多端口usb充电器的制造方法
【专利摘要】本实用新型提供一种多端口USB充电器，包括第一整流滤波电路、电压转换电路、第二整流滤波电路、多个恒流控制电路、采样电路、比较电路及脉冲宽度调制控制器。第一整流滤波电路、电压转换电路、第二整流滤波电路依次串联连接。多个恒流控制电路用于分别对第二整流滤波电路输出的第二电压进行恒流控制，以通过对应电连接的多个USB端口输出多组恒定的充电电流。采样电路于、比较电路及脉冲宽度调制控制器用于微调整第二电压，以输出稳定的第二电压。上述多端口USB充电器具有过流、过压、欠压保护功能，待机功耗低、电源转换效率高、充电端口多，能够同时为多个电子产品进行充电。
【专利说明】多端口 USB充电器
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及充电器，尤其涉及一种多端口 USB (Universal Serial Bus)充电 器。
【背景技术】
[0002] 随着现代社会的发展，手机、电子阅读器、音乐播放器、平板电脑等电子产品越来 越普及，市面上此类电子产品均只配备一对一充电器，无法实现多个电子产品同时充电，满 足不了家庭、办公室等一些公共场所充电需求。 实用新型内容
[0003] 本实用新型的目的在于，提供一种多端口 USB充电器，以解决传统的一对一充电 的技术问题。
[0004] 为了实现上述目的，本实用新型提供一种多端口 USB充电器，用于对外部电源的 输入电压进行电压转换以对多个电子产品进行充电，所述多端口 USB充电器包括第一整流 滤波电路、电压转换电路、第二整流滤波电路、多个恒流控制电路、采样电路、比较电路及脉 冲宽度调制控制器。所述第一整流滤波电路用于对外部电源的输入电压进行整流滤波。所 述电压转换电路电连接于所述第一整流滤波电路，用于对所述第一整流滤波电路输出的电 压进行电压转换以输出第一电压。所述第二整流滤波电路电连接于所述电压转换电路，用 于对所述电压转换电路输出的第一电压进行整流滤波以输出第二电压。所述多个恒流控制 电路用于分别对所述第二整流滤波电路输出的第二电压进行恒流控制，以通过对应电连接 的多个USB端口输出多组恒定的充电电流。所述采样电路电连接于所述第二整流滤波电 路，用于根据所述第二整流滤波电路输出的第二电压输出采样电压。所述比较电路电连接 于所述采样电路，用于比较所述采样电路输出的采样电压与一基准电压，以输出比较结果 信号。所述脉冲宽度调制控制器电连接于所述比较电路及所述电压转换电路，用于输出脉 冲宽度调制信号至所述电压转换电路，所述脉冲宽度调制控制器还用于根据所述比较电路 输出的比较结果信号来调整所输出的脉冲宽度调制信号的占空比，以调节所述电压转换电 路输出的第一电压。
[0005] 优选地，所述多端口 USB充电器还包括动态电流充电电路，所述动态电流充电电 路电连接于所述第二整流滤波电路，用于通过对应电连接的USB端口输出可变的充电电 流。
[0006] 优选地，所述动态电流充电电路根据所述对应电连接的电子设备来调节充电电流 大小。
[0007] 优选地，所述多端口 USB充电器还包括滤波电路，所述第一整流滤波电路、说电压 转换电路、所述比较电路及所述脉冲宽度调制控制器均分别通过所述滤波电路接地。
[0008] 优选地，所述滤波电路为第一电容。
[0009] 优选地，所述比较电路包括光耦传感器、第二电容及稳压二极管。所述光耦传感器 包括第一输入端、第二输入端、第一输出端及第二输出端，所述第一输入端电连接于所述第 二整流滤波电路，所述第二输入端电连接于所述采样电路，所述第一输出端电连接于所述 脉冲宽度调制控制器，所述第二输出端电连接于所述滤波电路。所述第二电容电连接于所 述光耦传感器的第一输出端与第二输出端之间。所述稳压二极管正极电连接于所述滤波电 路，负极电连接于所述光耦传感器的第一输出端与所述第二电容的公共端。
