本發(fā)明涉及電子技術應用領域，特別涉及一種充電器。

背景技術：

為了提升充電效率，提高用戶體驗，目前的充電器多種多樣。

現(xiàn)有的充電器主要包括以下類型：采用高壓并行充電方式的充電器，該充電器輸出電壓可高達20V(伏)；采用低壓大電流方式充電的充電器；采用不同類型的電池并聯(lián)方式充電的充電器。

但是，目前的充電器種類繁多，通用性差。

技術實現(xiàn)要素：

為了解決現(xiàn)有技術的充電器種類繁多，通用性差的問題，本發(fā)明實施例提供了一種充電器。所述技術方案如下：

一方面，提供了一種充電器，包括：

整流濾波單元、兩個供電單元、兩個開關單元和兩個并聯(lián)的充電器輸出端，所述兩個供電單元分別為第一供電單元和第二供電單元電單元，所述兩個開關單元分別為第一開關單元和第二開關單元，所述兩個充電器輸出端分別為第一充電器輸出端和第二充電器輸出端；

所述整流濾波單元的輸入端與電源的輸出端連接，所述整流濾波單元的輸出端與所述第一供電單元的輸入端連接；

所述第一供電單元的輸出端分別與兩個開關單元連接，所述第一開關單元分別與所述第二供電單元的輸出端和所述第一充電器輸出端連接，所述第二開關單元分別與所述第二供電單元的輸入端和所述第二充電器輸出端連接，且所述第二供電單元的輸出端還和所述第二充電器輸出端連接；

所述整流濾波單元，用于將所述電源輸入的交流電流轉化為高壓直流電流；

所述第一供電單元，用于將所述整流濾波單元輸入的高壓直流電流轉化為低壓直流電流；

所述第二供電單元，用于將所述第一供電單元輸入的直流電流轉化為直流電流；

所述第一開關單元用于進行所述第一充電器輸出端與所述第一供電單元的輸出端、所述第二供電單元的輸出端之間的路徑切換，所述第二開關單元用于進行所述第一供電單元的輸出端與所述第二供電單元的輸入端、所述第二充電器輸出端之間的路徑切換。

本發(fā)明實施例提供的技術方案帶來的有益效果是：

本發(fā)明實施例提供的充電器，由于設置兩個供電單元，兩個開關單元，由該兩個開關單元來調整兩個供電單元與兩個充電器輸出端之間的路徑，最終實現(xiàn)兩個充電器輸出端在不同場景輸出不同的電壓，從而兼容不同的充電類型，提高充電器的通用性。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例中的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是相關技術中提供的一種充電器的結構示意圖；

圖2是本發(fā)明實施例提供的一種充電器的結構示意圖；

圖3是本發(fā)明實施例提供的一種充電器的一種開關狀態(tài)示意圖；

圖4是本發(fā)明實施例提供的一種充電器的另一種開關狀態(tài)示意圖；

圖5是本發(fā)明實施例提供的一種充電器的結構示意圖；

圖6是本發(fā)明實施例提供的一種充電器的結構示意圖。

具體實施方式

為使本發(fā)明的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結合附圖對本發(fā)明實施方式作進一步地詳細描述。

目前的充電器采用的充電技術，大致可以分為普通充電技術(支持BC1.2充電協(xié)議的技術，輸出電壓為5V)、高壓充電技術(如支持QC2.0快充協(xié)議及QC3.0快充協(xié)議的技術，或者支持PE+快充協(xié)議的技術)、低壓大電流充電技術(也稱低壓直充技術，例如，支持VOOC閃充協(xié)議的技術)，采用上述各種充電技術的充電器的結構大體相同。

圖1是相關技術中提供的一種充電器0的結構示意圖，如圖1所示，該充電器0可以包括：依次電連接的電源端口01、整流濾波單元02和供電單元03，該電源端口01的輸入端與電源1連接，供電單元03可以包括依次連接的開關管031、變壓器032和內部整流濾波單元034，可選的，供電單元03還可以包括穩(wěn)壓集成電路(英文：Integrated Circuit；簡稱：IC)033，該穩(wěn)壓IC033位于變壓器032和內部整流濾波單元034之間，進一步的，充電器0還可以包括控制單元04，該控制單元04分別與開關管031、穩(wěn)壓IC033和充電器輸出端Vbus連接，該控制單元04能夠與終端進行通信。

但是，雖然現(xiàn)有的充電器0的整體結構基本相同，但為了支持不同的充電協(xié)議，在接口結構和配件方面，各種充電器的細節(jié)又各有不同。這就導致了充電器的種類繁多，通用性較低，無法兼容各種充電協(xié)議。

