CN106130118A - 多接口usb充电电路及充电器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种多接口USB充电电路，包括第一USB接口、第二USB接口、电压变换模块、快充控制模块、整流滤波模块、电压检测模块及降压变换模块。电压变换模块用于对外部输入电压进行电压变换，快充控制模块用于对变换电压进行电压调整，整流滤波模块用于对调整后的变换电压进行整流与滤波，以通过第一USB接口输出第一充电电压，电压检测模块用于侦测并比较第一充电电压并与预设电压,降压变换模块用于根据比较结果信号来选择是否对第一充电电压进行降压处理，以选择通过第二USB接口输出第二充电电压。本发明还提供一种多接口USB充电器。上述多接口USB充电电路及充电器，能同时支持一个快充USB输出口和一个普通USB输出口，电路实现简单。

Description

多接口USB充电电路及充电器
技术领域
本发明涉及充电电路，尤其涉及一种具有快速充电功能的USB充电电路及充电器。
背景技术
随着智能手机技术的进步,大屏幕和长续航能力等用户体验的需求使大容量锂电池在智能手机中成为必然的趋势。对大容量锂电池的充电需求同时导致支持快速充电协议(比如高通QC2.0快速充电协议，联发科PUMP EXPRESS,USB TYPE-C等快速充电协议)的充电器得到迅速的普及。许多快速充电协议是通过对USB输出电压的调整来来增加输出的功率，比如高通的QC2.0协议是根据协议信号把电压由5V跳变到9V到12V到20V；而联发科的PUMPEXPRESS协议则是把输出电压由5V步进到12V。由于传统充电器的USB接口仍然只支持5.0V的输出电压，因此在多USB输出的***中，需要同时支持一个快充USB输出口和一个普通USB输出口。
现有技术做法比如采用图1所示的原理图，每一路USB都使用单独的AC/DC控制和变压器绕组，虽然该种实现方式虽然实现简单，但是费用较高，不够经济实惠。又比如采用图2所示的原理图，通过一个AC/DC的USB输出电路和带升压的快速充电控制USB输出，该种实现方式虽然减少了变压器和AC/DC控制电路，但是由于一般的升压控制电路效率较低，***损耗较重。再比如采用图3所示的原理图，通过一个AC/DC的控制电路，以及带降压的快速充电控制USB输出和带降压的普通USB输出。该种实现方式虽然也可以减少变压器和AC/DC控制电路，但是电路需要多个降压芯片，又增加了电路的复杂性，同时每一路都增加了降压控制，也降低了整个***的工作效率
因此，有必要提出一种改进型的多接口USB充电电路及充电器来克服上述缺陷。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种多接口USB充电电路，其能同时支持一个快充USB输出口和一个普通USB输出口，又能提高***的工作效率。
本发明的另一目的在于，提供一种接口USB充电器，其能同时支持一个快充USB输出口和一个普通USB输出口，又能提高***的工作效率。
为了实现上述目的，本发明一实施方式提供一种多接口USB充电电路，包括第一USB接口、第二USB接口、电压变换模块、快充控制模块、整流滤波模块、电压检测模块及降压变换模块。所述电压变换模块用于对外部输入电压进行电压变换并输出变换电压；所述快充控制模块电连接于所述电压变换模块，用于对所述变换电压进行电压调整；所述整流滤波模块电连接于所述电压变换模块及所述快充控制模块，用于对调整后的变换电压进行整流与滤波，以输出第一充电电压并通过所述第一USB接口输出所述第一充电电压；所述电压检测模块电连接于所述整流滤波模块，用于侦测所述第一充电电压并比较所述第一充电电压与预设电压；所述降压变换模块电连接于所述整流滤波模块及所述电压检测模块，用于根据所述电压检测模块输出的比较结果信号来选择是否对所述第一充电电压进行降压处理，以选择通过所述第二USB接口输出第二充电电压。
优选地,所述降压变换模块包括降压单元及切换单元。所述降压单元用于对所述第一充电电压进行降压处理，以输出第二充电电压；所述切换单元用于电连接于所述整流滤波模块、所述电压检测模块及所述降压单元，用于根据所述电压检测模块输出的比较结果信号来选择是否旁路所述降压单元。
