CN210608945U - 开关变压电路及充电器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种开关变压电路及充电器，开关变压电路包括：变压器、控制电路、驱动电路、辅助电源电路；驱动电路包括氮化镓驱动芯片、第一电阻、第二电阻、第一电容以及第一稳压管，辅助电源电路的第二输出端与氮化镓驱动芯片的供电端连接，控制电路的输出端与氮化镓驱动芯片的输入端连接，氮化镓驱动芯片的直流供电端通过第一电阻与第一电容的第一端连接，氮化镓驱动芯片的第一控制端与第一稳压管的负极连接，氮化镓驱动芯片的第二控制端与第二电阻的第一端连接，氮化镓驱动芯片的输出端与变压器的初级侧的第一端连接。氮化镓驱动芯片具有较小的电阻，使得氮化镓驱动芯片的损耗降低，从而使得开关变压电路的体积减小。

Description

开关变压电路及充电器

技术领域

本实用新型涉及充电技术领域，特别是涉及一种开关变压电路及充电器。

背景技术

随着电子技术的不断发展，对于电子器件的续航性能是一个较大的考验，即电子器件的使用时间长短决定了续航能力，而对于传统的单口充电器，例如，60W的单口USB充电器，具有C型USB插座接口，支持多种快充协议(BC1.2、QC4+、PPS、PD3.0)，可自动识别充电设备以输出相匹配的功率，最大输出分别可达5V3A、9V3A、12V3A、15V3A、20V3A的充电电压及电流，该充电器可以为使用USB接口的各种终端设备充电，可以广泛应用于家庭、办公及各种商业场所。

但是，传统的60W的单口USB充电器中的开关电源变压器体积过大，无法适用于小尺寸的充电器。

实用新型内容

基于此，有必要提供一种减小整体体积的开关变压电路及充电器。

一种开关变压电路，包括：整流滤波电路、变压器、控制电路、驱动电路、辅助电源电路以及同步整流电路；所述整流滤波电路的输入端用于与外部交流电源连接，所述整流滤波电路的输出端与所述变压器的初级侧的第二端连接；所述控制电路的输入端用于与外部充电控制电路连接，所述控制电路的输出端与所述驱动电路的第一输入端连接，所述驱动电路的第二输入端与所述变压器的初级侧的第一端连接，所述变压器的次级侧与所述同步整流电路的输入端连接；所述辅助电源电路的输入端与所述变压器的初级侧连接，所述辅助电源电路的第一输出端与所述控制电路连接，并为所述控制电路供电；所述辅助电源电路的第二输出端与所述驱动电路连接，并为所述驱动电路供电；所述驱动电路包括氮化镓驱动芯片、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第一电容、第二电容以及第一稳压管，所述辅助电源电路的第二输出端与所述氮化镓驱动芯片的供电端连接，所述辅助电源电路的第二输出端通过所述第二电容与所述第二电阻的第一端连接，所述第二电阻的第二端接地，所述辅助电源电路的第二输出端还通过所述第二电容与所述第三电阻的第一端连接，所述第三电阻的第二端接地，所述控制电路的输出端与所述氮化镓驱动芯片的输入端连接，所述氮化镓驱动芯片的直流供电端通过所述第一电阻与所述第一电容的第一端连接，所述第一电容的第二端与所述第二电阻的第一端连接，所述氮化镓驱动芯片的第一控制端与所述第一稳压管的负极连接，所述第一稳压管的正极与所述第二电阻的第一端连接，所述氮化镓驱动芯片的第二控制端与所述第二电阻的第一端连接，所述氮化镓驱动芯片的输出端与所述变压器的初级侧的第一端连接。

在其中一个实施例中，所述整流滤波电路包括整流桥电路和滤波电路，所述整流桥电路的第一输入端与外部交流电源的第一输出端连接，所述整流桥电路的第二输入端与外部交流电源的第二输出端连接，所述整流桥电路的同相输出端与所述滤波电路的第一输入端连接，所述整流桥电路的反相输出端与所述滤波电路的第二输入端连接，所述滤波电路的输出端与所述变压器的初级侧的第二端连接。

在其中一个实施例中，所述滤波电路包括第一电解电容、第二电解电容、第三电解电容、第一电感和第二电感，所述整流桥电路的同相输出端与所述第一电解电容的正极连接，所述第一电解电容的负极与所述整流桥电路的反相输出端连接，所述第一电解电容的负极通过所述第二电感接地，所述整流桥电路的同相输出端还通过所述第一电感与所述第二电解电容的正极连接，所述第二电解电容的负极接地，所述整流桥电路的同相输出端还通过所述第一电感与所述第三电解电容的正极连接，所述第三电解电容的负极接地。

