CN220553825U - 一种智能降功率充电模块 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种智能降功率充电模块，包括前外壳和后壳体，前外壳盖设于后壳体上；后壳体内部设有电路板，电路板上设有控制电路，控制电路包括输入整流滤波单元、驱动单元、同步整流单元和充电输出单元；充电输出单元包括协议识别芯片、输出接口和过温降功率电路；过温降功率电路包括电阻R35、R37和热敏电阻R36；后壳体的前表面设有与热敏电阻R36大小匹配的开口，热敏电阻R36通过开口与前外壳的内表面接触。该充电模块通过热敏电阻实时采样充电模块前外壳的温度，并反馈给协议识别芯片，当温度超过65度时，协议识别芯片将控制电阻R35流过的电流，从而将充电模块的输出功率自动降低并同时能匹配设备充电。
Description
技术领域
本实用新型涉及充电技术领域，尤其是一种智能降功率充电模块。
背景技术
当前世界智能设备的使用越来越多，对于充电的需求也变得更多样化，充电器需要满足既可以给大功率设备充电，又可以给小功率设备充电；但由于不同类型的电子设备对于充电电流的要求不同，若使用不匹配的电流充电，容易加速电池老化、引起电池过热，且在充电的过程中，充电器会发热，过热的充电器亦会影响充电效率，甚至造成电子设备和充电器的损坏。
因此，需要设计一种智能降功率充电器，既能匹配设备充电，又能避免充过温使用，从而保证充电安全，满足用户需求。
实用新型内容
本申请针对上述问题及技术需求，提出了一种智能降功率充电模块，本实用新型的技术方案如下：
一种小体积高能量密度充电模块，包括前外壳和后壳体，前外壳盖设于后壳体上；后壳体内部设有电路板，电路板上设置有控制电路，控制电路包括依次电连接的输入整流滤波单元、驱动单元、同步整流单元和充电输出单元；充电输出单元包括协议识别芯片U6、输出接口和过温降功率电路；输出接口与协议识别芯片U6电连接；过温降功率电路包括电阻R35、R37和NTC热敏电阻R36；电阻R35的一端与协议识别芯片U6的管脚10电连接，电阻R35的另一端与协议识别芯片U6的管脚11电连接；电阻R37和NTC热敏电阻R36的一端均与协议识别芯片U6的管脚19电连接，电阻R37和NTC热敏电阻R36的另一端均接地；后壳体的前表面设有与NTC热敏电阻R36大小匹配的开口，NTC热敏电阻36通过开口与前外壳的内表面接触。
其进一步的技术方案为，充电输出单元还包括MOS管Q3、Q4；MOS管Q3的源极与协议识别芯片U6的管脚22电连接，MOS管Q3的栅极与协议识别芯片U6的管脚23电连接；MOS管Q4的源极与协议识别芯片U6的管脚20电连接，MOS管Q4的栅极与协议识别芯片U6的管脚21电连接；MOS管Q3、Q4的漏极均与协议识别芯片U6的管脚24电连接。
其进一步的技术方案为，输出接口包括USB-4pin-A接口和USB-TYPE-C接口。
其进一步的技术方案为，USB-4pin-A接口和USB-TYPE-C接口设于后壳体的前表面，前外壳上开设有分别与USB-4pin-A接口和USB-TYPE-C接口对应的第一开口和第二开口。
其进一步的技术方案为，充电模块的输出功率为45~65W。
其进一步的技术方案为，输入整流滤波单元包括输入接口、保险丝F1、共模电感LF1、整流桥BD1、电解电容EC1、EC2、EC3和滤波电感L1；输入接口包括火线端L和零线端N；保险丝F1的一端电连接火线端L；共模电感LF1的一端分别连接保险丝F1的另一端和零线端N，共模电感LF1的另一端分别连接整流桥BD1的输入端两极；滤波电感L1的一端和电解电容EC1的正极均与整流桥BD1的直流输出正极电连接；电解电容EC2、EC3的正极均与滤波电感L1的另一端电连接；整流桥BD1的直流输出负极和电解电容EC1、EC2、EC3的负极均接地；整流桥BD1的直流输出正极为输入整流滤波单元的直流输出端。
