CN220896332U - 一种便携式风扇的充电管理电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种便携式风扇的充电管理电路，包括充电适配器、USB输入单元、USB输出单元、快充管理单元、充电管理单元、控制单元、电池包、充电显示单元。集成了快充功能、过温保护、输入电流限流、动态电源管理等诸多功能，通过快充管理单元和充电管理单元两者的共同作用，达到便携式风扇电池的高效率、高可靠性的充电效果。
Description
技术领域
本实用新型属于充电控制电路，具体涉及一种便携式风扇的充电管理电路。
背景技术
现有的充电管理电路应用于诸多领域：家用电器、交通工具、航空航天等。
然而，由于日常使用的便携式风扇体积较小，使用频率高，时常在高温下使用、充电，导致现有的便携式风扇的充电管理电路充电过慢，可靠性难以适应其使用场景，高温场景下充电时易损坏。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种便携式风扇的充电管理电路，以解决现有技术中存在的技术问题。
一种便携式风扇的充电管理电路，其特征在于，包括快充管理单元、充电管理单元中的至少一种电路；快充管理单元包括快充通信模块、快充控制信号输出模块、快充电压设置模块和快充电流设置模块；充电管理单元包括充电通信模块、充电驱动模块、充电电流检测模块、终止电压设置模块、过温保护模块。
优选的，充电管理电路的USB输出单元包括USB接口，快充管理单元包括取电协议芯片；取电协议芯片通过快充通信模块的数据信号线、配置通道与所述USB接口通信连接。
优选的，快充通信模块包括：取电协议芯片的数据正信号引脚经过第一电阻连接USB接口的数据正信号引脚，取电协议芯片的数据负信号引脚经过第二电阻连接USB接口的数据负信号引脚，取电协议芯片的配置通道第一引脚和配置通道第二引脚分别和USB接口的配置通道第一引脚和配置通道第二引脚连接，取电协议芯片的配置通道第一引脚和配置通道第二引脚分别通过第一电容、第二电容接地。
优选的，快充控制信号输出模块包括：取电协议芯片通过配置通道引脚与充电适配器建立快充通信；通过快充驱动引脚输出快充驱动信号为电池包快充充电。
优选的，快充电流检测模块包括：取电协议芯片的芯片供电引脚经过第三电阻连接USB电压，取电协议芯片的芯片供电引脚经过第三电容接地，取电协议芯片的电压设置引脚经过第四电阻接地，取电协议芯片的电流设置引脚经过第五电阻接地。
优选的，充电通信模块包括：第四电容一端接充电芯片的USB电压充电输入引脚，另一端接地；充电芯片的数据正信号引脚经过第六电阻连接USB数据正信号，据负信号引脚经过第七电阻连接USB数据负信号。
优选的，充电管理单元包括充电芯片；充电驱动模块包括：充电芯片的电感第一引脚、电感第二引脚分别连接变压储能电感两端；充电芯片的第一自举电容引脚、第二自举电容引脚分别经过第五电容、第六电容连接变压储能电感两端；变压储能电感两端分别经过第八电阻、第九电阻接地。
优选的，充电电流检测模块：充电芯片的电流采样正极引脚与电流采样负极引脚间通过采样电阻第十电阻连接，用于感应充电电流；充电芯片的感应电流监测引脚经过第十一电阻接地，充电芯片的感应电流监测引脚的电压与感应充电电流成正比。
优选的，终止电压设置模块：充电芯片的电池终止电压设置引脚通过第十二电阻接地。
优选的，充电状态输出模块：充电芯片的充电状态引脚通过第十三电阻接入供电电压。
优选的，过温保护模块：充电芯片的热敏电阻引脚经第十四电阻接地。
本申请的便携式风扇的充电管理电路，集成了快充功能、过温保护、输入电流限流、动态电源管理等诸多功能，通过快充管理单元和充电管理单元两者的共同作用，达到便携式风扇电池的高效率、高可靠性的充电效果。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。
图1为便携式风扇的充电管理电路模块图。
图2为USB接口、快充管理单元电路原理图。