在其中一个实施例中，所述辅助电源电路包括辅助绕线组、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第三电容、第四电容、第四电解电容、第一二极管、第二二极管、第二稳压管以及第一电子开关管，所述辅助绕线组缠绕于所述变压器的初级侧的铁芯上，所述辅助绕线组的第一端通过所述第四电阻与所述第一二极管的正极连接，所述第一二极管的负极通过所述第五电阻与所述氮化镓驱动芯片的供电端连接，所述第一二极管的负极还通过所述第五电阻与所述第二电容的第一端连接，所述第一二极管的负极还通过所述第五电阻与所述第三电容的第一端连接，所述第三电容的第二端接地，所述第一二极管的负极与所述第四电容的第一端连接，所述第三电容的第二端接地，所述第一二极管的负极还分别与所述控制电路的供电端和输入端连接，所述辅助绕线组的第二端通过所述第六电阻与所述第二二极管的正极连接，所述第二二极管的负极与所述第四电解电容的正极连接，所述第四电解电容的负极接地，所述第二二极管的负极还通过所述第七电阻与所述第二稳压管的负极连接，所述第二稳压管的正极接地，所述第二二极管的负极还与所述第一电子开关管的第一端连接，所述第一电子开关管的第二端与所述第一二极管的负极连接，所述第一电子开关管的控制端与所述第二稳压管的负极连接，所述辅助绕线组的第三端接地。

在其中一个实施例中，所述控制电路包括控制芯片、第八电阻、第九电阻、第十电阻、第十一电阻、第十二电阻、第十三电阻、第五电容、第六电容、第七电容、第八电容、第三二极管以及第三稳压管，所述第一二极管的负极与所述第三稳压管的负极连接，所述第三稳压管的正极通过所述第五电容接地，所述第三稳压管的正极还与所述控制芯片的第一输入端连接，所述控制芯片的第二输入端通过第八电阻接地，所述控制芯片的第三输入端通过所述第七电容接地，所述辅助绕线组的第一端通过所述第九电阻与所述第三二极管的正极连接，所述第三二极管的正极通过所述第十电阻与所述第十一电阻的第一端连接，所述第十一电阻的第二端接地，所述第三二极管的负极与所述第十一电阻的第一端连接，所述第三二极管的负极通过所述第六电容接地，所述第三二极管的负极还与所述控制芯片的第四输入端连接，所述控制芯片的第五输入端通过所述第八电容接地，所述控制芯片的第五输入端还通过所述第十二电阻与所述第一稳压管的正极连接，所述控制芯片的输出端通过所述第十三电阻与所述氮化镓驱动芯片的输入端连接。

在其中一个实施例中，还包括缓冲电路，所述缓冲电路包括第十四电阻、第十五电阻、第九电容以及第四二极管，所述变压器的初级侧的第一端与所述第四二极管的正极连接，所述第四二极管的负极与所述第十五电阻的第一端连接，所述第十五电阻的第二端通过所述第十四电阻与所述变压器的初级侧的第二端连接，所述第十五电阻的第二端还通过所述第九电容与所述变压器的初级侧的第二端连接。

在其中一个实施例中，还包括保护电路，所述保护电路包括第一共模电感、第二共模电感和第十电容，所述第一共模电感的第一端与外部交流电源的第一输出端连接，所述第一共模电感的第三端与外部交流电源的第二输出端连接，所述第一共模电感的第二端通过所述第十电容与所述第一共模电感的第四端连接，所述第一共模电感的第二端与所述第二共模电感的第二端连接，所述第一共模电感的第四端与所述第二共模电感的第四端连接，所述第二共模电感的第一端与所述整流滤波电路的第一输入端连接，所述第二共模电感的第三端与所述整流滤波电路的第二输入端连接。

在其中一个实施例中，所述同步整流电路包括处理芯片、第十六电阻、第十七电阻、第十八电阻、第十九电阻、第十一电容、第十二电容、第五电解电容以及第二电子开关管，所述变压器的次级侧的第二端与所述第二电子开关管的第一端连接，所述变压器的次级侧的第二端通过所述第十一电容与所述第十六电阻的第一端连接，所述第十六电阻的第二端于所述第二电子开关管的第二端连接，所述变压器的次级侧的第二端还通过所述第十七电阻与所述处理芯片的第一输入端连接，所述第二电子开关管的第二端与所述处理芯片的第二输入端连接，所述第二电子开关管的控制端通过所述第十八电阻与所述处理芯片的第三输入端连接，所述处理芯片的直流端通过所述第十二电容连接于公共端，所述处理芯片的控制端通过所述第十九电阻连接于公共端，所述处理芯片的输出端与所述第五电解电容的正极连接，所述第五电解电容的负极连接于公共端，所述处理芯片的输出端还与所述变压器的次级侧的第一端连接。

一种充电器，包括接口电路以及如上述任一实施例中所述的开关变压电路，所述变压器的次级侧的第一端与所述接口电路的输入端连接，所述接口电路的输出端用于输出直流电压。

在其中一个实施例中，所述充电器包括60W的单口USB充电器。

在上述开关变压电路及充电器中，氮化镓驱动芯片与传统驱动芯片在相同体积下，氮化镓驱动芯片具有较小的电阻，使得氮化镓驱动芯片的损耗降低，从而使得开关变压电路的工作功率提高，进而使得变压器的体积减小，减小了变压器的整体体积，而且，通过使用氮化镓驱动芯片，使得充电器的工作频率提高，便于减少发热量，从而提高工作效率。