[0010] 优选地，所述采样电路包括第一电阻、第二电阻、稳压单元、第三电阻及第四电阻。 所述第一电阻一端电连接于所述第二整流滤波电路。所述第二电阻一端电连接于所述第一 电阻的另一端，另一端接地。所述稳压单元包括第一端、第二端及控制端，所述第一端接地， 所述控制端电连接于所述第一电阻与所述第二电阻的公共端。所述第三电阻一端电连接于 所述稳压单元的控制端，另一端通过第三电容电连接于所述稳压单元的第二端。所述第四 电阻一端电连接于所述稳压单元的第二端，另一端电连接于所述比较电路。
[0011] 优选地，所述稳压单元为TL431芯片。
[0012] 优选地，所述多端口 USB充电器还包括过流短路保护电路，电连接于所述第一整 流滤波电路与所述外部电源之间，用于在外部电源短路时，断开所述第一整流滤波电路与 所述外部电源的连接。
[0013] 优选地，所述多端口 USB充电器还包括防雷电路，电连接于所述第一整流滤波电 路与所述外部电源之间，用于滤除外部电源中的尖峰脉冲电压，以进行防雷保护。
[0014] 本实用新型的有益效果：本实用新型提供一种多端口 USB充电器，其具有过流、短 路、过压、欠压保护功能，待机功耗低、电源转换效率高，且具有多个充电端口，能同时为多 个电子产品进行充电。
[0015] 为了能更进一步了解本实用新型的特征以及技术内容，请参阅以下有关本实用新 型的详细说明与附图，然而附图仅提供参考与说明用，并非用来对本实用新型加以限制。
【专利附图】
【附图说明】
[0016] 图1为本实用新型一实施方式中多端口 USB充电器的模块图。
[0017] 图2为本实用新型一实施方式中多端口 USB充电器的电路图。
[0018] 主要元件符号说明
[0019] 多端口 USB充电器 100
[0020] 外部电源 200
[0021] 第一整流滤波电路 10
[0022] 电压转换电路 12
[0023] 第二整流滤波电路 14
[0024] 恒流控制电路 16a、16b、16c
[0025] 采样电路 18
[0026] 比较电路 20
[0027] 脉冲宽度调制控制器 22
[0028] USB 端口 24a、24b、24c、20d
[0029] 动态电流充电电路 26
[0030] 滤波电路 28
[0031] 过流短路保护电路 30
[0032] 防雷电路 32
[0033] 稳压单元 S1
[0034] 高频滤波电容 Cr
[0035] 第一至第四电阻 R1、R2、R3、R4
[0036] 稳压管 ZD1
[0037] 第一至第二电容 C1、C2
[0038] 光稱传感器 Q1
[0039] 过流短路保护管 RV1
[0040] 基准电压 Vref
【具体实施方式】
[0041] 为更进一步阐述本实用新型所采取的技术手段及其效果，以下结合本实用新型的 优选实施例及其附图进行详细描述。
[0042] 图1为本实用新型一实施方式中多端口 USB充电器100的模块图。在本实施方式 中，多端口 USB充电器100将外部电源200的输入电压进行电压转换以对多个电子产品（图 未示）进行充电。多端口 USB充电器100包括第一整流滤波电路10、电压转换电路12、第 二整流滤波电路14、多个恒流控制电路16a、16b、16c(在本实施方式中，仅以三个为例，但 是不以三个为限，可以包含多于或少于三个恒流控制电路）、采样电路18、比较电路20、脉 冲宽度调制控制器22及多个USB端口 24a、24b、24c (在本实施方式中，仅以三个为例，但是 不以三个为限，可以包含多于或少于三个USB端口）。每一 USB端口 24a、24b、24c可独立地 输出恒定的充电电流来对一电子产品进行充电。
