CN217692757U - 一种充电器控制电路和充电器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种充电器控制电路和充电器，涉及电子技术领域。该充电器控制电路应用于充电器以实现对充电器输入、输出控制，包括充电线、单片机电源模块、检测控制模块、执行模块和单片机；充电线一端用于连接移动设备，另一端与检测控制模块、单片机电源模块及充电器的充电转换电路相连；执行模块两端分别连接市电及充电器的充电转换电路市电输入端；充电线与移动设备连接后闭合其上的触控开关，移动设备开启OTG模式为控制电路提供初始供电，将市电接入充电器；当单片机通过检测控制模块测得的电流值满足预定值时，控制断开充电器与市电连接；使用本申请充电器控制电路的充电器，可避免充电完成时内部电路仍在工作而带来的元器件老化及安全隐患。

Description

一种充电器控制电路和充电器

技术领域

本实用新型涉及电子技术领域，具体涉及一种充电器控制电路和充电器。

背景技术

随着手机、平板电脑、笔记本电脑等移动设备高度普及，充电器作为不可缺少的配件被大量使用，市售的充电器不具有自动断开市电的功能，充电器插在电源插座上，空闲时虽无输出但内部电路仍在工作，移动设备充满电或使用完后如不及时将充电器从插座上拔下来，会造成非必要的电能消耗、器件过早老化失效，甚至引发火灾。

实用新型内容

本实用新型提供的一种充电器控制电路和充电器，主要是实现以下三个目的：1.充电器控制电路能在要为移动设备充电时能便捷的将市电接入充电器的充电转换电路，并且能在充电结束时自动时将市电与充电器充电转换电路断开；2.能在移动设备充电完成时自动切断充电转换电路充电电流输出的充电器控制电路；3.提供一种包括前述充电器控制电路的充电器。

为使本领域技术人员能更清楚了解本申请技术方案，以下对目前市售的用于将市电转换为移动设备可用的低压直流电装置简称为“充电转换电路”。

为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：

本申请提供一种充电器控制电路，包括：充电线、单片机电源模块、检测控制模块、执行模块、单片机。

其中，充电线包括VBUS线、GND线、CC线、OTG触发单元41及TYPE-C连接器42，充电线TYPE-C连接器42端用于连接移动设备充电口，另一端与检测控制模块输出口连接，OTG触发单元41由第一触控开关K1与5.1kΩ电阻串联后两端分别与充电线VBUS线和GND线连接，其作用是当充电线连接到移动设备后，通过闭合第一触控开关K1开启移动设备OTG模式作为电源通过充电线的VBUS线、GND线为控制电路提供初始工作电能，较佳的第一触控开关K1设置在TYPE-C连接器之上，其有益的效果是，可以在远离充电器的移动设备侧方便的通过为控制电路提供初始工作电能的方式来启动控制电路，从而将市电接入充电转换电路，当电源插座位置处于不方便充电器插拔的位置时，这种接入市电的方式为使用者提供了极大的便利。

其中，移动设备为控制电路提供初始工作电流与充电器向移动设备提供的充电电流共用充电线中的VBUS线及GND线，其有益的效果是通过线缆的复用做到不增加制造的成本。

其中，单片机电源模块包括DC-DC单元和储能单元，输入端用于从充电转换电路输出端VBUS脚、GND脚接入电源，输出端与单片机、检测控制模块及执行模块连接；储能单元中的储电元件为超级电容或电池，其有益的效果是当充电器与移动设备因通讯中断导致充电器停止输出时，贮能单元可以短时间为单片机、检测控制模块及执行模块供电，以维持系统正常工作。

其中，检测控制模块还与单片机连接，包括第一复位开关单元、第二复位开关单元、电流检测单元和输出控制单元；第一复位开关单元受控端两极串接于CC线上，主控端与单片机电连接，单片机上电即控制第一复位开关单元导通，当充电器开始为移动设备充电后，控制第一复位开关单元断开继而重新导通，以使得充电器与移动设备重新握手以匹配充电电流与充电电压；第二复位开关单元受控端两极分别与CC线、GND线连接，主控端与单片机电连接，当移动设备开始充电后单片机控制第二复位开关单元导通继而断开，以使得充电器与移动设备重新握手以匹配充电电流与充电电压，复位开关单元开关器件可以是光耦、三极管、MOS管或继电器，设置第一、第二复位开关单元其有益的效果是，在本实用新型实施例应用中部分移动设备在与充电器初始通信过程中会因第一触发单元处于闭合状态，即充电器检测到GND线与CC线上接有5.1kΩ识别电阻时，默认只持续输出5V电压，通过第一、第二复位开关单元复位动作使得移动设备与充电器重新握手，从而使得充电器以最适宜二者的电压与电流为移动设备充电，提高充电效率，通常情况下只采用其中一种复位方式即可。

