CN107069909A - 一种能自动断电的节能手机充电器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种能自动断电的节能手机充电器，包括依次连接的GTR电子开关、充电功能电路、取样比较电路、GTR驱动电路。取样比较电路中的R6将电流信号转化为电压信号，因为充电结束后充电电流会明显下降，所以可以通过比较取样电阻R6两端电压和设定值Vref的大小来判断是否充满电。若充电完成，取样比较电路会输出一个低电平信号，该信号输入GTR驱动电路后会使GTR截止，使市电与充电功能电路断开。与现有技术相比，本发明在充电结束后能自动断开市电，消除空载损耗，节约电能，延长充电设备的使用寿命，提高用电安全性；兼有体积小巧、成本低廉的优点。

Description

一种能自动断电的节能手机充电器

技术领域

本发明涉及充电器，尤其涉及一种在充电结束后能自动断电的节能手机充电器。

背景技术

手机充电器是通过变压器将高电压转换成低电压，如果长时间不拔，它就一直在工作。充电器不拔照样耗电，手机充电器的耗电量最大的为308毫瓦。充电器在电源插座上不拔，虽然充电器没有接通手机，但充电器内部的电路板是通着电的，还处于工作状态，仍然会消耗电量。

目前国内自动断电充电器有采用时间继电器、发光二极管或电磁铁等原理制作的。具有不灵活、非智能的缺点，比如1、需要使用者主动开启或启动才有效，使用起来不够方便；2、使用定时装置人为设定一个时间，时间到，断开电源，由于充电时间的不确定性，定时时间只能用增加时长来解决断电的问题；3、使用继电器，由于继电器的体积较大，难以将其使用在手机充电器中。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提出一种能自动断电的节能手机充电器，该充电器可根据手机电池充电时电流电压信号的变化进行充电或断电。当手机电池充满时，充电器内的取样比较电路输出低电平，通过GTR驱动电路控制关断GTR，从而使整个充电器电路断开，充电结束。电路断开后充电器内部没有电流，内部元器件不再消耗电能，达到节约电能、保护电池的效果。

本发明解决技术问题所采用的技术方案如下：一种能自动断电的节能手机充电器，包括GTR电子开关、充电功能电路、取样比较电路、GTR驱动电路、电池；所述GTR电子开关、充电功能电路、取样比较电路、GTR驱动电路依次相连，GTR驱动电路还与GTR电子开关相连，充电功能电路还与电池相连；GTR电子开关与市电相连；取样比较电路中的取样电阻R6将电流信号转化为电压信号，因为充电结束后充电电流会明显下降，所以通过比较取样电阻R6两端电压和设定值Vref的大小来判断是否充满电；若充满电，则取样比较电路会输出一个低电平信号，该信号输入GTR驱动电路后会使GTR电子开关截止，使市电与充电功能电路断开。

进一步的，所述GTR电子开关为功率三极管，选择型号2N1711。

进一步的，所述充电功能电路包括变压器Tl、二极管Dl-D3、稳压管D4、二极管D5-D6、电解电容Cl、电解电容C3、电解电容C5、电阻Rl-R5、电容C2、电容C4、三极管Ql-Q2；二极管Dl的正极连接有GTR电子开关的发射极，GTR电子开关的集电极作为充电功能电路的正极接入端，二极管Dl的负极分别连接电解电容Cl的正极、电阻R2的一端、电阻R3的一端、电容C2的一端以及变压器Tl的原边绕组的一端，变压器Tl的原边绕组的另一端分别连接二极管D2的正极、三极管Q2的集电极，二极管D2的负极分别与电阻R3的另一端和电容C2的另一端相连，电阻R2的另一端分别与三极管Q2的基极、三极管Q1的集电极相连，三极管Q2的发射极分别与二极管D3的正极和电阻R4的一端相连，二极管D3的负极与三极管Q1的基极相连，电阻R4的另一端、三极管Q1的发射极、电解电容Cl的负极、电阻R1的一端以及电解电容C3的正极均与变压器Tl的反馈绕组的一端相连，变压器Tl的反馈绕组的另一端分别与二极管D5的负极和电容C4的一端相连，二极管D5的正极分别与电解电容C3的负极和稳压管D4的正极相连，电容C4的另一端与电阻R5的一端相连，电阻R5的另一端和稳压管D4的负极均与三极管Q2的基极相连，电阻Rl的另一端作为充电功能电路的负极接入端，变压器Tl的副边绕组的一端连接二极管D6的正极，二极管D6的负极分别连接电解电容C5的正极、电池的正极，变压器Tl的副边绕组的另一端和电解电容C5的负极均接地。

