CN211018367U - 一种pd充电协议的可降功率电源电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型揭示了一种PD充电协议的可降功率电源电路，涉及充电领域，包括电源电路、一级输出电路、二级输出电路以及调节电路，所述的一级输出电路与调节电路、二级输出电路与调节电路之间电性连接，所述电源电路为一级输出电路、二级输出电路以及调节电路供电，所述的一级输出电路包括芯片U1，所述芯片U1控制USB‑A连接器输出电压，所述的二级输出电路包括芯片U2，所述芯片U2控制TYPE‑C连接器输出电压，所述的调节电路包括芯片U3，该芯片通过工作频率自动调整工作模式，控制USB‑A连接器和TYPE‑C连接器能同时有输出功能，该可降功率电源电路支持各种PD充电协议的可降功率电源，具有实用性高、可靠性强的优点。

Description

一种PD充电协议的可降功率电源电路

技术领域

本实用新型涉及快充领域，具体来说，涉及一种PD充电协议的可降功率电源 电路。

背景技术

以往各种充电器只才固定的电压和电流输出及充电速度很慢有时需要要十几 小时至二十小时才能充满电池，现有些产品当USB-A连接器带载时TYPE-C连接器 协议(5V3A9V3A 12V3A 15V3A 20V3A)，其中有外接设备需求输出最大20V3A 时因设备60W达到最大额定输出就不能同时带载。

实用新型内容

为了克服现有技术的不足，本实用新型表明了一种PD充电协议的可降功率电 源电路，当USB-A连接器有输出时，TYPE-C连接器协议输出由最大(5V3A 9V3A 12V3A 15V3A20V3A)20V3A降为协议(5V3A 9V3A 12V3A 15V3A 20V2.5A) 20V2.5A，总输出功率不变仍为60W,使USB-A连接器和TYPE-C连接器能同时有输 出功能。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种PD充电协议的可降功率电源电路，其改进之处在于：包括电源电路、USB-A电路、TYPE-C电路以及调节电路，所述 电源电路与调节电路连接，所述调节电路与USB-A电路连接，所述USB-A电路与TYPE-C电 路连接；

所述的USB-A电路包括转换电路，该转换电路连接有USB-A连接器，所述转换电路用于 将输入的电压转换指定的电压值；

所述的TYPE-C电路包括降压电路，该TYPE-C电路连接有TYPE-C连接器，所述降压电 路用于接收转换电路的电压值，利用自身程序切换工作模式，以便降低输出的电流值；

所述的调节电路包括主控制电路，该主控电路通过工作频率自动调整工作模式，控制 USB-A连接器和TYPE-C连接器能同时有输出。

作为上述技术方案的改进，所述主控制电路包括芯片U1，所述U1的芯片型号为WT7160， 所述芯片U1的1端口连接有二极管D5的正极，负极串联有电阻R18和电阻R19，所述二极 管的负极还串联有电容C18、电阻R17、电阻R20，所述电阻R20还与二极管D5的正极连接，

作为上述技术方案的改进，所述芯片U1的2端口还连接有反馈电路，所述反馈电路包 括线性光耦芯片U2和芯片U4，所述U2的芯片型号为EL357N，所述U4的芯片型号为LP35116P。

作为上述技术方案的改进，所述反馈电路还与转换电路连接。

作为上述技术方案的改进，所述转换电路包括芯片U3，所述U3的芯片型号为EUP3270， 所述芯片U3的SW管脚串联有电感L1、电阻R31、电阻R32、电阻R33，所述电阻R33还接 地，所述U3的1管脚连接有极性电容C9的正极，负极接地，所述负极与6管脚之间设置有电容C29，负极与7管脚之间设置有电阻R30，所述2管脚与极性电容C9的负极连接，3管 脚通过串联有电阻R29和电容C15后，与极性电容C9负极连接，所述电阻R29和电容C15 两端并联有电容C23，所述5管脚与极性电容C9的负极连接，所述8管脚连接在电阻R31 和电阻R33之间，所述电阻R32两端并联有C25，所述电容C25一端还与U3的FB管脚连接， 所述电阻R32和电阻R31的两端还并联有电容C10，所述电容C10两端还并联有电容C26， 所述电容C26还接地。

