CN218829143U - 一种车载充电器 - Google Patents

Abstract

本实用新型电源适配器领域，具体涉及一种车载充电器。一种车载充电器，所述电路板包括电源输入管理电路、PD协议电路、通断控制电路和主控电路；其中，所述电源输入管理电路分别与正极导电结构和负极导电结构连接，所述PD协议电路分别与电能输出电源和苹果母座连接，通过苹果母座与接入的外部设备协议通讯，所述通断控制电路在主控电路的控制下通断操作，其输出端作为供电输出电源，本实用新型的有益效果在于，与现有技术相比，本实用新型通过主控电路作为核心处理中心，配合PD协议电路实现电能的通断和快充协议的通讯，优化电路布局，减少非必要元器件的使用，降低整体成本，满足在车载充电器上布局苹果母座，作为电能输出接口且兼顾快充功能。

Description

一种车载充电器

技术领域

本实用新型电源适配器领域，具体涉及一种车载充电器。

背景技术

车载充电器是插接在车载点烟插口的电源适配器，通过设置的接口插接数据线，为相关电子设备充电，现有的接口多数为USB口和type－c口，采用的电路也是比较成熟。

苹果母座作为输出端口也渐渐被市场认可，但是应用到车载充电器上，且兼顾快充功能，并满足苹果母座独特的通讯方式，常规的电路难以实现，特别是用在车载充电器上，需要解决电压输入问题，解决快充与解码通讯问题，均是本领域技术人员重点研究的问题之一。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种车载充电器，解决苹果母座应用到车载充电器上，兼顾快充功能且满足苹果母座独特的通讯方式，但是常规的电路难以实现的问题。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种车载充电器，所述车载充电器包括充电器本体，设置在本体上正极导电结构和负极导电结构，设置在本体内的电路板，以及苹果母座，所述电路板包括电源输入管理电路、PD协议电路、通断控制电路和主控电路；其中，

所述电源输入管理电路分别与正极导电结构和负极导电结构连接，所述电源输入管理电路的输出端作为电能输出电源；

所述PD协议电路分别与电能输出电源和苹果母座连接，通过苹果母座与接入的外部设备协议通讯；

所述通断控制电路分别与电能输出电源、苹果母座和主控电路连接，所述通断控制电路在主控电路的控制下通断操作，其输出端作为供电输出电源。

其中，较佳方案是：所述通断控制电路包括第一驱动模块和第一场效应管，所述第一驱动模块分别与电能输出电源和地端连接，所述第一驱动模块的控制端与主控电路连接，所述电能输出电源在第一驱动模块的通断控制下与地端通断连接，所述第一场效应管的栅极接入电能输出电源和地端之间的节点，所述第一场效应管的漏极和源极分别与电能输出电源和供电输出电源连接。

其中，较佳方案是：所述第一驱动模块包括第二场效应管，所述第二场效应管的栅极与主控电路连接，所述第二场效应管的漏极和源极分别与电能输出电源和地端连接。

其中，较佳方案是：所述主控电路包括第三场效应管，所述第三场效应管的漏极和源极分别与第二场效应管的栅极和地端连接，所述第二场效应管的栅极还分别与第一下拉电阻、PD协议电路连接。

其中，较佳方案是：所述主控电路还包括苹果母座芯片，所述苹果母座芯片的控制端与第三场效应管的栅极连接，所述第三场效应管的栅极还接入第一上拉电阻。

其中，较佳方案是：所述PD协议电路包括PD协议芯片，所述PD协议芯片的输入端与电能输出电源连接，所述PD协议芯片的DP端、DM端和第一CC端均与苹果母座连接。

其中，较佳方案是：所述主控电路包括苹果母座芯片，所述苹果母座芯片的ID端、CC端均与苹果母座连接。

其中，较佳方案是：所述电源输入管理电路包括DC-DC降压芯片，所述DC-DC降压芯片的输入端与正极导电结构连接，其地端与负极导电结构连接，其输出端作为电能输出电源，其反馈端与电能输出电源连接。

其中，较佳方案是：所述DC-DC降压芯片的反馈端还与PD协议电路的反馈端连接。

其中，较佳方案是：所述DC-DC降压芯片的输入端与地端之间并联有第一滤波模块，所述DC-DC降压芯片的输出端与地端之间并联有第二滤波模块。

其中，较佳方案是：所述车载充电器还包括type-c母座，述PD协议芯片的DP端、DM端、第一CC端和第二CC端均与type-c母座连接，所述通断控制电路也与type-c母座连接。

