一种具有Type-C的双向大功率充供电系统的制作方法

本实用新型涉及显示器技术领域，特别是及一种具有type-c的双向大功率充供电系统。

背景技术：

目前，随着近来type-c产品的兴起，越来越多的显示器也用上了type-c口，显示器的适配器功率小，而且大部分情况显示器的type-c口还是做数据传输用，现在带type-c的显示器基本还停留在只对外设充电，或是简单小功率便携式充供电，市面上很多支持type-c的显示器仅支持type-c扩展和视频输入，本身的电源功率不大，只能供显示器本身。支持pd最大可以输出20v电压，5a电流，也就是100w。所以显示器的接口支持大于10w的供电，

为此，提供一种具有type-c的双向大功率充供电系统，对大尺寸显示器可通过type-c接口对外设65w大功率充电，或是通过type-c接口对显示器大功率供电，具有type-c扩展坞的全能传输专业显示器，可以通过type-c接口连接电脑，音频、数据传输以及65w大功率供电。

技术实现要素：

本实用新型目的是提供一种具有type-c的双向大功率充供电系统，以解决具有type-c的显示器的电源功率不大的问题。

为实现上述目的，本实用新型采取的技术方案为：一种具有type-c的双向大功率充供电系统，其特征在于：包括scaler芯片、dc-dc电路、pmu芯片、sub切换模块、type-c接口、pd芯片、连接pmu芯片的适配器，其中，scaler芯片分别连接pd芯片、type-c接口、sub切换模块和dc-dc电路，pd芯片分别连接sub切换模块、type-c接口和pmu芯片，type-c接口分别连接sub切换模块和pmu芯片，pmu芯片连接dc-dc电路，

dc-dc电路输出端与pmu芯片之间连接有第一电流采样电路，pmu芯片输出端与type-c接口之间连接有第二电流采样电路，pmu芯片连接有充电电流限流电路和供电电流限流电路，dc-dc电路输出端与pmu芯片之间连接有第一升降压控制电路，pmu芯片输出端与type-c接口之间连接有第二升降压控制电路，pmu芯片输出端与type-c接口之间连接有外部电压反馈电路。

进一步的，第一升降压控制电路包括第一nmos管和第二nmos管，第二升降压控制电路包括第三nmos管和第四nmos管，dc-dc电路输出端连接第一nmos管的d极，第一nmos管的s极连接第二nmos管的d极，第一nmos管和第二nmos管的g极都连接pmu芯片，第二nmos管的s极接地，type-c接口连接第三nmos管的d极，第三nmos管的s极连接第四nmos管的d极，第三nmos管和第四nmos管的g极都连接pmu芯片，第四nmos管的s极接地。

进一步的，还包括续流电路，续流电路包括第一续流电路、第二续流电路、第三续流电路和第四续流电路，第一续流电路包括电阻r260，续流二极管d15和电阻r266，第一nmos管的g极依次连接电阻r260和电阻r266后连接pmu芯片，电阻r260和续流二极管d15并联，续流二极管d15的负极连接pmu芯片；第二续流电路包括电阻r262，续流二极管d17和电阻r262，第二nmos管的g极依次连接电阻r262和电阻r265后连接pmu芯片，电阻r262和续流二极管d17并联，续流二极管d17的负极连接pmu芯片；第三续流电路包括电阻r270，续流二极管d20和电阻r271，第三nmos管的g极依次连接电阻r270和电阻r271后连接pmu芯片，电阻r270和续流二极管d20并联，续流二极管d20的负极连接pmu芯片；第四续流电路包括电阻r269，续流二极管d19和电阻r272，第四nmos管的g极依次连接电阻r269和电阻r272后连接pmu芯片，电阻r269和续流二极管d19并联，续流二极管d19的负极连接pmu芯片。

进一步的，pmu芯片输出端与type-c接口之间连接有外部电压反馈电路，外部电压反馈电路包括电阻r275，电阻r276和电阻r277，pmu芯片输出端依次连接电阻r275，电阻r276后连接type-c接口，电阻r277的一端连接电阻r275和电阻r276的公共连接点，另一端接地。

进一步的，pmu芯片连接有环路补偿电路，环路补偿电路包括电阻r278，电容器c248和电容器c249，pmu芯片依次连接电阻r278和电容器c248后接地，电阻r278和电容器c248串联后与电容器c249并联。

进一步的，充电电流限流电路包括电阻r282与电容器c250，pmu芯片的连接电阻r282后接地，电阻r282与电容器c250并联，供电电流限流电路包括电阻r283与电容器c251，pmu芯片连接电阻r283后接地，电阻r283与电容器c251并联。

