CN211579649U - 一种充电电路、电路板及电子设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例公开一种充电电路、电路板及电子设备，涉及电力电子技术领域。包括：控制器及充电接口短路检测电路，所述充电接口短路检测电路包括：电源及第一输入输出隔离器件，所述电源一端与所述第一输入输出隔离器件的输入端侧的第一端子连接，所述第一输入输出隔离器件的输入端侧的第二端子用于与充电接口的一个端子连接，所述电源另一端用于与充电接口的另一个端子连接，所述第一输入输出隔离器件的输出端侧一路接地，另一路与所述控制器连接。可以在输出充电电压电流之前对充电接口进行短路预检测，若发现短路，则不开启充电，从而有效防止设备损坏。

Description

一种充电电路、电路板及电子设备

技术领域

本实用新型涉及电力电子技术领域，尤其涉及一种充电电路、电路板及电子设备。

背景技术

充电接口作为连接电源供给测和用电侧设备的元器件，其应用范围广泛，各种设备在充电过程中的安全性也越来越受到重视。

充电接口在充电时，一旦发生短路将可能造成设备损坏，甚至威胁到人身安全，目前的对充电接口的短路检测通常是接通电源之后，通过检测输送电流大小来判断是否短路。例如，公告号为CN206697953U的中国实用新型专利，公开了“一种充电接口短路检测装置及移动终端”，其向充电接口输送电流，通过检测单元检测电流大于预设值，则认为接口短路，再显示短路告警信号。

该种检测方法由于在输入充电电压电流之后才进行检测，较难做到设备零损伤，会对接口插座和电源适配器等设备造成损害，从而影响充电设备的寿命。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型实施例提供一种充电电路、电路板及电子设备，可以在输出充电电压电流之前对充电接口进行短路预检测，若发现短路，则不开启充电，从而有效防止设备损坏。

为达到上述实用新型目的，采用如下技术方案：

第一方面，本实用新型实施例提供的充电电路，包括：控制器及充电接口短路检测电路，所述充电接口短路检测电路包括：电源及第一输入输出隔离器件，所述电源一端与所述第一输入输出隔离器件的输入端侧的第一端子连接，所述第一输入输出隔离器件的输入端侧的第二端子用于与充电接口的一个端子连接，所述电源另一端用于与充电接口的另一个端子连接，所述第一输入输出隔离器件的输出端侧一路接地，另一路与所述控制器连接。

可选地，所述第一输入输出隔离器件为光电耦合器、电容耦合器或磁耦合器。

可选地，在所述第一输入输出隔离器件的输入端侧的第二端子到充电接口的一个端子之间设有继电器，所述继电器的常闭触点连接于所述第一输入输出隔离器件输入端侧所在电路，所述继电器的常开触点位于供电电源电路上；

所述充电电路还包括充电控制电路，所述充电控制电路输入端与所述控制器连接，所述充电控制电路输出端与所述继电器连接。

可选地，所述充电控制电路包括第一电阻及电子开关，所述第一电阻的输入端为充电控制电路的前端，所述第一电阻的输出端连接于所述电子开关的输入端，所述电子开关的输出端连接于所述继电器的线圈一端，所述继电器线圈的另一端连接于供电电源。

可选地，所述电子开关为金属氧化物半导体场效应管，所述第一电阻连接于所述金属氧化物半导体场效应管的栅极，所述金属氧化物半导体场效应管的源极接地，所述金属氧化物半导体场效应管的漏极连接于所述继电器的线圈一端；

在所述金属氧化物半导体场效应管的栅极还设有接地电阻。

可选地，所述继电器线圈的两端反向并联有第一二极管。

可选地，在所述继电器的输出端还设有过流保护器。

可选地，所述过流保护器包括熔断器。

可选地，还包括充电监测电路，所述充电监测电路用于监测充电接口是否处于充电状态；

所述充电监测电路包括限流电阻及第二输入输出隔离器件，所述限流电阻与第二输入输出隔离器件的输入端侧串联后并联于充电接口两端，所述第二输入输出隔离器件输出端侧包括两路输出，一路接地，另一路与所述控制器连接。

