WO2017041336A1

WO2017041336A1 - 智能充电器及其充电控制电路

Info

Publication number: WO2017041336A1
Application number: PCT/CN2015/091073
Authority: WO
Inventors: 温美婵; 周永力; 黄少葵
Original assignee: 深圳市华宝新能源股份有限公司
Priority date: 2015-09-10
Filing date: 2015-09-29
Publication date: 2017-03-16
Also published as: CN105162228B; CN105162228A

Abstract

一种智能充电器（100）的充电控制电路（200），包括：负载检测电路（210），用于对接入智能充电器（100）的负载的充电协议类型进行检测识别，并根据识别到的充电协议类型生成反馈信号；电压输入电路（220），用于供用户输入调节电压值；控制电路（230），用于接收所述反馈信号和所述调节电压值并根据所述反馈信号或者所述调节电压值生成电压控制信号；以及充电电路（240），用于根据所述电压控制信号对输入电压进行调整后形成输出电压给所述负载充电。

Description

智能充电器及其充电控制电路

【技术领域】

本发明涉及电源技术领域，特别是涉及一种智能充电器，还涉及一种智能充电器的充电控制电路。

【背景技术】

传统的充电器只能输出单一电压，而不同的电子设备可能具有不同的电压需求，因此需要各自配备充电器来进行充电，充电器的兼容性较差。

【发明内容】

基于此，有必要提供一种兼容性较好的智能充电器的充电控制电路。

一种智能充电器的充电控制电路，包括：

负载检测电路，用于对接入智能充电器的负载的充电协议类型进行检测识别，并根据识别到的充电协议类型生成反馈信号；

电压输入电路，用于供用户输入调节电压值；

控制电路，分别与所述负载检测电路、所述电压输入电路连接；所述控制电路用于接收所述反馈信号和所述调节电压值并根据所述反馈信号或者所述调节电压值生成电压控制信号；以及

充电电路，与所述控制电路连接，用于根据所述电压控制信号对输入电压进行调整后形成输出电压给所述负载充电。

还提供一种智能充电器。

一种智能充电器，包括输入接口、输出接口、电压输入装置以及印刷电路板；所述印刷电路板上设置有充电控制电路；所述充电控制电路包括：

负载检测电路，与所述输出接口连接，用于对接入智能充电器的负载的充电协议类型进行检测识别，并根据识别到的充电协议类型生成反馈信号；

电压输入电路，与所述电压输入装置连接，用于供用户输入调节电压值；

充电电路，与所述控制电路、所述输入接口连接，用于根据所述电压控制信号对输入电压进行调整后形成输出电压给所述负载充电。

上述智能充电器及其充电控制电路中的负载检测电路可以对接入智能充电器的负载的协议类型进行检测识别并形成反馈信号输出给控制电路。控制电路根据反馈信号则可以对充电电路进行控制从而输出与负载的充电协议类型相匹配的电压给负载进行充电，满足不同负载的用电要求。并且，上述智能充电器及其充电控制电路中还设有电压输入电路，从而可以供用户输入调节电压值。控制电路可以根据输入的调节电压值对充电电路进行控制从而输出特定的电压给负载进行充电，从而在满足一般常用设备的供电需求之外还可以满足特定负载的用电需求，兼容性较好。

【附图说明】

为了更清楚地说明本发明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发明的一些实施例，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实施例的附图。

图1为一实施例中的智能充电器的结构示意图；

图2为一实施例中的充电控制电路的结构框图；

图3为另一实施例中的智能充电器的结构示示意图；

图4为图3中的智能充电器中的充电控制电路的结构框图；

图5为图4中的充电电路的结构框图；

图6为图4中的充电控制电路的电路原理图。

【具体实施方式】

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。

一种智能充电器，其输出电压可以根据灵活设置或者手动设置，从而满足具有不同电压需求的负载的用电需求，具有较好的兼容性。在本实施例中，负载可以为手机、平板、移动电源、数码相机以及笔记本电脑等电子设备。图1为一实施例中的智能充电器100的结构示意图，该智能充电器100包括本体110、设置于本体110表面上的输入接口120、输出接口130和电压输入装置140、以及设置于本体110内的印刷电路板（图中不可见）。

