CN220043025U - 一种内置GaN芯片开发的两级快充电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种内置GaN芯片开发的两级快充电路，包括flyback电路、第一buck电路和第二buck电路，所述flyback电路的输入端连接市电并且所述flyback电路的输出端分别与所述第一buck电路的输入端和所述第二buck电路的输入端电性连接。本实用新型公开的一种内置GaN芯片开发的两级快充电路，市电通过整流滤波电路连接隔离变压器，隔离变压器辅助绕组给SC3057芯片供电，隔离变压器副边连接同步整流控制模块，给USB输出提供持续稳定电流，通过副边反馈，给下级buck提供稳定电压，QC/PD协议处理部分SC9711连接USB口输出，针对不同的设备提供各种充电环境，输出部分包括2个USB A口和2个Type C口，能够满足同时给4个设备充电。
Description
技术领域
本实用新型属于快充电路技术领域，具体涉及一种内置GaN芯片开发的两级快充电路。
背景技术
随着电子设备的普及率越来越高，电子设备的充电需求也越来越广泛。传统的充电装置往往只配备单个充电口，只能给单个设备充电，这会大大影响工作效率和生活体验。同时许多新型设备支持快速充电，为了提高充电效率，对新开发的充电设备提出了更高的要求。
实用新型内容
本实用新型的主要目的在于提供一种内置GaN芯片开发的两级快充电路，市电通过整流滤波电路连接隔离变压器，隔离变压器辅助绕组给SC3057芯片供电，隔离变压器副边连接同步整流控制模块，给USB输出提供持续稳定电流，通过副边反馈，给下级buck提供稳定电压，QC/PD协议处理部分SC9711连接USB口输出，针对不同的设备提供各种充电环境，输出部分包括2个USB A口和2个Type C口，能够满足同时给4个设备充电。
为达到以上目的，本实用新型提供一种内置GaN芯片开发的两级快充电路，包括flyback电路、第一buck电路和第二buck电路，所述flyback电路的输入端连接市电并且所述flyback电路的输出端分别与所述第一buck电路的输入端和所述第二buck电路的输入端电性连接(第一buck电路和第二buck电路的输出端通过连接单元给充电设备充电)，其中：
所述flyback电路包括滤波电路(包括二极管D1/D2等)、整流电路(包括整流桥BD1)、LC型滤波电路(包括电感L0/电容C10等)、内置GaN芯片控制电路、隔离型变压器T1和同步整流电路(模块)，所述滤波电路的输入端连接市电并且所述滤波电路的输出端与所述整流电路的输入端电性连接，所述整流电路的输出端通过所述LC型滤波电路与所述内置GaN芯片控制电路电性连接并且所述内置GaN芯片控制电路与所述隔离型变压器T1的辅助绕组电性连接，所述隔离型变压器T1的输出端与所述同步整流电路电性连接；
所述第一buck电路包括第一降压电路(即图中的Buck降压电路1)和协议处理芯片U6(即图中的A+C协议处理芯片1)、USBC连接单元CON1和USBA连接单元P1，所述同步整流电路的输出端(VIN，22V)一路与所述第一降压电路的输入端电性连接并且所述第一降压电路的输出端通过所述协议处理芯片U6分别与所述USBC连接单元CON1和所述USBA连接单元P1电性连接；
所述第二buck电路包括第二降压电路(即图中的Buck降压电路2)和协议处理芯片U8(即图中的A+C协议处理芯片2)、USBC连接单元CON2和USBA连接单元P2，所述同步整流电路的输出端(VIN，22V)另一路与所述第二降压电路的输入端电性连接并且所述第二降压电路的输出端通过所述协议处理芯片U8分别与所述USBC连接单元CON2和所述USBA连接单元P2电性连接。
作为上述技术方案的进一步优选的技术方案，所述内置GaN芯片控制电路包括控制芯片U3，所述同步整流电路包括控制芯片U2，其中：
