快速充电电路、快速充电器和快速充电装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种快速充电电路、快速充电器和快速充电装置，快速充电电路包括：高压隔离模块和低压快充模块；高压隔离模块，输入端与交流电压源的第一端和第二端耦接，输出端输出与交流电压源隔离的中间电压，所述高压隔离模块包括第一变压器和第二变压器；低压快充模块，输入端与所述中间电压耦接，输出端输出受协议控制的电压和/或电流；本发明专利技术具有更低成本和更好性能。本和更好性能。本和更好性能。

【技术实现步骤摘要】
快速充电电路、快速充电器和快速充电装置


[0001]本专利技术涉及充电
，具体涉及一种快速充电电路、快速充电器和快速充电装置。

技术介绍

[0002]PD快充(Power Delivery)是USB连接器中的一种最新的快速充电技术，常用于电子设备的充电。这种快速充电技术可以实时自动联网检测各种环境变化，调节充电功率和温度，使得在充电的当下能达到安全的最佳效果。目前较为通用的PD协议版本为PD3.1以及PPS，输出电压档位为固定5V/9V/12V/15V/20V，PPS3.3V
‑
21V。现有的技术最常用的大功率反激快充架构如图1所示，在图1的现有快充架构中，交流电压源VAC通过EMI滤波器以后，经过二极管整流桥整流得到半波直流电压，再经过功率因数校正器(PFC)以后，在反激变换器的输入电容CIN上产生直流输入电压VIN，然后经过PWM调节器控制的反激变换器，将输入电压VIN转换到变压器的输出级，经过同步整流模块整流以后，在输出电容CO上产生第一输出电压VO1，协议控制器通过监测负载上的电压VO2，按照各种充电协议的规则，通过光耦输出反馈信号FB到原边PWM调节器，来调节输出第一电压VO1满足协议所规定的输出电压档位。现有技术的不足是：1)二极管整流桥的损耗不可忽视，2)协议的输出电压变化范围大，对同步整流模块是很大的挑战，3)大功率应用时，需要独立的功率因数校正器，增加了成本也降低了效率。

