侦测得到的正、负输出端子112、113上的电压，向终端200提供与该电压匹配的输出电压，进而使得正、负输出端子112、113向终端200提供与输出电压匹配的充电电流，以此保证充电器100根据终端200的实际需求对终端200进行充电。

例如，若终端200施加0.6V的电压于正输出端子112，并施加0V的电压于负输出端子113，则充电器100向终端200提供的输出电压为5V。若终端200施加3.3V的电压于正输出端子112，并施加0.6V的电压于负输出端子113，则充电器100向终端200提供的输出电压为9V。

较优地，输出电压的电压值为5V、9V、12V或者20V中的任意一种。其中，充电器的默认输出电压为5V，9V、12V或者20V则为充电器的非默认输出电压。

当然，在其他实施例中，输出电压的电压值还可以是步进电压的形式，即电压值在3.6V至20V之间，并以0.2V为步进。其中，充电器的默认输出电压可以是3.6V至5V之间的任意一种电压，也可以仅配置为5V，则其余高于5V的电压视为充电器的非默认输出电压。

输出电压由充电器100中的工作电源提供，该工作电源可以是交流电源，也可以是直流电源，还可以是移动电源。当然，该工作电源还同时为充电器100内部的其余电路结构提供工作电压。

电源端子111能够按照终端200施加于正、负输出端子112、113的控制电压进行输出电压的切换。

以终端200支持快充模式为例，具体地，在充电器100与终端200相连之后，终端200首先在正输出端子112施加大于0.33V的电压，并保持1.25s以上，待充电器100侦测得到正输出端子112上的电压大于0.33V且超过1.25s时，则断开正、负输出端子112、113的短接状态，并通过电阻下拉负输出端子113到接地端。

终端200判断得到充电器100符合USBIFDCP规范时，将在负输出端子113施加小于0.33V的电压，并保持1ms以上，待充电器100侦测得到负输出端子113上的电压小于0.33V且超过1ms时，则判断终端200支持快充模式，并将其自身设置为快充受控状态，即电源端子111能够按照终端200施加于正、负输出端子112、113的控制电压进行输出电压的切换。

需要说明的是，在充电器100为终端200充电的过程中，终端200也能够根据实际需求控制充电器100的电源端子111进行输出电压的切换，或者，退出快充模式，使得充电器100恢复输出默认输出电压。

进一步地，如图2所示，充电器100还包括选通模块130和与选通模块130相连的控制模块140。

其中，选通模块130分别与第一、第二输出端口110、120的电源端子111相连，用以在第一输出端口110的电源端子111a将输出电压切换为非默认输出电压时，关断向第二输出端口120的电源端子111b供电的通路。

当然，在其他实施例中，第一、第二输出端口110、120可以互换，即在第二输出端口120的电源端子111b将输出电压切换为非默认输出电压时，关断向第一输出端口110的电源端子111a供电的通路，本实用新型并不以此为限。

控制模块140用以根据第一输出端口110的输出电压输出控制信号，使得选通模块130能够根据控制信号对通路进行导通与关断。

进一步地，选通模块130包括开关元件，开关元件的导通与关断受控于控制信号，从而控制通路的导通与关断。

该开关元件可以是MOS管、三极管、继电器或者其它具有导通截止特性的开关管。例如，若开关元件为三极管，则三极管的基极与控制模块140相连，发射极与第一输出端口110的电源端子111a相连，集电极与第二输出端口120的电源端子111b相连，以通过控制信号控制三极管的导通与关断。

较优地，开关元件为P型MOS管，P型MOS管的栅极与控制模块140相连，源极与第一输出端口110的电源端子111a相连，漏极与第二输出端口120的电源端子111b相连，并通过电容连接至接地端，使得充电器100内只需要保持极小的通态压降即能够控制P型MOS管的导通与关断，有利于进一步地简化充电器100的内部结构，从而进一步地减小充电器100的体积，进一步地降低充电器100的制造成本。

