一種ac-dc反激式充電電路及充電器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明適用于集成電路領(lǐng)域，提供了一種AC?DC反激式充電電路及充電器，該電路包括：整流單元，用于對交流電進行整流；輸出電壓控制單元，用于根據(jù)輸出電壓生成電壓轉(zhuǎn)換控制信號；電壓轉(zhuǎn)換單元，用于根據(jù)電壓轉(zhuǎn)換控制信號進行電壓轉(zhuǎn)換，分別生成第一直流電壓和第二直流電壓；反饋單元，用于將直流電壓反饋給輸出電壓控制單元；第一、第二降壓單元，用于分別對第一、第二直流電壓進行降壓處理，輸出第一、第二路快充充電電壓以及第一普通充電電壓。本發(fā)明全部采用降壓方式進行AC?DC轉(zhuǎn)換，輸出多組充電電壓，比升壓方式大大節(jié)省了成本，效率高，并且可以同時輸出多組快充電壓和普通充電電壓，進一步滿足了更多的用戶需求，提高了用戶體驗。
【專利說明】
一種AC-DC反激式充電電路及充電器
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于集成電路領(lǐng)域，尤其涉及一種AC-DC反激式充電電路及充電器。
【背景技術(shù)】
[0002]為滿足便攜式設(shè)備長時間供電的要求，設(shè)備內(nèi)部配備的電池容量越來越大。根據(jù)傳統(tǒng)的充電模式，對于電池充電的時間越來越長。為提升充電速度，縮短充電時間，很多公司都發(fā)布了快速充電方法和相關(guān)協(xié)議。在這種狀況下，為便攜式設(shè)備配備的AC/DC充電器也需要具有相應(yīng)的快速充電功能。這些AC/DC充電器一般都配備了一個或多個標準的USB輸出端口。近期又出現(xiàn)了裝備有多個USB輸出口的電源排插。
[0003]在現(xiàn)有的電源排插解決方案中，多采用單繞組輸出一個固定電壓，后續(xù)采用多個升壓(BOOST)控制器，輔以快速充電接口協(xié)議芯片來實現(xiàn)快速充電的輸出。這種實現(xiàn)方式主要的缺陷是方案成本高，整體的轉(zhuǎn)換效率低。本發(fā)明采用了全新的拓撲架構(gòu)，可以實現(xiàn)成本與性能的雙重優(yōu)化。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明實施例的目的在于提供一種AC-DC反激式充電電路，旨在解決現(xiàn)有AC-DC快電方案無法同時進行普通充電和快速充電，以及成本高的問題。
[0005]本發(fā)明實施例是這樣實現(xiàn)的，一種AC-DC反激式充電電路，所述電路包括:
[0006]整流單元，用于對交流電進行整流，所述整流單元的輸入端與交流電源連接；
[0007]輸出電壓控制單元，用于根據(jù)輸出電壓生成電壓轉(zhuǎn)換控制信號，所述輸出電壓控制單元的第一輸入端與所述整流單元的輸出端連接；
[0008]電壓轉(zhuǎn)換單元，用于根據(jù)所述電壓轉(zhuǎn)換控制信號進行電壓轉(zhuǎn)換，所述電壓轉(zhuǎn)換單元具有兩路輸出，分別生成第一直流電壓和第二直流電壓，所述第一直流電壓高于所述第二直流電壓，所述電壓轉(zhuǎn)換單元的第一輸入端與所述整流單元的輸出端連接，所述電壓轉(zhuǎn)換單元的第二輸入端與所述輸出電壓控制單元的第一輸出端連接，所述電壓轉(zhuǎn)換單元的第三輸入端與所述輸出電壓控制單元的第二輸出端連接；
