CN115207889A - 一种自动切换充电电压的充电头电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自动切换充电电压的充电头电路，涉及电源切换控制技术领域，包括电源模块，用于供电；降压模块，用于降压供电；电压切换控制模块，用于电源切换输入；限流控制模块，用于限流保护控；充电头模块，用于输出电能；检测比较模块，用于电压采样和阈值比较；延时控制模块，用于输出延时控制信号；隔离传输控制模块，用于隔离控制电压切换的工作。本发明自动切换充电电压的充电头电路由检测比较模块对输出的电能进行采样和阈值比较，当出现过压时，将由限流控制模块进行限流工作，并由隔离传输控制模块控制电源模块和降压模块进行切换工作，并由延时控制模块避免由于接通电压时产生的瞬间电压而导致电源电压的切换，保护后级电路。

Description

一种自动切换充电电压的充电头电路

技术领域

本发明涉及电源切换控制技术领域，具体是一种自动切换充电电压的充电头电路。

背景技术

随着电子设备的不断发展，电子设备的种类不断增加，所需的电源电路的供电要求也在不断的提高，其中充电头作为电子设备与电源连接的设备，能够将输入的电能进行处理并传输给电子设备，充电头的好坏决定供电的质量，现有的充电头电路大多采用开关电源电路的方式实现电源在一定范围内的稳压处理，但是当供电源出现异常时，无法自动切换充电电压，而导致充电头的烧毁，并且在遇到电压出现瞬间跳变时，容易出现误判断，直接关闭充电头，停止供电，导致体验较差，因此有待改进。

发明内容

本发明实施例提供一种自动切换充电电压的充电头电路，以解决上述背景技术中提出的问题。

依据本发明实施例中，提供一种自动切换充电电压的充电头电路，该自动切换充电电压的充电头电路包括：电源模块，降压模块，电压切换控制模块，限流控制模块，充电头模块，检测比较模块，延时控制模块，隔离传输控制模块；

所述电源模块，用于提供所需电能；

所述降压模块，与所述电源模块连接，用于通过降压电路降低所述电源模块输出的电能；

所述电压切换控制模块，与所述电源模块和降压模块连接，用于通过功率管电路控制所述电源模块和降压模块的切换输入；

所述限流控制模块，与所述电压切换控制模块连接，用于传输输入的电能，用于通过控制限流电路的接入并对输入的电能进行限流控制；

所述充电头模块，与所述限流控制模块连接，用于接收和输出电能并与电子设备连接；

所述检测比较模块，与所述充电头模块和限流控制模块连接，用于检测所述限流控制模块输出的电压，用于将检测的电压与设定的电压阈值进行比较并输出比较结果，用于控制所述限流控制模块的工作；

所述延时控制模块，与所述电压切换控制模块和隔离传输控制模块连接，用于通过延时控制电路输出延时控制信号，用于延时所述控制隔离传输控制模块的工作；

所述隔离传输控制模块，与所述电压切换控制模块和检测比较模块连接，用于接收所述延时控制信号和比较结果，用于隔离控制所述电压切换控制模块的工作。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明自动切换充电电压的充电头电路由检测比较模块对输出的电能进行采样和阈值比较，作为充电头电压切换的依据，当出现过压时，将由限流控制模块进行限流工作，并由隔离传输控制模块控制电源模块和降压模块进行切换工作，降低输入的电压，避免充电头由于过压而损坏，提高充电头的安全性，并且由延时控制模块对接通的瞬间电压进行延时控制，避免由于接通电压时产生的瞬间电压而导致电源电压的切换，提高对充电头的控制精度，同时限流控制模块对瞬间电压电流进行吸收，保护后级电路。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例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的附图。

图1为本发明实例提供的一种自动切换充电电压的充电头电路的原理方框示意图。

图2为本发明实例提供的一种自动切换充电电压的充电头电路的电路图。

图3为本发明实例提供的电压切换控制模块的连接电路图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1，请参阅图1，一种自动切换充电电压的充电头电路包括：电源模块1，降压模块2，电压切换控制模块3，限流控制模块4，充电头模块5，检测比较模块6，延时控制模块7，隔离传输控制模块8；

