CN206180666U - 充电电路及充电器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种充电电路及充电器。所述充电电路包括整流电路、低通滤波电路、钳位电路、变压器、反馈电路和PWM开关电路，所述变压器包括原边绕组、副边绕组和反馈绕组；所述整流电路、低通滤波电路、钳位电路，原边绕组依次电性连接；所述反馈电路从所述反馈绕组采样，所述PWM开关电路用于从所述反馈电路接收反馈信号从而控制所述原边绕组的通电及断电；还包括同步整流电路、稳压滤波电路和充电控制电路，所述副边绕组、同步整流电路、稳压滤波电路依次电性连接；所述充电控制电路用于适配充电对象；所述PWM开关电路包括芯片SY50135。利用集成PWM控制芯片和MOS开关管的芯片SY50135实施PSR方案，从而实现充电器的小型化、高密度、高转换效率和全电压输入。

Description

充电电路及充电器

技术领域

本实用新型涉及充电电路领域，特别涉及移动终端或移动电源充电器。

背景技术

传统的移动终端或移动电源充电器采用的电路架构一般是两种反馈的反激电源：

一种是SSR架构，PWM控制芯片和MOS开关管都是分离式的，采用光耦反馈输出采用普通肖特基整流。传统的SSR电路工作在电流连续模式和不连续之间，效率高。但是外围元件多。占用空间大，变压器要用大体积，外壳尺寸大，不便于携带。

二种是普通PSR架构，PWM控制芯片和MOS开关管都是分离式的，电路工作在不连续模式。普通PSR架构电路工作峰值电流大，效率无法提升。PWM芯片和MOS开关管分离占用空间很大。输出采用普通肖特基整流，发热量大，效率低，需要大的散热面积才能保证输出长时间稳定工作。产品温升高，产品整个外形体积很大，不便于携带。

实用新型内容

为了克服现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种小型化、高密度、高转换效率、全电压输入的充电电路及充电器，其能解决现有充电电路和充电器体积大、电能转换效率低、发热量多等问题。

本实用新型的目的采用以下技术方案实现：

一种充电电路，包括整流电路、低通滤波电路、钳位电路、变压器、反馈电路和PWM开关电路，所述变压器包括原边绕组、副边绕组和反馈绕组；所述整流电路、低通滤波电路、钳位电路、原边绕组依次电性连接；

所述反馈电路从所述反馈绕组采样，所述PWM开关电路用于从所述反馈电路接收反馈信号从而控制所述原边绕组的通电及断电；

所述充电电路还包括同步整流电路、稳压滤波电路和充电控制电路，所述副边绕组、同步整流电路、稳压滤波电路依次电性连接；所述充电控制电路用于适配充电对象。

优选的，所述反馈电路包括分压电阻、稳压电容和第一二极管；所述分压电阻用于对所述反馈绕组两端的电压分压作为所述反馈信号传递至所述PWM开关电路的反馈端；所述第一二极管与稳压电容用于向所述PWM开关电路供电。

优选的，所述同步整流电路包括DK5V45R10芯片，所述DK5V45R10芯片的A引脚和K引脚之间并联有一包括电阻和电容的支路，所述DK5V45R10芯片的K引脚与所述副边绕组的同名端连接，或所述DK5V45R10芯片的A引脚与所述副边绕组的异名端连接。

优选的，所述低通滤波电路为Π型电路，包括两个差模电容和一个共模电感。

优选的，所述共模电感为共模扼流圈。

优选的，所述整流电路为单相全桥整流电路。

优选的，所述单相全桥整流电路的交流输入端设有用于保险和防雷的保险元件。

优选的，所述充电控制电路包括CW3002D芯片以及与CW3002D芯片连接的外围电路。

优选的，所述PWM开关电路包括矽力杰芯片SY50135及外围电路。

一种充电器，包括外壳、插头、输出接口和电路板，所述插头、电路板和输出接口依次电性连接，所述电路板位于所述外壳内部；其特征在于：所述前述的充电电路。

相比现有技术，本实用新型的有益效果在于：利用集成PWM控制芯片和MOS开关管的PWM开关电路实施PSR方案，自带恒流/恒压功能，工作模式处于电感临界模式，与传统的电感断续DCM模式相比，效率提升2-3％。输出采用同步整流电路替代传统的普通肖特基，效率进一步提升2-3％，不需要额外的散热装置。从而实现充电器的小型化、高密度、高转换效率和全电压输入。

