CN216904352U - 多电压输出充电装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种多电压输出充电装置，包括PFC电路、与所述PFC电路电连接的变压器、与所述变压器的次级电连接的所述整流输出电路、对所述PFC电路提供PWM信号以控制所述PFC电路动作的PFC控制电路，以及采集比较电路，所述整流输出电路可输出多种充电电压的充电电量，所述采集比较电路采集所述充电电量的充电功率，并在所述充电功率超出或到达预设值时启动所述PFC控制电路。与现有技术相比，本实用新型在输出的充电功率过低时不启动PFC，仅在输出的充电功率过高时启动PFC控制电路以开启PFC功能，在不增加额外耗损的前提下，有效提高充电效率、降低能耗，节省用电。

Description

多电压输出充电装置

技术领域

本实用新型涉及一种充电领域，尤其涉及一种多电压输出充电装置。

背景技术

随着电源行业技术的持续发展、节能、环保、低碳诉求的不断加强，高效率、低能耗的的电路拓扑研究取得了长足进步。AC/DC变换器在日常生活和工业生产中应用极为普遍，但在电力变换过程中不可避免的会产生谐波，对电网造成污染。因此高效、高功率因数、低谐波的拓扑受到广泛关注，为实现低谐波、高功率因数AC/DC变换，功率因数校正电路应运而生。

PFC的英文全称为“Power Factor Correction”，意思是“功率因数校正”，功率因数指的是有效功率与总耗电量之间的关系，也就是有效功率除以总耗电量的比值。基本上功率因素可以衡量电力被有效利用的程度，当功率因素值越大，代表其电力利用率越高。反之功率因素越小，电力利用率越低，此时便需要PFC电路提高功率因数，达到节能效果。

随着充电器行业不断的发展，输出功率不断升级，从最初的5W升级到现在的120W，但是很多国家对大功率电源设备谐波有详细规范，凡是输出大于75W的产品都必须通过谐波测试(EN 61000－3－2)，测量待测物对电力系统所产生的谐波干扰；所以大功率电源功率因素校正是未来的趋势。

然而，为了满足不同型号充电设备的需求，现有的充电器一般具有多种不同电压的输出，在低电压时，总输出的输出功率总是较低，PFC不但很难进行有效的功率因数校正，反而会额外的耗损能量。

故，急需一种可解决上述问题的多输出充电器。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种多电压输出充电装置，可在充电功率大于预设值时启动PFC功能。

为了实现上述目的，本实用新型公开了一种多电压输出充电装置，包括PFC电路、与所述PFC电路电连接的变压器、与所述变压器的次级电连接的所述整流输出电路、对所述PFC电路提供PWM信号以控制所述PFC电路动作的PFC控制电路，以及采集比较电路，所述整流输出电路可输出多种充电电压的充电电量，所述采集比较电路采集所述充电电量的充电功率，并在所述充电功率超出或到达预设值时启动所述PFC控制电路。

与现有技术相比，本实用新型在输出的充电功率过低时不启动PFC，仅在输出的充电功率过高时启动PFC控制电路以开启PFC功能，在不增加额外耗损的前提下，有效提高充电效率、降低能耗，节省用电。

较佳地，所述多电压输出充电装置还包括与所述采集比较电路输出端电连接的开关电路，所述采集比较电路在所述充电功率超出或到达预设值时控制所述开关电路导通，所述开关电路串接于一电源和所述PFC控制电路的电源端子之间，并对所述PFC控制电路输出供电电压。

较佳地，所述开关电路为光电隔离开关电路，使得PFC电路与充电输出端之间保持足够的安培距离。

具体地，所述开关电路包括光电耦合器、第一开关管、第一电阻和第二电阻，所述光电耦合器的初级回路串接于所述采集比较电路的输出端和一高低电平之间，所述光电耦合器的次级回路第一端接一第一电源，第二端通过所述第一电阻接所述第一开关管的控制端，所述第一开关管的第一端接第一电源，第二端通过所述第二电阻接所述PFC控制电路的电源端子，所述第一开关管的控制端和所述第一开关管的第二端之间还接有第三电阻。

