三孔USB快速充電插座的製作方法
2023-11-05 10:05:37 1
本實用新型涉及一種插座，具體涉及一種三孔USB快速充電插座。
背景技術：
隨著可攜式行動裝置的普及，人們越來越離不開手機等行動裝置，但是隨之而來的是耗電量越來越大，需要隨時充電，而由於充電插頭不易攜帶，故人們出門只會攜帶USB數據線，因此插座帶USB充電接口的越來越多，但是現有的USB充電接口都是小電流的，想要使得行動裝置充滿電，則需要較長的時間，而我們不會在插座附近坐較長的時間，故使得該USB充電接口有點雞肋，只能滿足臨時充電或邊充邊玩。
而現有的快速充電插座，在繞組次級設置普通的整流電路，因此其在使用時容易出現溫升變化較大，不太適應低氣壓或潮溼的環境，且轉換效率低。
技術實現要素：
為了克服以上的技術不足，本實用新型提供一種三孔USB快速充電插座。
本實用新型提供一種三孔USB快速充電插座，其包括插座本體，所述插座本體上可拆卸設置3個USB插口，所述插座本體內設有USB快充電路，該USB快充電路與3個USB插口連接，所述USB快充電路包括高壓整流濾波電路、與高壓整流濾波電路連接的電能轉換電路、與電能轉換電路相連的開關變頻控制電路、設置在高壓整流濾波電路與電能轉換電路之間的高壓吸收電路以及與電能轉換電路連接的快充電路，所述快充電路包括2個快充晶片，所述快充晶片為SR2552，且一個快充晶片的4個輸出端分別與2個USB插口的2腳和3腳連接，另一個快充晶片的2個輸出端與1個USB插口的2腳和3腳連接，所述快充晶片的輸入端分別串聯電阻R16和R17後與電能轉換電路連接，所述開關變頻控制電路包括控制晶片U1以及場效應管開關電路，所述控制晶片U1為AP3783，其中所述快充電路還設有用於識別USB插口使用狀態的識別電路以及根據USB插口使用的數量進行電流分配的電流分配電路，在所述電能轉換電路的次級設有同步整流電路。
所述同步整流電路包括同步整流晶片U2以及場效應管Q2，所述同步整流晶片U2為APR343，且所述同步整流晶片U2的4腳串聯電阻R15接地，3腳接電能轉換電路的一個輸出端，且3腳下拉電容C5接地，同步整流晶片U2的2腳接地，同步整流晶片U2的5腳串聯電阻R14後接電能轉換電路的另一個輸出端，同步整流晶片U2的1腳接場效應管Q2的柵極，所述場效應管的源極串聯電解電容E4後接電能轉換電路的一個輸出端，所述場效應管的漏極接電能轉換電路的另一個輸出端，場效應管的漏極與源極之間並聯電容C4和電阻R12。
所述場效應管開關電路包括場效應管Q1，場效應管Q1的D極接電能轉換電路，場效應管Q1的S極與並聯的電阻RS2和電阻RS1連接，S極串聯電阻R11與控制晶片U1的CS端連接，場效應管Q1的G極通過並聯後的二極體D3和電阻R9接控制晶片U1的輸出端，場效應管Q1的G極通過電阻R10的接地。
所述電能轉換電路包括變壓器T1。
所述變壓器T1為三繞組變壓器。
所述高壓整流濾波電路包括輸入端、與輸入端連接的整流橋BD1、並聯在整流橋BD1的兩個輸出端之間的電解電容E1、電解電容E2、電解電容E3、串聯在電解電容E2和電解電容E3的正極之間的電感L1以及串聯在電解電容E2和電解電容E3的負極之間的電感L2。
所述整流橋BD1與任意一個輸入端之間串聯保險絲F1。
所述整流橋BD1與任意一個輸入端之間串聯壓敏電阻RT1。
所述整流橋BD1的兩個輸入端之間並聯指示電路。
本實用新型的有益效果：設計同步整流電路，對輸出電流實現同步調整，使得該電路的溫升更低，其轉換效果更好，能達到90%以上的轉換率，並且能夠在低氣壓或潮溼環境下更加可靠。
附圖說明
圖1是本實用新型的電路原理圖。
具體實施方式
下面結合附圖對本實用新型實施例作進一步說明：
如圖所示，本實用新型提供一種三孔USB快速充電插座，其包括插座本體，所述插座本體上可拆卸設置3個USB插口，所述插座本體內設有USB快充電路，該USB快充電路與3個USB插口連接，所述USB快充電路包括高壓整流濾波電路、與高壓整流濾波電路連接的電能轉換電路、與電能轉換電路相連的開關變頻控制電路、設置在高壓整流濾波電路與電能轉換電路之間的高壓吸收電路以及與電能轉換電路連接的快充電路，所述快充電路包括2個快充晶片，所述快充晶片為SR2552，且一個快充晶片的4個輸出端分別與2個USB插口的2腳和3腳連接，另一個快充晶片的2個輸出端與1個USB插口的2腳和3腳連接，所述快充晶片的輸入端分別串聯電阻R16和R17後與電能轉換電路連接，所述開關變頻控制電路包括控制晶片U1以及場效應管開關電路，所述控制晶片U1為AP3783，其中所述快充電路還設有用於識別USB插口使用狀態的識別電路以及根據USB插口使用的數量進行電流分配的電流分配電路，在所述電能轉換電路的次級設有同步整流電路。