附图说明

图1是本实用新型实施例一提供的充电电路的结构示意图。

图2是本实用新型实施例二提供的充电电路的电路图。

图3是本实用新型实施例三提供的充电器的结构示意图。

具体实施方式

上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本实用新型的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。

如图1所示的充电电路，包括整流电路110、低通滤波电路120、钳位电路130、变压器140、反馈电路180和PWM开关电路190；结合图2，变压器140包括原边绕组(T1A的3-4)、副边绕组(T1A的6-7)和反馈绕组T1B；整流电路110、低通滤波电路120、钳位电路130和原边绕组依次电性连接；反馈电路180从反馈绕组T1B采样，PWM开关电路190用于从反馈电路180接收反馈信号从而控制原边绕组的通电及断电。充电电路还包括同步整流电路150、稳压滤波电路160和充电控制电路170，副边绕组、同步整流电路150、稳压滤波电路160依次电性连接；充电控制电路170用于适配充电对象。

其中，PWM开关电路190包括矽力杰芯片U2(SY50135)及其外围电路(本实施例中为电阻R9和电阻R10)，芯片U2的4引脚通过电阻R9和电阻R10接地。PWM开关电路190还包括启动电阻R1和R2，启动电阻R1和R2从整流电路110的输出端取电或从低通滤波电路120的输出端取电，在充电电路接入市电时，启动电阻R1和R2给芯片U2提供一个启动电压。

反馈电路180用于实现电压反馈以起到稳定输出电压的作用。优选的，反馈电路180包括分压电阻R6、R7和R8、稳压电容C4和第一二极管D2；分压电阻R6、R7和R8用于对反馈绕组T1B两端的电压分压作为反馈信号传递至PWM开关电路190的反馈端，即芯片U2的3引脚；第一二极管D2与稳压电容C4用于向PWM开关电路即芯片U2的1引脚供电。

工作原理：当电源插入AC市电后(85-264V)，经过整流电路110整流将AC电源转换成脉冲直流电，经低通滤波电路120储能滤波和滤除EMI干扰。通过变压器140和PWM开关电路190将高压直流转换成实际要的电压，并经反馈电路180反馈调节稳定变压器140的副边绕组输出电压。再经次极同步整流电路150整流，稳压滤波电路滤波和稳压，得到需要的直流电。

其中PWM开关电路190中的矽力杰芯片U2(SY50135)工作在QR模式，很大程度上可以降低芯片U2、变压器140、同步整流电路150在开通和关断时的损耗，降低产品的发热量。

优选的，整流电路110为单相全桥整流电路BD1，进一步，单相全桥整流电路BD1的交流输入端设有用于保险和防雷的保险元件FR1，如保险丝等。

进一步，低通滤波电路120为Π型EMI滤波电路，包括两个差模电容C1和C2，以及一个共模电感L1。优选的，共模电感L1为共模扼流圈。共模扼流圈是在一个磁环(闭磁路)的上下两个半环上，分别绕制相同匝数但绕向相反的线圈。两个线圈的磁通方向一致，共模干扰出现时，总电感迅速增大产生很大的感抗，从而可以抑制共模干扰，而对差模干扰不起作用。为了更好地抑制共模噪声，共模扼流圈应选用磁导率高，高频性能好的磁芯。差模电容C1和C2通常选用金属膜电容。

钳位电路130的作用是将周期性变化的波形的顶部或底部保持在某一确定的直流电平上。在本实施例中，钳位电路130包括第二二极管D1、电阻R3、电阻R4和电容C3，组成尖峰吸收网络、当开机、关机及有尖峰时，对芯片U2进行钳位保护。二极管的钳位作用是指利用二极管正向导通压降相对稳定，且数值较小(有时可近似为零)的特点，来限制电路中某点的电位。

