CN221408463U - 一种共用接口的充电电路和系统 - Google Patents

Abstract

本申请实施例涉及一种共用接口的充电电路和系统，该充电电路包括共用接口、逻辑控制模块和变压模块；该共用接口用于接入多种目标电源；该逻辑控制模块用于根据该目标电源的功率生成PWM信号；该变压模块用于根据该PWM信号调节该充电电路的电压至恒定电压，并以该恒定电压为电池模块充电，本申请实施例通过逻辑控制模块根据目标电源的功率和电池的恒定电压生成PWM信号，变压模块根据PWM信号调节充电电路的电流，进而将充电电路的电压调节为恒定电压，实现了动态调节充电电路电压，达到了不同类型接入电源共用同一充电接口及电路的技术效果。

Description

一种共用接口的充电电路和系统

技术领域

本申请涉及电子技术领域，尤其涉及一种共用接口的充电电路和系统。

背景技术

随着新能源的的逐步普及，光伏储能充电技术成为新能源技术中的一种重要形式，通过将太阳能转化为电能并利用储能技术进行存储，能够有效推进新能源技术的可持续发展。现有技术中，直流充电能够为设备提供稳定可靠的电源供应，用途多样，连接方便，也是人们日常生活中常用的充电方式。

相关技术中，申请号为201420379796.1，申请名称为一种太阳能充电器的专利文献公开了一种太阳能充电器，在充电器本体上设置有PV组件，充电器本体内设置有DC/DC变换模块，在充电器本体上还设置有开关选择模块和第一USB接口；太阳能充电器还包括至少一电池、第二USB接口、用于给电池充电的充电电路、用于将电池输出的电压升压至5V给用电设备供电的升压电路，主要依靠收集太阳光的能量供给用户智能手机每日正常用电的电力所需，在太阳能不足时由开关选择模块切换至市电充电。

然而，相关技术中的太阳能充电器对于直流充电和光伏充电是使用两套各自的充电电路，充电成本高，充电过程较为复杂。

实用新型内容

本申请提供了一种共用接口的充电电路和系统，以解决现有技术中不同电源充电均需使用各自独立的充电控制系统带来的充电成本高，充电过程复杂的技术问题。

第一方面，本申请提供了一种共用接口的充电电路，所述充电电路包括共用接口、逻辑控制模块和变压模块；

所述共用接口用于接入目标电源；

所述逻辑控制模块与所述共用接口以及所述变压模块连接，用于根据所述目标电源的功率生成PWM信号，并将所述PWM信号输出至所述变压模块；

所述变压模块与所述共用接口连接，用于根据所述PWM信号调节所述充电电路的电压至恒定电压，并以所述恒定电压为电池模块充电。

进一步的，所述目标电源包括直流电源或光伏电源。

进一步的，所述充电电路还包括电压检测模块和电流检测模块；

所述电压检测模块与所述逻辑控制模块连接，用于检测所述充电电路的电压值，并将所述电压值发送至所述逻辑控制模块；

所述电流检测模块与所述逻辑控制模块连接，用于检测所述充电电路的电流值，并将所述电流值发送至所述逻辑控制模块；

所述逻辑控制模块用于根据所述电压值和所述电流值计算所述目标电源的功率。

进一步的，所述变压模块包括DC-DC控制单元和开关单元；

所述DC-DC控制单元分别与所述逻辑控制模块连接以及所述开关单元连接，用于根据所述PWM信号向所述开关单元输出用于驱动所述开关单元的控制信号。

进一步的，所述变压模块还包括储能单元，所述开关单元包括第一开关组件和第二开关组件；

所述第一开关组件与所述DC-DC控制单元连接，所述第一开关组件的输出端与所述储能单元连接，所述第一开关组件和所述储能单元配合用于当所述电压值大于所述恒定电压时进行降压；

所述第二开关组件与所述DC-DC控制单元连接，所述第二开关组件的输入端与所述储能单元连接，所述第二开关组件和所述储能单元配合用于当所述电压值小于所述恒定电压时进行升压。

