一種集成有調(diào)光和usb輸出的智能電源及實現(xiàn)方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種集成有調(diào)光和USB輸出的智能電源及實現(xiàn)方法。
【背景技術】
[0002]現(xiàn)在的較常用的電源只具有一個USB充電口，而且不具有調(diào)光輸出，實用性不強。
[0003]目前一般充電器用電阻偏壓就解決了 USB充電兼容性問題:一般USB充電口的D+/D-是通過電阻分壓成2.7V和2.0V。這種設置是可以解決蘋果的移動設備和部分其他品牌的智能手機充電問題。這種設置不能對三星的平板電腦和部分黑莓的手機充電，同時大部分智能手機只是充500mA，不支持USB BCl.2移動設備快速充電(即原裝充電器充電電流)。
[0004]目前市場上一共有三種充電模式:蘋果手機的1W模式，三星手機的1W模式，USBBCl.2 DCP模式。USB 口如果只是用電阻分壓成其中一種模式，就只能支持部分移動設備充電，在兼容性上面有一定的局限性，同時很多移動設備不能支持快速充電，充電電流只能500mA,因此現(xiàn)有的充電器不能滿足兼容性的要求。
[0005]因此，有必要設計一種集成有調(diào)光和USB輸出的智能電源及實現(xiàn)方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種集成有調(diào)光和USB輸出的智能電源及實現(xiàn)方法，該集成有調(diào)光和USB輸出的智能電源及實現(xiàn)方法易于實施，功能豐富。
[0007]發(fā)明的技術解決方案如下:
一種集成有調(diào)光和USB輸出的智能電源，包括整流電路、調(diào)光電路和USB電源輸出電路；
整流電路的交流側(cè)用于與市電相接；調(diào)光電路和USB電源輸出電路均與整流電路的直流側(cè)相接；
USB電源輸出電路包括SF5940器件、MOS管Ql和隔離變壓器TR2 ； MOS管Ql為N溝道MOS管；
隔離變壓器TR2具有兩個原邊線圈和一個副邊線圈；
隔離變壓器TR2的第一原邊線圈的一端接整流電路，SF5940器件的3腳通過電阻R12和MOS管Ql接第一原邊線圈的另一端，以控制第一原邊線圈的供電；
隔離變壓器TR2的第二原邊線圈接有由電阻R26、二極管D3和電解電容EC2組成的偏置電路；
隔離變壓器TR2的副邊線圈接有輸出電路，所述的輸出電路包括并聯(lián)的2個肖特基勢皇二極管D4和D8，還包括由電解電容EC4和EC6、電容C5以及電感L3組成的濾波電路，還包括負載電阻R28 ；USB電源輸出電路的輸出端從所述的輸出電路引出。
[0008]USB電源輸出電路還包括支持2個USB輸出接口的UC2634芯片，所述的USB的輸出端為2個，2個USB的輸出端均與UC2634芯片相連。
[0009]所述的第一原邊線圈還連接有由電容C2、電阻R9和R14以及二極管D2組成的鉗位電路。
[0010]所述的調(diào)光電路包括DU7761器件、MOS管Q4、隔離變壓器TR1、恒流芯片和MUC芯片;
MOS管Q4為N溝道MOS管；
隔離變壓器TRl具有兩個原邊線圈和一個副邊線圈；
隔離變壓器TRl的第一原邊線圈的一端接整流電路，DU7761器件的I腳通過電阻RlO和MOS管Q4接第一原邊線圈的另一端，以控制第一原邊線圈的供電；
隔離變壓器TRl的第二原邊線圈接有由電阻R2、R3和Rl 1、電解電容ECl和二極管D5組成的偏置電路；
隔離變壓器TRl的副邊線圈的輸出電路中包括二極管D7、負載電阻R4以及所述的恒流芯片，負載電阻R4的兩端即為調(diào)光電路的輸出端LED+和LED-;恒流芯片受控于MUC芯片。
[0011]所述的調(diào)光電路還包括與所述隔離變壓器TRl的第一原邊線圈相連的鉗位電路，該鉗位電路由電阻R5、二極管D6和電容C4組成。
[0012]所述的恒流芯片為DU2702器件；所述的MCU芯片為HC8T0506器件。