进一步的，pmu芯片连接有滤波电路，滤波电路包括电感l13，电阻r263和电容器c229，电阻r264和电容器c233，其中，pmu芯片的sw1引脚和sw2引脚分别连接电感l13的两端，电感l13的一端依次连接电阻r263和电容器c229后接地，电感l13的另一端依次连接电阻r264和电容器c233后接地。

进一步的，type-c接口通过瞬态抑制电路连接sub切换模块。

与现有技术相比，本实用新型的优点和积极效果是：本实用新型此电路相对简单，性价比好，完全满足type-c外设充电及供电需求，特别是通过type-c的cc脚识别外设电压需求，可自动输出5v，9v，12v，15v，20v等不同电压，同时可调节输入输出电流限流，双边输出短路保护，输出过压保护，过温保护等一系列保护功能，确保大功率充供电的可靠性，支持大功率功率传输，支持正反对称插拔，送电和受电均可，可通过type-c接口对外设65w大功率充电。

附图说明

图1为本实用新型的框架结构图；

图2为本实用新型的pmu芯片电路图；

图3为本实用新型的其他电路总图；

图4为type-c接口的引脚连接图；

图5为本实用新型的pd芯片引脚连接图；

图6为本实用新型的sub切换模块引脚图；

图7为本实用新型的瞬态抑制二极管引脚图。

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对本实用新型做进一步说明。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等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、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。

本实用新型的框架结构如图1所示，包括scaler芯片、dc-dc电路、pmu芯片、sub切换模块、type-c接口、pd芯片、连接pmu芯片的适配器，其中，scaler芯片分别连接pd芯片、type-c接口、sub切换模块和dc-dc电路，pd芯片分别连接sub切换模块、type-c接口和pmu芯片，type-c接口分别连接sub切换模块和pmu芯片，pmu芯片连接dc-dc电路，dc-dc电路输出端与pmu芯片之间连接有第一电流采样电路，pmu芯片输出端与type-c接口之间连接有第二电流采样电路，pmu芯片连接有充电电流限流电路和供电电流限流电路，dc-dc电路输出端与pmu芯片之间连接有第一升降压控制电路，pmu芯片输出端与type-c接口之间连接有第二升降压控制电路，pmu芯片输出端与type-c接口之间连接有外部电压反馈电路。第一电流采样电路和第二电流采样电路包含相同的元器件和相同的连接方式，且关于pmu芯片对称设置。第一电流采样电路包括电阻r238,电阻r267,电阻r268,电容c235，第二电流采样电路包括电阻r241,电阻r273,电阻r274,电容c246，其连接关系如图2所示，第一电流采样电路的输入电流采样电阻和第二电流采样电路的输出电流采样电阻当电流流经时，两端都产生电压差，差分电压反馈电阻将产生的差分电压反馈回pmu芯片以获取电流信息，滤波电容用于滤除差分噪声。充电电流限流电路和供电电流限流电路分别连接pmu芯片的第11引脚和第12引脚。pd芯片连接pmu芯片的第2、3、4、5、6引脚。pd芯片的第6引脚itune连接pd芯片的第12引脚ilim2限流电路。本发明原理和流程如下：第一电流采样电路和第二电流采样电路对pmu芯片的输入输出电流进行检测，pmu芯片连接的充电电流限流电路和供电电流限流电路对输入输出电流进行限制，pmu芯片是四管同步升降压控制器，pmu芯片连接第一和第二升降压控制电路，可以支持超宽的输入电压范围：2.7v至30v，超宽的反向输出电压范围，pmu芯片连接pd芯片，pd芯片可以控制和调节pmu芯片的电流和电压，外部智能设备连接type-c接口后，pd芯片检测外部智能设备其供电能力，外部智能设备其供电能力小于连接设备时，将判断结果发送给scaler芯片，scaler芯片令dc-dc电路通过pmu芯片和type-c接口向外部设备充电，pd芯片动态调节pmu芯片的充电电流限流电路和供电电流限流电路对输入输出电流以及电压，pd芯片通过type-c的cc脚识别外设电压需求，可自动输出5v，9v，12v，15v，20v等不同电压，同时可调节输入输出电流限流，从而达到控制功率的目的。具体的功率还是看设备的，不同的设备，本发明提供的功率是不一样的，比如接手机电量很低,手机会进入快充，9v3a以下，3*9＝18w,这是手机设备决定的，如果接笔记本电量很低,进入快充，20v3.25a以下，20*3.25＝65w，这是笔记本的规格决定的。

