CN220510829U - 一种车载双模充电器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种车载双模充电器，涉及车载充电技术领域，包括：防反滤波电路，所述防反滤波电路的输入端连接汽车电池，所述防滤波电路的输出端连接线性稳压电路的输入端；有线充电模块，所述有线充电模块的输入端分别连接所述防反滤波电路的输出端和所述线性稳压电路的输出端，所述有线充电模块的输出端连接至少一个有线充电端口；无线充电模块，所述无线充电模块的输入端分别连接所述防反滤波电路的输出端和所述防反滤波电路的输出端，所述无线充电模块的输出端连接无线充电线圈。有益效果是在一个充电器中同时集成有线充电模块和无线充电模块，实现最高60W有线快充和15W无线快充，共用防反滤波电路和线性稳压电路，节省成本。

Description

一种车载双模充电器

技术领域

本实用新型涉及车载充电技术领域，尤其涉及一种车载双模充电器。

背景技术

车载充电器是一种必要的设备，可以帮助用户在车内为其电子设备充电。当前市场上已有很多种类的车载充电器，包括有线充电器、无线充电器等。然而，由于大部分车载有线充电器的功率较低，一般小于15W，而且大部分车上也没有无线充电器，因此，这使得车载充电器无法满足用户的快速充电需求并且无选择。要实现有线充电和无线充电这些功能，车载有线充电模块和无线充电模块电路上都需要使用防反电路、输入电磁干扰(ElectromagneticInterference，EMI)滤波电路和LDO(一种直流降压型的线性稳压器,)电路，并且需要设计PCB和外壳。这使得车载充电器的设计上比较冗余浪费，充电器的成本比较高。需要一套能够共用输入防反电路、输入EMI滤波电路和LDO电路，并且同时可以共用PCB和外壳的二合一充电模块解决这个问题。

实用新型内容

针对现有技术中存在的问题，本实用新型提供一种车载双模充电器，包括：

防反滤波电路，所述防反滤波电路的输入端连接汽车电池，所述防反滤波电路的输出端连接线性稳压电路的输入端；

有线充电模块，所述有线充电模块的输入端分别连接所述防反滤波电路的输出端和所述线性稳压电路的输出端，所述有线充电模块的输出端连接至少一个有线充电端口；

无线充电模块，所述无线充电模块的输入端分别连接所述防反滤波电路的输出端和所述防反滤波电路的输出端，所述无线充电模块的输出端连接无线充电线圈。

优选的，所述有线充电端口为USB-A端口，所述有线充电模块对应包括：

第一降压电路，所述第一降压电路的输入端作为所述有线充电模块的第一输入端连接所述防反滤波电路的输出端，所述第一降压电路的输出端连接所述USB-A端口的电源接线端；

第一快充协议电路，所述第一快充协议电路的使能端和电压反馈端连接所述第一降压电路，所述第一快充协议电路的工作电源端作为所述有线充电模块的第二输入端连接所述线性稳压电路的输出端，所述第一快充协议电路连接所述USB-A端口的数据正信号端和数据负信号端。

优选的，所述有线充电端口为USB-C端口，所述有线充电模块对应包括：

升降压电路，所述升降压电路的输入端作为所述有线充电模块的第一输入端连接所述防反滤波电路的输出端，所述升降压电路的输出端连接所述USB-C端口的电源接线端；

第二快充协议电路，所述第二快充协议电路的工作电源端作为所述有线充电模块的第二输入端连接所述线性稳压电路的输出端，所述第二快充协议电路连接所述USB-C端口的数据正信号端、数据负信号端、第一通道配置引脚和第二通道配置引脚。

优选的，所述无线充电模块包括：

电源控制器芯片，所述电源控制器芯片的工作电源端连接所述线性稳压电路的输出端，所述稳压电路的输入端连接所述防反滤波电路的输出端；

第二降压电路，所述第二降压电路的输入端连接所述防反滤波电路的输出端，所述电源控制器芯片的数模转化引脚连接所述第二降压电路；

采样电阻，所述采样电阻的一端连接所述第二降压电路的输出端，所述采样电阻的另一端连接全桥逆变电路的输入端，所述采样电阻的一端还连接所述电源控制器芯片的电流检测正端，所述采样电阻的另一端连接所述电源控制器芯片的电流检测负端；

发射线圈，所述发射线圈的第一接线端连接所述全桥逆变电路的第一接线端，所述发射线圈的第二接线端连接第一电容的一端，所述第一电容的另一端连接所述全桥逆变电路的第二接线端，所述发射线圈的第二接线端连接所述电源控制器芯片的线圈选择端；

