CN219717905U - 一种大功率效率优化控制电路及充电器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种大功率效率优化控制电路，包括充电协议芯片、光电耦合器及第一三极管，充电协议芯片分别与充电器的输出端及光电耦合器的发光源相连，光电耦合器的受光器通过第一三极管后与继电器相连，继电器与充电器的输入端相连。本实用新型的大功率效率优化控制电路通过设置与充电器的输出端相连的充电协议芯片，以根据谐波测试所需时间设置控制时间，配合光电耦合器，又光电耦合器经第一三极管后与继电器相连，以通过充电协议芯片控制光电耦合器导通，从而控制第一三极管导通，以为继电器供电，使得与充电器的输入端的热敏电阻处于短路状态而停止工作，解决热敏电阻的发热问题。本实用新型还公开了一种充电器。

Description

一种大功率效率优化控制电路及充电器

技术领域

本实用新型涉及电子电路技术领域，尤其涉及一种大功率效率优化控制电路及充电器。

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，小型化，高效率、低功耗的的电路拓扑研究取得了很大进步。AC/DC变换器在日常生活和工业生产中应用极为普遍，所以目前大部分人群追求大功率小型化产品，办公、出差、旅行携带非常方便。

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，甚至还在不断上升中，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(EN61000-3-2)，测量待测物对电力系统所产生的谐波干扰。其中，谐波控制方法有两种方式：一种是增加PFC控制电路，该方式的优点是功率因素高，满载工作时效率高，但缺点是元件太多，电路复杂，且成本太高；而另一种则是加大输入端的回路阻抗，也就是在AC回路中增加多个热敏电阻，该方式的优点是元件少，电路简单，可以抗浪涌，且成本低；但其缺点是当工作在满载输出时，热敏电阻发热非常高(热敏电阻本体110度左右)，影响用户体验。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种大功率效率优化控制电路，以优化热敏电阻的发热问题，并提高工作效率。

为解决上述技术问题，本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的：提供一种大功率效率优化控制电路，包括充电协议芯片、光电耦合器及第一三极管，所述充电协议芯片分别与充电器的输出端及所述光电耦合器的发光源电连接，所述光电耦合器的受光器通过所述第一三极管后与继电器电连接，所述继电器与所述充电器的输入端电连接。

其进一步技术方案为：所述充电器包括整流滤波电路，所述充电器的输入端通过热敏电阻与所述整流滤波电路电连接，所述发光源为发光二极管，所述受光器为光敏三极管，所述充电协议芯片的输入输出管脚经一第一电容后与一第一接地电阻相连，所述发光二极管的阴极电连接于所述第一电容的一端与所述第一接地电阻的一端之间，所述发光二极管的阳极电连接于所述第一电容的另一端和所述充电协议芯片的输入输出管脚之间，所述光敏三极管的集电极与所述第一三极管的集电极相连，所述光敏三极管的发射极经一第二电阻后与所述第一三极管的基极相连，所述第一三极管的发射极与所述继电器的线圈供电端相连，所述继电器的公共端和常开端分别与所述热敏电阻的两端相连，以使所述继电器分别与所述充电器的输入端及所述整流滤波电路相连。

其进一步技术方案为：所述热敏电阻包括串联的第一热敏电阻和第二热敏电阻，所述第一热敏电阻的一端电连接于所述继电器的公共端和所述充电器的输入端之间，所述第一热敏电阻的另一端与所述第二热敏电阻的一端相连，所述第二热敏电阻的另一端电连接于所述继电器的常开端和所述整流滤波电路之间。