所述控制芯片U3的27管脚依次通过电感L3、二极管D4和电阻R12与所述隔离型变压器T1的2管脚电性连接并且所述电感L3和所述二极管D4的共接端依次通过电容C14和电阻R17与所述控制芯片U3的26管脚电性连接，所述电容C14的两端并接有电容C15(控制芯片U3还与光电耦合器U4A和U4B连接，用于反馈由第一buck电路或者第二buck电路检测的充电设备的型号，从而调节输出到第一buck电路和第二buck电路的VIN的具体电压，以匹配不同充电设备的充电需求)；
所述控制芯片U2的5管脚与开关管Q1的栅极电性连接并且所述开关管Q1的源极连接所述隔离型变压器T1的B端，所述开关管Q1的漏极和源极之间连接有电阻R4和电容C5，所述隔离型变压器T1的A端连接输出电压端VIN(以给第一buck电路或者第二buck电路提供稳定电源)。
作为上述技术方案的进一步优选的技术方案，所述第一降压电路包括开关管Q3和开关管Q5，其中：
所述开关管Q3的漏极连接输出电压端VIN并且所述开关管Q3的源极通过电阻R3与所述开关管Q5的漏极电性连接，所述开关管Q3的栅极通过电阻R1与所述协议处理芯片U6的5管脚电性连接并且所述开关管Q3的源极还与所述协议处理芯片U6的4管脚电性连接，所述开关管Q5的漏极分别与所述协议处理芯片U6的3管脚、2管脚和1管脚电性连接并且所述开关管Q5的栅极通过电阻R7与所述协议处理芯片U6的35管脚电性连接；
所述开关管Q5的漏极通过电感L1分别与开关管Q1的漏极和开关管Q7的漏极电性连接，所述开关管Q1的栅极与所述协议处理芯片U6的16管脚电性连接并且所述开关管Q7的栅极与所述协议处理芯片U6的14管脚电性连接，所述开关管Q1的源极与所述USBC连接单元CON1的电源端(A4B9/B4A9)电性连接并且所述开关管Q7的源极与所述USBA连接单元P1的电源端(VCC)电性连接；
所述USBC连接单元CON1的协议端(A5/B5/A6/B6/A7/B7等)与所述协议处理芯片U6电性连接并且所述USBA连接单元P1的协议端(D+/D-等)与所述协议处理芯片U6电性连接。
作为上述技术方案的进一步优选的技术方案，所述第二降压电路包括开关管Q4和开关管Q6，其中：
所述开关管Q4的漏极连接输出电压端VIN并且所述开关管Q4的源极通过电阻R4与所述开关管Q6的漏极电性连接，所述开关管Q4的栅极通过电阻R2与所述协议处理芯片U8的5管脚电性连接并且所述开关管Q4的源极还与所述协议处理芯片U8的4管脚电性连接，所述开关管Q6的漏极分别与所述协议处理芯片U8的3管脚、2管脚和1管脚电性连接并且所述开关管Q6的栅极通过电阻R8与所述协议处理芯片U8的35管脚电性连接；
所述开关管Q6的漏极通过电感L2分别与开关管Q2的漏极和开关管Q8的漏极电性连接，所述开关管Q2的栅极与所述协议处理芯片U8的16管脚电性连接并且所述开关管Q8的栅极与所述协议处理芯片U8的14管脚电性连接，所述开关管Q2的源极与所述USBC连接单元CON2的电源端(A4B9/B4A9)电性连接并且所述开关管Q8的源极与所述USBA连接单元P2的电源端(VCC)电性连接；
所述USBC连接单元CON2的协议端(A5/B5/A6/B6/A7/B7等)与所述协议处理芯片U8电性连接并且所述USBA连接单元P2的协议端(D+/D-等)与所述协议处理芯片U8电性连接。
作为上述技术方案的进一步优选的技术方案，所述flyback电路还包括RCD吸收电路(包括电容C3、电阻R3和二极管D3)，所述RCD吸收电路与所述隔离型变压器T1电性连接。
附图说明
图1是本实用新型的一种内置GaN芯片开发的两级快充电路的示意图。
图2是本实用新型的一种内置GaN芯片开发的两级快充电路的flyback电路图。
图3是本实用新型的一种内置GaN芯片开发的两级快充电路的第一buck电路图。
图4是本实用新型的一种内置GaN芯片开发的两级快充电路的第二buck电路图。
具体实施方式
以下描述用于揭露本实用新型以使本领域技术人员能够实现本实用新型。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。在以下描述中界定的本实用新型的基本原理可以应用于其他实施方案、变形方案、改进方案、等同方案以及没有背离本实用新型的精神和范围的其他技术方案。