本体110采用绝缘材料构成。输入接口120用于与供电电源连接，从而接收由供电电源输出的直流或者交流供电。在本实施例中，输入接口120可以直接与市电连接。输出接口130则用于通过数据线与负载连接，从而向负载供电。输入接口120和输出接口130均可以为本领域常用的接口类型，如USB-A型接口、USB-C型接口、Micro-USB接口以及Lighting接口等。电压输入装置140设置于本体110的表面，从而可以供用户直接输入调节电压值。在本实施例中，电压输入装置140采用按键形式。具体地，电压输入装置140包括第一按键和第二按键。第一按键用于增大调节电压值，第二按键则用于减小调节电压值。在其他的实施例中，可以采用触控屏进行调节电压值的输入。

印刷电路板上设置有充电控制电路。图2为一实施例中的充电控制电路200的结构框图。该充电控制电路200包括负载检测电路210、电压输入电路220、控制电路230以及充电电路240。其中，负载检测电路210、电压输入电路220、充电电路240分别与控制电路230连接。

负载检测电路210与输出接口130电性连接，从而通过输出接口130与接入智能充电器100的负载连接。负载检测电路210用于对负载的充电协议类型的进行检测识别并根据识别到的充电协议类型生成反馈信号输出给控制电路230。不同的电子设备可能设置不同的充电协议类型。因此，负载检测电路210中设置有至少两种不同充电协议规范的IC芯片。IC芯片通过连接于其信号引脚上的信号线与负载连接，并在接入负载时依次与负载进行通信。至少两种不同充电协议规范的IC芯片中应该至少包括一个通用充电协议规范的IC芯片和一个非通用充电协议规范的IC芯片。并且，非通用充电协议规范的IC芯片优先于通用充电协议规范的IC芯片与负载进行通信，从而可以确保负载在没有采用非通用充电协议时，充电器还可以通过通用充电协议对负载进行充电，以满足负载的用电需求。在本实施例中，非通用充电协议规范可以包括三星充电协议规范、苹果充电协议规范以及高通等由企业自身制定且应用较多的充电协议规范。通用充电协议规范则可以包括一些国际或者国家标准规范，如TYPE-C充电协议规范、QC充电协议规范和BC充电协议规范等。在其他的实施例中，多个IC芯片也可以将能够实现快充的充电协议规范的IC芯片优先于其他IC芯片与负载进行通信，以确认负载的充电协议类型。IC芯片根据负载反馈回来的电压和电流值确认该负载的协议类型是否与IC芯片本身的协议类型匹配，如果是则生成反馈信号给控制信号，否则继续由下一个IC芯片与负载进行通信确认负载的充电协议类型。反馈信号中包括了负载的充电协议类型信息。

控制电路230会根据接收到的反馈信号获取负载的充电协议信息，并生成电压控制信号给充电电路240，以控制充电电路240输出与负载的充电协议类型匹配的电压值（5V、9V、12V、20V等），满足负载的充电需求。

电压输入电路220与电压输入装置140进行非电性连接，用于接收用户通过电压输入装置140输入的调节电压值并输出给控制电路230。调节电压值可以配置为目标电压或者目标电压提升幅度。当负载的充电类型无法被负载检测电路110识别或者负载的充电类型采用负载检测电路210中的通用充电协议类型充电不能满足负载的用电需求时，用户可以通过电压输入装置140输入调节电压值。控制装置130则根据该调节电压值输出电压控制信号，以控制充电电路140对输入接口120输入的电压进行调整后输出给负载。

上述智能充电器100的充电控制电路200中的负载检测电路210可以对接入负载的协议类型进行检测识别并形成反馈信号输出给控制电路。控制电路230根据反馈信号则可以对充电电路240进行控制从而输出与负载的充电协议类型相匹配的电压给负载进行充电，满足不同负载的用电要求。并且，上述充电控制电路200中还设有电压输入电路220，从而可以供用户输入调节电压值。控制电路230可以根据输入的调节电压值对充电电路140进行控制输出特定的电压给负载进行充电，从而在满足一般常用设备的供电需求之外还可以满足特定负载的用电需求，兼容性较好。

图3为另一实施例中的智能充电器300的结构示意图，图4为图3中的智能充电器300中的印刷电路板中的充电控制电路400的结构框图，图5为图4中的充电电路440的结构框图，图6为图4中的充电控制电路400的电路原理图。下面结合图3～6对本实施例中的智能充电器300做进一步说明。

在本实施例中，智能充电器300包括本体310、输入接口320、输出接口330、电压输入装置340、显示屏350，以及设置于本体310内部的印刷电路板（图中不可见）。在前述实施例中已做说明的部分此处不赘述。印刷电路板上设置有充电控制电路400，用于对充电过程进行控制。