进一步的，所述取样比较电路包括取样电阻R6、运放U1A、电阻R10、光耦U2，取样电阻R6的一端与电解电容C5的负极相连，取样电阻R6的一端分别与电池的负极和运放U1A的正输入端相连，运放U1A的负端输入一个可调电压Vref，运放U1A的输出端接电阻R10的一端，电阻R10另一端接光耦U2的二极管的正极，光耦U2的二极管的负极接地。

进一步的，所述GTR驱动电路包括二极管D7-D10、稳压管D11、电阻R8-R9、电阻R11-R12、三极管Q4-Q7、电容C6-C7；电阻R8的一端和二极管D7的正极均与光耦U2的三极管的集电极相连，二极管D7的负极接三极管Q7的基极，三极管Q7的集电极分别与电阻R9的一端、电容R7的一端、三极管Q5的基极以及三极管Q6的基极相连，电容C7的另一端分别与三极管Q5的集电极和电阻R12的一端、三极管Q4的集电极相连，电阻R8的另一端、电阻R9的另一端以及电阻R12的另一端均与+15V电压VDD相连，三极管Q5的发射极与三极管Q4的基极相连，三极管Q4的发射极分别与电容C6的一端、电阻R11的一端以及三极管Q6的发射极相连，电容C6的另一端分别与二极管D8的正极、电阻R11的另一端、二极管D9的正极以及二极管D10的负极相连，二极管D8的负极与GTR电子开关的集电极相连，二极管D9的负极、二极管D10的正极以及稳压管D11的正极均与GTR电子开关的基极相连，光耦U2的三极管的发射极、三极管Q7的发射极、三极管Q6的发射极、稳压管D11的负极以及GTR电子开关的发射极均接地。

本发明有以下四个特点：第一，通过提取电池充电过程中电流电压的变化信号来控制充电器的通断实现，与单纯运用时间继电器的断电充电器不同，只要手机电池充满电后，充电器便会断开，避免手机电池发生过充现象；第二，控制电路信号比较器中的设定值Vref可根据不同型号的电池充满电后的各项指标进行设计，故该充电器使用范围广、适用性强；第三，GTR开关设在充电器输入端的总支路上，故当其断开时充电器内部没有能耗，这样不仅实现了电满自动断电的功能，还达到了节能环保的效果；第四，不需使用继电器，由于目前主流的充电器普遍采用高频开关电源变压电路结构，用输出端的低压控制高压端的通断实现断电功能存在技术难点(尤其是利用继电器控制)，由于其体积过大，无法解决产品小型化和微型化的问题，本发明则不需要使用继电器，利用GTR电子开关控制电路通断，兼有体积小巧、成本低廉的优点。

附图说明

图1为原理框图；

图2为GTR电子开关和充电功能电路的电路连接图；

图3为GTR驱动电路的电路图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的说明。

实施例：

如图1所示，一种能自动断电的节能手机充电器，包括GTR电子开关、充电功能电路、取样比较电路、GTR驱动电路、电池；所述GTR电子开关、充电功能电路、取样比较电路、GTR驱动电路依次相连，GTR驱动电路还与GTR电子开关相连，充电功能电路还与电池相连；GTR电子开关与市电相连；取样比较电路中的取样电阻R6将电流信号转化为电压信号，因为充电结束后充电电流会明显下降，所以通过比较取样电阻R6两端电压和设定值Vref的大小来判断是否充满电；若充满电，则取样比较电路会输出一个低电平信号，该信号输入GTR驱动电路后会使GTR电子开关截止，使市电与充电功能电路断开。