[0009]反饋單元，用于將所述電壓轉(zhuǎn)換單元輸出的第二直流電壓反饋給所述輸出電壓控制單元，所述反饋單元的一個或多個輸入端與所述電壓轉(zhuǎn)換單元的一個或多個輸出端分別對應(yīng)連接，所述反饋單元的輸出端與所述輸出電壓控制單元的反饋端連接；
[0010]第一降壓單元，用于對所述第一直流電壓進行降壓處理，并根據(jù)負載端要求的電壓指令轉(zhuǎn)換并輸出第一路快充充電電壓，所述第一降壓單元的輸入端與所述電壓轉(zhuǎn)換單元的第一路輸出連接；
[0011 ]第二降壓單元，用于對第二直流電壓進行降壓處理，生成第二路快充充電電壓和第一普通充電電壓，所述第一路快充充電電壓高于所述第二路快充充電電壓，所述第二降壓單元的輸入端與所述電壓轉(zhuǎn)換單元的第二路輸出連接。
[0012]本發(fā)明實施例的另一目的在于，提供一種包括上述AC-DC反激式充電電路的充電器。
[0013]本發(fā)明實施例由于全部采用降壓方式進行AC-DC轉(zhuǎn)換，輸出多組充電電壓，比升壓方式大大節(jié)省了成本，效率高，并且可以同時輸出多組快充電壓和普通充電電壓，可同時滿足多用戶需求，提高了用戶體驗。
【附圖說明】
[0014]圖1為本發(fā)明實施例提供的AC-DC反激式充電電路的結(jié)構(gòu)圖；
[0015]圖2為本發(fā)明實施例提供的AC-DC反激式充電電路的示例電路圖。
【具體實施方式】
[0016]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應(yīng)當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。此外，下面所描述的本發(fā)明各個實施方式中所涉及到的技術(shù)特征只要彼此之間未構(gòu)成沖突就可以相互組合。
[0017]本發(fā)明實施例全部采用降壓方式進行AC-DC轉(zhuǎn)換，輸出多組充電電壓，比升壓方式大大節(jié)省了成本，提高了效率，并且可以同時輸出多組快充電壓和普通充電電壓，可同時滿足了多用戶的需求，提高了用戶體驗。
[0018]圖1示出了本發(fā)明實施例提供的AC-DC反激式充電電路的結(jié)構(gòu)，為了便于說明，僅不出了與本發(fā)明相關(guān)的部分。
[0019]該AC-DC反激式充電電路可應(yīng)用于各種電源充電器中，該電路包括:
[0020]整流單元11，用于對交流電進行整流，整流單元11的輸入端與交流電源連接；
[0021]在本發(fā)明的一個實施例中，整流單元可以采用整流橋和儲能器件實現(xiàn)。
[0022]輸出電壓控制單元12，用于根據(jù)輸出電壓要求生成電壓轉(zhuǎn)換控制信號，輸出電壓控制單元12的第一輸入端與整流單元11的輸出端連接；
[0023]在本發(fā)明實施例中，輸出電壓控制單元12根據(jù)維持輸出電壓恒定的要求，生成對電源轉(zhuǎn)換單元的控制信號，電源轉(zhuǎn)換單元將整流單元輸出的高壓直流電壓轉(zhuǎn)換為要求的低壓直流輸出，以滿足對負載充電的要求。