具体地，所述电源模块1，用于提供所需电能；

降压模块2，与所述电源模块1连接，用于通过降压电路降低所述电源模块1输出的电能；

电压切换控制模块3，与所述电源模块1和降压模块2连接，用于通过功率管电路控制所述电源模块1和降压模块2的切换输入；

限流控制模块4，与所述电压切换控制模块3连接，用于传输输入的电能，用于通过控制限流电路的接入并对输入的电能进行限流控制；

充电头模块5，与所述限流控制模块4连接，用于接收和输出电能并与电子设备连接；

检测比较模块6，与所述充电头模块5和限流控制模块4连接，用于检测所述限流控制模块4输出的电压，用于将检测的电压与设定的电压阈值进行比较并输出比较结果，用于控制所述限流控制模块4的工作；

延时控制模块7，与所述电压切换控制模块3和隔离传输控制模块8连接，用于通过延时控制电路输出延时控制信号，用于延时所述控制隔离传输控制模块8的工作；

隔离传输控制模块8，与所述电压切换控制模块3和检测比较模块6连接，用于接收所述延时控制信号和比较结果，用于隔离控制所述电压切换控制模块3的工作。

在具体实施例中，上述电源模块1为所需的供电电源；上述降压模块2可采用，但并不限于变压器、降压芯片等降压电路完成对电源模块1的降压处理；上述充电头模块5为该充电头的输出端，用于连接电子设备。

在本实施例中，请参阅图2和图3，所述电压切换控制模块3包括第二功率管Q2、第十一电阻R11、第三功率管Q3、第十二电阻R12、第十四电阻R14、第十三电阻R13、第四开关管VT4；

具体地，所述第二功率管Q2的漏极连接所述电源模块1并通过第十一电阻R11连接第二功率管Q2的栅极和第十三电阻R13的一端，第二功率管Q2的源极和第三功率管Q3的漏极连接所述限流控制模块4，第三功率管Q3的源极连接所述降压模块2并通过第十二电阻R12连接第三功率管Q3的栅极和第十四电阻R14的一端，第十四电阻R14的另一端连接第四开关管VT4的集电极，第四开关管VT4的发射极接地，第四开关管VT4的基极和第十三电阻R13的另一端连接所述隔离传输控制模块8。

在具体实施例中，上述第二功率管Q2可选用N沟道增强型MOS管，由于第十一电阻R11的缘故，第二功率管Q2处于导通的状态；上述第三功率管Q3可选用P沟道增强型MOS管，由于第十二电阻R12的缘故，第三功率管Q3处于截止的状态；上述第四开关管VT4可选用PNP型三极管，用于控制第三功率管Q3的导通。

进一步地，所述限流控制模块4包括第九电阻R9、第五电容C5、第十电阻R10、第一功率管Q1、第八电阻R8、第三开关管VT3、第二电源VCC2；所述充电头模块5包括充电头输出端口；

具体地，所述第九电阻R9的一端、第十电阻R10的一端和第一功率管Q1的六级连接所述第二功率管Q2的源极，第九电阻R9的另一端通过第五电容C5连接第十电阻R10的另一端、第一功率管Q1的源极和所述充电头输出端口，第一功率管Q1的栅极连接第三开关管VT3的发射极并通过第八电阻R8连接地端，第三开关管VT3的集电极连接第二电源VCC2，第三开关管VT3的基极连接所述检测比较模块6。

在具体实施例中，上述第九电阻R9、第五电容C5和第十电阻R10组成限流电路；上述第一功率管Q1可选用P沟道增强型MOS管，由于第八电阻R8的缘故，其处于导通的状态；上述第三开关管VT3可选用NPN型三极管。

进一步地，所述检测比较模块6包括第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第四电容C4、第一比较器A1、第十五电阻R15、反相器U3、电压阈值；

具体地，所述第五电阻R5的一端连接所述充电头输出端口，第五电阻R5的另一端连接第六电阻R6的一端并通过第七电阻R7连接地端和第四电容C4的一端，第六电阻R6的另一端连接第四电容C4的另一端和第一比较器A1的反相端，第一比较器A1的同相端连接电压阈值，第一比较器A1的输出端通过第十五电阻R15连接反相器U3的输入端，反相端的输出端连接所述第三开关管VT3的基极。

