CN211744117U - 一种兼容快速充电模式和普通充电模式的充电电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种兼容快速充电模式和普通充电模式的充电电路，涉及充电电路领域，其技术方案要点是包括用于与待充电器电性连接的快充端口、包括用于与待充电器电性连接的普通端口、与快充端口和普通端口电性连接并向外接端口供电的供电模块、与外接端口电性连接并根据待充电器类型控制供电模块输出电流大小的控制模块。其技术效果是能够对接入的充电器进行识别，并对于接入普通端口和快充端口的待充电器输出不同电流。
Description
技术领域
本实用新型涉及充电电路领域，特别涉及一种兼容快速充电模式和普通充电模式的充电电路。
背景技术
随着科技的不断发展和用户要求日益提高，各种便携式的电子设备也越来越多，覆盖范围越来越广泛。电子设备有的自带电池，有的需要有适配器接入电源才能够使用，因而小型化、轻量化的电子设备电源适配器也获得了用户的青睐。
手机是现在人们使用最频繁的电子设备，手机由于其体积限制，其电池容量受限，并不能够使用容量大体积大的电池，因而快充适配器应运而生。但是一般的快速充电器与不支持快充模式的手机相连，大电流容易对手机的电池造成损坏，因此亟需一种新型充电电路，以同时兼容普通充电模式和快速充电模式。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种兼容快速充电模式和普通充电模式的充电电路，其能够对接入的充电器进行识别，并对于接入普通端口和快充端口的待充电器输出不同电流。
本实用新型的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
一种兼容快速充电模式和普通充电模式的充电电路，包括：
快充端口，用于与待充电器电性连接并接收待充电器输出的快充识别信号；
普通端口，用于与待充电器电性连接并接收待充电器输出的普通识别信号；
控制模块，包括用于接收快充识别信号的快充检测端、用于接收普通识别信号的普通检测端、基于快充识别信号输出控制信号的控制端、基于快充识别信号输出快充开关信号的快充控制端、基于普通识别信号输出普通开关信号的普通控制端、连于快充控制端的快充可控开关、以及连于普通控制端的普通可控开关，所述快充可控开关基于快充开关信号连通或断开，所述普通可控开关基于普通开关信号连通或断开；
供电模块，包括与快充可控开关和普通可控开关电性相连并输出直流供电电流的直流输出单元、与控制模块电性相连的控制单元、以及连于直流输出单元的输出端和地线之间的限流开关；所述控制单元包括与控制模块电性相连的控制输入端和用于输出调节信号的输出端，所述控制单元基于控制信号控制调节信号的大小；限流开关包括与控制单元输出端相连的使能端，所述限流开关基于调节信号的大小调节直流供电电流的大小。
通过采用上述技术方案，直流输出单元与快充端口和普通端口相连，以向接于快充端口或普通端口的充电器供电。快充端口与待充电器电性连接，接收待充电器输出的识别信号。当控制模块接收到快充识别信号时，输出相应的控制信号。控制单元接收到控制信号时，输出相应不同电平的调节信号以扩大或缩小限流开关的通道，从而调节直流输出单元对外输出的直流供电电流，从而对于接入普通端口和快充端口的待充电器输出不同电流的功能。
进一步设置：所述直流输出单元包括：
第一整流电路，用于接收外部交变电流并整流为直流中间电流；
变压器，包括一次侧、二次侧和三次侧，一次侧的输入端和输出端分别连于整流电路和限流开关；
第二整流电路，连于变压器的二次侧的两端，用于接收二次侧输出的交变电流并整流输出直流供电电流；
采样电路，连于变压器的三次侧的两端，基于三次侧两端的感应电压输出相应的交变采样信号；