进一步的，所述储能单元包括电感。

进一步的，所述第一开关组件包括第一开关和第二开关，所述第二开关组件包括第三开关和第四开关；

所述第一开关和所述DC-DC控制单元的第一使能引脚连接，用于按照所述控制信号中的第一PWM信号导通或截止；

所述第二开关和所述DC-DC控制单元的第二使能引脚连接，用于按照所述控制信号中的第二PWM信号导通或截止；

所述第三开关和所述DC-DC控制单元的第三使能引脚连接，用于按照所述控制信号中的第三PWM信号导通或截止；

所述第四开关和所述DC-DC控制单元的第四使能引脚连接，用于按照所述控制信号中的第四PWM信号导通或截止。

进一步的，所述第一开关、所述第二开关、所述第三开关和所述第四开关采用N-MOS管。

进一步的，所述充电电路还包括电路保护模块；

所述电路保护模块分别与所述共用接口以及所述变压模块连接，用于当所述电压值落入预设异常阈值时断开所述充电电路。

进一步的，所述充电电路还包括供电模块；

所述供电模块分别与所述共用接口以及所述逻辑控制模块连接，用于为所述逻辑控制模块供电。

第二方面，本申请提供了一种共用接口的充电系统，所述充电系统包括如第一方面所述的共用接口的充电电路以及使用所述充电电路进行充电的电池模块。

本申请实施例提供的上述技术方案与现有技术相比具有如下优点：本申请实施例通过设置多种目标电源的共用接口，实现了不同类型充电电源的统一接入，通过逻辑控制模块根据充电电源的功率和电池模块的恒定电压计算所需电流，根据所需电流和当前电流生成PWM信号，实现了对不同电源充电过程的动态管理，变压模块根据PWM信号调节充电电路的电流，进而将充电电路的电压调节为恒定电压，实现了目标电源为电池进行恒压充电，该充电电路结构简单，通用性强，控制成本较小。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。

图1为本申请实施例提供的一种充电电路的结构示意图；

图2为本申请实施例提供的一种优选的充电电路的结构示意图。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本申请的不同结构。为了简化本申请的公开，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申请。此外，本申请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。

为了解决现有技术中多种电源充电均需使用各自独立的充电控制系统带来的充电成本高，充电控制系统冗余复杂的技术问题，本申请提供了一种充电电路101，图1为本申请实施例提供的一种共用接口的充电电路，所述充电电路101包括共用接口102、逻辑控制模块103和变压模块104；

所述共用接口102用于接入多种目标电源。

其中，该共用接口102可以由DC5521(5525)接口或XT60接口组成。

能够得到的是，本申请实施例设置通用接口实现了对多种电源充电的统一管理，节约了电路成本，增加了充电的便利性。

所述逻辑控制模块103与所述共用接口102以及所述变压模块104连接，用于根据所述目标电源的功率生成PWM信号，并将所述PWM信号输出至所述变压模块104；

其中，该逻辑控制模块103可以是由MCU及外围器件组成,该PWM信号为脉冲宽度调制信号，即占空比信号，该逻辑控制模块103可以接地。

具体的，逻辑控制模块103获取目标电源的输入功率，根据该输入功率和待充电电池模块105的恒定电压计算所需电流值，该恒定电压可以由相关人员预先输入逻辑控制模块103，逻辑控制模块103还获取充电电路101当前电流值，根据该所需电流值和当前电流值计算占空比，进而生成能够将当前电流值调节为所需电流值的占空比信号，逻辑控制模块103通过使能引脚EN向变压模块104发送该占空比信号。

所述变压模块104与所述共用接口102连接，用于根据所述PWM信号调节所述充电电路101的电压至恒定电压，并以所述恒定电压为电池模块105充电。

需要说明的是，该恒定电压为电池模块105的固有属性，不同规格的电池进行充电时采用的恒定电压通常不同。

具体的，该变压模块104接收到该逻辑控制模块103发送的PWM信号后，变压模块104根据该PWM信号调节电流大小，进而使输出电压稳定在恒定电压，从而实现以电池模块105的恒定电压为电池模块105充电。

本申请实施例提供的上述技术方案与现有技术相比具有如下优点：本申请实施例通过设置目标电源的共用接口102，实现了不同类型充电电源的统一接入，通过逻辑控制模块103根据充电电源的功率和电池模块105的恒定电压计算所需电流，根据所需电流和当前电流生成PWM信号，实现了对不同电源充电过程的动态管理，变压模块104根据PWM信号调节充电电路101的电流，进而将充电电路101的电压调节为恒定电压，实现了目标电源为电池模块105进行恒压充电，该充电电路101结构简单，通用性强，控制成本较小。

在上述实施例的基础上，本申请还提供了一种优选的实施例，图2为本申请实施例提供的一种优选的充电电路的结构示意图，如图2所示：

可选的，所述目标电源包括直流电源或光伏电源。

需要说明的是，当前的直流充电和光伏充电通常使用两套独立的充电控制系统，且各自使用其控制系统中的接口进行电源接入，且实际情况中光伏电源的输入电压通常是不稳定状态，所以直流充电和光伏充电无法使用同一套充电系统进行充电。

