CN209963779U - 电源适配器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电源适配器，包括：微控制器、交流‑直流变换器、直流‑直流变换器、USB输出接口、电池以及至少两个开关支路；所述电池通过所述直流‑直流变换器与所述微控制器连接，所述至少两个开关支路的控制端分别与所述微控制器连接，所述交流‑直流变换器通过一开关支路与所述直流‑直流变换器连接，所述交流‑直流变换器还通过另一开关支路与所述USB输出接口连接，所述微控制器还与所述USB输出接口连接。本申请实施例提供实现带移动电源功能的电源适配器既可保证适配器的可靠性和兼容性，又优化资源，降低方案的成本，在保证适配器和移动电源功能的情况下，满足消费者的使用需求。

Description

电源适配器

技术领域

本实用新型涉及电源适配器技术领域，尤其涉及一种电源适配器。

背景技术

随着智能化、网络化的不断发展，电子产品种类繁多，而且功能得到不断地拓展，器件的集成数量越来越来，电子产品的续航能力受到诸多挑战，适配器的使用，对电子产品的续航也显得尤为重要，电子产品续航能力不仅仅体现在电池容量，而且体现在相应的充电设备的充电时间；电源适配器在人们生活中随处可见，电源适配器是否具有快速充电能力被人们普遍看重。但是，人们在户外环境或者所处的环境没有支持适配器供电的交流变换AC插座时，此时需要对电子产品进行充电需要采用移动电源等类似的电量存储设备，给用户带来了额外的负担，从而将移动电源和适配器结合设置为一体，能够提升人们对于移动电源灯电量存储设备的便携性，也方便用户对于电子产品的使用。

但是，现有的移动电源和电源适配器相互结合为一体的产品，仅仅是将移动电源和适配器封装在同一壳体内，在内部控制电路上关联性小，还是需要通过外接充电设备给移动电源电池充电或者同一壳体内的适配器和移动电源进线拆装组合给移动电源电池进行充电，从而使得整个产品需要外接的线路多，操作繁琐，影响了用户体验。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种电源适配器，以解决移动电源与适配器一体化产品需要通过外接充电设备给移动电源电池充电造成操作繁琐的技术问题。

本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案如下：

根据本实用新型的第一个方面，提供的一种电源适配器，包括：微控制器、交流-直流变换器、直流-直流变换器、USB输出接口、电池以及至少两个开关支路；所述电池通过所述直流-直流变换器与所述微控制器连接，所述至少两个开关支路的控制端分别与所述微控制器连接，所述交流-直流变换器通过一开关支路与所述直流-直流变换器连接，所述交流-直流变换器还通过另一开关支路与所述USB输出接口连接，所述微控制器还与所述USB输出接口连接。

具体的，通过微控制器与USB输出接口的交互，再通过控制不同输出的开关支路开启与关闭来实现移动电源和适配器的切换，采用同一的微控制器进行控制，与现有产品的实现方式完全不同。微控制器首先检测USB输出接口是否有负载，若USB输出接口有负载，交流-直流变换器连接USB输出接口处于工作状态，微控制器关闭直流-直流变换器输出端的开关支路，让交流-直流变换器输出工作，实现适配器对充电设备的充电；当微控制器检测到充电设备充满电或者拔出后，微控制器控制打开直流-直流变换器输出开关支路，电池通过交流-直流变换器再到直流-直流变换器连接工作，实现对电池的充电。当交流-直流变换器无法工作时，微控制器的I2C/FB反馈引脚实现对直流-直流变换器的控制，再通过微控制器控制直流-直流变换器输出开关管的打开，通过微控制器与USB输出接口之间的连接引脚进行协议识别，实现对充电设备的充电功能。

本实用新型实施例提供的电源适配器，通过微控制器与放电设备的交互，再通过微控制器对充电开关管的控制，实现在USB输出接口不工作时或者充电设备已经充满电后，通过交流-直流变换器对移动电源的电池充电。另外，微控制器对不同开关管的控制，以实现移动电源充电和输出的转换，从而实现带移动电源功能的适配器的使用。本实用新型提供实现带移动电源功能的电源适配器既可保证适配器的可靠性和兼容性，又优化资源，降低方案的成本，在保证适配器和移动电源功能的情况下，满足消费者的使用需求。

