CN220896532U - 电源电路以及充电装置 - Google Patents

Abstract

本申请实施例公开了一种电源电路以及充电装置，电源电路设置于充电装置内，充电装置包括市电接口以及输出接口，电源电路包括整流模块、变压器模块、开关模块、协议芯片以及供电模块，整流模块具有用于与市电接口连接的交流母线；变压器模块与整流模块的直流输出端口连接，且具有与输出接口连接的直流母线；开关模块串接于交流母线；协议芯片与开关模块以及输出接口连接；供电模块与协议芯片以及直流母线连接，在协议芯片检测到输出接口未与用电设备连接时，协议芯片控制开关模块关断交流母线，从而可以消除市电在整流模块内的损耗，进而可以节约电能，并通过供电模块为协议芯片供电，以便于协议芯片对输出接口进行插入检测。

Description

电源电路以及充电装置

技术领域

本申请涉及充电技术领域，具体而言，涉及一种电源电路以及充电装置。

背景技术

在相关的技术领域中，可以使用充电器将市电转化为用电设备所需的直流电以为用电设备充电，但是用户在使用充电器为用电设备充电完成，往往只断开充电器与用电设备之间连接，从而导致充电器持续消耗电能，造成电力资源的浪费。

实用新型内容

本申请实施例提供了一种电源电路以及充电装置，旨在协议芯片检测到输出接口未与用电设备连接时，协议芯片控制开关模块关断交流母线，从而可以消除市电在整流模块内的损耗，进而可以节约电能。

本申请实施例提供了一种电源电路，设置于充电装置内，充电装置包括市电接口以及输出接口，电源电路包括整流模块、变压器模块、开关模块、协议芯片以及供电模块，整流模块具有用于与市电接口连接的交流母线；变压器模块与整流模块的直流输出端口连接，且具有与输出接口连接的直流母线；开关模块串接于交流母线，用于控制交流母线的通断；协议芯片与开关模块以及输出接口连接，用于在协议芯片检测输出接口未与用电设备连接时，控制开关模块关断交流母线；供电模块与协议芯片以及直流母线连接，用于在开关模块关断交流母线时，为协议芯片供电。

基于上述实施例，在充电装置的市电接口接入市电，且输出接口与用电设备连接时，充电装置可以通过整流模块以及变压器模块将市电转化为用电设备所需的直流电，以为用电设备供电；在协议芯片检测到输出接口未与用电设备连接时，协议芯片控制开关模块关断交流母线，从而可以消除市电在整流模块内的损耗，进而可以节约电能。并且在协议芯片检测输出接口未与用电设备连接时，协议芯片进入低功耗模式，并通过供电模块供电，以便于协议芯片在检测到输出接口与用电设备连接时，可以控制开关模块导通，以使得交流母线导通，从而可以利用整流模块将市电转化为用电设备所需的直流电，以为用电设备供电。

本申请实施例还提供了一种充电装置，包括壳体、电路板以及电源电路，壳体具有市电接口以及输出接口；电路板设置于壳体内；电源电路设置于电路板上，交流母线与市电接口连接，直流母线与输出接口连接。

基于上述实施例，在协议芯片检测到输出接口未与用电设备连接时，协议芯片控制开关模块关断交流母线，从而可以消除市电在整流模块内的损耗，进而可以节约电能。

基于本申请的一种电源电路，在协议芯片检测到输出接口未与用电设备连接时，协议芯片控制开关模块关断交流母线，从而可以消除市电在整流模块内的损耗，进而可以节约电能。具体的，协议芯片检测输出接口未与用电设备连接时，协议芯片进入低功耗模式，并通过供电模块供电，以便于协议芯片在检测到输出接口与用电设备连接时，可以控制开关模块导通，以使得交流母线导通，从而可以利用整流模块将市电转化为用电设备所需的直流电，以为用电设备供电。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，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的附图。

图1为本申请一种实施例中充电装置的结构示意图；

图2为本申请一种实施例中电源电路的框架结构示意图；

图3为本申请一种实施例中电源电路的结构示意图。

附图标记说明：1、充电装置；11、壳体；111、市电接口；112、输出接口；12、电路板；13、电源电路；131、整流模块；1311、整流器；1312、脉宽调制器；1313、交流母线；132、变压器模块；1321、直流母线；133、开关模块；1331、第二开关电路；134、协议芯片；134A、电源输入端；134B、第一控制输出端；134C、第二控制输出端；134D、电源输出端；134E、检测输入端；135、供电模块；1351、供电导线；1352、第一开关电路；L、线圈；K、衔铁开关；D1、第一二极管；E、电池；Q1、第一开关元件；Q2、第二开关元件；R1、第一电阻；R2、第二电阻；R3、第三电阻；R4、第四电阻。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