[0024]電壓轉(zhuǎn)換單元13，用于根據(jù)電壓轉(zhuǎn)換控制信號進行電壓轉(zhuǎn)換，電壓轉(zhuǎn)換單元13具有兩路輸出，分別生成第一直流電壓(例如20V/2A)和第二直流電壓(例如5V/3A)，第一直流電壓高于第二直流電壓，電壓轉(zhuǎn)換單元13的第一輸入端與整流單元11的輸出端連接，電壓轉(zhuǎn)換單元13的第二輸入端與輸出電壓控制單元12的第一輸出端連接，電壓轉(zhuǎn)換單元13的第三輸入端與輸出電壓控制單元12的第二輸出端連接；
[0025]作為本發(fā)明一優(yōu)選實施例，電壓轉(zhuǎn)換單元13還可以包括第三路輸出，生成第三直流電壓，該第三直流電壓高于第二直流電壓且低于第一直流電壓；
[0026]該AC-DC反激式充電電路還包括第三降壓單元，第三降壓單元的輸入端與電壓轉(zhuǎn)換單元13的第三路輸出連接。
[0027]當然根據(jù)用戶需要電壓轉(zhuǎn)換單元還可以包括第四及第五路輸出，每一路輸出的電壓高低可以根據(jù)用戶需求設(shè)置。
[0028]反饋單元14，用于將電壓轉(zhuǎn)換單元13輸出的直流電壓反饋給輸出電壓控制單元12，反饋單元14的多個輸入端與電壓轉(zhuǎn)換單元13的多個輸出端分別對應(yīng)連接，反饋單元14的輸出端與輸出電壓控制單元12的反饋端連接；
[0029]第一降壓單元15，用于對第一直流電壓進行降壓處理，并通過快速充電協(xié)議檢測單元檢測負載所要求的電壓指令，根據(jù)電壓指令輸出第一路快充充電電壓，第一降壓單元15的輸入端與電壓轉(zhuǎn)換單元13的第一路輸出連接；
[0030]在本發(fā)明實施例中，第一降壓單元主要針對于較高電壓的快充方式，例如可以提供9V、12V、20V的大電流充電，并且可以自動識別負載端所要求的輸出電壓進行選擇性輸出，例如負載要求提供12V充電電源，那么第一降壓單元檢測到負載的指令后后向負載輸出12V的充電電壓，此處并不限定輸出電壓以及電流的大小，可以根據(jù)用戶需求具體設(shè)置。
[0031]第二降壓單元16，用于對第二直流電壓進行降壓處理，生成第二路快充充電電壓和第一普通充電電壓，第一路快充充電電壓高于所述第二路快充充電電壓，第二降壓單元16的輸入端與電壓轉(zhuǎn)換單元13的第二路輸出連接。
[0032]在本發(fā)明實施例中，第二降壓單元16可以以并聯(lián)的方式輸出多個充電電壓，既可以是大電流的快充模式，也可以是小電流的普通充電模式，且第二降壓單元輸出的電壓要小于第一降壓單元輸出的電壓。
[0033]本發(fā)明實施例由于全部采用降壓方式進行AC-DC轉(zhuǎn)換，輸出多組充電電壓，比升壓方式大大節(jié)省了成本，效率高，并且可以同時輸出多組快充電壓和普通充電電壓，可以同時滿足多個的用戶需求，提高了用戶體驗。
[0034]圖2示出了本發(fā)明實施例提供的AC-DC反激式充電電路的示例電路結(jié)構(gòu)。
[0035]其中，整流單元11包括整流橋和電容Cl，將輸入的交流電整流變換為高壓直流電，通過電容Cl進行儲能，并與輸出電壓控制單元12和電壓變換單元13相連;所述電容Cl的一端與整流單元11輸出的正電壓相連，Cl的另一端與整流單元11輸出的地線相連；
[0036]輸出電壓控制單元12包括:
[0037]電容C2、電阻R1、電阻R2、電阻R3以及脈寬調(diào)制模塊PffM 1C；
