充電電路及充電器的製作方法

2023-04-25 16:11:11 1

本實用新型涉及充電電路領域，特別涉及移動終端或移動電源充電器。

背景技術：

傳統的移動終端或移動電源充電器採用的電路架構一般是兩種反饋的反激電源：

一種是SSR架構，PWM控制晶片和MOS開關管都是分離式的，採用光耦反饋輸出採用普通肖特基整流。傳統的SSR電路工作在電流連續模式和不連續之間，效率高。但是外圍元件多。佔用空間大，變壓器要用大體積，外殼尺寸大，不便於攜帶。

二種是普通PSR架構，PWM控制晶片和MOS開關管都是分離式的，電路工作在不連續模式。普通PSR架構電路工作峰值電流大，效率無法提升。PWM晶片和MOS開關管分離佔用空間很大。輸出採用普通肖特基整流，發熱量大，效率低，需要大的散熱面積才能保證輸出長時間穩定工作。產品溫升高，產品整個外形體積很大，不便於攜帶。

技術實現要素：

為了克服現有技術的不足，本實用新型的目的在於提供一種小型化、高密度、高轉換效率、全電壓輸入的充電電路及充電器，其能解決現有充電電路和充電器體積大、電能轉換效率低、發熱量多等問題。

本實用新型的目的採用以下技術方案實現：

一種充電電路，包括整流電路、低通濾波電路、鉗位電路、變壓器、反饋電路和PWM開關電路，所述變壓器包括原邊繞組、副邊繞組和反饋繞組；所述整流電路、低通濾波電路、鉗位電路、原邊繞組依次電性連接；

所述反饋電路從所述反饋繞組採樣，所述PWM開關電路用於從所述反饋電路接收反饋信號從而控制所述原邊繞組的通電及斷電；

所述充電電路還包括同步整流電路、穩壓濾波電路和充電控制電路，所述副邊繞組、同步整流電路、穩壓濾波電路依次電性連接；所述充電控制電路用於適配充電對象。

優選的，所述反饋電路包括分壓電阻、穩壓電容和第一二極體；所述分壓電阻用於對所述反饋繞組兩端的電壓分壓作為所述反饋信號傳遞至所述PWM開關電路的反饋端；所述第一二極體與穩壓電容用於向所述PWM開關電路供電。

優選的，所述同步整流電路包括DK5V45R10晶片，所述DK5V45R10晶片的A引腳和K引腳之間並聯有一包括電阻和電容的支路，所述DK5V45R10晶片的K引腳與所述副邊繞組的同名端連接，或所述DK5V45R10晶片的A引腳與所述副邊繞組的異名端連接。

優選的，所述低通濾波電路為Π型電路，包括兩個差模電容和一個共模電感。

優選的，所述共模電感為共模扼流圈。

優選的，所述整流電路為單相全橋整流電路。

優選的，所述單相全橋整流電路的交流輸入端設有用於保險和防雷的保險元件。

優選的，所述充電控制電路包括CW3002D晶片以及與CW3002D晶片連接的外圍電路。

優選的，所述PWM開關電路包括矽力傑晶片SY50135及外圍電路。

一種充電器，包括外殼、插頭、輸出接口和電路板，所述插頭、電路板和輸出接口依次電性連接，所述電路板位於所述外殼內部；其特徵在於：所述前述的充電電路。

相比現有技術，本實用新型的有益效果在於：利用集成PWM控制晶片和MOS開關管的PWM開關電路實施PSR方案，自帶恆流/恆壓功能，工作模式處於電感臨界模式，與傳統的電感斷續DCM模式相比，效率提升2-3％。輸出採用同步整流電路替代傳統的普通肖特基，效率進一步提升2-3％，不需要額外的散熱裝置。從而實現充電器的小型化、高密度、高轉換效率和全電壓輸入。

附圖說明

圖1是本實用新型實施例一提供的充電電路的結構示意圖。

圖2是本實用新型實施例二提供的充電電路的電路圖。

圖3是本實用新型實施例三提供的充電器的結構示意圖。

具體實施方式

上述說明僅是本實用新型技術方案的概述，為了能夠更清楚了解本實用新型的技術手段，而可依照說明書的內容予以實施，並且為了讓本實用新型的上述和其他目的、特徵和優點能夠更明顯易懂，以下特舉較佳實施例，並配合附圖，詳細說明如下。

如圖1所示的充電電路，包括整流電路110、低通濾波電路120、鉗位電路130、變壓器140、反饋電路180和PWM開關電路190；結合圖2，變壓器140包括原邊繞組(T1A的3-4)、副邊繞組(T1A的6-7)和反饋繞組T1B；整流電路110、低通濾波電路120、鉗位電路130和原邊繞組依次電性連接；反饋電路180從反饋繞組T1B採樣，PWM開關電路190用於從反饋電路180接收反饋信號從而控制原邊繞組的通電及斷電。充電電路還包括同步整流電路150、穩壓濾波電路160和充電控制電路170，副邊繞組、同步整流電路150、穩壓濾波電路160依次電性連接；充電控制電路170用於適配充電對象。

