CN205960752U - 一种交流宽电压输入小功率自适应充电器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种交流宽电压输入小功率自适应充电器，包括：一整流滤波电路；一变压器T1，T1的原边绕组Lp与功率MOS管Q1和第一电阻串联后接在整流滤波电路的正负极直流输出端上，T1的副边绕组连接负载，Q1的漏极连接T1原边绕组的一端，Q1的源极经由第一电阻后接地；一原边控制PWM控制器U1，U1的电源端连接T1的辅助绕组,电阻R9和第二电阻串联后跨接在T1辅助绕组的两端，U1的电压采样端接在电阻R9和第二电阻之间，U1的电流采样端接在Q1的源极和第一电阻之间，U1的输出端连接Q1的栅极。本技术方案体积小，成本低，能效高，功耗低。
Description
技术领域
本实用新型属于AC/DC转换充电器，尤其涉及一种交流宽电压输入小功率自适应充电器。
背景技术
现有技术中，充电器通过其内部的电压采样反馈单元检测变压器副边(次级)的滤波电容两端的电压(也即充电器的输出电压)，然后将检测到的电压通过电压采样反馈单元处理后反馈给脉冲宽度调制(Pulse Width Modulation，简称为：PWM)控制器，从而控制输出电压，将充电器的输出电压维持在用户预先设定的电压(比如5V)。
现有技术中的副边调节反激式充电器存在下述问题与缺点：
1、组件数目多，电路板空间大，可靠性低，产品成本过高，造成用户使用成本加大；并且，用户对小型化充电器更加青睐与热爱；
2、副边采样电路增加产品功耗，并且效率低，随着市场、用户对节约能源愈来愈重视，要求降低损耗、最大提供效率；
3、充电对象针对性强，不能适应各种充电对象使用。不同手机的充电器不能通用，即使遇到通用的，但是充电效率与时间比较长，不能快速充电。
发明内容
为了解决上述的技术问题，本实用新型的目的是提供一种交流宽电压输入小功率自适应充电器，在变压器原边检测输出信息，消除了副边的采样电路；减少组件数目，降低整体电路的复杂性，体积小低成本；提高产品能效，降低功耗，满足国际能效标准要求。
为了达到上述的目的，本实用新型采用了以下的技术方案：
一种交流宽电压输入小功率自适应充电器，包括：一整流滤波电路；该整流滤波电路具有连接交流电的输入端和带正负极的直流输出端；一变压器T1，变压器T1的原边绕组Lp与功率MOS管Q1和第一电阻串联后接在整流滤波电路的正负极直流输出端上，变压器T1的副边绕组Ls通过充电接口连接负载，功率MOS管Q1的漏极连接变压器T1原边绕组的一端，功率MOS管Q1的源极经由第一电阻后接地；一原边控制PWM控制器U1，原边控制PWM控制器U1的电源端VDD连接变压器T1的辅助绕组Laux,电阻R9和第二电阻串联后跨接在变压器T1辅助绕组Laux的两端，原边控制PWM控制器U1的电压采样端FB接在电阻R9和第二电阻之间，原边控制PWM控制器U1的电流采样端CS接在功率MOS管Q1的源极和第一电阻之间，原边控制PWM控制器U1的输出端GD连接功率MOS管Q1的栅极。
反映输出电流的变压器T1的原边绕组Lp、功率MOS管Q1和第一电阻一侧电流的电流采样信号引入到原边控制PWM控制器U1，反映输出电压的辅助绕组Laux上的反馈电压通过分压电阻R9和第二电阻后引入到U1；控制器U1的PWM占空比是由反馈电压对应的误差放大器输出与电流取样信号决定的，这样组成的恒压恒流电路通过原边反馈控制，利用尽量少的材料元件，达到了输出恒流恒压的控制目的，极大节省空间与材料成本。
作为优选，所述整流滤波电路该整流滤波电路包括整流桥DB1，整流桥BD1把交流电整流成直流电，电阻R1、电感L1、电容E1和电容E2组成π型滤波器。
作为优选，所述原边控制PWM控制器U1的型号为G1102或OB2532。
作为优选，第三电阻和电容E3串联后接在整流滤波电路的正负极直流输出端上，这样第三电阻和电容E3形成高压启动电路。
作为优选，电阻R4、电容C1和二极管D1串联后接在变压器T1的原边绕组Lp的两端上，电阻R5与电阻R4和电容C1并联，这样二极管D1、电容C1、电阻R4、电阻R5组成RCD钳位电路。用于吸收功率MOS管Q1关断瞬间漏源端尖峰电压；
作为优选，第一电阻为并联的电阻Rs1和电阻Rs2；第二电阻为并联的电阻R10和电阻R11。方便准确调整。