本实用新型的有益效果在于，与现有技术相比，本实用新型通过主控电路作为核心处理中心，配合PD协议电路实现电能的通断和快充协议的通讯，优化电路布局，减少非必要元器件的使用，降低整体成本，满足在车载充电器上布局苹果母座，作为电能输出接口且兼顾快充功能。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中：

图1是本实用新型车载充电器的结构示意图；

图2是本实用新型车载充电器的电路原理示意图；

图3是本实用新型电源输入管理电路的电路原理示意图；

图4是本实用新型电源输入管理电路的电路示意图；

图5是本实用新型PD协议电路和通断控制电路的电路原理示意图；

图6是本实用新型PD协议电路和通断控制电路的电路示意图；

图7是本实用新型第一驱动模块的电路示意图；

图8是本实用新型苹果母座芯片的电路示意图；

图9是本实用新型苹果母座的电路示意图。

具体实施方式

现结合附图，对本实用新型的较佳实施例作详细说明。

如图1和图2所述，本实用新型提供一种车载充电器的优选实施例。

一种车载充电器，所述车载充电器包括充电器本体10，设置在本体上正极导电结构21和负极导电结构22，设置在本体内的电路板30，以及苹果母座41，所述电路板30包括电源输入管理电路31、PD协议电路32、通断控制电路33和主控电路34；其中，所述电源输入管理电路31分别与正极导电结构21和负极导电结构22连接，所述电源输入管理电路31的输出端3114作为电能输出电源312；所述PD协议电路32分别与电能输出电源312和苹果母座41连接，通过苹果母座41与接入的外部设备协议通讯；所述通断控制电路33分别与电能输出电源312、苹果母座41和主控电路34连接，所述通断控制电路33在主控电路34的控制下通断操作，其输出端3114作为供电输出电源。

车载充电器通过正极导电结构21和负极导电结构22，获取外部电能，电源输入管理电路31接收外部输入的电能，并经过相关电源处理操作，将输入的电能转化为电路板30中各模块可接收并使用的电能，优化对应的电压电流，同时也可以作为苹果母座41对外输出的电能。在一个实施例中，电源输入管理电路31的输出端3114作为电能输出电源312，而电能输出电源312一方面可作为电路板30各模块的供电电能，也可以经过通断控制电路33与苹果母座41的电源端连接，作为向外输出以为外部电子设备供电的电能，即将通断控制电路33的输出端作为供电输出电源，而通断控制电路33是受主控电路34控制的，在主控电路34异常、苹果母座41未被插入数据线或电子设备、接入的电子设备异常或通讯异常等情况下，主控电路34可根据上述的一种或多种情况控制通断控制电路33的断开，避免电能输出导致的误触电、损坏数据线、损坏电子设备等情况的发生。

进一步地，PD协议电路32通过苹果母座41实现快充协议沟通，主控电路34通过苹果母座41实现通讯连接沟通，特别是针对具有苹果母座41的电子设备，进行通讯解码调制。即具有苹果公头的数据线插入车载充电器的苹果母座41，且数据线的另一端通过接口接入其他电子设备中，如通过type－c接入安卓手机，如通过苹果公头接入苹果手机，车载充电器经过数据线为电子设备充电，且通过PD协议电路32实现快充协议通讯连接，且通过主控电路34在接入苹果手机或苹果设备中实现通讯沟通，使苹果手机或苹果设备接收车载充电器的供电，具体控制方式数据苹果电子设备的常规手段，在此不再详细描述。

在一个实施例中，正极导电结构21和负极导电结构22分别是设置在充电器本体10上的两个导电电极，即设置在充电器本体10的柱状插头上的导电电极，一者设置在柱状插头的底部，形成一凸点结构，另一者设置在柱状插头的侧面，作为弹性电极片，不仅作为电连接作用，也作为插入限位作用。

如图3和图4所示，本实用新型提供电源输入管理的较佳实施例。

所述电源输入管理电路31包括DC-DC降压芯片，所述DC-DC降压芯片的输入端3111与正极导电结构21连接，其地端3112与负极导电结构22连接，其输出端3114作为电能输出电源312，其反馈端3113与电能输出电源312连接。