其进一步的技术方案为，驱动单元包括变压器T1、MOS管Q1和电源管理芯片U2；MOS管Q1的栅极与电源管理芯片U2的GATE端电连接；MOS管Q1的源极经电阻R9与电源管理芯片U2的CS端电连接；MOS管Q1的漏极与变压器T1的第一初级绕组的同名端电连接；变压器T1的第一初级绕组的非同名端与输入整流滤波单元的直流输出端电连接；变压器T1的第二初级绕组的同名端与VDD电源电连接，变压器T1的第二初级绕组的非同名端接地；变压器T1的次级绕组的同名端与同步整流单元电连接，变压器T1的次级绕组的非同名端接地。
其进一步的技术方案为，同步整流单元包括同步整流芯片U3和MOS管Q2；变压器T1的次级绕组的同名端与同步整流芯片U3的SET端电连接，MOS管Q2的源极与同步整流芯片U3的Vss端电连接，MOS管Q2的漏极与同步整流芯片U3的VD端电连接，MOS管Q2的栅极与同步整流芯片U3的VG端电连接。
其进一步的技术方案为，后壳体的前表面还设有两孔插口和三孔插口，前外壳上开设有分别与两孔插口和三孔插口对应的两孔开口和三孔开口。
本实用新型的有益技术效果是：
本实用新型公开的智能降功率充电模块基于设备电池电量增加，充电电流减小的充电特性，实现了智能降功率匹配设备充电；充电过程中通过热敏电阻监测充电模块的温度，并反馈给协议识别芯片U6，当U6检测到充电模块温度到65度时，将产品输出功率自动降低并同时能匹配设备充电；进一步的，当U6检测到产品温度异常升高到75度以上时，将通过MOS管Q3/Q4关断USB口的输出，保证充电安全。
附图说明
图1是一个实施例的充电模块电路原理图。
图2是一个实施例的充电输出单元的电路原理图。
图3是一个实施例的充电模块结构示意图。
图4是一个实施例的充电模块内部结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做进一步说明。
在一个实施例中，提供了一种智能降功率充电模块，如图3所示，主要包括前外壳1和后壳体2；后壳体2内部设有电路板，电路板上设置有控制电路，具体如图1所示，控制电路包括依次电连接的输入整流滤波单元、驱动单元、同步整流单元和充电输出单元；充电输出单元包括协议识别芯片U6、输出接口和过温降功率电路；输出接口与协议识别芯片U6电连接；过温降功率电路包括电阻R35、R37和NTC热敏电阻R36；电阻R35的一端与协议识别芯片U6的管脚10电连接，电阻R35的另一端与协议识别芯片U6的管脚11电连接；电阻R37和NTC热敏电阻R36的一端均与协议识别芯片U6的管脚19电连接，电阻R37和NTC热敏电阻R36的另一端均接地；如图3-4所示，后壳体2的前表面设有与NTC热敏电阻R36大小匹配的开口3，NTC热敏电阻36通过开口3与前外壳1的内表面接触。
具体的，通过NTC热敏电阻R36实时采样充电模块的前外壳1的温度，并通过与NTC热敏电阻R36并联的普通电阻R37微调温度限值，让采样更准确；如图2所示，协议识别芯片U6通过管脚19接收R36+R37采样的温度，并通过管脚10和11 采样电阻R35流过的电流；当采样的温度超过65度时，协议识别芯片U6将控制R35流过的电流，从而达到降功率的效果。本实施中优选协议识别芯片U6的型号为IP2726。
此外，充电时，人体会接触到充电模块的前外壳，加入温控设计，可以防止异常使用时接触面温度过高，从而保证人体接触的安全可靠。
可选的，如图2所示，充电输出单元还包括MOS管Q3、Q4；MOS管Q3的源极与协议识别芯片U6的管脚22电连接，MOS管Q3的栅极与协议识别芯片U6的管脚23电连接；MOS管Q4的源极与协议识别芯片U6的管脚20电连接，MOS管Q4的栅极与协议识别芯片U6的管脚21电连接；MOS管Q3、Q4的漏极均与协议识别芯片U6的管脚24电连接。
