TWM575930U - charger - Google Patents

Abstract

本創作涉及一種充電器。該充電器包括：多個充電埠；交流對直流轉換器，被配置為當該多個充電埠中之一連接到待充電設備時提供第一額定充電功率，以及該多個充電埠中的至少兩個連接到待充電設備時提供第二額定充電功率，該第一額定充電功率高於該第二額定充電功率；控制器，被耦合在該多個充電埠和該交流對直流轉換器之間，並且被設置為根據待充電設備與該多個充電埠的連接情況而控制該交流對直流轉換器選擇該第一額定充電功率或者第二額定充電功率，並且將該交流對直流轉換器提供的總額定充電功率控制在閾值功率以下。

Description

充電器

本創作的實施例涉及一種充電器。

隨著電池技術的發展，在電子產品例如智慧型電話、平板電腦等中使用的電池容量不斷增加，伴隨而來使得越來越關注電池的充電時間問題。

為了縮短充電時間，快充技術解決方案應運而生。目前，市場上的智慧電子產品大多支援快充功能。然而，為了實現快充功能通常需要支援快充的專用充電器。

現有的帶快充功能的充電器通常僅提供單個輸出埠，從而不能滿足同時對多個電子設備充電的特殊需要。

現有的一種解決方案是，充電器的兩個輸出埠僅一個支持快速充電，另一個僅支持普通充電。這種方法的缺點在於，當使用者希望使用快充時必須首先找出支持快充的相應埠，使得整體操作不夠智慧化而影響用戶體驗。

本創作的實施例提供了一種充電器。該充電器包括：多個充電埠；交流對直流轉換器，被配置為當該多個充電埠中之一連接到待充電設備時提供第一額定充電功率，以及該多個充電埠中的至少兩個連接到待充電設備時提供第二額定充電功率，該第一額定充電功率高於該第二額定充電功率；控制器，被耦合在該多個充電埠和該交流對直流轉換器之間，並且被設置為根據待充電設備與該多個充電埠的連接情況而控制該交流對直流轉換器選擇該第一額定充電功率或者第二額定充電功率，並且將該交流對直流轉換器提供的總額定充電功率控制在閾值功率以下。

通過根據本創作的充電器能夠實現多個充電埠都分別支持快速充電。通過動態功率分配，使得多個充電埠在支持快速充電的同時，保證總輸出功率被限制在安全的範圍內。

在一些實施例中，該控制器進一步被設置為當該多個充電埠中的第一充電埠連接第一待充電設備時，識別該第一待充電設備支援的充電協定並根據所識別的充電協定選擇該交流對直流轉換器的第一額定充電功率，以提供給該第一充電埠。

在一些實施例中，該控制器進一步被設置為根據所識別的充電協定選擇該交流對直流轉換器的額定充電電壓和/或額定充電電流。

在一些實施例中，該控制器進一步被設置為在該第一充電埠連接該第一待充電設備的情況下，回應於該多個充電埠中的第二充電埠連接第二待充電設備，使得該交流對直流轉換器暫停工作，該交流對直流轉換器被配置為在暫停工作後提供第二額定充電功率以分別提供給該第一充電埠和該第二充電埠。

在一些實施例中，該控制器進一步被設置為在該第一充電埠連接該第一待充電設備並且該第二充電埠連接該第二待充電設備的情況下，回應於該多個充電埠中的第三充電埠連接第三待充電設備，使得該交流對直流轉換器暫停工作，該交流對直流轉換器被配置為在暫停工作後提供第三額定充電功率以分別提供給該第一充電埠、該第二充電埠和該第三充電埠，其中該第三額定充電功率低於該第一額定充電功率和該第二額定充電功率。

在一些實施例中，該控制器包括多個控制模組，該多個控制模組分別與該多個充電埠關聯並且彼此通信地耦合。

在一些實施例中，該充電器被構造為嵌壁式充電器。

以下結合一些實施例更詳細地闡釋本創作的技術方案。應當理解，這些實施例僅是為了更好地說明和理解本創作，而不是對本創作的限制。本領域技術人員在以下給出的實施例的基礎上，可以對實施例的特徵進行任意的組合和調整，這些都應當屬於本創作的保護範圍。

在本創作中，術語「包括」及其各種變體應理解為開放式術語，其表示「包括但不限於」。術語「基於」應理解為「至少部分地基於」。術語「一個實施例」應理解為「至少一個實施例」。術語「另一實施例」應理解為「至少一個其它實施例」。術語「第一」、「第二」等可以指代不同的或相同的物件。下文中還可能包括對其他術語的明確或隱含的定義。除非另有說明，術語的含義在本創作的上下文中是一致的。