本实用新型公开了一种内置GaN芯片开发的两级快充电路，下面结合优选实施例，对实用新型的具体实施例作进一步描述。
在本实用新型的实施例中，本领域技术人员注意，本实用新型涉及的充电设备和市电等可被视为现有技术。
优选实施例。
如图1-4所示，本实用新型公开了一种内置GaN芯片开发的两级快充电路，包括flyback电路、第一buck电路和第二buck电路，所述flyback电路的输入端连接市电并且所述flyback电路的输出端分别与所述第一buck电路的输入端和所述第二buck电路的输入端电性连接(第一buck电路和第二buck电路的输出端通过连接单元给充电设备充电)，其中：
所述flyback电路包括滤波电路(包括二极管D1/D2等)、整流电路(包括整流桥BD1)、LC型滤波电路(包括电感L0/电容C10等)、内置GaN芯片控制电路、隔离型变压器T1和同步整流电路(模块)，所述滤波电路的输入端连接市电并且所述滤波电路的输出端与所述整流电路的输入端电性连接，所述整流电路的输出端通过所述LC型滤波电路与所述内置GaN芯片控制电路电性连接并且所述内置GaN芯片控制电路与所述隔离型变压器T1的辅助绕组电性连接，所述隔离型变压器T1的输出端与所述同步整流电路电性连接；
所述第一buck电路包括第一降压电路(即图中的Buck降压电路1)和协议处理芯片U6(即图中的A+C协议处理芯片1)、USBC连接单元CON1和USBA连接单元P1，所述同步整流电路的输出端(VIN，22V)一路与所述第一降压电路的输入端电性连接并且所述第一降压电路的输出端通过所述协议处理芯片U6分别与所述USBC连接单元CON1和所述USBA连接单元P1电性连接；
所述第二buck电路包括第二降压电路(即图中的Buck降压电路2)和协议处理芯片U8(即图中的A+C协议处理芯片2)、USBC连接单元CON2和USBA连接单元P2，所述同步整流电路的输出端(VIN，22V)另一路与所述第二降压电路的输入端电性连接并且所述第二降压电路的输出端通过所述协议处理芯片U8分别与所述USBC连接单元CON2和所述USBA连接单元P2电性连接。
具体的是，所述内置GaN芯片控制电路包括控制芯片U3，所述同步整流电路包括控制芯片U2，其中：
所述控制芯片U3的27管脚依次通过电感L3、二极管D4和电阻R12与所述隔离型变压器T1的2管脚电性连接并且所述电感L3和所述二极管D4的共接端依次通过电容C14和电阻R17与所述控制芯片U3的26管脚电性连接，所述电容C14的两端并接有电容C15(控制芯片U3还与光电耦合器U4A和U4B连接，用于反馈由第一buck电路或者第二buck电路检测的充电设备的型号，从而调节输出到第一buck电路和第二buck电路的VIN的具体电压，以匹配不同充电设备的充电需求)；
所述控制芯片U2的5管脚与开关管Q1的栅极电性连接并且所述开关管Q1的源极连接所述隔离型变压器T1的B端，所述开关管Q1的漏极和源极之间连接有电阻R4和电容C5，所述隔离型变压器T1的A端连接输出电压端VIN(以给第一buck电路或者第二buck电路提供稳定电源)。
更具体的是，所述第一降压电路包括开关管Q3和开关管Q5，其中：
所述开关管Q3的漏极连接输出电压端VIN并且所述开关管Q3的源极通过电阻R3与所述开关管Q5的漏极电性连接，所述开关管Q3的栅极通过电阻R1与所述协议处理芯片U6的5管脚电性连接并且所述开关管Q3的源极还与所述协议处理芯片U6的4管脚电性连接，所述开关管Q5的漏极分别与所述协议处理芯片U6的3管脚、2管脚和1管脚电性连接并且所述开关管Q5的栅极通过电阻R7与所述协议处理芯片U6的35管脚电性连接；
所述开关管Q5的漏极通过电感L1分别与开关管Q1的漏极和开关管Q7的漏极电性连接，所述开关管Q1的栅极与所述协议处理芯片U6的16管脚电性连接并且所述开关管Q7的栅极与所述协议处理芯片U6的14管脚电性连接，所述开关管Q1的源极与所述USBC连接单元CON1的电源端(A4B9/B4A9)电性连接并且所述开关管Q7的源极与所述USBA连接单元P1的电源端(VCC)电性连接；