作为优选，变压器T1的副边绕组连接二极管D3和第一电容组成的副边整流滤波电路，副边整流滤波电路的输出端连接USB充电协议端口控制芯片U2和USB接口，USB接口的电源端连接副边整流滤波电路的输出端，USB接口的数据端连接USB充电协议端口控制芯片U2的输出端。这样通用性好，自适应、自动识别各种充电对象使用，对市场上所有手机以及手持平板电脑都可以充电，节约资源。
进一步优选，电阻R12和电容C4串联后与二极管D3并联，这样电阻R12、电容C4形成二极管D3关断瞬间吸收电路。
进一步优选，副边整流滤波电路的输出端跨接电阻R13，电阻R13是次级假负载，避免输出空载时电压不稳定，出现震荡。
进一步优选，USB充电协议端口控制芯片U2型号为NS3602或CW3005F。
本实用新型由于采用了以上的技术方案，该原边反馈反激式恒流恒压充电器，在变压器原边检测输出信息，消除了副边的采样电路；减少组件数目，降低整体电路的复杂性，结构简单，节约空间，体积小，成本低；提高产品能效，降低功耗，满足国际能效标准要求；通用性好，自适应、自动识别各种充电对象使用，对市场上所有手机以及手持平板电脑都可以充电，节约资源。
附图说明
图1是本实用新型的电路原理图。
具体实施方式
下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确的限定。
在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
如图1所示的一种交流宽电压输入小功率自适应充电器，包括：
一整流滤波电路；该整流滤波电路具有连接交流电的输入端和带正负极的直流输出端；该整流滤波电路包括整流桥DB1，整流桥BD1把交流电整流成直流电，电阻R1、电感L1、电容E1和电容E2组成π型滤波器，以改善EMI性能；
一变压器T1，变压器T1的原边绕组Lp与功率MOS管Q1和第一电阻串联后接在整流滤波电路的正负极直流输出端上，变压器T1的副边绕组Ls通过充电接口连接负载，功率MOS管Q1的漏极连接变压器T1原边绕组的一端，功率MOS管Q1的源极经由第一电阻后接地；
一原边控制PWM控制器U1，原边控制PWM控制器U1的电源端VDD连接变压器T1的辅助绕组Laux,电阻R9和第二电阻串联后跨接在变压器T1辅助绕组Laux的两端，原边控制PWM控制器U1的电压采样端FB接在电阻R9和第二电阻之间，原边控制PWM控制器U1的电流采样端CS接在功率MOS管Q1的源极和第一电阻之间，原边控制PWM控制器U1的输出端GD连接功率MOS管Q1的栅极。
反映输出电流的变压器T1的原边绕组Lp、功率MOS管Q1和第一电阻一侧电流的电流采样信号引入到原边控制PWM控制器U1，反映输出电压的辅助绕组Laux上的反馈电压通过分压电阻R9和第二电阻后引入到U1；控制器U1的PWM占空比是由反馈电压对应的误差放大器输出与电流取样信号决定的，这样组成的恒压恒流电路通过原边反馈控制，利用尽量少的材料元件，达到了输出恒流恒压的控制目的，极大节省空间与材料成本。
本实施例中，第一电阻为并联的电阻Rs1和电阻Rs2；第二电阻为并联的电阻R10和电阻R11；第一电容为并联的电容C10和电容C11。
如图1所示，本实施例中，U1是高精度恒压/恒流输出的原边控制PWM控制器，型号为G1102或OB2532；第三电阻(串联的电阻R2和电阻R3)和电容E3串联后接在整流滤波电路的正负极直流输出端上，这样第三电阻(串联的电阻R2和电阻R3)和电容E3形成高压启动电路；电阻R4、电容C1和二极管D1串联后接在变压器T1的原边绕组Lp的两端上，电阻R5与电阻R4和电容C1并联，这样二极管D1、电容C1、电阻R4、电阻R5组成RCD钳位电路，用于吸收功率MOS管Q1关断瞬间漏源端尖峰电压；Rs1、Rs2是Lp、Q1、RS1//RS2一次侧电流的电流取样电阻，通过取样电阻把电流即时信号送入控制器U1；反映输出电压的辅助绕组Laux上的反馈电压通过分压器R9、R10//R11后引入到U1；控制器U1的PWM占空比是由反馈电压对应的误差放大器输出与电流取样信号决定的；C3是线损补偿电容；Laux、D2、R8、E3是U1工作的电源电路。
