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    • 专利摘要:
    本实用新型公开了一种智能设备自动给电充电电路，该充电电路包括有电源转换电路、负载检测电路、开关电路以及主控电路；外部供电电源接入开关电路的其中一个开关端，开关电路的另一个开关端接入电源转换电路，电源转换电路的输出端处引出充电电源；负载检测电路包括连接检测单元、电压检测单元以及电流检测单元，其输出端均与主控电路交互。本申请提供的充电电路具有自动检测外部智能设备的接入情况、其剩余电量情况或其充电情况，并自动根据外部智能设备的实时情况将电路在休眠状态、充电状态以及待机状态下切换，实现自动给电、智能充电的效果，提升整体电路的安全性。
    公开号:CN214337594U
    申请号:CN202023286612.1U
    申请日:2020-12-30
    公开日:2021-10-01
    发明作者:朱孔兴
    申请人:朱孔兴；
    IPC主号:H02J7-00
    专利说明:
    [n0001] 本实用新型属于充电技术领域，特别涉及一种充电电路。
    [n0002] 手机、平板电脑、智能手环等智能设备在人们的生活中应用广泛，其安全充电问题也越来越受到人们的重视。
    [n0003] 现有技术中提供的智能设备的充电器往往仅具有转换功能：外部供电电源进入该充电器后，经ACDC变换、DCDC变换后，在其输出端得到与外部智能设备适配的直流电，外部智能设备插接到该充电器上后，上述直流电对外部智能设备无差别供电。
    [n0004] 应该指出，上述充电器的电路架构存在安全性问题：一方面，由于智能设备的充电过程往往较长，用户普遍习惯将智能设备与充电器连接后放置不管，智能设备充满电后仍通过充电器与外部供电电源连接，外部智能设备在此过程中容易过充，充电器以及外部智能设备本身容易积热，严重时将引发火灾；另一方面，由于不良的用电习惯，很多用户习惯在外部设备充满电后，将外部设备单独移除，留下充电器与外部电源保持连接，充电器的输出端保持带电状态裸露出来，存在触电的安全隐患。
    [n0005] 为解决上述问题，本实用新型的目的在于提供一种充电电路，该充电电路针对智能设备设置，通过设置负载检测电路检测外部智能设备的接入情况及器携带的电池的剩余电量情况，控制开关电路的闭合或断开，进而实现自动给电，由此提升整个充电电路的工作性能，自动化、智能化地为外部智能设备提供充电供给。
    [n0006] 为实现上述目的，本实用新型的技术方案如下：
    [n0007] 一种智能设备自动给电充电电路，该充电电路包括有用于将外部供电电源转换成为与外部智能设备相匹配的充电电源的电源转换电路；用于检测外部智能设备的接入情况、其剩余电量情况或其充电情况的负载检测电路；用于受控接入或截断外部电源的开关电路；用于控制充电进程的主控电路；
    [n0008] 外部供电电源接入开关电路的其中一个开关端，开关电路的另一个开关端接入电源转换电路，电源转换电路的输出端处引出充电电源，向外部智能设备开放连接；负载检测电路包括连接检测单元、电压检测单元以及电流检测单元；连接检测单元的检测端与外部智能设备交互，其输出端接入主控电路；电压检测单元的检测端与电源转换电路交互，其输出端接入主控电路；电流检测单元的检测端与外部智能设备交互，其输出端接入主控电路。
    [n0009] 进一步地，电源转换电路包括有整流器、滤波器、变压器、第一二极管以及第二二极管；整流器的其中一个输入端接入外部供电电源的零线，其另一个输入端与开关电路连接；整流器的输出端、滤波器以及变压器依次连接，变压器的副边处引出第一直流电压源；第一二极管的阳极连接第一直流电压源，其阴极连接第二二极管的阳极，第二二极管的阴极处引出第二直流电压源；第二直流电压源作为充电电源向外部智能设备开放连接。
    [n0010] 进一步地，开关电路包括有第一电阻、光耦合器、第三二极管以及可控硅；第一电阻的一端连接的第一直流电压源，其另一端连接光耦合器中发光器的阳极，光耦合器中发光器的阴极连接第三二极管的阳极，第三二极管的阴极与第二二极管的阴极连接；光耦合器中光敏器中发光器的阴极和第三二极管的阳极的公共端还与主控电路连接；光耦合器中光敏器的阳极连接可控硅的阳极，光耦合器中光敏器的阴极连接可控硅的控制极；外部供电电源的火线接入可控硅的阳极，可控硅的阴极接入整流器的输入端。