其进一步技术方案为：所述充电协议芯片的电压输入端与所述充电器的输出端相连，所述充电协议芯片的电压输入端与所述充电器的输出端之间并接有一接地电容。

其进一步技术方案为：所述充电协议芯片的第一供电电流检测引脚和第二供电电流检测引脚均接地，且所述第一供电电流检测引脚和所述第二供电电流检测引脚通过一补偿电阻相连。

其进一步技术方案为：所述充电协议芯片采用IP2729芯片。

其进一步技术方案为：所述充电器的输出端通过USB接口与所述充电协议芯片电连接。

另外，本实用新型要解决的技术问题是还在于提供一种充电器，以优化热敏电阻的发热问题，并提高工作效率。

为解决上述技术问题，本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的：提供一种充电器，包括EMI滤波电路及所述的大功率效率优化控制电路，所述EMI滤波电路分别与所述充电器的输入端和所述充电器的输出端相连，所述EMI滤波电路包括第一共模电感、第二电容、第一电阻组、第二电阻组和第二共模电感，所述第一共模电感的第一线圈的一端和第二线圈的一端分别与所述充电器的输入端的零线和火线相连，所述第二电容的两端分别与所述第一线圈的另一端和所述第二线圈的另一端相连，所述第一电阻组和所述第二电阻组分别与所述第二电容并联，所述第一电阻组和所述第二电阻组均包括两个串联的电阻，所述第二共模电感的第三线圈的一端通过热敏电阻与所述第一线圈的另一端相连，所述第二共模电感的第四线圈的一端与所述第二线圈的另一端相连，所述继电器与所述第一线圈的另一端及所述第三线圈的一端相连。

其进一步技术方案为：所述火线经一保险丝后与所述第二线圈的一端相连。

其进一步技术方案为：所述充电器还包括整流滤波电路、变压器、次级整改滤波电路及输出电路，所述整流滤波电路的输入端与所述EMI滤波电路的输出端相连，所述整流滤波电路的输出端与所述变压器的输入端相连，所述次级整改滤波电路的输入端及输出端分别与所述变压器的输出端及所述输出电路的输入端相连，所述输出电路的输出端作为所述充电器的输出端。

本实用新型的有益技术效果在于：本实用新型的大功率效率优化控制电路通过设置与充电器的输出端相连的充电协议芯片，以根据谐波测试所需时间设置控制时间，实现定时开关功能，配合光电耦合器，又光电耦合器经第一三极管后与继电器相连，以使充电协议芯片在设置的控制时间结束后控制光电耦合器导通，从而控制与光电耦合器电连接的第一三极管导通，以为与充电器的输入端相连的继电器进行供电，使得充电器的输入端的热敏电阻处于短路状态而停止工作，解决热敏电阻的发热问题，提高工作效率，电路简单，元件少，使得体积小，有利于小型化设计，且成本低。本实用新型的充电器也具有上述功能，满足市场需求。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的大功率效率优化控制电路的电路图；

图2为本实用新型实施例提供的充电器的框架图；

图3为本实用新型实施例提供的充电器的EMI滤波电路的电路图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中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一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动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。

请参阅图1至图3，图1为本实用新型实施例提供的大功率效率优化控制电路的电路图，所述大功率效率优化控制电路1包括充电协议芯片U5、光电耦合器及第一三极管Q4，所述充电协议芯片U5分别与充电器10的输出端及所述光电耦合器的发光源U4A电连接，所述光电耦合器的受光器U4B通过所述第一三极管Q4后与继电器K1电连接，所述继电器K1与所述充电器10的输入端电连接，以使继电器K1与充电器10的输入端的热敏电阻并联，从而继电器K1导通时，热敏电阻可被短接而停止工作。

其中，充电器10的输出端可输出多种电压，包括5V、9V、11V、15V及20V等，以可为不同电源进行充电。由于EN61000-3-2谐波测试所需时间为2.5min，则充电协议芯片U5设置的控制时间为5min，以满足谐波测试。所述大功率效率优化控制电路1通过设置与充电器10的输出端相连的充电协议芯片U5，以根据谐波测试所需时间设置控制时间，实现定时开关功能，配合光电耦合器，又光电耦合器经第一三极管Q4后与继电器K1相连，以使充电协议芯片U5在设置的控制时间结束后控制光电耦合器导通，从而控制与光电耦合器电连接的第一三极管Q4导通，以为与充电器10的输入端相连的继电器K1进行供电，使得充电器10的输入端的热敏电阻处于短路状态而停止工作，解决热敏电阻的发热问题，提高工作效率，电路简单，元件少，使得体积小，有利于小型化设计，且成本低。