具体地，所述PFC控制电路包括型号为SY5072的集成芯片U1，所述第一开关管的第二端通过所述第一电阻接所述集成芯片U1的第5脚；所述采集比较电路包括型号为IP2729的集成芯片U2，所述光电耦合器的初级回路串接于集成芯片U2的7脚和地之间。型号为SY5072的集成芯片U1和型号为IP2729的集成芯片U2使得整体封装小，集成电路外围器件少，可有效优化充电电路占用空间，可制成PFC电路中的单电感运行，不需要ZCS绕组，优化电感成本，可在谷底增加降频模式优化效率，具有可靠的输出开路、MOS管过流保护功能，且输出稳压精度高，动态响应快，可快速准确调节输出电压的大小。

较佳地，所述多电压输出充电装置还包括开关保护电路，所述开关保护电路包括第二开关管，所述第二开关管的控制端通过一电阻接所述PFC控制电路的PWM输出端，所述第二开关管的第一端通过一电阻接所述开关电路输出的供电电压，所述第二开关管的第二端接所述PFC电路的PWM信号输入端，以使得所述PFC电路在所述开关电路导通时获取PWM信号。该方案通过第二开关管确保PFC电路仅在充电功率较大时开启PFC功能。

较佳地，所述多电压输出充电装置可分别输出电压为5V电流为3A的充电电量、电压为9V电流为3A的充电电量、电压为11V电流为6A的充电电量、电压为15V电流为3A的充电电量、电压为20V电流为6A的充电电量。

较佳地，所述采集比较电路在所述充电功率的功率大于75W时控制所述开关电路导通启动所述PFC控制电路。

较佳地，所述多电压输出充电装置还包括与外部交流电电连接的交流输入电路、与所述交流输入电路电连接的EMI电路、与所述EMI电路电连接的一次整流滤波电路，所述PFC电路的输入端接所述一次整流滤波电路的输出端。

较佳地，所述整流输出电路包括与所述变压器次级电连接的二次整流滤波电路、与所述二次整流滤波电路电连接的输出接口。

附图说明

图1是本实用新型多电压输出充电装置的结构框图。

图2是本实用新型多电压输出充电装置的部分电路图。

图3是本实用新型多电压输出充电装置的另一部分电路板。

具体实施方式

为详细说明本实用新型的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图详予说明。

参考图1至图3，本实用新型公开了一种多电压输出充电装置100，包括PFC电路21、与所述PFC电路21电连接的变压器22、与所述变压器22的次级电连接的所述整流输出电路30、控制所述PFC电路21动作的PFC控制电路25以及采集比较电路23，所述整流输出电路30可输出多种充电电压的充电电量以对待充电池进行充电，所述采集比较电路23采集所述整流输出电路30输出的充电功率，并在所述充电功率超出或到达预设值时启动所述PFC控制电路25。PFC控制电路25对所述PFC电路21中开关管Q1的控制端提供PWM信号以控制PFC电路21工作。

本实施例中，采集比较电路23的采集端接整流输出电路30的输出接口。

参考图1和图2，所述多电压输出充电装置100还包括与所述采集比较电路23输出端电连接的开关电路24，所述采集比较电路23在所述充电功率超出或到达预设值时控制所述开关电路24导通，所述开关电路24串接于一电源和所述PFC控制电路25的电源端子之间，并对所述PFC控制电路25输出供电电压。其中，所述开关电路24为光电隔离电路，使得PFC电路21与充电输出端之间保持足够的安培距离。

本实施例中，通过控制PFC控制电路25的电源端子的供电启动PFC控制电路25，当然，也可以通过控制PFC控制电路25中其他使能端、功能端子的输入来控制PFC控制电路25是否启动。