优选地,当所述第一充电电压大于所述预设电压时，所述切换单元用于导通所述降压单元，所述降压单元用于对所述第一充电电压进行降压处理，并通过所述第二USB接口输出所述第二充电电压；当所述第一充电电压不大于所述预设电压时，所述切换单元用于旁路所述降压变换模块，所述第二USB接口用于输出所述第一充电电压。
优选地,所述电压检测模块包括第一电阻、第二电阻及切换芯片。所述第一电阻一端电连接于所述整流滤波模块及第一USB接口的电源端；所述第二电阻一端电连接于所述第一电阻的另一端，另一端电连接于所述第二USB接口的接地端；所述切换芯片包括采样引脚、控制引脚，电源引脚及接地引脚，所述采样引脚电连接于所述第一电阻与所述第二电阻的公共端，所述电源引脚电连接于所述第一电阻的一端，所述接地引脚电连接于所述第二USB接口的接地端，所述控制引脚电连接于所述降压变换模块。
优选地,所述降压变换模块包括电子开关、电容及降压芯片。所述电子开关包括第一端、第二端及控制端，所述第一端电连接于所述第一电阻的一端，所述第二端电连接于所述第二USB接口的电源端，所述控制端电连接于所述切换芯片的控制引脚；所述电容一端电连接于所述第一电阻的一端，另一端电连接于所述第二USB接口的接地端；所述降压芯片包括输入端，输出端及接地端，所述输入端电连接于所述第一电阻的一端，所述输出端电连接于所述第二USB接口的电源端，所述接地端电连接于所述第二USB接口的接地端。
优选地，还包括电连接于所述电压变换模块的电磁干扰滤波模块，用于对所述外部输入电压进行电磁干扰滤波处理。
优选地，所述预设电压为5V直流电压。
本发明一实施方式还提供一种多接口USB充电器，所述多接口USB充电器包括多接口USB充电电路。所述多接口USB充电电路包括第一USB接口、第二USB接口、电压变换模块、快充控制模块、整流滤波模块、电压检测模块及降压变换模块。所述电压变换模块用于对外部输入电压进行电压变换并输出变换电压；所述快充控制模块电连接于所述电压变换模块，用于对所述变换电压进行电压调整；所述整流滤波模块电连接于所述电压变换模块及所述快充控制模块，用于对调整后的变换电压进行整流与滤波，以输出第一充电电压并通过所述第一USB接口输出所述第一充电电压；所述电压检测模块电连接于所述整流滤波模块，用于侦测所述第一充电电压并比较所述第一充电电压与预设电压；所述降压变换模块电连接于所述整流滤波模块及所述电压检测模块，用于根据所述电压检测模块输出的比较结果信号来选择是否对所述第一充电电压进行降压处理，以选择通过所述第二USB接口输出第二充电电压。
本发明的有益效果：本发明提供一种多接口USB充电电路及充电器，其能同时支持一个快充USB输出口和一个普通USB输出口，又能提高***的电源转换效率，且实现电路简单，节省了成本。
为了能更进一步了解本发明的特征以及技术内容，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图，然而附图仅提供参考与说明用，并非用来对本发明加以限制。
附图说明
图1为现有技术一实施方式中的多接口USB充电电路的模块图；
图2为现有技术另一实施方式中的多接口USB充电电路的模块图；
图3为现有技术又一实施方式中的多接口USB充电电路的模块图；
图4为本发明一实施方式中的多接口USB充电电路的模块图；
图5为本发明另一实施方式中的多接口USB充电电路的模块图；
图6为本发明又一实施方式中的多接口USB充电电路的模块图；
图7为本发明一实施方式中的多接口USB充电电路的电路图。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明所采取的技术手段及其效果，以下结合本发明的优选实施例及其附图进行详细描述。
