CN103904628A - 一种充电器及其过流保护电路 - Google Patents
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Abstract
本发明适用于充电控制领域，提供了一种充电器及其过流保护电路。本发明通过在充电器中采用包括采样电阻R1、基准电压产生单元、电压比较单元以及反馈控制单元的充电器过流保护电路，其电路结构简单，成本低，且在充电器的输出端发生短路过流现象时，能够快速调整充电器的Boost升压电路内部的反馈电压，以使Boost升压电路能根据该反馈电压对充电器的输出电流进行调节，进而对充电器实现了过流保护，避免充电器发生损坏。
Description
技术领域
本发明属于充电控制领域，尤其涉及一种充电器及其过流保护电路。
背景技术
目前，充电器作为一种电能补给装置已被广泛应用于为各种带有蓄电池的电子产品充电。在对电子产品进行充电时，如果充电器的输出端因各种意外而短路，则其会因为回路电流过大而损坏内部电路。
针对上述充电器短路时所存在的问题，现有技术所提供的一种解决方案是通过采用专用集成IC对充电器实现过流保护，虽然该方案达到保护充电器的目的，但因专用集成IC需要配置相应的外围电路而使得充电器内部电路结构复杂，降低了响应速度，且提高了充电器的成本。
发明内容
本发明的目的在于提供一种充电器过流保护电路，旨在解决现有技术所存在的电路结构复杂、响应速度慢且成本高的问题。
本发明是这样实现的，一种充电器过流保护电路，与充电器的Boost升压电路连接，所述Boost升压电路通过其输入端从所述充电器的内部电源变换器获取直流电；所述充电器过流保护电路包括：
采样电阻R1，第一端和第二端分别与所述Boost升压电路的接地端和所述充电器的输出负端连接，用于跟随所述充电器的输出电流的变化而生成相应的采样电压；
基准电压产生单元，输入端和接地端分别连接所述Boost升压电路的输入端和接地端，用于从所述Boost升压电路的输入端获取直流电并生成具有固定电压值的基准电压；
电压比较单元，第一输入端和第二输入端分别与所述采样电阻R1的第二端和所述基准电压产生单元的输出端相连接，用于将所述采样电压与所述基准电压进行比较，并根据比较结果输出相应的比较电平；
反馈控制单元，输入端、反馈电压调整端及接地端分别连接所述Boost升压电路的输出端、电压反馈端及接地端，控制端与所述电压比较单元的输出端相连接，用于根据所述比较电平调整所述Boost升压电路内部的输出反馈电压，以使所述Boost升压电路根据所述输出反馈电压对所述充电器的输出电流进行调节。
本发明的另一目的还在于提供一种充电器，所述充电器包括Boost升压电路和前述的充电器过流保护电路。
本发明通过在充电器中采用包括所述采样电阻R1、所述基准电压产生单元、所述电压比较单元以及所述反馈控制单元的充电器过流保护电路，其电路结构简单，成本低，且在充电器的输出端发生短路过流现象时，能够快速调整充电器的Boost升压电路内部的输出反馈电压，以使所述Boost升压电路能根据所述反馈电压对所述充电器的输出电流进行调节，进而对充电器实现了过流保护，避免充电器发生损坏，从而解决了现有技术所存在的电路结构复杂、响应速度慢且成本高的问题。
附图说明
图1是本发明实施例提供的包括充电器过流保护电路和Boost升压电路的充电器的结构图；
图2是本发明实施例提供的包括充电器过流保护电路和Boost升压电路的充电器的示例电路结构图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明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发明，并不用于限定本发明。
本发明实施例通过在充电器中采用包括采样电阻R1、基准电压产生单元、电压比较单元以及反馈控制单元的充电器过流保护电路，其电路结构简单，成本低，且在充电器的输出端发生短路过流现象时，能够快速调整充电器的Boost升压电路内部的反馈电压，以使Boost升压电路能根据该反馈电压对充电器的输出电流进行调节，进而对充电器实现了过流保护，避免充电器发生损坏。
图1是本发明实施例提供的包括充电器过流保护电路和Boost升压电路的充电器的结构图，为了便于说明，仅示出了与本发明相关的部分，详述如下：
本发明实施例所提供的充电器包括Boost升压电路100和过流保护电路200，其中，如图1所示，Boost升压电路100与过流保护电路200连接，Boost升压电路100通过其输入端Vin从充电器的内部电源转换器获取直流电，并对该直流电进行升压式调制后输出至充电器的输出正端+；Boost升压电路100的接地端接等电势地。
过流保护电路200包括：
采样电阻R1，第一端和第二端分别与Boost升压电路100的接地端和充电器的输出负端-连接，用于跟随充电器的输出电流的变化而生成相应的采样电压；
基准电压产生单元201，输入端和接地端分别连接Boost升压电路100的输入端和接地端，用于从Boost升压电路100的输入端获取直流电并生成具有固定电压值的基准电压；
