CN215681883U - 一种pd快速充电器 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种PD快速充电器，包括充电器供电电路，充电器供电电路包括：滤波整流模块、功率转换模块，功率转换模块包括型号为SC3021A的驱动芯片U2，驱动芯片U2的第10引脚耦接于滤波整流模块，驱动芯片U2的第7引脚耦接有开关元器件Q1、同步整流模块以及电流输出模块。本申请具有驱动芯片U2驱动开关元器件Q1的通断直接实现功率转换，能够大大缩减电子元器件的使用，进而减少了充电器的体积，增大PD快速充电器的功率密度，使得充电效率较高的效果。

Description

一种PD快速充电器

技术领域

本申请涉及充电器的技术领域，尤其是涉及一种PD快速充电器。

背景技术

目前，随着智能手机等移动设备硬件升级以及屏幕尺寸的增大，电池电量的消耗也会随之增大；电池电量过低时，需要及时采用充电器给电池充电以继续使用移动设备。

传统的充电器通常只能输出5.0V/1A或者5.0V/1500mA-11200mA等稳定电流为手机等移动设备充电；充电时间较久；为了缩短移动设备电池的充电时间，人们发明了PD快速充电器对手机等移动设备的电池进行充电，大大缩短了充电时间。

针对上述中的相关技术，发明人认为存在有某些PD快速充电器的整机功率密度较低，导致充电效率较低的缺陷。

实用新型内容

为了增大PD快速充电器的功率密度，使得充电效率较高，本申请提供了一种PD快速充电器。

本申请提供的一种PD快速充电器。采用如下的技术方案：

一种PD快速充电器，包括充电器供电电路，所述充电器供电电路包括：

滤波整流模块，接入市电并输出直流电；

功率转换模块，耦接于滤波整流模块并进行功率转换；功率转换模块包括型号为SC3021A的驱动芯片U2，所述驱动芯片U2的第10引脚耦接于滤波整流模块，所述驱动芯片U2的第2引脚耦接有第二电感L2，所述第二电感L2远离驱动芯片U2的第2引脚的一端耦接有第二二极管D2且第二二极管D2的阴极耦接于第二电感L2，所述第二二极管D2的阳极耦接于滤波整流模块；所述驱动芯片U2的第7引脚耦接有开关元器件Q1；

同步整流模块，耦接于功率转换模块并进行同步整流处理稳定的直流电；

电流输出模块，耦接于同步整流模块并设置有快充接口，用于接收稳定的直流电并由快充接口输出以供移动设备充电。

通过采用上述技术方案，PD快速充电器使用时，将充电器供电电路接入市电，220V交流电经过滤波整流模块后输出直流电至功率转换模块，功率转换模块进行功率转换处理，滤波整流模块经第二二极管D2以及第二电感L2向驱动芯片U2供电，型号为SC3021A的驱动芯片U2直接驱动开关元器件Q1通断，进而实现功率的转换；同步整流模块将直流电进行同步整流并输出稳定的直流电至电流输出模块，电流输出模块将稳定的直流输出至快充接口，快充接口供数据线插入，将数据线远离快充接口的一端与手机等移动设备耦接，即实现手机等移动设备的快速充电功能；由于驱动芯片U2的体积小，而且驱动芯片U2驱动开关元器件Q1的通断直接实现功率转换，能够大大缩减电子元器件的使用，进而减少了充电器的体积，增大PD快速充电器的功率密度，使得充电效率较高。

可选的，所述功率转换模块还包括型号为NN650D02的耗尽型的第一MOS管Q1，所述驱动芯片U2的第7引脚耦接于第一MOS管Q1的栅极，所述第一MOS管Q1的源极接地，所述第一MOS管Q1的漏极耦接于滤波整流模块。

极通过采用上述技术方案，当驱动芯片U2的第10引脚接收到滤波整流模块输出的直流电时，驱动芯片U2的第7引脚输出高电平信号至耗尽型的第一MOS管Q1，使得第一MOS管Q1的栅极由低电平转换成高电平，第一MOS管Q1导通使得驱动芯片U2进行功率转换；当驱动芯片U2失电时，第一MOS管Q1断开，实现功率转换的开关功能。

