CN209805433U - 一种充电电路及装置 - Google Patents

Abstract

一种充电电路及装置，其包括用于提供初始电压的供电模块；与所述供电模块连接，用于识别被充电设备的端口类型并对所述初始电压进行调节后，输出优化电压的转换模块；与所述转换模块连接，用于检测所述优化电压的检测模块；以及与所述转换模块连接，用于接收所述优化电压并输出给所述被充电设备的输出模块。上述的充电电路及装置通过转换模块识别接入的被充电设备的端口类型，并根据被充电设备的端口类型相应地进行电压调节，将初始电压转换为满足被充电设备所需的优化电压后，输出供给被充电设备进行充电；同时，通过检测模块实时检测优化电压的值。因此，本实用新型提供的充电电路及装置充电效率高，且安全性高。

Description

一种充电电路及装置

技术领域

本实用新型属于电源电路技术领域，尤其涉及一种充电电路及装置。

背景技术

目前，传统的充电电路只具有为被充电设备提供充电电流的功能，却无法根据接入的不同被充电设备的充电需求调整充电电流的大小，充电效率低；且由于传统的充电电路无法实时检测电路中的电流，因此安全性低。

因此，传统的充电电路存在着无法调整充电电流的大小以及无法实时检测电路中的电流，导致充电效率低和安全性低的问题。

发明内容

有鉴于此，本实用新型实施例提供了一种充电电路及装置，旨在解决传统的技术方案中存在的充电效率低以及安全性低的问题。

本实用新型实施例的第一方面提供了一种充电电路，包括：

与供电模块连接，用于识别被充电设备的端口类型并对所述供电模块提供的初始电压进行转换后，输出优化电压的转换模块；

与所述转换模块连接，用于接收所述优化电压并输出给所述被充电设备的输出模块；以及

与所述转换模块连接，用于检测所述优化电压的检测模块。

可选的，所述转换模块包括：

转换芯片和采样电阻；

所述转换芯片的电信号输入端以及使能端连接所述供电模块，电信号输出端、第一数据信号端以及第二数据信号端连接所述输出模块；所述采样电阻串接在所述电信号输出端与所述输出模块的连接线上。

可选的，所述转换模块还包括：

第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第一电容以及第二电容；

所述第一电阻、第二电阻以及第三电阻串联连接在所述转换芯片的复位端与电源地之间；所述第四电阻串接在所述使能端的引出线上；所述第五电阻的第一端连接所述使能端，第二端接地；所述第一电容与所述第二电容并联连接在所述电信号输出端与电源地之间。

可选的，所述检测模块包括：

运放芯片、第一磁珠、第三电容以及第四电容；

所述运放芯片的正相输入端以及反相输入端连接所述转换模块，所述第一磁珠串接在所述运放芯片的电源输入端的引出线上，所述第三电容与所述第四电容并联连接在所述电源输入端和电源地之间。

可选的，所述输出模块包括：

接插器、第五电容、第六电容以及第七电容；

所述接插器的电信号接收端、第一数据通信端以及第二数据通信端连接所述转换模块；所述第五电容、所述第六电容以及所述第七电容相互并联连接在所述电信号接收端与电源地之间。

可选的，所述端口类型包括Mini USB端口、Micro USB端口、Type-C端口以及Lighting端口。

本实用新型实施例的第二方面提供了一种充电装置，包括所述充电电路，还包括所述供电模块。

可选的，所述供电模块包括：

直流转换器、第二磁珠、第六电阻、第七电阻、第八电阻、第八电容以及第九电容；

所述直流转换器的电压输出端以及工作使能端连接所述转换模块；所述第二磁珠的第一端连接直流电源，第二端连接所述直流转换器的电压输入端；所述第八电容与所述第九电容并联连接在所述直流转换器的电压输出端和电源地之间；所述第六电阻的第一端连接所述直流转换器的电压调节端，第二端接地；第七电阻的第一端连接参考电源，第二端连接所述直流转换器的工作使能端；所述第八电阻串接在所述工作使能端的引出线上。