具体的，当协议识别芯片U6通过NTC热敏电阻R36检测到充电模块温度异常升高到75度以上时，将通过MOS管Q3、Q4关断输出接口的输出，保证充电安全。
优选的，输出接口包括USB-4pin-A接口和USB-TYPE-C接口。
可选的，如图3所示，USB-4pin-A接口5和USB-TYPE-C接口4设于后壳体2的前表面，前外壳1上开设有分别与USB-4pin-A接口5和USB-TYPE-C接口4对应的第一开口9和第二开口8。
可选的，充电模块的输出功率为45~65W，本实施例优选充电模块输出功率45W。
可选的，如图1所示，输入整流滤波单元包括输入接口、保险丝F1、共模电感LF1、整流桥BD1、电解电容EC1、EC2、EC3和滤波电感L1；输入接口包括火线端L和零线端N；保险丝F1的一端电连接火线端L；共模电感LF1的一端分别连接保险丝F1的另一端和零线端N，共模电感LF1的另一端分别连接整流桥BD1的输入端两极；滤波电感L1的一端和电解电容EC1的正极均与整流桥BD1的直流输出正极电连接；电解电容EC2、EC3的正极均与滤波电感L1的另一端电连接；整流桥BD1的直流输出负极和电解电容EC1、EC2、EC3的负极均接地；整流桥BD1的直流输出正极为输入整流滤波单元的直流输出端。
可选的，如图1所示，驱动单元包括变压器T1、MOS管Q1和电源管理芯片U2；MOS管Q1的栅极与电源管理芯片U2的GATE端电连接；MOS管Q1的源极经电阻R9与电源管理芯片U2的CS端电连接；MOS管Q1的漏极与变压器T1的第一初级绕组的同名端电连接；变压器T1的第一初级绕组的非同名端与输入整流滤波单元的直流输出端电连接；变压器T1的第二初级绕组的同名端与VDD电源电连接，变压器T1的第二初级绕组的非同名端接地；变压器T1的次级绕组的同名端与同步整流单元电连接，变压器T1的次级绕组的非同名端接地。本实施例中优选电源管理芯片U2的型号为MK2697G，变压器T1的型号为PQ2014。
可选的，同步整流单元包括同步整流芯片U3和MOS管Q2；变压器T1的次级绕组的同名端与同步整流芯片U3的SET端电连接，MOS管Q2的源极与同步整流芯片U3的Vss端电连接，MOS管Q2的漏极与同步整流芯片U3的VD端电连接，MOS管Q2的栅极与同步整流芯片U3的VG端电连接。本实施例中优选同步整流芯片U3的型号为MK91808。
可选的，后壳体的前表面还设有两孔插口6和三孔插口7，前外壳上开设有分别与两孔插口6和三孔插口7对应的两孔开口10和三孔开口11。
具体的，该智能降功率充电模块的工作原理为：输入的交流电压经输入整流滤波单元进行整流滤波后输出给驱动单元，由驱动单元的电源管理芯片U2产生PMW信号传递给变压器T1，通过变压器T1的电磁耦合，把交流整流后的高电压降低到所需的低电压输出，再经同步整流单元的同步整流芯片U3整流、滤波后输出安全的直流电压给充电输出单元；通过输出接口（USB-4pin-A接口和/或USB-TYPE-C接口）和充电设备连接，监测到有充电设备插入开始充电时，协议识别芯片U2通过NTC热敏电阻R36实时采样充电模块的温度，当采样的温度超过65度时，协议识别芯片U6将控制R35流过的电流，从而达到降功率的效果；当检测到充电模块温度异常升高到75度以上时，协议识别芯片U6将通过MOS管Q3、Q4关断输出接口的输出，保证充电安全。
以上所述的仅是本申请的优选实施方式，本实用新型不限于以上实施例。