所述控制单元还包括与采样电路相连的使能输入端，基于交变采样信号的大小控制调节信号的输出与否；所述限流开关基于调节信号控制自身通断。
通过采用上述技术方案，限流开关初始状态为连通状态，第一整流电路通过限流开关与地连接，在通电时，直流中间电流从一次侧流过，使得一次侧经历电流上升的过程，三次侧产生相应的感应电压并输出相应的交变采样信号，交变采样信号输入使能输入端，控制单元基于交变采样信号输出相应的调节信号，从而控制限流开关断开。由于限流开关断开，一次侧的电流消失，此时使能输入端接收到的交变采样信号为低电平，控制单元输出相应的调节信号再次连通限流开关。由于限流开关反复地发生通断，二次侧相应的产生交变的感应电流，第二整流电路接收二次侧输出的交变电流并整流输出直流供电电流。
进一步设置：所述控制模块还包括：
控制芯片，包括连于所述快充检测端、所述普通检测端、所述快充控制端、所述普通控制端，基于快充识别信号输出反馈信号的反馈端、以及连于直流输出单元以对控制芯片进行供电的供电端；
光耦合器，所述光耦合器包括发光二极管和光电三极管，所述发光二极管串联于控制芯片的反馈端和直流输出单元之间，基于反馈信号输出相应的光信号，所述光电三极管连于控制单元的控制输入端和地线之间，用于接收光信号，并基于发光二极管发出的光信号向控制单元的控制输入端输出相应的控制信号。
通过采用上述技术方案，控制芯片接收待充电器输入的识别信号，并输出相应的反馈信号。当控制芯片接收到快充识别信号时，反馈信号为低电平，此时直流输出单元的直流供电电流流经发光二极管流入反馈端，发光二极管工作发出光信号，使得光电三极管导通，此时光电三极管向控制单元的控制输入端输出低电平的控制信号。当控制芯片接收到普通识别信号时，反馈信号为高电平，此时发光二极管不工作，光电三极管不导通，此时光电三极管向控制单元的控制输入端输出高电平的控制信号。
进一步设置：所述第一整流电路包括整流桥和滤波电路，所述整流桥的两个输入端分别连于火线和零线，所述滤波电路的输入端连于整流桥的输出端，所述滤波电路的输出端连于变压器的一次侧的输入端。
通过采用上述技术方案，整流桥将交变电流整流为直流电，滤波电路使得直流电的波形更加平稳。
进一步设置：所述控制芯片的型号为IP2726-AC-FBR。
进一步设置：所述第二整流电路包括整流芯片，所述整流芯片包括连于变压器二次侧一端的漏端、连于变压器二次侧远离漏端一端的供电端、连于地线的接地端，所述接地端与二次侧远离漏端的一端串联有第十电容和第十一电容，所述二次侧的两端串联有第八电容和第十三电阻。
进一步设置：所述整流芯片的型号为OB2004AX。
通过采用上述技术方案，第二整流电路接收变压器二次侧输出的交变电流并整流输出直流供电电流。
综上所述，本实用新型具有以下有益效果：
1、能够对接入的充电器进行识别，并对于接入普通端口和快充端口的待充电器输出不同电流；
2、通过脉冲宽度调制，将交流信号调制成高频信号再进行变压，能够有效增强变压的效率，减小变压器的大小，有利于充电器整体的小型化。
附图说明
图1是本实施例中一种兼容快速充电模式和普通充电模式的充电电路的主板部分；
图2是本实施例中一种兼容快速充电模式和普通充电模式的充电电路的副板部分。
图中，
1、快充端口；2、普通端口；
3、供电模块；
31、直流输出单元；
311、第一整流电路；3111、整流桥；3112、滤波电路；
312、第二整流电路；313、采样电路；
32、限流开关；33、控制单元；
4、控制模块。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型作进一步详细说明。
一种兼容快速充电模式和普通充电模式的充电电路，参考图1和图2，包括用于与待充电器电性连接的快充端口1、包括用于与待充电器电性连接的普通端口2、与快充端口1和普通端口2电性连接并向外接端口供电的供电模块3、与外接端口电性连接并根据待充电器类型控制供电模块3输出电流大小的控制模块4。