可选的，所述直流转换器采用被配置为将所述直流电源进行电压变换的直流转换芯片实现。

上述的充电电路及装置通过转换模块识别接入的被充电设备的端口类型，并根据被充电设备的端口类型相应地进行电压调节，将初始电压转换为满足被充电设备所需的优化电压后，输出供给被充电设备进行充电；同时，通过检测模块实时检测优化电压的值。因此，本实用新型提供的充电电路及装置充电效率高，且安全性高。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，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实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型一实施例提供的充电电路的结构示意图；

图2为图1所示的充电电路的示例电路原理图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型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实用新型，并不用于限定本实用新型。

请参阅图1，本实用新型一实施例提供的充电电路的结构示意图，为了便于说明，仅示出了与本实施例相关的部分，详述如下：

一种充电电路，包括：供电模块10、转换模块20、检测模块30以及输出模块40。

转换模块20与供电模块10连接，用于识别被充电设备的端口类型并对初始电压进行调节后，输出优化电压。

检测模块30与转换模块20连接，用于检测优化电压。

输出模块40与转换模块20连接，用于接收优化电压并输出给被充电设备。

上述的充电电路通过转换模块20识别接入的被充电设备的端口类型，并根据被充电设备的端口类型相应地进行电压调节，将初始电压转换为满足被充电设备所需的优化电压后，输出供给被充电设备进行充电；同时，通过检测模块30实时检测优化电压的值。因此，本实用新型提供的充电电路充电效率高，且安全性高。

在一可选实施例中，本实用新型转换模块至少可识别端口类型包括Mini USB端口、Micro USB端口、Type-C端口以及Lighting端口。

请参阅图2，为图1所示的充电电路的示例电路原理图。为了便于说明，仅示出了与本实施例相关的部分，详述如下：

在一可选实施例中，上述转换模块20包括转换芯片U5和采样电阻R0。转换芯片U5的电信号输入端(图2采用VIN表示)以及使能端(图2采用ENB表示)连接供电模块10，电信号输出端(图2采用OUT表示)、第一数据信号端(图2采用DM表示)以及第二数据信号(图2采用DP表示)端连接输出模块40；采样电阻R0串接在电信号输出端与输出模块40的连接线上。

转换芯片U5的电信号输入端以及使能端连接供电模块10，其中，电信号输入端用于接收供电模块10输出的初始电压，使能端用于接收供电模块10输出的使能电压，当使能电压达到预设阈值时，转换芯片U5开始工作。电信号输出端连接输出模块40、用于输出优化电压至输出模块40，以使输出模块40供给优化电压给接入的被充电设备。第一数据信号端以及第二数据信号端连接输出模块40，用于检测接入输出模块40的被充电设备的端口类型，以使转换芯片U5根据识别出的端口类型信息相应调节输入的初始电压，输出优化电压。

其中，转换芯片U5采用型号为UC2501的USB限流开关芯片，该芯片集成了USB充电器仿真器，具有自动主机充电器识别电路和可调限流电源开关，自动主机充电器识别电路可识别接入的被充电设备的端口类型，并可进行限流电源开关的自动转换，从而调节输入的初始电压、输出优化电压，供接入的被充电设备充电。在具体应用中，本实用新型提供的转换芯片U5至少可识别端口类型包括Mini USB端口、Micro USB端口、Type-C端口以及Lighting端口。

采样电阻R0的阻值为0.01欧姆。采样电阻R0设置在电信号输出端与输出模块40的连接线上，共检测模块30进行电压采样，以实时检测优化电压的值，确保充电电路的安全性，以免优化电压出现异常时无法及时发现，导致损坏充电电路和接入电路的被充电设备。

在一可选实施例中，上述转换模块20还包括第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第一电容C1以及第二电容C2。第一电阻R1、第二电阻R2以及第三电阻R3串联连接在转换芯片U5的复位端(图2采用RSET表示)与电源地之间；第四电阻R4串接在使能端的引出线上；第五电阻R5的第一端连接使能端，第二端接地；第一电容C1与第二电容C2并联连接在电信号输出端与电源地之间。

其中，第一电阻R1的阻值为330欧姆，第二电阻的阻值为10千欧姆，第四电阻R4的阻值为330欧姆，第五电阻R5的阻值为10千欧姆；第一电容C1的容值为10微法，第二电容C2的容值为0.1微法。第一电容C1和第二电容C2为退耦电容，设置在转换芯片U5的电信号输出端以及电源地之间，用于过滤输出的优化电压中存在的高频干扰信号。在具体应用中，第一电容C1和第二电容C2采用的是陶瓷电容器，并且两者应设置在尽量靠近转换芯片U5的位置。