其中，电流检测单元一端与VBUS线或GND线电连接，另一端与单片机电连接，单片机通过电流检测单元可以随时监控充电线VBUS线或GND线上的电流值，并将电流值与预定阀值比对，当达到预定值时控制执行模块断开市电输入接口与充电转换电路输入端的电连接，其有益的效果是以测得的电流值作为判断移动设备是否充满或仍在充电的依据，可以及时切断充电器与市电连接。

在一些实施例中，检测控制模块还包括输出控制单元，其受控端串接在充电线的GND线或VBUS线上，主控端接单片机，其作用控制充电电流的输出，其有益的效果是，如接入的是多口充电器时，可以实现对各充电口输出的单独控制。

其中，执行模块输入端用于连接市电，输出端用于连接充电转换电路的市电输入端，主控端与单片机连接，执行模块内的开关器件采用继电器，通过物理方式控制市电的通、断，其有益的效果是可以彻底断开市电连接；执行模块还包括两端分别连接在执行模块市电输入端与充电转换电路市电输入端第二触发单元，其有益的效果是，当移动设备不能提供OTG供电时，作为备用方式将市电接入充电器，从而为控制电路提供启动电源，增加了应用场景。

综上所述，采用本实用新型提供的充电器控制电路的充电器，能够在移动设备需要充电时，方便的为充电器接入市电，并且能在移动设备充电完成或人为结束充电时自动断开充电器与市电的连接，免除了需充电时要手工将充电器插入电源插座，以及在充电后还得手工拔下充电器的不便，避免了非必要的电能消耗、器件老化及安全隐患。

附图说明

图1是本实用新型一种充电器控制电路的结构示意图。

图2是本实用新型一种充电器控制电路应用于充电器的结构示意图。

图3是本实用新型实施例提供的一种充电器与手机连接关系示意图。

图4是本实用新型实施例提供的一种充电器控制电路电路图。

图5是本实用新型一种充电器控制电路和充电器实施例工作流程图。

具体实施方式

本申请实例并不具体限制移动设备的类型，如：手机、笔记本电脑等，也不具体限制适用的充电器的类型，如：PD充电器、QC充电器等，为使本领域技术人员能更清楚了解本申请技术方案，以下对目前市售的用于将市电转换为移动设备可用的低压直流电装置简称为“充电转换电路”。

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步描述：

图2是本实用新型一种充电器控制电路应用于充电器的结构示意图，在目前充电转换电路基础上通过增设本申请公开的充电器控制电路，以达到对充电器市电接入及充电电流输出的控制，充电转换电路为将市电转换为移动设备可用的低压直流电装置，属现有技术。

图3是本实用新型实施例提供的一种充电器与手机连接关系示意图，二者依图示连接并接入市电后即完成了为移动设备充电前的准备工作。

图4是本实用新型实施例提供的一种充电器控制电路电路图，主要由充电线40、单片机电源模块50、检测控制模块60、执行模块70和单片机80组成。

其中，执行模块70的市电输入端20用于连接市电，执行模块70的市电输出端21用于连接充电转换电路的市电输入端；充电线40输出端42为TYPE-C连接器用于连接移动设备充电口，充电线的另一端与检测控制模块60的输出端相连，检测控制模块60的输入端30与充电转换电路的充电输出端相连。

70为执行模块，包括继电器单元71和第二触发开关K2，其中继电器单元71由继电器J1、二极管D3、电阻R9及三极管Q2组成，所述的继电器线圈两端并联有二极管D3，一端接单片机电源模块50输出端正极，另一端接三极管Q2集电极，所述三极管Q2发射极接单片机电源模块50输出端负极，基极通过电阻R9与单片机U1的PA5连接，本实施例中继电器J1为单刀单掷常开继电器。在继电器动触点与静触点上还跨接有轻触开关K2，用于手动控制市电由市电输入口20接入市电输出口21。

40为充电线，包括D+线、D-线、VBUS线、GND线、CC线、OTG触发单元41及TYPE-C连接器42，TYPE-C连接器42用于连接移动设备充电口，触发单元41由电阻R1和第一触发开关K1串联构成跨接于CC线与GND线之间，其中电阻R1典型值为5.1kΩ设在TYPE-C连接器42之上以方便使用者操作。