参考图1和图2，快充端口1为支持快速充电模式的接口，在本实施例中为一种支持快速充电模式的TYPE-C接口。该接口包括用于供电的VBUSC引脚、用于传输数据正信号的DMC引脚、用于传输数据负信号的DPC引脚、用于确定正反接向的CC1引脚和CC2引脚、以及用于接地的GNDC引脚。其中DMC引脚和DPC引脚用于接收待充电器输出的快充识别信号，快充识别信号用于判断充电器是否支持快充类型。普通端口2为不支持快速充电模式，只支持普通充电模式的接口，在本实施例中为一种USB-A接口。该接口包括用于供电的VBUSA引脚、用于传输数据正信号的DMA引脚、用于传输数据负信号的DPA引脚、以及用于接地的GNDA引脚。其中DMA引脚和DPA引脚用于接收待充电器输出的普通识别信号，普通识别信号用于判断是否接入充电器。
参考图1和图2，供电模块3包括直流输出单元31、电性连于直流输出单元31的限流开关32、以及用于控制限流开关32的开关与电流阈值的控制单元33。
直流输出单元31包括第一整流电路311、第二整流电路312、采样电路313、以及变压器，变压器包括一次侧Np、二次侧Ns和三次侧Nf，分别用于将第一整流电路311、第二整流电路312和采样电路313耦合在一起。
第一整流电路311包括整流桥3111和滤波电路3112，整流桥3111的两个输入端分别连于火线和零线，滤波电路3112的输入端连于整流桥3111的输出端。滤波电路3112包括第五电阻R5、第一电感L1、第一电容C1、第二电容C2和第二电感L2，第一电容C1和第二电容C2均为极性电容，第一电容C1的正极端连于整流桥3111的输出端，负极端通过第二电感L2连于地线。第五电阻R5和第一电感L1相互并联，一端连于整流桥3111的输出端，另一端连于第二电容C2的正极端，第二电容C2的负极端连于地线。第一电感L1远离整流桥3111的一端即为第一整流电路311的输出端，连于变压器一次侧Np，并输出直流中间电流。
第二整流电路312包括整流芯片、第九电容C9、第十三电阻R13、第十电容C10、第十一电容C11和第十二电容C12，在本实施例中整流芯片的型号为OB2004AX，包括漏端Drain、接地端GND、信道端Vdd和供电端Vin，漏端Drain连于变压器二次侧Ns的一端，信道端Vdd通过第十电容C10连于地线，接地端GND连于地线，供电端Vin连于变压器二次侧Ns远离漏端的一端。第九电容C9和第十三电阻R13串联于变压器二次侧Ns的两端。第十一电容C11和第十二电容C12均为极性电容，其正极端均连于变压器二次侧Ns远离整流芯片漏端的一端，负极端均连于地线。变压器二次侧Ns远离整流芯片漏端的一端为第二整流电路312的输出端，也为直流输出单元31的输出端，输出直流供电电流。
采样电路313包括第七电阻R7，第七电阻R7的两端分别连于变压器三次侧Nf的一端和控制单元33，第七电阻R7远离变压器三次侧Nf的一端为采样电路313的输出端，基于三次侧两端的感应电压输出相应的交变采样信号。变压器三次侧Nf远离第七电阻R7的一端连于地线。
控制单元33包括与控制模块4电性相连的控制输入端和用于输出调节信号的输出端。在本实施例中，控制单元33为OB2633x芯片，包括供电端VCC、输出端GATE、使能输出端PRT、芯片选择端CS、控制输入端FB和接地端GND。
输出端GATE通过第八电阻R8连于限流开关32，第八电阻R8远离输出端GATE的一端通过二极管D4连于输出端GATE，二极管D4的方向由第八电阻R8远离输出端GATE的一端指向输出端GATE。第九电阻R9远离第八电阻R8的一端和地线之间并联有第十一电阻R11和第十二电阻R12。
芯片选择端CS通过第十电阻R10连于第十二电阻R12远离地线的一端，还通过第八电容C8与地线相连。