本申请实施例的电路设置实现了对直流电源和光伏电源充电的统一管理，节约了电路成本，增加了充电的便利性。

可选的，所述充电电路101还包括电压检测模块206和电流检测模块207；

所述电压检测模块206与所述逻辑控制模块103连接，用于检测所述充电电路101的电压值，并将所述电压值发送至所述逻辑控制模块103；

所述电流检测模块207与所述逻辑控制模块103连接，用于检测所述充电电路101的电流值，并将所述电流值发送至所述逻辑控制模块103；

所述逻辑控制模块103用于根据所述电压值和所述电流值计算所述目标电源的功率。

其中，该电压检测模块206检测得到的电压值可以是该充电电源和该电池模块105之间的电压值，其可以由分压电阻组成，该电流检测模块207检测得到的电流值可以是该共用接口102输出端的电流值，其可以由检流电阻、运算放大器及外围器件组成，该电流检测模块207可以接地。

具体的，该电压检测模块206和该电流检测模块207检测得到的电压值和电流值，即为实时的电压值和电流值，其可以以预设间隔发送至逻辑控制模块103，该预设间隔可以由相关人员在逻辑控制模块103上进行设置。

能够得到的是，该电压值和电流值可以用于逻辑控制模块103计算充电电源的功率值，本申请实施例根据实时测量的电压值和电流值计算实时功率，从而实现了根据负载和电池模块105二者的实际情况对充电电路101的状态进行实时动态调整，保证了充电电路101的通用性。

可选的，所述变压模块104包括DC-DC控制单元和开关单元；

所述DC-DC控制单元分别与所述逻辑控制模块103连接以及所述开关单元连接，用于根据所述PWM信号向所述开关单元输出用于驱动所述开关单元的控制信号。

其中，DC-DC控制单元由DC控制芯片组成。

具体的，逻辑控制模块103将PWM信号发送给变压模块104中的DC-DC控制单元，DC-DC控制单元对PWM信号进行分析，根据分析结果生成用于驱动该开关单元的控制信号，该控制信号作用于开关单元时能够实现对充电电路101的电流的调整。

可选的，所述变压模块104还包括储能单元209，所述开关单元包括第一开关组件210和第二开关组件211；

所述第一开关组件210与所述DC-DC控制单元连接，所述第一开关组件210的输出端与所述储能单元209连接，所述第一开关组件210和所述储能单元209配合用于当所述电压值大于所述恒定电压时进行降压；

所述第二开关组件211与所述DC-DC控制单元连接，所述第二开关组件211的输入端与所述储能单元209连接，所述第二开关组件211和所述储能单元209配合用于当所述电压值小于所述恒定电压时进行升压。

其中，该第一开关组件210和第二开关组件211可以接地。

具体的，当电压检测单元检测到的电压值大于电池模块105的恒定电压时，第一开关组件210的输出端和储能单元209连接以实现降压，第一开关组件210先根据DC-DC控制单元输出的控制信号进行导通和截止以实现电流调节，然后由储能单元209实现电压调节，第二开关组件211保持导通状态，从而使经调整后的电流以恒定电压从变压模块104流向电池模块105；当电压检测单元检测到的电压值小于电池模块105的恒定电压时，第二开关组件211的输入端与储能单元209连接以实现升压，第二开关组件211保持导通状态，储能单元209先进行电压调节，然后第二开关组件211根据DC-DC控制单元输出的控制信号进行导通和截止以实现电流调节，从而使经调整后的电流以恒定电压从变压模块104流向电池模块105。

