CN213959784U - 一种集成多路usb充电装置的主控制电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种集成多路USB充电装置的主控制电路，其包括开关电源电路、输出控制电路、多个USB输出接口，开关电源电路的输入端接交流电源，开关电源电路的输出端与输出控制电路连接，输出控制电路与USB输出接口之间连接有快充电路；快充电路包括快充电压适配反馈电路、快充协议通讯电路，快充协议通讯电路通过USB输出接口与充电设备之间进行通信，快充电压适配反馈电路检测USB输出接口处充电设备的充电信号，并输出电流电压反馈信号至输出控制电路。应用本实用新型可以对被充电的电子设备所需要的电压、电流自动进行精确控制，具有通用及易用的特性，同时保证了充电效率以及安全性。

Description

一种集成多路USB充电装置的主控制电路

技术领域

本实用新型涉及电力电子技术领域，尤其涉及一种集成多路USB充电装置的主控制电路。

背景技术

目前，使用USB充电接口内置可充电电池的电子产品，因其功能全面，携带方便，越来越受到广大消费者的青睐。在产品的制造过程中，经常需要使用USB充电装置对具有内置可充电电池的电子设备进行充电。

劣质的充电装置可能对电池和产品造成不可挽回的损伤，甚至带来安全隐患，为了保证获得良好的充电效果及安全性，对USB充电装置的输出电压，电流，发热量及充电器的效率均需进行严格控制。同时，因为产品品类繁多，规格各异，不同产品对充电装置的要求也不尽相同，为满足批量生产要求，降低生产成本和提升生产效率，因此USB充电装置的通用性、易用性也是需要重点解决的问题。

由于传统的USB充电器无法同时满足电子产品生产中对电压、电流、效率、发热量、通用性、易用性及安全性的要求，因此，需要设计一种能同时满足以上要求的集成多路USB充电装置。

实用新型内容

本实用新型的主要目的是提供一种可以支持多USB接口充电，并能够自适应电源变换的集成多路USB充电装置的主控制电路。

为了实现上述主要目的，本实用新型提供的一种集成多路USB充电装置的主控制电路，包括开关电源电路、输出控制电路、多个USB输出接口，所述开关电源电路的输入端接交流电源，所述开关电源电路的输出端与所述输出控制电路连接，所述输出控制电路与所述USB输出接口之间连接有快充电路；所述快充电路包括快充电压适配反馈电路、快充协议通讯电路，所述快充协议通讯电路通过所述USB输出接口与充电设备之间进行通信，所述快充电压适配反馈电路检测所述USB输出接口处充电设备的充电信号，并输出电流电压反馈信号至所述输出控制电路。

进一步的方案中，所述快充电压适配反馈电路检测所述USB输出接口的输出电压信号，并输出电压反馈信号至所述输出控制电路。

更进一步的方案中，所述开关电源电路输出开关电源至所述输出控制电路，所述输出控制电路根据接收到的所述电流电压反馈信号、电压反馈信号控制所述USB输出接口的输出电压。

更进一步的方案中，所述主控制电路还包括输出状态指示电路，所述输出状态指示电路与所述输出控制电路连接。

更进一步的方案中，所述主控制电路还包括输入电源状态指示灯电路，所述输入电源状态指示灯电路与所述输出控制电路连接。

更进一步的方案中，所述输出控制电路包括控制芯片、电源输入电路以及输出电路，所述控制芯片的反馈控制端与所述快充电压适配反馈电路连接，所述开关电源电路的输出端通过所述电源输入电路连接至所述控制芯片的使能端，所述控制芯片的输出端与通过所述输出电路与所述USB输出接口连接。

更进一步的方案中，所述快充协议通讯电路包括USB接口芯片。

更进一步的方案中，所述快充电压适配反馈电路包括反馈电阻，所述反馈电阻一端接于所述控制芯片的反馈控制端、所述USB接口芯片的反馈端，所述反馈电阻的另一端接地。

更进一步的方案中，所述输出状态指示电路包括电阻R11以及发光二极管D2，所述电阻R11的第二端与所述发光二极管D2的正极连接，所述发光二极管D2的负极接地。

更进一步的方案中，所述输入电源状态指示灯电路包括电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、发光二极管D4、发光二极管D5以及三级管Q1，所述电阻R9的第一端与所述电阻R8、电阻R10的第一端连接，所述电阻R9的第二端与所述电阻R7的第一端连接，所述电阻R7的第二端与所述电阻R6的第一端与所述三级管Q1的基极连接，所述电阻R6的第二端与所述三级管Q1的发射极连接，所述电阻R10的第二端与所述发光二极管D4的正极连接，所述发光二极管D4的负极接地，所述电阻R8的第二端与所述发光二极管D5的正极连接，所述发光二极管D5的负极与所述三级管Q1的集电极连接。