目前，由於智慧電子產品、如智慧手機的興起使得耗電量急速上升，使得智慧電子產品的電池充電頻率不斷提高。

另一方面，隨著電池技術的發展，單位體積的電池的總容量不斷提升，使得智慧電子產品的內置電池具有相比過去大得多的電池容量，進而使得從電池空電量到電池滿電量的充電時間不斷延長。

為了滿足日益增長的對於縮短充電時間的需求，當前廣泛採用快充技術來解決。從物理方面來說，在電池電量一定的情況下，充電功率即標誌著充電速度。換言之，廣義的快充技術即提高電池的充電功率以縮短充電時間。

以手機充電為例，電池的充電過程主要可以劃分為充電器端和手機端。充電器端將常規的市電電壓例如交流220V轉換為直流低電壓，並輸送給手機端的積體電路（IC）。根據不同的快充方案，該電壓可以例如是5V、9V、12V等。手機端IC將所接收到的直流電壓進一步轉換為適合手機電池充電的充電電壓。例如對於目前普遍使用的鋰離子電池，手機端IC例如將從手機充電器端接收到的5V、9V、12V的電壓進一步降低到4.4V以下的電壓以供使用。

目前，手機生產商主要致力於對於手機端的改進，以迎合快充的需要。相對而言，充電器端仍然基本採用傳統的設計方案，即，在傳統的具有單個充電埠的充電器的基礎上進行擴展以支持快充。

發明人注意到，在充電器上不提供多個支援快充的充電埠的主要原因在於：一方面，由於在快充技術下充電功率的提高，如果充電器具有多個充電埠並同時給多個電子產品充電時，將會導致充電功率成倍的增加；另一方面，由於充電器通常被封裝在較小的殼體內而不利於散熱，當充電功率大幅度提高時，大量產生的廢熱導致充電器殼體升溫，甚至出現火災事故。

基於該認知，創作人巧妙地對於具有多個充電埠的充電器擴展動態功率分配功能，從而使得充電器的各個埠在支持快充的同時，仍然能夠將總功率限定在安全範圍內。

圖1示出了根據本創作的實施例的充電器100的方塊圖。在圖1的示例中，充電器100包括兩個充電埠，即，第一充電埠101和第二充電埠102，其分別能夠與待充電的電子設備如智慧型電話、平板電腦等連接。

充電器100還包括交流對直流轉換器103，用於將市電的例如220V交流電壓轉換成適合給電子產品的電池充電的低電壓。在根據本創作的實施例中，交流對直流轉換器103可提供至少兩個額定充電功率，其中一個例如是針對快速充電的可提供的最大功率，即第一額定充電功率，另一個例如是相對於該最大功率降低的第二額定充電功率。

控制器104連接在第一充電埠101、第二充電埠102與交流對直流轉換器103之間，以用於動態調整充電器100的功率分配。

當例如第一充電埠101連接有第一待充電設備而第二充電埠102未被使用時，控制器104將交流對直流轉換器103調節為向第一充電埠101提供第一額定充電功率。

在此，第一額定充電功率例如表示充電器100經由第一充電埠101可提供給第一待充電設備的最大充電功率。例如在支援快速充電下，該額定功率例如可以是18W。

同理，當例如第二充電埠102連接有第二待充電設備而第一充電埠101未被使用時，控制器104將交流對直流轉換器103調節為向第二充電埠102提供第一額定充電功率，例如是18W。

也就是說，根據本創作的實施例的充電器100的每個充電埠101和102在單獨被用於向待充電設備充電時，能夠被設定為以交流對直流轉換器103可提供的最大額定功率進行充電。

現在，當第一充電埠101連接有第一待充電設備並且第二充電埠102連接有第二待充電設備時，如果繼續以第一額定充電功率（例如18W）進行充電，則交流對直流轉換器103為兩個充電埠101和102提供的總額定充電功率為18W+18W=36W。

這對於某些小型化封裝的充電器來說會導致散熱問題，尤其是針對被封裝在殼體110中並嵌入牆壁或地板的嵌壁式充電器。因此，充電器通常具有預先設定的閾值功率，以防止充電器過熱而引發安全事故。

當第一充電埠101連接有第一待充電設備並且第二充電埠102連接有第二待充電設備時，控制器104將交流對直流轉換器103調節為向第一充電埠101和第二充電埠102分別提供比第一額定充電功率低的第二額定充電功率。

在假定充電器100的閾值功率為20W的情況下，第二額定充電功率例如可以為10W。由此確保當多個充電埠同時被使用時仍能保證交流對直流轉換器103提供的總充電功率不超過閾值功率，提高了充電器100的安全性。