供电端VCC通过第一电阻R1和第二电阻R2连于第一整流电路311的输出端，还通过第六电阻R6和二极管D3连于电压器三次侧Nf远离地线的一端，其中二极管D3的方向由电压器三次侧Nf指向供电端VCC。供电端VCC和地线之间还并联有第五电容C5和第六电容C6。
接地端GND连于地线，控制输入端FB连于控制模块4。使能输出端PRT连于采样电路313的输出端，用于接收交流采样信号。
限流开关32连于变压器一次侧Np远离第一整流电路311的输出端的一端。在本实施例中，限流开关32为NMOS管Q1，第一整流电路311的输出端连于NMOS管Q1的漏极。
控制模块4包括控制芯片、可控开关和光耦合器。
控制芯片包括连于快充端口1以接收快充识别信号的快充检测端、连于普通端口2以接收普通识别信号的普通检测端、基于快充识别信号以输出反馈信号的反馈端、基于快充识别信号输出快充开关信号的快充控制端、基于普通识别信号输出普通开关信号的快充控制端、以及连于直流输出单元31以对控制芯片进行供电的供电端。快充可控开关设置于直流输出单元31与快充端口1之间，并连于控制芯片的快充控制端；普通可控开关设置于直流输出单元31与普通端口2之间，并连于控制芯片的普通控制端。在本实施例中，快充可控开关为NMOS管Q2-1，普通可控开关为NMOS管Q2-2，控制芯片的型号为IP2726。NMOS管Q2-1的栅极连于快充控制端，漏极连于供电模块3的输出端，源极连于快充端口1的VBUSC脚，还通过第十四电容C14连于数字地。NMOS管Q2-2的栅极连于普通控制端，漏极连于供电模块3的输出端，源极连于普通端口2的VBUSA脚，还通过第二十电容C20连于数字地。
控制芯片包括通过第十八电阻R18连于数字地的CC1引脚、通过第十九电阻R19连于数字地的CC2引脚、连于快充端口1DMC引脚的DMC引脚、连于快充端口1DPC引脚的DPC引脚、连于普通端口2DPA引脚的DPA引脚、连于普通端口2DMC引脚的DMC引脚、连于数字地的GND引脚、通过固定电阻RT1连于数字地的NTC引脚、连于第十九电阻R19的FB引脚、连于第十七电容C17的CMPI引脚、连于数字地的CMPV引脚、通过第十三电容C13连于数字地的VCC引脚、连于供电模块3输出端且通过第二十一电容连于数字地的VIN引脚、连于NMOS管Q2漏极同时还连于NMOS管Q2-1漏极的VIN引脚、连于NMOS管Q2-1的栅极同时还通过第二十电阻R20连于快充端口1VBUSC引脚的VOUT1G引脚、连于快充端口1VBUSC引脚的VOUT1引脚、连于NMOS管Q2-2的栅极同时还通过第二十电阻R21连于快充端口1VBUSA引脚的VOUT1G引脚、连于快充端口1VBUSA引脚的VOUT1引脚、连于快充端口1GNDC引脚且通过第二十六电阻R26连于数字地的CSP引脚、连于数字地的CSN引脚、通过二极管D6连于普通端口2VBUSA引脚的PLUGA引脚、连于普通端口2GNDA引脚且通过第二十四电阻连于数字地的CSPA引脚、以及连于数字地的CSNA引脚。控制芯片的VIN引脚还通过第二十一电容连于数字地，二极管D6的负极端连于普通端口2的VBUSA引脚。其中，快充检测端即为DMC引脚和DPC引脚，快充控制端为VOUT1G，普通检测端即为DMA引脚和DPA引脚，普通控制端为VOUT2G引脚。第十九电阻R19远离芯片的一端通过二极管D5连于数字地，且通过第十七电阻R17连于数字地，其中二极管D5的正极连于数字地，第十九电阻R19离控制芯片的一端为反馈端，用于输出反馈信号，连于光耦合器。
第十九电阻R19和第十七电容C17远离控制芯片的一端均依次通过第十七电容C17和第十八电阻R18连于NMOS管Q2的漏极。第十九电阻R19离控制芯片的一端和供电模块3的输出端之间连有第十六电阻R16，第十九电阻R19离控制芯片的一端和供电模块3的输出端之间还串联有第十八电阻R18和第十六电容C16；第十九电阻R19离控制芯片的一端通过稳压二极管D5连于地线，其中稳压二极管D5的正极连于地线。第十九电阻R19离控制芯片的一端还通过第十七电阻R17连于地线。第十九电阻R19离控制芯片的一端为反馈端，用于输出反馈信号，连于光耦合器。控制芯片VCC引脚和PLUGA引脚之间连有第二十二电阻R22。