图3为充电管理单元电路原理图。
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。所描述的实施例仅仅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。
如说明书附图1-3所示：
一种便携式风扇的充电管理电路，充电管理电路包括：快充管理单元300、充电管理单元400中的至少一种电路；所述快充管理单元300包括快充通信模块、快充控制信号输出模块、快充电压设置模块和快充电流设置模块；所述充电管理单元400包括充电通信模块、充电驱动模块、充电电流检测模块、终止电压设置模块、充电状态输出模块、过温保护模块。具备快充管理单元和充电管理单元的便携式风扇的充电管理电路，可切换快充模式和普通升压充电模式。
便携式风扇包括：手持式风扇、挂脖式风扇、台式风扇、挂腰式风扇、挂脖式风扇、头戴式风扇等。
充电管理电路还包括：充电适配器100、USB输入单元210、USB输出单元220、控制单元500、电池包600、充电显示单元700；充电适配器100与USB输入单元210连接；USB输出单元220与快充管理单元300、充电管理单元400连接；快充管理单元300、充电管理单元400与控制单元500连接；快充管理单元300的快充控制信号输出模块与开关电路的受控端连接；充电管理单元400与电池包600连接，快充管理单元300、控制单元500通过充电管理单元400与电池包600连接；充电显示单元700与控制单元500连接。
便携式风扇通过充电适配器100、USB输入单元210、USB输出单元220和快充管理单元300、充电管理单元400、控制单元500连接为电池包600供电；快充管理单元300、充电管理单元400通过USB接口和充电适配器100通信。
USB输出单元220包括USB接口J1，快充管理单元300包括取电协议芯片(USB PDSink)U2，充电管理单元400包括充电芯片U1。
USB接口J1的引脚A1B12及引脚A12B1接地；快充管理单元300、充电管理单元400连接USB接口J1的VBUS引脚A4B9和A9B4，用于引入外接电源；USB接口J1的DP数据引脚A6B6、DM数据引脚A7B7与快充管理单元300、充电管理单元400连接，用于快充管理单元300、充电管理单元400识别外接电源。DP(data plus，数据正信号)、DM(data minus，数据负信号)是USB的数据信号线。
在一个实施例中，取电协议芯片U2通过快充通信模块的数据信号线、配置通道与所述USB接口J1通信连接。快充通信模块包括：取电协议芯片U2的DP'数据引脚2经过限流电阻R1连接USB接口J1的DP数据引脚A6B6；取电协议芯片U2的DM'数据引脚3经过限流电阻R2连接USB接口J1的DM数据引脚A7B7；取电协议芯片U2的CC1配置通道第一引脚4和CC2配置通道第二引脚5分别和USB接口J1的CC1配置通道第一引脚A5和CC2配置通道第二引脚B5连接，取电协议芯片U2的CC1配置通道(Connection Configuration)第一引脚4和CC2配置通道第二引脚5分别通过电容C1、C2接地，电容C1、C2用于过滤电流，稳定电压。取电协议芯片U2的快充通信模块通过USB线缆连接充电适配器100，建立数据模式(DM、DP通信)、快充通信模式(电力供给协议Powered Device：PD2.0/3.0，快速连接协议Quick Connect：QC2.0/3.0，苹果电力分配协议Appledivider3，蓄电池充电协议Battery Charge：BC1.2SDP，数据通信控制协议Digital Communication Protocol/充电下游端口协议Charging DownstreamPort:DCP/CDP)，用于申请、识别、监测便携式风扇电池包600充电需要的电压。
在一个实施例中，快充控制信号输出模块包括：取电协议芯片U2通过配置通道引脚(引脚4、5)与充电适配器100建立快充通信；通过快充驱动引脚10输出快充驱动信号。
