CN210156968U - 充电器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种充电器，包括：至少两个输出端口；交流‑直流变换单元，用于将输入的交流电压转换为直流电压；至少两个直流‑直流变换单元，用于将交流‑直流变换单元输出的直流电压转换为负载需求的直流电压；检测计算单元，用于检测每个输出端口的负载所需求的直流电压，并根据负载所需求的直流电压确定交流‑直流变换单元的目标输出电压，交流‑直流变换单元根据目标输出电压将输入的交流电压转换为所述目标输出电压，其中，所述目标输出电压大于每个所述输出端口的负载所需求的直流电压中的最大值，且二者的差值处于设定阈值范围内。该充电器具备至少两个输出端口，并且效率较高、损耗和发热较小，大大提高了用户的充电体验。

Description

充电器

技术领域

本实用新型涉及电子技术领域，具体而言涉及一种充电器。

背景技术

随着技术的发展，电子产品及器件得到了广泛的应用，并且随着便携式电子产品的普及，小体积的电源适配器和充电器是未来的趋势。此外，由于一般充电器都是单口充电器，且不同的电子器件由于充电电压等的不同都使用需要各自的充电器，当人们使用多个电子器件，一般需要携带多个充电器，这给用户造成了一定的不便。为此，具备多输出端口的可变电压充电器成为一种需求。

目前市场上已经存在两口或多口的充电器，由于电子产品采用包括PD、QC、PIQ等的各种不同充电协议，其输入电压和电流的需求都不一样，为了能满足每个USB接口输出电压都可变(例如输出5～20V)，对充电器设计要求较高。目前普遍的采用的方法是AC/DC单元输出一个固定电压，后级再加两路BUCK电路(直流转直流)架构输出电子器件需求的电压和电流。目前的电路结构，通常前级输出电压(AC/DC单元的输出电压)会比每路最高输出电压(例如为20V)高，例如AC/DC单元输出的固定电压通常设置为22V～24V，当BUCK电路输出电压为最低电压(例如5V)时，BUCK电路的效率最低，这样充电器的效率就很低，产品的热处理难度就会加大。

因此，有必要对目前的双口或多口充分电器进行改进，以至少克服部分上述问题。

实用新型内容

针对现有技术的不足，本实用新型提出一种充电器，该充电器具备至少两个输出端口，并且效率较高、损耗和发热较小，大大提高了用户的充电体验。

为了克服目前存在的问题，本实用新型一方面提供一种充电器，包括至少两个输出端口，该充电器还包括：

交流-直流变换单元，所述交流-直流变换单元用于将输入的交流电压转换为直流电压；

至少两个直流-直流变换单元，每个所述直流-直流变换单元与一个所述输出端口连接，用于将所述交流-直流变换单元输出的直流电压转换为负载需求的直流电压；

所述检测计算单元用于检测每个所述输出端口的负载所需求的直流电压，并根据检测到的每个所述输出端口的负载所需求的直流电压计算所述交流-直流变换单元的目标输出电压，然后将所述目标输出电压发送至所述交流-直流变换单元，所述交流-直流变换单元根据所述检测计算单元的信号将输入的交流电压转换为所述目标输出电压，

