基于次级控制的充电系统及其次级控制装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及充电器技术领域，特别涉及一种基于次级控制的充电系统以及一种基 于次级控制的充电系统的次级控制装置。
【背景技术】
[0002] 随着科技的发展，各种各类的电子产品在人们日常生活中随时可见，成为生活中 必不可少的东西，但如何为这些电子产品充电也成为了业界越来越关注的事情。然而，不同 的电子产品的充电规格也不一样，有的是要求5V，也有的要求是9V和12V。
[0003] 如图1所示，目前主流的解决方案是通过USB接口中的D线获得来自终端的传输 信号后通过一个译码芯片来选择性打开相应的M0S管以改变分压电阻比例，实现不同的输 出电压。
[0004] 然而，该方案存在的缺点是：1、改变不同的输出电压需要若干个M0S管来实现，并 且该次级控制方案需要配合光耦和可控器件TL431，整体成本较高；2、改变的只是输出电 压，输出电流并没有相应地改变，会造成小功率负载用大电流充电的现象，影响负载终端电 池的寿命。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的旨在至少从一定程度上解决上述的技术缺陷之一。
[0006] 为此，本发明的一个目的在于提出一种基于次级控制的充电系统，通过改变系统 输出电压和电流，保证输出功率恒定，从而不会影响负载终端的电池寿命，并且集成度高， 有利于降低成本。
[0007] 本发明的另一个目的在于提出一种基于次级控制的充电系统的次级控制装置。
[0008] 为达到上述目的，本发明一方面实施例提出的一种基于次级控制的充电系统，包 括：变压器，所述变压器包括初级绕组、次级绕组和辅助绕组；整流装置，所述整流装置用 于将输入的交流电转换成直流电以给所述初级绕组充电；充电接口，所述充电接口用于连 接负载终端；次级控制装置，所述次级控制装置包括次级整流开关管和次级同步整流辅助 芯片，所述次级同步整流辅助芯片通过检测所述次级整流开关管两端的电压以控制所述次 级整流开关管的开启和关闭，并在所述次级整流开关管处于关闭状态下控制所述次级整流 开关管再次开启以使所述次级绕组的两端生成突变的电压，以及所述次级同步整流辅助芯 片根据接收到的充电接口的传输信号通过控制所述次级整流开关管的驱动电压以调节所 述突变的电压，经过调节的突变的电压通过所述次级绕组反馈到所述辅助绕组时生成输出 电压切换信号；初级控制装置，所述初级控制装置包括初级控制芯片和初级开关管、检流电 阻，所述初级开关管通过所述检流电阻连接地，所述初级控制芯片通过电压反馈端采集到 所述输出电压切换信号时生成选通信号，并根据所述选通信号、所述初级控制芯片的电压 检测端检测到的所述检流电阻上的电压和所述电压反馈端的反馈电压对所述初级开关管 进行控制以调节所述充电系统的输出电压和输出电流。
[0009] 根据本发明实施例的基于次级控制的充电系统，次级同步整流辅助芯片通过检测 次级整流开关管两端的电压以控制次级整流开关管的开启和关闭，并在次级整流开关管处 于关闭状态下控制次级整流开关管再次开启以使次级绕组的两端生成突变的电压，以及次 级同步整流辅助芯片根据接收到的充电接口的传输信号通过控制次级整流开关管的驱动 电压以调节突变的电压，经过调节的突变的电压通过次级绕组反馈到辅助绕组时生成输出 电压切换信号，初级控制芯片通过电压反馈端采集到输出电压切换信号时生成选通信号， 并根据选通信号、电压检测端检测到的检流电阻上的电压和电压反馈端的反馈电压对初级 开关管进行控制以调节充电系统的输出电压和输出电流，保证充电系统的输出功率恒定， 实现充电系统的输出根据负载终端智能改变。因此，本发明实施例的基于次级控制的充电 系统采用次级实时检测充电接口的传输信号例如负载终端的USB端D线的传输信号，并将 其反馈至初级控制芯片来改变充电系统的输出电压和输出电流，保证输出功率的恒定，从 而不会影响负载终端的电池寿命，并且无需增加额外的开关管，集成度高，大大降低了成 本。此外，本发明实施例的基于次级控制的充电系统通过采用次级整流开关管和次级同步 整流辅助芯片以进行次级同步整流控制，比传统的采用续流二极管损耗要小得多，特别是 目前充电器输出电流越来越大的情况下，次级整流开关管结合次级同步整流辅助芯片可以 实现很大的系统转换效率，可以符合更高的能效标准，并且次级无需使用光耦和TL431，大 大降低次级的静态损耗，很容易实现超低待机功耗。
[0010] 为达到上述目的，本发明另一方面实施例提出了一种基于次级控制的充电系统的 次级控制装置，所述基于次级控制的充电系统包括变压器、整流装置、用于连接负载终端的 充电接口和初级控制装置，其中，所述变压器包括初级绕组、次级绕组和辅助绕组，所述初 级控制装置包括初级控制芯片和初级开关管、检流电阻，所述初级开关管通过所述检流电 阻连接地，所述次级控制装置包括：次级整流开关管；和次级同步整流辅助芯片，所述次级 同步整流辅助芯片通过检测所述次级整流开关管两端的电压以控制所述次级整流开关管 的开启和关闭，并在所述次级整流开关管处于关闭状态下控制所述次级整流开关管再次开 启以使所述次级绕组的两端生成突变的电压，以及所述次级同步整流辅助芯片根据接收到 的充电接口的传输信号通过控制所述次级整流开关管的驱动电压以调节所述突变的电压， 经过调节的突变的电压通过所述次级绕组反馈到所述辅助绕组时生成输出电压切换信号， 所述初级控制芯片通过电压反馈端采集到所述输出电压切换信号时生成选通信号，并根据 所述选通信号、所述初级控制芯片的电压检测端检测到的所述检流电阻上的电压和所述电 压反馈端的反馈电压对所述初级开关管进行控制以调节所述充电系统的输出电压和输出 电流。
