一种PD适配器的制作方法

本实用新型涉及适配器技术领域，具体的说，是一种pd适配器。

背景技术：

从快充理念推出至今，市场上的快充协议及方案日新月异，主流的是高通公司推出的qc协议，随着usb协会推出的pd协议，pd协议以其强大的功能，快速被用户接受；不同的充电协议，供电端和用电端的通信方式和通信协议不同，pd协议充电是通过最新型的usbtype-c接口中的a5、b5两个引脚进行的通信线对cc1、cc2的信号通信；适配器会根据cc1、cc2上面的信号得到用电端需要的电压规格，来调节自身的电压输出。由于qd协议其不同于qc协议，不能兼容qc协议的快充设备。由于各大方案公司根据其推荐的固有方案搭配进行推荐应用设计，没有结合生产厂商的已有的供应资源与条件来合适搭配设计，造成设计成本偏高。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种pd适配器，能够兼容pd快充协议和qc快充协议，以及能够匹配市面上支持pd协议的便携式设备进行快速充电。

本实用新型通过下述技术方案解决上述问题：

一种pd适配器，包括与交流电连接的输入接口，所述输入接口依次电连接ac电路、emi电路、整流滤波电路和变压器，所述变压器输出端分别电连接同步整流电路和开关mos，所述同步整流电路电连接输出滤波电路、协议电路、保护电路、反馈电路、控制电路后与所述开关mos电连接，所述反馈电路还电连接有协议电路，所述协议电路和保护电路电连接输出接口。

其中，ac电路包括与交流输入连接的用于产品失效时的电路保护的熔断丝、与交流输入连接的热敏电阻以及并联在交流电源部分用于产品的抗雷击浪涌雷击浪涌的压敏电阻；

emi电路，由励磁线圈构成，起到抗电磁兼容干扰的作用；

整流滤波电路，将电能从ac交流转换为高压直流；

变压器，将电能从高电压转换成低电压，优选地，采用rm8磁芯骨架设计的隔离变压器实现，rm8的磁芯骨架结构尺寸小，但是ae(磁芯有效截面积)值大，适用于设计高功率密度的电源适配器；

控制电路，控制电路接收反馈电路的电压信号以及检测高压回路(整流滤波电路后端、变压器前端)的电流信号、以及检测变压器反馈的信号，并输出给开关mos的驱动信号，调整整个电路的开通/关断的时间和频率，从而控制电路的输出稳定和异常保护及时停止工作。控制电路主要包括控制芯片及其外围电路，控制芯片采用型号为ob2632芯片，反馈电路、高压回路以及变压器反馈的信号分别输入控制芯片的引脚，根据输入信号由控制引脚gate输出信号驱动开关mos。

同步整流电路，主要包括ob芯片以及其外围电路，ob芯片通过连接到变压器次级绕组的电阻对变压器次级绕组进行检测，ob芯片的输出端连接mos管，该mos管作为控制变压器次级绕组的输出控制开关，通过控制该mos管的开通与关断的时间与频率，从而将变压器输出的脉冲波形整流成直流波形。ob芯片型号为ob2004，ob2004具备输入过低压保护、输出过压保护、过流保护和过温保护，对适配器进行保护。

开关mos，由控制电路给出的驱动信号进行电路回路的开通与截止，优选地，采用cool-mos管，降低开关损耗和导通损耗，减少其热量的产生，从而降低了整个产品的温升，利于提高产生的寿命和可靠性。

输出滤波电路，由滤波电容构成，将滤波后的直流电压通过协议电路输出至输出接口；

协议电路，主要包括协议芯片及其外围电路以及控制滤波电路与输出接口之间的通/断的控制开关，该控制开关的导通/关断由协议芯片输出信号控制。协议芯片从滤波电路的输出端获取工作电压，协议芯片通过d+、d-、cc1和cc2引脚接收外部的信号，与外部建立通信协议，并判断受电设备的类别以及需求的电能规格(电压、电流大小)，从而给出信号至反馈电路，再由反馈电路反馈给控制电路，与受电设备的协议达成即给出驱动信号到该控制开关，使其导通，从而开始给受电设备供电。优选地，协议芯片型号为wpt6632。

反馈电路，由光耦接收协议电路给出的信号，当光耦导通，协议电路通过光耦，传递给控制电路中的控制芯片；

优选地，协议电路与输出接口之间还包括保护电路，保护电路由电阻、电容、稳压二极管和tvs阵列组成，用于协议信号的抗静电和浪涌保护，防止输出接口插拔和供受电异常引起的电压电流尖峰对内外协议芯片造成伤害。

优选地，所述输出接口采用usb-c接口。

优选地，ac电路包括与输入接口的正端连接的熔断丝f1、与输入接口的负端连接的热敏电阻rt1以及两端分别连接所述熔断丝f1和热敏电阻rt1的压敏电阻rv1，所述压敏电阻rv1的两端还分别与所述emi电路的输入侧连接；熔断丝f1起到产品失效保护电网；压敏电阻rv1和热敏电阻rt1用于产品抗雷击浪涌；所述emi电路为励磁线圈，起到抗电磁兼容干扰的作用。