    [n0011] 进一步地，主控电路包括有主控芯片，主控芯片的具体型号为：SC92F7250。
    [n0012] 进一步地，连接检测单元包括有连接接口以及单通道选通IC；
    [n0013] 外部智能设备接入时，连接接口分别接入外部智能设备的连接确认信号CC以及充电端口电压信号OUT；
    [n0014] 连接接口与单通道选通IC连接，连接接口中接入的外部智能设备的连接确认信号CC接入单通道选通IC中，单通道选通IC还与主控芯片交互；
    [n0015] 连接接口还与电流检测单元连接，连接接口中接入的外部智能设备的充电端口电压信号OUT接入电流检测单元中。
    [n0016] 进一步地，单通道选通IC的具体型号为SGM3157；
    [n0017] 连接接口中接入的外部智能设备的连接确认信号CC接入单通道选通IC的COM引脚中，单通道选通IC的IN引脚与主控芯片连接；单通道选通IC的NC引脚接地，单通道选通IC的NO引脚与主控芯片连接。
    [n0018] 进一步地，电压检测单元包括有电流感应放大IC以及第二电阻；
    [n0019] 电流感应放大IC的具体型号的为INA180A3IDBVT；
    [n0020] 连接接口中接入的外部智能设备的充电端口电压信号OUT接入第二电阻的一端，第二二极管的阴极处引出第二直流电压源接入第二电阻的另一端；连接接口与第二电阻的公共端接入电流感应放大IC的其中一个输入引脚，第二二极管与第二电阻的公共端接入电流感应放大IC的另一个输入引脚。
    [n0021] 进一步地，电压检测单元包括有第四二极管、第三电阻以及第四电阻；
    [n0022] 第四二极管的阳极与变压器的副边交互，第四二极管的阴极连接第三电阻的其中一端，第三电阻的另一端连接第四电阻的其中一端，第四电阻的另一端接地，第三电阻与第四电阻的公共端接入主控芯片。
    [n0023] 本申请中提供的充电电路应用到具体的智能设备充电场景中时，存在以下几种工作状态：
    [n0024] 休眠状态：此时外部智能设备并未接入，连接接口处并未接入外部智能设备的连接确认信号CC，主控芯片控制光耦合器中的发光二极管熄灭，可控硅截止，截断外部供电电源的火线输入，电源转换电路线上没有供电输入，全线不工作，变压器副边处无稳定直流电压输出，整个充电电路以低功耗的形式处于休眠状态中。
    [n0025] 充电状态：此时外部智能设备接入，电源转换电路开始工作，主控芯片控制光耦合器中的发光二极管点亮，进而控制可控硅导通，正常接入外部供电电源的火线，在变压器副边处提供直流电压，对外部智能设备供电。在该状态下，连接接口保持接入外部智能设备的端口电压信号OUT，将该信号与第二直流电压在第二电阻上做差，测得充电电流向主控芯片反馈；并进一步地，通过电压检测单元测得充电电压向主控芯片反馈，主控芯片可通过当前充电电流以及充电电压的大小情况掌握当前电源转换电路的工作情况、判定外部智能设备的充电进程，方便了主控芯片控制电源转换电路的工作直至外部智能设备携带的电池充满。
    [n0026] 待机状态：外部智能设备充满后，主控芯片控制光耦合器中的发光二极管熄灭，进而控制可控硅截止，再次截断外部供电电源的火线输入，电源转换电路不工作，电路不对外部智能设备充电。此时如外部智能设备保持连接，则连接接口持续接入连接确认信号CC以及端口电压信号OUT，主控芯片通过该两处信号变化情况监控外部智能设备的剩余电量情况，如外部智能设备的剩余电量低于事先设定的阈值，则主控电路控制可控硅再次导通，电路再次转入充电状态，再次对外部智能设备发起充电。
    [n0027] 综上，相比于现有技术，本申请提供的充电电路具有自动检测外部智能设备的接入情况、其剩余电量情况或其充电情况，并自动根据外部智能设备的实时情况将电路在休眠状态、充电状态以及待机状态下切换，实现自动给电、智能充电的效果，提升整体电路的安全性。