附图说明

图1为一实施例的开关变压电路的电路图。

具体实施方式

为了便于理解本实用新型，下面将参照相关附图对本实用新型进行更全面的描述。附图中给出了本实用新型的较佳实施方式。但是，本实用新型可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本实用新型的公开内容理解的更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

例如，一种开关变压电路，包括：整流滤波电路、变压器、控制电路、驱动电路、辅助电源电路以及同步整流电路；所述整流滤波电路的输入端用于与外部交流电源连接，所述整流滤波电路的输出端与所述变压器的初级侧的第二端连接；所述控制电路的输入端用于与外部充电控制电路连接，所述控制电路的输出端与所述驱动电路的第一输入端连接，所述驱动电路的第二输入端与所述变压器的初级侧的第一端连接，所述变压器的次级侧与所述同步整流电路的输入端连接；所述辅助电源电路的输入端与所述变压器的初级侧连接，所述辅助电源电路的第一输出端与所述控制电路连接，并为所述控制电路供电；所述辅助电源电路的第二输出端与所述驱动电路连接，并为所述驱动电路供电；所述驱动电路包括氮化镓驱动芯片、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第一电容、第二电容以及第一稳压管，所述辅助电源电路的第二输出端与所述氮化镓驱动芯片的供电端连接，所述辅助电源电路的第二输出端通过所述第二电容与所述第二电阻的第一端连接，所述第二电阻的第二端接地，所述辅助电源电路的第二输出端还通过所述第二电容与所述第三电阻的第一端连接，所述第三电阻的第二端接地，所述控制电路的输出端与所述氮化镓驱动芯片的输入端连接，所述氮化镓驱动芯片的直流供电端通过所述第一电阻与所述第一电容的第一端连接，所述第一电容的第二端与所述第二电阻的第一端连接，所述氮化镓驱动芯片的第一控制端与所述第一稳压管的负极连接，所述第一稳压管的正极与所述第二电阻的第一端连接，所述氮化镓驱动芯片的第二控制端与所述第二电阻的第一端连接，所述氮化镓驱动芯片的输出端与所述变压器的初级侧的第一端连接。在上述开关变压电路中，氮化镓驱动芯片与传统驱动芯片在相同体积下，氮化镓驱动芯片具有较小的电阻，使得氮化镓驱动芯片的损耗降低，从而使得开关变压电路的工作功率提高，进而使得变压器的体积减小，减小了变压器的整体体积，而且，通过使用氮化镓驱动芯片，使得充电器的工作频率提高，便于减少发热量，从而提高工作效率。

请参阅图1，其为一实施例的开关变压电路10，包括：整流滤波电路、变压器T1、控制电路、驱动电路、辅助电源电路以及同步整流电路；所述整流滤波电路的输入端用于与外部交流电源CN1连接，所述整流滤波电路的输出端与所述变压器T1的初级侧的第二端连接；所述控制电路的输入端用于与外部充电控制电路连接，所述控制电路的输出端与所述驱动电路的第一输入端连接，所述驱动电路的第二输入端与所述变压器T1的初级侧的第一端连接，所述变压器T1的次级侧与所述同步整流电路的输入端连接；所述辅助电源电路的输入端与所述变压器T1的初级侧连接，所述辅助电源电路的第一输出端与所述控制电路连接，并为所述控制电路供电；所述辅助电源电路的第二输出端与所述驱动电路连接，并为所述驱动电路供电；所述驱动电路包括氮化镓驱动芯片U2、第一电阻R10、第二电阻R13、第三电阻R14、第一电容C10、第二电容C11以及第一稳压管ZD1，所述辅助电源电路的第二输出端与所述氮化镓驱动芯片U2的供电端连接，所述辅助电源电路的第二输出端通过所述第二电容C11与所述第二电阻R13的第一端连接，所述第二电阻R13的第二端接地，所述辅助电源电路的第二输出端还通过所述第二电容C11与所述第三电阻R14的第一端连接，所述第三电阻R14的第二端接地，所述控制电路的输出端与所述氮化镓驱动芯片U2的输入端连接，所述氮化镓驱动芯片U2的直流端通过所述第一电阻R10与所述第一电容C10的第一端连接，所述第一电容C10的第二端与所述第二电阻R13的第一端连接，所述氮化镓驱动芯片U2的第一控制端与所述第一稳压管ZD1的负极连接，所述第一稳压管ZD1的正极与所述第二电阻R13的第一端连接，所述氮化镓驱动芯片U2的第二控制端与所述第二电阻R13的第一端连接，所述氮化镓驱动芯片U2的输出端与所述变压器T1的初级侧的第一端连接。

在本实施例中，所述氮化镓驱动芯片U2内部的电子开关管为氮化镓开关器件，氮化镓驱动芯片U2与传统驱动芯片在相同体积下，氮化镓驱动芯片U2具有较小的电阻，使得氮化镓驱动芯片U2的损耗降低，从而使得开关变压电路的工作功率提高，进而使得变压器T1的体积减小，减小了变压器T1的整体体积，而且，通过使用氮化镓驱动芯片U2，使得充电器的工作频率提高，便于减少发热量，从而提高工作效率。