其中，所述目标输出电压大于每个所述输出端口的负载所需求的直流电压中的最大值，且二者的差值处于设定阈值范围内。

在本实用新型的一个实施例中，所述设定阈值范围为1-2V。

在本实用新型的一个实施例中，每个所述输出端口的负载所需求的直流电压相同或不同。

在本实用新型的一个实施例中，所述检测计算单元包括：

协议检测电路，所述协议检测电路用于检测每个输出端口的负载采用的充电协议和所需直流电压；

计算电路，所述计算电路用于基于负载采用的充电协议和所需直流电压确定所述交流-直流变换单元的所述目标输出电压。

在本实用新型的一个实施例中，所述交流-直流变换单元包括：

输入整流和储能电路，所述输入整流和储能电路用于对输入的交流电压进行整流以使输入的交流电压转换为直流电压，并进行储能；

变压器，所述变压器用于将所述输入整流和储能电路转换的直流电压转换为脉冲信号；

同步整流电路，所述同步整流电路用于将所述脉冲信号转为直流电压进行输出；

控制器，所述控制器基于所述检测计算单元确定的所述目标输出电压控制所述变压器和所述同步整流电路以使所述交流-直流变换单元输出所述目标输出电压。

在本实用新型的一个实施例中，所述直流-直流变换单元包括BUCK电路。

在本实用新型的一个实施例中，所述输出端口包括USB接口。

在本实用新型的一个实施例中，所述USB接口包括USB A接口、USB B接口或USB C接口。

在本实用新型的一个实施例中，所述输出端口的输出电压为5-20V。

根据本实用新型的充电器，通过实时检测负载所需要的直流电压，并根据负载所需要的直流电压实时调节交流-直流变换单元的输出电压，使得交流-直流变换单元的输出电压与负载所需要的直流电压相差处于设定阈值范围内，这样由于将直流-直流变换单元的输入和输出控制在设定阈值范围内，输入和输出相差尽可能的小，从而可以使得直流-直流变换单元的效率提高，损耗和发热减小，进而提高用户的充电体验。由于充电器的发热减小，相应地可以减小了充电器散热难度和结构，从而可以减小充电器的体积，提高了充电器的便携性。

附图说明

本实用新型的下列附图在此作为本实用新型的一部分用于理解本实用新型。附图中示出了本实用新型的实施例及其描述，用来解释本实用新型的原理。

附图中：

图1为根据本实用新型一实施例的充电器的示意性截面图。

10 交流-直流变换单元

11 输入整流和储能电路

12 变压器

13 同步整流电路

14 控制器

20 直流-直流变换单元

30 直流-直流变换单元

40 检测计算单元

51 输出端口

52 输出端口

100 充电器

具体实施方式

为了使得本实用新型的目的、技术方案和优点更为明显，下面将参照附图详细描述根据本实用新型的示例实施例。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是本实用新型的全部实施例，应理解，本实用新型不受这里描述的示例实施例的限制。基于本实用新型中描述的本实用新型实施例，本领域技术人员在没有付出创造性劳动的情况下所得到的所有其它实施例都应落入本实用新型的保护范围之内。

在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本实用新型更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本实用新型可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本实用新型发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。

应当理解的是，本实用新型能够以不同形式实施，而不应当解释为局限于这里提出的实施例。相反地，提供这些实施例将使公开彻底和完全，并且将本实用新型的范围完全地传递给本领域技术人员。

在此使用的术语的目的仅在于描述具体实施例并且不作为本实用新型的限制。在此使用时，单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也意图包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。还应明白术语“组成”和/或“包括”，当在该说明书中使用时，确定所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一个或更多其它的特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或组的存在或添加。在此使用时，术语“和/或”包括相关所列项目的任何及所有组合。

为了彻底理解本实用新型，将在下列的描述中提出详细的步骤以及详细的结构，以便阐释本实用新型提出的技术方案。本实用新型的较佳实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本实用新型还可以具有其他实施方式。

在介绍之前，解释一下有关术语在本文中的含义。

Type-C:一种USB接口

Type-A:一种USB接口

Type-B:一种USB接口

PD：USB IF定义的功率传输协议

PDO：功率输出数据

QC3.0：高通的快充协议

PIQ：ANKER的快充协议

图1为根据本实用新型一实施例的充电器100的结构示意图。

如图1所示，本实施例的充电器100包括交流-直流变换单元10、直流-直流变换单元20、直流-直流变换单元30、检测计算单元40和输出端口51、52。

交流-直流变换单元10用于将输入的交流电压转换为直流电压。示例性地，所述输入电压例如为90V-265V的交流电，例如为220V的交流电。

示例性地，在本实施例中，交流-直流变换单元10包括输入整流和储能电路11、变压器12、同步整流电路13和控制器14。输入整流和储能电路11用于对输入的交流电压进行整流以使输入的交流电压转换为直流电压，并进行储能。输入整流和储能电路11可以包括各种整流电路和储能元件，例如整流二极管和用于储能的电容。变压器12用于将输入整流和储能电路11转换的直流电压转换为脉冲信号，并且通过变压器12还将交流-直流变换单元10的输入和输出隔离，从而提高安全性。同步整流电路13用于将所述脉冲信号转为直流电压进行输出。控制器14用于控制变压器12和同步整流电路13以调节交流-直流变换单元10的输出电压。示例性地，控制器14为PWM控制器，控制器14通过功率开关管与变压器12和同步整流电路13连接，通过对功率开关管的控制实现对变压器12和同步整流电路13的控制。