可选的，所述充电器供电电路还包括变压器T1，所述变压器T1的一次侧包括第一输入端、第三输入端、第四输入端以及第五输入端，所述第五输入端耦接于第二二极管D2的阳极，所述变压器T1的第一输入端以及第三输入端均耦接于滤波整流模块；所述变压器T1的第四输入端接地，所述变压器T1的二次侧包括输出端A以及输出端B，所述输出端A以及输出端B均耦接于同步整流模块。

通过采用上述技术方案，所述变压器T1起到电压隔离的作用，变压器T1的一次侧与二次侧在电路上是互相绝缘的，只通过磁偶合来传递能量，对变压器的一次侧起到了一个良好的过滤的作用且输出较为纯净的电源电压至变压器T1的二次侧，同时，对充电器供电电路起到保护作用。

可选的，所述同步整流模块包括型号为SC3503的同步整流控制芯片U3，所述同步整流控制芯片U3的第6引脚耦接于变压器T1的输出端B，所述同步整流控制芯片U3的第5引脚耦接于第4引脚且第4引脚耦接于耗尽型的第二MOS管Q2，所述第二MOS管Q2的栅极耦接于同步整流控制芯片U3的第4引脚，所述第二MOS管Q2的漏极耦接于变压器T1的二次侧，所述第二MOS管Q2的源极接地；所述同步整流控制芯片U3的第1引脚耦接于电流输出单元。

通过采用上述技术方案，同步整流控制芯片U3的第6引脚接收到高压直流电时，同步整流控制芯片U3驱动变压器T1的二次侧，进而实现同步整流。同步整流控制芯片U3可以工作在很宽的输出电压范围之内，可以很好的适用于宽输出电压的应用场合，在适配器、充电器、USB-PD等场合的运用效果较好。

可选的，所述同步整流模块还光耦合器，所述光耦合器包括发光二极管U1A以及光电三极管U1B，所述发光二极管U1A的正极耦接于变压器T1的输出端A，所述光电三极管U1B耦接于驱动芯片U2的第3引脚，所述发光二极管U1A的阴极耦接于电流输出模块。

通过采用上述技术方案，光耦合器起到光隔离的作用，由于光耦是单向传输，因此可以实现信号的单向传输，使发光二极管U1A与光电三极管U1B完全实现了电气隔离，输出信号对输入端无影响，抗干扰能力强，工作稳定；而且光耦使用寿命长。

可选的，所述电流输出模块包括型号为SC2151A的充电协议芯片U4，所述充电协议芯片U4的第15引脚耦接于变压器T1的输出端A，所述充电协议芯片U4的第14引脚耦接于发光二极管U1A的阴极，所述充电协议芯片U4的第13引脚输出VBUS+且第13引脚耦接于快充接口。

通过采用上述技术方案，充电协议芯片U4支持PD、PPS、AFC、FCP、SCP、VOOC等快充协议，具备5V3A、9V3A、12V3A、15V3A、20V3.25A和3A PPS电压档位，充电协议芯片U4的第15引脚接收到稳定的高压直流电时，充电协议芯片U4的第13引脚输出供手机等移动设备充电的稳定高压直流电。

可选的，所述快充接口为type-c1接口，所述type-c1接口的A4B9引脚以及B4A9引脚均耦接于充电协议芯片U4的第13引脚，所述type-c1接口的A1B12引脚接入充电电压的负极VBUS-。

通过采用上述技术方案，type-c1接口的A4B9引脚、B4A9引脚为充电电压的正极VBUS+，A1B12引脚为充电电压负极VBUS-，采用USB-C数据线连接手机或移动设备，再将USB-C数据线接入type-c1接口实现手机等移动设备的快速充电，提升充电器的充电效率。

可选的，所述滤波整流模块与变压器T1之间耦接有功率吸收模块，所述功率吸收模块包括第三二极管D3，所述第三二极管D3的阳极耦接于第一MOS管Q1的漏极，所述第三二极管D3的阴极与第六电阻R6串联后耦接于第十一电容C11，第六电阻R6的两端并联有第五电阻R5，所述第十一电容C11的两端并联有第八电阻R8、并联有第十电阻R10，所述第十一电容C11远离第六电阻的一端耦接于滤波整流模块，同时，所述第十一电容C11远离第六电阻的一端耦接于变压器T1的第一输入端。

通过采用上述技术方案，功率吸收模块的设置，起到功率吸收的作用，当滤波整流模块接入市电时，使得第三二极管D3的阳极不易因功率过大击穿第一MOS管Q1，对功率转换模块起到保护作用。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