参考图2和图3，所述开关电路24包括光电耦合器U4、第一开关管Q4、第一电阻R36和第二电阻R5A，所述光电耦合器U4的初级回路U4A串接于所述采集比较电路23的输出端和一地之间，所述光电耦合器U4的次级回路U4B第一端接一第一电源VCC，第二端通过所述第一电阻R36接所述第一开关管Q4的控制端，所述第一开关管Q4的第一端接第一电源VCC，第二端通过所述第二电阻R5A接所述PFC控制电路25的电源端子，所述第一开关管Q4的控制端和所述第一开关管管Q4的第二端之间还接有第三电阻R36A。其中，第一开关管Q4为三极管，第一端为集电极，第二端为发射极，该第一开关管Q4在基极(控制端)高电平时导通。其中，所述第一开关管Q4的第二端在导通时输出一供电电压VCC2。当然，采集比较电路23的输出端也可以直接接PFC控制电路25的供电端，以启动PFC控制电路25。

参考图2，所述PFC控制电路25包括型号为SY5072的集成芯片U1，所述第一开关管的第二端通过所述第一电阻接所述集成芯片U1的第5脚。

参考图3，所述采集比较电路23包括型号为IP2729的集成芯片U2，所述光电耦合器的初级回路串接于集成芯片U2的7脚和地之间。当然，采集比较电路23也不限于该实施例，在另一实施例中，采集比较电路23包括功率采集电路和比较电路，功率采集电路采集整流输出电路30输出的充电功率，比较电路比较充电功率和预设值，输出端接开关电路24的输入端。

当对电子设备充电且充电输出的功率大于预设值时，采集比较电路23中，集成芯片U2的7脚对光电耦合器U4输出高电平，以使光电耦合器U4的初级回路U4A导通发光管二极管，光电耦合器U4的次级回路U4B导通，第一开关管Q4基极高电平，第一开关管Q4导通，使得PFC控制电路25中，集成芯片U1的5脚获得供电，集成芯片U1正常工作，以对PFC电路21输出PWM信号进行控制。

较佳者，所述多电压输出充电装置100还包括开关保护电路26，所述开关保护电路26包括第二开关管Q8，所述第二开关管Q8的控制端通过一电阻R4接所述PFC控制电路25的PWM输出端(6脚)，所述第二开关管Q8的第一端通过一电阻R5接所述开关电路24输出的供电电压VCC2，所述第二开关管Q8的第二端接所述PFC电路的PWM信号输入端，以使得所述PFC电路21在所述开关电路24导通时获取PWM信号。其中，第一开关管Q4的发射极输出供电电压VCC2。

该实施例中，PFC电路21工作时，第一开关管Q4导通以对第二开关管Q8的集电极供电，使得第二开关管Q8导通时，PFC电路21中接收PWM信号的开关管Q1的控制端可获得高电平导通。

工作时，第一开关管Q4导通，以使PFC控制电路25工作，对第二开关管Q8的集电极获得供电电压VCC2，所述第二开关管Q8依据PFC控制电路25输出的PWM信号进行导通关闭，开关管Q1的控制端随之以一定频率供电电压VCC2，相当于开关管Q1的控制端获得对应的PWM信号。

本实施例中，所述多电压输出充电装置100可分别输出电压为5V电流为3A的充电电量、电压为9V电流为3A的充电电量、电压为11V电流为6A的充电电量、电压为15V电流为3A的充电电量、电压为20V电流为6A的充电电量。当然，本实用新型多电压输出充电装置100输出的充电电量类型不限于上述类型。

本实施例中，所述采集比较电路23在所述充电功率的功率大于75W时控制所述开关电路24导通启动所述PFC控制电路25。本实施例中，比较充电功率的预设值为75W，该数值由技术人员依据实际需要设置，不限于75W。