[0043] 第一整流滤波电路10对外部电源200的输入电压进行整流滤波。电压转换电路 12电连接于第一整流滤波电路10,电压转换电路12对第一整流滤波电路10输出的电压进 行电压转换以输出第一电压。第二整流滤波电路14电连接于电压转换电路12,第二整流滤 波电路14对电压转换电路12输出的第一电压进行整流滤波以输出第二电压。在本实施方 式中，第二电压是根据电子产品的额定充电电压来确定其电压值，如第二电压可以为5V的 直流电压。
[0044] 每一恒流控制电路16a、16b、16c 对应电连接于每一 USB端口 24a、24b、24c，每 一恒流控制电路16a、16b、16c对第二整流滤波电路14输出的第二电压进行恒流控制，以通 过对应电连接的USB端口 24a、24b、24c输出一组恒定的充电电流。在本实施方式中，由于 多个恒流控制电路16a、16b、16c是以三个为例，故多个恒流控制电路16a、16b、16c可通过 多个USB端口 24a、24b、24c输出三组恒定的充电电流，三组恒定的充电电流大小可以分别 为 0· 5mA、1mA、1mA。
[0045] 采样电路18电连接于第二整流滤波电路14,采样电路18根据第二整流滤波电路 14输出的第二电压来输出采样电压。比较电路20电连接于采样电路18,比较电路20通过 比较采样电路18输出的采样电压与基准电压Vref来输出比较结果信号。在本实施方式中， 采样电路18输出的采样电压与第二整流滤波电路14输出的第二电压的比值可以根据实际 电路设计来确定，基准电压Vref可以为5V直流电压。
[0046] 脉冲宽度调制控制器22电连接于比较电路20及电压转换电路12,脉冲宽度调制 控制器22输出脉冲宽度调制信号至电压转换电路12,以使电压转换电路12进行电压转换。 脉冲宽度调制控制器22还根据比较电路20输出的比较结果信号来调整所输出的脉冲宽度 调制信号的占空比，以调节电压转换电路12输出的第一电压，从而来使得第二整流滤波电 路14能输出稳定的第二电压。
[0047] 在本实用新型一实施方式中，多端口 USB充电器100还包括动态电流充电电路26 及USB端口 24d，动态电流充电电路26电连接于第二整流滤波电路14及USB端口 24d。动 态电流充电电路26通过对应电连接的USB端口 24d输出可变的充电电流。动态电流充电 电路26根据对应电连接的电子产品（如：手机、平板电脑）来调节充电电流大小。在本实 施方式中，动态电流充电电路26输出的充电电流最大值可为2A。
[0048] 在本实用新型一实施方式中，多端口 USB充电器100还包括滤波电路28。滤波电 路28用于滤除高频干扰信号。第一整流滤波电路10、电压转换电路12、比较电路20及脉 冲宽度调制控制器22均通过滤波电路28接地。多端口 USB充电器100通过增设滤波电路 28来避免具有触摸屏的待充电电子产品出现不灵敏现象。
[0049] 在本实用新型一实施方式中，多端口 USB充电器100还包括过流短路保护电路30 及防雷电路32。过流短路保护电路30电连接于第一整流滤波电路10与外部电源200之 间，过流短路保护电路30用于在外部电源200短路时，断开第一整流滤波电路10与外部电 源200的连接，从而来保护多端口 USB充电器100不被烧坏。防雷电路32电连接于第一整 流滤波电路10与过流短路保护电路30之间，防雷电路32可滤除外部电源200输入电压中 的尖峰脉冲电压，从而来实现防雷保护。
