CN220711151U - 一种充电电路及拓展坞 - Google Patents

Abstract

本实用新型一种充电电路及拓展坞，该充电电路包括：第一端口、第二端口、第一开关，第二开关、PD协议芯片及第一DC/DC电源芯片；第一端口连接PD协议芯片，PD协议芯片连接第一开关，第一开关连接第一端口；第二端口分别连接第一DC/DC电源芯片及PD协议芯片、第一DC/DC电源芯片分别连接PD协议芯片与第二开关、PD协议芯片连接第二开关、第二开关连接第一端口，用于第二端口连接外接电源时，通过PD协议芯片控制断开第一开关、调节第一DC/DC电源芯片的输出功率及控制打开第二开关，实现外接电源给第一端口所连接的外设设备供电，并通过外接电源给PD协议芯片供电。本实用新型提升了使用拓展坞充电的实际功率，有效减少充电时间。

Description

一种充电电路及拓展坞

技术领域

本实用新型涉及充电领域，特别涉及一种充电电路及拓展坞。

背景技术

拓展坞是常用于笔记本电脑的一种外置设备，可以扩展、丰富笔记本的外接端口，使得笔记本可以连接多个外置设备，满足多样化的需要，拓展坞的功能也日趋丰富，其中通过连接电源适配器，即可实现对笔记本电脑的充电。

现有技术中，拓展坞通过电源适配器连接外接电源也能够实现对笔记本电脑充电的功能，但是往往会出现笔记本的实际充电功率较低的状况，这也就降低了笔记本电脑的充电速度，难以满足实际使用需求，影响到了用户的正常使用。

由此，目前需要有一种方案来解决上述问题。

实用新型内容

针对现有技术中使用拓展坞给电脑充电功率低的缺陷，本实用新型提出了一种充电电路及拓展坞，提升了使用拓展坞对笔记本充电的实际功率，减少充电所需要花费的时间，优化了用户的充电体验。

具体技术方案如下所示：

一种充电电路，包括：第一端口、第二端口、第一开关，第二开关、PD协议芯片以及第一DC/DC电源芯片；

所述第一端口连接所述PD协议芯片，所述PD协议芯片连接所述第一开关，所述第一开关连接所述第一端口；用于所述第一端口连接外设设备时，通过所述PD协议芯片控制打开所述第一开关，实现外设设备给所述PD协议芯片供电；

所述第二端口分别连接所述第一DC/DC电源芯片及所述PD协议芯片、所述第一DC/DC电源芯片分别连接所述PD协议芯片及所述第二开关、所述PD协议芯片连接所述第二开关、所述第二开关连接所述第一端口，用于所述第二端口连接外接电源时，通过所述PD协议芯片控制断开所述第一开关、调节所述第一DC/DC电源芯片的输出功率及控制打开所述第二开关，实现外接电源给所述第一端口所连接的外设设备供电，并通过外接电源给所述PD协议芯片供电。

在一个具体实施例中，还包括第二DC/DC电源芯片；

所述第二端口还连接所述第二DC/DC电源芯片、所述第二DC/DC电源芯片连接所述PD协议芯片，用于所述第二端口连接外接电源时给所述PD协议芯片供电。

在一个具体实施例中，所述第一端口包括母座和/或公座，所述第二端口包括母座和/或公座。

在一个具体实施例中，所述第一端口或所述第二端口包括：TYPE-C接口或USB接口或Lightning接口。

在一个具体实施例中，所述PD协议芯片上设置有第一GPIO引脚和第二GPIO引脚；所述第一GPIO引脚用于连接所述第一开关，所述第二GPIO引脚用于连接所述第二开关。

在一个具体实施例中，所述第一开关或所述第二开关包括MOS管。

在一个具体实施例中，所述第一DC/DC电源芯片的型号为SC8723，所述第二DC/DC电源芯片的型号为MP4248。

在一个具体实施例中，所述PD协议芯片与所述第一端口通过CC1通信引脚连接，所述PD协议芯片与所述第二端口通过CC1通信引脚连接。

在一个具体实施例中，所述PD协议芯片通过I2C管脚连接所述第一DC/DC电源芯片调节输出功率。

在一个具体实施例中，一种拓展坞，包括所述的一种充电电路。

有益效果：

本实用新型使用通过PD协议芯片实现快速充电，控制第二DC/DC电源芯片以及第一DC/DC电源芯片输出合适的电压/功率，用以充电以及对PD协议芯片供电，进而提升了使用拓展坞充电的实际功率，减少充电所需要花费的时间；使用MOS管开关提升了电路系统的安全性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1为本实用新型实施例的结构框图；