图4为本发明一实施方式中多接口USB充电电路100的模块图。多接口USB充电电路100可以使用在多接口USB充电器中，从而使得多接口USB充电器200可以同时支持一个快充USB充电口和一个普通USB充电口。在本实施方式中，快充USB充电口是指支持快速充电协议(例如：高通QC2.0快速充电协议，联发科PUMP EXPRESS,USB TYPE-C等快速充电协议)的充电接口，普通USB充电口是指现有技术中输出电压为5V直流电压的充电接口。多接口USB充电电路100包括第一USB接口1、第二USB接口2、电压变换模块3、快充控制模块4、整流滤波模块5、电压检测模块6及降压变换模块7。电压变换模块3用于对外部输入电压进行电压变换并输出变换电压，外部输入电压可以是220V的交流市电电压。快充控制模块4电连接于电压变换模块3，快充控制模块4用于对电压变换模块3输出的变换电压进行电压调整。整流滤波模块5电连接于电压变换模块3及快充控制模块4，整流滤波模块5用于对经过快充控制模块4调整后的变换电压进行整流与滤波并输出第一充电电压，后通过第一USB接口1输出整流滤波模块5输出的第一充电电压。电压检测模块6电连接于整流滤波模块5，电压检测模块6用于侦测第一充电电压并比较第一充电电压与预设电压并输出比较结果信号。降压变换模块7电连接于整流滤波模块5及电压检测模块6，降压变换模块7用于根据电压检测模块6输出的比较结果信号来选择是否对第一充电电压进行降压处理，以选择通过第二USB接口2输出第二充电电压。在本实施方式中，预设电压可以是5V的直流电压，第二充电电压可以是5V直流充电电压，第一充电电压可以是12V直流充电电压或者20V直流充电电压，快充控制模块4可以采用现有技术中符合快速充电协议的控制模块。
请参阅图5，在本发明一实施方式中，在输入功率满足充电需求的情况下，多接口USB充电电路100也可以同时支持设置多个普通的USB接口来供外部设备充电，具体地，可以额外再并联两个第二USB接口2a、2b。
需要注意的是，在本实施方式中，仅以额外并联两个第二USB接口2a、2b为例，额外并联的第二USB接口的数量可以是多于或者少于两个第二USB接口，依据同样的原理，第一USB接口1的数量也可以进行扩充，在此不在详述。
具体地，当电压检测模块6判断第一充电电压大于预设电压时，此时第一USB接口1输出第一充电电压，第一USB接口1为快速充电接口，同时降压变换模块7对第一充电电压进行降压处理，并通过第二USB接口2输出降压变换后得到的第二充电电压；当电压检测模块6判断第一充电电压不大于预设电压时，此时降压变换模块7不对第一充电电压进行降压处理，此时第一USB接口1、第二USB接口2均用于输出第一充电电压。
请同时参阅图6，在本发明一实施方式中，降压变换模块7包括降压单元70及切换单元72。降压单元70用于对第一充电电压进行降压处理，以输出第二充电电压；切换单元72用于电连接于整流滤波模块5、电压检测模块6及降压单元70，切换单元72用于根据电压检测模块6输出的比较结果信号来选择是否旁路降压单元70，从而实现选择性对第一充电电压进行降压处理，使得第二USB接口2可以输出第一充电电压或者输出经过降压处理的第一充电电压。
在本发明一实施方式中，为了避免外部输入电压所包含的干扰信号污染后级电路，多接口USB充电电路100还包括电连接于电压变换模块3的电磁干扰滤波模块8，电磁干扰滤波模块8用于对外部输入电压进行电磁干扰滤波处理。
请同时参阅图7，在本发明一实施方式中，电压检测模块6包括第一电阻R1、第二电阻R2及切换芯片U1。第一电阻R1的一端电连接于整流滤波模块5及第一USB接口1的电源端VCC1，第一USB接口1的接地端GND1与第二USB接口2的接地端GND2均接地；第二电阻R2的一端电连接于第一电阻R1的另一端，第二电阻R2的另一端电连接于第二USB接口2的接地端GND2；切换芯片U1包括采样引脚、控制引脚，电源引脚及接地引脚，切换芯片U1的采样引脚电连接于第一电阻R1与第二电阻R2的公共端，切换芯片U1的电源引脚电连接于第一电阻R1的一端，切换芯片U1的接地引脚电连接于第二USB接口2的接地端GND2，切换芯片U1的控制引脚电连接于切换单元72。