在具体实施例中，上述第一比较器A1可选用LM393比较器；上述第五电阻R5和第七电阻R7组成电阻分压电路。

进一步地，所述隔离传输控制模块8包括第一电源VCC1、第三电阻R3、第一光耦U2；

具体地，所述第一电源VCC1通过第三电阻R3连接第一光耦U2的第一端，第一光耦U2的第二端连接所述反相器U3的输入端，第一光耦U2的第三端连接所述第四开关管VT4的基极，第一光耦U2的第四端连接地端。

在具体实施例中，上述第一光耦U2可选用PC817光电耦合器。

进一步地，其特征在于，所述延时控制模块7包括第一电容C1和稳压器IC1；

具体地，所述第一电容C1的一端和稳压器IC1的第一端连接所述第二功率管Q2的源极，第一电容C1的另一端和稳压器IC1的第二端均接地。

进一步地，所述延时控制模块7还包括第一电阻R1、第二电容C2、定时器U1、第二开关管VT2、第四电阻R4、第三电容C3、第二电阻R2、第一开关管VT1；

具体地，所述第一电阻R1的一端、定时器U1的第一端和第二开关管VT2的集电极均连接所述稳压器IC1的第三端，第一电阻R1的另一端连接定时器U1的第二端和第六端并通过第二电容C2连接地端，定时器U1的第五端通过第三电容C3连接定时器U1的第一端、第一开关管VT1的发射极和地端，定时器U1的第八端连接所述第二开关管VT2的发射极，第二开关管VT2的基极通过第四电阻R4连接所述反相端的输出端，定时器U1的第三端通过第二电阻R2连接第一开关管VT1的基极，第一开关管VT1的集电极连接所述第一光耦U2的第一端。

在具体实施例中，上述稳压器IC1可选用7809三端集成电路；上述定时器U1可选用NE555集成电压完成延时控制。

本发明一种自动切换充电电压的充电头电路，通过充电头的输入模块与电源模块1连接，由电源模块1提供所需的电能，当电路正常时，第二功率管Q2和第一功率管Q1导通，由电源模块1正常提供电能，当第五电阻R5和第七电阻R7采样的电压信号超过设定的电压阈值时，第一比较器A1输出低电平，由反相器U3进行反相输出高电平，控制第三开关管VT3和第二开关管VT2的导通，此时第一功率管Q1截止，输入的电能通过限流控制模块4进行限流处理，同时定时器U1开始工作，并控制第一开关管VT1延时导通，使得第一光耦U2截止，当延时过后，第一开关管VT1截止，如果仍然处于过压的状态，第一比较器A1仍然输出低电平，第一光耦U2导通，第四开关管VT4的基极被拉低而导通，第三功率管Q3将导通，第二开关管VT2截止，使得降压模块2接入电路，对输入的电能进行降压处理。

该自动切换充电电压的充电头电路由检测比较模块6对输出的电能进行采样和阈值比较，作为充电头电压切换的依据，当出现过压时，将由限流控制模块4进行限流工作，并由隔离传输控制模块8控制电源模块1和降压模块2进行切换工作，降低输入的电压，避免充电头由于过压而损坏，提高充电头的安全性，并且由延时控制模块7对接通的瞬间电压进行延时控制，避免由于接通电压时产生的瞬间电压而导致电源电压的切换，提高对充电头的控制精度，同时限流控制模块4对瞬间电压。电流进行吸收，保护后级电路。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (7)

1.一种自动切换充电电压的充电头电路，其特征在于，

该自动切换充电电压的充电头电路包括：电源模块，降压模块，电压切换控制模块，限流控制模块，充电头模块，检测比较模块，延时控制模块，隔离传输控制模块；

所述电源模块，用于提供所需电能；

所述降压模块，与所述电源模块连接，用于通过降压电路降低所述电源模块输出的电能；

所述电压切换控制模块，与所述电源模块和降压模块连接，用于通过功率管电路控制所述电源模块和降压模块的切换输入；

所述限流控制模块，与所述电压切换控制模块连接，用于传输输入的电能，用于通过控制限流电路的接入并对输入的电能进行限流控制；

所述充电头模块，与所述限流控制模块连接，用于接收和输出电能并与电子设备连接；

所述检测比较模块，与所述充电头模块和限流控制模块连接，用于检测所述限流控制模块输出的电压，用于将检测的电压与设定的电压阈值进行比较并输出比较结果，用于控制所述限流控制模块的工作；