可以理解，本领域技术人员在不脱离本实用新型的精神和构思的前提下直接导出或联想到的其他改进和变化，均应认为包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种智能降功率充电模块，其特征在于，所述充电模块包括前外壳和后壳体，所述前外壳盖设于所述后壳体上；所述后壳体内部设有电路板，所述电路板上设置有控制电路，所述控制电路包括依次电连接的输入整流滤波单元、驱动单元、同步整流单元和充电输出单元；所述充电输出单元包括协议识别芯片U6、输出接口和过温降功率电路；所述输出接口与所述协议识别芯片U6电连接；所述过温降功率电路包括电阻R35、R37和NTC热敏电阻R36；所述电阻R35的一端与所述协议识别芯片U6的管脚10电连接，所述电阻R35的另一端与所述协议识别芯片U6的管脚11电连接；所述电阻R37和NTC热敏电阻R36的一端均与所述协议识别芯片U6的管脚19电连接，所述电阻R37和NTC热敏电阻R36的另一端均接地；所述后壳体的前表面设有与所述NTC热敏电阻R36大小匹配的开口，所述NTC热敏电阻36通过所述开口与所述前外壳的内表面接触。
2.根据权利要求1所述的充电模块，其特征在于，所述充电输出单元还包括MOS管Q3、Q4；所述MOS管Q3的源极与所述协议识别芯片U6的管脚22电连接，所述MOS管Q3的栅极与所述协议识别芯片U6的管脚23电连接；所述MOS管Q4的源极与所述协议识别芯片U6的管脚20电连接，所述MOS管Q4的栅极与所述协议识别芯片U6的管脚21电连接；所述MOS管Q3、Q4的漏极均与所述协议识别芯片U6的管脚24电连接。
3.根据权利要求1所述的充电模块，其特征在于，所述输出接口包括USB-4pin-A接口和USB-TYPE-C接口。
4.根据权利要求3所述的充电模块，其特征在于，所述USB-4pin-A接口和USB-TYPE-C接口设于所述后壳体的前表面，所述前外壳上开设有分别与所述USB-4pin-A接口和USB-TYPE-C接口对应的第一开口和第二开口。
5.根据权利要求1-4任一项所述的充电模块，其特征在于，所述充电模块的输出功率为45~65W。
6.根据权利要求1-4任一项所述的充电模块，其特征在于，所述输入整流滤波单元包括输入接口、保险丝F1、共模电感LF1、整流桥BD1、电解电容EC1、EC2、EC3和滤波电感L1；所述输入接口包括火线端L和零线端N；所述保险丝F1的一端电连接所述火线端L；所述共模电感LF1的一端分别连接所述保险丝F1的另一端和所述零线端N，所述共模电感LF1的另一端分别连接所述整流桥BD1的输入端两极；所述滤波电感L1的一端和所述电解电容EC1的正极均与所述整流桥BD1的直流输出正极电连接；所述电解电容EC2、EC3的正极均与所述滤波电感L1的另一端电连接；所述整流桥BD1的直流输出负极和所述电解电容EC1、EC2、EC3的负极均接地；所述整流桥BD1的直流输出正极为所述输入整流滤波单元的直流输出端。
7.根据权利要求1-4任一项所述的充电模块，其特征在于，所述驱动单元包括变压器T1、MOS管Q1和电源管理芯片U2；所述MOS管Q1的栅极与所述电源管理芯片U2的GATE端电连接；所述MOS管Q1的源极经电阻R9与所述电源管理芯片U2的CS端电连接；MOS管Q1的漏极与所述变压器T1的第一初级绕组的同名端电连接；所述变压器T1的第一初级绕组的非同名端与输入整流滤波单元的直流输出端电连接；所述变压器T1的第二初级绕组的同名端与VDD电源电连接，所述变压器T1的第二初级绕组的非同名端接地；所述变压器T1的次级绕组的同名端与所述同步整流单元电连接，所述变压器T1的次级绕组的非同名端接地。
8.根据权利要求7所述的充电模块，其特征在于，所述同步整流单元包括同步整流芯片U3和MOS管Q2；所述变压器T1的次级绕组的同名端与所述同步整流芯片U3的SET端电连接，所述MOS管Q2的源极与所述同步整流芯片U3的Vss端电连接，所述MOS管Q2的漏极与所述同步整流芯片U3的VD端电连接，所述MOS管Q2的栅极与所述同步整流芯片U3的VG端电连接。
9.根据权利要求1所述的充电模块，其特征在于，所述后壳体的前表面还设有两孔插口和三孔插口，所述前外壳上开设有分别与所述两孔插口和三孔插口对应的两孔开口和三孔开口。
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