图2中R1是一个10Ω，2W的熔断电阻器，当输入端发生短路故障时能起到过流保护作用。D1,C1构成半波整流滤波电路，输入端AC220V电压经D1半波整流、C1滤波后得到约+300V电压，+300V经开关变压器T1初级绕组L1加到开关管Q2集电极，同时经启动电阻R2加到Q2基极，使得Q2进入微导通状态，L1中产生上正下负的感应电动势，则L2中产生上负下正的感应电动势。L2中的感应电动势经C4，R5正反馈至Q2基极，Q2迅速进入饱和状态。在Q2饱和期间，由于L1中电流近似线性增加，则L2中产生稳定的感应电动势。此电动势经R4，Q2的基极-发射，R5给C4充电，随着C4的充电，Q2基极电压逐渐下降，直至Q2退出饱和状态，流过L1中的电流减小，L1,L2中感应电动势极性反转，在R5，C4的正反馈作用下，Q2迅速山饱和状态退至截0状态。这时，+300V电压经R2，R5，L2对C4反向充电，C4左端电位逐渐上升，当升至一定值时，在R2的作用下，Q2再次导通，重复上述过程，如此周而复始，形成自激振荡。在Q2导通期间，L3中的感应电动势极性为上负下正，D6截比；在Q2截比期间，L3中的感应电动势极性为上正下负，D6导通，向外提供一组6V/0.5A的电源。另外，R4,D3,Q1组成过流保护电路，若流过Q2的电流过大时，R4上的压降增加，Q1导通，Q2截比，以防比Q2过流损坏。Q4为GTR，其通断受图3比较电路和GTR驱动电路控制。

图3中光耦及右边部分为比较电路，正常充电情况的电流为0.5A，而当电池充满时电流下降会比较明显，可以作为判断电池是否充满的依据。在充电电路串入1欧电阻R6，通过判断R6两端电压对电流进行监视，将电压输入运放的正输入端，另一端输入设定的电压Vref(可调，如0.1v)。若R6端电压大于Vref，输出正电压；若R6端电压小于Vref，输出负电压。比较电路中的运放型号为LM358。

图3中光耦及右边部分为GTR驱动电路，当比较电路输出高电平时，光耦三极管导通，B点为低电位，Q7截止，Q4，Q5导通，Q6由于基级和发射级反偏而截止，GTR导通，此时，C6上冲有左正右负的电压；当比较电路输出低电平时，光耦三极管不导通，Q7导通，Q4，Q5截止，Q6导通，电容C6由以下路径放电，(1)C6经Q6的c，e，GTR的e，b及D10至C6。这条回路的放电电流在时间上很短，当GTR完全截止时，此回路电流即为零。(2)C6经Q6的c，e，D11及D10至C6。由于稳压管D11的导通，GTR的基级，发射级间一直受反向压降，从而保证GTR可靠截止。(3)C6经R11再回到C6。

Claims (5)

1.一种能自动断电的节能手机充电器，其特征在于，包括GTR电子开关、充电功能电路、取样比较电路、GTR驱动电路、电池；所述GTR电子开关、充电功能电路、取样比较电路、GTR驱动电路依次相连，GTR驱动电路还与GTR电子开关相连，充电功能电路还与电池相连；GTR电子开关与市电相连；取样比较电路中的取样电阻R6将电流信号转化为电压信号，通过比较取样电阻R6两端电压和设定值Vref的大小来判断是否充满电；若充满电，则取样比较电路会输出一个低电平信号，该信号输入GTR驱动电路后会使GTR电子开关截止，使市电与充电功能电路断开。