能够得到的是，本申请实施例通过简单的电路结构实现对充电电路101中电流和电压动态调节，保证了电路的稳定性和可用性。

可选的，所述第一开关组件210包括第一开关212和第二开关213，所述第二开关组件211包括第三开关214和第四开关215；

所述第一开关212和所述DC-DC控制单元的第一使能引脚连接，用于按照所述控制信号中的第一PWM信号导通或截止；

所述第二开关213和所述DC-DC控制单元的第二使能引脚连接，用于按照所述控制信号中的第二PWM信号导通或截止；

所述第三开关214和所述DC-DC控制单元的第三使能引脚连接，用于按照所述控制信号中的第三PWM信号导通或截止；

所述第四开关215和所述DC-DC控制单元的第四使能引脚连接，用于按照所述控制信号中的第四PWM信号导通或截止。

需要说明的是，本申请实施例中的第一开关组件210和第二开关组件211均使用两个开关并联构成，进行电流调节时两个并联的开关交替振荡，能够加快开关导通和截止的速度。

具体的，DC-DC控制单元根据PWM信号生成第一PWM信号、第二PWM信号、第三PWM信号及第四PWM信号，即PWM1、PWM2、PWM3和PWM4，该DC-DC控制单元通过第一使能引脚EN1、第二使能引脚EN2、第三使能引脚EN3和第四使能引脚EN4分别和第一开关212、第二开关213、第三开关214及第四开关215连接，进而实现分别控制第一开关212、第二开关213、第三开关214及第四开关215的导通和截止，从而实现对充电电路101中电流的高效实时调节。

可选的，所述第一开关212、所述第二开关213、所述第三开关214和所述第四开关215采用N-MOS管，所述储能单元209包括电感。

可选的，所述充电电路101还包括电路保护模块216；

所述电路保护模块216分别与所述共用接口102以及所述变压模块104连接，用于当所述电压值落入预设异常阈值时断开所述充电电路101。

其中，该电路保护模块216用于保护该变压模块104，可以包括过压保护单元、欠压保护单元和反压保护单元等，该过压保护单元、欠压保护单元和反压保护单元可以由控制MOS及周边器件组成。

具体的，该过压保护单元用于当充电电路101的电压大于第一预设阈值时断开该充电电路101，该欠压保护单元用于当充电电路101的电压小于第二预设阈值时断开该充电电路101，反压保护单元用于当充电电路101的电压为负值时断开该充电电路101，该第一预设阈值和第二预设阈值可以由相关人员根据充电电路101参数和电池模块105参数进行设置。

可选的，所述充电电路101还包括供电模块217；

所述供电模块217分别与所述共用接口102以及所述逻辑控制模块103连接，用于为所述逻辑控制模块103供电。

其中，该供电模块217可以由LDO及外围器件组成，其输出电压可以为3.3V。

能够得到的是，该供电模块217与共用接口102连接，无需从外电路获取供电，充电电路101结构简单，使用便捷。

在上述实施例的基础上，示例性的，本申请还提供一种可选的实施例，用于进一步说明本申请实施例的技术方案，包括：

在直流充电模式下，直流电源插入共用接口102，电路保护模块216对输入电压进行判断，若输入电压过高、过低或是反压，电路保护模块216动作使输入电压无法流向下一级模块，若输入电压正常，输入电压给供电模块217进行供电。供电模块217输出3.3V电压给逻辑控制模块103进行供电，使逻辑控制模块103正常工作，电压检测模块206向逻辑控制模块103提供当前输入电压范围，逻辑控制模块103向DC-DC控制单元输出高电平，控制DC-DC控制单元进行电压转换状态。当直流输入电压高于电池模块105恒定电压时，DC-DC控制单元输出PWM波形，第一开关212和第二开关213处于交替振荡状态，储能单元209进行能量转换，第三开关214导通输出恒定电压为电池模块105充电。当直流输入电压低于电池模块105恒定电压时，DC-DC控制单元输出PWM波形，第一开关212导通，第三开关214和第四开关215交替振荡，输入电压经过储能单元209、第三开关214和第四开关215的转换，输出恒定电压为电池模块105充电。

在光伏充电模式下，光伏电源插入共用接口102，电路保护模块216对输入电压进行判断，若输入电压过高、过低或是反压，电路保护模块216动作使输入电压无法流向下一级模块，若输入电压正常，输入电压给供电模块217进行供电。供电模块217输出3.3V电压给逻辑控制模块103进行供电，使逻辑控制模块103正常工作，电压检测模块206向逻辑控制模块103提供当前输入电压范围，逻辑控制模块103向DC-DC控制单元输出高电平，控制DC-DC控制单元进行电压转换状态。当光伏输入电压高于电池模块105恒定电压时，DC-DC控制单元输出PWM波形，第一开关212和第二开关213处于交替振荡状态，储能单元209进行能量转换，第三开关214导通输出恒定电压为电池模块105充电。当光伏输入电压低于电池模块105恒定电压时，DC-DC控制单元输出PWM波形，第一开关212导通，第三开关214和第四开关215交替振荡，输入电压经过储能单元209、第三开关214和第四开关215的转换，输出恒定电压为电池模块105充电。

