基于PD协议和TypeC充电接口的电动自行车用充电器制造技术

本实用新型专利技术提供一种基于PD协议和Type C充电接口的电动自行车用充电器，包括安规器件、EMC滤波电路、整流滤波电路、PFC升压电路、滤波储能电路、LLC拓扑电路、电压设置电路、电流设置电路、反馈环路、MCU主控单元、PD协议芯片、Type C接口、输出开关和电源控制芯片，基于PD协议开发和规定了输出电压平台，分为固定电压输出以及可调电压输出；当使用该方案充电器给电池组充电时，充电器与电池组通过PD协议，相互握手，充电器识别了电池组电压平台，有选择性的输出电压电流给电池组充电，安全性得到保障；采用标准Type C接口作为输出接口，形成接口标准的统一。接口标准的统一。接口标准的统一。

【技术实现步骤摘要】
基于PD协议和Type C充电接口的电动自行车用充电器


[0001]本技术涉及充电器
，特别是涉及一种基于PD协议和Type C充电接口的电动自行车用充电器。

技术介绍

[0002]目前市场上电动自行车品牌众多，相对应的电动自行车用充电器更是鱼龙混杂，各品牌充电器之间，技术方案，接口类型都不一样，无法形成统一标准，造成资源浪费，现有技术的缺陷和不足主要有以下：
[0003]大部分电动自行车用充电器方案不带充电协议，有充电协议的充电器方案也是各自为战，无法在行业内推广普及。
[0004]大部分电动自行车用充电器方案无法自动识别电池组电压，从而输出正确电压电流进行充电，例如：若使用48V充电器给36V电池充电，有可能带来爆炸，自燃等安全风险。
[0005]大部分电动自行车用充电器的DC接口不一样，无法形成统一标准；
[0006]大部分电动自行车用充电方案采用二段式（恒流、恒压）技术充电，电池组有充电不完全，以及低电压大电流下爆炸，自燃等风险。