在其中一个实施例中，请参阅图1，所述整流滤波电路包括整流桥电路BD1和滤波电路，所述整流桥电路BD1的第一输入端与外部交流电源CN1的第一输出端连接，所述整流桥电路BD1的第二输入端与外部交流电源CN1的第二输出端连接，所述整流桥电路BD1的同相输出端与所述滤波电路的第一输入端连接，所述整流桥电路BD1的反相输出端与所述滤波电路的第二输入端连接，所述滤波电路的输出端与所述变压器T1的初级侧的第二端连接。在本实施例中，所述整流桥电路BD1的两个输入端分别与市用交流电的火线和零线连接，所述整流桥电路BD1将市用交流电进行整流处理，使得交流电转换为直流电，即所述整流桥电路BD1的输出端输出稳定的直流电压信号，也即所述整流桥电路BD1将输入端的交流电压信号转换为直流电压信号进行输出。所述滤波电路的输入端接收从所述整流桥电路BD1输出的直流电压信号，所述虑波电路的输入端接收的直流电压信号中通常还会存在较高频率的干扰信号，所述滤波电路对所述整流桥电路BD1输出的直流电压信号进行滤波处理，使得所述整流桥电路BD1输出的电压信号中的高频信号被屏蔽，从而使得输送至所述变压器T1的初级侧的直流电压信号更加稳定，便于所述整流滤波电路输出电压信号稳定的直流电压。

在其中一个实施例中，请参阅图1，所述滤波电路包括第一电解电容C2、第二电解电容C4、第三电解电容C5、第一电感L3和第二电感L4，所述整流桥电路BD1的同相输出端与所述第一电解电容C2的正极连接，所述第一电解电容C2的负极与所述整流桥电路BD1的反相输出端连接，所述第一电解电容C2的负极通过所述第二电感L4接地，所述整流桥电路BD1的同相输出端还通过所述第一电感L3与所述第二电解电容C4的正极连接，所述第二电解电容C4的负极接地，所述整流桥电路BD1的同相输出端还通过所述第一电感L3与所述第三电解电容C5的正极连接，所述第三电解电容C5的负极接地。在本实施例中，所述第一电解电容C2、所述第二电解电容C4以及所述第三电解电容C5均为电解电容，具有较大的电容容量，由于所述整流滤波电路之前并未设置变压电路，即未对输入至所述滤波电路的直流电压信号进行降压，使得输入至所述滤波电路的直流电压信号的电压值较大，对于输入电压较大的情况，所述滤波电路通过使用电解电容进行滤波，通过与所述第一电感L3和所述第二电感L4形成的滤波回路，使得所述滤波电路具有较高的耐压性。而且，所述第一电感L3和所述第二电感L4中的至少一个为带铁芯的电感，即所述第一电感L3和所述第二电感L4中的至少一个为磁芯电感，使得所述滤波电路的电感值较大，从而便于对高频率的电压信号进行滤波。

在其中一个实施例中，请参阅图1，所述辅助电源电路包括辅助绕线组T11、第四电阻R11、第五电阻R12、第六电阻R21、第七电阻R22、第三电容C12、第四电容C17、第四电解电容C13、第一二极管D11、第二二极管D12、第二稳压管ZD3以及第一电子开关管Q1，所述辅助绕线组T11缠绕于所述变压器T1的初级侧的铁芯上，所述辅助绕线组T11的第一端通过所述第四电阻R11与所述第一二极管D11的正极连接，所述第一二极管D11的负极通过所述第五电阻R12与所述氮化镓驱动芯片U2的供电端连接，所述第一二极管D11的负极还通过所述第五电阻R12与所述第二电容C11的第一端连接，所述第一二极管D11的负极还通过所述第五电阻R12与所述第三电容C12的第一端连接，所述第三电容C12的第二端接地，所述第一二极管D11的负极与所述第四电容C17的第一端连接，所述第四电容C17的第二端接地，所述第一二极管D11的负极还分别与所述控制电路的供电端和输入端连接，所述辅助绕线组T11的第二端通过所述第六电阻R21与所述第二二极管D12的正极连接，所述第二二极管D12的负极与所述第四电解电容C13的正极连接，所述第四电解电容C13的负极接地，所述第二二极管D12的负极还通过所述第七电阻R22与所述第二稳压管ZD3的负极连接，所述第二稳压管ZD3的正极接地，所述第二二极管D12的负极还与所述第一电子开关管Q1的第一端连接，所述第一电子开关管Q1的第二端与所述第一二极管D11的负极连接，所述第一电子开关管Q1的控制端与所述第二稳压管ZD3的负极连接，所述辅助绕线组T11的第三端接地。在本实施例中，所述辅助绕线组T11为所述氮化镓驱动芯片U2和所述控制电路提供电能，便于所述氮化镓驱动芯片U2和所述控制电路的正常工作。例如，所述辅助绕线组T11的第一端通过所述第四电阻R11和所述第一二极管D11，将所述第一二极管D11的负极连接于所述控制电路，为所述控制电路提供工作电压；又如，所述辅助绕线组T11的第一端的电压依次经过所述第四电组、所述第一二极管D11以及所述第五电阻R12，为所述氮化镓驱动芯片U2提供工作电压；又如，所述辅助绕线组T11的第二端的电压依次通过所述第六电阻R21、所述第二二极管D12、第一电子开关管Q1以及所述第五电阻R12，为所述氮化镓驱动芯片U2提供工作电压。这样，所述氮化镓驱动芯片U2和所述控制电路在所述辅助电源电路提供的电压下，使得所述控制电路控制所述驱动电路的驱动程序正常运行，以及使得所述驱动电路驱动所述变压器T1正常输出所需要的输出电压。