光耦合器包括发光二极管U2-A和光电三极管U2-B，发光二极管U2-A串联于控制芯片的反馈端和直流输出单元31之间，基于反馈信号输出相应的光信号。光电三极管U2-B为NPN型三极管，光电三极管U2-B的集电极连于控制单元33的控制输入端，发射极连于地线。光电三极管U2-B用于接收光信号，并基于发光二极管发出的光信号向控制单元33的控制输入端输出相应的控制信号。
本充电电路的工作原理如下：
在第一整流电路311接通市电后，控制单元33的输出端置高，限流开关32的栅极电压高于源极电压，处于连通状态，第一整流电路311通过限流开关32与地连接，此时直流中间电流从一次侧流过，使得一次侧经历电流上升的过程，三次侧产生相应的感应电压并向使能输入端输出高电平的交变采样信号，控制单元33基于接收到的高电平交变采样信号在输出端输出低电平的调节信号，从而关闭限流开关32。由于限流开关32断开，一次侧的电流消失，此时使能输入端接收到的交变采样信号为低电平，控制单元33输出相应的调节信号再次连通限流开关32。由于限流开关32反复地发生通断，二次侧相应的产生交变的感应电流，第二整流电路312接收二次侧输出的交变电流并整流输出直流供电电流。
直流输出单元31通过快充可控开关与快充端口1电性连接，通过普通可控开关与普通端口2电性连接，快充端口1和普通端口2向充电器供电。控制芯片的快充检测端在接收到快充检测信号时，控制芯片打开快充可控开关，关闭普通可控开关，使得供电模块3与快充端口1连通；控制芯片的普通检测端在接收到普通检测信号时，打开普通可控开关，使得供电模块3与快充端口1连通；控制芯片的普通检测端在接收到快充检测信号时，普通检测端将其识别为普通检测信号。快充端口1与待充电器电性连接，接收待充电器输出的快充识别信号，当待充电器为支持快充协议的类型时，快充识别信号为高电平；当待充电器为不支持快充协议的类型时，快充识别信号为低电平。当控制芯片接收到高电平的快充识别信号时，相应地输出低电平的反馈信号，否则输出高电平的反馈信号。当控制芯片输出低电平的反馈信号时，供电模块3向发光二极管供电，发光二极管输出光信号，光电三极管接收光信号，并向控制单元33输出低电平的控制信号；当控制芯片输出高电平的反馈信号时，光电三极管不导通，向控制单元33输出高电平的控制信号。
控制单元33接收到快充模式对应的高电平的控制信号时，输出相应较高的高电平调节信号以扩大限流开关32的通道，从而增大第一整流电路311输出的直流中间电流，从而使得第二整流电路312输出的直流供电电流相应增大。控制单元33接收到普通充电模式对应的低电平的控制信号时，输出相应较低的高电平调节信号以扩大限流开关32的通道，从而减小第一整流电路311输出的直流中间电流，从而使得第二整流电路312输出的直流供电电流相应减小。综上，能够对接入的充电器进行识别，并对于接入普通端口2和快充端口1的待充电器输出不同电流。
上述的实施例仅仅是对本实用新型的解释，其并不是对本实用新型的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本实用新型的权利要求范围内都受到专利法的保护。
Claims (7)
1.一种兼容快速充电模式和普通充电模式的充电电路，其特征在于，包括：
快充端口(1)，用于与待充电器电性连接并接收待充电器输出的快充识别信号；
普通端口(2)，用于与待充电器电性连接并接收待充电器输出的普通识别信号；