本申请提供了一种共用接口的充电系统，所述充电系统包括如第一方面所述的共用接口102的充电电路101以及使用所述充电电路101进行充电的电池模块105。

其中，该电池模块105可以由单节或多串电池组成。

以上所描述的系统实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。

应理解的是，文中使用的术语仅出于描述特定示例实施方式的目的，而无意于进行限制。除非上下文另外明确地指出，否则如文中使用的单数形式“一”、“一个”以及“所述”也可以表示包括复数形式。术语“包括”、“包含”、“含有”以及“具有”是包含性的，并且因此指明所陈述的特征、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但并不排除存在或者添加一个或多个其它特征、步骤、操作、元件、部件、和/或它们的组合。文中描述的充电电路步骤、过程、以及操作不解释为必须要求它们以所描述或说明的特定顺序执行，除非明确指出执行顺序。还应当理解，可以使用另外或者替代的步骤。

以上所述仅是本申请的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (11)

1.一种共用接口的充电电路，其特征在于，所述充电电路包括共用接口、逻辑控制模块和变压模块；

所述共用接口用于接入多种目标电源；

所述逻辑控制模块与所述共用接口以及所述变压模块连接，用于根据所述目标电源的功率生成PWM信号，并将所述PWM信号输出至所述变压模块；

所述变压模块与所述共用接口连接，用于根据所述PWM信号调节所述充电电路的电压至恒定电压，并以所述恒定电压为电池模块充电。

2.根据权利要求1所述的充电电路，其特征在于，所述目标电源包括直流电源或光伏电源。

3.根据权利要求2所述的充电电路，其特征在于，所述充电电路还包括电压检测模块和电流检测模块；

所述电压检测模块与所述逻辑控制模块连接，用于检测所述充电电路的电压值，并将所述电压值发送至所述逻辑控制模块；

所述电流检测模块与所述逻辑控制模块连接，用于检测所述充电电路的电流值，并将所述电流值发送至所述逻辑控制模块；

所述逻辑控制模块用于根据所述电压值和所述电流值计算所述目标电源的功率。

4.根据权利要求3所述的充电电路，其特征在于，所述变压模块包括DC-DC控制单元和开关单元；

所述DC-DC控制单元分别与所述逻辑控制模块连接以及所述开关单元连接，用于根据所述PWM信号向所述开关单元输出用于驱动所述开关单元的控制信号。

5.根据权利要求4所述的充电电路，其特征在于，所述变压模块还包括储能单元，所述开关单元包括第一开关组件和第二开关组件；

所述第一开关组件与所述DC-DC控制单元连接，所述第一开关组件的输出端与所述储能单元连接，所述第一开关组件和所述储能单元配合用于当所述电压值大于所述恒定电压时进行降压；

所述第二开关组件与所述DC-DC控制单元连接，所述第二开关组件的输入端与所述储能单元连接，所述第二开关组件和所述储能单元配合用于当所述电压值小于所述恒定电压时进行升压。

6.根据权利要求5所述的充电电路，其特征在于，所述储能单元包括电感。

7.根据权利要求5所述的充电电路，其特征在于，所述第一开关组件包括第一开关和第二开关，所述第二开关组件包括第三开关和第四开关；

所述第一开关和所述DC-DC控制单元的第一使能引脚连接，用于按照所述控制信号中的第一PWM信号导通或截止；

所述第二开关和所述DC-DC控制单元的第二使能引脚连接，用于按照所述控制信号中的第二PWM信号导通或截止；

所述第三开关和所述DC-DC控制单元的第三使能引脚连接，用于按照所述控制信号中的第三PWM信号导通或截止；

所述第四开关和所述DC-DC控制单元的第四使能引脚连接，用于按照所述控制信号中的第四PWM信号导通或截止。

8.根据权利要求7所述的充电电路，其特征在于，所述第一开关、所述第二开关、所述第三开关和所述第四开关采用N-MOS管。

9.根据权利要求3-7任意一项所述的充电电路，其特征在于，所述充电电路还包括电路保护模块；

所述电路保护模块分别与所述共用接口以及所述变压模块连接，用于当所述电压值落入预设异常阈值时断开所述充电电路。

10.根据权利要求1-7任意一项所述的充电电路，其特征在于，所述充电电路还包括供电模块；

所述供电模块分别与所述共用接口以及所述逻辑控制模块连接，用于为所述逻辑控制模块供电。

11.一种共用接口的充电系统，其特征在于，所述充电系统包括如权利要求1-9任意一项所述的共用接口的充电电路以及使用所述充电电路进行充电的电池模块。