    [n0028] 图1是具体实施方式中实现的以USB充电形式实现的智能设备自动给电充电电路的第一局部电路原理图。
    [n0029] 图2是具体实施方式中实现的以USB充电形式实现的智能设备自动给电充电电路的第二局部电路原理图。
    [n0030] 图3是具体实施方式中实现的以USB充电形式实现的智能设备自动给电充电电路的第三局部电路原理图。
    [n0031] 图4是具体实施方式中实现的以USB充电形式实现的智能设备自动给电充电电路的第四局部电路原理图。
    [n0032] 图5是具体实施方式中实现的以USB充电形式实现的智能设备自动给电充电电路的第五局部电路原理图。
    [n0033] 图6是具体实施方式中实现的以USB充电形式实现的智能设备自动给电充电电路的第六局部电路原理图。
    [n0034] 图7是具体实施方式中实现的以USB充电形式实现的智能设备自动给电充电电路的第七局部电路原理图。
    [n0035] 为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
    [n0036] 为实现上述目的，本实用新型的技术方案如下：
    [n0037] 请参阅图1-7。
    [n0038] 在本具体实施方式中提供一种以USB充电形式实现的智能设备自动给电充电电路，该充电电路包括有用于将外部供电电源转换成为与外部智能设备相匹配的充电电源的电源转换电路；用于检测外部智能设备的接入情况、其剩余电量情况或其充电情况的负载检测电路；用于受控接入或截断外部电源的开关电路；用于控制充电进程的主控电路；
    [n0039] 外部供电电源接入开关电路的其中一个开关端，开关电路的另一个开关端接入电源转换电路，电源转换电路的输出端处引出充电电源，向外部智能设备开放连接；负载检测电路包括连接检测单元、电压检测单元以及电流检测单元；连接检测单元的检测端与外部智能设备交互，其输出端接入主控电路；电压检测单元的检测端与电源转换电路交互，其输出端接入主控电路；电流检测单元的检测端与外部智能设备交互，其输出端接入主控电路。
    [n0040] 进一步地，电源转换电路包括有整流器U1(以整流IC的形式实现，该整流IC的具体型号为MB10S)、滤波器(以滤波电容的形式实现)E1、变压器T3、第一二极管D3以及第二二极管D4；整流器U1的其中一个输入端接入外部供电电源的零线N，其另一个输入端与开关电路连接；整流器U1的输出端、滤波器E1以及变压器T3依次连接，变压器T3的副边处引出第一直流电压源USB_6V4；第一二极管D3的阳极连接第一直流电压源USB_6V4，其阴极连接第二二极管D4的阳极，第二二极管D4的阴极处引出第二直流电压源+5V0；第二直流电压源+5V0作为充电电源向外部智能设备开放连接。
    [n0041] 进一步地，开关电路包括有第一电阻R8、光耦合器U3、第三二极管D5以及可控硅Q1；第一电阻R8的一端连接的第一直流电压源USB_6V4，其另一端连接光耦合器U3中发光器的阳极，光耦合器U3中发光器的阴极连接第三二极管D5的阳极，第三二极管D5的阴极与第二二极管D4的阴极连接；光耦合器U3中光敏器中发光器的阴极和第三二极管D5的阳极的公共端还与主控电路连接；光耦合器U3中光敏器的阳极连接可控硅Q1的阳极，光耦合器U3中光敏器的阴极连接可控硅Q1的控制极；外部供电电源的火线L接入可控硅Q1的阳极，可控硅Q1的阴极接入整流器U1的输入端。
    [n0042] 进一步地，主控电路包括有主控芯片U8，主控芯片U8的具体型号为：SC92F7250。
    [n0043] 进一步地，连接检测单元包括有两个连接接口(J1/J2)以及两个单通道选通IC(U6/U7)；
    [n0044] 外部智能设备接入时，连接接口(J1/J2)分别接入外部智能设备的连接确认信号CC(CC1/CC2)以及充电端口电压信号OUT(OUT_5V/OUT_5V)；
    [n0045] 两个连接接口(J1/J2)分别与两个单通道选通IC(U6/U7)连接，其中一个单通道选通IC U7还与主控芯片U8交互；