在另一优选实施例中，开关元件为限流开关芯片，该限流开关芯片的使能引脚受控于控制模块140输出的控制信号。通过使用限流开关芯片，除了具有双向关断特性，以控制通路的导通与关断，还具有过流保护功能，有利于保证充电器100的充电安全。

进一步地，控制模块140包括电平输出电路，用以在第一输出端口110的输出电压为默认输出电压时，输出第一电平信号作为控制信号以导通通路，或者，在第一输出端口110的输出电压高于默认输出电压时，输出第二电平信号作为控制信号以关断通路。

本实施例中，第一电平信号相对于地为低电平，第二电平信号相对于地为高电平。

基于此，当P型MOS管的栅极输入第一电平信号时，其栅极电压低于源极电压，即控制模块140输出的电压低于第一输出端口110的输出电压，使得P型MOS管处于导通状态，进而使得第二输出端口120的电源端子111b得到与终端实际需求相匹配的输出电压。

当P型MOS管的栅极输入第二电平信号时，其栅极电压不低于源极电压，即控制模块140输出的电压不低于第一输出端口110的输出电压，使得P型MOS管处于关断状态，进而使得充电器100的工作电源到第二输出端口120的电源端子111b之间的通路断开。

通过如上所述的设置，充电器100仅通过一套电源，既可以利用第一输出端口110为一个终端200进行快速充电，还可以利用第一、第二输出端口110、120分别对两个终端200进行标准充电，从而简化了充电器100的内部结构，减小了充电器100的体积，有效地降低了充电器100的制造成本。

请参阅图3，在一实施例中，充电器100还包括：连接于控制模块140与选通模块130之间的模式判断模块150，用以根据充电器100所在的充电模式判断是否直接输出控制信号至选通模块130。

其中，充电器100的充电模式包括快充优先模式和平衡优先模式。

快充优先模式指的是无论第二输出端口120是否正在对终端200进行充电，当侦测得到第一输出端口110的电源端子进行了输出电压的提升，则立即关断向第二输出端口120的电源端子供电的通路。

平衡优先模式指的是若第二输出端口120正在对终端200进行充电，则暂时忽略终端200向第一输出端口110发起的快充请求，而是以第一、第二输出端口110、120均输出默认输出电压，同时为两个终端200进行充电。

根据实际的应用场景，充电器100所在的充电模式可以是预先固化的。例如，充电模式预先固化为平衡优先模式，则模式判断模块150判断得到充电器100所在的充电模式为平衡优先模式，进而再通过用以检测第二输出端口120是否连接终端200的负载检测电路，判断快充请求是否需要暂时忽略，即控制信号是否能够直接输出至选通模块130。

充电器100所在的充电模式还可以是可供用户选择的。此时，充电器100还包括与模式判断模块150相连的模式切换模块160，用以对充电器100的充电模式进行切换。

例如，该模式切换模块160对应为充电器100的外部壳体上设置的手拨开关，该手拨开关与模式判断模块150电性连接。

具体地，当该手拨开关按照预设触发方式被用户触发时，向模式判断模块150发送与预设触发方式对应的模式指示信号，模式判断模块150则根据模式指示信号判断得到充电器100所在的充电模式。

进一步地，设手拨开关拨向左边时充电器100所在的充电模式为快充优先模式，拨向右边时充电器100所在的充电模式为平衡优先模式，则当用户将手拨开关拨向左边，模式判断模块150判断得到充电器100所在的充电模式为快充优先模式，此时，模式判断模块150不对控制信号进行阻隔，即控制信号能够直接输出至选通模块130。

本实施例中，模式判断模块150是具有导通截止特性的开关管。当充电器100所在的充电模式为快充优先模式时，开关管导通，使得控制信号直接输出至选通模块130。当充电器100所在的充电模式为平衡优先模式时，还需要负载检测电路进一步判断第二输出端口120是否连接有终端200，若未连接终端200，则开关管导通，使得控制信号直接输出至选通模块130，反之，若连接终端200，则开关管关断，使得控制信号不能输出至选通模块130。