请参照图1，本申请实施例提供了一种充电装置1，包括壳体11、电路板12以及电源电路13，壳体11具有市电接口111以及输出接口112。示例性的，壳体11可以为塑料材质，以减轻壳体11的重量，从而使得充电装置1整体的质量较轻，进而便于携带充电装置1，以提高充电装置1的使用便利性。电路板12设置于壳体11内；电源电路13设置于电路板12上，具体的，电源电路13可以通过刻蚀工艺成型于电路板12上，从而可以提高电源电路13的制作效率，以降低电源电路13的制作成本。具体的，市电接口111用于接入市电，示例性的，市电接口111可以为三角插头或两脚插头。具体的，输出接口112可以为手机、笔记本电脑、智能手表、台灯等用电设备供电。示例性的，输出接口112包括USB接口、Micro USB接口、USB Type-C接口或Lightning接口中的至少一种。

请参照图1和图2，电源电路13包括整流模块131、变压器模块132、开关模块133、协议芯片134以及供电模块135。

整流模块131用于将交流电转化为直流电。示例性的，整流模块131可以包括整流器1311以及脉宽调制器1312(PWM控制器)，整流器1311用于将市电转化为直流电，脉宽调制器1312可以根据用电设备所需的直流电压向整流器1311发送PWM控制信号，以控制整流器1311的输出电压。整流模块131具有用于与市电接口111连接的交流母线1313。

变压器模块132用于将整流模块131输出的直流电转化为用电设备所需的直流电，变压器模块132与整流模块131的直流输出端口连接，且具有与输出接口112连接的直流母线1321。示例性的，变压器模块132具有原边线圈以及副边线圈，原边线圈与直流输出端口连接，副边线圈通过直流母线1321与输出接口112连接。

开关模块133串接于交流母线1313，用于控制交流母线1313的通断。

协议芯片134(Power Delivery芯片，PD芯片)与开关模块133以及输出接口112连接，用于在协议芯片134检测输出接口112未与用电设备连接时，控制开关模块133关断交流母线1313，从而可以消除市电在整流模块131内的损耗，进而可以节约电能。

供电模块135与协议芯片134以及直流母线1321连接，用于在开关模块133关断交流母线1313时，为协议芯片134供电，以便于协议芯片134在检测到输出接口112与用电设备连接时，可以控制开关模块133导通，以使得交流母线1313导通，从而可以利用整流模块131将市电转化为用电设备所需的直流电，以为用电设备供电。

在本申请实施例中，在充电装置1的市电接口111接入市电，且输出接口112与用电设备连接时，充电装置1可以通过整流模块131将市电转化为用电设备所需的直流电，以为用电设备供电；在协议芯片134检测输出接口112未与用电设备连接时，协议芯片134控制开关模块133关断交流母线1313，从而可以消除市电在整流模块131内的损耗，进而可以节约电能。并且在协议芯片134检测输出接口112未与用电设备连接时，协议芯片134进入低功耗模式，并通过供电模块135供电，以便于协议芯片134在检测到输出接口112与用电设备连接时，可以控制开关模块133导通，以使得交流母线1313导通，从而可以利用整流模块131将市电转化为用电设备所需的直流电，以为用电设备供电。

请参照图1-3，在一种具体的实施例中，协议芯片134具有电源输入端134A，供电模块135包括供电导线1351、第一二极管D1以及电池E，供电导线1351的一端与直流母线1321连接，供电导线1351的另一端与电源输入端134A连接，第一二极管D1的负极与电源输入端134A连接；电池E的正极与第一二极管D1的正极连接，电池E的负极接地。在充电装置1的市电接口111接入市电，且输出接口112与用电设备连接时，直流母线1321可以通过供电导线1351向电源输入端134A提供电能，以使得协议芯片134工作。在输出接口112未与用电设备连接时，协议芯片134控制开关模块133关断交流母线1313，以使得直流母线1321失电，此时，电源可以经由第一二极管D1向协议芯片134供电，以便于协议芯片134在低功耗模式工作，从而便于协议芯片134检测到输出接口112是否与用电设备连接。

请参照图1-3，进一步的，在直流母线1321向协议芯片134供电时，可以利用第一二极管D1限制直流母线1321的较大的电压进入电压较小的电池E内，以防止电池E损坏，从而可以延长电池E的使用寿命，以延长充电装置1的使用寿命。并且在直流母线1321向协议芯片134供电时，由于直流母线1321的电压往往大于电池E的电压，从而可以使得第一二极管D1保持反向截止，进而可以限制电池E的电能输出，从而可以延长电池E的使用时间。可以理解的是，电池E可以为可充电电池或一次性电池。在本申请实施例中，对此不做具体限制。