具体地，所述充电协议芯片U5采用IP2729芯片，IP2729芯片为快充协议芯片。

具体地，所述充电器10的输出端通过USB接口USB1与所述充电协议芯片U5电连接，以将充电器10的输出电压传输至充电协议芯片U5。

具体地，在本实施例中，所述充电器10包括整流滤波电路11，所述充电器10的输入端通过热敏电阻与所述整流滤波电路11电连接，所述发光源U4A为发光二极管，所述受光器U4B为光敏三极管，所述充电协议芯片U5的输入输出管脚IO1经一第一电容C27A后与一第一接地电阻R47相连，所述发光二极管的阴极电连接于所述第一电容C27A的一端与所述第一接地电阻R47的一端之间，所述发光二极管的阳极电连接于所述第一电容C27A的另一端和所述充电协议芯片U5的输入输出管脚IO1之间，所述光敏三极管的集电极与所述第一三极管Q4的集电极相连，所述光敏三极管的发射极经一第二电阻R36后与所述第一三极管Q4的基极相连，所述第一三极管Q4的发射极与所述继电器K1的线圈供电端相连，所述继电器K1的公共端J3和常开端J1分别与所述热敏电阻的两端相连，以使所述继电器K1分别与所述充电器10的输入端及所述整流滤波电路11相连，所述继电器K1与所述热敏电阻并联，以可通过控制继电器K1的通断控制热敏电阻的短路或正常工作，从而通过控制热敏电阻短路以解决热敏电阻的发热问题。其中，所述第一三极管Q4的发射极与所述继电器K1的线圈供电端的一端相连，所述第一三极管Q4的发射极与所述继电器K1的线圈供电端的一端之间电连接有一供电电压VCC2，所述光敏三极管的集电极与所述第一三极管Q4的集电极之间电连接有另一供电电压VCC，所述继电器K1的线圈供电端的另一端接地，所述继电器K1的一端通过第三电阻R36A与所述第一三极管Q4的基极相连，所述继电器K1的公共端J3和常开端J1分别对应与充电器10的A节点和B节点相连，所述热敏电阻的两端分别与A节点和B节点电连接。

具体地，在本实施例中，所述热敏电阻包括串联的第一热敏电阻RT4和第二热敏电阻RT3，所述第一热敏电阻RT4的一端电连接于所述继电器K1的公共端J3和所述充电器10的输入端之间，所述第一热敏电阻RT4的另一端与所述第二热敏电阻RT3的一端相连，所述第二热敏电阻RT3的另一端电连接于所述继电器的常开端J1和所述整流滤波电路11之间。所述第一热敏电阻RT4的一端与A节点相连，所述第二热敏电阻RT3的另一端与B节点相连，使得继电器K1与串联后的第一热敏电阻RT4和第二热敏电阻RT3并联。

具体地，所述充电协议芯片U5的电压输入端VIN与所述充电器10的输出端相连，以接收充电器10的输出电压，所述充电协议芯片U5的电压输入端VIN与所述充电器10的输出端之间并接有一接地电容C27。

具体地，所述充电协议芯片U5的第一供电电流检测引脚CSN和第二供电电流检测引脚CSP均接地，且所述第一供电电流检测引脚CSN和所述第二供电电流检测引脚CSP通过一补偿电阻RS1相连。通过于所述第一供电电流检测引脚CSN和所述第二供电电流检测引脚CSP电连接有补偿电阻RS1以起补偿作用，降低检测误差。通过第一供电电流检测引脚CSN和第二供电电流检测引脚CSP检测供电电流以检测是否存在大电流工作，当没有大电流工作时，充电协议芯片U5可控制输入输出管脚IO1关闭高电平输出，从而光电耦合器截止，使得第一三极管Q4关断，继电器K1的公共端J3和常开端J1之间断开，充电器的输入端的输入电信号则可流向热敏电阻，热敏电阻正常工作，此时，电流较低，发热较小。