50为单片机电源模块，输入端与充电转换电路输出端的VBUS脚、GND脚电连接，包括DC-DC单元51和储能单元52，DC-DC单元51为宽输入电压DC-DC转换电路，属现有技术，用来将移动设备或充电器的输出电压转换为适宜单片机80、检测控制模块60及执行模块70适用的4V直流电；储能单元52由二极管D2、电阻R2及超级电容C4组成，超级电容C4正极通过二极管D2与DC-DC单元正极连接，负极通过限流电阻R2与DC-DC单元负极连接，储能单元52的作用是当充电转换电路无输出时维持控制电路供电。

60为检测控制模块，包括第一复位开关单元61、第二复位开关单元62、电流检测单元（63）和输出控制单元（64）。

第一复位开关单元61中光耦U3受控端串接在CC线上，控制端与R3串联后接单片机输出端PA6，当单片机80上电后，通过端口PA6驱动光耦U3导通15秒，然后截止0.5秒，继而持续导通，设置第一复位开关61目的是通过断开与复通CC线的方式使得充电器与移动设备重新握手适合的充电电流及充电电压。

第二复位开关单元62中光耦U4受控端跨接于CC线与GND线之间，控制端与限流电阻R4串接后与单片机80的PA0相连，在第一复位单元61完成复位后，单片机80通过端口PA0驱动光耦U4导通0.2秒后持续截止，此过程的目的是用短接CC线与GND线的方式强制充电器与移动设备充电中断通讯，继而在截止后重新握手优选的充电电流及充电压；本实施例设置了第一和第二复位电路两级复位电路其目的均是使得充电器与移动设备重新握手，在通常情况下采用其中一种即可。

输出控制单元64由开关晶体管Q1、电阻R7和电阻R8组成，其中，开关晶体管Q1的漏极接充电线40的GND线、源极通过R5接输入端30的GND线，栅极通过电阻R8与单片机80的PA2相连，单片机80上电即控制Q1导通，从而为充电电流送往移动设备建立回路。

检测单元63由电阻R5、R6及电容C5组成，R5为50mΩ采样电阻串接在GND线上，在第一及第二复位单元完成复位后，单片机80实时采集流经充电输出线上的电流值Ia，当电流值Ia小于预定电流值I时，单片机80先控制输出控制单元64中的Q1截止从而断开充电输出电流，再控制继电器单元J1切断市电输入接口20与充电转换电路间的电连接，从而实现充电器断开市电，优选的预定电流值I为50ma。

80为单片机，VDD脚接单片机电源模块50输出端正极；VSS脚接单片机电源模块50输出端负极；PA0脚接第二复位开关62；PA1脚为AD转换口接检测单元63；PA2脚接输出控制单元64，PA5脚接继电器单元71，PA6脚接第一复位开关单元61。

以下结合图3、图5对本实施例一种充电器控制电路和充电器的工作流程进行描述：

当移动设备及应用本实施例的充电器依图3连接后将其接到市电，其中一种启动控制电路的方式是：当移动设备具有OTG供电功能并处开机状态时，通过按下第一触控开关K1，移动设备开启OTG供电并通过充电线为充电器控制电路提供初始工作电源；另外一种启动充电器控制电路的方式是：当移动设备无法为充电器控制电路提供初始工作电源时，如：移动设备没有OTG供电功能或有OTG供电功能的设备无法提供初始工作电源时，作为一种补充手段通过按下触控开关K2将市电接入充电转换电路，充电转换电路将市电转换为低压直流电，并送往单片机电源模块50的输入端，为充电器控制电路提供初始工作电源。

当充电器控制电路开始工作后，单片机80控制继电器J1闭合，充电器接续为充电器控制电路供电；接着单片机80控制输出控制单元Q1导通，移动设备开始充电。

当移动设备开始充电后，单片机80控制第一、第二复位单元顺序复位移动设备与充电器间的协议连接，使得二者重新握手以双方最适宜电压、电流充电。

在充电过程中，单片机80实时通过检测单元63持续监测充电电流Ia，当电流第二触控开关Ia小于预定值I时，单片机80顺序控制充电输出单元Q1截止、Q2截止继电器J1释放，不仅切断充电器与移动设备的充电回路，同时也断开了充电器自身与市电的连接。