由此可见，本实用新型提供的主控制电路主要包括开关电源电路、输出控制电路、多个USB输出接口、快充电路等，通过自适应控制方式，可以对被充电的电子设备所需要的电压、电流自动进行精确控制，具有通用及易用的特性，同时保证了充电效率以及安全性。

所以，本实用新型针对传统的USB充电器无法同时满足电子产品生产中对电压、电流、效率、发热量、通用性、易用性及安全性的要求，提出一种集成多路USB充电装置以解决上述问题，满足电子设备生产的需要。

附图说明

图1是本实用新型一种集成多路USB充电装置的主控制电路实施例的电路原理图。

图2是本实用新型一种集成多路USB充电装置的主控制电路实施例中输出控制电路的电路原理图。

图3是本实用新型一种集成多路USB充电装置的主控制电路实施例中集成多路USB充电装置的结构示意图。

图4是本实用新型一种集成多路USB充电装置的主控制电路实施例中集成多路USB充电装置的立体分解图。

以下结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例的附图，对本实用新型实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本实用新型的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

参见图1与图2，本实用新型的一种集成多路USB充电装置的主控制电路，包括开关电源电路51、输出控制电路52、多个USB输出接口53(J3)，开关电源电路51的输入端接交流电源，开关电源电路51的输出端与输出控制电路52连接，输出控制电路52与USB输出接口53之间连接有快充电路。

在本实施例中，快充电路包括快充电压适配反馈电路54、快充协议通讯电路55，快充协议通讯电路55通过USB输出接口53与充电设备之间进行通信，快充电压适配反馈电路54检测USB输出接口53处充电设备的充电信号，并输出电流电压反馈信号至输出控制电路52。

其中，快充电压适配反馈电路54检测USB输出接口53的输出电压信号，并输出电压反馈信号至输出控制电路52。

其中，开关电源电路51输出开关电源至输出控制电路52，输出控制电路52根据接收到的电流电压反馈信号、电压反馈信号控制USB输出接口53的输出电压。

在本实施例中，主控制电路还包括输出状态指示电路56，输出状态指示电路56与输出控制电路52连接。其中，输出状态指示电路56包括电阻R11以及发光二极管D2，电阻R11的第二端与发光二极管D2的正极连接，发光二极管D2的负极接地。

在本实施例中，主控制电路还包括输入电源状态指示灯电路57，输入电源状态指示灯电路57与输出控制电路52连接。其中，输入电源状态指示灯电路57包括电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、发光二极管D4、发光二极管D5以及三级管Q1，电阻R9的第一端与电阻R8、电阻R10的第一端连接，电阻R9的第二端与电阻R7的第一端连接，电阻R7的第二端与电阻R6的第一端与三级管Q1的基极连接，电阻R6的第二端与三级管Q1的发射极连接，电阻R10的第二端与发光二极管D4的正极连接，发光二极管D4的负极接地，电阻R8的第二端与发光二极管D5的正极连接，发光二极管D5的负极与三级管Q1的集电极连接。

在本实施例中，输出控制电路52包括控制芯片U1、电源输入电路以及输出电路，控制芯片U1的反馈控制端FB与快充电压适配反馈电路54连接，开关电源电路51的输出端通过电源输入电路连接至控制芯片U1的使能端EN，控制芯片U1的输出端BS与通过输出电路与USB输出接口53连接。其中，控制芯片U1为TD2786芯片，电源输入电路包括电容C1、电容C2、电容C3、电容C7、电容C11、电容C18、电阻R1、电阻R4等，输出电路包括电容C4、电容C5、电容C6、电容C16、电容C17、电阻R3、电阻R5等。