所述第一电容的一端通过调制器连接所述电源控制器芯片。

优选的，所述全桥逆变电路包括：

第一开关，所述第一开关的一端连接所述采样电阻的一端和第二开关的一端，所述第一开关的另一端连接第三开关的一端和所述电源控制器芯片的高频脉宽信号端，所述第三开关的另一端连接第四开关的一端并接地，所述第四开关的一端还连接所述电源控制器芯片的低频脉宽信号端，所述第四开关的另一端连接所述第二开关的另一端；

所述第一开关的一端作为所述全桥逆变电路的输入端，所述第一开关的另一端作为所述全桥逆变电路的第一接线端，所述第四开关的另一端作为所述全桥逆变电路的第二接线端。

优选的，所述防反滤波电路、所述线性稳压电路、所述有线充电模块、所述无线充电模块和所述无线充电线圈集成在同一块电路板上。

优选的，还包括外壳，所述电路板安装于所述外壳内，所述外壳上设有对应于所述无线充电线圈的无线充电区和对应于所述有线充电端口的有线充电区。

优选的，所述无线充电模块还包括鉴权电路，所述鉴权电路的电源端连接所述线性稳压电路的输出端，所述鉴权电路通过集成电路总线连接所述电源控制器芯片。

优选的，所述无线充电模块还包括NFC卡保护电路，所述NFC卡保护电路的电源端连接所述线性稳压电路的输出端，所述NFC卡保护电路通过通用异步收发器连接所述电源控制器芯片。

优选的，所述无线充电模块还包括过温保护电路，所述过温保护电路的电压端连接所述电源控制器芯片的第一采样端；

和/或

欠压过压保护电路，所述输入欠压过压保护电路包括：

第一电阻，所述第一电阻的一端连接所述防反滤波电路的输出端，所述第一电路的另一端连接第二电阻的一端和所述电源控制器芯片的第二电压采样端，所述第二电阻的另一端接地。

上述技术方案具有如下优点或有益效果：在一个充电器中同时集成有线充电模块和无线充电模块，实现最高60W有线快充和15W无线快充，满足多种电子设备的充电需求，共用防反滤波电路和线性稳压电路，节省成本。

附图说明

图1为本实用新型的较佳的实施例中，一种车载双模充电器的结构示意图；

图2为本实用新型的较佳的实施例中，一种车载双模充电器的外壳的结构示意图；

图3为本实用新型的较佳的实施例中，一种车载双模充电器内部电路结构示意图；

图4为本实用新型的较佳的实施例中，充电线圈的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。本实用新型并不限定于该实施方式，只要符合本实用新型的主旨，则其他实施方式也可以属于本实用新型的范畴。

本实用新型的较佳的实施例中，基于现有技术中存在的上述问题，现提供一种车载双模充电器，如图1所示，包括：

防反滤波电路1，防反滤波电路1的输入端连接汽车电池BAT，防反滤波电路1的输出端连接线性稳压电路2的输入端；

有线充电模块3，有线充电模块3的输入端分别连接防反滤波电路1的输出端和线性稳压电路2的输出端，有线充电模块3的输出端连接至少一个有线充电端口31；

无线充电模块4，无线充电模块4的输入端分别连接防反滤波电路1的输出端和线性稳压电路2的输出端，无线充电模块4的输出端连接无线充电线圈41。

具体的，本实施例中，本实用新型的车载双模充电器中在一块PCB板上同时集成有线充电模块3和无线充电模块4，有线充电模块3最高支持60W有线快充，无线充电模块4最高支持15W无线快充，全面满足乘客的充电需求；同时有线充电模块3和无线充电模块4共用防反滤波电路1和线性稳压(LDO)电路2，大大节省成本。

本实用新型较佳的实施例中，防反滤波电路1、线性稳压电路2、有线充电模块3、无线充电模块4和无线充电线圈41集成在同一块电路板上。

本实用新型较佳的实施例中，如图2所示，还包括外壳5，电路板安装于外壳内，外壳上设有对应于无线充电线圈的无线充电区和对应于有线充电端口的有线充电区。

如图2所示，为本车载双模充电器的外壳5的结构示意图，可以看到，外壳5的塑料上盖51分别设置了两个有线充电端口的有线充电区511和一个无线充电区512，充电器外壳5的底座为金属下盖52，金属下盖52通过导热胶接触PCB板上的功率元器件，能达到良好的抑制电磁干扰和散热效果，金属下盖52通过PCB板接地防止漏电等安全隐患；金属下盖周侧对称设有螺孔521和防错孔522使充电器可以通过螺丝固定在车辆的载客区。