请参照图1-3，在一种具体的实施例中，协议芯片134还具有第一控制输出端133B，供电模块135还包括第一开关电路1352，第一开关电路1352串接于供电导线1351上，第一开关电路1352还与第一控制输出端134B连接。

在充电装置1的市电接口111接入市电，且输出接口112与用电设备连接时，协议芯片134控制开关模块133导通，以使得交流母线1313导通，然后协议芯片134向第一开关电路1352发送导通控制信号，以控制第一开关电路1352导通，从而使得直流母线1321可以通过第一开关电路1352为协议芯片134供电，可以防止交流母线1313导通初期产生的不稳定的电压经由直流母线1321以及第一开关电路1352进入协议芯片134，以降低不稳定的电压导致协议芯片134损坏的概率，从而可以延长协议芯片134的使用寿命。

在输出接口112未与用电设备连接时，协议芯片134向第一开关电路1352发送关断控制信号，以控制第一开关电路1352关断，然后协议芯片134控制开关模块133关断，以使得交流母线1313关断。从而可以防止交流母线1313关断初期产生的不稳定的电压经由直流母线1321以及第一开关电路1352进入协议芯片134，同样可以降低不稳定的电压导致协议芯片134损坏的概率，以延长协议芯片134的使用寿命。

请参照图1-3，在一种具体的实施例中，第一开关电路1352可以包括第一开关元件Q1以及第一电阻R1，第一开关元件Q1的输入端与供电导线1351的一端连接，第一开关元件Q1的输出端与供电导线1351的另一端连接；第一开关元件Q1的受控端与第一控制输出端134B连接，第一电阻R1的一端与第一开关元件Q1的输入端连接，第一电阻R1的另一端与第一开关元件Q1的受控端连接。第一电阻R1用于在第一开关元件Q1的受控端与输入端之间形成压差，以便于在第一开关元件Q1的受控端接收到控制信号时，第一开关元件Q1的输入端与输出端之间导通。

在第一控制输出端134B输出导通控制信号时，第一开关元件Q1的输入端与输出端之间导通，以使得直流母线1321与电源输入端134A导通，从而使得直流母线1321可以为协议芯片134供电。在第一控制输出端134B输出关断控制信号时，第一开关元件Q1的输入端与输出端之间关断，以使得直流母线1321与电源输入端134A关断，从而使得电池E可以为协议芯片134供电。示例性的，第一开关元件Q1可以为三极管(bipolar junction transistor，BJT)、场效应管(Metal Oxide Semiconductor，MOS)、绝缘栅双极型晶体管(InsulatedGate Bipolar Transistor，IGBT)以及电磁继电器中的至少一种。在本申请实施例中，对第一开关元件Q1的具体形式不做限制。

具体的，第一开关元件Q1可以为PNP三极管，PNP三极管的发射极为第一开关元件Q1的输入端，PNP三极管的集电极为第一开关元件Q1的输出端，PNP三极管的基极为第一开关元件Q1的受控端，示例性的，在第一控制输出端134B为高阻态时，PNP三极管的发射极与集电极之间导通，以使得直流母线1321与电源输入端134A导通，从而使得直流母线1321可以为协议芯片134供电。而在第一控制输出端134B为低电平时，PNP三极管的发射极与集电极之间关断，以使得直流母线1321与电源输入端134A关断，从而使得电池E可以为协议芯片134供电。可以理解的是，第一开关元件Q1还可以为NPN三极管，此处不再赘述。

可以理解的是，若用电设备所需的电压小于电池E的电压时，直流母线1321的电压小于电池E的电压，从而可以利用第一开关元件Q1限制电池E通过直流母线1321对用电设备供电，以防止电池E放电，进而可以延长电池E的使用时间。

请参照图1-3，在一种具体的实施例中，第一开关电路1352还包括第二电阻R2，第二电阻R2的第一端与第一开关元件Q1的受控端连接，第二电阻R2的第二端与第一控制输出端134B连接，利用第二电阻R2对进入第一开关元件Q1的受控端的电压进行分压和限流，以防止进入第一开关元件Q1的受控端的电压过大，从而可以保护第一开关元件Q1，以延长第一开关元件Q1的使用寿命，从而延长电源电路13的使用寿命，进而延长充电装置1的使用寿命。