在本实施例中，快充协议通讯电路55包括USB接口芯片U3，其中，USB接口芯片U3为快充协议芯片FP6601Q。

在本实施例中，快充电压适配反馈电路54包括反馈电阻R2，反馈电阻R2一端接于控制芯片U1的反馈控制端FB、USB接口芯片U3的反馈端FB0，反馈电阻R2的另一端接地。

具体的，本实施例的主控制电路主要包括开关电源电路51、输入电源状态指示灯电路57、输出控制电路52、快充电压适配反馈电路54、快充协议通讯电路55、输出状态指示电路56和USB输出接口53。

其工作原理为：将主控制电路接通AC220V电源，打开电源开关，输入电源状态指示灯电路57点亮，开关电源电路51输出13V给输出控制电路52，输出控制电路52输出DC5V到USB输出接口53，待充电设备通过USB连接线与本电路连接，USB输出接口53对待充电设备提供USB标准电压DC 5V进行充电，输出状态指示电路56显示输出状态，同时快充协议通讯电路55通过USB输出接口53与待充电设备进行“握手通讯”，通信完成后通过快充电压适配反馈电路54识别当前待充电设备的快充最优电压和电流，并反馈给输出控制电路52，由输出控制电路52调节电路输出电压，从而调节USB输出接口53的输出电压。

在输出电压调节过程中，由快充电压适配反馈电路54检测实时输出电压，并反馈给输出控制电路52，从而避免输出电压过高或者过低，使待充电设备可以快速，安全的进行充电。

同时，输出状态指示电路56显示当前输出状态。当输出控制电路52检测到待充电设备短路时会进行输出保护，当输出控制电路52检测到TD2786芯片内部温度，或者环境温度过高时会降低输出电流保护本电路。

在实际应用中，待充电设备可以是一些支持快充协议的智能终端，如便携式无损音乐播放器(N6 MK2便携式无损音乐播放器)，N6 MK2便携式无损音乐播放器支持QC3.0快充协议，其最优充电规格为DC9V 1.5A Max，批量生产时，使用此充电装置可以同时对多台产品进行充电，从而满足生产要求。

本电路的充电流程为：将电路接通AC220V电源，打开电源开关，输入电源状态指示灯电路57点亮，开关电源电路51输出13V给输出控制电路52，输出控制电路52输出DC 5V到USB输出接口53，将待充电设备通过USB连接线与本电路连接，通过USB输出接口53对待充电设备提供USB标准电压DC 5V进行充电，输出状态指示电路56显示输出状态，同时快充协议通讯电路55通过USB输出接口53与待充电设备进行“握手通讯”，通信完成后快充电压适配反馈电路54识别当前待充电设备的快充最优电压和电流(如DC 9V 1.5A)，并反馈给输出控制电路52，输出控制电路52调节电路输出电压，从而调节USB输出接口53的输出电压。

在输出电压调节过程中，快充电压适配反馈电路54检测实时输出电压，并反馈给输出控制电路52，从而避免输出电压过高或者过低，使待充电设备可以快速，安全的进行充电。

同时，输出状态指示电路56显示当前输出状态。当输出控制电路52检测到待充电设备短路时会进行输出保护，当输出控制电路52检测到TD2786芯片内部温度，或者环境温度过高时会降低输出电流保护本电路。

参见图3与图4，本实施例的集成多路USB充电装置壳体11，壳体内腔设有多路USB充电机构，多路USB充电机构包括PCB板、风道分离架5以及开关电源6，PCB板上开设有多个USB输出接口53，壳体11表面开设有与多个USB输出接口53相匹配的开口阵列12，风道分离架5设于PCB板与开关电源6之间，用于隔离开关电源6所处的高压区域与PCB板所处的低压区域的散热风道。

在本实施例中，壳体11包括上盖1以及底盖7，由上盖1和底盖7盖合形成壳体内腔，开口阵列12设于上盖1表面。

在本实施例中，PCB板包括PCB上盖固定架2、主控制板3、PCB风道分离架固定架4，主控制板3上设有多个USB输出接口53，通过PCB上盖固定架2固定连接于上盖1，多个USB输出接口53与上盖1表面的开口阵列12一一对应，主控制板3通过PCB风道分离架固定架4固定连接于风道分离架5。其中，主控制板3上设置有主控制电路。