其中，PWM開關電路190包括矽力傑晶片U2(SY50135)及其外圍電路(本實施例中為電阻R9和電阻R10)，晶片U2的4引腳通過電阻R9和電阻R10接地。PWM開關電路190還包括啟動電阻R1和R2，啟動電阻R1和R2從整流電路110的輸出端取電或從低通濾波電路120的輸出端取電，在充電電路接入市電時，啟動電阻R1和R2給晶片U2提供一個啟動電壓。

反饋電路180用於實現電壓反饋以起到穩定輸出電壓的作用。優選的，反饋電路180包括分壓電阻R6、R7和R8、穩壓電容C4和第一二極體D2；分壓電阻R6、R7和R8用於對反饋繞組T1B兩端的電壓分壓作為反饋信號傳遞至PWM開關電路190的反饋端，即晶片U2的3引腳；第一二極體D2與穩壓電容C4用於向PWM開關電路即晶片U2的1引腳供電。

工作原理：當電源插入AC市電後(85-264V)，經過整流電路110整流將AC電源轉換成脈衝直流電，經低通濾波電路120儲能濾波和濾除EMI幹擾。通過變壓器140和PWM開關電路190將高壓直流轉換成實際要的電壓，並經反饋電路180反饋調節穩定變壓器140的副邊繞組輸出電壓。再經次極同步整流電路150整流，穩壓濾波電路濾波和穩壓，得到需要的直流電。

其中PWM開關電路190中的矽力傑晶片U2(SY50135)工作在QR模式，很大程度上可以降低晶片U2、變壓器140、同步整流電路150在開通和關斷時的損耗，降低產品的發熱量。

優選的，整流電路110為單相全橋整流電路BD1，進一步，單相全橋整流電路BD1的交流輸入端設有用於保險和防雷的保險元件FR1，如保險絲等。

進一步，低通濾波電路120為Π型EMI濾波電路，包括兩個差模電容C1和C2，以及一個共模電感L1。優選的，共模電感L1為共模扼流圈。共模扼流圈是在一個磁環(閉磁路)的上下兩個半環上，分別繞制相同匝數但繞向相反的線圈。兩個線圈的磁通方向一致，共模幹擾出現時，總電感迅速增大產生很大的感抗，從而可以抑制共模幹擾，而對差模幹擾不起作用。為了更好地抑制共模噪聲，共模扼流圈應選用磁導率高，高頻性能好的磁芯。差模電容C1和C2通常選用金屬膜電容。

鉗位電路130的作用是將周期性變化的波形的頂部或底部保持在某一確定的直流電平上。在本實施例中，鉗位電路130包括第二二極體D1、電阻R3、電阻R4和電容C3，組成尖峰吸收網絡、當開機、關機及有尖峰時，對晶片U2進行鉗位保護。二極體的鉗位作用是指利用二極體正嚮導通壓降相對穩定，且數值較小(有時可近似為零)的特點，來限制電路中某點的電位。

同步整流電路150包括DK5V45R10晶片D3。DK5V45R10是同步二極體晶片。晶片內部集成了45V功率NMOS管，可以大幅降低傳統上完二極體導通損耗，提高整機效率，取代或替換目前市場上常規的的肖特基整流二級管。DK5V45R10晶片包括兩個A引腳(1和3)和一個K引腳(2)，應用時，K引腳相當於二極體的陰極，A引腳相當於二極體的陽極。DK5V45R10晶片的A引腳和K引腳之間並聯有一包括電阻R12和電容C7的支路。在本實施例中，DK5V45R10晶片的K引腳與副邊繞組的同名端連接，構成反向整流；在另一實施例中，DK5V45R10晶片的A引腳與副邊繞組的異名端連接，構成正向整流。

優選的，穩壓濾波電路160包括電容C5和電容C6。進一步，還包括電阻R11和穩壓二極體ZD1，達到進一步濾波和穩定輸出電壓的目的。

優選的，穩壓濾波電路160的輸出與USB接口的電源線VDD和GND連接。充電控制電路170包括CW3002D晶片U3和其外圍電路電容C8和電阻R15。CW3002D是一款充電寶/USB充電控制IC。CW3002D支持智慧型手機/平板電腦，廣泛用於快速充電和提供系統設計的靈活性生產。CW3002D的4引腳和5引腳分別與USB接口的D+和D-連接。實施例三

如圖3所示的充電器，包括外殼210、插頭220、輸出接口230 和電路板240，插頭220、電路板240和輸出接口230依次電性連接，電路板240位於外殼210內部，其中電路240包括前述的充電電路。

綜合以上特點可以將5V2.4A產品輕輕鬆鬆外觀尺寸做到長30mm*寬35mm*厚20mm；而整機效率較傳統5V2.4A產品效率提升5-6％。整機溫度降低10-15度，產品整機壽命在同等外殼同等尺寸的條件下延長使用壽命達2年以上。

對於本領域的技術人員來說，可根據以上描述的技術方案以及構思，做出其它各種相應的改變以及變形，而所有的這些改變以及變形都應該屬於本實用新型權利要求的保護範圍之內。