电压比较单元202，第一输入端和第二输入端分别与采样电阻R1的第二端和基准电压产生单元201的输出端相连接，用于将采样电阻R1生成的采样电压与基准电压产生单元201所生成的基准电压进行比较，并根据比较结果输出相应的比较电平；
反馈控制单元203，输入端、反馈电压调整端及接地端分别连接Boost升压电路100的输出端、电压反馈端及接地端，控制端与电压比较单元202的输出端相连接，用于根据电压比较单元202输出的比较电平调整Boost升压电路100内部的输出反馈电压，以使Boost升压电路100根据该输出反馈电压对充电器的输出电流进行调节。
在本发明实施例中，过流保护电路200还包括电容C1，其连接于充电器的输出正端+与输出负端-之间，用于对充电器的输出电流进行滤波。
图2示出了本发明实施例所提供的包括充电器过流保护电路和Boost升压电路的充电器的示例电路结构图，为了便于说明，仅示出了与本发明相关的部分，详述如下：
Boost升压电路100的电压反馈端即为电阻R12与电阻R13的共接点，Boost升压电路100内部会在工作过程中生成输出反馈电压（即电阻R12和电阻R13的共接点的电压），并根据该输出反馈电压对其内部的MOS管Q1进行脉宽调制（由PWM调制芯片U1完成）以实现控制输出电流的目的。由于本发明实施例所提及的Boost升压电路100为常用的升压电路，所以其内部结构和工作原理在此不再赘述。
作为本发明一优选实施例，基准电压产生单元201包括：
电阻R2、基准源TL、电容C2、电阻R3及电阻R4；
电阻R2的第一端为基准电压产生单元201的输入端，电阻R2的第二端与基准源TL的阴极和调整极共接于电阻R3的第一端，电阻R3的第二端与电阻R4的第一端所形成的共接点为基准电压产生单元201的输出端，电阻R4的第二端与基准源TL的阳极所形成的共接点为基准电压产生单元201的接地端，电容C2连接于基准源TL的调整极与阳极之间。
作为本发明一优选实施例，电压比较单元202包括电阻R5和比较器U2，电阻R5的第一端为电压比较单元202的第一输入端，电阻R5的第二端连接比较器U2的反相输入端，比较器U2的同相输入端和输出端分别为电压比较单元202第二输入端和输出端。
作为本发明一优选实施例，反馈控制单元203包括稳压二极管ZD1、限流电阻R6及光耦U3，稳压二极管ZD1的阴极为反馈控制单元203的输入端，限流电阻R6连接于稳压二极管ZD1的阳极与光耦U3的发光二极管的阳极之间，光耦U3的发光二极管的阴极为反馈控制单元203的控制端，光耦U3的光敏三极管的集电极和发射极分别为反馈控制单元203的反馈电压调整端和接地端。其中，稳压二极管ZD1和限流电阻R6起到降压限流的作用，以防止光耦U3的发光二极管因过压或过流而损坏。
以下结合工作原理对上述充电器过流保护电路作进一步说明：
当充电器未接入负载时，由于没有负载，则采样电阻R1无电流经过，于是比较器U2的反相输入端的电压为0且小于其同相输入端的电压，比较器U2随之输出为高电平（即控制电平），光耦U3的发光二极管两极的电压差无法达到发光二极管的导通压降，所以光耦U3的发光二极管截止不发光，充电器过流保护电路200不对Boost升压电路100的输出反馈电压VT进行控制，Boost升压电路100的输出电压恒定。
当充电器带负载载充电时，充电器的输出电流经采样电阻R1流至等电势地，且采样电阻R1上产生一个采样电压（该采样电压就是比较器U2的反相输入端的输入电压），当流过采样电阻R1的电流增大时，采样电阻R1的采样电压也会随之增大，则比较器U2的反相输入端的输入电压也增大，反之，则比较器U2的反相输入端的输入电压减小；当因充电器的输出电流因短路而瞬间增大时，采样电阻R1所生成的采样电压也随之增大，比较器U2的反相输入端的电压大于其同相输入端的电压（即基准电压），则比较器U2输出为低电平（即控制电平），该低电平使光耦U3的发光二极管发光，光耦U3的光敏三极管导通并改变阻抗，使Boost升压电路100的输出反馈电压VT减小，则PWM控制芯片U1根据被减小后的输出反馈电压VT调整MOS管Q1的占空比，使充电器的输出电流恒定，实现短路过流保护功能。此外，当短路消除后，充电器过流保护电路200停止工作，充电器立即重新进入充电工作状态。
本发明实施例通过在充电器中采用包括采样电阻R1、基准电压产生单元、电压比较单元以及反馈控制单元的充电器过流保护电路，其电路结构简单，成本低，且在充电器的输出端发生短路过流现象时，能够快速调整充电器的Boost升压电路内部的反馈电压，以使Boost升压电路能根据该反馈电压对充电器的输出电流进行调节，进而对充电器实现了过流保护，避免充电器发生损坏，从而解决了现有技术所存在的电路结构复杂、响应速度慢且成本高的问题。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种充电器过流保护电路，与充电器的Boost升压电路连接，所述Boost升压电路通过其输入端从所述充电器的内部电源变换器获取直流电；其特征在于，所述充电器过流保护电路包括：