在一可选实施例中，上述检测模块30包括运放芯片U3、第一磁珠FB1、第三电容C3以及第四电容C4。运放芯片U3的正相输入端(图2采用IN+表示)以及反相输入端(图2采用IN-表示)连接转换模块20，第一磁珠FB1串接在运放芯片U3的电源输入端(图2采用Vin表示)的引出线上，第三电容C3与第四电容C4并联连接在电源输入端和电源地之间。

其中，运放芯片U3的型号为INA199A1，第三电容C3容值为10微法，第四电容C4的容值为0.1微法，第一磁珠FB1的阻抗为600欧姆，工作频率为100兆赫兹。

运放芯片U3的正相输入端以及反相输入端连接转换模块20，具体是连接在采样电阻R0的两端，用于检测采样电阻R0上的压降信号并将之从运放芯片U3的压降输出端(图2采用Out表示)输出给单片机，单片机根据压降信号计算出对应的电流信号，完成检测。

运放芯片U3的电源输入端输入3.3伏电压，以供运放芯片U3正常工作。第一磁珠FB1、第三电容C3以及第四电容C4用于抑制和过滤输入运放芯片U3的电压中存在的高频干扰信号，保护运放芯片U3。

在一可选实施例中，上述输出模块40包括接插器J3、第五电容C5、第六电容C6以及第七电容C7。接插器J3的电信号接收端(图2采用VBUS表示)、第一数据通信端(图2采用DM1表示)以及第二数据通信端(图2采用DP1表示)连接转换模块20；第五电容C5、第六电容C6以及第七电容C7相互并联连接在电信号接收端与电源地之间。

具体为，接插器J3的电信号接收端连接转换模块20的电信号输出端，用于接收转换模块20输出的优化电压，第一数据通信端以及第二数据通信端分别连接转换模块20的第一数据信号端以及第二数据信号端，以实现输出模块40与转换模块20之间的数据传输，在本实用新型中，尤其用于传输接入输出模块40的被充电设备的端口类型信息。

在具体应用中，接插器J3采用型号为5569-4A2的直针型接插器，第五电容C5的容值为10微法，第六电容C6的容值为0.1微法，第七电容C7为容值是100微法的极性电容，正极连接电信号接收端，负极接地。

本实用新型实施例的第二方面提供了一种充电装置，包括上述的充电电路，还包括供电模块10。

在一可选实施例中，上述供电模块10包括直流转换器U12、第二磁珠FB2、第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8、第八电容C8以及第九电容C9。直流转换器U12的电压输出端(图2采用VO+表示)以及工作使能端(图2采用EN表示)连接转换模块20；第二磁珠FB2的第一端连接直流电源，第二端连接直流转换器U12的电压输入端(图2采用VIN+表示)；第八电容C8与第九电容C9并联连接在直流转换器U12的电压输出端和电源地之间；第六电阻R6的第一端连接直流转换器U12的电压调节端(图2采用TRIM表示)，第二端接地；第七电阻R7的第一端连接参考电源，第二端连接直流转换器U12的工作使能端；第八电阻R8串接在工作使能端的引出线上。

直流转换器U12的电压输出端以及工作使能端连接转换模块20，具体为：电压输出端连接转换模块20的电信号输入端，用于输出初始电压；工作使能端连接转换模块20的使能端，两端之间还串接了第四电阻R4和第八电阻R8。第七电阻R7的第一端连接参考电源，第二端连接直流转换器U12的工作使能端，参考电源提供使能电压给转换芯片U5的使能端以及直流转换器U12的工作使能端，以使转换芯片U5和直流转换器U12工作。

在具体应用中，直流转换器U12采用被配置为将直流电源转换为参考电源的直流转换芯片实现；在一实施例中，直流转换器U12被配置为将28伏直流电源转换为5伏直流电源。第二磁珠FB2的阻抗为600欧姆，工作频率为100兆赫兹，用于抑制输入直流转换器U12的电压中存在的高频干扰信号，保护直流转换器U12。第八电容C8的容值为10微法，第九电容C9的容值为0.1微法。在具体应用中，第八电容C8和第九电容C9采用的是陶瓷电容器，并且两者应设置在尽量靠近直流转换器U12的位置。