可选地，在所述第一输入输出隔离器件输出端侧与第二输入输出隔离器件输出端侧的另一路上分别连接有上拉电阻。

可选地，在所述第二输入输出隔离器件输出端侧设有去耦电容，所述去耦电容一端连接于第二输入输出隔离器件输出端侧的另一路上，所述去耦电容另一端接地。

可选地，所述充电监测电路还包括第二二极管，所述第二二极管串连于所述限流电阻的输入端，所述第二二极管的输入端连接于所述继电器到充电接口一端之间的节点上，所述第二二极管、限流电阻与第二输入输出隔离器件的输入端侧串联后并联于充电接口两端。

可选地，在所述第二输入输出隔离器件输入端侧反向并联有第三二极管。

可选地，在所述电源与第一输入输出隔离器件之间还设有限流电阻。

第二方面，本实用新型实施例提供一种电路板，在所述电路板上设有第一方面任一所述的充电电路。

第三方面，本实用新型实施例提供一种电子设备，具有充电接口，还具有第一方面任一所述的充电电路，所述充电电路连接于所述充电接口的引脚上。

可选地，所述电子设备包括充电器、充电桩或具有动力电池驱动的车辆。

本实用新型实施例提供的充电电路、电路板及电子设备，包括：控制器及充电接口短路检测电路，所述充电接口短路检测电路包括：电源及第一输入输出隔离器件，所述电源一端与所述第一输入输出隔离器件的输入端侧的第一端子连接，所述第一输入输出隔离器件的输入端侧的第二端子用于与充电接口的一个端子连接，所述电源另一端用于与充电接口的另一个端子连接，所述第一输入输出隔离器件的输出端侧一路接地，另一路与所述控制器连接。通过设置充电接口短路检测电路，在充电未开启前预先对所述充电接口进行短路检测，若充电接口处于短路状态，则电源、第一输入输出隔离器件输入侧端与充电接口形成闭合回路，第一输入输出隔离器件输入侧端、输出侧端导通，输出低电平至所述控制器，控制器根据该低电平信号判断充电接口短路，不开启充电，以避免充电接口短路对设备的安全威胁，起到保护设备的作用。这样就实现了在输出充电电压电流之前对充电接口进行短路预检测，若发现短路，则不开启充电，从而可有效防止设备损坏。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本实用新型充电电路一实施例电路原理图；

图2为本实用新型充电电路另一实施例电路原理图；

图中，IN为供电电源输入，XS1为充电接口，I/O为提供给检测装置的电平状态信号，K1为继电器，U1和U2为光电耦合器，CTR10为控制信号；F1为熔断器；V1-V3、V5为二极管；V4为MOS管；R1-R8为电阻；C1为电容。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型实施例进行详细描述。

应当明确，为了更加清楚说明本实用新型，在以下的具体实施例中描述了众多技术细节，本领域技术人员应当理解，没有其中的某些细节，本实用新型同样可以实施。另外，为了凸显本实用新型的实用新型主旨，涉及的一些本领域技术人员所熟知的方法、手段、零部件及其应用等未作详细描述，但是，这并不影响本实用新型的实施。本文所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型实施例提供的充电电路，适用于具有充电接口的供电侧或用电侧设备中，可以在输出充电电压电流之前对充电接口进行短路预检测，在检测到充电接口短路时，不开启充电，以有效的保护设备的安全。

参看图1所示，本实用新型实施例提供的充电电路，包括：控制器MCU及充电接口短路检测电路，所述充电接口短路检测电路包括：电源及第一输入输出隔离器件U1。

参看图1及图2所示，在一些实施例中，所述电源的电压为5V，所述第一输入输出隔离器件为光电耦合器；所述第一输入输出隔离器件还可以为电容耦合器或磁耦合器。

所述电源一端与所述第一输入输出隔离器件的输入端侧的第一端子1连接，所述第一输入输出隔离器件的输入端侧的第二端子2用于与充电接口XS1的一个端子连接，所述电源另一端用于与充电接口的另一个端子连接，具体可以通过公共端COM接入充电接口的另一个端子上；所述第一输入输出隔离器件的输出端侧端端子3一路接地，端子4作为另一路与所述控制器MCU的I/O口连接。