作为上述技术方案的改进，所述USB-A电路还包括比较器电路，所述比较器电路包括比 较器芯片U5，所述U5芯片的型号为LM321,所述芯片U5的1接口与芯片U3的5管脚之间设 置有电阻R34，所述2接口接地，所述3接口与1接口之间设置有电容C27，所述电容C27 和3接口之间还设置有电阻R35，所述电容C27一端还连接在电阻R33和电阻R31之间，所 述4接口串联有电阻R37和电容C28，所述电容C28两端并联有电阻R36，所述电容C28还 接地，所述3接口和4接口之间设置有电阻R55，所述芯片U5的5接口还连接USB-A的VCC 端口，USB-A的GND端口接地。

作为上述技术方案的改进，所述降压电路包括芯片U6，所述U6的芯片型号为WT6636F， 所述芯片U6的1管脚连接在电阻R37和电阻R36之间，13管脚连接有场效应管Q3的D极， S极与TYPE-C连接器的A4管脚连接，所述TYPE-C连接器的A1管脚、B1管脚以及A12管脚接地。

本实用新型的有益效果是：本实用新型的一种PD充电协议的可降功率电源电 路，经过在电路上做改进，使得当USB-A连接器有输出时，TYPE-C连接器协议输 出由最大(5V3A9V3A 12V3A 15V3A 20V3A)20V3A降为协议(5V3A 9V3A 12V3A 15V3A 20V2.5A)20V2.5A，总输出功率不变仍为60W,使双USB-A连接器 和TYPE-C连接器能同时有输出功能。

附图说明

图1是本实用新型的一种PD充电协议的可降功率电源电路的框架图。

图2是本实用新型的主控制电路图。

图3是本实用新型的降压电路图。

图4是本实用新型的转换电路图。

图5是本实用新型的反馈电路图。

图6是本实用新型的电源电路图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

以下将结合实施例和附图对本实用新型的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整地描述，以充分地理解本实用新型的目的、特征和效果。显然，所描 述的实施例只是本实用新型的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本实用新型 的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例， 均属于本实用新型保护的范围。另外，专利中涉及到的所有联接/连接关系，并非 单指构件直接相接，而是指可根据具体实施情况，通过添加或减少联接辅件，来组 成更优的联接结构。本实用新型创造中的各个技术特征，在不互相矛盾冲突的前提 下可以交互组合。

如图1所示，本实用新型揭示了一种PD充电协议的可降功率电源电路，其改进之处在于：包括电源电路、USB-A电路、TYPE-C电路以及调节电路，所述电源电路与调节电路连接，所述调节电路与USB-A电路连接，所述USB-A电路与TYPE-C电路连接；所述的USB-A 电路包括转换电路，该转换电路连接有USB-A连接器，所述转换电路用于将输入的电压转换指定的电压值；所述的TYPE-C电路包括降压电路，该TYPE-C电路连接有TYPE-C连接器， 所述降压电路用于接收转换电路的电压值，利用自身程序切换工作模式，以便降低输出的电流值；所述的调节电路包括主控制电路，该主控制电路通过工作频率自动调整工作模式，控制USB-A连接器和TYPE-C连接器能同时有输出。

在上述实施例中，所述的PD充电协议的可降功率电源电路能够实现在总功率不变的情 况下，有两个输出端，该主控制电路通过工作频率自动调整工作模式，使得转换电路转换电 压值，使得降压电路接收到高电平的电压，然后切换另一种工作模式，从而控制USB-A连接 器和TYPE-C连接器能同时有输出功能。