[0038]脈寬調(diào)制模塊PWMIC的HV引腳為輸出電壓控制單元12的第一輸入端與電容Cl的正電壓一端連接，脈寬調(diào)制模塊PWM IC的驅(qū)動信號GATE引腳與第一開關(guān)管Ql的控制端連接，第一開關(guān)管Ql的輸入端為輸出電壓控制單元12的第一輸出端，第一開關(guān)管Ql的輸出端與脈寬調(diào)制模塊PWM IC的CS引腳連接，脈寬調(diào)制模塊PffM IC的CS引腳還通過所述電阻Rl接地，脈寬調(diào)制模塊PWM IC的FB引腳為輸出電壓控制單元的反饋端與反饋單元的輸出端連接，所述脈寬調(diào)制模塊的FB引腳為所述輸出電壓控制單元的反饋端，脈寬調(diào)制模塊PWM IC的VS引腳同時與電容C2的一端、電阻R2的一端和電阻R3的一端連接，電容C2的另一端和電阻R3的另一端同時接地，電阻R2的另一端為輸出電壓控制單元12的第二輸出端與電壓轉(zhuǎn)換單元13中變壓器繞組Na的一端相連。
[0039]電壓轉(zhuǎn)換單元13包括:
[0040]多繞組變壓器Tl和低壓側(cè)整流單元131，該低壓側(cè)整流單元131包括整流管Dl、整流管D2、電容C3、電容C4;
[0041]多繞組變壓器Tl的繞組個數(shù)和低壓側(cè)整流單元131的電流個數(shù)可根據(jù)需要進行調(diào)整。圖2所示的為一個兩路輸出的實施例。
[0042]多繞組變壓器Tl的原邊包括第一線圈Np和第二線圈Na，多繞組變壓器Tl的副邊包括第三線圈Ns1和第四線圈Ns2;
[0043]第一線圈Np的異名端為電壓轉(zhuǎn)換單元13的第一輸入端，第一線圈Np的同名端為電壓轉(zhuǎn)換單元13的第二輸入端，第二線圈Na的同名端為電壓轉(zhuǎn)換單元13的第三輸入端，第二線圈Na的異名端接地；
[0044]第三線圈Ns1的同名端與整流管Dl的陽極連接，整流管Dl的陰極為電壓轉(zhuǎn)換單元13的第一輸出端與電容C3的一端連接，第三線圈Ns1的異名端為電壓轉(zhuǎn)換單元13的第二輸出端與電容C3的另一端連接；
[0045]第四線圈Ns2的同名端與整流管D2的陽極連接，整流管D2的陰極為電壓轉(zhuǎn)換單元13的第三輸出端與電容C4的一端連接，第四線圈Ns2的異名端為電壓轉(zhuǎn)換單元13的第四輸出端與電容C4的另一端連接。
[0046]整流管Dl和電容C3將由多繞組變壓器Tl傳送過來的交流電壓整流變換成為低壓的第一直流電壓。整流管Dl的一端與多繞組變壓器Tl的一個繞組Ns1的一端相連，另一端與電容C3的一端相連，構(gòu)成了第一直流電壓的正電壓端，繞組Nsi的另一端與電容C3的另一端相連，并構(gòu)成第一直流電壓的地線端。整流管D2和電容C4將由多繞組變壓器Tl傳送過來的交流電壓整流變換成為低壓的第一直流電壓。整流管D2的一端與多繞組變壓器Tl的一個繞組NS2的一端相連，另一端與電容(34的一端相連，構(gòu)成了第二直流電壓的正電壓端。繞組NS2的另一端與電容C4的另一端相連，并構(gòu)成第二直流電壓的地線端。
[0047]電壓轉(zhuǎn)換單元13的第二路輸出通過光耦反饋電路14采樣到脈寬調(diào)制模塊PWMIC的FB引腳，輸出電壓控制單元12根據(jù)該反饋信號產(chǎn)生控制電壓轉(zhuǎn)換單元13中第一開關(guān)管Ql的控制信號，通過調(diào)節(jié)第一開關(guān)管的導(dǎo)通時間，通過多繞組變壓器Tl的原邊圈Np和副邊圈Ns2的匝比關(guān)系，可控制電壓轉(zhuǎn)換單元的第二路輸出電壓；同時，多繞組變壓器Tl的原邊圈Np和副邊圈Ns1的匝比關(guān)系可調(diào)節(jié)電壓轉(zhuǎn)換單元13的第一路輸出電壓。