1.驱动芯片U2驱动开关元器件Q1的通断直接实现功率转换，能够大大缩减电子元器件的使用，进而减少了充电器的体积，增大PD快速充电器的功率密度，使得充电效率较高；

2.第一MOS管Q1的栅极由低电平转换成高电平，第一MOS管Q1导通使得驱动芯片U2进行功率转换；当驱动芯片U2失电时，第一MOS管Q1断开，实现功率转换的开关功能；

3.充电协议芯片U4的第15引脚接收到稳定的高压直流电时，充电协议芯片U4的第13引脚输出供手机等移动设备充电的稳定高压直流电。

附图说明

图1是本实施例中充电器供电电路的滤波整流模块的电路图；

图2是本实施例中充电器供电电路的功率转换模块的电路图；

图3是本实施例中充电器供电电路的同步整流模块的电路图；

图4是本实施例中充电器供电电路的电流输出模块的电路图。

附图标记说明：1、滤波整流模块；2、功率吸收模块；3、功率转换模块；4、同步整流模块；5、电流输出模块。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图1-4及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

本申请实施例公开一种PD快速充电器。参照图1，PD快速充电器包括充电器供电电路，充电器供电电路包括用于滤波整流模块1。

参照图2，充电器供电电路包括对功率转换模块3起到保护的作用的功率吸收模块2以及进行功率转换的功率转换模块3。

参照图3，充电器供电电路包括进行同步整流处理稳定的直流电的同步整流模块4。

参照图4，充电器供电电路包括输出供手机等移动设备充电的电流输出模块5。

参照图1，滤波整流模块1，接入市电并输出直流电；滤波整流模块1包括第一共模电感LF1、第二共模电感LF2、第一整流桥BD1、第二整流桥BD2、第四二极管D4以及第五二极管D5，第一共模电感LF1的第二输入端与保险丝F1串联后耦接于火线L，第一共模电感LF1的第一输入端耦接于零线，第一共模电感LF1的第三输出端与第四输出端之间串联有电容CX1，第二共模电感L2的第四输入端耦接于第一共模电感LF1的第三输出端，第二共模电感LF2的第三输入端耦接于第一共模电感LF1的第四输出端，第二共模电感LF2的第一输入端耦接于第二整流桥BD2的输入端，第二共模电感LF2的第二输入端耦接于第一整流桥BD1的输入端，第一整流桥BD1以及第二整流桥BD2的输出端均耦接于功率吸收模块2，第四二极管D4的阳极耦接于第二整流桥BD2的输入端且阴极耦接于功率转换模块3，第五二极管D5的阳极耦接于第一整流桥BD1的输入端且阴极耦接于功率转换模块3。

参照图2，功率吸收模块2，耦接于滤波整流模块1并耦接于变压器T1以及功率转换模块3，对功率转换模块3起到保护的作用；功率吸收模块2包括第三二极管D3、第十一电容C11以及第一电感L1，第三二极管D3的阳极耦接于功率转换模块3，第三二极管D3的阴极与第六电阻R6串联后耦接于第十一电容C11，第六电阻R6的两端并联有第五电阻R5，第十一电容C11的两端并联有第八电阻R8、并联有第十电阻R10，第十一电容C11远离第六电阻的一端串联第一电感L1后耦接于滤波整流模块1，同时，第十一电容C11远离第六电阻的一端耦接于变压器T1的第一输入端。

功率转换模块3耦接于滤波整流模块1并进行功率转换；功率转换模块3包括型号为SC3021A的驱动芯片U2以及耗尽型第一MOS管Q1，驱动芯片U2的第10引脚耦接于滤波整流模块1，驱动芯片U2的第2引脚耦接有第二电感L2，第二电感L2远离驱动芯片U2的第2引脚的一端耦接有第二二极管D2且第二二极管D2的阴极耦接于第二电感L2，第二二极管D2的阳极耦接于变压器T1；驱动芯片U2的第7引脚耦接于型号为NN650D02的耗尽型的第一MOS管Q1，驱动芯片U2的第7引脚耦依次与第二电阻R2和第九电阻R9串联后耦接于第一MOS管Q1的栅极，第九电阻R9的两端并联有第一二极管D1，第一二极管D1的阳极耦接于第九电阻R9与第一MOS管Q1的栅极的连接节点，第一二极管D1的阴极耦接于第二电阻R2和第九电阻R9的连接节点，第一MOS管Q1的源极接地，第一MOS管Q1的漏极耦接于第三二极管Q3的阳极，驱动芯片U2的第8引脚耦接于电源电压VCC且第6引脚接地，驱动芯片U2的第5引脚经第七电阻R7后耦接于第十二电容C12且第十二电容C12的另一端耦接于第一MOS管的漏极；驱动芯片U2的第4引脚与第三电阻R3串联后耦接于变压器T1，同时，驱动芯片U2的第4引脚与第三电容C3串联后耦接地；驱动芯片U2的第3引脚耦接于同步整流单元耦合。