在其中一个实施例中，请参阅图1，所述控制电路包括控制芯片U1、第八电阻R18、第九电阻R15、第十电阻R16、第十一电阻R17、第十二电阻R19、第十三电阻R20、第五电容C15、第六电容C14、第七电容C18、第八电容C16、第三二极管D10以及第三稳压管ZD2，所述第一二极管D11的负极与所述第三稳压管ZD2的负极连接，所述第三稳压管ZD2的正极通过所述第五电容C15接地，所述第三稳压管ZD2的正极还与所述控制芯片U1的第一输入端连接，所述控制芯片U1的第二输入端通过第八电阻R18接地，所述控制芯片U1的第三输入端通过所述第七电容C18接地，所述辅助绕线组T11的第一端通过所述第九电阻R15与所述第三二极管D10的正极连接，所述第三二极管D10的正极通过所述第十电阻R16与所述第十一电阻R17的第一端连接，所述第十一电阻R17的第二端接地，所述第三二极管D10的负极与所述第十一电阻R17的第一端连接，所述第三二极管D10的负极通过所述第六电容C14接地，所述第三二极管D10的负极还与所述控制芯片U1的第四输入端连接，所述控制芯片U1的第五输入端通过所述第八电容C16接地，所述控制芯片U1的第五输入端还通过所述第十二电阻R19与所述第一稳压管ZD1的正极连接，所述控制芯片U1的输出端通过所述第十三电阻R20与所述氮化镓驱动芯片U2的输入端连接。在本实施例中，所述控制芯片U1用于控制所述驱动电路的输出状态，所述第一二极管D11的负极的电压通过所述第三稳压管ZD2，作为所述控制芯片U1的检测信号，所述控制芯片U1的第三输入端与接口电路连接，接口电路在进行充电工作的过程中，向所述控制芯片U1发送检测信号，而且，所述辅助绕线组T11的第一端的电压依次通过所述第九电阻R15、所述第三二极管D10与所述控制芯片U1的第四输入端连接，为所述控制芯片U1提供检测信号，所述控制芯片U1通过对上述检测信号的处理，在判断出所述氮化镓驱动芯片U2、所述控制芯片U1以及接口电路正常工作时，所述控制芯片U1发送控制信号以控制所述氮化镓驱动芯片U2调整所述变压器T1的工作状态，使得所述变压器T1输出所需要的输出电压，便于控制接口电路输出的充电电压和充电电流。

在其中一个实施例中，请参阅图1，所述开关变压电路10还包括缓冲电路，所述缓冲电路包括第十四电阻R1、第十五电阻R2、第九电容C6以及第四二极管D1，所述变压器T1的初级侧的第一端与所述第四二极管D1的正极连接，所述第四二极管D1的负极与所述第十五电阻R2的第一端连接，所述第十五电阻R2的第二端通过所述第十四电阻R1与所述变压器T1的初级侧的第二端连接，所述第十五电阻R2的第二端还通过所述第九电容C6与所述变压器T1的初级侧的第二端连接。在本实施例中，所述缓冲电路用于对所述变压器T1第一端产生的高压进行抑制，消耗变压器T1漏感的能量，所述第九电容C6用于箝位，即当有过电压产生时，所述第四二极管D1处于导通状态，使得所述第九电容C6开始充电；当过电压降低到预设值时，所述第四二极管D1处于截止状态，使得所述第九电容C6通过所述第十四电阻R1进行放电，从而使得所述变压器T1第一端产生的高压被控制在一个选定的电平上，进而使得所述变压器T1第一端产生的维持在同一电压，而且，所述第十五电阻R2用于限流。

在其中一个实施例中，请参阅图1，所述开关变压电路10还包括保护电路，所述保护电路包括第一共模电感L1、第二共模电感L2和第十电容CX1，所述第一共模电感L1的第一端与外部交流电源CN1的第一输出端连接，所述第一共模电感L1的第三端与外部交流电源CN1的第二输出端连接，所述第一共模电感L1的第二端通过所述第十电容CX1与所述第一共模电感L1的第四端连接，所述第一共模电感L1的第二端与所述第二共模电感L2的第二端连接，所述第一共模电感L1的第四端与所述第二共模电感L2的第四端连接，所述第二共模电感L2的第一端与所述整流滤波电路的第一输入端连接，所述第二共模电感L2的第三端与所述整流滤波电路的第二输入端连接。在本实施例中，所述第十电容CX1对外部交流电的高频电压信号进行滤除，减少高频信号的产生的电磁干扰。而且，所述第一共模电感L1和所述第二共模电感L2采用磁芯电感，其中，磁芯为铁氧化磁体，对高频信号进行衰减，由于在超过大于15MHz的高频信号作用于铁氧化磁体的共模电感上时将产生100Ω的阻抗，使得所述第一共模电感L1和所述第二共模电感L2用于逐级衰减高频信号，从而使得所述整流滤波电路受到的电磁干扰减弱，进而使得所述开关变压电路受到的电磁干扰减弱。