所述延时控制模块，与所述电压切换控制模块和隔离传输控制模块连接，用于通过延时控制电路输出延时控制信号，用于延时所述控制隔离传输控制模块的工作；

所述隔离传输控制模块，与所述电压切换控制模块和检测比较模块连接，用于接收所述延时控制信号和比较结果，用于隔离控制所述电压切换控制模块的工作。

2.根据权利要求1所述的一种自动切换充电电压的充电头电路，其特征在于，所述电压切换控制模块包括第二功率管、第十一电阻、第三功率管、第十二电阻、第十四电阻、第十三电阻、第四开关管；

所述第二功率管的漏极连接所述电源模块并通过第十一电阻连接第二功率管的栅极和第十三电阻的一端，第二功率管的源极和第三功率管的漏极连接所述限流控制模块，第三功率管的源极连接所述降压模块并通过第十二电阻连接第三功率管的栅极和第十四电阻的一端，第十四电阻的另一端连接第四开关管的集电极，第四开关管的发射极接地，第四开关管的基极和第十三电阻的另一端连接所述隔离传输控制模块。

3.根据权利要求2所述的一种自动切换充电电压的充电头电路，其特征在于，所述限流控制模块包括第九电阻、第五电容、第十电阻、第一功率管、第八电阻、第三开关管、第二电源；所述充电头模块包括充电头输出端口；

所述第九电阻的一端、第十电阻的一端和第一功率管的六级连接所述第二功率管的源极，第九电阻的另一端通过第五电容连接第十电阻的另一端、第一功率管的源极和所述充电头输出端口，第一功率管的栅极连接第三开关管的发射极并通过第八电阻连接地端，第三开关管的集电极连接第二电源，第三开关管的基极连接所述检测比较模块。

4.根据权利要求3所述的一种自动切换充电电压的充电头电路，其特征在于，所述检测比较模块包括第五电阻、第六电阻、第七电阻、第四电容、第一比较器、第十五电阻、反相器、电压阈值；

所述第五电阻的一端连接所述充电头输出端口，第五电阻的另一端连接第六电阻的一端并通过第七电阻连接地端和第四电容的一端，第六电阻的另一端连接第四电容的另一端和第一比较器的反相端，第一比较器的同相端连接电压阈值，第一比较器的输出端通过第十五电阻连接反相器的输入端，反相端的输出端连接所述第三开关管的基极。

5.根据权利要求4所述的一种自动切换充电电压的充电头电路，其特征在于，所述隔离传输控制模块包括第一电源、第三电阻、第一光耦；

所述第一电源通过第三电阻连接第一光耦的第一端，第一光耦的第二端连接所述反相器的输入端，第一光耦的第三端连接所述第四开关管的基极，第一光耦的第四端连接地端。

6.根据权利要求5所述的一种自动切换充电电压的充电头电路，其特征在于，所述延时控制模块包括第一电容和稳压器；

所述第一电容的一端和稳压器的第一端连接所述第二功率管的源极，第一电容的另一端和稳压器的第二端均接地。

7.根据权利要求6所述的一种自动切换充电电压的充电头电路，其特征在于，所述延时控制模块还包括第一电阻、第二电容、定时器、第二开关管、第四电阻、第三电容、第二电阻、第一开关管；

所述第一电阻的一端、定时器的第一端和第二开关管的集电极均连接所述稳压器的第三端，第一电阻的另一端连接定时器的第二端和第六端并通过第二电容连接地端，定时器的第五端通过第三电容连接定时器的第一端、第一开关管的发射极和地端，定时器的第八端连接所述第二开关管的发射极，第二开关管的基极通过第四电阻连接所述反相端的输出端，定时器的第三端通过第二电阻连接第一开关管的基极，第一开关管的集电极连接所述第一光耦的第一端。

Images