同步整流电路150包括DK5V45R10芯片D3。DK5V45R10是同步二极管芯片。芯片内部集成了45V功率NMOS管，可以大幅降低传统上完二极管导通损耗，提高整机效率，取代或替换目前市场上常规的的肖特基整流二级管。DK5V45R10芯片包括两个A引脚(1和3)和一个K引脚(2)，应用时，K引脚相当于二极管的阴极，A引脚相当于二极管的阳极。DK5V45R10芯片的A引脚和K引脚之间并联有一包括电阻R12和电容C7的支路。在本实施例中，DK5V45R10芯片的K引脚与副边绕组的同名端连接，构成反向整流；在另一实施例中，DK5V45R10芯片的A引脚与副边绕组的异名端连接，构成正向整流。

优选的，稳压滤波电路160包括电容C5和电容C6。进一步，还包括电阻R11和稳压二极管ZD1，达到进一步滤波和稳定输出电压的目的。

优选的，稳压滤波电路160的输出与USB接口的电源线VDD和GND连接。充电控制电路170包括CW3002D芯片U3和其外围电路电容C8和电阻R15。CW3002D是一款充电宝/USB充电控制IC。CW3002D支持智能手机/平板电脑，广泛用于快速充电和提供系统设计的灵活性生产。CW3002D的4引脚和5引脚分别与USB接口的D+和D-连接。实施例三

如图3所示的充电器，包括外壳210、插头220、输出接口230 和电路板240，插头220、电路板240和输出接口230依次电性连接，电路板240位于外壳210内部，其中电路240包括前述的充电电路。

综合以上特点可以将5V2.4A产品轻轻松松外观尺寸做到长30mm*宽35mm*厚20mm；而整机效率较传统5V2.4A产品效率提升5-6％。整机温度降低10-15度，产品整机寿命在同等外壳同等尺寸的条件下延长使用寿命达2年以上。

对于本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及变形，而所有的这些改变以及变形都应该属于本实用新型权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种充电电路，包括整流电路、低通滤波电路、钳位电路、变压器、反馈电路和PWM开关电路，所述变压器包括原边绕组、副边绕组和反馈绕组；所述整流电路、低通滤波电路、钳位电路、原边绕组依次电性连接；其特征在于：

所述反馈电路从所述反馈绕组采样，所述PWM开关电路用于从所述反馈电路接收反馈信号从而控制所述原边绕组的通电及断电；

还包括同步整流电路、稳压滤波电路和充电控制电路，所述副边绕组、同步整流电路、稳压滤波电路依次电性连接；所述充电控制电路用于适配充电对象。

2.如权利要求1所述的充电电路，其特征在于：所述反馈电路包括分压电阻、稳压电容和第一二极管；所述分压电阻用于对所述反馈绕组两端的电压分压作为所述反馈信号传递至所述PWM开关电路的反馈端；所述第一二极管与稳压电容用于向所述PWM开关电路供电。

3.如权利要求1所述的充电电路，其特征在于：所述同步整流电路包括DK5V45R10芯片，所述DK5V45R10芯片的A引脚和K引脚之间并联有一包括电阻和电容的支路，所述DK5V45R10芯片的K引脚与所述副边绕组的同名端连接，或所述DK5V45R10芯片的A引脚与所述副边绕组的异名端连接。

4.如权利要求1所述的充电电路，其特征在于：所述低通滤波电路为Π型电路，包括两个差模电容和一个共模电感。

5.如权利要求4所述的充电电路，其特征在于：所述共模电感为共模扼流圈。

6.如权利要求1所述的充电电路，其特征在于：所述整流电路为单相全桥整流电路。

7.如权利要求6所述的充电电路，其特征在于：所述单相全桥整流电路的交流输入端设有用于保险和防雷的保险元件。

8.如权利要求1所述的充电电路，其特征在于：所述充电控制电路包括CW3002D芯片以及与CW3002D芯片连接的外围电路。

9.如权利要求1所述的充电电路，其特征在于：所述PWM开关电路包括矽力杰芯片SY50135及外围电路。

10.一种充电器，包括外壳、插头、输出接口和电路板，所述插头、电路板和输出接口依次电性连接，所述电路板位于所述外壳内部；其特征在于：所述电路板包括如权利要求1-8中任一项所述的充电电路。