[0013]所述的整流電路的輸出側(cè)還接有濾波器，濾波器由電感L2、電阻R16以及電解電容EC5和EC3組成。
[0014]整流電路為橋式整流電路，整流電路的交流側(cè)串接保險絲F1。
[0015]一種智能電源的實現(xiàn)方法，采用前述的集成有調(diào)光和USB輸出的智能電源；
采用橋式整流電路將市電轉(zhuǎn)換為直流電為調(diào)光電路和USB電源輸出電路供電，并設置濾波器實現(xiàn)濾波；
所述的USB電源輸出電路中，采用SF5940器件通過MOS管Ql控制隔離變壓器TR2的原邊線圈工作，隔離變壓器TR2的輸出側(cè)采用UC2634器件形成2路USB輸出接口 ；
所述的調(diào)光電路中，采用DU7761器件和MOS管Q4控制隔離變壓器TRl的原邊線圈工作，在隔離變壓器TRl的副邊線圈的輸出電路中，由MCU芯片控制恒流芯片實現(xiàn)LED調(diào)光。
[0016]有益效果:
本發(fā)明的集成有調(diào)光和USB輸出的智能電源及實現(xiàn)方法，其核心在于采用橋式整流電路將市電轉(zhuǎn)換為直流電為調(diào)光電路和USB電源輸出電路供電，并設置濾波器實現(xiàn)濾波；所述的USB電源輸出電路中，采用SF5940器件通過MOS管Ql控制隔離變壓器TR2的原邊線圈工作，隔離變壓器TR2的輸出側(cè)采用UC2634器件形成2路USB輸出接口 ；
所述的調(diào)光電路中，采用DU7761器件和MOS管Q4控制隔離變壓器TRl的原邊線圈工作，在隔離變壓器TRl的副邊線圈的輸出電路中，由MCU芯片控制恒流芯片實現(xiàn)LED調(diào)光。
[0017]因此，本發(fā)明的集成有調(diào)光和USB輸出的智能電源構思巧妙，采用常用的器件通過巧妙的組合形成具有調(diào)光功能和雙USB輸出的電源電路，兼容性好，實用性強。
【附圖說明】
[0018]圖1是本發(fā)明的集成有調(diào)光和USB輸出的智能電源的電路原理圖。
【具體實施方式】
[0019]以下將結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明做進一步詳細說明:
實施例1:
如圖1所示，本方案提出了一種隔離式可寬電壓100-265V輸入，內(nèi)置觸摸調(diào)光恒流驅(qū)動與具有雙USB 5V 2.1A與IA智能輸出為一體的電路，AC寬電壓輸入，通過DBl整流橋進行整流實現(xiàn)AC/DC轉(zhuǎn)換，再通過由組成的EMI抗干擾濾波電路，整流后的DC由大容量電容CE3和CE5進行濾波與電感(CE3-CE5- L2- R16)組成一個濾波器，使得低頻的有用信號順利通過，而對高頻干擾有抑制作用，減小被外界干擾。對差模傳導EMI噪聲進行衰減。在此情況下能夠滿足EMI要求，并具有較大的裕量。保險絲Fl提供嚴重故障保護。此電路分兩路控制，其中一組為:
DU7761器件(U2)集成了功率開關器件、振蕩器、恒壓控制引擎、啟動以及保護功能。700 V MOSFET在通用輸入AC應用中可提供很大的漏極電壓裕量，可通過使用更大的變壓器匝數(shù)比，提高可靠性，并減小輸出二極管的電壓應力。該器件可通過旁路引腳和退耦電容ECl完全實現(xiàn)自供電。本設計添加了一個偏置電路(D5、ECl及R2、R3)，將空載輸入功耗降至140 mW以下。經(jīng)整流及濾波的輸入電壓加在TRl初級繞組的一側(cè)。U2旁的M0SFET(Q4)驅(qū)動變壓器初級繞組的另一側(cè)。(R5，C4, D6)組成箝位電路，對漏感引起的漏極電壓尖峰進行限制。本電路選用了齊納二極管泄放箝位電路，以獲得最低的空載輸入功率，但在接受較高空載輸入功率的應用中，以形成標準RCD箝位。
