一种多口快充充电器的制作方法

1.本实用新型涉及充电技术领域，具体涉及一种多口快充充电器。


背景技术：

2.随着快充技术的普及，以及用户手中智能设备数量的增多，多口快充充电器已经成为了时下热门的充电配件。多口快充之所以受到消费者的青睐，是因为只需要一个充电适配器便可以同时为多个智能设备充电，为消费者带来了极大的便利。
3.目前，多口快充充电器常见的架构有同插降5v、单个dcdc模块（直流转直流模块）和多个dcdc模块等。如果采用同插降5v，则用户体验变差；如果采用单个dcdc模块，则无法兼顾多口同时快充；如果采用多个dcdc模块，则充电器体积变大、成本变高，而且会降低充电器的输出效率。


技术实现要素：

4.为解决上述问题，本实用新型提供了一种多口快充充电器，降低了充电器体积的同时还提高了充电效率。本实用新型的具体技术方案如下：
5.一种多口快充充电器，所述充电器包括交直流转换模块、控制芯片、若干电压输出电路和若干充电接口；其中，电压输出电路分别跟交直流转换模块、控制芯片和充电接口连接，基于充电接口反馈的申请电压，控制芯片控制其中满足预设条件的充电接口所对应的电压输出电路直接输出交直流转换模块的电压，然后控制其余电压输出电路输出转换后的电压；其中，电压输出电路包括一个跟交直流转换模块连接的开关，当控制芯片控制该开关导通时，电压输出电路直接输出交直流转换模块的电压，当控制芯片以特定的占空比控制该开关在导通与关闭之间切换时，电压输出电路输出转换后的电压；其中，若干电压输出电路共同连接至一个控制芯片。
6.进一步地，所述控制芯片包括充电控制模块和电压控制器，若干电压输出电路共同连接至一个电压控制器。
7.进一步地，所述充电控制模块分别跟交直流转换模块、电压控制器和充电接口连接，基于充电接口反馈的申请电压，充电控制模块控制交直流转换模块输出电压的大小，以及使得电压控制器控制满足预设条件的充电接口所对应的电压输出电路直接输出交直流转换模块的电压而其余电压输出电路输出转换后的电压。
8.进一步地，所述电压控制器分别跟交直流转换模块、充电控制模块、电压输出电路和充电接口连接，用于控制电压输出电路直接输出交直流转换模块的电压或者输出转换后的电压。
9.进一步地，所述电压输出电路包括第一开关、第二开关、电感和电容；其中，第一开关的一端跟交直流转换模块连接、另一端分别跟第二开关和电感连接，由电压控制器控制导通与关闭；第二开关的一端跟第一开关连接、另一端接地，由电压控制器控制导通与关闭；电感的一端连接在第一开关和第二开关之间、另一端分别跟电容和充电接口连接；电容
的一端连接在电感和充电接口之间、另一端接地；当第一开关导通时，电压输出电路直接输出交直流转换模块的电压，当第一开关和第二开关以特定的占空比在导通与关闭之间切换时，电压输出电路输出转换后的电压。
10.进一步地，所述充电接口包括通信引脚，该通信引脚跟充电控制模块对应的引脚连接，用于充电接口向充电控制模块反馈所获取的申请电压。
11.进一步地，所述充电接口包括电压输入引脚，该电压输入引脚分别跟电压输出电路和电压控制器连接，用于接收电压输出电路输出的交直流转换模块的电压或者转换后的电压，以及用于充电接口向电压控制器反馈其当前的所接收的输入电压。
12.进一步地，所述电压输出电路包括第一电压输出电路和第二电压输出电路，分别跟交直流转换模块和电压控制器连接，当第一电压输出电路直接输出交直流转换模块的电压给第一充电接口时，第二电压输出模块输出转换后的电压给第二充电接口；其中，充电接口包括第一充电接口和第二充电接口，且与第一电压输出电路和第二电压输出电路对应连接。
13.进一步地，所述第一开关和所述第二开关为nmos管；其中，第一开关的源极跟交直流转换模块的电压输出端口连接、栅极跟电压控制器的第一控制引脚连接、漏极分别跟第二开关的源极和电感连接；第二开关的栅极跟电压控制器的第二控制引脚连接，漏极接地。
14.进一步地，所述交直流转换模块包括光电耦合器，基于充电接口反馈的申请电压，充电控制模块控制光电耦合器的光耦信号变化，然后交直流转换模块根据光电耦合器的光耦信号变化改变输出电压的大小。