本实用新型与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：

(1)本实用新型能够满足pd3.0快充协议，并兼容qc3.0快充协议；能够匹配市面上支持pd协议的便携式设备进行快速充电。

(2)本实用新型中协议芯片和控制芯片中均具有、输出过压保护、过流保护和过温保护、控制芯片还具备输入过低压保护，两套保护方案保证了产品的使用安全，延长了使用寿命。

附图说明

图1为本实用新型的电路结构框图；

图2为本实用新型的电路原理图；

其中，u1-控制芯片；u2-ob芯片；u3-协议芯片；u4-光耦；u6-tvs阵列；j1-usb-c。

具体实施方式

下面结合实施例对本实用新型作进一步地详细说明，但本实用新型的实施方式不限于此。

实施例1：

结合附图1，一种pd适配器，包括与交流电连接的输入接口，所述输入接口依次电连接ac电路、emi电路、整流滤波电路和变压器，所述变压器输出端分别电连接同步整流电路和开关mos，所述同步整流电路电连接输出滤波电路、协议电路、保护电路、反馈电路、控制电路后与所述开关mos电连接，所述反馈电路还电连接有协议电路，所述协议电路和保护电路电连接输出接口。

实施例2：

在实施例1的基础上，结合图1和图2所示，输入接口插头采用中规2pin插头，可折叠。ac电路包括与输入接口的正端连接的熔断丝f1、与输入接口的负端连接的热敏电阻rt1以及两端分别连接所述熔断丝f1和热敏电阻rt1的压敏电阻rv1，所述压敏电阻rv1的两端还分别与所述emi电路的输入侧连接；熔断丝f1起到产品失效保护电网；压敏电阻rv1和热敏电阻rt1用于产品抗雷击浪涌；所述emi电路为励磁线圈lf1，起到抗电磁兼容干扰的作用。

整流滤波电路，将电能从ac交流转换为高压直流；高压滤波采用高压电容并联的方式；包括整流桥db1，电容c1，电感l1，电容c2和电容c2a，主要作用是将电能从ac交流转换为高压直流，同时电容c1，电容c2和电容c2a和电感元件l1搭配组成π型滤波电路，在进行高压滤波功能的基础上，兼顾emi改善。

变压器，将电能从高电压转换成低电压，优选地，采用rm8磁芯骨架设计的隔离变压器实现，rm8的磁芯骨架结构尺寸小，但是ae(磁芯有效截面积)值大，适用于设计高功率密度的电源适配器；

电路主架构采用反激+同步整流+次级反馈的电路架构，其中控制电路采用ob2633准谐振芯片进行设计，利用芯片推荐的外围电路参数进行设计，控制电路主要包括控制芯片u1(ob2633准谐振芯片)、电阻r7、电阻r8、电阻r9、电阻r10、电阻r11、电阻r12、电容c5、电容c7元件构成，控制电路通过接收次级反馈的电压信号和通过电阻r10、电阻r11、电阻r12检测的高压回路的电流信号，以及电阻r9检测的变压器反馈信号，来判断整个电源适配器的电路的工作状况，通过给出主开关的驱动信号，来调整电路的开通关断的时间和频率，从而控制电路的输出稳定和异常保护及时停止工作；

同步整流电路，采用ob2004方案进行该部分电路搭建，其中包括ob芯片u2、mos管q2、二极管d5、电阻r16、电阻r17、电阻r20等元件，ob芯片u2通过电阻r16对变压次级绕组的检测，来判断次级部分开关mosq2的开通与关断的时间与频率，从而起到将变压器变压过来的脉冲波形整流成直流波形；ob芯片u2型号为ob2004，ob2004具备输入过低压保护、输出过压保护、过流保护和过温保护，对适配器进行保护。

开关mos，由控制电路给出的驱动信号进行电路回路的开通与截止，开关mos电路采用mos管q1，mos管q1选用cool-mos管，降低开关损耗和导通损耗，减少其热量的产生，从而降低了整个产品的温升，利于提高产生的寿命和可靠性。

输出滤波电路，包括电容c9和电容c10，其作用是将整流后的直流波形，滤波成平滑波形，并滤除其附带的高频噪声杂波，再将滤波后的直流电压通过协议电路输出至输出接口；输出滤波采用固态电容进行滤波，减小产品体积；

协议电路，主要包括协议芯片u3、mos管q5、电阻r40、电阻r41、电阻r42、电容c21、电容c22、电容c23、电容c24，mos管q5作为控制滤波电路与输出接口之间的通/断的控制开关，mos管q5的导通/关断由协议芯片u3输出信号控制。协议芯片u3从滤波电路的输出端获取工作电压，协议芯片u3通过d+、d-、cc1和cc2引脚接收外部的信号，与外部建立通信协议，并判断受电设备的类别以及需求的电能规格(电压、电流大小)，从而给出信号至反馈电路，再由反馈电路反馈给控制电路，当与受电设备的协议达成即给出驱动信号到mos管q5，使其导通，从而开始给受电设备供电。优选地，协议芯片u3型号为wpt6632，具备输出过压保护、过流保护、过温保护，对适配器进行保护。

反馈电路，包括光耦u4、电容c4、电容c13、电容c14、电容c15、电容c16、电阻r27、电阻r28、电阻r29、电阻r30，其接受协议电路给出的信号，通过光耦u4，传递给控制电路中的控制芯片u1；

优选地，协议电路与输出接口之间还包括保护电路，保护电路包括稳压二极管zd1、稳压二极管zd2、稳压二极管zd3、稳压二极管zd4和tvs阵列u6，用于协议信号的抗静电和浪涌保护，防止输出接口插拔和供受电异常引起的电压电流尖峰对内外协议芯片造成伤害。

优选地，所述输出接口采用usb-c接口j1，该接口是usb系列的最新接口，可同时承载供电和信号传输。

尽管这里参照本实用新型的解释性实施例对本实用新型进行了描述，上述实施例仅为本实用新型较佳的实施方式，本实用新型的实施方式并不受上述实施例的限制，应该理解，本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式，这些修改和实施方式将落在本申请公开的原则范围和精神之内。