参考图1，所述多电压输出充电装置100还包括与外部交流电电连接的交流输入电路11、与所述交流输入电路11电连接的EMI电路12、与所述EMI电路12电连接的一次整流滤波电路13，所述PFC电路21的输入端接所述一次整流滤波电路13的输出端。

参考图1，所述整流输出电路30包括与所述变压器22次级电连接的二次整流滤波电路31、与所述二次整流滤波电路31电连接的输出接口32。

以上所揭露的仅为本实用新型的优选实施例而已，当然不能以此来限定本实用新型之权利范围，因此依本实用新型申请专利范围所作的等同变化，仍属本实用新型所涵盖的范围。

Claims (10)

1.一种多电压输出充电装置，包括PFC电路、与所述PFC电路电连接的变压器、与所述变压器的次级电连接的整流输出电路和对所述PFC电路提供PWM信号以控制所述PFC电路动作的PFC控制电路，所述整流输出电路可输出多种充电电压的充电电量，其特征在于：还包括采集比较电路，所述采集比较电路采集所述充电电量的充电功率，并在所述充电功率超出或到达预设值时启动所述PFC控制电路。

2.如权利要求1所述的多电压输出充电装置，其特征在于：还包括与所述采集比较电路输出端电连接的开关电路，所述采集比较电路在所述充电功率超出或到达预设值时控制所述开关电路导通，所述开关电路串接于一电源和所述PFC控制电路的电源端子之间，并对所述PFC控制电路输出供电电压。

3.如权利要求2所述的多电压输出充电装置，其特征在于：所述开关电路为光电隔离开关电路。

4.如权利要求3所述的多电压输出充电装置，其特征在于：所述开关电路包括光电耦合器、第一开关管、第一电阻和第二电阻，所述光电耦合器的初级回路串接于所述采集比较电路的输出端和一高低电平之间，所述光电耦合器的次级回路第一端接一第一电源，第二端通过所述第一电阻接所述第一开关管的控制端，所述第一开关管的第一端接第一电源，第二端通过所述第二电阻接所述PFC控制电路的电源端子，所述第一开关管的控制端和所述第一开关管的第二端之间还接有第三电阻。

5.如权利要求4所述的多电压输出充电装置，其特征在于：所述PFC控制电路包括型号为SY5072的集成芯片U1，所述第一开关管的第二端通过所述第一电阻接所述集成芯片U1的第5脚；所述采集比较电路包括型号为IP2729的集成芯片U2，所述光电耦合器的初级回路串接于集成芯片U2的7脚和地之间。

6.如权利要求2所述的多电压输出充电装置，其特征在于：还包括开关保护电路，所述开关保护电路包括第二开关管，所述第二开关管的控制端通过一电阻接所述PFC控制电路的PWM输出端，所述第二开关管的第一端通过一电阻接所述开关电路输出的供电电压，所述第二开关管的第二端接所述PFC电路的PWM信号输入端，以使得所述PFC电路在所述开关电路导通时获取PWM信号。

7.如权利要求1所述的多电压输出充电装置，其特征在于：所述多电压输出充电装置可分别输出电压为5V电流为3A的充电电量、电压为9V电流为3A的充电电量、电压为11V电流为6A的充电电量、电压为15V电流为3A的充电电量、电压为20V电流为6A的充电电量。

8.如权利要求1所述的多电压输出充电装置，其特征在于：所述采集比较电路在所述充电功率的功率大于75W时启动所述PFC控制电路。

9.如权利要求1所述的多电压输出充电装置，其特征在于：还包括与外部交流电电连接的交流输入电路、与所述交流输入电路电连接的EMI电路、与所述EMI电路电连接的一次整流滤波电路，所述PFC电路的输入端接所述一次整流滤波电路的输出端。

10.如权利要求1所述的多电压输出充电装置，其特征在于：所述整流输出电路包括与所述变压器次级电连接的二次整流滤波电路、与所述二次整流滤波电路电连接的输出接口。

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