在一个实施例中，取电协议芯片U2的VIN芯片供电引脚1经过限流电阻R3连接VBUS，取电协议芯片U2的VIN芯片供电引脚1经过稳压电容C3接地。
快充电压设置模块包括：取电协议芯片U2的VSET电压设置引脚8经过电阻R4接地，取电协议芯片U2获取电阻R4的电压信号，从而设定快充模式下对电池包600的充电电压；可通过改变R4的电阻值，改变电池包600的快充充电电压。
快充电流设置模块包括：取电协议芯片U2的ISET电流设置引脚9经过电阻R5接地，取电协议芯片U2获取电阻R5的电压信号，从而设定快充模式下对电池包600的充电电流；可通过改变R5的电阻值，改变电池包600的快充充电电流。
快充模式工作原理如下：
取电协议芯片U2通过CC1配置通道第一引脚4和CC2配置通道第二引脚5与充电适配器100建立PD快充通信，通过监测的VSET电压设置引脚8信号设置快充充电电压，通过监测的ISET电流设置引脚9信号设置快充充电电流，通过GATE引脚10输出快充驱动信号，充电头输出高电压为电池包600快充充电，通过SDA(Serial Data line，串行数据线)引脚6、SCL(Serial Clock line，串行时钟线)引脚7连接I2C(串行总线)总线和便携式风扇的控制单元500通信传输快充充电状态。
充电芯片U1的VBUS充电输入引脚1接VBUS；稳压电容C4一端接充电芯片U1的VBUS充电输入引脚1，另一端接地，用于过滤电流，稳定供电。
在一个实施例中，充电通信模块包括：充电芯片U1的DPC数据正信号引脚5经过限流电阻R6连接USB数据正信号，DMC数据负信号引脚6经过限流电阻R7连接USB数据负信号。充电通信模块用于充电芯片U1识别外接电源状态。
在一个实施例中，充电驱动模块包括：充电芯片U1的SW1电感第一引脚12、SW2电感第二引脚13分别连接变压储能电感L1两端；充电芯片U1的BT1第一自举电容引脚11、BT2第二自举电容引脚14分别经过电容C5、C6连接变压储能电感L1两端，电容C5、C6为自举电容为升压电路提供升压偏置电压；变压储能电感L1两端分别经过限流电阻R8、R9接地；充电芯片U1上NC设置两个RC电路分别与R8、R9并联后接地，可用于滤除高频信号。
充电芯片U1的VBAT充电输出引脚3连接电池包600；滤波电容C7、C8、C9、C10、C11并联后，一端连接充电芯片U1的引脚3，另一端接地；二极管D2正极接地，负极连接充电芯片U1的VBAT充电输出引脚3。充电芯片U1通过充电驱动模块通过升压充电的方式为电池包600充电。
普通充电模式工作原理如下：
充电适配器100为普通充电适配器，充电芯片U1通过DPC数据正信号引脚5、引脚6与充电适配器100握手通信，请求充电电压；充电芯片U1控制内部集成的MOS管电路为电感L1充电储能，随后充电芯片U1导通MOS管电路释放电感L1的能量，此时电感L1与VBUS串联叠加起到升压效果，通过升压电路为电池包600充电。
充电芯片U1具备升降压功能，当输入电压低于充电电压时，充电芯片U1将电压升至充电电压为电池包600充电，当输入电压高于充电电压时，充电芯片U1将电压降至充电电压为电池包600充电。
在一个实施例中，充电电流检测模块：充电芯片U1的CSP电流采样正极引脚20与CSN电流采样负极引脚21间通过采样电阻R10连接，用于感应充电电流；电容C12、C13、C14、C15并联后，一端连接充电芯片U1的CSP电流采样正极引脚20，另一端接地，用于过滤电流，稳定电压；充电芯片U1的CSO感应电流监测引脚19经过电阻R11接地，充电芯片U1的CSO感应电流监测引脚19的电压与感应充电电流成正比。充电芯片U1通过充电电流检测模块检测电池包600充电电流数值。
在一个实施例中，终止电压设置模块：充电芯片U1的CSE电池终止电压设置引脚7通过电阻R12接地,通过电阻R12电阻值，用于设置充电模式下的电池终止电压。