技术实现思路

[0003]第一方面
[0004]本专利技术公开了一种快速充电电路，与交流电压源耦接，包括：高压隔离模块和低压快充模块；高压隔离模块，输入端与交流电压源的第一端和第二端耦接，输出端输出与交流电压源隔离的中间电压，所述高压隔离模块包括第一变压器和第二变压器；低压快充模块，输入端与所述中间电压耦接，输出端输出受协议控制的电压和/或电流；第一变压器在交流电压源的第一半周期内工作，第二半周期内不工作；第二变压器在交流电压源的第二半周期内工作，第一半周期内不工作。
[0005]优选的，所述高压隔离模块还包括第一整流模块、第二整流模块和中间电容；第一变压器的第一端耦接交流电压源的第一端，由第一变压器的第三端和第四端构成的第一输出端通过第一整流模块后耦接中间电容；第二变压器的第一端耦接交流电压源的第二端，由第二变压器的第三端和第四端构成的第二输出端通过第二整流模块后耦接中间电容；所述高压隔离模块在中间电容上产生所述中间电压。
[0006]优选的，所述低压快充模块包括第二低压直流转换模块，协议控制模块，输出电容，负载开关和第二检测电阻；所述第二低压直流转换模块的第一引脚与所述中间电压耦接，第二引脚耦接输出电容，在输出电容上产生由第二反馈信号控制的第一输出电压；所述协议控制模块通过第一引脚检测与负载串联连接的第二检测电阻上的第二检测电压实现
对负载电流的检测，通过第二引脚检测负载上的第二输出电压，通过第三引脚控制第一输出电压和第二输出电压之间的负载开关的导通和截止，通过第四引脚输出与所述第二低压直流转换模块的第三引脚耦接的第二反馈信号；第二低压直流转换模块输出受协议控制的电压和/或电流；或
[0007]所述低压快充模块包括第三低压直流转换模块，输出电容，负载开关和第二检测电阻；所述第三低压直流转换模块内部集成了协议控制模块，第三低压直流转换模块通过第一引脚检测与负载串联连接的第二检测电阻上的第二检测电压实现对负载电流的检测，通过第二引脚检测负载上的第二输出电压，通过第三引脚控制第一输出电压和第二输出电压之间的负载开关的导通和截止，通过第四引脚耦接所述中间电压，通过第五引脚耦接输出电容，所述第三低压直流转换模块输出受协议控制的电压和/或电流；或
[0008]所述低压快充模块包括第四低压直流转换模块，输出电容和第二检测电阻；所述第四低压直流转换模块内部集成了协议控制模块和负载开关，第四低压直流转换模块通过第一引脚检测与负载串联连接的第二检测电阻上的第二检测电压实现对负载电流的检测，通过第二引脚检测负载上的第二输出电压，通过第四引脚耦接所述中间电压，通过第五引脚耦接输出电容，所述第四低压直流转换模块输出受协议控制的电压和/或电流；或
[0009]所述低压快充模块包括第五低压直流转换模块，输出电容和第二检测电阻；所述第五低压直流转换模块内部集成了所述第一整流模块，第二整流模块，协议控制模块和负载开关，第五低压直流转换模块通过第一引脚检测与负载串联连接的第二检测电阻上的第二检测电压实现对负载电流的检测，通过第二引脚检测负载上的第二输出电压，通过第四引脚耦接所述中间电压，通过第五引脚耦接输出电容，通过第六引脚耦接第一变压器的第三端，通过第七引脚耦接第二变压器的第三端，所述第五低压直流转换模块输出受协议控制的电压和/或电流。
[0010]优选的，包含第一变压器和第一整流模块的第一反激变换器，还包括第一功率开关和第三功率开关，第一变压器的第二端与第一功率开关的第一端耦接，第三功率开关耦接在第一功率开关的第二端与交流电压源的第二端之间；包含第二变压器和第二整流模块的第二反激变换器，还包括第二功率开关和第四功率开关，第二变压器的第二端与第二功率开关的第一端耦接，第四功率开关耦接在第二功率开关的第二端与交流电压源的第一端之间；或
[0011]包含第一变压器和第一整流模块的第三反激变换器，还包括第三整流模块、第五功率开关和第六功率开关，第一变压器的第二端与第五功率开关的第一端耦接，第六功率开关耦接在第五功率开关的第二端与交流电压源的第二端之间；包含第二变压器和第二整流模块的第四反激变换器，还包括第四整流模块、第五功率开关和第七功率开关，第二变压器的第二端与第五功率开关的第一端耦接，第七功率开关耦接在第五功率开关的第二端与交流电压源的第一端之间。
[0012]优选的，所述第一整流模块，和/或第二整流模块，和/或第三整流模块，和/或第四整流模块为二极管，形成二极管整流结构；或为金属氧化物半导体场效应晶体管，形成金属氧化物半导体场效应晶体管同步整流结构。
[0013]第二方面
[0014]本专利技术还公开了一种快速充电器，与交流电压源耦接，包括：高压隔离模块和低压
快充模块；高压隔离模块包括：第一变压器、第二变压器和中间电容；在交流电压源的第一半周期内，在第一工作状态时，第一路径接收交流电压源的第一半周期的电压对所述第一变压器进行储能，流过所述第一变压器的第一电流上升；在第二工作状态时，所述第一变压器通过第二路径释放能量至所述中间电容，以在所述中间电容上产生中间电压，并且，所述第一电流下降；在交流电压源的第二半周期内，在第三工作状态时，第三路径接收交流电压源的第二半周期的电压对所述第二变压器进行储能，流过所述第二变压器的第二电流上升；在第四工作状态时，所述第二变压器通过第四路径释放能量至所述中间电容，以在所述中间电容上产生所述中间电压，并且，所述第二电流下降；低压快充模块，输入端与所述中间电压耦接，输出端输出受协议控制的电压和/或电流。