变压器T1的一次侧包括第一输入端、第三输入端、第四输入端以及第五输入端，第五输入端耦接于第二二极管D2的阳极，变压器T1的第一输入端以及第三输入端均耦接于功率吸收模块2；变压器T1的第四输入端接地，变压器T1的二次侧包括输出端A以及输出端B，输出端A以及输出端B均耦接于同步整流模块4。

参照图3，同步整流模块4耦接于功率转换模块3并进行同步整流处理稳定的直流电；包括型号为SC3503的同步整流控制芯片U3以及光耦合器，同步整流控制芯片U3的第6引脚耦接于变压器T1的输出端B，同步整流控制芯片U3的第5引脚耦接于第4引脚且第4引脚耦接于耗尽型的第二MOS管Q2，第二MOS管Q2的栅极耦接于同步整流控制芯片U3的第4引脚，第二MOS管Q2的漏极耦接于变压器T1的二次侧，第二MOS管Q2的源极接地；同步整流控制芯片U3的第1引脚耦接于电流输出单元；光耦合器包括发光二极管U1A以及光电三极管U1B，发光二极管U1A的正极耦接于变压器T1的输出端A，光电三极管U1B耦接于驱动芯片U2的第3引脚，发光二极管U1A的阴极耦接于电流输出模块5。

参照图4，电流输出模块5耦接于同步整流模块4并设置有快充接口，用于接收稳定的直流电并由快充接口输出以供手机等移动设备充电；电流输出模块5包括型号为SC2151A的充电协议芯片U4以及快充接口，充电协议芯片U4的第15引脚耦接于变压器T1的输出端A，充电协议芯片U4的第14引脚耦接于发光二极管U1A的阴极，充电协议芯片U4的第13引脚输出VBUS+且第13引脚耦接于快充接口；快充接口为type-c1接口，type-c1接口的A4B9引脚以及B4A9引脚均耦接于充电协议芯片U4的第13引脚，type-c1接口的A1B12引脚接入充电电压的负极VBUS-。

本申请实施例一种PD快速充电器。的实施原理为：PD快速充电器使用时，将充电器供电电路接入市电，220V交流电经过第一共模电感LF1第二共模电感LF2、第一整流桥BD1以及第二整流桥BD2的整流滤波处理后，输出直流电至功率吸收模块2，功率吸收模块2进行大功率吸收使得功率转换模块3中的第一MOS管Q1不易出现击穿现象；滤波整流模块1经第二二极管D2以及第二电感L2向驱动芯片U2供电，型号为SC3021A的驱动芯片U2直接驱动开关元器件Q1通断，进而实现功率的转换；同步整流控制芯片U3将直流电进行同步整流并输出稳定的直流电至充电协议芯片U4，充电协议芯片U4将稳定的直流输出至快充接口，快充接口供数据线插入，将数据线远离快充接口的一端与手机等移动设备耦接，即实现手机等移动设备的快速充电功能；由于驱动芯片U2的体积小，而且驱动芯片U2驱动开关元器件Q1的通断直接实现功率转换，能够大大缩减电子元器件的使用，进而减少了充电器的体积，增大PD快速充电器的功率密度，使得充电效率较高。

变压器T1的设置，变压器T1起到电压隔离的作用，同时对变压器的一次侧起到了一个良好的过滤的作用且输出较为纯净的电源电压至变压器T1的二次侧；对充电器供电电路起到保护作用。

光耦合器的设置，起到光隔离的作用。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，本说明书（包括摘要和附图）中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或者具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

Claims (8)