    [n0046] 连接接口(J1/J2)还与电流检测单元连接，连接接口(J1/J2)中接入的外部智能设备的充电端口电压信号OUT(OUT_5V/OUT_5V)接入电流检测单元中。
    [n0047] 进一步地，两个单通道选通IC(U6/U7)的具体型号均为SGM3157；
    [n0048] 连接接口(J1/J2)中接入的两路外部智能设备的连接确认信号CC(CC1/CC2)分别接入两个单通道选通IC(U6/U7)的COM引脚中，其中一个单通道选通IC U7的IN引脚与主控芯片U8连接；每一个单通道选通IC(U6/U7)的NC引脚接地，且每一个单通道选通IC(U6/U7)的NO引脚与主控芯片U8连接。
    [n0049] 进一步地，电压检测单元包括有电流感应放大IC U5以及第二电阻R16；
    [n0050] 电流感应放大IC U5的具体型号的为INA180A3IDBVT；
    [n0051] 每一个连接接口(J1/J2)中接入的外部智能设备的充电端口电压信号OUT(OUT_5V/OUT_5V)接入第二电阻R16的一端，第二二极管D4的阴极处引出第二直流电压源+5V0接入第二电阻R16的另一端；其中一个连接接口(J1/J2)与第二电阻R16的公共端接入电流感应放大IC U5的其中一个输入引脚，第二二极管D4与第二电阻R16的公共端接入电流感应放大IC U5的另一个输入引脚。
    [n0052] 进一步地，电压检测单元包括有第四二极管D100、第三电阻R100以及第四电阻R200；
    [n0053] 第四二极管D100的阳极与变压器T3的副边交互，第四二极管D100的阴极连接第三电阻R100的其中一端，第三电阻R100的另一端连接第四电阻R200的其中一端，第四电阻R200的另一端接地，第三电阻R100与第四电阻R200的公共端接入主控芯片U8。
    [n0054] 以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
    权利要求:
    Claims (8)
    [0001] 1.一种智能设备自动给电充电电路，该充电电路包括有用于将外部供电电源转换成为与外部智能设备相匹配的充电电源的电源转换电路；
    其特征在于，还包括用于检测外部智能设备的接入情况、其剩余电量情况或其充电情况的负载检测电路；
    用于受控接入或截断外部电源的开关电路；
    用于控制充电进程的主控电路；
    外部供电电源接入所述开关电路的其中一个开关端，所述开关电路的另一个开关端接入所述电源转换电路，所述电源转换电路的输出端处引出充电电源，向外部智能设备开放连接；
    所述负载检测电路包括连接检测单元、电压检测单元以及电流检测单元；所述连接检测单元的检测端与外部智能设备交互，其输出端接入所述主控电路；所述电压检测单元的检测端与所述电源转换电路交互，其输出端接入所述主控电路；所述电流检测单元的检测端与外部智能设备交互，其输出端接入所述主控电路。
    [0002] 2.如权利要求1所述的智能设备自动给电充电电路，其特征在于，所述电源转换电路包括有整流器、滤波器、变压器、第一二极管以及第二二极管；
    所述整流器的其中一个输入端接入外部供电电源的零线，其另一个输入端与所述开关电路连接；所述整流器的输出端、所述滤波器以及所述变压器依次连接，所述变压器的副边处引出第一直流电压源；
    所述第一二极管的阳极连接第一直流电压源，其阴极连接第二二极管的阳极，所述第二二极管的阴极处引出第二直流电压源；
    所述第二直流电压源作为充电电源向外部智能设备开放连接。
    [0003] 3.如权利要求2所述的智能设备自动给电充电电路，其特征在于，所述开关电路包括有第一电阻、光耦合器、第三二极管以及可控硅；
    所述第一电阻的一端连接的所述第一直流电压源，其另一端连接所述光耦合器中发光器的阳极，所述光耦合器中发光器的阴极连接所述第三二极管的阳极，所述第三二极管的阴极与所述第二二极管的阴极连接；
    所述光耦合器中光敏器中发光器的阴极和所述第三二极管的阳极的公共端还与所述主控电路连接；
    所述光耦合器中光敏器的阳极连接所述可控硅的阳极，所述光耦合器中光敏器的阴极连接所述可控硅的控制极；外部供电电源的火线接入所述可控硅的阳极，所述可控硅的阴极接入所述整流器的输入端。