充电控制电路400包括负载检测电路410、电压输入电路420、控制电路430以及充电电路440，还包括电流检测电路450、电压检测电路460以及显示电路470。

电压输入电路420包括与微处理器MCU连接的开关S1和S2。开关S1和S2通过设置与本体310表面的电压输入装置（按键）340进行开合控制。双按键手动调节的电压精度可以得到0.01V，以适用特定设备。为避免使用过程中，按键被误触发，可以设定按键的时长超过一定预设时长方可触发手动输入。

在本实施例中，充电电路440包括反馈电路610、PWM驱动电路620以及变压整流电路630，如图5所示。反馈电路610与控制电路430、PWM驱动电路620连接。反馈电路610用于根据控制电路430输出的电压控制信号生成反馈电压给PWM驱动电路620。PWM驱动电路620根据反馈电压对输入接口320输入的电压进行调整后输出给变压整流电路630。变压整流电路630对PWM驱动电路620调整后的电压进行变压以及整流后输出给输出接口330，从而给接入的负载供电。在本实施例中，充电电路440还设置有电流设定电路。电流设定电路分别与输出接口330、负载检测电路410连接，从而根据负载检测电路410生成的反馈信号对输出接口330的输出电流进行调整，使得输出的电流与负载所采用的充电协议类型相匹配，以将输出功率提高，使得负载获得最快的充电速度，实现快速充电过程。

具体地，控制电路430包括微处理器MCU及其外围电路。反馈电路610则包括第一电阻R13、第二电阻R14、第三电阻R11、第四电阻R12、稳压管D1、第一电容C5以及电耦合器。第一电阻R13一端分别与变压整流电路630的输出端、第三电阻R11连接。第一电阻R13的另一端分别与第二电阻R14、电压控制信号输出端DA连接。第二电阻R14的另一端接地。第三电阻R11上未与第一电阻R13连接的一端还与光电耦合器的光发生器U1A的正极连接。光电耦合器的光发生器U1A的负极与稳压管D1的负极连接。稳压管D1的控制端串联第四电阻R12、第一电容C5后与电压控制信号输出端DA连接。稳压管D1的正极接地。光电耦合器的光接收器U1B则与PWM驱动电路620连接。

在本实施例中，电压控制信号为一电压信号，并经过第一电阻R13和第二电阻R14的分压并通过光电耦合器进行隔离后将反馈电压输出给PWM驱动电路620。PWM驱动电路620中的控制芯片U1根据该反馈电压对其内部的MOS管的开关进行控制，从而实现对输出电压的调整。调整后的电压经过由变压器T1、滤波电容C3以及整流二极管D2形成的变压整流电流630的处理后输出给输出接口J1，以向负载供电。在本实施例中，变压整流电路630还包括用于全桥整流电路D1，用于对输入接口320输入的交流电进行整流。

上述充电电路440还包括辅助电源电路640以及消磁电路650。辅助电源电路640与PWM驱动电路620连接，从而为控制芯片U1进行供电。辅助电源电路640包括辅助电源（图中未示）以及用于对辅助电源输出的辅助电压Vaux进行滤波（二极管D4、电容C4）以及采样（电阻R7和电阻R8）的处理电路。PWM驱动电路620还会对电阻R7和电阻R8的采样电压进行监测，从而在辅助电压Vaux过压时提供过压保护。消磁电路650设置于PWM驱动电路620和变压整流电路630之间，用于对消除电路中的电磁干扰。消磁电路650包括电容C2、电阻R1以及二极管D3。电容C2和电阻R1并联后一端与变压整流电路630连接，另一端与二极管D3的负极连接。二极管D3的正极则与PWM驱动电路620的输出端连接。

电流检测电路450与输入接口330、控制电路430连接，用于对输出电流进行检测并输出给控制电路430。在本实施例中，电流检测电路450还会对检测到的输出电流进行放大处理后输出给控制电路430以提高检测精准度。

电压检测电路460分别与变压整流电路630的输出端、控制电路430连接。电压检测电路460用于对输出电流进行检测，并将该输出电流输出给控制电路430。在本实施例中，电压检测电路460包括电阻R2和电阻R3。

控制电路430接收检测到的输出电流以及输出电压，并根据二者计算得到输出功率值。控制电路430还会控制显示电路470驱动显示屏350对输出电流、输出电压以及输出功率进行显示，以便用户直观掌握充电状态，如充电时间以及充电速度等。