继续参照图2和图3，图2是本实用新型实施例提供的充电器的框架图，所述充电器10包括EMI滤波电路12及上述的大功率效率优化控制电路1，所述EMI滤波电路12分别与所述充电器10的输入端和所述充电器10的输出端相连，所述EMI滤波电路12包括第一共模电感L1、第二电容CX1、第一电阻组、第二电阻组和第二共模电感L2，所述第一共模电感L1的第一线圈的一端和第二线圈的一端分别与所述充电器10的输入端的零线N和火线L相连，所述第二电容CX1的两端分别与所述第一线圈的另一端和所述第二线圈的另一端相连，所述第一电阻组和所述第二电阻组分别与所述第二电容CX1并联，所述第一电阻组和所述第二电阻组均包括两个串联的电阻，可分别对应为串联的R1和R3以及串联的R2和R4，所述第二共模电感L2的第三线圈的一端通过热敏电阻与所述第一共模电感L1的第一线圈的另一端相连，所述第二共模电感L2的第四线圈的一端与所述第一共模电感L1的第二线圈的另一端相连，所述继电器K1与所述第一共模电感L1的第一线圈的另一端及所述第二共模电感L2的第三线圈的一端相连。

其中，充电器10的输入端为AC输入，正常工作时，充电器的默认输出电压可为5V，所述充电器10通过设置大功率效率优化控制电路1，又大功率效率优化控制电路1通过设置与充电器10的输出端相连的充电协议芯片U5，以根据谐波测试所需时间设置控制时间，实现定时开关功能，配合光电耦合器，又光电耦合器经第一三极管Q4后与继电器K1相连，以使充电协议芯片U5在设置的控制时间结束后控制光电耦合器导通，从而控制与光电耦合器电连接的第一三极管Q4导通，以为与充电器10的输入端相连的继电器K1进行供电，使得充电器10的输入端的热敏电阻处于短路状态而停止工作，解决热敏电阻的发热问题，提高工作效率，电路简单，元件少，使得体积小，有利于小型化设计，且成本低。

具体地，所述火线L经一保险丝F1后与所述第一共模电感L1的第二线圈的一端相连，通过设置保险丝F1以实现过载保护作用。

具体地，所述充电器10还包括整流滤波电路11、变压器13、次级整改滤波电路14及输出电路15，所述整流滤波电路11的输入端与所述EMI滤波电路12的输出端相连，所述整流滤波电路11的输出端与所述变压器13的输入端相连，所述次级整改滤波电路14的输入端及输出端分别与所述变压器13的输出端及所述输出电路15的输入端相连，所述输出电路15的输出端作为所述充电器10的输出端。

基于上述设计，工作时，充电器的输入端通电，充电协议芯片的电压输入端得到充电器输出的供电电压，当充电器和终端进行电连接后，充电器可输出20V6A的功率为120W的电信号，此时充电协议芯片的内部定时开始，经过预设的控制时间后，充电协议芯片的输入输出管脚输出一个高电平经过光电耦合器的发光二极管的阳极到阴极后再经过第一接地电阻形成回路，光电耦合器工作，工作后由内部发光二极管传递信号，使光电耦合器的光敏三极管导通，导通后经过第二电阻给到第一三极管的基极，第一三极管导通，电信号由第一三极管的发射极传输继电器进行供电，继电器通电后，由初始的公共端与常开端断开而转变为公共端与常开端闭合导通，使得A节点和B节点相连导通后，热敏电阻处于短路状态而停止工作，电流由继电器的公共端到常开端流过，从而使得热敏电阻停止工作，从而不会发热，最终解决了发热问题。当终端设备充满电之后，不再进行大电流工作，充电协议芯片第一供电电流检测引脚和第二供电电流检测引脚进行电流检测，发现没有大电流工作后关闭输入输出管脚的高电平输出。