直流-直流变换单元20一端与交流-直流变换单元10连接，另一端与输出端口51连接。直流-直流变换单元20用于将交流-直流变换单元10输出的直流电压转换为负载需求的直流电压，并通过输出端口51提供给与输出端口51连接的负载。示例性地，直流-直流变换单元20包括BUCK电路(一种降压直流-直流变换电路)。示例性地，直流-直流变换单元20例如采用SC8703芯片实现。

直流-直流变换单元30一端与交流-直流变换单元10连接，另一端与输出端口52连接。直流-直流变换单元30用于将交流-直流变换单元10输出的直流电压转换为负载需求的直流电压，并通过输出端口52提供给与输出端口52连接的负载。示例性地，直流-直流变换单元30包括BUCK电路(一种降压直流-直流变换电路)。示例性地，直流-直流变换单元30例如采用SC8703芯片实现。

应当理解，虽然在本实施例中，设置了两个输出端口和两个直流-直流变换单元，但是在其它实施例中，也可以设置更多个输出端口和直流-直流变换单元。例如设置3或4个输出端口和直流-直流变换单元。

检测计算单元40与输出端口51和交流-直流变换单元10连接，用于检测每个输出端口的负载所需求的直流电压，并根据检测到的每个输出端口的负载所需求的直流电压确定交流-直流变换单元10的目标输出电压，并将该目标输出电压发送至交流-直流变换单元10，使得交流-直流变换单元10根据检测计算单元40发送的信号将输入的交流电压转换为所述目标输出电压。也即，在本实施例中，交流-直流变换单元10根据检测计算单元40检测到的输出端口的负载所需求的直流电压动态调节交流-直流变换单元10的输出电压，更具体地，控制器14基于检测计算单元40确定的所述目标输出电压控制变压器12和同步整流电路13动态调节交流-直流变换单元10的输出电压。换言之，通过检测计算单元40可以准确的识别设备电压需求，并调整PDO电压和前级AC/DC的输出电压。

在本实施例中，所述目标输出电压大于每个所述输出端口的负载所需求的直流电压中的最大值，且二者的差值处于设定阈值范围内。示例性地，所述设定阈值范围为1-2V。这样由于根据负载所需求的直流电压来调节交流-直流变换单元10的输出电压，从而使得直流-直流变换单元20和/或30的输入和输出电压之差始终处于设定阈值范围内，不会相差很大，从而提高直流-直流变换单元20和/或30的效率，减小发热和能量损耗。

示例性地，检测计算单元40包括协议检测电路和计算电路，所述协议检测电路用于检测每个输出端口的负载采用的充电协议和所需直流电压，所述计算电路用于确定所述交流-直流变换单元10的所述目标输出电压。示例性地，所述协议检测电路支持PD、QC和PIQ充协议。示例性地，协议检测电路和计算电路可以采用各种合适的电路或芯片实现。

输出端口51和52用于与负载连接，例如与手机等电子器件连接，用于为电子产品充电。每个输出端口的负载所需求的直流电压可以相同，也可以不同，也即输出端口51和52的输出电压可以相同，也可以不同。示例性地，在本实施例中，输出端口可以采用USB接口。该USB接口可以为USB A接口、USB B接口或USB C接口，即可以为type A、type B和type C接口。输出端口51和52的类型可以相同，也可以不同例如输出端口51为USB A接口，输出端口52为USB C接口。示例性地，输出端口51和52输出电压为5-20V。

本实施例的充电器100的工作过程为：当充电器100上电时，检测计算单元40实时检测输出端口51和/或52的负载需求电压，当两个端口的需求电压相同时，检测计算单元40调整交流-直流变换单元10的输出电压Vo，使其高于直流-直流变换单元20和30的输出电压ΔV，使得直流-直流变换单元20和30的输入输出差尽量小；当两个端口的需求电压不一样时(例如输出端口51和输出端口52的分别为输出电压V1、V2，且V1>V2)，检测计算单元40调整交流-直流变换单元10输出电压Vo，使其高于直流-直流变换单元20和30的最大输出电压ΔV(即高于V1ΔV)，使得直流-直流变换单元20和30的输入输出差尽量小，这样效率就能最大限度的提高，使得整机效率提高，损耗减小，体积可以做得更小。