識別電路以及電流分配電路均集成在快充晶片內，其採用兩個快充晶片U3和U4，所述識別電路可以實現對兩個USB插口的使用狀態的識別，假如識別一個USB插口在使用中，則輸出2.4A電流，假如識別兩個USB插口均在使用，則通過電流分配電路將電流分到兩個USB插口，其中也可以採用平均電流法的方式將輸出電流均分到兩個USB插口，而檢測到3個USB則將電流均分成3等分，而且通過自動分配電流的方式，能夠提高USB插座的使用率，即在單USB插口使用中，能夠實現快充，以滿足快速充電的需求，而3個USB插口同時使用時，則均分電流，以滿足3個USB插口同時使用的要求。
所述同步整流電路包括同步整流晶片U2以及場效應管Q2，所述同步整流晶片U2為APR343，且所述同步整流晶片U2的4腳串聯電阻R15接地，3腳接電能轉換電路的一個輸出端，且3腳下拉電容C5接地，同步整流晶片U2的2腳接地，同步整流晶片U2的5腳串聯電阻R14後接電能轉換電路的另一個輸出端，同步整流晶片U2的1腳接場效應管Q2的柵極，所述場效應管的源極串聯電解電容E4後接電能轉換電路的一個輸出端，所述場效應管的漏極接電能轉換電路的另一個輸出端，場效應管的漏極與源極之間並聯電容C4和電阻R12，利用同步整流晶片U2實時對輸出的電流進行整流，降低其溫升，有效的提高電壓轉換率。
所述場效應管開關電路包括場效應管Q1，場效應管Q1的D極接電能轉換電路，場效應管Q1的S極與並聯的電阻RS2和電阻RS1連接，S極串聯電阻R11與控制晶片U1的CS端連接，場效應管Q1的G極通過並聯後的二極體D3和電阻R9接控制晶片U1的輸出端，場效應管Q1的G極通過電阻R10的接地。
所述電能轉換電路包括變壓器T1，所述變壓器T1為三繞組變壓器，包括原邊，副邊以及輔助繞組。
所述高壓整流濾波電路包括輸入端、與輸入端連接的整流橋BD1、並聯在整流橋BD1的兩個輸出端之間的電解電容E1、電解電容E2、電解電容E3、串聯在電解電容E2和電解電容E3的正極之間的電感L1以及串聯在電解電容E2和電解電容E3的負極之間的電感L2。
同時在USB接口處設置快充電路，利用快充電路識別高通協議QC2.0或QC3.0協議，通過USB接口中間兩線（D+D-）上加載電壓來進行通訊，調節QC2.0的輸出電壓。高通QC2.0的握手過程如下：當將充電器端通過數據線連到手機上時，充電器默認通過 MOS讓D+D-短接，手機端探測到充電器類型為DCP（專用充電埠模式）。此時輸出電壓為5v，手機正常充電。若手機支持QC2.0快速充電協議，開始在D+上加載0.325V的電壓。當這個電壓維持1.5s 後，充電器將斷開D+和D-的短接， D-上的電壓將會下降；手機端檢測到D-上的電壓下降後，HVDCP獲取手機預設的充電器電壓值。
所述開關變頻控制電路包括控制晶片U1以及場效應管開關電路，所述控制晶片U1為AP3783。控制晶片U1供電由輔助繞組獲得並且通過輔助繞組檢測反饋電壓。
高壓整流濾波電路對市電電源輸入的高壓電進行整流濾波，高壓吸收電路實現對整流濾波後的高壓電進行高壓脈衝吸收，起到電路保護作用，電能轉換電路在開關變頻控制電路控制下，實現穩定的低壓電輸出，這樣輸出的低壓電電流可通過USB 接口的充電端子充到外部待充電設備上。
高壓吸收電路電路如下，二極體D1的陽極分別與原邊的一端以及場效應管Q1的D極連接，其陰極分別與電阻R3和電容C1連接，電阻R3和電容C1的另一端連接後分別與電阻R4A和電阻R4B連接後與原邊的另一端連接，且該側與高壓整流濾波電路的直流輸出端連接，二極體D2的陽極串聯電阻R5後與輔助繞組的一端連接，二極體D2的陰極與控制晶片U1的VCC端連接，且通過電容C2接地，輔助繞組的與電阻R5連接的一端串聯電阻R9後接控制晶片U1的FB端，且通過並聯後的電阻R7和電阻R8接地，二極體D2的陰極與電阻R3和電容C1之間並聯串聯後的電阻R1、電阻R2以及電阻R2A。
市電經交流電源線輸入，流經整流橋BD1 整流，經濾波電容E1、E2 、E3和濾波電感L1、L2組成的平波電路得到一直流電源，該直流電源一路經過啟動電阻R4A、R4B、R1、R2、R2A 輸入到控制晶片U1的VCC 腳，以啟動控制晶片U1 工作，該直流電源的另一路經過變壓器T1 和場效應管Q1 輸入到控制晶片U1的CS 腳，控制晶片U1 的OUT 腳輸出的脈衝信號控制場效應管Q1的導通與關斷，產生變化的電壓與電流，變化的電壓與電流通過變壓器T1 的原邊，在變壓器T1 的副邊感應電壓和電流，實現電能變換，為待充電負載提供直流充電電源。
所述整流橋BD1與任意一個輸入端之間串聯保險絲F1，起到保護的作用。
所述整流橋BD1與任意一個輸入端之間串聯壓敏電阻RT1，起到防衝擊的作用。
所述整流橋BD1的兩個輸入端之間並聯指示電路，用於工作時的指示。
實施例不應視為對本實用新型的限制，任何基於本實用新型的精神所作的改進，都應在本實用新型的保護範圍之內。