技术实现思路

[0007]本技术所要解决的技术问题是：为了克服现有技术中的不足，本技术提供一种基于PD协议和Type C充电接口的电动自行车用充电器。
[0008]本技术解决其技术问题所要采用的技术方案是：一种基于PD协议和Type C充电接口的电动自行车用充电器，包括安规器件、EMC滤波电路、整流滤波电路、PFC升压电路、滤波储能电路、LLC拓扑电路、电压设置电路、电流设置电路、反馈环路、MCU主控单元、PD协议芯片、Type C接口、输出开关Q4和电源控制芯片U1，其中，
[0009]所述安规器件、EMC滤波电路和整流滤波电路依次连接，用于将交流市电进行整流滤波后输出高压直流电；
[0010]所述PFC升压电路和滤波储能电路依次连接在整流滤波电路的输出端，用于对整流滤波电路输出的高压直流电进行主动升压，提高电源工作效率。
[0011]所述LLC拓扑电路连接在滤波储能电路的输出端，用于将PFC升压后的高压直流电耦合成直流输出电压，得到主输出电压V_OUT；
[0012]所述Type C接口设有用于电池组充电的P+信号端和P
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信号端，所述LLC拓扑电路的输出端经输出开关Q4后连接至P+信号端，输出开关Q4用于控制充电电压的通断；
[0013]所述PD协议芯片通过信号CC1和信号CC2连接至Type C接口，通过I2C总线的信号SDA和信号SCL与MCU主控单元通信；
[0014]所述MCU主控单元输出开关控制信号OUT_G、电压设置信号Voltage_Det和电流设置信号CURRENT_PWM；其中，开关控制信号OUT_G连接至输出开关Q4，用于控制输出开关Q4的通断；
[0015]所述电压设置电路，根据MCU主控单元输出的电压设置信号Voltage_Det设置主输出电压V_OUT的大小；
[0016]所述电流设置电路，根据MCU主控单元输出的电流设置信号CURRENT_PWM设置输出电流的大小；
[0017]所述电压设置电路和电流设置电路的输出信号经过二极管D7和稳压管Z1后经所述反馈环路输出信号FB反馈到原边的电源控制芯片U1；
[0018]所述电源控制芯片U1输出控制信号PFC_G、控制信号G_H和控制信号G_L，且设有原边电流信号输入端Cur_S和反馈环路电压输入端FB。
[0019]由于市电内含有高频干扰，因此，为了对后续电路进行保护，在市电输入端增加了安规器件进行滤波，所述安规器件包括压敏电阻RV和X电容CX，所述压敏电阻RV和X电容CX并联，外部的三相市电通过安规器件的输入端输入，经压敏电阻RV和X电容CX组成的防浪涌网络后输出，滤掉高频成分，防止市电波动给后端电路带来影响。
[0020]电网中除了高频干扰，还存在共模干扰，因此，在安规器件的输出端接入EMC滤波电路，具体的，所述EMC滤波电路包括电感L1、电容CY1和电容CY2，所述电容CY1并联在电感L1输入端的1脚和2脚上，所述电容CY2并联在电感L1输出端的3脚和4脚上，其中，电容CY1和电容CY2为Y电容，用于抑制共模干扰，电感L1为共模电感，用于滤除电路中共模信号。
[0021]进一步，为了实现交流AC到直流DC之间的转换，所述整流滤波电路包括整流桥D1、电容C1和电容C2、电感L2，其中，整流桥D1的输入端连接EMC滤波电路的输出端，所述电容C1和电容C2依次并联在整流桥D1输出端的正极和负极之间，所述电感L2串联在整流桥D1输出端的正极线路上且位于电容C1和电容C2之间。其中，整流桥D1将交流电AC整流为高压直流电DC，电容C1、电容C2和电感L2组成了LC滤波电路，用于滤去高压直流电中的差模干扰。
[0022]进一步，为了提高转换效率，设置了PFC升压电路，所述PFC升压电路包括电感L3、MOS管Q1、二极管D2和二极管D3，所述电感L3的一端连接整流滤波电路的输出端，另一端连接二极管D3的阳极，所述二极管D3的阴极作为PFC升压电路的输出端连接至滤波储能电路；所述二极管D2并联在的电感L3和二极管D3两端，且二极管D2的阴极连接至二极管D3的阴极，二极管D2的阳极连接在电感L3的输入侧；所述MOS管Q1的栅极G连接至原边侧的电源控制芯片U1，用于输入原边侧的电源控制芯片U1输出的控制信号PFC_G，控制MOS管Q1的通断，MOS管Q1的漏极D连接至电感L3和二极管D3的公共端，MOS管Q1的源极S接地GND。
[0023]进一步，为了给后端电路提供能量，并且保证后端的电压不会出现不稳定的状况，设置了滤波储能电路，所述滤波储能电路包括电容C3、电容EC1和电容EC2，所述电容C3、电容EC1和电容EC2并联后连接在PFC升压电路输出端和地GAD之间，且所述电容EC1和电容EC2为电解电容，所述电容EC1和电容EC2的正极连接至PFC升压电路的输出端，负极接地GAD。
[0024]进一步，由于LLC拓扑方案具有高效率的特点，因此，本方案中采用了电源拓扑方案，所述LLC拓扑电路包括MOS管Q2和MOS管Q3，变压器T1，电容C4、电容EC4和电容EC5，电感Lr，其中，
[0025]所述MOS管Q2和MOS管Q3串联，且MOS管Q2和MOS管Q3的公共端依次串接电容C4和电感Lr后连接至变压器T1原边的5脚，所述MOS管Q2的漏极D连接电压信号D+，MOS管Q2的栅极G连接至电源控制芯片U1输出的控制信号G_H，控制信号G_H用于开关MOS管Q2；所述MOS管Q3的源极S接地GAD，MOS管Q3的栅极G连接至电源控制芯片U1输出的控制信号G_L，控制信号G_