降压变换模块7包括电子开关S1、第一电容C1、第二电容C2及降压芯片U2。电子开关S1包括第一端、第二端及控制端，电子开关S1的第一端电连接于第一电阻R1的一端，电子开关S1的第二端电连接于第二USB接口2的电源端VCC2，电子开关S1的控制端电连接于切换芯片U1的控制引脚；第一电容C1的一端电连接于第一电阻R1的一端，第一电容C1的另一端电连接于第二USB接口2的接地端GND2，第二电容C2电连接于第二USB接口2的电源端VCC2与接地端GND2之间；降压芯片U2包括输入端，输出端及接地端，降压芯片U2的输入端电连接于第一电阻R1的一端，降压芯片U2的输出端电连接于第二USB接口2的电源端VCC2，降压芯片U2的接地端电连接于第二USB接口2的接地端GND2。
综上所述，本发明提供一种多接口USB充电电路及充电器，其能同时支持一个快充USB输出口和一个普通USB输出口，又能提高***的电源转换效率，且实现电路简单，节省了成本。
以上所述，对于本领域的普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案和技术构思作出其他各种相应的改变和变形，而所有这些改变和变形都应属于本发明权利要求的保护范围。

Claims (8)

1.一种多接口USB充电电路，其特征在于，包括：
第一USB接口；
第二USB接口；
电压变换模块，用于对外部输入电压进行电压变换并输出变换电压；
快充控制模块，电连接于所述电压变换模块，用于对所述变换电压进行电压调整；
整流滤波模块，电连接于所述电压变换模块及所述快充控制模块，用于对调整后的变换电压进行整流与滤波，以输出第一充电电压并通过所述第一USB接口输出所述第一充电电压；
电压检测模块，电连接于所述整流滤波模块，用于侦测所述第一充电电压并比较所述第一充电电压与预设电压；及
降压变换模块，电连接于所述整流滤波模块及所述电压检测模块，用于根据所述电压检测模块输出的比较结果信号来选择是否对所述第一充电电压进行降压处理，以选择通过所述第二USB接口输出第二充电电压。
2.如权利要求1所述的多接口USB充电电路,其特征在于,所述降压变换模块包括：
降压单元，用于对所述第一充电电压进行降压处理，以输出第二充电电压；及
切换单元，电连接于所述整流滤波模块、所述电压检测模块及所述降压单元，用于根据所述电压检测模块输出的比较结果信号来选择是否旁路所述降压单元。
3.如权利要求2所述的多接口USB充电电路,其特征在于,当所述第一充电电压大于所述预设电压时，所述切换单元用于导通所述降压单元，所述降压单元用于对所述第一充电电压进行降压处理，并通过所述第二USB接口输出所述第二充电电压；当所述第一充电电压不大于所述预设电压时，所述切换单元用于旁路所述降压变换模块，所述第二USB接口用于输出所述第一充电电压。
4.如权利要求1所述的多接口USB充电电路,其特征在于,所述电压检测模块包括：
第一电阻，一端电连接于所述整流滤波模块及第一USB接口的电源端；
第二电阻，一端电连接于所述第一电阻的另一端，另一端电连接于所述第二USB接口的接地端；及
切换芯片，包括采样引脚、控制引脚，电源引脚及接地引脚，所述采样引脚电连接于所述第一电阻与所述第二电阻的公共端，所述电源引脚电连接于所述第一电阻的一端，所述接地引脚电连接于所述第二USB接口的接地端，所述控制引脚电连接于所述降压变换模块。
5.如权利要求4所述的多接口USB充电电路,其特征在于,所述降压变换模块包括：
电子开关，包括第一端、第二端及控制端，所述第一端电连接于所述第一电阻的一端，所述第二端电连接于所述第二USB接口的电源端，所述控制端电连接于所述切换芯片的控制引脚；
电容，一端电连接于所述第一电阻的一端，另一端电连接于所述第二USB接口的接地端；及
降压芯片，包括输入端，输出端及接地端，所述输入端电连接于所述第一电阻的一端，所述输出端电连接于所述第二USB接口的电源端，所述接地端电连接于所述第二USB接口的接地端。
6.如权利要求1所述的多接口USB充电电路，其特征在于，还包括电连接于所述电压变换模块的电磁干扰滤波模块，用于对所述外部输入电压进行电磁干扰滤波处理。
7.如权利要求1所述的多接口USB充电电路，其特征在于，所述预设电压为5V直流电压。
8.一种多接口USB充电器，其特征在于，包括如权利要求1-7任意一项所述的多接口USB充电电路。
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