需要说明的是，传统的具有两个输出端口的充电器100内的电源一般由一充电芯片IC1以及电阻R1、电容C1、C2、C3、C4、电感L1等等器件构成，如图4所示。本实用新型中，控制模块140以及模式判断模块150既可以独立于充电芯片IC1，而单独集成于另一芯片中，也可以集成于充电芯片IC1中，以进一步减小充电器100的体积，进一步降低充电器100的制造成本。

图5至图7为一实施例的充电器的电路原理图。

如图5至图7所示，控制模块140以及模式判断模块150集成于充电器内的充电芯片IC1，选通模块130为P型MOS管Q1。第一输出端口USB1的输出电压可以在5V、9V、12V之间切换，第二输出端口USB2的输出电压则仅为默认输出电压5V。

其中，图5中的工作电源为直流电源，图6中的工作电源为交流电源，图7中的工作电源为移动电源。图5至图7中充电器的具体构成以及工作原理如上述各实施例中介绍，在此不再一一赘述。

上述内容，仅为本实用新型的较佳实施例，并非用于限制本实用新型的实施方案，本领域普通技术人员根据本实用新型的主要构思和精神，可以十分方便地进行相应的变通或修改，故本实用新型的保护范围应以权利要求书所要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种充电器，包括第一输出端口和第二输出端口，所述第一、第二输出端口均包括电源端子、正输出端子、负输出端子和接地端子，所述电源端子能够按照终端施加于所述正、负输出端子的控制电压进行输出电压的切换，其特征在于，还包括选通模块和与所述选通模块相连的控制模块，

所述选通模块分别与所述第一、第二输出端口的电源端子相连，用以在所述第一输出端口的电源端子将所述输出电压切换为非默认输出电压时，关断向所述第二输出端口的电源端子供电的通路；

所述控制模块用以根据所述第一输出端口的输出电压输出控制信号，使得所述选通模块能够根据所述控制信号对所述通路进行导通与关断。

2.如权利要求1所述的充电器，其特征在于，所述选通模块包括开关元件，所述开关元件的导通与关断受控于所述控制信号，从而控制所述通路的导通与关断。

3.如权利要求2所述的充电器，其特征在于，所述开关元件为限流开关芯片，该限流开关芯片的使能引脚受控于所述控制信号。

4.如权利要求2所述的充电器，其特征在于，所述开关元件为P型MOS管，所述P型MOS管的栅极与所述控制模块相连，源极与所述第一输出端口的电源端子相连，漏极与所述第二输出端口的电源端子相连，并通过电容连接至接地端。

5.如权利要求1所述的充电器，其特征在于，所述控制模块包括电平输出电路，用以在所述第一输出端口的输出电压为默认输出电压时，输出第一电平信号作为所述控制信号以导通所述通路，或者，在所述第一输出端口的输出电压高于默认输出电压时，输出第二电平信号作为所述控制信号以关断所述通路。

6.如权利要求1所述的充电器，其特征在于，还包括连接于所述控制模块与选通模块之间的模式判断模块，用以根据充电器所在的充电模式判断是否直接输出所述控制信号至所述选通模块。

7.如权利要求6所述的充电器，其特征在于，还包括与所述模式判断模块相连的模式切换模块，用以对所述充电器的充电模式进行切换。

8.如权利要求1至7任一所述的充电器，其特征在于，所述输出电压的电压值为5V、9V、12V或者20V中的任意一种。

9.如权利要求1至7任一所述的充电器，其特征在于，所述输出电压的电压值为3.6V至20V之间，并以0.2V为步进。

10.如权利要求1至7任一所述的充电器，其特征在于，还包括一工作电源，用以为所述充电器提供工作电压。