进一步的，所述主控制电路包括芯片U1，所述U1的芯片型号为WT7160，所述芯片U1的1端口连接有二极管D5的正极，负极串联有电阻R18和电阻R19，所述二极管的负极还串联有电容C18、电阻R17、电阻R20，所述电阻R20还与二极管D5的正极连接，所述二极管 的正极和负极之间并联有电阻R21和电阻TR1，所述电容C18还接地，所述芯片U1的2端口 连接有电容C17，该电容还接地，所述3端口串联有电阻R13和电阻R2，该电阻R2还接地， 所述电阻R2的两端并联有电阻R3，所述电阻R3两端并联有电阻R4，所述电阻R4两端并联 有电阻R5，所述电阻R13还连接有场效应管Q1的S极，G极连接有电阻R16，电阻R16还与 5端口连接，所述G极还连接有电阻R14一端，所述电阻R14另一端与电阻R2连接，所述电 阻R16的两端并联有电阻二极管D6正极、电阻R15，所述6端口连接有VCC。

在上述实施例中，芯片U1是一款多性能PWM反激PD专用控制芯片，重载时工作在CCM 电流连续模式下，轻载时工作频率自动调整工作为断续模式，正常工作时频率达到65KHZ， 芯片U1正常工作时第5脚会有驱动信号输出控制Q1高压MOS导通和关闭。

再进一步的，所述芯片U1的2端口还连接有反馈电路，所述反馈电路包括线性光耦芯 片U2和芯片U4，所述U2的芯片型号为EL357N，所述U4的芯片型号为LP35116P。

在上述实施例中，所述线性光耦芯片U2为降压电路提供反馈回路，所述芯片U4是一款 高性能高耐压的副边同步整流控制芯片,适用于AC-DC的同步整流应用,适用于正激系统和 反激系统，该芯片用于配合降压电路同步整流。

另外，所述反馈电路还与转换电路连接。所述转换电路包括芯片U3，所述U3的芯片型 号为EUP3270，所述芯片U3的SW管脚串联有电感L1、电阻R31、电阻R32、电阻R33，所述 电阻R33还接地，所述U3的1管脚连接有极性电容C9的正极，负极接地，所述负极与6管 脚之间设置有电容C29，负极与7管脚之间设置有电阻R30，所述2管脚与极性电容C9的负 极连接，3管脚通过串联有电阻R29和电容C15后，与极性电容C9负极连接，所述电阻R29 和电容C15两端并联有电容C23，所述5管脚与极性电容C9的负极连接，所述8管脚连接在 电阻R31和电阻R33之间，所述电阻R32两端并联有C25，所述电容C25一端还与U3的FB 管脚连接，所述电阻R32和电阻R31的两端还并联有电容C10，所述电容C10两端还并联有 电容C26，所述电容C26还接地。

在上述实施例中，U3为DC转DC降压IC，能将输入不同电压4.5至20V转成输出5V电压经电感L1、电容C26以及电容C10滤波后经USB-A连接器输出5V电压。

最后，所述USB-A电路还包括比较器电路，所述比较器电路包括比较器芯片U5，所述 U5芯片的型号为LM321,所述芯片U5的1接口与芯片U3的5管脚之间设置有电阻R34，所述2接口接地，所述3接口与1接口之间设置有电容C27，所述电容C27和3接口之间还设置 有电阻R35，所述电容C27一端还连接在电阻R33和电阻R31之间，所述4接口串联有电阻 R37和电容C28，所述电容C28两端并联有电阻R36，所述电容C28还接地，所述3接口和4 接口之间设置有电阻R55，所述芯片U5的5接口还连接USB-A的VCC端口，USB-A的GND端 口接地。所述降压电路包括芯片U6，所述U6的芯片型号为WT6636F，所述芯片U6的1管脚 连接在电阻R37和电阻R36之间，13管脚连接有场效应管Q3的D极，S极与TYPE-C连接器 的A4管脚连接，所述TYPE-C连接器的A1管脚、B1管脚以及A12管脚接地。

在上述实施例中，所述芯片U5的型号是LM321。芯片U5通过比较1脚和3脚的电压，输出高电平给芯片U6，使U6芯片烧录的协议程序由(5V3A 9V3A 12V3 15V3A 20V3)就会 自动改变为另一种设定好的降压协议程序(5V3A 9V3A 12V3A 15V3A 20V2.5A)从而控制TYPE-C连接器20V输出时降电流。