综上所述，本实用新型的大功率效率优化控制电路通过设置与充电器的输出端相连的充电协议芯片，以根据谐波测试所需时间设置控制时间，实现定时开关功能，配合光电耦合器，又光电耦合器经第一三极管后与继电器相连，以使充电协议芯片在设置的控制时间结束后控制光电耦合器导通，从而控制与光电耦合器电连接的第一三极管导通，以为与充电器的输入端相连的继电器进行供电，使得充电器的输入端的热敏电阻处于短路状态而停止工作，解决热敏电阻的发热问题，提高工作效率，电路简单，元件少，使得体积小，有利于小型化设计，且成本低。本实用新型的充电器也具有上述功能，满足市场需求。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种大功率效率优化控制电路，其特征在于，包括充电协议芯片、光电耦合器及第一三极管，所述充电协议芯片分别与充电器的输出端及所述光电耦合器的发光源电连接，所述光电耦合器的受光器通过所述第一三极管后与继电器电连接，所述继电器与所述充电器的输入端电连接；所述充电器包括整流滤波电路，所述充电器的输入端通过热敏电阻与所述整流滤波电路电连接，所述发光源为发光二极管，所述受光器为光敏三极管，所述充电协议芯片的输入输出管脚经一第一电容后与一第一接地电阻相连，所述发光二极管的阴极电连接于所述第一电容的一端与所述第一接地电阻的一端之间，所述发光二极管的阳极电连接于所述第一电容的另一端和所述充电协议芯片的输入输出管脚之间，所述光敏三极管的集电极与所述第一三极管的集电极相连，所述光敏三极管的发射极经一第二电阻后与所述第一三极管的基极相连，所述第一三极管的发射极与所述继电器的线圈供电端相连，所述继电器的公共端和常开端分别与所述热敏电阻的两端相连，以使所述继电器分别与所述充电器的输入端及所述整流滤波电路相连。

2.根据权利要求1所述的大功率效率优化控制电路，其特征在于，所述热敏电阻包括串联的第一热敏电阻和第二热敏电阻，所述第一热敏电阻的一端电连接于所述继电器的公共端和所述充电器的输入端之间，所述第一热敏电阻的另一端与所述第二热敏电阻的一端相连，所述第二热敏电阻的另一端电连接于所述继电器的常开端和所述整流滤波电路之间。

3.根据权利要求1所述的大功率效率优化控制电路，其特征在于，所述充电协议芯片的电压输入端与所述充电器的输出端相连，所述充电协议芯片的电压输入端与所述充电器的输出端之间并接有一接地电容。

4.根据权利要求1所述的大功率效率优化控制电路，其特征在于，所述充电协议芯片的第一供电电流检测引脚和第二供电电流检测引脚均接地，且所述第一供电电流检测引脚和所述第二供电电流检测引脚通过一补偿电阻相连。

5.根据权利要求1所述的大功率效率优化控制电路，其特征在于，所述充电协议芯片采用IP2729芯片。

6.根据权利要求1所述的大功率效率优化控制电路，其特征在于，所述充电器的输出端通过USB接口与所述充电协议芯片电连接。

7.一种充电器，其特征在于，包括EMI滤波电路及权利要求1-6任一项所述的大功率效率优化控制电路，所述EMI滤波电路分别与所述充电器的输入端和所述充电器的输出端相连，所述EMI滤波电路包括第一共模电感、第二电容、第一电阻组、第二电阻组和第二共模电感，所述第一共模电感的第一线圈的一端和第二线圈的一端分别与所述充电器的输入端的零线和火线相连，所述第二电容的两端分别与所述第一线圈的另一端和所述第二线圈的另一端相连，所述第一电阻组和所述第二电阻组分别与所述第二电容并联，所述第一电阻组和所述第二电阻组均包括两个串联的电阻，所述第二共模电感的第三线圈的一端通过热敏电阻与所述第一线圈的另一端相连，所述第二共模电感的第四线圈的一端与所述第二线圈的另一端相连，所述继电器与所述第一线圈的另一端及所述第三线圈的一端相连。

8.根据权利要求7所述的充电器，其特征在于，所述火线经一保险丝后与所述第二线圈的一端相连。

9.根据权利要求7所述的充电器，其特征在于，所述充电器还包括整流滤波电路、变压器、次级整改滤波电路及输出电路，所述整流滤波电路的输入端与所述EMI滤波电路的输出端相连，所述整流滤波电路的输出端与所述变压器的输入端相连，所述次级整改滤波电路的输入端及输出端分别与所述变压器的输出端及所述输出电路的输入端相连，所述输出电路的输出端作为所述充电器的输出端。