采样电阻R1，第一端和第二端分别与所述Boost升压电路的接地端和所述充电器的输出负端连接，用于跟随所述充电器的输出电流的变化而生成相应的采样电压；
基准电压产生单元，输入端和接地端分别连接所述Boost升压电路的输入端和接地端，用于从所述Boost升压电路的输入端获取直流电并生成具有固定电压值的基准电压；
电压比较单元，第一输入端和第二输入端分别与所述采样电阻R1的第二端和所述基准电压产生单元的输出端相连接，用于将所述采样电压与所述基准电压进行比较，并根据比较结果输出相应的比较电平；
反馈控制单元，输入端、反馈电压调整端及接地端分别连接所述Boost升压电路的输出端、电压反馈端及接地端，控制端与所述电压比较单元的输出端相连接，用于根据所述比较电平调整所述Boost升压电路内部的输出反馈电压，以使所述Boost升压电路根据所述输出反馈电压对所述充电器的输出电流进行调节。
2.如权利要求1所述的充电器过流保护电路，其特征在于，所述基准电压产生单元包括：
电阻R2、基准源、电容C2、电阻R3及电阻R4；
所述电阻R2的第一端为所述基准电压产生单元的输入端，所述电阻R2的第二端与所述基准源的阴极和调整极共接于所述电阻R3的第一端，所述电阻R3的第二端与所述电阻R4的第一端所形成的共接点为所述基准电压产生单元的输出端，所述电阻R4的第二端与所述基准源的阳极所形成的共接点为所述基准电压产生单元的接地端，所述电容C2连接于所述基准源的调整极与阳极之间。
3.如权利要求1所述的充电器过流保护电路，其特征在于，所述电压比较单元包括电阻R5和比较器，所述电阻R5的第一端为所述电压比较单元的第一输入端，所述电阻R5的第二端连接所述比较器的反相输入端，所述比较器的同相输入端和输出端分别为所述电压比较单元的第二输入端和输出端。
4.如权利要求1所述的充电器过流保护电路，其特征在于，所述反馈控制单元包括稳压二极管ZD1、限流电阻R6及光耦，所述稳压二极管ZD1的阴极为所述反馈控制单元的输入端，所述限流电阻R6连接于所述稳压二极管ZD1的阳极与所述光耦的发光二极管的阳极之间，所述光耦的发光二极管的阴极为所述反馈控制单元的控制端，所述光耦U3的光敏三极管的集电极和发射极分别为所述反馈控制单元的反馈电压调整端和接地端。
5.一种充电器，其特征在于，所述充电器包括Boost升压电路和充电器过流保护电路，所述充电器过流保护电路与所述Boost升压电路连接，所述Boost升压电路通过其输入端从所述充电器的内部电源变换器获取直流电；所述充电器过流保护电路包括：
采样电阻R1，第一端和第二端分别与所述Boost升压电路的接地端和所述充电器的输出负端连接，用于跟随所述充电器的输出电流的变化而生成相应的采样电压；
基准电压产生单元，输入端和接地端分别连接所述Boost升压电路的输入端和接地端，用于从所述Boost升压电路的输入端获取直流电并生成具有固定电压值的基准电压；
电压比较单元，第一输入端和第二输入端分别与所述采样电阻R1的第二端和所述基准电压产生单元的输出端相连接，用于将所述采样电压与所述基准电压进行比较，并根据比较结果输出相应的比较电平；
反馈控制单元，输入端、反馈电压调整端及接地端分别连接所述Boost升压电路的输出端、电压反馈端及接地端，控制端与所述电压比较单元的输出端相连接，用于根据所述比较电平调整所述Boost升压电路内部的输出反馈电压，以使所述Boost升压电路根据所述输出反馈电压对所述充电器的输出电流进行调节。
6.如权利要求5所述的充电器，其特征在于，所述基准电压产生单元包括：
电阻R2、基准源、电容C2、电阻R3及电阻R4；
所述电阻R2的第一端为所述基准电压产生单元的输入端，所述电阻R2的第二端与所述基准源的阴极和调整极共接于所述电阻R3的第一端，所述电阻R3的第二端与所述电阻R4的第一端所形成的共接点为所述基准电压产生单元的输出端，所述电阻R4的第二端与所述基准源的阳极所形成的共接点为所述基准电压产生单元的接地端，所述电容C2连接于所述基准源的调整极与阳极之间。
7.如权利要求5所述的充电器，其特征在于，所述电压比较单元包括电阻R5和比较器，所述电阻R5的第一端为所述电压比较单元的第一输入端，所述电阻R5的第二端连接所述比较器的反相输入端，所述比较器的同相输入端和输出端分别为所述电压比较单元的第二输入端和输出端。
8.如权利要求5所述的充电器，其特征在于，所述反馈控制单元包括稳压二极管ZD1、限流电阻R6及光耦，所述稳压二极管ZD1的阴极为所述反馈控制单元的输入端，所述限流电阻R6连接于所述稳压二极管ZD1的阳极与所述光耦的发光二极管的阳极之间，所述光耦的发光二极管的阴极为所述反馈控制单元的控制端，所述光耦U3的光敏三极管的集电极和发射极分别为所述反馈控制单元的反馈电压调整端和接地端。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20140702 |