[0020](TRl)高頻隔離變壓器，將高壓轉(zhuǎn)變?yōu)榈蛪海儔浩鞯拇渭売善骷?D7，C6，U3，Dl, LI，CE2，R4)組成輸出回路，D7進行整流，C6進行濾波，提供LED負載電源.本設計輸出使用了肖特基勢皇二極管以提高效率，這樣可以消除開關頻率紋波。(R20，R19，R18，Q5)組成降壓穩(wěn)壓電路以提供給U3- (MCU芯片)穩(wěn)定的電源，電阻作為限壓限流電路加三端穩(wěn)壓器Q5給MCU芯片提供穩(wěn)定電源；R21也為限壓限流電路可提供給恒流芯片DU2702電壓。(Dl - L1- CE2 - R4-U3)組成降壓結(jié)構電路，以滿足寬電壓0-30V安全電壓的輸出，CE2對輸出進行后級濾波，電阻R4充當假負載，在無負載時可使輸出電壓維持在各自的限度內(nèi)。為降低高頻率振蕩及相關的輻射EMI。電阻(R23，R24)在此電路中作為±1%精度的檢測采樣電阻可調(diào)節(jié)0-500mA的輸出電流。
[0021]基于MCU芯片HC8T0506形成觸摸控制電路，通過改變PWM輸出端的占空比來改變LED亮度。當接觸觸摸點(可同時接入N個觸摸點)時人體感應的雜波信號經(jīng)電阻進入MUC芯片(如電阻Rll，R12等有助于提升EMC和安規(guī)特性)，并對此信號進行處理，再由MCU芯片內(nèi)部的占空比數(shù)據(jù)，通過改變PWM輸出端的占空比來改變LED亮度，對LED進行調(diào)光。
[0022]一組電路控制USB驅(qū)動電源提供管理，SF5940器件(Ul)集成了功率開關器件、振蕩器、恒壓控制引擎、啟動以及保護功能。700 V MOSFET在通用輸入AC應用中可提供很大的漏極電壓裕量，可通過使用更大的變壓器匝數(shù)比，提高可靠性，并減小輸出二極管的電壓應力。該設計中添加了一個偏置電路(03，1?26402)。經(jīng)整流及濾波的輸入電壓加在TR2初級繞組的一側(cè)。Ul旁MOSFET驅(qū)動變壓器初級繞組的另一側(cè)。(R9，R14, C2, D2)組成箝位電路，對漏感引起的漏極電壓尖峰進行限制。電路選用了齊納二極管泄放箝位電路，以獲得最低的空載輸入功率，但在接受較高空載輸入功率的應用中，以形成標準RCD箝位
(TR2)高頻隔離變壓器，將高壓轉(zhuǎn)變?yōu)榈蛪?，變壓器的次級由器?D4，D8，EC4，EC6，L3，C5，U4，R28)組成輸出回路，本設計對5 V輸出(D4、D8)使用了肖特基勢皇二極管以提高效率?；?4406，1^3，05)對輸出進行后級濾波，這樣可以消除開關頻率紋波。電阻R28充當假負載，在無負載時可使輸出電壓維持在各自的限度內(nèi)。為降低高頻率振蕩及相關的輻射EMI，在D8上添加了由R27和C3組成的RC緩沖電路。其中U4在電路中為一顆智能USB輸出芯片，可提供兩組USB智能輸出。
[0023]本設計輸出電壓電流DC5V 3.1A可分為兩組USB輸出，一組為電流1A。一組為電流2.1A，兩組可自由組合自動智能分配電流，芯片UC2634是USB專用充電端口(DCP)控制器。自動監(jiān)控USB數(shù)據(jù)線路電壓，并且自動在數(shù)據(jù)線路上提供正確的電氣特征，從而在為專用充電系統(tǒng)配置中為兼容器件充電，并可自動智能同時兩組對不同的產(chǎn)品充電如:手機與平板電腦。
[0024]以下對本電路的各部分做一些說明:
1.恒流控制
驅(qū)動器中DU2702采用獨特的閉環(huán)恒流控制專利一技術，可在寬輸入電壓、輸出電壓以及電感參數(shù)條件下實現(xiàn)高精度的輸出電流，確保LED亮度的一致性。
[0025]閉環(huán)恒流控制，即真正檢測輸出電流值，以此為標準來發(fā)出PWM信號。所謂開環(huán)，不以檢測到的輸出電流值來做發(fā)出PWM信號的參考。從電路拓撲上，二者沒有區(qū)別。但是在芯片內(nèi)部對檢測到CS腳電感電流信號，TRUEC2部分做積分處理，并同時檢測峰值電流。這樣，就檢測到了電感電流的平均值，也就是輸出電流的平均值。芯片針對檢測到的值，控制輸出占空比，實現(xiàn)了閉環(huán)控制。這種控制結(jié)構，同時使得線路極為簡單，