dc-dc电路是可以将直流电源转变为不同电压值或固定电压值的电流电能电路，pd芯片的型号为ldr6282，pd芯片通过pmu芯片检测是否连接适配器，pd芯片对type-c的供电能力做判断，pd芯片连接pmu芯片来实现对充电电流值和供电电流值的灵活调整，通过type-c的cc脚识别外设电压需求，可自动输出5v，9v，12v，15v，20v等不同电压，同时可调节输入输出电流限流，双边输出短路保护，输出过压保护，过温保护等一系列保护功能，确保大功率充供电的可靠性，支持大功率功率传输，支持正反对称插拔，送电和受电均可，可通过type-c接口对外设65w大功率充电。pmu芯片电路连接情况如图2所示，pd芯片电路连接情况如图5所示，pmu芯片连接pd芯片，具体地，pd芯片的第8引脚pd_dir连接pmu芯片的第2引脚，pd芯片的第7引脚pd_ipwm连接pmu芯片的第5引脚，pd芯片的第6引脚pd_pwm连接pmu芯片的第3引脚，pd芯片的第23和24引脚分别连接pmu芯片第3和第5引脚，pd芯片3pin为电压调节，通过pwm信号调节电压大小，由pd芯片控制，pd芯片5pin为电流调节，通过pwm信号调节电流大小，由pd芯片控制。sub切换模块通讯连接type-c接口，如图4和图6所示，即type-c接口的第8引脚连接sub切换模块的第5和第6引脚，type-c接口的20引脚连接sub切换模块的第4引脚和第7引脚，pd芯片通讯连接type-c接口，具体地，pd芯片的第18引脚连接type-c接口的typec0_vbus端子，pd芯片的第3和第4引脚分别连接type-c接口的cc1引脚和cc2引脚，sub切换模块通讯连接pd芯片，具体地，pd芯片的第9引脚分别连接sub切换模块的第10引脚，sub切换模块通讯连接scaler芯片，即sub切换模块的第1和第2引脚分别通过dp2连接scaler芯片，pd芯片通讯连接scaler芯片，即pd芯片的第16引脚通过dp2连接scaler芯片。

进一步的，为了实现通过开关来实现升降压，dc-dc电路向pmu芯片输出稳定的电压，第一升降压控制电路包括第一nmos管和第二nmos管，第二升降压控制电路包括第三nmos管和第四nmos管，dc-dc电路输出端均连接第一nmos管的漏极d5、d6、d7、d8、d9端子，第一nmos管的源极s1、s2、s3端子连接第二nmos管的漏极d5、d6、d7、d8、d9端子，第一nmos管和第二nmos管的g极都连接pmu芯片，第二nmos管的源极接地，type-c接口的typec_vbus端子均连接第三nmos管的漏极d5、d6、d7、d8、d9端子，第三nmos管的源极s1、s2、s3端子连接第四nmos管的漏极d5、d6、d7、d8、d9端子，第三nmos管和第四nmos管的g极都连接pmu芯片，第四nmos管的源极接地。其中，如图2所示，第一nmos管、第二nmos管、第三nmos管和第四nmos管分别为元器件q19、q21、q23、q26，降压控制电路通过开关来实现升降压，第一nmos管和第二nmos管的g极分别连接pmu芯片的28引脚和27引脚，第三nmos管和第四nmos管的g极分别连接pmu芯片的21引脚和22引脚。

进一步的，还包括续流电路，续流电路包括第一续流电路、第二续流电路、第三续流电路和第四续流电路，第一续流电路包括电阻r260，续流二极管d15和电阻r266，第一nmos管的g极依次连接电阻r260和电阻r266后连接pmu芯片，电阻r260和续流二极管d15并联，续流二极管d15的负极连接pmu芯片；第二续流电路包括电阻r262，续流二极管d17和电阻r262，第二nmos管的g极依次连接电阻r262和电阻r265后连接pmu芯片，电阻r262和续流二极管d17并联，续流二极管d17的负极连接pmu芯片；第三续流电路包括电阻r270，续流二极管d20和电阻r271，第三nmos管的g极依次连接电阻r270和电阻r271后连接pmu芯片，电阻r270和续流二极管d20并联，续流二极管d20的负极连接pmu芯片；第四续流电路包括电阻r269，续流二极管d19和电阻r272，第四nmos管的g极依次连接电阻r269和电阻r272后连接pmu芯片，电阻r269和续流二极管d19并联，续流二极管d19的负极连接pmu芯片。续流电路的连接关系如图2所示。