15.本实用新型的有益效果在于：与现有技术相比，本实用新型所述的多口快充充电器的电压输出电路设置有一与交直流转换模块连接的开关，该开关导通时，交直流转换模块可以直接为充电接口提供充电电压，无需经过电压转换，提高了充电效率。进一步地，该开关与电感等元器件配合也可以输出转换后的充电电压，无需增加额外的开关，减少了元器件的数量。此外，多个电压输出电路和同一个电压控制器连接，使得一个电压控制器可以跟任意一个电压输出电路组成dcdc控制器，达到支持多口同时快充的效果，且大大降低了充电器的体积以及成本。
附图说明
16.图1为本实用新型一种实施例所述多口快充充电器的示意图。
17.图2为本实用新型另一种实施例所述多口快充充电器的示意图。
具体实施方式
18.在下面的描述中，给出具体细节以提供对实施例的透彻理解。然而，本领域的普通技术人员将理解，可以在没有这些具体细节的情况下实施实施例。例如，电路可以在框图中显示，以便不在不必要的细节中使实施例模糊。在其他情况下，为了不混淆实施例，可以不详细显示公知的电路、结构和技术。
19.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、
ꢀ“
一些实施例”、
ꢀ“
示例”、
ꢀ“
具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性
表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
20.如在本技术中所使用的那样，术语“如果”可以依据上下文被解释为“当
…
时”或“一旦”或“响应于确定”或“响应于检测到”。类似地，短语“如果确定”或“如果检测到[所描述条件或事件]”可以依据上下文被解释为意指“一旦确定”或“响应于确定”或“一旦检测到[所描述条件或事件]”或“响应于检测到[所描述条件或事件]”。
[0021]
目前，多口快充充电器常见的架构有同插降5v、单个dcdc模块（直流转直流模块）和多个dcdc模块等。如果采用同插降5v，则用户体验变差；如果采用单个dcdc模块，则无法兼顾多口同时快充；如果采用多个dcdc模块，则充电器体积变大、成本变高，而且会降低充电器的输出效率。
[0022]
为了解决上述问题，本实用新型实施例提供一种多口快充充电器，在降低充电器体积的同时还可以提高充电效率。如图1所示，所述多口快充充电器具体包括：交直流转换模块、控制芯片、若干电压输出电路和若干充电接口。具体地，电压输出电路分别跟交直流转换模块、控制芯片和充电接口连接，基于充电接口反馈的申请电压，控制芯片控制其中满足预设条件的充电接口所对应的电压输出电路直接输出交直流转换模块的电压，然后控制其余电压输出电路输出转换后的电压；其中，电压输出电路包括一个跟交直流转换模块连接的开关，当控制芯片控制该开关导通时，电压输出电路直接输出交直流转换模块的电压，当控制芯片以特定的占空比控制该开关在导通与关闭之间切换时，电压输出电路输出转换后的电压；其中，若干电压输出电路共同连接至一个控制芯片。需要说明的是，本技术中所述的若干，是指两个或者超过两个，比如若干电压输出电路是指两个电压输出电路或者超过两个电压输出电路。
[0023]
其中，所述交直流转换模块用于将交流电转换为直流电，所述交流电为市电交流电。所述电压输出电路可以是一个降压电路，也可以是一个升压电路，还可以是一个升降压电路。所述充电接口用于为外部设备提供充电电压，当外部设备接入充电接口时，充电接口获取外部设备的申请电压并反馈给控制芯片，使得控制芯片控制电压输出电路输出合适的电压。
[0024]
作为其中一种实施方式，所述控制芯片包括充电控制模块和电压控制器，若干电压输出电路共同连接至一个电压控制器。所述充电控制模块分别跟交直流转换模块、电压控制器和充电接口连接，基于充电接口反馈的申请电压，充电控制模块控制交直流转换模块输出电压的大小，以及使得电压控制器控制满足预设条件的充电接口所对应的电压输出电路直接输出交直流转换模块的电压而其余电压输出电路输出转换后的电压。所述电压控制器分别跟交直流转换模块、充电控制模块、电压输出电路和充电接口连接，用于控制电压输出电路直接输出交直流转换模块的电压或者输出转换后的电压。其中，充电控制模块在获取充电接口反馈的申请电压后进行判断并生成控制信息，然后把控制信息发送给电压控制器，使得电压控制器准确地控制各个电压输出电路输出对应的充电接口所需要的充电电压。