[0048]優(yōu)選地，第一開關(guān)管Ql為N型MOS管，N型MOS管的柵極為第一開關(guān)管Ql的控制端，N型MOS管的漏極為第一開關(guān)管Ql的輸入端，N型MOS管的源極為第一開關(guān)管Ql的輸出端。
[0049]優(yōu)選地，第一降壓單元15為基于QC2.0或QC3.0的智能降壓芯片(BUCK 1C)，可根據(jù)負載所要求的指令，提供所需的輸出電壓。
[0050]優(yōu)選地，第二降壓單元16為USB開關(guān)限流芯片(SWITCH)，可根據(jù)負載的要求配置為快速充電輸出端口或者普通充電端口。
[0051]作為本發(fā)明一優(yōu)選實施例，反饋單元14為光耦反饋電路。
[0052]本發(fā)明實施例的另一目的在于，提供一種包括上述AC-DC反激式充電電路的充電器。
[0053]本發(fā)明實施例由于全部采用降壓方式進行AC-DC轉(zhuǎn)換，輸出多組充電電壓，比升壓方式大大節(jié)省了成本，提高了效率高，并且可以同時輸出多組快充電壓和普通充電電壓，可以滿足多個的用戶需求，提高了用戶體驗。
[0054]以上僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種AC-DC反激式充電電路，其特征在于，所述電路包括: 整流單元，用于對交流電進行整流，所述整流單元的輸入端與交流電源連接； 輸出電壓控制單元，用于根據(jù)輸出電壓生成電壓轉(zhuǎn)換控制信號，所述輸出電壓控制單元的第一輸入端與所述整流單元的輸出端連接； 電壓轉(zhuǎn)換單元，用于根據(jù)所述電壓轉(zhuǎn)換控制信號進行電壓轉(zhuǎn)換，所述電壓轉(zhuǎn)換單元具有兩路輸出，分別生成第一直流電壓和第二直流電壓，所述第一直流電壓高于所述第二直流電壓，所述電壓轉(zhuǎn)換單元的第一輸入端與所述整流單元的輸出端連接，所述電壓轉(zhuǎn)換單元的第二輸入端與所述輸出電壓控制單元的第一輸出端連接，所述電壓轉(zhuǎn)換單元的第三輸入端與所述輸出電壓控制單元的第二輸出端連接； 反饋單元，用于將所述電壓轉(zhuǎn)換單元輸出的第二直流電壓反饋給所述輸出電壓控制單元，所述反饋單元的一個或多個輸入端與所述電壓轉(zhuǎn)換單元的一個或多個輸出端分別對應(yīng)連接，所述反饋單元的輸出端與所述輸出電壓控制單元的反饋端連接； 第一降壓單元，用于對所述第一直流電壓進行降壓處理，并根據(jù)負載端要求的電壓指令轉(zhuǎn)換并輸出第一路快充充電電壓，所述第一降壓單元的輸入端與所述電壓轉(zhuǎn)換單元的第一路輸出連接； 第二降壓單元，用于對第二直流電壓進行降壓處理，生成第二路快充充電電壓和第一普通充電電壓，所述第一路快充充電電壓高于所述第二路快充充電電壓，所述第二降壓單元的輸入端與所述電壓轉(zhuǎn)換單元的第二路輸出連接。2.如權(quán)利要求1所述的電路，其特征在于，所述電壓轉(zhuǎn)換單元還包括第三路輸出，生成第三直流電壓，所述第三直流電壓高于所述第二直流電壓且低于所述第一直流電壓； 所述電路還包括第三降壓單元，所述第三降壓單元的輸入端與所述電壓轉(zhuǎn)換單元的第三路輸出連接。3.