具体地，正极导电结构21输入的电能经过输入端3111输入DC-DC降压芯片中，通过DC-DC降压芯片进行降压操作，从输出端3114输出降压后的电能，且通过电能输出电源312输出，同时，所述DC-DC降压芯片的反馈端3113还与PD协议电路32的反馈端连接，获取输出电能是否满足要求或是否有电能输出，作为后续控制的判断依据；以及，所述DC-DC降压芯片的输入端3111与地端3112之间并联有第一滤波模块313，所述DC-DC降压芯片的输出端3114与地端3112之间并联有第二滤波模块314，通过第一滤波模块313和第二滤波模块314降低电源纹波、提高瞬态电流，同时防止负载波动而保护电源，另外，增强电源驱动能力。

在一个实施例中，参考图4，提供电源输入管理电路31的电源电路，正极导电结构21经过OR电阻输入至DC-DC降压芯片的VIN脚，即DC-DC降压芯片的输入端3111，同时，第一滤波模块313设置在VIN脚和DC-DC降压芯片的地端GND脚之间，分别并联有三个电容，分别是0.1uf电容、1uf电容和100uf的电解电容，多个电容并联，利用电容的充放电特性，使脉冲直流电压变成相对稳定的直流电压。同理，第二滤波模块314设置在电能输出电源312和DC-DC降压芯片的地端GND脚之间，也分别并联有两个电容，分别是220uf的电解电容和0.1uf电容，其功能效果与第一滤波模块313一致。

以及，DC-DC降压芯片的SW脚，作为输出端3114与电能输出电源312连接，而SW脚与电能输出电源312之间串联有一电阻R10，且DC-DC降压芯片的CSP脚和CSN脚分别接入电阻R10的两端，用于实现输出电能的电流检测电阻R10主要是补偿的作用，用于降低检测误差。并且，DC-DC降压芯片的FB脚接入电能输出电源312，用于识别电能输出电源312是否输出电能，并将相关信息传递至PD协议电路32或主控单元中。

如图5和图6所示，本实用新型提供通断控制电路33的较佳实施例。

所述通断控制电路33包括第一驱动模块321和第一场效应管Q1，所述第一驱动模块321分别与电能输出电源312和地端连接，所述第一驱动模块321的控制端与主控电路34连接，所述电能输出电源312在第一驱动模块321的通断控制下与地端通断连接，所述第一场效应管Q1的栅极接入电能输出电源312和地端之间的节点，所述第一场效应管Q1的漏极和源极分别与电能输出电源312和供电输出电源连接。

具体地，通过第一场效应管Q1实现电能输出电源312和供电输出电源连接或断开，从而实现苹果母座41的供电输出或供电断开。第一场效应管Q1的栅极受第一驱动模块321控制，从而实现电能输出电源312和供电输出电源连接或断开，第一场效应管Q1的源极与电能输出电源312连接，第一场效应管Q1的漏极与供电输出电源连接。具体控制方式：第一驱动模块321在外部控制下，如主控电路34和PD协议电路32，实现电能输出电源312与地端的连接或断开，且电能输出电源312与地端之间设置有电阻R9，第一场效应管Q1的栅极接入电阻R9与地端之间，当第一驱动模块321断开时，第一场效应管Q1断开，反之，第一驱动模块321导通时，第一场效应管Q1导通。

如图5至图9所示，本实用新型提供PD协议电路32、通断控制电路33和主控电路34的较佳实施例。

关于第一驱动模块321，参考图6，所述第一驱动模块321包括第二场效应管Q2，所述第二场效应管Q2的栅极与主控电路34连接，所述第二场效应管Q2的漏极和源极分别与电能输出电源312和地端连接。具体地，第二场效应管Q2的栅极的接入节点分别通过电阻R11接地，还与主控电路34连接，还与PD协议电路32连接，主控电路34主要控制接入节点断开或直接接地，当主控电路34使接入节点断开，即接入节点仅与电阻R11和PD协议电路32连接，PD协议电路32输出电压便可使第二场效应管Q2导通，当主控电路34使接入节点导通，即接入节点还直接接地，此时PD协议电路32输出电流直接导地，第二场效应管Q2断开。因此，可以使PD协议电路32长期输出电能，通过主控电路34实现第二场效应管Q2的通断，反过来也可以使主控电路34长期断开，通过PD协议电路32实现第二场效应管Q2的通断。

关于主控电路34，参考图7，主控电路34包括苹果母座41芯片和第三场效应管Q3，所述主控电路34包括第三场效应管Q3，所述第三场效应管Q3的漏极和源极分别与第二场效应管Q2的栅极和地端连接，所述第二场效应管Q2的栅极还分别与第一下拉电阻、PD协议电路32连接。苹果母座41芯片通过控制引脚的通断，若断开使第三场效应管Q3的栅极附加有导通电压，从而实现第三场效应管Q3的导通，从而实现第二场效应管Q2的栅极直接接地。更具体的，所述苹果母座41芯片的控制端与第三场效应管Q3的栅极连接，所述第三场效应管Q3的栅极还接入第一上拉电阻。