附图说明

图1为本实用新型实施例的一种电源适配器电路原理结构图；

图2为本实用新型实施例的另一种电源适配器电路原理结构图；

图3为本实用新型实施例的又一种电源适配器电路原理结构图；

图4为现有的移动终端和适配器的结构状态示意图；

图5为本实用新型实施例1涉及的移动终端和适配器的结构状态示意图。

本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

为了使本实用新型所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚、明白，以下结合附图和实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

如图1所示，本实用新型实施例提供了一种电源适配器300，其包括：微控制器MCU310、交流-直流变换器AC-DC 330、直流-直流变换器DC-DC 320、USB输出接口340、电池350以及至少两个开关支路；所述电池350通过所述DC-DC320与所述MCU310连接；所述至少两个开关支路的控制端分别与所述MCU310连接，所述AC-DC330通过一开关支路与所述DC-DC320连接，所述AC-DC330还通过另一开关支路与所述USB输出接口340连接，所述MCU310还与所述USB输出接口340连接。

具体的，MCU310检测USB输出接口340是否有负载，若USB输出接口340接有负载，且AC-DC330的输入端外接有交流电源，则MCU310控制交流-直流变换器330与USB输出接口之间的开关支路导通，使得AC-DC330为USB输出接口供电。其中，MCU310可根据与USB输出接口之间的充电协议沟通，控制AC-DC的输出参数，以保证USB输出接口的充电效率及充电安全。

此时，作为一种实施方式，MCU310可控制DC-DC320与AC-DC330之间的开关支路导通，使得AC-DC330在给USB输出接口充电的同时，也通过DC-DC320为电池充电。作为另一种实施方式，MCU10可控制DC-DC320与AC-DC330之间的开关支路关断，使得AC-DC输出的电压/电流全部用于给充电设备充电，提升充电速度。

当MCU310检测到充电设备充满电或者拔出后，MCU310控制AC-DC320与USB输出接口340之间的开关支路断开，停止为充电设备充电。MCU控制AC-DC330与DC-DC320之间的开关支路导通，使得外部交流电源通过AC-DC330、DC-DC320对电池350充电。

当USB输出接口340接有负载并且AC-DC330的输入端未接有交流电源时，需通过电池对USB输出接口外接的充电设备进行充电。此时MCU310控制USB输出接口与AC-DC330之间的开关支路导通，并控制DC-DC320与AC-DC330之间的开关支路断开，使得电池通过DC-DC320及MCU对USB输出接口外接的充电设备进行充电。其中，MCU310与USB输出接口340之间的连接引脚进行协议识别，并根据协议，通过反馈引脚I2C/FB实现对DC-DC320的控制。

需要说明的是，上述MCU 310的功能可通过现有的快充芯片实现，AC-DC、DC-DC、电池与USB输出接口等均可市售的器件。本实用新型所申请保护的是MCU、AC-DC、DC-DC、电池与USB输出接口等元器件之间的连接结构，并通过上述连接结构将已有的元器件进行连接，以解决前文提到的技术问题。

本实施例的电源适配器，通过微控制器控制至少两个开关支路关断或导通，形成不同的充电回路，使得在有外接交流电源时可以作为适配器为外接的充电设备充电，还可同时为内部的电池充电；在没有外接交流电源时可以作为移动电源为外接设备充电。

进一步的，所述USB输出接口340是TYPE-C输出接口。Type-C是一种新的USB接口规范。Type-C接口默认最大支持5V/3A，在实现USB协议以后，能够使输出功率最大支持到前文提到的100W。