所述USBC连接单元CON1的协议端(A5/B5/A6/B6/A7/B7等)与所述协议处理芯片U6电性连接并且所述USBA连接单元P1的协议端(D+/D-等)与所述协议处理芯片U6电性连接。
进一步的是，所述第二降压电路包括开关管Q4和开关管Q6，其中：
所述开关管Q4的漏极连接输出电压端VIN并且所述开关管Q4的源极通过电阻R4与所述开关管Q6的漏极电性连接，所述开关管Q4的栅极通过电阻R2与所述协议处理芯片U8的5管脚电性连接并且所述开关管Q4的源极还与所述协议处理芯片U8的4管脚电性连接，所述开关管Q6的漏极分别与所述协议处理芯片U8的3管脚、2管脚和1管脚电性连接并且所述开关管Q6的栅极通过电阻R8与所述协议处理芯片U8的35管脚电性连接；
所述开关管Q6的漏极通过电感L2分别与开关管Q2的漏极和开关管Q8的漏极电性连接，所述开关管Q2的栅极与所述协议处理芯片U8的16管脚电性连接并且所述开关管Q8的栅极与所述协议处理芯片U8的14管脚电性连接，所述开关管Q2的源极与所述USBC连接单元CON2的电源端(A4B9/B4A9)电性连接并且所述开关管Q8的源极与所述USBA连接单元P2的电源端(VCC)电性连接；
所述USBC连接单元CON2的协议端(A5/B5/A6/B6/A7/B7等)与所述协议处理芯片U8电性连接并且所述USBA连接单元P2的协议端(D+/D-等)与所述协议处理芯片U8电性连接。
更进一步的是，所述flyback电路还包括RCD吸收电路(包括电容C3、电阻R3和二极管D3)，所述RCD吸收电路与所述隔离型变压器T1电性连接。
优选地，对于本实用新型：
1、市电通过整流滤波电路连接隔离变压器，隔离变压器辅助绕组给SC3057芯片供电；
2、隔离变压器副边连接同步整流控制模块，给USB输出提供持续稳定电流，通过副边反馈，给下级buck提供稳定电压；
3、通过flyback隔离部分提供22V稳定电压，再经过buck降压给输出供电，使得输出更加稳定可靠；
4、QC/PD协议处理部分SC9711连接USB口输出，针对不同的设备提供各种充电环境。
值得一提的是，内置GaN芯片SC3057，减少开关损耗，提高充电效率的同时做到小型化；
QC/PD协议处理SC9711，单个控制USB A口和Type C口，支持QC/PD2.0 3.0，支持BC1.2/DCP/HVDCP/FCP/SCP等快充协议，最大输出功率48W；
输出部分包括2个USB A口和2个Type C口，能够满足同时给4个设备充电。
值得一提的是，本实用新型专利申请涉及的充电设备和市电等技术特征应被视为现有技术，这些技术特征的具体结构、工作原理以及可能涉及到的控制方式、空间布置方式采用本领域的常规选择即可，不应被视为本实用新型专利的发明点所在，本实用新型专利不做进一步具体展开详述。
对于本领域的技术人员而言，依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围。
Claims (5)
1.一种内置GaN芯片开发的两级快充电路，其特征在于，包括flyback电路、第一buck电路和第二buck电路，所述flyback电路的输入端连接市电并且所述flyback电路的输出端分别与所述第一buck电路的输入端和所述第二buck电路的输入端电性连接，其中：
所述flyback电路包括滤波电路、整流电路、LC型滤波电路、内置GaN芯片控制电路、隔离型变压器T1和同步整流电路，所述滤波电路的输入端连接市电并且所述滤波电路的输出端与所述整流电路的输入端电性连接，所述整流电路的输出端通过所述LC型滤波电路与所述内置GaN芯片控制电路电性连接并且所述内置GaN芯片控制电路与所述隔离型变压器T1的辅助绕组电性连接，所述隔离型变压器T1的输出端与所述同步整流电路电性连接；