如图1所示，本实施例中，变压器T1的副边绕组连接二极管D3和第一电容组成的副边(次级)整流滤波电路，副边整流滤波电路的输出端连接USB充电协议端口控制芯片U2和USB接口，USB接口的电源端连接副边整流滤波电路的输出端，USB接口的数据端连接USB充电协议端口控制芯片U2的输出端。二极管D3、电容C10、电容C11是副边(次级)整流、滤波电路，电阻R12和电容C4串联后与二极管D3并联，这样电阻R12、电容C4形成二极管D3关断瞬间吸收电路。副边整流滤波电路的输出端跨接电阻R13，电阻R13是次级假负载，避免输出空载时电压不稳定，出现震荡。U2是USB充电协议端口控制IC，型号为NS3602或CW3005F，可自动识别充电设备类型，并通过对应的USB充电协议与设备握手，具有自动识别被充电设备的功能，使之获得最大充电电流，在保护充电设备的前提下节省充电时间。USB充电协议端口控制芯片U2的电源端VDD通过电阻R15、电容C6与副边整流滤波电路的输出端连接，这样电阻R15、电容C6形成U2的电源电路。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种交流宽电压输入小功率自适应充电器，其特征在于，包括：
一整流滤波电路；该整流滤波电路具有连接交流电的输入端和带正负极的直流输出端；
一变压器T1，变压器T1的原边绕组Lp与功率MOS管Q1和第一电阻串联后接在整流滤波电路的正负极直流输出端上，变压器T1的副边绕组Ls通过充电接口连接负载，功率MOS管Q1的漏极连接变压器T1原边绕组的一端，功率MOS管Q1的源极经由第一电阻后接地；
一原边控制PWM控制器U1，原边控制PWM控制器U1的电源端VDD连接变压器T1的辅助绕组Laux,电阻R9和第二电阻串联后跨接在变压器T1辅助绕组Laux的两端，原边控制PWM控制器U1的电压采样端FB接在电阻R9和第二电阻之间，原边控制PWM控制器U1的电流采样端CS接在功率MOS管Q1的源极和第一电阻之间，原边控制PWM控制器U1的输出端GD连接功率MOS管Q1的栅极。
2.根据权利要求1所述的一种交流宽电压输入小功率自适应充电器，其特征在于，所述整流滤波电路该整流滤波电路包括整流桥DB1，整流桥BD1把交流电整流成直流电，电阻R1、电感L1、电容E1和电容E2组成π型滤波器。
3.根据权利要求1所述的一种交流宽电压输入小功率自适应充电器，其特征在于，所述原边控制PWM控制器U1的型号为G1102或OB2532。
4.根据权利要求1所述的一种交流宽电压输入小功率自适应充电器，其特征在于，第三电阻和电容E3串联后接在整流滤波电路的正负极直流输出端上，这样第三电阻和电容E3形成高压启动电路。
5.根据权利要求1所述的一种交流宽电压输入小功率自适应充电器，其特征在于，电阻R4、电容C1和二极管D1串联后接在变压器T1的原边绕组Lp的两端上，电阻R5与电阻R4和电容C1并联，这样二极管D1、电容C1、电阻R4、电阻R5组成RCD钳位电路。
6.根据权利要求1所述的一种交流宽电压输入小功率自适应充电器，其特征在于，第一电阻为并联的电阻Rs1和电阻Rs2；第二电阻为并联的电阻R10和电阻R11。
7.根据权利要求1所述的一种交流宽电压输入小功率自适应充电器，其特征在于，变压器T1的副边绕组连接二极管D3和第一电容组成的副边整流滤波电路，副边整流滤波电路的输出端连接USB充电协议端口控制芯片U2和USB接口，USB接口的电源端连接副边整流滤波电路的输出端，USB接口的数据端连接USB充电协议端口控制芯片U2的输出端。
8.根据权利要求7所述的一种交流宽电压输入小功率自适应充电器，其特征在于，电阻R12和电容C4串联后与二极管D3并联，这样电阻R12、电容C4形成二极管D3关断瞬间吸收电路。
9.根据权利要求7所述的一种交流宽电压输入小功率自适应充电器，其特征在于，副边整流滤波电路的输出端跨接电阻R13。
10.根据权利要求7所述的一种交流宽电压输入小功率自适应充电器，其特征在于，USB充电协议端口控制芯片U2型号为NS3602或CW3005F。
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| WO2018188132A1 (zh) * | 2017-04-11 | 2018-10-18 | 深圳市华星光电技术有限公司 | 一种变压器电路以及降低空载功耗的方法 |
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