1.一种PD快速充电器，包括充电器供电电路，其特征在于：所述充电器供电电路包括：

滤波整流模块(1)，接入市电并输出直流电；

功率转换模块(3)，耦接于滤波整流模块(1)并进行功率转换；功率转换模块(3)包括型号为SC3021A的驱动芯片U2，所述驱动芯片U2的第10引脚耦接于滤波整流模块(1)，所述驱动芯片U2的第2引脚耦接有第二电感L2，所述第二电感L2远离驱动芯片U2的第2引脚的一端耦接有第二二极管D2且第二二极管D2的阴极耦接于第二电感L2，所述第二二极管D2的阳极耦接于滤波整流模块(1)；所述驱动芯片U2的第7引脚耦接有开关元器件Q1；

同步整流模块(4)，耦接于功率转换模块(3)并进行同步整流处理稳定的直流电；

电流输出模块(5)，耦接于同步整流模块(4)并设置有快充接口，用于接收稳定的直流电并由快充接口输出以供移动设备充电。

2.根据权利要求1所述的一种PD快速充电器，其特征在于：所述功率转换模块(3)还包括型号为NN650D02的耗尽型的第一MOS管Q1，所述驱动芯片U2的第7引脚耦接于第一MOS管Q1的栅极，所述第一MOS管Q1的源极接地，所述第一MOS管Q1的漏极耦接于滤波整流模块(1)。

3.根据权利要求2所述的一种PD快速充电器，其特征在于：所述充电器供电电路还包括变压器T1，所述变压器T1的一次侧包括第一输入端、第三输入端、第四输入端以及第五输入端，所述第五输入端耦接于第二二极管D2的阳极，所述变压器T1的第一输入端以及第三输入端均耦接于滤波整流模块(1)；所述变压器T1的第四输入端接地，所述变压器T1的二次侧包括输出端A以及输出端B，所述输出端A以及输出端B均耦接于同步整流模块(4)。

4.根据权利要求3所述的一种PD快速充电器，其特征在于：所述同步整流模块(4)包括型号为SC3503的同步整流控制芯片U3，所述同步整流控制芯片U3的第6引脚耦接于变压器T1的输出端B，所述同步整流控制芯片U3的第5引脚耦接于第4引脚且第4引脚耦接于耗尽型的第二MOS管Q2，所述第二MOS管Q2的栅极耦接于同步整流控制芯片U3的第4引脚，所述第二MOS管Q2的漏极耦接于变压器T1的二次侧，所述第二MOS管Q2的源极接地；所述同步整流控制芯片U3的第1引脚耦接于电流输出单元。

5.根据权利要求4所述的一种PD快速充电器，其特征在于：所述同步整流模块(4)还光耦合器，所述光耦合器包括发光二极管U1A以及光电三极管U1B，所述发光二极管U1A的正极耦接于变压器T1的输出端A，所述光电三极管U1B耦接于驱动芯片U2的第3引脚，所述发光二极管U1A的阴极耦接于电流输出模块(5)。

6.根据权利要求5所述的一种PD快速充电器，其特征在于：所述电流输出模块(5)包括型号为SC2151A的充电协议芯片U4，所述充电协议芯片U4的第15引脚耦接于变压器T1的输出端A，所述充电协议芯片U4的第14引脚耦接于发光二极管U1A的阴极，所述充电协议芯片U4的第13引脚输出VBUS+且第13引脚耦接于快充接口。

7.根据权利要求6所述的一种PD快速充电器，其特征在于：所述快充接口为type-c1接口，所述type-c1接口的A4B9引脚以及B4A9引脚均耦接于充电协议芯片U4的第13引脚，所述type-c1接口的A1B12引脚接入充电电压的负极VBUS-。

8.根据权利要求7所述的一种PD快速充电器，其特征在于：所述滤波整流模块(1)与变压器T1之间耦接有功率吸收模块(2)，所述功率吸收模块(2)包括第三二极管D3，所述第三二极管D3的阳极耦接于第一MOS管Q1的漏极，所述第三二极管D3的阴极与第六电阻R6串联后耦接于第十一电容C11，第六电阻R6的两端并联有第五电阻R5，所述第十一电容C11的两端并联有第八电阻R8、并联有第十电阻R10，所述第十一电容C11远离第六电阻的一端耦接于滤波整流模块(1)，同时，所述第十一电容C11远离第六电阻的一端耦接于变压器T1的第一输入端。

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