关于PD协议电路32，所述PD协议电路32包括PD协议芯片，所述PD协议芯片的输入端与电能输出电源312连接，所述PD协议芯片的DP端、DM端和第一CC端均与苹果母座41连接。PD充电协议是USB-IF组织公布的功率传输协议，它可以使目前默认最大功率5V/2A的type-c接口提高到100W。一方面，CC1/CC2/DP/DM用于接到typeC座子上，与手机进行协议通讯，苹果母座41只需要接入CC1/DP/DM即可，同时，还需要与苹果母座41芯片的数据引脚PHONE-DATA连接，实现数据传输，所述苹果母座41芯片的ID端、CC端均与苹果母座41连接。

在一个实施例中，所述车载充电器还包括type-c母座，述PD协议芯片的DP端、DM端、第一CC端和第二CC端均与type-c母座连接，所述通断控制电路33也与type-c母座连接。

以上所述者，仅为本实用新型最佳实施例而已，并非用于限制本实用新型的范围，凡依本实用新型申请专利范围所作的等效变化或修饰，皆为本实用新型所涵盖。

Claims (10)

1.一种车载充电器，其特征在于：所述车载充电器包括充电器本体，设置在本体上正极导电结构和负极导电结构，设置在本体内的电路板，以及苹果母座，所述电路板包括电源输入管理电路、PD协议电路、通断控制电路和主控电路；其中，

所述电源输入管理电路分别与正极导电结构和负极导电结构连接，所述电源输入管理电路的输出端作为电能输出电源；

所述PD协议电路分别与电能输出电源和苹果母座连接，通过苹果母座与接入的外部设备协议通讯；

所述通断控制电路分别与电能输出电源、苹果母座和主控电路连接，所述通断控制电路在主控电路的控制下通断操作，其输出端作为供电输出电源。

2.根据权利要求1所述的车载充电器，其特征在于：所述通断控制电路包括第一驱动模块和第一场效应管，所述第一驱动模块分别与电能输出电源和地端连接，所述第一驱动模块的控制端与主控电路连接，所述电能输出电源在第一驱动模块的通断控制下与地端通断连接，所述第一场效应管的栅极接入电能输出电源和地端之间的节点，所述第一场效应管的漏极和源极分别与电能输出电源和供电输出电源连接。

3.根据权利要求2所述的车载充电器，其特征在于：所述第一驱动模块包括第二场效应管，所述第二场效应管的栅极与主控电路连接，所述第二场效应管的漏极和源极分别与电能输出电源和地端连接。

4.根据权利要求3所述的车载充电器，其特征在于：所述主控电路包括第三场效应管，所述第三场效应管的漏极和源极分别与第二场效应管的栅极和地端连接，所述第二场效应管的栅极还分别与第一下拉电阻、PD协议电路连接。

5.根据权利要求4所述的车载充电器，其特征在于：所述主控电路还包括苹果母座芯片，所述苹果母座芯片的控制端与第三场效应管的栅极连接，所述第三场效应管的栅极还接入第一上拉电阻。

6.根据权利要求1所述的车载充电器，其特征在于：所述PD协议电路包括PD协议芯片，所述PD协议芯片的输入端与电能输出电源连接，所述PD协议芯片的DP端、DM端和第一CC端均与苹果母座连接。

7.根据权利要求1所述的车载充电器，其特征在于：所述主控电路包括苹果母座芯片，所述苹果母座芯片的ID端、CC端均与苹果母座连接。

8.根据权利要求1所述的车载充电器，其特征在于：所述电源输入管理电路包括DC-DC降压芯片，所述DC-DC降压芯片的输入端与正极导电结构连接，其地端与负极导电结构连接，其输出端作为电能输出电源，其反馈端与电能输出电源连接。

9.根据权利要求2所述的车载充电器，其特征在于：所述DC-DC降压芯片的反馈端还与PD协议电路的反馈端连接；所述DC-DC降压芯片的输入端与地端之间并联有第一滤波模块，所述DC-DC降压芯片的输出端与地端之间并联有第二滤波模块。

10.根据权利要求6所述的车载充电器，其特征在于：所述车载充电器还包括type-c母座，述PD协议芯片的DP端、DM端、第一CC端和第二CC端均与type-c母座连接，所述通断控制电路也与type-c母座连接。

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