[0011] 根据本发明实施例的基于次级控制的充电系统的次级控制装置，通过次级同步整 流辅助芯片实时检测充电接口的传输信号例如负载终端的USB端D线的传输信号，并将其 反馈至初级控制芯片来改变充电系统的输出电压和输出电流，保证输出功率的恒定，从而 不会影响负载终端的电池寿命，并且无需增加额外的开关管，集成度高，大大降低了成本。 此外，本发明实施例的基于次级控制的充电系统的次级控制装置通过采用次级整流开关管 和次级同步整流辅助芯片以进行次级同步整流控制，比传统的采用续流二极管损耗要小 得多，特别是目前充电器输出电流越来越大的情况下，次级整流开关管结合次级同步整流 辅助芯片可以实现很大的系统转换效率，可以符合更高的能效标准，并且无需使用光耦和 TL431，大大降低次级的静态损耗，很容易实现充电系统的超低待机功耗。
[0012] 本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变 得明显，或通过本发明的实践了解到。
【附图说明】
[0013] 本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变 得明显和容易理解，其中 ：
[0014] 图1为传统的次级控制的充电器方案的线路图；
[0015] 图2为根据本发明实施例的基于次级控制的充电系统的线路示意图；
[0016] 图3为根据本发明一个实施例的基于次级控制的充电系统的次级同步整流的工 作原理图；
[0017] 图4为根据本发明一个实施例的次级同步整流辅助芯片的工作波形示意图；
[0018] 图5为根据本发明一个实施例的次级同步整流辅助芯片的内部电路示意图；
[0019] 图6为根据本发明一个实施例的第一驱动模块的内部电路7K意图；
[0020] 图7为根据本发明一个实施例的基于次级控制的充电系统调整输出电压工作波 形图；
[0021] 图8为根据本发明一个实施例的初级控制芯片的内部方框示意图；
[0022] 图9为根据本发明一个实施例的基于次级控制的充电系统的初级控制芯片的具 体工作波形图；以及
[0023] 图10为根据本发明一个实施例的采样模块的内部电路示意图。
【具体实施方式】
[0024] 下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终 相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附 图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。
[0025] 下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本发明的不同结构。为了简 化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且 目的不在于限制本发明。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重 复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。此 外，本发明提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到 其他工艺的可应用于性和/或其他材料的使用。另外，以下描述的第一特征在第二特征之 "上"的结构可以包括第一和第二特征形成为直接接触的实施例，也可以包括另外的特征形 成在第一和第二特征之间的实施例，这样第一和第二特征可能不是直接接触。
[0026] 在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有规定和限定，术语"安装"、"相连"、 "连接"应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可 以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据 具体情况理解上述术语的具体含义。
[0027] 下面参照附图来描述根据本发明实施例的基于次级控制的充电系统以及基于次 级控制的充电系统的次级控制装置。
[0028] 图2为根据本发明实施例的基于次级控制的充电系统的线路示意图。如图2所示， 该基于次级控制的充电系统包括变压器、整流装置20、充电接口（图中未示出）、次级控制 装置30和初级控制装置40。
[0029] 其中，变压器包括初级绕组11、次级绕组12和辅助绕组13 ;整流装置20(例如由 四个二极管组成的整流桥）用于将输入的交流电AC转换成直流电VDC以给初级绕组11充 电；充电接口用于连接负载终端；次级控制装置30包括次级整流开关管31和次级同步整 流辅助芯片32,次级同步整流辅助芯片32通过检测次级整流开关管31两端的电压以控制 次级整流开关管31的开启和关闭，并在次级整流开关管31处于关闭状态下控制次级整流 开关管31再次开启以使次级绕组12的两端生成突变的电压，以及次级同步整流辅助芯片 32根据接收到的充电接口的传输信号例如负载终端的USB端的D线传输信号通过控制次级 整流开关管31的驱动电压以调节所述突变的电压，经过调节的突变的电压通过次级绕组 12反馈到辅助绕组13时生成输出电压切换信号；初级控制装置40包括初级控制芯片41和 初级开关管42、检流电阻R0,初级开关管42通过检流电阻R0连接地（其中，在初级开关管 为M0S管时，M0S管的源极通过检流电阻R0连接到地），初级控制芯片41通过电压反馈端 2采集到所述输出电压切换信号时生成选通信号，并根据所述选通信号、初级控制芯片的电 压检测端5检测