以上仅为本实用新型的具体实施例，并不以此限定本实用新型的保护范围；在不违反本实用新型构思的基础上所作的任何替换与改进，均属本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种充电器控制电路，其特征在于，应用于充电器，包括：充电线（40）、单片机电源模块（50）、检测控制模块（60）、执行模块（70）及单片机（80）；

所述的充电线（40）的输出端用于连接移动设备充电口，另一端与检测控制模块（60）连接；

所述的单片机电源模块（50）包括DC-DC单元（51）和储能单元（52），输入端与检测控制模块（60）的输入端（30）中的VBUS线或GND线连接，输出端与检测控制模块（60）、执行模块（70）及单片机（80）连接；

所述的检测控制模块（60）的输入端（30）用于连接充电转换电路输出端，包括第一复位开关单元（61）、第二复位开关单元（62）、电流检测单元（63）和输出控制单元（64）；第一复位开关单元（61）受控端两极串接于CC线上，主控端与单片机（80）电连接；第二复位开关单元（62）受控端两极分别与CC线、GND线电连接，主控端与单片机（80）电连接；电流检测单元（63）一端与VBUS线或GND线电连接，另一端与单片机（80）电连接；输出控制单元（64）受控端串接于充电线（40）的VBUS线或GND线之上，主控端与单片机（80）电连接；

所述的执行模块（70）包括继电器单元（71）和第二触控开关（K2），继电器单元（71）输入端用于连接市电，输出端用于连接充电转换电路输入端，主控端与单片机（80）连接，继电器单元（71）中控制市电通断的开关器件为继电器。

2.根据权利要求1所述的一种充电器控制电路，其特征在于，所述的充电线（40）包括VBUS线、GND线、CC线、OTG触发单元（41）及Type-C连接器（42），其中，Type-C连接器（42）为充电线输出端，用于连接移动设备；所述的OTG触发单元（41）由第一触控开关（K1）与电阻（R1）串联后两端分别与充电线（40）的CC线和GND线连接，电阻（R1）符合TYPE-C规范定义，其阻值为5.1kΩ，OTG触发单元（41）的作用是当充电线（40）连接到移动设备后，通过闭合第一触控开关（K1）开启移动设备OTG模式作为电源通过充电线（40）的VBUS线和GND线为充电器控制电路提供初始工作电能；由移动设备为充电器控制电路提供的初始工作电流与充电转换电路为移动设备提供的充电电流共用充电线（40）中的VBUS线和GND线。

3.根据权利要求1所述的一种充电器控制电路，其特征在于，控制电路的供电启动时由移动设备提供，维持供电由充电转换电路提供，当充电器与移动设备间因通讯中断停止输出时由储能单元（52）提供。

4.根据权利要求1所述的一种充电器控制电路，其特征在于，储能单元（52）中的储电元件为超级电容或电池，其用途是充电转换电路无输出时为检测控制模块（60）、执行模块（70）及单片机（80）供电。

5.根据权利要求1所述的一种充电器控制电路，其特征在于，单片机（80）上电即控制第一复位开关单元（61）导通，当充电器开始为移动设备充电后，单片机（80）控制第一复位开关单元（61）截止继而重新导通，以使得充电器与移动设备重新握手以匹配充电电流与充电电压，第一复位开关单元（61）的开关器件光耦、三极管、MOS管或继电器。

6.根据权利要求1所述的一种充电器控制电路，其特征在于，当充电器开始为移动设备充电后，单片机（80）控制第二复位开关单元（62）导通继而截止，以使得充电器与移动设备重新握手以匹配充电电流与充电电压，第二复位开关单元（62）的开关器件为光耦、三极管、MOS管或继电器。

7.根据权利要求1所述的一种充电器控制电路，其特征在于，检测单元（63）用于检测VBUS线或GND线上的充电电流，并由单片机（80）经AD转换后将测得电流值与预定阀值比对，当达到预定值时，单片机（80）控制执行模块（70）断开充电转换电路与市电的连接。

8.根据权利要求1所述的一种充电器控制电路，其特征在于单片机（80）上电即控制输出控制单元（64）导通，当检测单元（63）测得的电流阀值达到预定值时切断充电电流输出。

9.根据权利要求1所述的一种充电器控制电路，其特征在于，第二触控开关（K2）的作用是当移动设备无法为充电器控制电路提供初始供电时，通过闭合第二触控开关（K2）临时为充电器接入市电。

10.一种充电器，其特征在于，由充电转换电路与权利要求1-9任一项所述的控制电路构成。

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