在其中一个实施例中，请参阅图1，所述开关变压电路10还包括熔断器F1，外部交流电源CN1通过所述熔断器F1与所述第一共模电感L1连接。在本实施例中，由于所述开关变压电路是使用市用交流电作为交流输入电源的，而市用交流电存在电流突增的情况，即输入所述开关变压电路的电流瞬间增大，为了避免输入电流过大而造成所述开关变压电路损坏，所述熔断器F1设置于所述保护电路和市用交流电之间，即所述熔断器F1串联在市用交流电的火线上，所述熔断器F1在市用交流电的电流发生快速上升情况时，即外部电流增大时，所述熔断器F1使得所述开关变压电路和外部电流断开，避免了由于电流突然增大而造成所述开关变压电路损坏的情况，提高了所述开关变压电路的使用寿命。

在其中一个实施例中，请参阅图1，所述同步整流电路包括处理芯片U3、第十六电阻R30、第十七电阻R31、第十八电阻R32、第十九电阻R33、第十一电容C30、第十二电容C31、第五电解电容C32以及第二电子开关管Q30，所述变压器T1的次级侧的第二端与所述第二电子开关管Q30的第一端连接，所述变压器T1的次级侧的第二端通过所述第十一电容C30与所述第十六电阻R30的第一端连接，所述第十六电阻R30的第二端于所述第二电子开关管Q30的第二端连接，所述变压器T1的次级侧的第二端还通过所述第十七电阻R31与所述处理芯片U3的第一输入端连接，所述第二电子开关管Q30的第二端与所述处理芯片U3的第二输入端连接，所述第二电子开关管Q30的控制端通过所述第十八电阻R32与所述处理芯片U3的第三输入端连接，所述处理芯片U3的直流端通过所述第十二电容C31连接于公共端，所述处理芯片U3的控制端通过所述第十九电阻R33连接于公共端，所述处理芯片U3的输出端与所述第五电解电容C32的正极连接，所述第五电解电容C32的负极连接于公共端，所述处理芯片U3的输出端还与所述变压器T1的次级侧的第一端连接。在本实施例中，所述变压器T1的次级侧的第二端输入至所述同步整流电路的电流为直流信号，为了满足所述变压器T1的次级侧输出低电压和大电流的要求，在所述变压器T1的次级侧使用同步整流电路对电压和电流进行调整。所述处理芯片U3分别获取所述第二电子开关管Q30的第一端、第二端以及控制端对应的电压，从而控制所述第二电子开关管Q30的工作频率，使得所述第二电子开关管Q30的功耗降低，而且，所述第二电子开关管Q30的采用通态电阻极低的MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor，金属-氧化物半导体场效应晶体管)，使得所述同步整流电路的整流器损耗降低，从而使得所述变压器T1的次级侧的第一端输出低电压且大电流的直流信号。而且，为了降低所述处理芯片U3检测所述第二电子开关管Q30的第一端和控制端的电流，在所述处理芯片U3和所述第二电子开关管Q30的第一端之间串联有所述第十七电阻R31，在所述处理芯片U3和所述第二电子开关管Q30的控制端之间串联有所述第十八电阻R32，所述第二电子开关管Q30的第一端和所述第二电子开关管Q30的第二端并联有所述第十六电阻R30，所述第十六电阻R30和所述第十一电容C30用于吸收所述第二电子开关管Q30在关断瞬间其两端产生的震荡信号，即所述第十六电阻R30用于吸收震荡信号的能量，所述第十一电容C30用于阻断直流通路，从而使得所述第二电子开关管Q30产生的震荡信号消除，避免了直流损耗，从而降低了所述第二电子开关管Q30的损耗，减少了所述开关变压电路的发热量。在其他实施例中，所述第一电子开关管Q1和所述第二电子开关管Q30均由一个场效应管和一个二极管组成，二极管的正极与场效应管的源极连接，二极管的负极与场效应管的漏极连接，第一电子开关管Q1和第二电子开关管Q30的控制端即为场效应管的栅极，所述第一电子开关管的第一端和第二端是相对的，所述第二电子开关管的第一端和第二端也是相对的，即所述第一电子开关管的第一端可以是源极，也可以是漏极，也即当所述第一电子开关管的第一端为漏极时，所述第一电子开关管的第二端即为源极。