所述第一buck电路包括第一降压电路和协议处理芯片U6、USBC连接单元CON1和USBA连接单元P1，所述同步整流电路的输出端一路与所述第一降压电路的输入端电性连接并且所述第一降压电路的输出端通过所述协议处理芯片U6分别与所述USBC连接单元CON1和所述USBA连接单元P1电性连接；
所述第二buck电路包括第二降压电路和协议处理芯片U8、USBC连接单元CON2和USBA连接单元P2，所述同步整流电路的输出端另一路与所述第二降压电路的输入端电性连接并且所述第二降压电路的输出端通过所述协议处理芯片U8分别与所述USBC连接单元CON2和所述USBA连接单元P2电性连接。
2.根据权利要求1所述的一种内置GaN芯片开发的两级快充电路，其特征在于，所述内置GaN芯片控制电路包括控制芯片U3，所述同步整流电路包括控制芯片U2，其中：
所述控制芯片U3的27管脚依次通过电感L3、二极管D4和电阻R12与所述隔离型变压器T1的2管脚电性连接并且所述电感L3和所述二极管D4的共接端依次通过电容C14和电阻R17与所述控制芯片U3的26管脚电性连接，所述电容C14的两端并接有电容C15；
所述控制芯片U2的5管脚与开关管Q1的栅极电性连接并且所述开关管Q1的源极连接所述隔离型变压器T1的B端，所述开关管Q1的漏极和源极之间连接有电阻R4和电容C5，所述隔离型变压器T1的A端连接输出电压端VIN。
3.根据权利要求2所述的一种内置GaN芯片开发的两级快充电路，其特征在于，所述第一降压电路包括开关管Q3和开关管Q5，其中：
所述开关管Q3的漏极连接输出电压端VIN并且所述开关管Q3的源极通过电阻R3与所述开关管Q5的漏极电性连接，所述开关管Q3的栅极通过电阻R1与所述协议处理芯片U6的5管脚电性连接并且所述开关管Q3的源极还与所述协议处理芯片U6的4管脚电性连接，所述开关管Q5的漏极分别与所述协议处理芯片U6的3管脚、2管脚和1管脚电性连接并且所述开关管Q5的栅极通过电阻R7与所述协议处理芯片U6的35管脚电性连接；
所述开关管Q5的漏极通过电感L1分别与开关管Q1的漏极和开关管Q7的漏极电性连接，所述开关管Q1的栅极与所述协议处理芯片U6的16管脚电性连接并且所述开关管Q7的栅极与所述协议处理芯片U6的14管脚电性连接，所述开关管Q1的源极与所述USBC连接单元CON1的电源端电性连接并且所述开关管Q7的源极与所述USBA连接单元P1的电源端电性连接；
所述USBC连接单元CON1的协议端与所述协议处理芯片U6电性连接并且所述USBA连接单元P1的协议端与所述协议处理芯片U6电性连接。
4.根据权利要求3所述的一种内置GaN芯片开发的两级快充电路，其特征在于，所述第二降压电路包括开关管Q4和开关管Q6，其中：
所述开关管Q4的漏极连接输出电压端VIN并且所述开关管Q4的源极通过电阻R4与所述开关管Q6的漏极电性连接，所述开关管Q4的栅极通过电阻R2与所述协议处理芯片U8的5管脚电性连接并且所述开关管Q4的源极还与所述协议处理芯片U8的4管脚电性连接，所述开关管Q6的漏极分别与所述协议处理芯片U8的3管脚、2管脚和1管脚电性连接并且所述开关管Q6的栅极通过电阻R8与所述协议处理芯片U8的35管脚电性连接；
所述开关管Q6的漏极通过电感L2分别与开关管Q2的漏极和开关管Q8的漏极电性连接，所述开关管Q2的栅极与所述协议处理芯片U8的16管脚电性连接并且所述开关管Q8的栅极与所述协议处理芯片U8的14管脚电性连接，所述开关管Q2的源极与所述USBC连接单元CON2的电源端电性连接并且所述开关管Q8的源极与所述USBA连接单元P2的电源端电性连接；
所述USBC连接单元CON2的协议端与所述协议处理芯片U8电性连接并且所述USBA连接单元P2的协议端与所述协议处理芯片U8电性连接。
5.根据权利要求1所述的一种内置GaN芯片开发的两级快充电路，其特征在于，所述flyback电路还包括RCD吸收电路，所述RCD吸收电路与所述隔离型变压器T1电性连接。
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