[0025]
作为其中一种实施方式，所述电压输出电路包括第一开关、第二开关、电感和电容。其中，第一开关的一端跟交直流转换模块连接、另一端分别跟第二开关和电感连接，由电压控制器控制导通与关闭；第二开关的一端跟第一开关连接、另一端接地，由电压控制器
控制导通与关闭；电感的一端连接在第一开关和第二开关之间、另一端分别跟电容和充电接口连接，用于储能；电容的一端连接在电感和充电接口之间、另一端接地，用于滤波；当第一开关导通时，电压输出电路直接输出交直流转换模块的电压，当第一开关和第二开关以特定的占空比在导通与关闭之间切换时，电压输出电路输出转换后的电压。
[0026]
作为其中一种实施方式，所述充电接口包括通信引脚，该通信引脚跟充电控制模块对应的引脚连接，用于充电接口向充电控制模块反馈所获取的外部设备的申请电压。
[0027]
作为其中一种实施方式，所述充电接口包括电压输入引脚，该电压输入引脚分别跟电压输出电路和电压控制器连接，用于接收电压输出电路输出的交直流转换模块的电压或者转换后的电压，以及用于充电接口向电压控制器反馈其当前的所接收的输入电压，以便电压控制器实时掌握电压输出电路输出的电压大小并进行调整。需要说明的是，充电接口还包括一接地引脚，用于接地。优选地，所述充电接口为usb-c接口或usb-a接口。
[0028]
如图2所示，作为另一种实施方式，所述电压输出电路包括第一电压输出电路和第二电压输出电路，分别跟交直流转换模块和电压控制器连接，当第一电压输出电路直接输出交直流转换模块的电压给第一充电接口时，第二电压输出模块输出转换后的电压给第二充电接口；其中，充电接口包括第一充电接口和第二充电接口，且与第一电压输出电路和第二电压输出电路对应连接。较优地，电压输出电路的第一开关和第二开关为nmos管。可选地，第一开关可为三极管，第二开关可为二极管。
[0029]
较优地，所述交直流转换模块包括光电耦合器，基于充电接口反馈的申请电压，充电控制模块控制光电耦合器的光耦信号变化，然后交直流转换模块根据光电耦合器的光耦信号变化改变输出电压的大小。光电耦合器是跨接在交直流转换模块中初级和次级之间的元器件，其产生的信号是从次级反馈到初级的关键信号，该信号可以控制交直流转换模块的输出电压。光电耦合器可简化为由一个发光led和光敏晶体管组成。发光led同时串联和并联了一个电阻，都用于调节发光led的电流。当当前电压过高，流进光电耦合器的电流大，则发光led越亮，反馈到光敏晶体管就电流越大，交直流转换模块就会控制初级的输出电压的占空比，使得电压变小；反之，当当前电压过低，流进所述光电耦合器的电流小，则发光led越暗，反馈到光敏晶体管就电流越小，交直流转换模块就会控制初级的输出电压的占空比，使得电压变大。利用光电耦合器进行调压的基本思路如上，不再赘述。另外，光电耦合器还可以隔离高压，从而保护充电设备。可选地，充电控制模块也可以通过i2c控制交直流转换模块的输出电压。
[0030]
本实用新型实施例提供一种多口快充充电方法，所述方法具体包括：基于充电接口反馈的申请电压，控制芯片控制其中满足预设条件的充电接口所对应的电压输出电路直接输出交直流转换模块的电压，然后控制其余电压输出电路输出转换后的电压；其中，电压输出电路包括一个跟交直流转换模块连接的开关，当控制芯片控制该开关导通时，电压输出电路直接输出交直流转换模块的电压，当控制芯片以特定的占空比控制该开关在导通与关闭之间切换时，电压输出电路输出转换后的电压；其中，若干电压输出电路共同连接至一个控制芯片。
[0031]
其中，所述控制芯片判断满足预设条件的充电接口的方法具体包括：步骤s1，控制芯片判断接入充电接口的外部设备的数量，如果只有一个，则控制电压输出电路直接输出交直流转换模块的电压给该充电接口，如果超过一个，则进入步骤s2；步骤s2，控制芯片通