在本实施例中，底盖7的两侧设有散热风扇，如散热风扇8和散热风扇9，散热风扇8和散热风扇9分别嵌入式安装于底盖7的两侧。

在本实施例中，底盖7的一侧设有电源开关插座10，电源开关插座10嵌入式安装于底盖7的一侧，并与开关电源6电性连接。

由此可见，本实用新型提供的主控制电路主要包括开关电源电路51、输出控制电路52、多个USB输出接口53、快充电路等，通过自适应控制方式，可以对被充电的电子设备所需要的电压、电流自动进行精确控制，具有通用及易用的特性，同时保证了充电效率以及安全性。

所以，本实用新型针对传统的USB充电器无法同时满足电子产品生产中对电压、电流、效率、发热量、通用性、易用性及安全性的要求，提出一种集成多路USB充电装置以解决上述问题，满足电子设备生产的需要。

需要说明的是，以上仅为本实用新型的优选实施例，但实用新型的设计构思并不局限于此，凡利用此构思对本实用新型做出的非实质性修改，也均落入本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种集成多路USB充电装置的主控制电路，其特征在于，包括：

开关电源电路、输出控制电路、多个USB输出接口，所述开关电源电路的输入端接交流电源，所述开关电源电路的输出端与所述输出控制电路连接，所述输出控制电路与所述USB输出接口之间连接有快充电路；

所述快充电路包括快充电压适配反馈电路、快充协议通讯电路，所述快充协议通讯电路通过所述USB输出接口与充电设备之间进行通信，所述快充电压适配反馈电路检测所述USB输出接口处充电设备的充电信号，并输出电流电压反馈信号至所述输出控制电路。

2.根据权利要求1所述的主控制电路，其特征在于：

所述快充电压适配反馈电路检测所述USB输出接口的输出电压信号，并输出电压反馈信号至所述输出控制电路。

3.根据权利要求2所述的主控制电路，其特征在于：

所述开关电源电路输出开关电源至所述输出控制电路，所述输出控制电路根据接收到的所述电流电压反馈信号、电压反馈信号控制所述USB输出接口的输出电压。

4.根据权利要求1所述的主控制电路，其特征在于：

所述主控制电路还包括输出状态指示电路，所述输出状态指示电路与所述输出控制电路连接。

5.根据权利要求1所述的主控制电路，其特征在于：

所述主控制电路还包括输入电源状态指示灯电路，所述输入电源状态指示灯电路与所述输出控制电路连接。

6.根据权利要求1至5任一项所述的主控制电路，其特征在于：

所述输出控制电路包括控制芯片、电源输入电路以及输出电路，所述控制芯片的反馈控制端与所述快充电压适配反馈电路连接，所述开关电源电路的输出端通过所述电源输入电路连接至所述控制芯片的使能端，所述控制芯片的输出端与通过所述输出电路与所述USB输出接口连接。

7.根据权利要求6所述的主控制电路，其特征在于：

所述快充协议通讯电路包括USB接口芯片。

8.根据权利要求7所述的主控制电路，其特征在于：

所述快充电压适配反馈电路包括反馈电阻，所述反馈电阻一端接于所述控制芯片的反馈控制端、所述USB接口芯片的反馈端，所述反馈电阻的另一端接地。

9.根据权利要求4所述的主控制电路，其特征在于：

所述输出状态指示电路包括电阻R11以及发光二极管D2，所述电阻R11的第二端与所述发光二极管D2的正极连接，所述发光二极管D2的负极接地。

10.根据权利要求5所述的集成多路USB充电装置的主控制电路，其特征在于：

所述输入电源状态指示灯电路包括电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、发光二极管D4、发光二极管D5以及三级管Q1，所述电阻R9的第一端与所述电阻R8、电阻R10的第一端连接，所述电阻R9的第二端与所述电阻R7的第一端连接，所述电阻R7的第二端与所述电阻R6的第一端与所述三级管Q1的基极连接，所述电阻R6的第二端与所述三级管Q1的发射极连接，所述电阻R10的第二端与所述发光二极管D4的正极连接，所述发光二极管D4的负极接地，所述电阻R8的第二端与所述发光二极管D5的正极连接，所述发光二极管D5的负极与所述三级管Q1的集电极连接。

Images