在本实施例中，控制电路430在负载检测电路410未检测到负载接入时，控制充电电路440输出5V标准电压，从而确保任何符合USB接口标准的设备接入时均可正常充电。

上述智能充电器300，其通过充电控制电路400的控制可以实现较宽范围的电压输出，其输出范围在DC3.0V～30V。其对设备的兼容性较好，既可以满足专用设备的用电需求，也可以满足特定设备的特定电压需求，兼容性较好。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims

一种智能充电器的充电控制电路，其特征在于，包括：

负载检测电路，用于对接入智能充电器的负载的充电协议类型进行检测识别，并根据识别到的充电协议类型生成反馈信号；

电压输入电路，用于供用户输入调节电压值；

控制电路，分别与所述负载检测电路、所述电压输入电路连接；所述控制电路用于接收所述反馈信号和所述调节电压值并根据所述反馈信号或者所述调节电压值生成电压控制信号；以及

充电电路，与所述控制电路连接，用于根据所述电压控制信号对输入电压进行调整后形成输出电压给所述负载充电。
根据权利要求1所述的智能充电器的充电控制电路，其特征在于，所述负载检测电路包括至少两个不同充电协议规范的IC芯片；所述至少两个不同充电协议规范的IC芯片通过信号线与负载依次进行通信；所述IC芯片根据所述负载反馈的电压和电流值确认所述负载的协议类型是否与所述IC芯片的协议类型匹配，并在匹配时生成反馈信号并输出给所述控制电路。
根据权利要求2所述的智能充电器的充电控制电路，其特征在于，所述至少两个不同充电协议规范的IC芯片包括至少一个通用充电协议规范的IC芯片和至少一个非通用充电协议规范的IC芯片；所述非通用充电协议规范的IC芯片先于所述通用充电协议规范的IC芯片与所述负载进行通信。
根据权利要求3所述的智能充电器的充电控制电路，其特征在于，所述通用充电协议规范的IC芯片包括TYPE-C充电协议规范的IC芯片、QC充电协议规范的IC芯片和BC充电协议规范的IC芯片中的至少一种。
根据权利要求1所述的智能充电器的充电控制电路，其特征在于，所述充电电路包括反馈电路、PWM驱动电路、变压整流电路以及电流设定电路；

所述控制电路包括电压控制信号输出端；所述反馈电路分别与所述电压控制信号输出端、所述PWM驱动电路连接；所述反馈电路用于根据所述电压控制信号生成反馈电压给所述PWM驱动电路；所述PWM驱动电路用于根据所述反馈电压对输入电压进行调整后输出；所述变压整流电路用于对所述PWM驱动电路输出的电压进行变压整流后输出给所述负载；所述电流设定电路用于根据所述反馈信号对输出电流进行调整以输出与所述负载的充电协议类型匹配的充电电流。
根据权利要求5所述的智能充电器的充电控制电路，其特征在于，所述反馈电路包括第一至第四电阻、稳压管、第一电容、光电耦合器；所述第一电阻一端分别与所述变压整流电路的输出端、所述第三电阻连接；所述第一电阻的另一端分别与所述第二电阻、所述电压控制信号输出端连接；所述第二电阻的另一端接地；所述第三电阻上未与所述第一电阻连接的一端还与所述光电耦合器的光发生器的正极连接；所述光电耦合器的光发生器的负极与所述稳压管的负极连接；所述稳压管的控制端串联所述第四电阻、所述第一电容后与所述电压控制信号输出端连接；所述稳压管的正极接地；所述光电耦合器的光接收器则与所述PWM驱动电路连接。
根据权利要求5所述的智能充电器的充电控制电路，其特征在于，所述充电电路还包括辅助电源电路；所述辅助电源电路用于向所述PWM驱动电路供电。
根据权利要求5所述的智能充电器的充电控制电路，其特征在于，所述充电电路还包括消磁电路；所述消磁电路设置于所述PWM驱动电路和所述变压整流电路之间，用于消除电磁干扰。
根据权利要求1所述的智能充电器的充电控制电路，其特征在于，还包括：