在其中一个实施例中，所述第一电子开关管和所述第二电子开关管均为氮化镓器材，降低所述开关变压电路的功耗，从而减少热量的产生，降低了所述开关变压电路上的热量聚集可能性。在其中一个实施例中，所述处理芯片、所述控制芯片以及所述氮化镓驱动芯片的内部具有半导体电子元器件，其与所述开关变压电路中的所有半导体电子元器件，例如，所述驱动电路中的所述第一稳压管；又如，所述整流桥电路中的二极管；又如，所述辅助电源电路中的所述第一二极管、所述第二二极管、所述第二稳压管以及所述第一电子开关管；又如，所述控制电路中的所述第三二极管和所述第三稳压管；又如，所述缓冲电路中的第四二极管；又如，所述辅助电源电路中的第二二极管和所述第一稳压管；又如，所述同步整流电路中的所述第二电子开关管。上述半导体电子元器件均采用氮化镓半导体电子元器件，利用氮化镓半导体电子元器件的高速开关及低导通阻抗特性，使得上述半导体电子元器件的损耗降低，从而使得所述开关变压电路的损耗降低，进而使得所述开关变压电路的发热量降低，降低了所述开关变压电路的整体温度。

在其中一个实施例中，提供一种充电器，包括接口电路以及如上述任一实施例中所述的开关变压电路，所述变压器的次级侧的第一端与所述接口电路的输入端连接，所述接口电路的输出端用于输出直流电压。

在其中一个实施例中，所述充电器包括60W的单口USB充电器，所述充电器具有C型USB插座接口，支持多种快充协议(BC1.2、QC4+、PPS、PD3.0)，可自动识别充电设备以输出相匹配的功率，最大输出可达5V3A、9V3A、12V3A、15V3A、20V3A的充电电压及电流的其中一种。在其他实施例中，所述充电器为其他功率的单口USB充电器或者具有不同接口类型的单口充电器。

在上述变压器中，氮化镓驱动芯片与传统驱动芯片在相同体积下，氮化镓驱动芯片具有较小的电阻，使得氮化镓驱动芯片的损耗降低，从而使得开关变压电路的工作功率提高，进而使得变压器的体积减小，减小了变压器的整体体积，而且，通过使用氮化镓驱动芯片，使得充电器的工作频率提高，便于减少发热量，从而提高工作效率。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种开关变压电路，包括：整流滤波电路、变压器、控制电路、驱动电路、辅助电源电路以及同步整流电路；

所述整流滤波电路的输入端用于与外部交流电源连接，所述整流滤波电路的输出端与所述变压器的初级侧的第二端连接；

所述控制电路的输入端用于与外部充电控制电路连接，所述控制电路的输出端与所述驱动电路的第一输入端连接，所述驱动电路的第二输入端与所述变压器的初级侧的第一端连接，所述变压器的次级侧与所述同步整流电路的输入端连接；

所述辅助电源电路的输入端与所述变压器的初级侧连接，所述辅助电源电路的第一输出端与所述控制电路连接，并为所述控制电路供电；所述辅助电源电路的第二输出端与所述驱动电路连接，并为所述驱动电路供电；

其特征在于，所述驱动电路包括氮化镓驱动芯片、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第一电容、第二电容以及第一稳压管，所述辅助电源电路的第二输出端与所述氮化镓驱动芯片的供电端连接，所述辅助电源电路的第二输出端通过所述第二电容与所述第二电阻的第一端连接，所述第二电阻的第二端接地，所述辅助电源电路的第二输出端还通过所述第二电容与所述第三电阻的第一端连接，所述第三电阻的第二端接地，所述控制电路的输出端与所述氮化镓驱动芯片的输入端连接，所述氮化镓驱动芯片的直流供电端通过所述第一电阻与所述第一电容的第一端连接，所述第一电容的第二端与所述第二电阻的第一端连接，所述氮化镓驱动芯片的第一控制端与所述第一稳压管的负极连接，所述第一稳压管的正极与所述第二电阻的第一端连接，所述氮化镓驱动芯片的第二控制端与所述第二电阻的第一端连接，所述氮化镓驱动芯片的输出端与所述变压器的初级侧的第一端连接。

2.根据权利要求1所述的开关变压电路，其特征在于，所述整流滤波电路包括整流桥电路和滤波电路，所述整流桥电路的第一输入端与外部交流电源的第一输出端连接，所述整流桥电路的第二输入端与外部交流电源的第二输出端连接，所述整流桥电路的同相输出端与所述滤波电路的第一输入端连接，所述整流桥电路的反相输出端与所述滤波电路的第二输入端连接，所述滤波电路的输出端与所述变压器的初级侧的第二端连接。

3.根据权利要求2所述的开关变压电路，其特征在于，所述滤波电路包括第一电解电容、第二电解电容、第三电解电容、第一电感和第二电感，所述整流桥电路的同相输出端与所述第一电解电容的正极连接，所述第一电解电容的负极与所述整流桥电路的反相输出端连接，所述第一电解电容的负极通过所述第二电感接地，所述整流桥电路的同相输出端还通过所述第一电感与所述第二电解电容的正极连接，所述第二电解电容的负极接地，所述整流桥电路的同相输出端还通过所述第一电感与所述第三电解电容的正极连接，所述第三电解电容的负极接地。