2.如权利要求1所述的能自动断电的节能手机充电器，其特征在于，所述GTR电子开关为功率三极管。

3.如权利要求2所述的能自动断电的节能手机充电器，其特征在于，所述充电功能电路包括变压器Tl、二极管Dl-D3、稳压管D4、二极管D5-D6、电解电容Cl、电解电容C3、电解电容C5、电阻Rl-R5、电容C2、电容C4、三极管Ql-Q2；二极管Dl的正极连接有GTR电子开关的发射极，GTR电子开关的集电极作为充电功能电路的正极接入端，二极管Dl的负极分别连接电解电容Cl的正极、电阻R2的一端、电阻R3的一端、电容C2的一端以及变压器Tl的原边绕组的一端，变压器Tl的原边绕组的另一端分别连接二极管D2的正极、三极管Q2的集电极，二极管D2的负极分别与电阻R3的另一端和电容C2的另一端相连，电阻R2的另一端分别与三极管Q2的基极、三极管Q1的集电极相连，三极管Q2的发射极分别与二极管D3的正极和电阻R4的一端相连，二极管D3的负极与三极管Q1的基极相连，电阻R4的另一端、三极管Q1的发射极、电解电容Cl的负极、电阻R1的一端以及电解电容C3的正极均与变压器Tl的反馈绕组的一端相连，变压器Tl的反馈绕组的另一端分别与二极管D5的负极和电容C4的一端相连，二极管D5的正极分别与电解电容C3的负极和稳压管D4的正极相连，电容C4的另一端与电阻R5的一端相连，电阻R5的另一端和稳压管D4的负极均与三极管Q2的基极相连，电阻Rl的另一端作为充电功能电路的负极接入端，变压器Tl的副边绕组的一端连接二极管D6的正极，二极管D6的负极分别连接电解电容C5的正极、电池的正极，变压器Tl的副边绕组的另一端和电解电容C5的负极均接地。

4.如权利要求3所述的能自动断电的节能手机充电器，其特征在于，所述取样比较电路包括取样电阻R6、运放U1A、电阻R10、光耦U2，取样电阻R6的一端与电解电容C5的负极相连，取样电阻R6的一端分别与电池的负极和运放U1A的正输入端相连，运放U1A的负端输入一个可调电压Vref，运放U1A的输出端接电阻R10的一端，电阻R10另一端接光耦U2的二极管的正极，光耦U2的二极管的负极接地。

5.如权利要求4所述的能自动断电的节能手机充电器，其特征在于，所述GTR驱动电路包括二极管D7-D10、稳压管D11、电阻R8-R9、电阻R11-R12、三极管Q4-Q7、电容C6-C7；电阻R8的一端和二极管D7的正极均与光耦U2的三极管的集电极相连，二极管D7的负极接三极管Q7的基极，三极管Q7的集电极分别与电阻R9的一端、电容R7的一端、三极管Q5的基极以及三极管Q6的基极相连，电容C7的另一端分别与三极管Q5的集电极和电阻R12的一端、三极管Q4的集电极相连，电阻R8的另一端、电阻R9的另一端以及电阻R12的另一端均与+15V电压VDD相连，三极管Q5的发射极与三极管Q4的基极相连，三极管Q4的发射极分别与电容C6的一端、电阻R11的一端以及三极管Q6的发射极相连，电容C6的另一端分别与二极管D8的正极、电阻R11的另一端、二极管D9的正极以及二极管D10的负极相连，二极管D8的负极与GTR电子开关的集电极相连，二极管D9的负极、二极管D10的正极以及稳压管D11的正极均与GTR电子开关的基极相连，光耦U2的三极管的发射极、三极管Q7的发射极、三极管Q6的发射极、稳压管D11的负极以及GTR电子开关的发射极均接地。