    [0004] 4.如权利要求3所述的智能设备自动给电充电电路，其特征在于，所述主控电路包括有主控芯片，所述主控芯片的具体型号为：SC92F7250。
    [0005] 5.如权利要求4所述的智能设备自动给电充电电路，其特征在于，所述连接检测单元包括有连接接口以及单通道选通IC；
    外部智能设备接入时，所述连接接口分别接入外部智能设备的连接确认信号CC以及充电端口电压信号OUT；
    所述连接接口与所述单通道选通IC连接，所述连接接口中接入的外部智能设备的连接确认信号CC接入所述单通道选通IC中，所述单通道选通IC还与所述主控芯片交互；
    所述连接接口还与所述电流检测单元连接，所述连接接口中接入的外部智能设备的充电端口电压信号OUT接入所述电流检测单元中。
    [0006] 6.如权利要求5所述的智能设备自动给电充电电路，其特征在于，所述单通道选通IC的具体型号为SGM3157；
    所述连接接口中接入的外部智能设备的连接确认信号CC接入所述单通道选通IC的COM引脚中，所述单通道选通IC的IN引脚与所述主控芯片连接；所述单通道选通IC的NC引脚接地，所述单通道选通IC的NO引脚与所述主控芯片连接。
    [0007] 7.如权利要求5所述的智能设备自动给电充电电路，其特征在于，所述电压检测单元包括有电流感应放大IC以及第二电阻；
    所述电流感应放大IC的具体型号的为INA180A3IDBVT；
    所述连接接口中接入的外部智能设备的充电端口电压信号OUT接入所述第二电阻的一端，所述第二二极管的阴极处引出第二直流电压源接入所述第二电阻的另一端；所述连接接口与第二电阻的公共端接入所述电流感应放大IC的其中一个输入引脚，所述第二二极管与第二电阻的公共端接入所述电流感应放大IC的另一个输入引脚。
    [0008] 8.如权利要求4所述的智能设备自动给电充电电路，其特征在于，所述电压检测单元包括有第四二极管、第三电阻以及第四电阻；
    所述第四二极管的阳极与所述变压器的副边交互，所述第四二极管的阴极连接所述第三电阻的其中一端，所述第三电阻的另一端连接所述第四电阻的其中一端，所述第四电阻的另一端接地，所述第三电阻与所述第四电阻的公共端接入所述主控芯片。
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    同族专利:
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    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    2021-10-01| GR01| Patent grant|
    2021-10-01| GR01| Patent grant|
    2021-11-05| TR01| Transfer of patent right|
    2021-11-05| TR01| Transfer of patent right|Effective date of registration: 20211026 Address after: 325000 Longze village, Hongqiao Town, Yueqing City, Wenzhou City, Zhejiang Province Patentee after: Zhejiang farante Electronic Technology Co.,Ltd. Address before: 518000 room 807, 143 Huangpu Road, Xinqiao street, Bao'an District, Shenzhen City, Guangdong Province Patentee before: Zhu Kongxing |
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
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