如權(quán)利要求1所述的電路，其特征在于，所述輸出電壓控制單元包括: 電容C2、電阻R1、電阻R2、電阻R3、第一開關(guān)管Ql以及脈寬調(diào)制模塊； 所述脈寬調(diào)制模塊的HV引腳為所述輸出電壓控制單元的第一輸入端，所述脈寬調(diào)制模塊的驅(qū)動信號GATE引腳與所述第一開關(guān)管Ql的控制端連接，所述第一開關(guān)管Ql的輸入端為所述輸出電壓控制單元的第一輸出端，所述第一開關(guān)管Ql的輸出端與所述脈寬調(diào)制模塊的CS引腳連接，所述脈寬調(diào)制模塊的CS引腳還通過所述電阻Rl接地，所述脈寬調(diào)制模塊的FB引腳為所述輸出電壓控制單元的反饋端，所述脈寬調(diào)制模塊的VS引腳同時與所述電容C2的一端、所述電阻R2的一端和所述電阻R3的一端連接，所述電容C2的另一端和所述電阻R3的另一端同時接地，所述電阻R2的另一端為所述輸出電壓控制單元的第二輸出端。4.如權(quán)利要求3所述的電路，其特征在于，所述第一開關(guān)管Ql為N型MOS管，所述N型MOS管的柵極為所述第一開關(guān)管Ql的控制端，所述N型MOS管的漏極為所述第一開關(guān)管Ql的輸入端，所述N型MOS管的源極為所述第一開關(guān)管Ql的輸出端。5.如權(quán)利要求3所述的電路，其特征在于，所述電壓轉(zhuǎn)換單元的第一路輸出包括第一輸出端和第二輸出端，所述電壓轉(zhuǎn)換單元的第二路輸出包括第三輸出端和第四輸出端，所述電壓轉(zhuǎn)換單元還包括多繞組變壓器Tl和整流管Dl、整流管D2、電容C3、電容C4; 所述多繞組變壓器Tl的原邊包括第一線圈Np和第二線圈Na，所述多繞組變壓器的副邊包括第三線圈Ns1和第四線圈Ns2; 所述第一線圈Np的異名端為所述電壓轉(zhuǎn)換單元的第一輸入端，所述第一線圈Np的同名端為所述電壓轉(zhuǎn)換單元的第二輸入端，所述第二線圈Na的同名端為所述電壓轉(zhuǎn)換單元的第三輸入端，所述第二線圈Na的異名端接地； 所述第三線圈?^的同名端與所述整流管Dl的陽極連接，所述整流管Dl的陰極為所述電壓轉(zhuǎn)換單元的第一輸出端與所述電容C3的一端連接，所述第三線圈Ns1的異名端為所述電壓轉(zhuǎn)換單元的第二輸出端與所述電容C3的另一端連接； 所述第四線圈Ns2的同名端與所述整流管D2的陽極連接，所述整流管D2的陰極為所述電壓轉(zhuǎn)換單元的第三輸出端與所述電容C4的一端連接，所述第四線圈Ns2的異名端為所述電壓轉(zhuǎn)換單元的第四輸出端與所述電容C4的另一端連接。6.如權(quán)利要求1所述的電路，其特征在于，所述第一降壓單元為基于QC2.0或QC3.0的智能降壓芯片，所述第一快充電壓高于所述第二快充電壓。7.如權(quán)利要求1所述的電路，其特征在于，所述第二降壓單元為USB開關(guān)降壓芯片，可輸出第二路快充充電電壓，以及普通充電電壓。8.如權(quán)利要求1所述的電路，其特征在于，所述反饋單元為光耦反饋電路，用于采樣輸出電壓到輸出電壓控制單元，從而控制電壓轉(zhuǎn)換單元的輸出。9.一種充電器，其特征在于，所述充電器包括如權(quán)利要求1至8任一項所述的AC-DC反激式充電電路。
【文檔編號】H02J7/04GK105871040SQ201610330220
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年5月18日
【發(fā)明人】林信生, 馬勛, 鄧海飛
【申請人】深圳寶礫微電子有限公司