图2为本实用新型较佳实施例的结构框图；

图3为本实用新型实施例外设设备对HUB系统供电示意图；

图4为本实用新型实施例使用外接电源充电的初始状态电路示意图；

图5为本实用新型实施例使用外接电源充电的最终状态电路示意图。

图示说明：

1-第一端口；2-第二端口；3-第一开关；4-第二开关；5-PD协议芯片；6-第一DC/DC电源芯片；7-第二DC/DC电源芯片。

具体实施方式

在下文中，将更全面地描述本公开的各种实施例。本公开可具有各种实施例，并且可在其中做出调整和改变。然而，应理解：不存在将本公开的各种实施例限于在此公开的特定实施例的意图，而是应将本公开理解为涵盖落入本公开的各种实施例的精神和范围内的所有调整、等同物和/或可选方案。

在下文中，可在本公开的各种实施例中使用的术语“包括”或“可包括”指示所公开的功能、操作或元件的存在，并且不限制一个或更多个功能、操作或元件的增加。此外，如在本公开的各种实施例中所使用，术语“包括”、“具有”及其同源词仅意在表示特定特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合，并且不应被理解为首先排除一个或更多个其它特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合的存在或增加一个或更多个特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合的可能性。

在本公开的各种实施例中，表述“或”或“A或/和B中的至少一个”包括同时列出的文字的任何组合或所有组合。例如，表述“A或B”或“A或/和B中的至少一个”可包括A、可包括B或可包括A和B二者。

在本公开的各种实施例中使用的表述(诸如“第一”、“第二”等)可修饰在各种实施例中的各种组成元件，不过可不限制相应组成元件。例如，以上表述并不限制所述元件的顺序和/或重要性。以上表述仅用于将一个元件与其它元件区别开的目的。例如，第一用户装置和第二用户装置指示不同用户装置，尽管二者都是用户装置。例如，在不脱离本公开的各种实施例的范围的情况下，第一元件可被称为第二元件，同样地，第二元件也可被称为第一元件。

应注意到：如果描述将一个组成元件“连接”到另一组成元件，则可将第一组成元件直接连接到第二组成元件，并且可在第一组成元件和第二组成元件之间“连接”第三组成元件。相反地，当将一个组成元件“直接连接”到另一组成元件时，可理解为在第一组成元件和第二组成元件之间不存在第三组成元件。

在本公开的各种实施例中使用的术语“用户”可指示使用电子装置的人或使用电子装置的装置(例如，人工智能电子装置)。

在本公开的各种实施例中使用的术语仅用于描述特定实施例的目的并且并非意在限制本公开的各种实施例。如在此所使用，单数形式意在也包括复数形式，除非上下文清楚地另有指示。除非另有限定，否则在这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本公开的各种实施例所属领域普通技术人员通常理解的含义相同的含义。所述术语(诸如在一般使用的词典中限定的术语)将被解释为具有与在相关技术领域中的语境含义相同的含义并且将不被解释为具有理想化的含义或过于正式的含义，除非在本公开的各种实施例中被清楚地限定。

实施例1

本实施例提供了一种充电电路，参照图1所示，包括：第一端口1、第二端口2、第一开关3，第二开关4、PD协议芯片5以及第一DC/DC电源芯片6；

可选地，第一端口1可以包括母座或公座，第二端口2可以包括母座或公座；

可选地，第一端口1的类型可以是TYPE-C接口，也可以是USB接口，还可以是Lightning接口；

第二端口2的类型可以是TYPE-C接口，也可以是USB接口，还可以是Lightning接口；视笔记本电脑的端口情况而定。

具体地，在本实施例中，第一端口1的类型为Type-C公座，第二端口2的端口的类型为TYPE-C母座，对于第一端口1、第二端口2的端口类型并不作出限制。

PD协议芯片5，可以发出打开的信号或者断开的信号，用以控制第一开关3与第二开关4的打开或者断开；

第一端口1连接PD协议芯片5，PD协议芯片5连接第一开关3，第一开关3连接第一端口1；用于第一端口1连接外设设备时，通过PD协议芯片5控制打开第一开关3，实现外设设备给PD协议芯片5供电；

当第一端口1接入笔记本电脑时，第一端口1通过通信引脚CC1与PD协议芯片5进行沟通，这时，第一端口1通过通信引脚CC1为PD协议芯片5提供一个3V的低额电压，用以控制第一开关3；