以這種方式，根據本創作的實施例的充電器100能夠在確保安全性的前提下向待充電設備提供最大的充電功率，從而在提高充電速度與保證安全兩者之間得到最優的平衡。

圖2示出了根據本創作的另一實施例的充電器100的方塊圖。圖2中所示的充電器100與圖1中基本相同，區別在於圖2中的充電器100還包括第三充電埠107。

控制器104連接在第一充電埠101、第二充電埠102、第三充電埠107與交流對直流轉換器103之間，以用於在三個埠之間動態調整充電器100的功率分配。

當例如第一充電埠101連接有第一待充電設備而第二充電埠102和第三充電埠107未被使用時，控制器104將交流對直流轉換器103調節為向第一充電埠101提供第一額定充電功率，例如18W。

在第一充電埠101已經連接有第一待充電設備的情況下，此時如果第二充電埠102又連接第二待充電設備，則控制器104將交流對直流轉換器103調節為向第一充電埠101和第二充電埠102分別提供比第一額定充電功率低的第二額定充電功率。

此時，控制器104可選地能夠將交流對直流轉換器103直接調節為提供較低的額定充電功率，例如5W，以確保之後當第三充電埠107也連接至第三待充電設備時，交流對直流轉換器103提供的總功率（5W+5W+5W=15W）也不會超過閾值功率（例如20W）。

可選地，控制器104也能夠逐級地調節由交流對直流轉換器103提供的額定充電功率。具體而言，當第一充電埠101連接有第一待充電設備並且第二充電埠102連接有第二待充電設備而第三充電埠107未被使用時，控制器104首先將交流對直流轉換器103調節至中間的額定充電功率，例如10W；而當第一充電埠101連接有第一待充電設備、第二充電埠102連接有第二待充電設備並且第三充電埠107也連接有第三待充電設備時，控制器104將交流對直流轉換器103調節為向第一充電埠101、第二充電埠102和第三充電埠107分別提供比第一額定充電功率（例如18W）和第二額定充電功率（例如10W）都低的第三額定充電功率（例如5W）。由此實現根據所使用的充電埠的數量來逐級地調節交流對直流轉換器103的額定充電功率，並且保證總充電功率不超過閾值功率。

應當理解，雖然圖1和圖2中分別以兩個充電埠和三個充電埠為例進行了說明，但是不排除可以具有更多的充電埠。相應地，當多個充電埠中被實際用於充電的充電埠數量增加時，交流對直流轉換器103向這些充電埠提供的額定充電功率將類似於上述方式被降低。

在某些實施例中，控制器104進一步被設置為，當第一充電埠101被連接到第一待充電設備時，識別第一待充電設備支援的充電協定，並且根據所識別的充電協定，選擇交流對直流轉換器103的額定充電功率，以提供給第一充電埠101。

由於電池的快充技術仍處於發展初期，所以市場上還沒有形成相對統一的標準和協議。目前，較為成熟的快充解決方案例如包括：QuickCharge（QC）、USB Power Delivery Specification（PD）、VOOC閃充、Super Charge Protocol（SCP）和Fast Charging Protocol（FCP）等。

為此，控制器104首先識別連接在充電埠上的待充電設備所支援的協定，然後針對該協定選擇交流對直流轉換器103的額定充電功率。例如當待充電設備僅支援最大15W的充電功率時，控制器104則相應地將直流轉換器103調整為提供15W的額定充電功率，從而使充電器端與手機端的充電功率互相匹配。其中，選擇直流轉換器103的額定充電功率可以通過選擇直流轉換器103的額定充電電壓和/或額定充電電流來實現。

在某些實施例中，控制器104進一步被設置為，在第一充電埠101已經連接第一待充電設備的情況下，當第二充電埠102連接第二待充電設備時，使得交流對直流轉換器103首先暫停工作，即，停止向第一充電埠101提供充電功率。在一短暫的時間段之後，控制器104將交流對直流轉換器103調節至提供第二額定充電功率，以分別提供給第一充電埠101和第二充電埠102。通過這種方式，能夠防止充電埠（這裡例如是第一充電埠）上發生電壓躍變或電流躍變而損壞待充電設備的電池。

圖3示出了根據本創作的另一實施例的充電器100的方塊圖。圖3中所示的充電器100與圖1中基本相同，以下僅針對兩者的區別進行描述。

在圖3所示的示例中，控制器104被構造為包括多個控制模組，並分別分配給充電埠。圖3中，第一控制模組105被分配給第一埠101，第二控制模組106被分配給第二埠102。這樣設計的好處在於，可以將控制器104進行模組化劃分，從而僅使所分配的埠被佔用的控制模組被啟動。

例如當第一充電埠101連接有第一待充電設備而第二充電埠102未被使用時，則僅啟動第一控制模組105而使第二控制模組106處理待機狀態。通過這種方式能夠降低控制器104的總消耗功率。