本实用新型的一种PD充电协议的可降功率电源电路的工作原理：

所述电压经F1保险丝、MOV1、NTC1、LF1共模电感抑制EMI,桥堆BD1整流后输出全波电压，经电容C1、电容C2、电容C3滤波后成直流电压，直流电压送到变压器1脚，二极管 D1、二极管D2以及电阻R1给芯片U3高电平，启动HV脚提供电压,使得芯片U3工作。

芯片U1正常工作时频率达到65KHZ，芯片U1第5脚会有驱动信号输出控制场效应管Q1 导通和关闭，变压器T1初级线圈的1和2脚之间就会产生脉冲高电压，使次级线圈A11脚和B11脚根据匝比感应出对应的脉冲电压，然后经次级线圈同步控制芯片U4控制同步场效应管Q2导通，非稳定直流电压经电容C5和电容C7滤波后，输出稳定直流电压，所述电阻 R5、电阻R4、电阻R3以及电阻R2均为初级限流电阻，经电阻R13压后会产相应电压输入芯 片U3的CS脚，CS脚根据输入电压的值进行调节。

当达到保护阈值后会使芯片U1停止工作,达到过流保护作用，变压器T1的 5脚和4脚根据变压器T1的匝数比，输出电压经电阻R7限流，二极管D4整流， 电容C16滤波后输出稳定直流给芯片U3提供正常工作电压，协议芯片U6的1 接口根据协议芯片U6写出的各种协议和PPS协议程序对应输出不同电压至线性 光耦U2-A，使芯片U1内置发光二极管亮度对应线性光耦U2-B变化，线性光耦 U2-B接收后产生不同电压输出反馈至芯片U1,芯片U1的2管脚调节芯片U1内 置PWM,使芯片U1能快速响应调节工作频率。

电阻R24和电阻R22为光耦U2提供足够电流，芯片U6控制场效应管Q3，根据需要可控 制打开或关闭输出电压电流，经电感L1、电容C26、电容C10滤波后由USB-A连接器输出5V电压,当USB-A连接器有输出时电阻R33限流检测，电阻R33上就会产生压降，芯片U5就会 对3接口和1接口电压进行比较后使4接口输出高电平后，芯片U61接口接收到高电平信号 后,U6芯片烧录的协议程序由(5V3A 9V3A 12V3 15V3A 20V3)就会自动改变为另一种设定 好的降压协议程序(5V3A 9V3A 12V3A 15V3A 20V2.5A)从而控制TYPE-C连接器输出20V 时降电流，实现同双端口能同时带载(在TYPE-C连接器输出20V时，USB-A连接器的5V也 能带载输出)。

本实用新型的有益效果是：本实用新型的一种PD充电协议的可降功率电源电 路，经过在电路上做改进，使得当USB-A连接器有输出时，TYPE-C连接器协议输 出由最大(5V3A9V3A 12V3A 15V3A 20V3A)20V3A降为协议(5V3A 9V3A 12V3A 15V3A 20V2.5A)20V2.5A，总输出功率不变仍为60W,使双USB-A连接器 和TYPE-C连接器能同时有输出功能。

以上是对本实用新型的较佳实施进行了具体说明，但本实用新型创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本实用新型精神的前提下还可做出种 种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范 围。

Claims (7)

1.一种PD充电协议的可降功率电源电路，其特征在于：包括电源电路、USB-A电路、TYPE-C电路以及调节电路，所述电源电路与调节电路连接，所述调节电路与USB-A电路连接，所述USB-A电路与TYPE-C电路连接；

所述的USB-A电路包括转换电路，该转换电路连接有USB-A连接器，所述转换电路用于将输入的电压转换指定的电压值；

所述的TYPE-C电路包括降压电路，该TYPE-C电路连接有TYPE-C连接器，所述降压电路用于接收转换电路的电压值，利用自身程序切换工作模式，以便降低输出的电流值；