参照图3所示，PD协议芯片5控制第一开关3打开，使得第一端口1与HUB系统之间的电路导通，实现笔记本电脑对HUB系统的供电；

具体地，HUB系统的工作电压为5V，工作电流3A，功率为15W，进而为PD协议芯片5提供正常工作电压。

参照图1所示，第二端口2分别连接第一DC/DC电源芯片6及PD协议芯片5、第一DC/DC电源芯片5分别连接PD协议芯片5及第二开关4、PD协议芯片5连接第二开关4、第二开关4连接第一端口1，用于第二端口2连接外接电源时，通过PD协议芯片5控制断开第一开关3、调节第一DC/DC电源芯片6的输出功率及控制打开第二开关4，实现外接电源给第一端口1所连接的外设设备供电，并通过外接电源给PD协议芯片5供电。

PD协议芯片5的存在，使得本电路可支持PD快速充电协议，使得端口能实现快速充电功能；具体的充电协议并不做限制。

进一步地，如图2所示，在本实施例中还包括第二DC/DC电源芯片7；第二端口2连接第二DC/DC电源芯片7，第二DC/DC电源芯片7连接PD协议芯片5，用于第二端口2连接外接电源时，通过外接电源给PD协议芯片5供电。

进一步地，具体地，第一开关3或第二开关4包括MOS管，

具体地，如图4所示，在本实施例中，第一开关3包括MOS管1，第二开关4包括MOS管2；

MOS管是场效应晶体管，MOS管两端对调也不会影响器件的性能；即为对称的器件，安装便捷；

MOS管还具有输入阻抗高，驱动功率小，灵敏度高，电压控制，开关速度快，无二次击穿，MOS管导通特性呈纯阻性等优点；

这样的安排设计，使得控制方式更加简单、可靠且安全，提升系统电路安全性的同时，还有助于简化电路设计。

进一步地，具体地，在本实施例中，第二DC/DC电源芯片7的型号为MP4248，第一DC/DC电源芯片6的型号为SC8723；

可以理解地，第一DC/DC电源芯片6与第二DC/DC电源芯片7的设计，保证了整体的电路能够稳定的工作，进一步地提高了本充电电路使用时的稳定性；

DC/DC电源芯片往往还与电感线圈，二极管，三极管，电容器共同组成电压转换器；

与线性稳压器的LDO相比较，DC/DC电压转换器首先具有效率高的显著优势；通常能够实现70％以上的效率，效率高的DC/DC电源芯片则可达到95％以上；其次是DC/DC电压转换器还具有适应电压范围宽的优势；

此外，DC/DC电压转换器的使用还有利于简化电源电路设计，缩短研制周期，实现最佳指标等优势，泛用性广，具有可靠性高、系统升级容易等特点。

进一步地，PD协议芯片上设置有第一GPIO引脚和第二GPIO引脚；第一GPIO引脚用于连接第一开关3，第二GPIO引脚用于连接第二开关4；

GPIO是通用输入/输出端口，是可控制的引脚；GPIO的引脚与外部硬件设备连接，可实现与外部通讯、控制外部硬件或者采集外部硬件数据的功能；

具体地，在本实施例中，PD协议芯片5通过第一GPIO引脚——GPIO1与第一开关3连接，通过第二GPIO引脚——GPIO2与第二开关4连接，PD协议芯片5通过引脚GPIO1控制第一开关3、通过引脚GPIO2用以控制第二开关4。

进一步地，具体地，在本实施例中，PD协议芯片5通过一通信引脚CC1与第一端口1进行通信、通过另一通信引脚CC1第二端口2进行通信，PD协议芯片5根据得到的信息，通过管脚GPIO1与GPIO2控制电路导通或关断，PD协议芯片5通过通信引脚CC1与第二端口2沟通，进行协议匹配并得到协议匹配结果，根据协议匹配结果，调节第一DC/DC电源芯片6的输出功率，实现快速充电。

由此，如图3所示，当第一端口1接入笔记本电脑，第二端口2未接入外接电源时，实现对HUB系统供电，即可为PD协议芯片5提供正常的工作电压；

如图4、图5所示，当第一端口1接入笔记本电脑且第二端口2接入外接电源时实现对笔记本电脑的快速充电功能；同时为HUB系统提供5V/3A电源。

本实用新型提供了一种充电电路，PD协议芯片5通过一通信引脚CC1与TYPE-C母座、TYPE-C公座进行沟通，并得到信息，PD协议芯片5根据得到的信息，控制第一开关3和第二开关4的打开或断开，根据协议匹配结果，PD协议芯片5通过管脚I2C控制第一DC/DC电源芯片6调节合适的输出电压，进而实现快速充电功能。