在充电开启之前，电源通过第一输入输出隔离器件输入端侧连接到充电接口一个端子上，所述电源另一端用于与充电接口的另一个端子连接，若充电接口处于短路状态，则电源、第一输入输出隔离器件输入侧端与充电接口形成一个闭合回路，第一输入输出隔离器件因有电流流过而导通，其输出端侧端子3一路接地，其输出端侧端子4另一路输出低电平信号至控制器，控制器用于根据该低电平信号判断出当前充电接口为短路状态，则不开启充电，起到对设备的保护作用。

为了对第一输入输出隔离器件进行限流保护，在所述在所述电源与第一输入输出隔离器件之间还设有限流电阻。

本实用新型实施例提供的充电电路，包括充电接口短路检测电路，通过设置充电接口短路检测电路，在充电未开启前预先对所述充电接口进行短路检测，若充电接口处于短路状态，则电源、第一输入输出隔离器件输入侧端与充电接口形成闭合回路，第一输入输出隔离器件输入侧端、输出侧端导通，输出低电平至所述控制器，控制器根据该低电平信号判断充电接口短路，不开启充电，以避免充电接口短路对设备的安全威胁，起到保护设备的作用。这样就实现了在输出充电电压电流之前对充电接口进行短路预检测，若发现短路，则不开启充电，从而可有效防止设备损坏。

具体地，在所述第一输入输出隔离器件输出端侧4端子上连接有上拉电阻R8，所述上拉电阻接入3.3V电源。这样，若所述充电接口的两端子断开，即电源、第一输入输出隔离器件输入侧端与充电接口不能形成闭合回路，第一输入输出隔离器件输入端侧与输出端侧不导通，第一输入输出隔离器件输出端侧4端子输出3.3V电压，为高电平信号，控制器用于根据该高电平信号判断充电接口当前处于正常状态，则可以开启充电。

为了在充电开启前能够对充电接口进行短路预检测，在检测出充电接口处于正常状态时，便于开启对充电接口的充电。一些实施例中，在所述第一输入输出隔离器件的输入端侧的第二端子2到充电接口的一个端子之间设有继电器K1；具体地，在第一输入输出隔离器件输入端侧2端子与继电器K1之间串联二极管V1。所述继电器K1可以为单刀双掷开关，所述继电器K1的常闭触点4连接于所述第一输入输出隔离器件输入端侧所在电路，参看图1所示，继电器K1常态下其“刀”(其动端，俗称刀)位于触点4；所述继电器K1的常开触点位于供电电源IN电路上；所述充电电路还包括充电控制电路，所述充电控制电路输入端与所述控制器连接，所述充电控制电路输出端与所述继电器K1连接。在连接供电电源之后，由于所述供电电源电路为常开状态，短路检测电路会先进行充电接口状态检测，若所述充电接口短路，在本实施例中，电源、第一输入输出隔离器件、继电器及充电接口形成闭合回路，第一输入输出隔离器件输出端侧4端输出低电平信号至控制器，控制器不控制继电器不动作。若检测到充电接口处于正常状态，控制器根据接收到的高电平信号，发送继电器控制信号给继电器，控制继电器的刀置于常开触点5上，供电电源电路接通，对充电接口供电，以对接入充电接口的设备充电。

继续参看图2所示，在一些实施例中，所述充电控制电路包括第一电阻R3及电子开关V4，所述第一电阻R3的输入端为充电控制电路的前端，可以起到对后端的电子开关的限流保护，所述第一电阻R3的输出端连接于所述电子开关的输入端，所述电子开关的输出端连接于所述继电器的线圈一端，所述继电器线圈的另一端连接于供电电源。