根据本实用新型的充电器，通过实时检测负载所需要的直流电压，并根据负载所需要的直流电压实时调节交流-直流变换单元的输出电压，使得交流-直流变换单元的输出电压与负载所需要的直流电压相差处于设定阈值范围内，这样由于将直流-直流变换单元的输入和输出控制在设定阈值范围内，输入和输出相差尽可能的小，从而可以使得直流-直流变换单元的效率提高，损耗和发热减小，进而提高用户的充电体验。由于充电器的发热减小，相应地可以减小了充电器散热难度和结构，从而可以减小充电器的体积，提高了充电器的便携性。

应当理解，为了精简本实用新型并帮助理解各个实用新型方面中的一个或多个，在对本实用新型的示例性实施例的描述中，本实用新型的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该本实用新型的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本实用新型要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如相应的权利要求书所反映的那样，其实用新型点在于可以用少于某个公开的单个实施例的所有特征的特征来解决相应的技术问题。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本实用新型的单独实施例。

本领域的技术人员可以理解，除了特征之间相互排斥之外，可以采用任何组合对本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的所有特征以及如此公开的任何方法或者设备的所有过程或单元进行组合。除非另外明确陈述，本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的每个特征可以由提供相同、等同或相似目的替代特征来代替。

此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本实用新型的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式或对具体实施方式的说明，本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。本实用新型的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种充电器，包括至少两个输出端口，其特征在于，还包括：

交流-直流变换单元，所述交流-直流变换单元用于将输入的交流电压转换为直流电压；

至少两个直流-直流变换单元，每个所述直流-直流变换单元与一个所述输出端口连接，用于将所述交流-直流变换单元输出的直流电压转换为负载需求的直流电压；

检测计算单元，所述检测计算单元用于检测每个所述输出端口的负载所需求的直流电压，并根据检测到的每个所述输出端口的负载所需求的直流电压计算所述交流-直流变换单元的目标输出电压，然后将所述目标输出电压发送至所述交流-直流变换单元，所述交流-直流变换单元根据所述检测计算单元的信号将输入的交流电压转换为所述目标输出电压，

其中，所述目标输出电压大于每个所述输出端口的负载所需求的直流电压中的最大值，且二者的差值处于设定阈值范围内。

2.根据权利要求1所述的充电器，其特征在于，所述设定阈值范围为1-2V。

3.根据权利要求1所述的充电器，其特征在于，每个所述输出端口的负载所需求的直流电压相同或不同。

4.根据权利要求1所述的充电器，其特征在于，所述检测计算单元包括：

协议检测电路，所述协议检测电路用于检测每个输出端口的负载采用的充电协议和所需直流电压；

计算电路，所述计算电路用于基于负载采用的充电协议和所需直流电压确定所述交流-直流变换单元的所述目标输出电压。

5.根据权利要求1所述的充电器，其特征在于，所述交流-直流变换单元包括：

输入整流和储能电路，所述输入整流和储能电路用于对输入的交流电压进行整流以使输入的交流电压转换为直流电压，并进行储能；

变压器，所述变压器用于将所述输入整流和储能电路转换的直流电压转换为脉冲信号；

同步整流电路，所述同步整流电路用于将所述脉冲信号转为直流电压进行输出；

控制器，所述控制器基于所述检测计算单元确定的所述目标输出电压控制所述变压器和所述同步整流电路以使所述交流-直流变换单元输出所述目标输出电压。

6.根据权利要求1所述的充电器，其特征在于，所述直流-直流变换单元包括BUCK电路。

7.根据权利要求1所述的充电器，其特征在于，所述输出端口包括USB接口。

8.根据权利要求7所述的充电器，其特征在于，所述USB接口包括USB A接口、USB B接口或USB C接口。

9.根据权利要求1所述的充电器，其特征在于，所述输出端口的输出电压为5-20V。

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