圖2是本發(fā)明實施例提供的一種充電器2的結構示意圖，如圖2所示，包括：

整流濾波單元27、兩個供電單元、兩個開關單元和兩個并聯(lián)的充電器輸出端，該兩個供電單元分別為第一供電單元21、第二供電單元22，兩個開關單元分別為第一開關單元23和第二開關單元24，兩個充電器輸出端分別為第一充電器輸出端Vbus1和第二充電器輸出端Vbus2；

整流濾波單元27的輸入端與電源1的輸出端連接，整流濾波單元27的輸出端與第一供電單元21的輸入端連接；

第一供電單元21的輸出端分別與兩個開關單元連接，第一開關單元23分別與第二供電單元22的輸出端和第一充電器輸出端Vbus1連接，第二開關單元24分別與第二供電單元22的輸入端和第二充電器輸出端Vbus2連接，且第二供電單元22的輸出端還和第二充電器輸出端Vbus2連接；

整流濾波單元27，用于將電源1輸入的交流電流轉化為高壓直流電流，也即具有交流轉直流(英文：Alternating Current/Direct Current；簡稱：AC/DC)功能；

第一供電單元21，用于將整流濾波單元27輸入的高壓直流電流轉化為低壓直流電流，能夠實現(xiàn)電壓的粗調，在進行電壓的粗調的過程中，第一供電單元21可以輸出固定電壓，也可以輸出可調電壓。該第一供電單元21是與目前的普通充電器類似的實現(xiàn)電壓變換的結構，其結構可以參考圖1所示的充電器中的供電單元03，第一供電單元21主要可以包括變壓器、功率管及其控制芯片、穩(wěn)壓控制環(huán)路等。本發(fā)明實施例所述的輸出可調電壓，指的是輸出可以調整的電壓，也即是可以輸出針對終端的不同電壓需求進行調整的電壓。

第二供電單元22，用于將第一供電單元21輸入的直流電流轉化為直流電流，第二供電單元22采用第一供電單元的輸出供電，具有直流轉直流(英文：Direct Current/Direct Current；簡稱：DC/DC)功能或者低壓差線性穩(wěn)壓器(英文：low dropout regulator；簡稱：LDO)的功能，可以單純進行直流電的傳輸，也可以進行電壓的細調，在進行電壓的細調的過程中，第二供電單元可以輸出固定電壓，也可以輸出可調電壓。

第一開關單元23用于進行第一充電器輸出端Vbus1與第一供電單元21的輸出端、第二供電單元22的輸出端之間的路徑切換，第二開關單元24用于進行第一供電單元21的輸出端與第二供電單元22的輸入端、第二充電器輸出端Vbus2之間的路徑切換。第一開關單元23和第二開關單元24的作用類似于單刀雙擲開關，用于進行電源路徑切換。

綜上所述，本發(fā)明實施例提供的充電器，由于設置兩個供電單元，兩個開關單元，由該兩個開關單元來調整兩個供電單元與兩個充電器輸出端之間的路徑，最終實現(xiàn)兩個充電器輸出端在不同場景輸出不同的電壓，從而兼容不同的充電類型，提高充電器的通用性。

如圖2所示，在第一開關單元23導通第一供電單元21的輸出端與第一充電器輸出端Vbus1的連接(也即圖2中的端點A和E導通)，且第二開關單元24導通第一供電單元21的輸出端與第二充電器輸出端Vbus2的連接(也即圖2中的端點F和D導通)時，第一充電器輸出端Vbus1和第二充電器輸出端Vbus2均輸出第一電壓。如圖2所示的開關狀態(tài)可以是本發(fā)明實施例中充電器的默認狀態(tài)(也即是充電器在通常情況下保持該狀態(tài))，此時，充電器由第一供電單元21來為終端供電，第一充電器輸出端Vbus1和第二充電器輸出端Vbus2并聯(lián)輸出，默認的輸出電壓為5V。

如圖3所示，在第一開關單元23導通第一供電單元21的輸出端與第一充電器輸出端Vbus1的連接(也即圖3中的端點A和E導通)，且第二開關單元24導通第一供電單元21的輸出端與第二供電單元22的輸入端的連接(也即圖3中的端點F和C導通)時，第一充電器輸出端Vbus1輸出第一電壓，第二充電器輸出端Vbus2輸出第二電壓，第二供電單元22對第一供電單元21輸出的電壓進行了細調。

如圖4所示，在第一開關單元23導通第二供電單元24的輸出端與第一充電器輸出端Vbus1的連接(也即圖4中的端點B和E導通)，且第二開關單元24導通第一供電單元21的輸出端與第二供電單元22的輸入端的連接(也即圖4中的端點F和C導通)時，第一充電器輸出端Vbus1和第二充電器輸出端Vbus2均輸出第二電壓，第二電壓小于第一電壓。