请参照图1-3，在一种具体的实施例中，协议芯片134具有第二控制输出端134C以及电源输出端134D，开关模块133包括衔铁开关K、线圈L以及第二开关电路1331，衔铁开关K串接于交流母线1313；线圈L与衔铁开关K对应设置，线圈L的一端接地；第二开关电路1331串联接入电源输出端134D与线圈L的另一端之间，且与第二控制输出端134C连接。

在充电装置1的市电接口111接入市电，且输出接口112与用电设备连接时，协议芯片134的第二控制输出端134C向第二开关电路1331发送导通控制信号，以使得第二开关电路1331导通，以使得电源输出端134D可以经由第二开关电路1331向线圈L供电，从而使得线圈L带电，以使得衔铁开关K导通，从而使得交流母线1313导通，以使得市电可以经由整流模块131以及变压器模块132为用电设备供电。

在输出接口112未与用电设备连接时，协议芯片134的第二控制输出端134C向第二开关电路1331发送关断控制信号，以使得第二开关电路1331关断，以使得线圈L失电，以使得衔铁开关K关断，从而使得交流母线1313关断，此时电池E为协议芯片134供电，可以使得协议芯片134保持低功耗状态。

请参照图1-3，在一种具体的实施例中，第二开关电路1331包括第二开关元件Q2以及第三电阻R3，第二开关元件Q2的输入端与电源输出端134D连接，第二开关元件Q2的输出端与线圈L的另一端连接，第二开关元件Q2的受控端与第二控制输出端134C连接；第三电阻R3的一端与第二开关元件Q2的输入端连接，第三电阻R3的另一端与第二开关元件Q2的受控端连接。第三电阻R3用于在第二开关元件Q2的受控端与输入端之间形成压差，以便于在第二开关元件Q2的受控端接收到导通控制信号时，第二开关元件Q2的输入端与输出端之间导通。示例性的，第二开关元件Q2可以为三极管、场效应管、绝缘栅双极型晶体管以及电磁继电器中的至少一种。在本申请实施例中，对第二开关元件Q2的具体形式不做限制。

具体的，第二开关元件Q2可以为PNP三极管，PNP三极管的发射极为第二开关元件Q2的输入端，PNP三极管的集电极为第二开关元件Q2的输出端，PNP三极管的基极为第二开关元件Q2的受控端，示例性的，在第二控制输出端134C为高阻态时，PNP三极管的发射极与集电极之间导通，以使得电源输出端134D可以经由PNP三极管向线圈L供电，从而使得衔铁开关K导通，从而使得交流母线1313导通，以使得市电可以经由整流模块131以及变压器模块132为用电设备供电。而在第一控制输出端134B为低电平时，PNP三极管的发射极与集电极之间关断，以使得衔铁开关K关断，从而使得交流母线1313关断。可以理解的是，第二开关元件Q2可以为NPN三极管，此处不再赘述。

请参照图1-3，在一种具体的实施例中，第二开关电路1331还包括第四电阻R4，第四电阻R4的一端与第二控制输出端134C连接，第四电阻R4的另一端与第二开关元件Q2的受控端连接，利用第四电阻R4对进入第二开关元件Q2的受控端的电压进行分压和限流，以防止进入第二开关元件Q2的受控端的电压过大，从而可以保护第二开关元件Q2，以延长第二开关元件Q2的使用寿命，从而延长电源电路13的使用寿命，进而延长充电装置1的使用寿命。

请参照图1-3，在一种具体的实施例中，协议芯片134还具有检测输入端134E，检测输入端134E与输出接口112连接，用于检测用电设备与输出接口112是否连接。示例性的，检测输入端134E可以通过CC检测功能电路与输出接口112连接，以实现输出接口112的插入检测。可以理解的是，也可以存在其他的插入检测方式。在本申请实施例中，对输出接口112的插入检测形式不做具体限制。

请参照图1-3，在一种具体的实施例中，协议芯片134还具有计时单元(图中未示出)以及与计时单元连接的控制单元(图中未示出)，计时单元用于在输出接口112未与用电设备连接时开始计时，并在预设时间后向控制单元发送计时信号，控制单元根据计时信号控制开关模块133关断交流母线1313，以使得供电模块135为协议芯片134供电，从而可以消除市电在整流模块131内的损耗，进而可以节约电能。并且通过延迟信号控制交流母线1313关断，可以降低电源电路1的动作频率，可以延长电源电路1内部电子元器件的使用寿命。而且可以提高电源电路1的相应时间，提高用户的使用体验。