[0050] 图2为本实用新型一实施方式中多端口 USB充电器100的电路图。在本实施方式 中，第一整流滤波电路10包括全桥整流电路及滤波电容，从而来实现对外部电源200的输 入电压进行整流滤波。电压转换电路12为现有技术中包含有变压器及开关管的电压转换 模组来实现电压转换。第二整流滤波电路14包括用于整流的整流二极管及滤波电容。多 个恒流控制电路16a、16b、16c均包括恒流控制芯片，多个恒流控制电路16a、16b、16c通过 恒流控制芯片来实现恒流控制。
[0051] 滤波电路28包括高频滤波电容Cr。多端口 USB充电器100通过高频滤波电容Cr 来滤除电压转换电路12输入侧的高频干扰信号。采样电路18包括第一电阻R1、第二电阻 R2、第三电阻R3、第四电阻R4、稳压单元S1及第一电容C1。第一电阻R1 -端电连接于第二 整流滤波电路14。第二电阻R2-端电连接于第一电阻R1的另一端，第二电阻R2的另一端 接地。稳压单元S1包括第一端、第二端及控制端，稳压单元S1的第一端接地，稳压单元S1 的控制端电连接于第一电阻R1与第二电阻R2的公共端。第三电阻R3 -端电连接于稳压 单兀S1的控制端，第三电阻R3的另一端电连接于第一电容C1的一端，第一电容C1的另一 端电连接于稳压单元S1的第二端。第四电阻R4的一端电连接于稳压单元S1与第一电容 C1的公共端，第四电阻R4的另一端电连接于比较电路20。在本实施方式中，稳压单元S1 为TL431芯片。
[0052] 比较电路20包括光耦传感器Q1、第二电容C2及稳压二极管ZD1。光耦传感器Q1 包括第一输入端、第二输入端、第一输出端及第二输出端。光f禹传感器Q1的第一输入端用 于接收基准电压Vref，光耦传感器Q1的第二输入端电连接于第四电阻R4的另一端，光耦 传感器Q1的第一输出端电连接于脉冲宽度调制控制器22,光f禹传感器Q1的第二输出端电 连接于高频滤波电容Cr的一端，高频滤波电容Cr的另一端接地。第二电容C2的一端电连 接于光f禹传感器S1的第一输出端与第二输出端之间。稳压二极管ZD1的正极电连接于高 频滤波电容Cr的一端，稳压二极管ZD1的负极电连接于光稱传感器S1的第一输出端与第 二电容C2的公共端。比较电路20通过光耦传感器Q1来实现比较基准电压Vref与采样电 路18输出的采样电压，以输出比较结果信号。在本实用新型的其他实施方式中，光耦传感 器Q1的第一输入端还可以电连接至第二整流滤波电路14,从而获取第二整流滤波电路14 输出的第二电压来替代基准电压Vref。
[0053] 脉冲宽度调制控制器22可以为SP5808电源芯片，SP5808电源芯片具有待机功耗 小，转换效率高及过压、过流等保护功能。脉冲宽度调制控制器22通过输出脉冲宽度调制 信号来控制电压转换电路12中的开关管导通与关断以输出第一电压。过流短路保护电路 30为过流短路保护管RV1。防雷电路32包括电容电感滤波电路，以滤除外部电源中的尖峰 脉冲电压，实现防雷保护。
[0054] 综上所述，本实用新型提供一种多端口 USB充电器，其具有过流、短路、过压、欠压 保护功能，待机功耗低、电源转换效率高，且具有多个充电端口，能同时为多个电子产品进 行充电。
[0055] 以上所述，对于本领域的普通技术人员来说，可以根据本实用新型的技术方案和 技术构思作出其他各种相应的改变和变形，而所有这些改变和变形都应属于本实用新型权 利要求的保护范围。
【权利要求】