过充电接口获取外部设备的申请电压并比较大小，然后控制电压输出电路直接输出交直流转换模块的电压给申请电压最大的充电接口；其中，申请电压最大的充电接口为满足预设条件的充电接口。需要说明的是，当满足预设条件的充电接口有多个时，由于它们的申请电压的大小是一致的，因此控制芯片控制相应的电压输出电路直接输出交直流转换模块的电压给这部分充电接口。
[0032]
在执行步骤s1的过程中，即只有一个外部设备接入充电接口的情况下，有其他充电接口接入外部设备时，控制芯片比较各个充电接口获取的外部设备的申请电压的大小，如果原本接入外部设备的充电接口的申请电压小于最大的申请电压，则控制芯片控制电压输出电路输出转换后的电压给该充电接口，并控制申请电压最大的充电接口对应的电压输出电路直接输出交直流转换模块的电压。
[0033]
在上述实施例中，所述控制芯片控制电压输出电路直接输出交直流转换模块的电压的方法具体为，控制芯片控制第一开关导通且第二开关关闭。所述控制芯片控制电压输出电路输出转换后的电压的方法具体为，控制芯片以特定的占空比控制第一开关和第二开关在导通与关闭之间切换。其中，电压输出电路包括第一开关和第二开关且第一开关跟交直流转换模块连接。
[0034]
具体地，所述控制芯片以特定的占空比控制第一开关和第二开关在导通与关闭之间切换的具体方法包括：步骤s3，基于当前充电接口反馈的申请电压以及当前交直流转换模块的输出电压，计算两者的比值，得到第一开关的占空比；步骤s4，计算1与第一开关的占空比的差值，得到第二开关的占空比；步骤s5，基于第一开关的占空比和第二开关的占空比，控制芯片控制第一开关和第二开关在导通与关闭之间切换；其中，当第一开关导通时，第二开关关闭，当第一开关关闭时，第二开关导通；其中，当前充电接口反馈的申请电压小于当前交直流转换模块的输出电压。
[0035]
为帮助理解本实用新型所述的多口快充充电器的工作原理，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行详细描述。应当理解，下面所描述的具体实施例仅用于解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
[0036]
如图2所示，本实用新型实施例设置有两个结构一致的电压输出电路以及两个充电接口。具体地，第一电压输出电路包括第一mos管q1、第二mos管q2、第一电感l1和第一电容c1，第一电压输出电路通过电压输入引脚vbus1为第一充电接口提供充电电压。其中，第一mos管的源极跟交直流转换模块的电压输出端口连接、漏极跟第二mos管的源极连接，第二mos管的漏极接地。电压控制器分别通过第一控制引脚s1和第二控制引脚s2控制第一mos管和第二mos管的导通与关闭。第二电压输出电路包括第三mos管q3、第四mos管q4、第二电感l2和第二电容c2，第二电压输出电路通过电压输入引脚vbus2为第二充电接口提供充电电压。其中，第三mos管的源极跟交直流转换模块的电压输出端连接、漏极跟第四mos管的源极连接，第四mos管的漏极接地，电压控制器分别通过第三控制引脚s3和第四控制引脚s4控制第三mos管和第四mos管的导通与关闭。
[0037]
假设第一充电接口接入外部设备，第二充电接口空闲，那么第一充电接口将获取到的外部设备的申请电压通过通信引脚ct1发送给充电控制模块。基于该申请电压，充电控制模块控制光电耦合器的光耦信号变化，以此调整交直流转换模块的输出电压，具体调整过程如下：
[0038]
当交直流转换模块当前的输出电压小于第一充电接口所获取的外部设备的申请电压时，充电控制模块控制光电耦合器的光耦信号变小，从而使得交直流转换模块增大输出电压直至光电耦合器的光耦信号保持不变；当交直流转换模块当前的输出电压大于第一充电接口所获取的外部设备的申请电压时，充电控制模块控制光电耦合器的光耦信号变大，从而使得交直流转换模块减小输出电压直至光电耦合器的光耦信号保持不变；当交直流转换模块当前的输出电压等于第一充电接口所获取的外部设备的申请电压时，交直流转换模块的输出电压无需调整，充电控制模块控制光电耦合器的光耦信号保持不变。