金属下盖开设有接插件凹槽523以使得充电器本体通过连接线和车辆的车身控制模块(BCM)通讯和连接电池通电，金属下盖的底板贴有二维码524。

本实用新型较佳的实施例中，如图3所示，有线充电端口为USB-A端口，有线充电模块3对应包括：

第一降压电路100，第一降压电路100的输入端作为有线充电模块3的第一输入端连接防反滤波电路1的输出端，第一降压电路100的输出端连接USB-A端口200的电源接线端VBUS；

第一快充协议电路300，第一快充协议电路300的使能端EN和电压反馈端FB连接第一降压电路100，第一快充协议电路300的工作电源端作为有线充电模块3的第二输入端连接线性稳压电路2的输出端，第一快充协议电路300连接USB-A端口200的数据正信号端DP1和数据负信号端DM1。

本实用新型较佳的实施例中，如图3所示，有线充电端口为USB-C端口，有线充电模块3对应包括：

升降压电路400，升降压电路400的输入端作为有线充电模块3的第一输入端连接防反滤波电路1的输出端，升降压电路400的输出端连接USB-C端口500的电源接线端VBUS；

第二快充协议电路600，第二快充协议电路600的工作电源端作为有线充电模块3的第二输入端连接线性稳压电路2的输出端，第二快充协议电路600连接USB-C端口500的数据正信号端DP1、数据负信号端DM1、第一通道配置引脚CC1和第二通道配置引脚CC2。

具体的，本实施例中，为了满足不同电子设备的充电需求，有线充电模块提供包括USB-A和USB-C两种端口，当充电设备连接USB-A端口200时，汽车电池BAT通过第一降压电路100连接防反滤波电路1给USB-A端口200提供充电电源，而当充电设备连接USB-C端口500时，汽车电池BAT通过升压降压电路400连接防反滤波电路1给USB-C端口500提供充电电源。

当手机连接到有线充电接口时，升压降压电路400提供5-21V的VBUS(电源接线端)电压，快充协议电路300、600主要是通过充电端口的DP1(数据正信号端)和DM1(数据负信号端)与手机端通讯，识别手机支持的充电协议和需要的充电功率，从而调整充电器的充电功率，对于支持PD充电协议的手机，是依靠充电端口的CC1(第一通道配置引脚)和CC2(第二通道配置引脚)引脚来通讯握手的。当有线充电端口未连接手机时，USB-A和USB-C两种端口的电源接线端VBUS不对外输出电压，当充电端口和手机连接上时，充电器通过CC1，CC2引脚检测到手机，然后充电器打开VBUS上的MOSFET，输出电压和电流给手机充电。

有线充电模块3中的快充协议电路300、600通过使能端EN和电压反馈端FB控制第一降压电路100或升压降压电路400按照需要的充电功率给手机充电。

本实用新型较佳的实施例中，如图2所示，无线充电模块4包括：

电源控制器芯片700，电源控制器芯片700的工作电源端连接线性稳压电路2的输出端，线性稳压电路2的输入端连接防反滤波电路1的输出端；

第二降压电路800，第二降压电路800的输入端连接防反滤波电路1的输出端，电源控制器芯片700的数模转化引脚DAC连接第二降压电路800；

采样电阻R1，采样电阻R1的一端连接第二降压电路800的输出端，采样电阻R1的另一端连接全桥逆变电路900的输入端，采样电阻R1的一端还连接电源控制器芯片700的电流检测正端CSP，采样电阻R1的另一端连接电源控制器芯片700的电流检测负端CSN；

发射线圈1000，发射线圈1000的第一接线端连接全桥逆变电路900的第一接线端，发射线圈1000的第二接线端连接第一电容C1的一端，第一电容C1的另一端连接全桥逆变电路900的第二接线端，发射线圈1000的第二接线端连接电源控制器芯片700的线圈选择端CoilsSelection；

第一电容C1的一端通过调制器Demoduion连接电源控制器芯片700。

本实用新型较佳的实施例中，如图2所示，全桥逆变电路900包括：

第一开关S1，第一开关S1的一端连接采样电阻R1的一端和第二开关S2的一端，第一开关S1的另一端连接第三开关S3的一端和电源控制器芯片700的高频脉宽信号端PWMH，第三开关S3的另一端连接第四开关S4的一端并接地，第四开关S4的一端还连接电源控制器芯片700的低频脉宽信号端PWML，第四开关S4的另一端连接第二开关S2的另一端；