4.根据权利要求1所述的开关变压电路，其特征在于，所述辅助电源电路包括辅助绕线组、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第三电容、第四电容、第四电解电容、第一二极管、第二二极管、第二稳压管以及第一电子开关管，所述辅助绕线组缠绕于所述变压器的初级侧的铁芯上，所述辅助绕线组的第一端通过所述第四电阻与所述第一二极管的正极连接，所述第一二极管的负极通过所述第五电阻与所述氮化镓驱动芯片的供电端连接，所述第一二极管的负极还通过所述第五电阻与所述第二电容的第一端连接，所述第一二极管的负极还通过所述第五电阻与所述第三电容的第一端连接，所述第三电容的第二端接地，所述第一二极管的负极与所述第四电容的第一端连接，所述第三电容的第二端接地，所述第一二极管的负极还分别与所述控制电路的供电端和输入端连接，所述辅助绕线组的第二端通过所述第六电阻与所述第二二极管的正极连接，所述第二二极管的负极与所述第四电解电容的正极连接，所述第四电解电容的负极接地，所述第二二极管的负极还通过所述第七电阻与所述第二稳压管的负极连接，所述第二稳压管的正极接地，所述第二二极管的负极还与所述第一电子开关管的第一端连接，所述第一电子开关管的第二端与所述第一二极管的负极连接，所述第一电子开关管的控制端与所述第二稳压管的负极连接，所述辅助绕线组的第三端接地。

5.根据权利要求4所述的开关变压电路，其特征在于，所述控制电路包括控制芯片、第八电阻、第九电阻、第十电阻、第十一电阻、第十二电阻、第十三电阻、第五电容、第六电容、第七电容、第八电容、第三二极管以及第三稳压管，所述第一二极管的负极与所述第三稳压管的负极连接，所述第三稳压管的正极通过所述第五电容接地，所述第三稳压管的正极还与所述控制芯片的第一输入端连接，所述控制芯片的第二输入端通过第八电阻接地，所述控制芯片的第三输入端通过所述第七电容接地，所述辅助绕线组的第一端通过所述第九电阻与所述第三二极管的正极连接，所述第三二极管的正极通过所述第十电阻与所述第十一电阻的第一端连接，所述第十一电阻的第二端接地，所述第三二极管的负极与所述第十一电阻的第一端连接，所述第三二极管的负极通过所述第六电容接地，所述第三二极管的负极还与所述控制芯片的第四输入端连接，所述控制芯片的第五输入端通过所述第八电容接地，所述控制芯片的第五输入端还通过所述第十二电阻与所述第一稳压管的正极连接，所述控制芯片的输出端通过所述第十三电阻与所述氮化镓驱动芯片的输入端连接。

6.根据权利要求1所述的开关变压电路，其特征在于，还包括缓冲电路，所述缓冲电路包括第十四电阻、第十五电阻、第九电容以及第四二极管，所述变压器的初级侧的第一端与所述第四二极管的正极连接，所述第四二极管的负极与所述第十五电阻的第一端连接，所述第十五电阻的第二端通过所述第十四电阻与所述变压器的初级侧的第二端连接，所述第十五电阻的第二端还通过所述第九电容与所述变压器的初级侧的第二端连接。

7.根据权利要求1所述的开关变压电路，其特征在于，还包括保护电路，所述保护电路包括第一共模电感、第二共模电感和第十电容，所述第一共模电感的第一端与外部交流电源的第一输出端连接，所述第一共模电感的第三端与外部交流电源的第二输出端连接，所述第一共模电感的第二端通过所述第十电容与所述第一共模电感的第四端连接，所述第一共模电感的第二端与所述第二共模电感的第二端连接，所述第一共模电感的第四端与所述第二共模电感的第四端连接，所述第二共模电感的第一端与所述整流滤波电路的第一输入端连接，所述第二共模电感的第三端与所述整流滤波电路的第二输入端连接。

8.根据权利要求1所述的开关变压电路，其特征在于，所述同步整流电路包括处理芯片、第十六电阻、第十七电阻、第十八电阻、第十九电阻、第十一电容、第十二电容、第五电解电容以及第二电子开关管，所述变压器的次级侧的第二端与所述第二电子开关管的第一端连接，所述变压器的次级侧的第二端通过所述第十一电容与所述第十六电阻的第一端连接，所述第十六电阻的第二端于所述第二电子开关管的第二端连接，所述变压器的次级侧的第二端还通过所述第十七电阻与所述处理芯片的第一输入端连接，所述第二电子开关管的第二端与所述处理芯片的第二输入端连接，所述第二电子开关管的控制端通过所述第十八电阻与所述处理芯片的第三输入端连接，所述处理芯片的直流端通过所述第十二电容连接于公共端，所述处理芯片的控制端通过所述第十九电阻连接于公共端，所述处理芯片的输出端与所述第五电解电容的正极连接，所述第五电解电容的负极连接于公共端，所述处理芯片的输出端还与所述变压器的次级侧的第一端连接。

9.一种充电器，其特征在于，包括接口电路以及如权利要求1至8任一项中所述的开关变压电路，所述变压器的次级侧的第一端与所述接口电路的输入端连接，所述接口电路的输出端用于输出直流电压。

10.根据权利要求9所述的充电器，其特征在于，所述充电器包括60W的单口USB充电器。

Images