[0039]
例如，第一充电接口接入外部设备且申请一个9v的电压(假设当前交直流转换模块的输出电压是5v)，充电控制模块检测来自交直流转换模块的输出电压，然后在当前电压小于外部设备的申请电压时，使得其与光电耦合器的导通被关闭。因此，光电耦合器的电流变小，流过发光led的电流变小，反馈到光敏晶体管的电流也变小。进一步地，交直流转换模块输出比当前更大的电压，直到达到9v。
[0040]
由于只有第一充电接口接入外部设备，充电控制模块将mos管的控制信息发送给电压控制器，使得电压控制器打开第一电压输出电路的第一mos管，使得交直流转换模块的电压输出引脚vout直通第一充电接口的电压输入引脚vbus1，为外部设备提供9v的充电电压。当第一mos管导通时，交直流转换模块可以直接为充电接口提供充电电压，无需经过电压转换，提高了充电效率。
[0041]
假设在第一充电接口为外部设备提供9v的充电电压的过程中，第二充电接口接入外部设备且申请12v的充电电压，那么第二充电接口将申请电压通过通信引脚ct2发送给充电控制模块。充电控制模块比较两个充电接口的申请电压，判断得知第二充电接口的申请电压大于第一充电接口的申请电压，于是使得电压控制器控制第二电压输出电路直接输出交直流转换模块的电压给第二充电接口，同时控制第一电压输出电路输出转换后的电压给第一充电接口。
[0042]
具体地，在切换交直流转换模块直通通路时，打开第二电压输出电路的第三mos管，同时断开第一mos管，避免损坏连接在第一充电接口的外部设备。然后，充电控制模块控制光电耦合器的光耦信号变化，使得交直流转换模块的输出电压达到12v，经过第三mos管直接输出给第二充电接口。接着，基于第一充电接口反馈的申请电压9v以及当前交直流转换模块的输出电压12v，充电控制模块计算第一mos管的占空比，为9/12，计算第二mos管的占空比，为3/12。这意味着在一个电压脉冲周期中，9/12的时间导通第一mos管、关闭第二mos管，3/12的时间关闭第一mos管、导通第二mos管。在第一mos管和第二mos管不断地导通和关闭的过程中，电感将电压输出电路输出的电压维持在9v左右，实现降压的功能。
[0043]
在本实用新型实施例中，第一mos管不仅可在交直流转换模块直接为充电接口提供充电电压中发挥作用，还可用于降压功能，不需要设置多个mos管，减少了充电器中元器件的数量，而且两路电压输出电路只需要一个电压控制器，大大降低了充电器的体积以及成本。本实用新型实施例还可以实现多口同时快充，且优先为申请电压最大的充电接口提供交直流转换模块的直通电压，大大提高了充电效率以及用户体验。
[0044]
显然，上述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例，各个实施例之间的技术方案可以相互结合。此外，如果实施例中出现“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等术语，其指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位
或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。如果实施例中出现“第一”、“第二”、“第三”等术语，是为了便于相关特征的区分，不能理解为指示或暗示其相对重要性、次序的先后或者技术特征的数量。
[0045]
另外，在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
[0046]
尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同限定以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。