[0015]优选的，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种快速充电电路，与交流电压源耦接，其特征在于，包括：高压隔离模块和低压快充模块；高压隔离模块，输入端与交流电压源的第一端和第二端耦接，输出端输出与交流电压源隔离的中间电压，所述高压隔离模块包括第一变压器和第二变压器；低压快充模块，输入端与所述中间电压耦接，输出端输出受协议控制的电压和/或电流；第一变压器在交流电压源的第一半周期内工作，第二半周期内不工作；第二变压器在交流电压源的第二半周期内工作，第一半周期内不工作。2.根据权利要求1所述的快速充电电路，其特征在于，所述高压隔离模块还包括第一整流模块、第二整流模块和中间电容；第一变压器的第一端耦接交流电压源的第一端，由第一变压器的第三端和第四端构成的第一输出端通过第一整流模块后耦接中间电容；第二变压器的第一端耦接交流电压源的第二端，由第二变压器的第三端和第四端构成的第二输出端通过第二整流模块后耦接中间电容；所述高压隔离模块在中间电容上产生所述中间电压。3.根据权利要求2所述的快速充电电路，其特征在于，所述低压快充模块包括第二低压直流转换模块，协议控制模块，输出电容，负载开关和第二检测电阻；所述第二低压直流转换模块的第一引脚与所述中间电压耦接，第二引脚耦接输出电容，在输出电容上产生由第二反馈信号控制的第一输出电压；所述协议控制模块通过第一引脚检测与负载串联连接的第二检测电阻上的第二检测电压实现对负载电流的检测，通过第二引脚检测负载上的第二输出电压，通过第三引脚控制第一输出电压和第二输出电压之间的负载开关的导通和截止，通过第四引脚输出与所述第二低压直流转换模块的第三引脚耦接的第二反馈信号；第二低压直流转换模块输出受协议控制的电压和/或电流；或所述低压快充模块包括第三低压直流转换模块，输出电容，负载开关和第二检测电阻；所述第三低压直流转换模块内部集成了协议控制模块，第三低压直流转换模块通过第一引脚检测与负载串联连接的第二检测电阻上的第二检测电压实现对负载电流的检测，通过第二引脚检测负载上的第二输出电压，通过第三引脚控制第一输出电压和第二输出电压之间的负载开关的导通和截止，通过第四引脚耦接所述中间电压，通过第五引脚耦接输出电容，所述第三低压直流转换模块输出受协议控制的电压和/或电流；或所述低压快充模块包括第四低压直流转换模块，输出电容和第二检测电阻；所述第四低压直流转换模块内部集成了协议控制模块和负载开关，第四低压直流转换模块通过第一引脚检测与负载串联连接的第二检测电阻上的第二检测电压实现对负载电流的检测，通过第二引脚检测负载上的第二输出电压，通过第四引脚耦接所述中间电压，通过第五引脚耦接输出电容，所述第四低压直流转换模块输出受协议控制的电压和/或电流；或所述低压快充模块包括第五低压直流转换模块，输出电容和第二检测电阻；所述第五低压直流转换模块内部集成了所述第一整流模块，第二整流模块，协议控制模块和负载开关，第五低压直流转换模块通过第一引脚检测与负载串联连接的第二检测电阻上的第二检测电压实现对负载电流的检测，通过第二引脚检测负载上的第二输出电压，通过第四引脚耦接所述中间电压，通过第五引脚耦接输出电容，通过第六引脚耦接第一变压器的第三端，
通过第七引脚耦接第二变压器的第三端，所述第五低压直流转换模块输出受协议控制的电压和/或电流。4.根据权利要求2所述的快速充电电路，其特征在于，包含第一变压器和第一整流模块的第一反激变换器，还包括第一功率开关和第三功率开关，第一变压器的第二端与第一功率开关的第一端耦接，第三功率开关耦接在第一功率开关的第二端与交流电压源的第二端之间；包含第二变压器和第二整流模块的第二反激变换器，还包括第二功率开关和第四功率开关，第二变压器的第二端与第二功率开关的第一端耦接，第四功率开关耦接在第二功率开关的第二端与交流电压源的第一端之间；或包含第一变压器和第一整流模块的第三反激变换器，还包括第三整流模块、第五功率开关和第六功率开关，第一变压器的第二端与第五功率开关的第一端耦接，第六功率开关耦接在第五功率开关的第二端与交流电压源的第二端之间；包含第二变压器和第二整流模块的第四反激变换器，还包括第四整流模块、第五功率开关和第七功率开关，第二变压器的第二端与第五功率开关的第一端耦接，第七功率开关耦接在第五功率开关的第二端与交流电压源的第一端之间。5.根据权利要求4所述的快速充电电路，其特征在于，所述第一整流模块，和/或第二整流模块，和/或第三整流模块，和/或第四整流模块为二极管，形成二极管整流结构；或为金属氧化物半导体场效应晶体管，形成金属氧化物半导体场效应晶体管同步整流结构。6.一种快速充电器，与交流电压源耦接，其特征在于，包括：高压隔离模块和低压快充模块；高压隔离模块包括：第一变压器、第二变压器和中间电容；在交流电压源的第一半周期内，在第一工作状态时，第一路径接收交流电压源的第一半周期的电压对所述第一变压器进行储能，流过所述第一变压器的第一电流上升；在第二工作状态时，所述第一变压器通过第二路径释放能量至所述中间电容，以在所述中间电容上产生中间电压，并且，所述第一电流下降；在交流电压源的第二半周期内，在第三工作状态时，第三路径接收交流电压源的第二半周期的电压对所述第二变压器进行储能，流过所述第二变压器的第二电流上升；在第四工作状态时，所述第二变压器通过第四路径释放能量至所述中间电容，以在所述中间电容上产生所述中间电压，并且，所述第二电流下降；低压快充模块，...

【专利技术属性】
技术研发人员：请求不公布姓名，
申请(专利权)人：恩赛半导体成都有限公司，
类型：发明
国别省市：