L用于开关MOS管Q3；所述变压器T1原边的1脚连接地GAD，且所述变压器T1原边1
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5脚之间的绕组作为输入端的绕组，所述变压器T1副边的6
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10脚之间的绕组作为输出端绕组，且变压器T1的10脚连本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于PD协议和Type C充电接口的电动自行车用充电器，其特征在于：包括安规器件、EMC滤波电路、整流滤波电路、PFC升压电路、滤波储能电路、LLC拓扑电路、电压设置电路、电流设置电路、反馈环路、MCU主控单元、PD协议芯片、Type C接口、输出开关Q4和电源控制芯片U1，其中，所述安规器件、EMC滤波电路和整流滤波电路依次连接，用于将交流市电进行整流滤波后输出高压直流电；所述PFC升压电路和滤波储能电路依次连接在整流滤波电路的输出端，用于对整流滤波电路输出的高压直流电进行主动升压和滤波，且滤波储能电路输出电压信号D+和D
‑
，且电压信号D
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接地GAD；所述LLC拓扑电路连接在滤波储能电路的输出端，用于将PFC升压后的高压直流电耦合成直流输出电压，得到主输出电压V_OUT；所述Type C接口设有用于电池组充电的P+信号端和P
‑
信号端，所述LLC拓扑电路的输出端经输出开关Q4后连接至P+信号端，输出开关Q4用于控制充电电压的通断；所述PD协议芯片通过信号CC1和信号CC2连接至Type C接口，通过I2C总线的信号SDA和信号SCL与MCU主控单元通信；所述MCU主控单元输出开关控制信号OUT_G、电压设置信号Voltage_Det和电流设置信号CURRENT_PWM；其中，开关控制信号OUT_G连接至输出开关Q4，用于控制输出开关Q4的通断；所述电压设置电路，根据MCU主控单元输出的电压设置信号Voltage_Det设置主输出电压V_OUT的大小；所述电流设置电路，根据MCU主控单元输出的电流设置信号CURRENT_PWM设置输出电流的大小；所述电压设置电路和电流设置电路的输出信号经过二极管D7和稳压管Z1后经所述反馈环路输出信号FB反馈到原边的电源控制芯片U1；所述电源控制芯片U1输出控制信号PFC_G、控制信号G_H和控制信号G_L，且设有原边电流信号输入端Cur_S和反馈环路电压输入端FB。2.如权利要求1所述的基于PD协议和Type C充电接口的电动自行车用充电器，其特征在于：所述安规器件包括压敏电阻RV和X电容CX，所述压敏电阻RV和X电容CX并联。3.如权利要求1所述的基于PD协议和Type C充电接口的电动自行车用充电器，其特征在于：所述EMC滤波电路包括电感L1、电容CY1和电容CY2，所述电容CY1并联在电感L1输入端的1脚和2脚上，所述电容CY2并联在电感L1输出端的3脚和4脚上。4.如权利要求1所述的基于PD协议和Type C充电接口的电动自行车用充电器，其特征在于：所述整流滤波电路包括整流桥D1、电容C1和电容C2、电感L2，其中，整流桥D1的输入端连接EMC滤波电路的输出端，所述电容C1和电容C2依次并联在整流桥D1输出端的正极和负极之间，所述电感L2串联在整流桥D1输出端的正极线路上且位于电容C1和电容C2之间。5.如权利要求1所述的基于PD协议和Type C充电接口的电动自行车用充电器，其特征在于：所述PFC升压电路包括电感L3、MOS管Q1、二极管D2和二极管D3，所述电感L3的一端连接整流滤波电路的输出端，另一端连接二极管D3的阳极，所述二极管D3的阴极作为PFC升压电路的输出端连接至滤波储能电路；所述二极管D2并联在的电感L3和二极管D3两端，且二
极管D2的阴极连接至二极管D3的阴极，二极管D2的阳极连接在电感L3的输入侧；所述MOS管Q1的栅极G连接至原边侧的电源控制芯片U1，用于输入原边侧的电源控制芯片U1输出的控制信号PFC_G，控制MOS管Q1的通断，MOS管Q1的漏极D连接至电感L3和二极管D3的公共端，MOS管Q1的源极S接地GND。6.如权利要求1所述的基于PD协议和Type C充电接口的电动自行车用充电器，其特征在于：所述滤波储能电路包括电容C3、电容EC1和电容EC2，所述电容C3、电容EC1和电容EC2并联后连接在PFC升压电路输出端和地GAD之间，且所述电容EC1和电容EC2为电解电容，所述电容EC1和电容EC2的正极连接至PFC升压电路的输出端，负极接地GAD。7.如权利要求1所述的基于PD协议和Type C充电接口的电动自行车用充电器，其特征在于：所述LLC拓扑电路包括MOS管Q2和MOS管Q3，变压器T1，电容C4、电容EC4和电容EC5，电感Lr，其中，所述MOS管Q2和MOS管Q3串联，且MOS管Q2和MOS管Q3的公共端依次串接电容C4和电感Lr后连接至变压器T1原边的5脚，所述MOS管Q2的漏极D连接电压信号D+，MOS管Q2的栅极G连接至电源控制芯片U1输...

【专利技术属性】
技术研发人员：李刚林，李广磊，龚晓磊，
申请(专利权)人：八方电气苏州股份有限公司，
类型：新型
国别省市：