控制模块(4)，包括用于接收快充识别信号的快充检测端、用于接收普通识别信号的普通检测端、基于快充识别信号输出控制信号的控制端、基于快充识别信号输出快充开关信号的快充控制端、基于普通识别信号输出普通开关信号的普通控制端、连于快充控制端的快充可控开关、以及连于普通控制端的普通可控开关，所述快充可控开关基于快充开关信号连通或断开，所述普通可控开关基于普通开关信号连通或断开；
供电模块(3)，包括与快充可控开关和普通可控开关电性相连并输出直流供电电流的直流输出单元(31)、与控制模块(4)电性相连的控制单元(33)、以及连于直流输出单元(31)的输出端和地线之间的限流开关(32)；所述控制单元(33)包括与控制模块(4)电性相连的控制输入端和用于输出调节信号的输出端，所述控制单元(33)基于控制信号控制调节信号的大小；限流开关(32)包括与控制单元(33)输出端相连的使能端，所述限流开关(32)基于调节信号的大小调节直流供电电流的大小。
2.根据权利要求1所述的兼容快速充电模式和普通充电模式的充电电路，其特征在于，
所述直流输出单元(31)包括：
第一整流电路(311)，用于接收外部交变电流并整流为直流中间电流；
变压器，包括一次侧、二次侧和三次侧，一次侧的输入端和输出端分别连于整流电路和限流开关(32)；
第二整流电路(312)，连于变压器的二次侧的两端，用于接收二次侧输出的交变电流并整流输出直流供电电流；
采样电路(313)，连于变压器的三次侧的两端，基于三次侧两端的感应电压输出相应的交变采样信号；
所述控制单元(33)还包括与采样电路(313)相连的使能输入端，基于交变采样信号的大小控制调节信号的输出与否；所述限流开关(32)基于调节信号控制自身通断。
3.根据权利要求2所述的兼容快速充电模式和普通充电模式的充电电路，其特征在于，所述控制模块(4)还包括：
控制芯片，包括连于所述快充检测端、所述普通检测端、所述快充控制端、所述普通控制端，基于快充识别信号输出反馈信号的反馈端、以及连于直流输出单元(31)以对控制芯片进行供电的供电端；
光耦合器，所述光耦合器包括发光二极管和光电三极管，所述发光二极管串联于控制芯片的反馈端和直流输出单元(31)之间，基于反馈信号输出相应的光信号，所述光电三极管连于控制单元(33)的控制输入端和地线之间，用于接收光信号，并基于发光二极管发出的光信号向控制单元(33)的控制输入端输出相应的控制信号。
4.根据权利要求3所述的兼容快速充电模式和普通充电模式的充电电路，其特征在于，所述第一整流电路(311)包括整流桥(3111)和滤波电路(3112)，所述整流桥(3111)的两个输入端分别连于火线和零线，所述滤波电路(3112)的输入端连于整流桥(3111)的输出端，所述滤波电路(3112)的输出端连于变压器的一次侧的输入端。
5.根据权利要求4所述的兼容快速充电模式和普通充电模式的充电电路，其特征在于，所述控制芯片的型号为IP2726-AC-FBR。
6.根据权利要求5所述的兼容快速充电模式和普通充电模式的充电电路，其特征在于，所述第二整流电路(312)包括整流芯片，所述整流芯片包括连于变压器二次侧一端的漏端、连于变压器二次侧远离漏端一端的供电端、连于地线的接地端，所述接地端与二次侧远离漏端的一端串联有第十电容和第十一电容，所述二次侧的两端串联有第八电容和第十三电阻。
7.根据权利要求6所述的兼容快速充电模式和普通充电模式的充电电路，其特征在于，所述整流芯片的型号为OB2004AX。
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| CN202020135408.0U CN211744117U (zh) | 2020-01-19 | 2020-01-19 | 一种兼容快速充电模式和普通充电模式的充电电路 |
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