进一步的，所述MCU310的第一接口检测引脚与所述TYPE-C输出接口的第一配置通道引脚CC1连接，所述MCU310的第二接口检测引脚与所述TYPE-C输出接口的第二配置通道引脚CC2连接。所述MCU310通过第一配置通道引脚CC1、第二配置通道引脚CC2实现MCU310与TYPE-C输出接口之间的数据交互，如检测TYPE-C输出接口是否具有负载，充电设备反馈已充满信号等等。

进一步的，所述至少两个开关支路包括第一开关管MOS 370和第二开关管MOS380，所述第一MOS370和所述第二MOS380的控制端分别与所述MCU310连接，所述AC-DC330通过所述第一

MOS370连接所述DC-DC320，所述AC-DC330还通过所述第二MOS380连接所述USB输出接口340。

进一步的，所述AC-DC330通过一连接线390与外部电源连接。

当MCU310控制第一MOS370关闭、第二MOS380导通时，AC-DC330外接电源导通，AC-DC330直接向USB输出接口340供电。当MCU310控制第一MOS370关闭、第二MOS380导通时，AC-DC330无外部电源供电，电池通过DC-DC320直接向USB输出接口340供电。当MCU310控制第一MOS370关闭、第二MOS380导通时，AC-DC330外接电源导通，AC-DC330连接DC-DC320后向电池350充电。

进一步的，所述电源适配器300还包括低压差线性稳压器LDO360，所述低LDO器件360一端与所述MCU310连接，另一端连接在所述第一MOS370和所述第二MOS380之间的连接线。LDO即low dropout regulator，是一种低压差线性稳压器。因为MCU一般为低压芯片，而本实施例的输出电压包含3V-21V。所以需通过LDO器件360与MCU310相连，为MCU310工作提供一个稳定的工作电压。

如图2所示，所述MCU310内设置有USB电力输送协议电路，所述USB电力输送协议电路与所述TYPE-C输出接口连接，具体的，USB电力输送协议电路可以包括一协议识别存储器件3100，所述MCU310的引脚与所述TYPE-C输出接口的第一配置通道引脚CC1、第二配置通道引脚CC2连接，通过第一配置通道引脚CC1、第二配置通道引脚CC2进行协议识别匹配，实现适配器的输出功能。

进一步的，所述电源适配器300还包括USB充电保护器件3110，所述USB充电保护器件3110与所述MCU310和所述USB输出接口340连接。USB充电保护器件3110用于USB输出接口340的过载、过压等状态保护。

如图3所示，所述电源适配器300还包括电池管理保护器件3120，所述电池管理保护器件3120连接所述DC-DC320、所述电池350和所述MCU310。电池管理保护器件3120用于电池输出、充电时电压、电量等状态保护。

可选的，所述电源适配器300还包括电量指示灯3130、充电指示灯3140和手电LED灯3150，所述电量指示灯3130、充电指示灯3140和手电LED灯3150分别与所述MCU310连接。

如图4所示，现有的移动电源100在充电时往往需要外接一个独立适配器200，移动电源100和独立适配器200之间可以通过电源线或者触点之类的导通，两者是可分离的。如图5所示，本实施例的电源适配器300将移动电源100和适配器一体化设置，无需设置其他控键，自动实现移动电源的充电。电池、AC-DC、DC-DC、MCU、低压差线性稳压器LDO、TYPE-C口输出接口相连，共同组成带移动电源功能的适配器，能够对不同消费者的充电设备进行充电，以满足消费者在不同环境下的使用需求。

作为示例，本实施例的电源适配器工作过程如下：

第一、适配器状态：MCU通过第一配置通道引脚CC1、第二配置通道引脚CC2检测到TYPE-C输出接口有插入充电设备时，MCU再通过第一配置通道引脚CC1、第二配置通道引脚CC2与充电设备进行协议识别匹配，再将信号传输给MCU，MCU控制AC-DC输出3V～21V电压，因为目前TYPE-C输出接口会有一个默认的电压：5V，所以目前充电技术都是先输出5V再通过协议调整输出电压。