示例性的，预设时间可以为1分钟，在输出接口112未与用电设备连接时，计时单元开始计时，若在预设时间内，输出接口112与用电设备连接，则计时单元的计时重置。在计时单元计时1分钟时，控制单元根据计时单元的计时信号控制开关模块133关断交流母线1313，以使得供电模块135为协议芯片134供电，从而可以消除市电在整流模块131内的损耗，进而可以节约电能。

本实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本申请的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本申请的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

以上仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电源电路，其特征在于，设置于充电装置内，所述充电装置包括市电接口以及输出接口，所述电源电路包括：

整流模块，具有用于与所述市电接口连接的交流母线；

变压器模块，与所述整流模块的直流输出端口连接，且具有与所述输出接口连接的直流母线，所述交流母线与所述市电接口连接，所述直流母线与所述输出接口连接；

开关模块，串接于所述交流母线，用于控制所述交流母线的通断；

协议芯片，与所述开关模块以及所述输出接口连接，用于在所述协议芯片检测到所述输出接口未与用电设备连接时，控制所述开关模块关断所述交流母线；

供电模块，与所述协议芯片以及所述直流母线连接，用于在所述开关模块关断所述交流母线时，为所述协议芯片供电。

2.如权利要求1所述的电源电路，其特征在于，所述协议芯片具有电源输入端，所述供电模块包括：

供电导线，所述供电导线的一端与所述直流母线连接，所述供电导线的另一端与所述电源输入端连接；

第一二极管，所述第一二极管的负极与所述电源输入端连接；

电池，所述电池的正极与所述第一二极管的正极连接，所述电池的负极接地。

3.如权利要求2所述的电源电路，其特征在于，所述协议芯片还具有第一控制输出端，所述供电模块还包括：

第一开关电路，串接于所述供电导线上，所述第一开关电路还与所述第一控制输出端连接，用于根据所述第一控制输出端的控制信号，控制所述直流母线与所述电源输入端之间的通断。

4.如权利要求3所述的电源电路，其特征在于，所述第一开关电路包括：

第一开关元件，所述第一开关元件的输入端与所述供电导线的一端连接，所述第一开关元件的输出端与所述供电导线的另一端连接，所述第一开关元件的受控端与所述第一控制输出端连接；

第一电阻，所述第一电阻的一端与所述第一开关元件的输入端连接，所述第一电阻的另一端与所述第一开关元件的受控端连接。

5.如权利要求4所述的电源电路，其特征在于，所述第一开关电路还包括：

第二电阻，所述第二电阻的第一端与所述第一开关元件的受控端连接，所述第二电阻的第二端与所述第一控制输出端连接。

6.如权利要求1所述的电源电路，其特征在于，所述协议芯片具有第二控制输出端以及电源输出端，所述开关模块包括：

衔铁开关，串接于所述交流母线；

线圈，与所述衔铁开关对应设置，所述线圈的一端接地；

第二开关电路，串联接入所述电源输出端与所述线圈的另一端之间，且与所述第二控制输出端连接，用于根据所述第二控制输出端的控制信号控制所述电源输出端与所述线圈另一端之间的通断。

7.如权利要求6所述的电源电路，其特征在于，所述第二开关电路包括：

第二开关元件，所述第二开关元件的输入端与所述电源输出端连接，所述第二开关元件的输出端与所述线圈的另一端连接，所述第二开关元件的受控端与所述第二控制输出端连接；

第三电阻，所述第三电阻的一端与所述第二开关元件的输入端连接，所述第三电阻的另一端与所述第二开关元件的受控端连接。

8.如权利要求7所述的电源电路，其特征在于，所述第二开关电路还包括：

第四电阻，所述第四电阻的一端与所述第二控制输出端连接，所述第四电阻的另一端与所述第二开关元件的受控端连接。

9.如权利要求1-8任一项所述的电源电路，其特征在于，所述协议芯片还具有检测输入端，所述检测输入端与所述输出接口连接，用于检测所述用电设备与所述输出接口是否连接；和/或，

所述协议芯片还具有计时单元以及与所述计时单元连接的控制单元，所述计时单元用于在所述输出接口与所述用电设备断开连接时开始计时，并在预设时间后向所述控制单元发送计时信号，所述控制单元根据所述计时信号控制所述开关模块关断所述交流母线，以使得所述供电模块为所述协议芯片供电。

10.一种充电装置，其特征在于，包括：

壳体，具有市电接口以及输出接口；

电路板，设置于所述壳体内；

如权利要求1-9任一项所述的电源电路，设置于所述电路板上，所述交流母线与所述市电接口连接，所述直流母线与所述输出接口连接。