综上所述，上述的充电电路及装置通过转换模块20识别接入的被充电设备的端口类型，并根据被充电设备的端口类型相应地进行电压调节，将初始电压转换为满足被充电设备所需的优化电压后，输出供给被充电设备进行充电；同时，通过检测模块30实时检测优化电压的值。因此，本实用新型提供的充电电路及装置充电效率高，且安全性高。

在本文对各种器件和电路描述了各种实施方式。阐述了很多特定的细节以提供对如在说明书中描述的和在附图中示出的实施方式的总结构、功能、制造和使用的彻底理解。然而本领域中的技术人员将理解，实施方式可在没有这样的特定细节的情况下被实施。在其它实例中，详细描述了公知的操作、部件和元件，以免使在说明书中的实施方式难以理解。本领域中的技术人员将理解，在本文和所示的实施方式是非限制性例子，且因此可认识到，在本文公开的特定的结构和功能细节可以是代表性的且并不一定限制实施方式的范围。

以上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，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种充电电路，其特征在于，包括：

与供电模块连接，用于识别被充电设备的端口类型并对所述供电模块提供的初始电压进行转换后，输出优化电压的转换模块；

与所述转换模块连接，用于接收所述优化电压并输出给所述被充电设备的输出模块；以及

与所述转换模块连接，用于检测所述优化电压的检测模块。

2.如权利要求1所述的充电电路，其特征在于，所述转换模块包括：

转换芯片和采样电阻；

所述转换芯片的电信号输入端以及使能端连接所述供电模块，电信号输出端、第一数据信号端以及第二数据信号端连接所述输出模块；所述采样电阻串接在所述电信号输出端与所述输出模块的连接线上。

3.如权利要求2所述的充电电路，其特征在于，所述转换模块还包括：

第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第一电容以及第二电容；

所述第一电阻、第二电阻以及第三电阻串联连接在所述转换芯片的复位端与电源地之间；所述第四电阻串接在所述使能端的引出线上；所述第五电阻的第一端连接所述使能端，第二端接地；所述第一电容与所述第二电容并联连接在所述电信号输出端与电源地之间。

4.如权利要求1所述的充电电路，其特征在于，所述检测模块包括：

运放芯片、第一磁珠、第三电容以及第四电容；

所述运放芯片的正相输入端以及反相输入端连接所述转换模块，所述第一磁珠串接在所述运放芯片的电源输入端的引出线上，所述第三电容与所述第四电容并联连接在所述电源输入端和电源地之间。

5.如权利要求1所述的充电电路，其特征在于，所述输出模块包括：

接插器、第五电容、第六电容以及第七电容；

所述接插器的电信号接收端、第一数据通信端以及第二数据通信端连接所述转换模块；所述第五电容、所述第六电容以及所述第七电容相互并联连接在所述电信号接收端与电源地之间。

6.如权利要求1所述的充电电路，其特征在于，所述端口类型包括Mini USB端口、MicroUSB端口、Type-C端口以及Lighting端口。

7.一种充电装置，其特征在于，包括如权利要求1至6任一项所述的充电电路，还包括所述供电模块。

8.如权利要求7所述的充电装置，其特征在于，所述供电模块包括：

直流转换器、第二磁珠、第六电阻、第七电阻、第八电阻、第八电容以及第九电容；

所述直流转换器的电压输出端以及工作使能端连接所述转换模块；所述第二磁珠的第一端连接直流电源，第二端连接所述直流转换器的电压输入端；所述第八电容与所述第九电容并联连接在所述直流转换器的电压输出端和电源地之间；所述第六电阻的第一端连接所述直流转换器的电压调节端，第二端接地；第七电阻的第一端连接参考电源，第二端连接所述直流转换器的工作使能端；所述第八电阻串接在所述工作使能端的引出线上。

9.如权利要求8所述的充电装置，其特征在于，所述直流转换器采用被配置为将所述直流电源进行电压变换的直流转换芯片实现。