當第一充電埠101和第二充電埠102都連接有待充電設備時，則第一控制模組105和第二控制模組106都被啟動且彼此通信。

在某些實施例中，充電器100被構造為嵌壁式充電器。嵌壁式充電器例如可以被固定在室內的牆壁或地板中。這樣的嵌壁式充電器由於缺少空氣流通，所以對於散熱問題尤其關注。根據本創作的實施例的充電器100能夠在支持快充的前提下同時優化了充電功率分配，使得充電器100的總充電功率被限定在安全範圍內，從而降低了廢熱產生量。這從根本上解決了嵌壁式充電器的散熱問題。

以上已經描述了本創作的各實施例，上述說明是示例性的，並非窮盡性的，並且也不限於所披露的各實施例。在不偏離所說明的各實施例的範圍和精神的情況下，對於本技術領域的普通技術人員來說許多修改和變更都是顯而易見的。本文中所用術語的選擇，旨在最好地解釋各實施例的原理、實際應用或對市場中技術的技術改進，或者使本技術領域的其它普通技術人員能理解本文披露的各實施例。

100‧‧‧充電器

101‧‧‧充電埠

102‧‧‧充電埠

103‧‧‧交流對直流轉換器

104‧‧‧控制器

105‧‧‧控制模組

106‧‧‧控制模組

107‧‧‧充電埠

110‧‧‧殼體

通過結合附圖對本創作示例性實施例進行更詳細的描述，本創作的上述以及其它目的、特徵和優勢將變得更加明顯，其中，在本創作示例性實施例中，相同的附圖標記通常表示相同的部件。

圖1示出了根據本創作的實施例的充電器100的方塊圖；

圖2示出了根據本創作的另一實施例的充電器100的方塊圖；

圖3示出了根據本創作的另一實施例的充電器100的方塊圖。

Claims (7)

1. 一種充電器（100），包括： 多個充電埠（101，102）； 一交流對直流轉換器（103），被配置為當所述多個充電埠（101，102）中之一連接到待充電設備時提供一第一額定充電功率，以及當所述多個充電埠（101，102）中的至少兩個連接到待充電設備時提供一第二額定充電功率，所述第一額定充電功率高於所述第二額定充電功率； 一控制器（104），被耦合在所述多個充電埠（101，102）和所述交流對直流轉換器（103）之間，並且被設置為根據所述待充電設備與所述多個充電埠（101，102）的連接情況而控制所述交流對直流轉換器（103）選擇所述第一額定充電功率或所述第二額定充電功率，並且將所述交流對直流轉換器（103）提供的一總額定充電功率控制在一閾值功率以下。
2. 如請求項1所述的充電器（100），其中所述控制器（104）進一步被設置為當所述多個充電埠中的一第一充電埠（101）連接一第一待充電設備時，識別所述第一待充電設備支援的充電協定，並根據所識別的充電協定選擇所述交流對直流轉換器（103）的所述第一額定充電功率，以提供給所述第一充電埠（101）。
3. 如請求項2所述的充電器（100），其中所述控制器（104）進一步被設置為根據所識別的充電協定選擇所述交流對直流轉換器（103）的一額定充電電壓及/或一額定充電電流。
4. 如請求項1所述的充電器（100），其中， 所述控制器（104）進一步被設置為在所述充電埠中的一第一充電埠（101）連接一第一待充電設備的情況下，回應於所述多個充電埠中的一第二充電埠（102）連接一第二待充電設備，使得所述交流對直流轉換器（103）暫停工作， 所述交流對直流轉換器（103）被配置為在暫停工作後提供所述第二額定充電功率以分別提供給所述第一充電埠（101）和所述第二充電埠（102）。
5. 如請求項4所述的充電器（100），其中，所述控制器（104）進一步被設置為在所述第一充電埠（101）連接所述第一待充電設備並且所述第二充電埠（102）連接所述第二待充電設備的情況下，回應於所述多個充電埠中的一第三充電埠（107）連接一第三待充電設備，使得所述交流對直流轉換器（103）暫停工作， 所述交流對直流轉換器（103）被配置為在暫停工作後提供一第三額定充電功率以分別提供給所述第一充電埠（101）、所述第二充電埠（102）和所述第三充電埠（107），其中所述第三額定充電功率低於所述第一額定充電功率和所述第二額定充電功率。
6. 如請求項1至5中任一項所述的充電器（100），其中所述控制器（104）包括多個控制模組（105，106），所述多個控制模組（105，106）分別與所述多個充電埠（101，102）關聯並且彼此通信地耦合。
7. 如請求項1至5中任一項所述的充電器（100），其中所述充電器（100）被構造為一嵌壁式充電器。