在一个实施例中，过温保护模块：充电芯片U1的NTC热敏电阻引脚18经电阻R14接地。
充电状态输出模块：充电芯片U1的PG充电状态引脚8通过上拉电阻R13接入供电电压VCC,充电芯片U1通过PG充电状态引脚8输出充电状态信号。
环路补偿模块：充电芯片U1的COMP环路补偿引脚17连接电阻R15与电容C17构成的RC电路接地，用于增强电路的稳定性和瞬态响应。
充电芯片U1的VCC芯片工作电压输出引脚9输出工作电压，通过稳压电容C16接地。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，仍属本实用新型所涵盖的范围。
Claims (10)
1.一种便携式风扇的充电管理电路，其特征在于，包括快充管理单元(300)、充电管理单元(400)中的至少一种电路；所述快充管理单元(300)包括快充通信模块、快充控制信号输出模块、快充电压设置模块和快充电流设置模块；所述充电管理单元(400)包括充电通信模块、充电驱动模块、充电电流检测模块、终止电压设置模块、过温保护模块。
2.如权利要求1所述的充电管理电路，其特征在于，所述便携式风扇的充电管理电路的USB输出单元(220)包括USB接口(J1)，所述快充管理单元(300)包括取电协议芯片(U2)；所述取电协议芯片(U2)通过所述快充通信模块的数据信号线和配置通道与所述USB接口(J1)通信连接。
3.如权利要求2所述的充电管理电路，其特征在于，所述快充通信模块包括：所述取电协议芯片(U2)的引脚2经过第一电阻(R1)连接所述USB接口(J1)的引脚A6B6，所述取电协议芯片(U2)的引脚3经过第二电阻(R2)连接所述USB接口(J1)的引脚A7B7，所述取电协议芯片(U2)的引脚4和引脚5分别和所述USB接口(J1)的引脚A5和引脚B5连接，所述取电协议芯片(U2)的引脚4和引脚5分别通过第一电容(C1)、第二电容(C2)接地。
4.如权利要求3所述的充电管理电路，其特征在于，所述快充控制信号输出模块包括：所述取电协议芯片(U2)通过引脚4、5与充电适配器(100)建立快充通信；通过引脚10输出快充驱动信号。
5.如权利要求4所述的充电管理电路，其特征在于，所述取电协议芯片(U2)的引脚1经过第三电阻(R3)连接USB电压，所述取电协议芯片(U2)的引脚1经过第三电容(C3)接地；所述快充电压设置模块和快充电流设置模块包括：所述取电协议芯片(U2)的引脚8经过第四电阻(R4)接地，所述取电协议芯片(U2)的引脚9经过第五电阻(R5)接地。
6.如权利要求1或5所述的充电管理电路，其特征在于，所述充电管理单元(400)包括充电芯片(U1)；所述充电通信模块包括：第四电容(C4)一端接所述充电芯片(U1)的引脚1，另一端接地；所述充电芯片(U1)的引脚5经过第六电阻(R6)连接USB数据正信号，所述充电芯片(U1)的引脚6经过第七电阻(R7)连接USB数据负信号。
7.如权利要求6所述的充电管理电路，其特征在于，所述充电驱动模块包括：所述充电芯片(U1)的引脚12、引脚13分别连接变压储能电感(L1)两端；所述充电芯片(U1)的引脚11、引脚14分别经过第五电容(C5)、第六电容(C6)连接所述变压储能电感(L1)两端；所述变压储能电感(L1)两端分别经过第八电阻(R8)、第九电阻(R9)接地。
8.如权利要求7所述的充电管理电路，其特征在于，所述充电电流检测模块：所述充电芯片(U1)的引脚20与引脚21间通过采样电阻第十电阻(R10)连接，用于感应充电电流；所述充电芯片(U1)的引脚19经过第十一电阻(R11)接地。
9.如权利要求8所述的充电管理电路，其特征在于，所述终止电压设置模块：所述充电芯片(U1)的引脚7通过第十二电阻(R12)接地。
10.如权利要求9所述的充电管理电路，其特征在于，所述过温保护模块：所述充电芯片(U1)的引脚18经第十四电阻(R14)接地。
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