第一开关S1的一端作为全桥逆变电路900的输入端，第一开关S1的另一端作为全桥逆变电路900的第一接线端SW1，第四开关S4的另一端作为全桥逆变电路900的第二接线端SW2。

具体的，本实施例中，如图3和图4所示，充电线圈41采用MP-A13三线圈,由无线充电模块4中三个发射线圈1000组成，发射线圈1000下还设有隔磁片42，各个发射线圈1000通过接线胶条43与无线充电模块4连接，工作频率是127kHz，三线圈相较于单线圈，充电有效面积更大，可达到25*70mm，手机在有效充电区域内的任何位置均可充电，市面上的无线充电器多使用单线圈充电，单线圈充电面积小，充电时需要浪费很多时间去准发射线圈和手机端的接收线圈，使用起来不方便。

本实施例中，汽车电池BAT供电输入到防反滤波电路1，经过防反滤波电路1电磁滤波后输入到第二降压电路800，再经过采样电阻R1采样后输入到全桥逆变电路900，全桥逆变电路900受芯片控制，输出127kHz方波驱动LC谐振电路，LC谐振电路由第一电容C1和三个充电线圈1000组成，LC谐振电路将磁场能量通过电磁感应原理传递给手机接收线圈，从而实现给手机电池充电。

外壳5上的无线充电区域512上放置金属异物时，充电器电路中的电流会超出正常范围，通过采样电阻R1采样实时电压电流值给电源控制芯片700用于计算输入功率，电源控制芯片700在计算得到的输入功率异常时控制第二降压电路800停止供电，以用于实现异物检测(FOD)。

全桥逆变电路900中的4个开关可以采用MOS管，由电源控制芯片700驱动交替开关，在开关节点SW1(第一开关S1的一端)和SW2(第四开关S4的另一端)间产生127kHz方波交流电压，去驱动由第一电容C1和充电线圈1000组成的LC谐振电路，第一电容C1优选采用200nF瓷片电容。

电源控制芯片700还通过两路硬线输出(LSD1和LSD2)连接车身的车身控制模块BCM，输出不同组合的高低电平用以与车辆的车身控制模块BCM通讯，指示无线充电模块4的工作状态。

本实用新型较佳的实施例中，无线充电模块4还包括鉴权电路1100，鉴权电路1100的电源端连接线性稳压电路2的输出端，鉴权电路1100通过集成电路总线IIC连接电源控制器芯片700。

本实用新型较佳的实施例中，无线充电模块4还包括NFC卡保护电路1200，NFC卡保护电路1200的电源端连接线性稳压电路2的输出端，NFC卡保护电路1200通过通用异步收发器UART连接电源控制器芯片700。

本实用新型较佳的实施例中，无线充电模块4还包括过温保护电路1300，过温保护电路1300的电压端连接电源控制器芯片700的第一采样端ADC；

和/或

欠压过压保护电路1400，输入欠压过压保护电路1400包括：

第一电阻R2，第一电阻R2的一端连接防反滤波电路1的输出端，第一电阻R2的另一端连接第二电阻R3的一端和电源控制器芯片700的第二电压采样端ADC，第二电阻r3的另一端接地。

具体的，本实施例中，无线充电模块中还包括鉴权电路、NFC卡保护电路、过温保护电路和输入欠压过压保护电路；

鉴权电路为Qi1.3鉴权电路，当完成了整个鉴权动作才能进行15W无线快充，提高了无线充电的安全性；

同时通过NFC卡保护电路、过温保护电路和输入欠压过压保护电路实现对无线充电模块的过温保护、NFC卡保护和输入欠压过压保护。

以上仅为本实用新型较佳的实施例，并非因此限制本实用新型的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本实用新型的保护范围内。

Claims (10)

1.一种车载双模充电器，其特征在于，包括：

防反滤波电路，所述防反滤波电路的输入端连接汽车电池，所述防反滤波电路的输出端连接线性稳压电路的输入端；

有线充电模块，所述有线充电模块的输入端分别连接所述防反滤波电路的输出端和所述线性稳压电路的输出端，所述有线充电模块的输出端连接至少一个有线充电端口；

无线充电模块，所述无线充电模块的输入端分别连接所述防反滤波电路的输出端和所述线性稳压电路的输出端，所述无线充电模块的输出端连接无线充电线圈。

2.根据权利要求1所述的车载双模充电器，其特征在于，所述有线充电端口为USB-A端口，所述有线充电模块对应包括：

第一降压电路，所述第一降压电路的输入端作为所述有线充电模块的第一输入端连接所述防反滤波电路的输出端，所述第一降压电路的输出端连接所述USB-A端口的电源接线端；

第一快充协议电路，所述第一快充协议电路的使能端和电压反馈端连接所述第一降压电路，所述第一快充协议电路的工作电源端作为所述有线充电模块的第二输入端连接所述线性稳压电路的输出端，所述第一快充协议电路连接所述USB-A端口的数据正信号端和数据负信号端。