使用时，HUB通过TYPE-C公座连接到笔记本后，经由通信引脚CC1与PD协议芯片5沟通，PD协议芯片5通过管脚GPIO1控制MOS管1打开，电脑输出5V/3A电源用以系统供电，使PD协议芯片5正常工作；

然后HUB的TYPE-C母座通过适配器连接外接电源，PD协议芯片5通过通信引脚CC1与第二端口2沟通，第二端口2输出36V/5A或28V/5A的电。

电源适配器通过TYPE-C母座与HUB连接时，输出36V或28V的电压给到第一DC/DC电源芯片6时，将PD协议芯片5的I2C信号与第一DC/DC电源芯片6的I2C沟通；并通过改写第一DC/DC电源芯片6的电压和电流寄存器，调节电压后，使之输出20V/5A的电源到MOS管2。PD协议芯片5通过管脚GPIO2控制MOS管2打开；给到20V/5A电源，用以笔记本电脑充电。

电源适配器通过TYPE-C母座，提供36V或28V电压给到第二DC/DC电源芯片7,经过第二DC/DC电源芯片7调节电压，输出5V电源到HUB系统，同时PD协议芯片5通过管脚GPIO1关闭MOS管1；电脑对HUB系统停止提供5V的电源。

本领域技术人员可以理解附图只是一个优选实施场景的示意图，附图中的模块或流程并不一定是实施本实用新型所必须的。

本领域技术人员可以理解实施场景中的装置中的模块可以按照实施场景描述进行分布于实施场景的装置中，也可以进行相应变化位于不同于本实施场景的一个或多个装置中。上述实施场景的模块可以合并为一个模块，也可以进一步拆分成多个子模块。

上述本实用新型序号仅仅为了描述，不代表实施场景的优劣。

以上公开的仅为本实用新型的几个具体实施场景，但是，本实用新型并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种充电电路，其特征在于，包括：第一端口、第二端口、第一开关，第二开关、PD协议芯片以及第一DC/DC电源芯片；

所述第一端口连接所述PD协议芯片，所述PD协议芯片连接所述第一开关，所述第一开关连接所述第一端口；用于所述第一端口连接外设设备时，通过所述PD协议芯片控制打开所述第一开关，实现外设设备给所述PD协议芯片供电；

所述第二端口分别连接所述第一DC/DC电源芯片及所述PD协议芯片、所述第一DC/DC电源芯片分别连接所述PD协议芯片及所述第二开关、所述PD协议芯片连接所述第二开关、所述第二开关连接所述第一端口，用于所述第二端口连接外接电源时，通过所述PD协议芯片控制断开所述第一开关、调节所述第一DC/DC电源芯片的输出功率及控制打开所述第二开关，实现外接电源给所述第一端口所连接的外设设备供电，并通过外接电源给所述PD协议芯片供电。

2.根据权利要求1所述的一种充电电路，其特征在于，还包括第二DC/DC电源芯片；

所述第二端口还连接所述第二DC/DC电源芯片、所述第二DC/DC电源芯片连接所述PD协议芯片，用于所述第二端口连接外接电源时给所述PD协议芯片供电。

3.根据权利要求1所述的一种充电电路，其特征在于，所述第一端口包括母座和/或公座，所述第二端口包括母座和/或公座。

4.根据权利要求1或3所述的一种充电电路，其特征在于，所述第一端口或所述第二端口包括：TYPE-C接口或USB接口或Lightning接口。

5.根据权利要求1所述的一种充电电路，其特征在于，所述PD协议芯片上设置有第一GPIO引脚和第二GPIO引脚；所述第一GPIO引脚用于连接所述第一开关，所述第二GPIO引脚用于连接所述第二开关。

6.根据权利要求1所述的一种充电电路，其特征在于，所述第一开关或所述第二开关包括MOS管。

7.根据权利要求2所述的一种充电电路，其特征在于，所述第一DC/DC电源芯片的型号为SC8723，所述第二DC/DC电源芯片的型号为MP4248。

8.根据权利要求1所述的一种充电电路，其特征在于，所述PD协议芯片与所述第一端口通过CC1通信引脚连接，所述PD协议芯片与所述第二端口通过CC1通信引脚连接。

9.根据权利要求1所述的一种充电电路，其特征在于，所述PD协议芯片通过I2C管脚连接所述第一DC/DC电源芯片调节输出功率。

10.一种拓展坞，其特征在于，包括权利要求1至9任一所述的一种充电电路。