具体地，所述电子开关为金属氧化物半导体场效应管(metal oxidesemiconductor FET，俗称MOS管)，简称场效应管，所述第一电阻R3连接于所述金属氧化物半导体场效应管的栅极，所述金属氧化物半导体场效应管的源极接地，所述金属氧化物半导体场效应管的漏极连接于所述继电器的线圈一端；在所述金属氧化物半导体场效应管的栅极还设有接地电阻，以对所述MOS管进行限流保护。

本实施例中，通过上述电子器件组成的充电控制电路，可以在检测出充电接口处于正常状态时，快速开启对充电接口的供电，以对连接于所述充电接口上的设备进行充电。

在一些实施例中，所述继电器线圈的两端反向并联有第一二极管。可以理解的是，继电器线圈通电时会产生磁场使继电器吸合，而在断电的瞬间由于这个磁场的作用，线圈两端会产生很高的反向电压(称为反电动势)，这个反向电压可能高于数倍的供电电压，很有可能造成控制电路的器件工作不正常甚至击穿损坏，例如烧坏MOS管；通过在继电器线圈两端并联反向二极管，就会使这个反向电压有一个泄放回路，这样可以避免损坏支路中的电子器件。

参看图2所示，在所述继电器的输出端还设有过流保护器F1。一旦所在充电电路发生电流过大的现象，则切断电路，实现对电路中电子器件的保护。在一些实施例中，所述过流保护器包括熔断器。当电流过大超过规定值时，熔断器以自身产生的热量使熔体熔断，从而使电路断开，以实现限流保护的目的。

继续参看图2所示，在一些实施例中，为了对充电状态进行监测，还包括充电监测电路，所述充电监测电路用于监测充电接口是否处于充电状态。

继续参看图2所示，所述充电监测电路包括限流电阻R2、限流电阻R4、限流电阻R6、限流电阻R7及第二输入输出隔离器件U2，所述限流电阻R2、限流电阻R4、限流电阻R6及限流电阻R7与第二输入输出隔离器件U2的输入端侧串联后并联于充电接口XS1两端，所述第二输入输出隔离器件U2输出端侧包括两路输出，一路3接地，另一路4与所述控制器MCU连接。

在控制器MCU判断出充电接口XS1处于正常状态后，发送高电平控制信号CTR10对连接于充电接口XS1的设备开始充电后，控制器MCU通过第二输入出隔离器件U2输出端侧输出的高低电平信号来判断继电器的刀是否和触点5正常闭合，进而实现对充电状态的监测；若继电器的刀是否和触点5正常闭合，即正常对连接于充电接口XS1的设备充电，IN通过继电器K1引脚5、熔断器F1、限流电阻R2、R4、R6、R7、第二输入输出隔离器件U2和公共端COM(即相当于负极)形成回路，第二输入输出隔离器件U2导通，输出信号为低电平状态，控制器MCU根据该低电平信号判断充电正常；否则被3.3V上拉电阻上拉到高电平状态，控制器MCU根据该低电平信号判断继电器的刀未和触点5正常闭合，即未进行正常充电。

所述第二输入输出隔离器件输出端侧的另一路上也连接有上拉电阻R8，所述上拉电阻输入端连接于3.3V电源上。所述第一输入输出隔离器件与第二输入输出隔离器件输出端侧可以分别连接一个上拉电阻，也可以如图2中所示，共同连接于同一个上拉电阻上。

在一些实施例中，在所述第二输入输出隔离器件输出端侧设有去耦电容C1，所述去耦电容C1一端连接于第二输入输出隔离器件输出端侧的另一路4上，所述去耦电容C1另一端接地。

具体地，所述充电监测电路还包括第二二极管V2，所述第二二极管V2串连于所述限流电阻的输入端，所述第二二极管V2的输入端连接于所述继电器K1到充电接口XS1一端之间的节点上，所述第二二极管V2、限流电阻与第二输入输出隔离器件的输入端侧引脚1和2串联后并联于充电接口两端。