电流检测电路，与所述控制电路连接，用于对输出电流进行检测；

电压检测电路，与所述控制电路连接，用于对输出电压进行检测；以及

显示电路，与所述控制电路连接，用于在所述控制电路的控制下对所述输出电流、所述输出电压进行显示。
根据权利要求9所述的智能充电器的充电控制电路，其特征在于，所述控制电路用于根据所述输出电流、所述输出电路计算获得输出功率，并控制所述显示电路对所述输出功率进行显示。
一种智能充电器，其特征在于，包括输入接口、输出接口、电压输入装置以及印刷电路板；所述印刷电路板上设置有充电控制电路；所述充电控制电路包括：

负载检测电路，与所述输出接口连接，用于对接入智能充电器的负载的充电协议类型进行检测识别，并根据识别到的充电协议类型生成反馈信号；

电压输入电路，与所述电压输入装置连接，用于供用户输入调节电压值；

控制电路，分别与所述负载检测电路、所述电压输入电路连接；所述控制电路用于接收所述反馈信号和所述调节电压值并根据所述反馈信号或者所述调节电压值生成电压控制信号；以及

充电电路，与所述控制电路、所述输入接口连接，用于根据所述电压控制信号对输入电压进行调整后形成输出电压给所述负载充电。
根据权利要求11所述的智能充电器，其特征在于，所述负载检测电路包括至少两个不同充电协议规范的IC芯片；所述至少两个不同充电协议规范的IC芯片通过信号线与负载依次进行通信；所述IC芯片根据所述负载反馈的电压和电流值确认所述负载的协议类型是否与所述IC芯片的协议类型匹配，并在匹配时生成反馈信号并输出给所述控制电路。
根据权利要求12所述的智能充电器的充电控制电路，其特征在于，所述至少两个不同充电协议规范的IC芯片包括至少一个通用充电协议规范的IC芯片和至少一个非通用充电协议规范的IC芯片；所述非通用充电协议规范的IC芯片先于所述通用充电协议规范的IC芯片与所述负载进行通信。
根据权利要求13所述的智能充电器的充电控制电路，其特征在于，所述通用充电协议规范的IC芯片包括TYPE-C充电协议规范的IC芯片、QC充电协议规范的IC芯片和BC充电协议规范的IC芯片中的至少一种。
根据权利要求11所述的智能充电器的充电控制电路，其特征在于，所述充电电路包括反馈电路、PWM驱动电路、变压整流电路以及电流设定电路；

所述控制电路包括电压控制信号输出端；所述反馈电路分别与所述电压控制信号输出端、所述PWM驱动电路连接；所述反馈电路用于根据所述电压控制信号生成反馈电压给所述PWM驱动电路；所述PWM驱动电路用于根据所述反馈电压对输入电压进行调整后输出；所述变压整流电路用于对所述PWM驱动电路输出的电压进行变压整流后输出给所述负载；所述电流设定电路用于根据所述反馈信号对输出电流进行调整以输出与所述负载的充电协议类型匹配的充电电流。
根据权利要求15所述的智能充电器的充电控制电路，其特征在于，所述反馈电路包括第一至第四电阻、稳压管、第一电容、光电耦合器；所述第一电阻一端分别与所述变压整流电路的输出端、所述第三电阻连接；所述第一电阻的另一端分别与所述第二电阻、所述电压控制信号输出端连接；所述第二电阻的另一端接地；所述第三电阻上未与所述第一电阻连接的一端还与所述光电耦合器的光发生器的正极连接；所述光电耦合器的光发生器的负极与所述稳压管的负极连接；所述稳压管的控制端串联所述第四电阻、所述第一电容后与所述电压控制信号输出端连接；所述稳压管的正极接地；所述光电耦合器的光接收器则与所述PWM驱动电路连接。
根据权利要求15所述的智能充电器的充电控制电路，其特征在于，所述充电电路还包括辅助电源电路；所述辅助电源电路用于向所述PWM驱动电路供电。
根据权利要求15所述的智能充电器的充电控制电路，其特征在于，所述充电电路还包括消磁电路；所述消磁电路设置于所述PWM驱动电路和所述变压整流电路之间，用于消除电磁干扰。
根据权利要求11所述的智能充电器的充电控制电路，其特征在于，所述充电控制电路还包括：

电流检测电路，与所述控制电路连接，用于对输出电流进行检测；

电压检测电路，与所述控制电路连接，用于对输出电压进行检测；以及

显示电路，与所述控制电路连接，用于在所述控制电路的控制下对所述输出电流、所述输出电压进行显示。
根据权利要求19所述的智能充电器的充电控制电路，其特征在于，所述控制电路用于根据所述输出电流、所述输出电路计算获得输出功率，并控制所述显示电路对所述输出功率进行显示。