所述的调节电路包括主控制电路，该主控制电路通过工作频率自动调整工作模式，控制USB-A连接器和TYPE-C连接器能同时有输出。

2.根据权利要求1所述的一种PD充电协议的可降功率电源电路，其特征在于：所述主控制电路包括芯片U1，所述U1的芯片型号为WT7160，所述芯片U1的1端口连接有二极管D5的正极，负极串联有电阻R18和电阻R19，所述二极管的负极还串联有电容C18、电阻R17、电阻R20，所述电阻R20还与二极管D5的正极连接，所述二极管的正极和负极之间并联有电阻R21和电阻TR1，所述电容C18还接地，所述芯片U1的2端口连接有电容C17，该电容还接地，所述芯片U1的3端口串联有电阻R13和电阻R2，该电阻R2还接地，所述电阻R2的两端并联有电阻R3，所述电阻R3两端并联有电阻R4，所述电阻R4两端并联有电阻R5，所述电阻R13还连接有场效应管Q1的S极，G极连接有电阻R16，电阻R16还与5端口连接，所述G极还连接有电阻R14一端，所述电阻R14另一端与电阻R2连接，所述电阻R16的两端并联有电阻二极管D6正极、电阻R15，所述芯片U1的6端口连接有VCC。

3.根据权利要求2所述的一种PD充电协议的可降功率电源电路，其特征在于：所述芯片U1的2端口还连接有反馈电路，所述反馈电路包括线性光耦芯片U2和芯片U4，所述U2的芯片型号为EL357N，所述U4的芯片型号为LP35116P。

4.根据权利要求3所述的一种PD充电协议的可降功率电源电路，其特征在于：所述反馈电路还与转换电路连接。

5.根据权利要求4所述的一种PD充电协议的可降功率电源电路，其特征在于：所述转换电路包括芯片U3，所述U3的芯片型号为EUP3270，所述芯片U3的SW管脚串联有电感L1、电阻R31、电阻R32、电阻R33，所述电阻R33还接地，所述U3的1管脚连接有极性电容C9的正极，负极接地，所述负极与6管脚之间设置有电容C29，负极与7管脚之间设置有电阻R30，所述芯片U3的2管脚与极性电容C9的负极连接，所述芯片U3的3管脚通过串联有电阻R29和电容C15后，与极性电容C9负极连接，所述电阻R29和电容C15两端并联有电容C23，所述芯片U3的5管脚与极性电容C9的负极连接，所述芯片U3的8管脚连接在电阻R31和电阻R33之间，所述电阻R32两端并联有C25，所述电容C25一端还与U3的FB管脚连接，所述电阻R32和电阻R31的两端还并联有电容C10，所述电容C10两端还并联有电容C26，所述电容C26还接地。

6.根据权利要求5所述的一种PD充电协议的可降功率电源电路，其特征在于：所述USB-A电路还包括比较器电路，所述比较器电路包括比较器芯片U5，所述U5芯片的型号为LM321,所述芯片U5的1接口与芯片U3的5管脚之间设置有电阻R34，所述芯片U5的2接口接地，所述芯片U5的3接口与1接口之间设置有电容C27，所述电容C27和3接口之间还设置有电阻R35，所述电容C27一端还连接在电阻R33和电阻R31之间，所述芯片U5的4接口串联有电阻R37和电容C28，所述电容C28两端并联有电阻R36，所述电容C28还接地，所述3接口和4接口之间设置有电阻R55，所述芯片U5的5接口还连接USB-A的VCC端口，USB-A的GND端口接地。

7.根据权利要求6所述的一种PD充电协议的可降功率电源电路，其特征在于：所述降压电路包括芯片U6，所述U6的芯片型号为WT6636F，所述芯片U6的1管脚连接在电阻R37和电阻R36之间，13管脚连接有场效应管Q3的D极，S极与TYPE-C连接器的A4管脚连接，所述TYPE-C连接器的A1管脚、B1管脚以及A12管脚接地。

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