其中，第二输入输出隔离器件U2可以为光电耦合器、电容耦合器或磁耦合器。

为了对第二输入输出隔离器件U2进行过流保护，在所述第二输入输出隔离器件U2输入端侧反向并联有第三二极管。

实施例二

本实用新型还实施例提供一种电路板，在所述电路板上设有实施例一任一所述的充电电路。具体地，所述充电电路包括的电子元器件通过插装和表贴形式焊接在所述电路板上。

实施例三

本实用新型还实施例提供一种电子设备，具有充电接口，还具有实施例一任一所述的充电电路，所述充电电路连接于所述充电接口的引脚上。

所述电子设备包括电源适配器、充电器、充电桩或具有动力电池驱动的车辆。

本实用新型实施例提供的充电电路、电路板及电子设备，可以对充电接口短路预先检测，在充电开始前，并未向待充电设备输出电流，而是预先对充电接口进行短路预检测，在检测出充电接口状态正常时，再输出供电电流对待充电设备充电，可以实现对设备零损伤。

需要说明的是，在本文中，各个实施例基于相同或相应的技术构思，其描述的侧重点尽管有所不同，其实现方案与技术效果基本相同，可以相互参照。

术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系的用语，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。诸如，第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个......”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但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，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种充电电路，其特征在于，包括：控制器及充电接口短路检测电路，所述充电接口短路检测电路包括：电源及第一输入输出隔离器件，所述电源一端与所述第一输入输出隔离器件的输入端侧的第一端子连接，所述第一输入输出隔离器件的输入端侧的第二端子用于与充电接口的一个端子连接，所述电源另一端用于与充电接口的另一个端子连接，所述第一输入输出隔离器件的输出端侧一路接地，另一路与所述控制器连接。

2.根据权利要求1所述的充电电路，其特征在于，所述第一输入输出隔离器件为光电耦合器、电容耦合器或磁耦合器。

3.根据权利要求1所述的充电电路，其特征在于，在所述第一输入输出隔离器件的输入端侧的第二端子到充电接口的一个端子之间设有继电器，所述继电器的常闭触点连接于所述第一输入输出隔离器件输入端侧所在电路，所述继电器的常开触点位于供电电源电路上；

所述充电电路还包括充电控制电路，所述充电控制电路输入端与所述控制器连接，所述充电控制电路输出端与所述继电器连接。

4.根据权利要求3所述的充电电路，其特征在于，所述充电控制电路包括第一电阻及电子开关，所述第一电阻的输入端为充电控制电路的前端，所述第一电阻的输出端连接于所述电子开关的输入端，所述电子开关的输出端连接于所述继电器的线圈一端，所述继电器线圈的另一端连接于供电电源。

5.根据权利要求4所述的充电电路，其特征在于，所述电子开关为金属氧化物半导体场效应管，所述第一电阻连接于所述金属氧化物半导体场效应管的栅极，所述金属氧化物半导体场效应管的源极接地，所述金属氧化物半导体场效应管的漏极连接于所述继电器的线圈一端；

在所述金属氧化物半导体场效应管的栅极还设有接地电阻。

6.根据权利要求4或5所述的充电电路，其特征在于，所述继电器线圈的两端反向并联有第一二极管。

7.根据权利要求3所述的充电电路，其特征在于，在所述继电器的输出端还设有过流保护器。

8.根据权利要求7所述的充电电路，其特征在于，所述过流保护器包括熔断器。

9.根据权利要求3所述的充电电路，其特征在于，还包括充电监测电路，所述充电监测电路用于监测充电接口是否处于充电状态；

所述充电监测电路包括限流电阻及第二输入输出隔离器件，所述限流电阻与第二输入输出隔离器件的输入端侧串联后并联于充电接口两端，所述第二输入输出隔离器件输出端侧包括两路输出，一路接地，另一路与所述控制器连接。

10.据权利要求9所述的充电电路，其特征在于，在所述第一输入输出隔离器件输出端侧与第二输入输出隔离器件输出端侧的另一路上分别连接有上拉电阻。

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