3.根据权利要求1所述的车载双模充电器，其特征在于，所述有线充电端口为USB-C端口，所述有线充电模块对应包括：

升降压电路，所述升降压电路的输入端作为所述有线充电模块的第一输入端连接所述防反滤波电路的输出端，所述升降压电路的输出端连接所述USB-C端口的电源接线端；

第二快充协议电路，所述第二快充协议电路的工作电源端作为所述有线充电模块的第二输入端连接所述线性稳压电路的输出端，所述第二快充协议电路连接所述USB-C端口的数据正信号端、数据负信号端、第一通道配置引脚和第二通道配置引脚。

4.根据权利要求1所述的车载双模充电器，其特征在于，所述无线充电模块包括：

电源控制器芯片，所述电源控制器芯片的工作电源端连接所述线性稳压电路的输出端，所述线性稳压电路的输入端连接所述防反滤波电路的输出端；

第二降压电路，所述第二降压电路的输入端连接所述防反滤波电路的输出端，所述电源控制器芯片的数模转化引脚连接所述第二降压电路；

采样电阻，所述采样电阻的一端连接所述第二降压电路的输出端，所述采样电阻的另一端连接全桥逆变电路的输入端，所述采样电阻的一端还连接所述电源控制器芯片的电流检测正端，所述采样电阻的另一端连接所述电源控制器芯片的电流检测负端；

发射线圈，所述发射线圈的第一接线端连接所述全桥逆变电路的第一接线端，所述发射线圈的第二接线端连接第一电容的一端，所述第一电容的另一端连接所述全桥逆变电路的第二接线端，所述发射线圈的第二接线端连接所述电源控制器芯片的线圈选择端；

所述第一电容的一端通过调制器连接所述电源控制器芯片。

5.根据权利要求4所述的车载双模充电器，其特征在于，所述全桥逆变电路包括：

第一开关，所述第一开关的一端连接所述采样电阻的一端和第二开关的一端，所述第一开关的另一端连接第三开关的一端和所述电源控制器芯片的高频脉宽信号端，所述第三开关的另一端连接第四开关的一端并接地，所述第四开关的一端还连接所述电源控制器芯片的低频脉宽信号端，所述第四开关的另一端连接所述第二开关的另一端；

所述第一开关的一端作为所述全桥逆变电路的输入端，所述第一开关的另一端作为所述全桥逆变电路的第一接线端，所述第四开关的另一端作为所述全桥逆变电路的第二接线端。

6.根据权利要求1所述的车载双模充电器，其特征在于，所述防反滤波电路、所述线性稳压电路、所述有线充电模块、所述无线充电模块和所述无线充电线圈集成在同一块电路板上。

7.根据权利要求6所述的车载双模充电器，其特征在于，还包括外壳，所述电路板安装于所述外壳内，所述外壳上设有对应于所述无线充电线圈的无线充电区和对应于所述有线充电端口的有线充电区。

8.根据权利要求4所述的车载双模充电器，其特征在于，所述无线充电模块还包括鉴权电路，所述鉴权电路的电源端连接所述线性稳压电路的输出端，所述鉴权电路通过集成电路总线连接所述电源控制器芯片。

9.根据权利要求4所述的车载双模充电器，其特征在于，所述无线充电模块还包括NFC卡保护电路，所述NFC卡保护电路的电源端连接所述线性稳压电路的输出端，所述NFC卡保护电路通过通用异步收发器连接所述电源控制器芯片。

10.根据权利要求4所述的车载双模充电器，其特征在于，所述无线充电模块还包括过温保护电路，所述过温保护电路的电压端连接所述电源控制器芯片的第一采样端；

和/或

欠压过压保护电路，所述欠压过压保护电路包括：

第一电阻，所述第一电阻的一端连接所述防反滤波电路的输出端，所述第一电阻的另一端连接第二电阻的一端和所述电源控制器芯片的第二电压采样端，所述第二电阻的另一端接地。