进一步的，确保大功率充供电的可靠性和反馈外部的电压情况，pmu芯片输出端与type-c接口之间连接有外部电压反馈电路，外部电压反馈电路包括电阻r275，电阻r276和电阻r277，pmu芯片输出端依次连接电阻r275，电阻r276后连接type-c接口，电阻r277的一端连接电阻r275和电阻r276的公共连接点，另一端接地。

进一步的，确保大功率充供电的可靠性，pmu芯片连接有环路补偿电路，环路补偿电路包括电阻r278，电容器c248和电容器c249，pmu芯片依次连接电阻r278和电容器c248后接地，电阻r278和电容器c248串联后与电容器c249并联。

进一步的，充电电流限流电路包括电阻r282与电容器c250，pmu芯片的连接电阻r282后接地，电阻r282与电容器c250并联，供电电流限流电路包括电阻r283与电容器c251，pmu芯片连接电阻r283后接地，电阻r283与电容器c251并联。

进一步的，pmu芯片连接有滤波电路，滤波电路包括电感l13，电阻r263和电容器c229，电阻r264和电容器c233，其中，pmu芯片的sw1引脚和sw2引脚分别连接电感l13的两端，电感l13的一端依次连接电阻r263和电容器c229后接地，电感l13的另一端依次连接电阻r264和电容器c233后接地。其中，pmu芯片的sw1引脚和sw2引脚分别连接电感l13的两端，电感l13的一端依次连接电阻r263和电容器c229后接地，电感l13的另一端依次连接电阻r264和电容器c233后接地。保证pmu芯片环路的稳定性，电感感值在2.2uh～10uh，本方案采用10uh，2个rc吸收电路调整swx的峰值，滤波，降低emi。

进一步地，充电电流限流电路包括电阻r282与电容器c250，pmu芯片的连接电阻r282后接地，电阻r282与电容器c250并联，供电电流限流电路包括电阻r283与电容器c251，pmu芯片连接电阻r283后接地，电阻r283与电容器c251并联。本实施例中，pmu芯片型号为sc8701或sc8703或sc8802。pmu芯片的基准电压为1.21v，电阻r282为12.1k，电容器c250为10nf，电阻r283为40.2k，电容器c251为10nf，芯片1pin为使能控制，低电平有效果，若高电平芯片停止工作，由pd芯片控制。pmu芯片2pin为充供电模式设置，低电平时系统对外设充电，高电平时外部给系统供电。充供电由typec的cc脚决定。pmu芯片3pin为电压调节，通过pwm信号调节电压大小，由pd芯片控制。pmu芯片5pin为电流调节，通过pwm信号调节电压大小，由pd芯片控制。pmu芯片11pin为充电电流限流值，pmu芯片12pin为供电电流限流值，可通过相关公式计算。充电电流限流电路限流值limi1＝(1.21v/12.2k)*(1k/0.01r)＝10a，供电电流限流电路限流值limi2＝(1.21v/40.2k)*(1k/0.01r)＝3a。

进一步地，还包括环路补偿电路，包括电阻r278，电容器c248和电容器c249，pmu芯片的comp引脚依次连接电阻r278和电容器c248后接地，电阻r278和电容器c248串联后与电容器c249并联。环路补偿电路起到调节控制电压的作用，通过环路反馈控制脉冲电压的占空比来调节输出电压。起保护作用，一旦输出电流过大，通过环路反馈控制可以限流或切断电压输出。

进一步地，还包括外部电压反馈电路，外部电压反馈电路在pmu芯片的fb引脚与type-c接口之间，外部电压反馈电路包括电阻r275，电阻r276和电阻r277，pmu芯片依次连接电阻r275，电阻r276后连接type-c接口，电阻r277一端连接电阻r275和电阻r276的公共连接点，另一端接地。

进一步的，type-c接口通过瞬态抑制电路连接sub切换模块。如图4和图7所示，瞬态抑制电路包括瞬态抑制二极管u14，型号为az1045-04f，type-c接口的cc1和cc2引脚分别连接u14的第5引脚和4引脚，引脚连接具体不赘述。瞬态抑制保护电路用于usb信号保护，防止干扰，能提供可靠的信号。

上面结合附图对本实用新型的实施方式做了详细说明，并对本实用新型的工作原理做了阐述，但是本实用新型并不仅限于此，在所属技术领域的技术人员所具备的知识范围内，在不脱离本实用新型宗旨的前提下作出的各种变化，均在本实用新型的保护范围之内。