1. 一种多端口 USB充电器，用于对外部电源的输入电压进行电压转换以对多个电子产 品进行充电，其特征在于，所述多端口 USB充电器包括： 第一整流滤波电路，用于对外部电源的输入电压进行整流滤波； 电压转换电路，电连接于所述第一整流滤波电路，用于对所述第一整流滤波电路输出 的电压进行电压转换以输出第一电压； 第二整流滤波电路，电连接于所述电压转换电路，用于对所述电压转换电路输出的第 一电压进行整流滤波以输出第二电压； 多个恒流控制电路，用于分别对所述第二整流滤波电路输出的第二电压进行恒流控 制，以通过对应电连接的多个USB端口输出多组恒定的充电电流； 采样电路，电连接于所述第二整流滤波电路，用于根据所述第二整流滤波电路输出的 第二电压输出米样电压； 比较电路，电连接于所述采样电路，用于比较所述采样电路输出的采样电压与一基准 电压，以输出比较结果信号；及 脉冲宽度调制控制器，电连接于所述比较电路及所述电压转换电路，用于输出脉冲宽 度调制信号至所述电压转换电路，所述脉冲宽度调制控制器还用于根据所述比较电路输出 的比较结果信号来调整所输出的脉冲宽度调制信号的占空比，以调节所述电压转换电路输 出的第一电压。
2. 如权利要求1所述的多端口 USB充电器，其特征在于，还包括动态电流充电电路，所 述动态电流充电电路电连接于所述第二整流滤波电路，用于通过对应电连接的USB端口输 出可变的充电电流。
3. 如权利要求2所述的多端口 USB充电器，其特征在于，所述动态电流充电电路根据所 述对应电连接的电子设备来调节充电电流大小。
4. 如权利要求1所述的多端口 USB充电器，其特征在于，还包括滤波电路，所述第一整 流滤波电路、说电压转换电路、所述比较电路及所述脉冲宽度调制控制器均分别通过所述 滤波电路接地。
5. 如权利要求4所述的多端口 USB充电器，其特征在于，所述滤波电路为第一电容。
6. 如权利要求4所述的多端口 USB充电器，其特征在于，所述比较电路包括： 光奉禹传感器，包括第一输入端、第二输入端、第一输出端及第二输出端，所述第一输入 端电连接于所述第二整流滤波电路，所述第二输入端电连接于所述采样电路，所述第一输 出端电连接于所述脉冲宽度调制控制器，所述第二输出端电连接于所述滤波电路； 第二电容，电连接于所述光耦传感器的第一输出端与第二输出端之间；及 稳压二极管，正极电连接于所述滤波电路，负极电连接于所述光耦传感器的第一输出 端与所述第二电容的公共端。
7. 如权利要求1所述的多端口 USB充电器，其特征在于，所述采样电路包括： 第一电阻，一端电连接于所述第二整流滤波电路； 第二电阻，一端电连接于所述第一电阻的另一端，另一端接地； 稳压单元，包括第一端、第二端及控制端，所述第一端接地，所述控制端电连接于所述 第一电阻与所述第二电阻的公共端； 第三电阻，一端电连接于所述稳压单元的控制端，另一端通过第三电容电连接于所述 稳压单元的第二端；及 第四电阻，一端电连接于所述稳压单元的第二端，另一端电连接于所述比较电路。
8. 如权利要求7所述的多端口 USB充电器，其特征在于，所述稳压单元为TL431芯片。
9. 如权利要求1所述的多端口 USB充电器，其特征在于，还包括过流短路保护电路，电 连接于所述第一整流滤波电路与所述外部电源之间，用于在外部电源短路时，断开所述第 一整流滤波电路与所述外部电源的连接。
10. 如权利要求1所述的多端口 USB充电器，其特征在于，还包括防雷电路，电连接于所 述第一整流滤波电路与所述外部电源之间，用于滤除外部电源中的尖峰脉冲电压，以进行 防雷保护。
【文档编号】H02J7/02GK203896028SQ201420336467
【公开日】2014年10月22日 申请日期:2014年6月23日 优先权日:2014年6月23日
【发明者】卢耿发 申请人:深圳市佰利汇电子有限公司