MCU检测到系统已将输出电压调整到5V，然后会将TYPE-C输出接口的第二MOS打开，这样被充电设备就开始进入充电模式。

第二、移动电源工作状态：MCU通过第一配置通道引脚CC1、第二配置通道引脚CC2检测到TYPE-C输出接口有插入充电设备时，MCU再通过第一配置通道引脚CC1、第二配置通道引脚CC2与充电设备进行协议识别匹配，再将信号传输给MCU，MCU控制DC-DC输出3V～21V电压，

MCU检测到AC-DC不工作时，MCU会通过CHARGE引脚控制DC-DC输出的第一MOS打开，再由电池端供电，实现对充电设备的继续充电。

第三、电池充电状态：当MCU检测到TYPE-C输出接口拔出，或者充电设备已经充满电后，MCU先断开TYPE-C输出接口的开关第二MOS。再通过CHARGE引脚，控制DC-DC输出/输入的第一MOS工作，实现AD-DC器件对DC-DC的供电，再由MCU控制DC-DC对电池的充电。

本实用新型实施例提供的电源适配器，通过MCU与放电设备的交互，再通过MCU对充电MOS的控制，实现在USB输出接口不工作时或者充电设备已经充满电后，通过AC-DC对移动电源的电池充电。另外，MCU对不同MOS的控制，以实现移动电源充电和输出的转换，从而实现带移动电源功能的适配器的使用。本实用新型提供实现带移动电源功能的电源适配器既可保证适配器的可靠性和兼容性，又优化资源，降低方案的成本，在保证适配器和移动电源功能的情况下，满足消费者的使用需求。

以上参照附图说明了本实用新型的优选实施例，并非因此局限本实用新型的权利范围。本领域技术人员不脱离本实用新型的范围和实质内所作的任何修改、等同替换和改进，均应在本实用新型的权利范围之内。

Claims (10)

1.一种电源适配器，其特征在于，包括：微控制器、交流-直流变换器、直流-直流变换器、USB输出接口、电池以及至少两个开关支路；所述电池通过所述直流-直流变换器与所述微控制器连接，所述至少两个开关支路的控制端分别与所述微控制器连接，所述交流-直流变换器通过一开关支路与所述直流-直流变换器连接，所述交流-直流变换器还通过另一开关支路与所述USB输出接口连接，所述微控制器还与所述USB输出接口连接。

2.根据权利要求1所述的电源适配器，其特征在于，所述USB输出接口是TYPE-C输出接口。

3.根据权利要求2所述的电源适配器，其特征在于，所述微控制器内设置有USB电力输送协议电路，所述USB电力输送协议电路与所述TYPE-C输出接口连接。

4.根据权利要求2所述的电源适配器，其特征在于，所述微控制器的第一接口检测引脚与所述TYPE-C输出接口的第一配置通道引脚连接，所述微控制器的第二接口检测引脚与所述TYPE-C输出接口的第二配置通道引脚连接。

5.根据权利要求1所述的电源适配器，其特征在于，所述至少两个开关支路包括第一开关管和第二开关管，所述第一开关管和所述第二开关管的控制端分别与所述微控制器连接，所述交流-直流变换器通过所述第一开关管连接所述直流-直流变换器，所述交流-直流变换器还通过所述第二开关管连接所述USB输出接口。

6.根据权利要求5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，所述低压差线性稳压器一端与所述微控制器连接，另一端连接所述第一开关管和所述第二开关管之间的连接线。

7.根据权利要求1所述的电源适配器，其特征在于，所述电源适配器还包括USB充电保护器件，所述USB充电保护器件与所述微控制器和所述USB输出接口连接。

8.根据权利要求1所述的电源适配器，其特征在于，所述电源适配器还包括电池管理保护器件，所述电池管理保护器件连接所述直流-直流变换器、所述电池和所述微控制器。

9.根据权利要求1所述的电源适配器，其特征在于，所述交流-直流变换器通过一连接线与外部电源连接。

10.根据权利要求9所述的电源适配器，其特征在于，所述电源适配器还包括电量指示灯、充电指示灯和手电LED灯，所述电量指示灯、充电指示灯和手电LED灯分别与所述微控制器连接。

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