進一步的，如圖2至圖4所示，該充電器2還包括：控制單元25，該控制單元25分別與兩個開關單元連接，用于控制兩個開關單元進行路徑切換。

具體的，控制單元25預設有握手協(xié)議(也稱充電協(xié)議)與開關狀態(tài)對應關系，該對應關系記錄有多組握手協(xié)議及其對應的開關狀態(tài)，該控制單元可以與終端的中央處理器(英文：Central Processing Unit；簡稱：CPU)進行通信，用于在接收到終端發(fā)送的握手信號后，確定握手信號對應的目標協(xié)議，查詢握手協(xié)議與開關狀態(tài)對應關系得到目標協(xié)議對應的目標開關狀態(tài)，根據(jù)該目標開關狀態(tài)控制兩個開關單元進行路徑切換。也即是，控制單元25分別與第一供電單元21和第二供電單元22連接，根據(jù)目標開關狀態(tài)控制兩個開關單元進行路徑切換，以控制第一供電單元21和第二供電單元22輸出的電壓。例如，控制單元25根據(jù)終端發(fā)送的握手信號確定終端要求充電器的第一充電器輸出端Vbus1輸出5V的電壓，第二充電器輸出端Vbus2輸出4V的電壓，則控制單元25控制兩個供電單元分別進行相應的電壓輸出。其中，握手協(xié)議與開關狀態(tài)對應關系可以如表1所示。為了便于讀者理解，表1還示例性的添加了握手協(xié)議對應的充電類型，實際應用中，控制單元25中可以不記錄該充電類型。

表1

采用如圖2所示的開關狀態(tài)，在控制單元25的控制下，第一充電器輸出端Vbus1和第二充電器輸出端Vbus2并聯(lián)輸出，通常默認輸出的電壓為5V，可以實現(xiàn)充電器兼容普通充電技術和高壓充電技術，也即是實現(xiàn)普通充電類型和高壓充電類型的電壓的兼容輸出。

采用如圖3所示的開關狀態(tài)，在控制單元25的控制下，充電器可以輸出兩路不同的電壓，可以用來為不同類型的電池充電，或者，是一路為電池充電(由第二充電器輸出端Vbus2輸出可調電壓來充電)，另一路為終端的系統(tǒng)供電(由第一充電器輸出端Vbus1輸出固定電壓來供電)等。其中第一充電器輸出端Vbus1由第一供電單元21供電，第一供電單元21在控制單元25的控制下，輸出一定的電壓；同時，第二充電器輸出端Vbus2由經由第一供電單元21供電的第二供電單元22供電，此時第二供電單元22可以受到控制單元25的控制，在控制單元25的控制下，其輸出電壓可以隨著終端電池電壓的變化而變化，輸出更高品質的電壓。

采用如圖4所示的開關狀態(tài)，在控制單元25的控制下，由第二供電單元22對第一供電單元21的電壓進行細調，可實現(xiàn)第一充電器輸出端Vbus1、第二充電器輸出端Vbus2并聯(lián)輸出較第一供電單元21電壓品質更高的電壓，為低壓直充類型的終端充電(也即兼容低壓大電流充電技術)。

如圖4所示，圖4中的第二供電單元22的輸出電壓是可調的，而第一供電單元21的輸出受控制單元25的協(xié)議控制可以是預設的兩種情形：固定的或跟隨第二供電單元22輸出電壓變化而變化的。其中，跟隨第二供電單元22輸出電壓變化而變化的情形，控制方式為當控制單元25控制第二供電單元22的電壓調整的同時也控制第一供電單元21的輸出調整，此時調整第一供電單元21輸出的第一供電電壓稍高于第二供電電壓，從而提高充電器的效率，減少發(fā)熱，提高充電器的使用壽命。

根據(jù)表1可知，第一供電單元21在控制單元25(支持不同的協(xié)議)的控制下，既可以支持普通的5V電壓輸出，也可以按照QC2.0或QC3.0或PE+等協(xié)議輸出的可調電壓。第二供電單元22在控制單元25的控制下，既可以輸出固定電壓，也可以輸出可調電壓。

如圖2至圖4所示，該充電器2還可以包括：電源端口26，電源端口26與電源1的輸出端連接，整流濾波單元27的輸入端與電源端口26連接。

實際應用中，兩個供電單元和兩個開關單元的結構可以有多種，示例的，

第一供電單元21可以為高壓直流向低壓直流轉換的單元，包括：脈沖寬度調制(英文：Pulse Width Modulation；簡稱：PWM)或脈沖頻率調制(英文：Pulse Frequency Modulation；簡稱：PFM)控制芯片和穩(wěn)壓控制芯片。

第二供電單元22包括數(shù)字電位計和DC/DC芯片，或者第二供電單元22包括數(shù)字電位計和低壓差線性穩(wěn)壓器等其他形式的穩(wěn)壓電路。

兩個開關單元均為功率開關管或模擬功率開關的集成電路IC。該功率開關管可以為金屬氧化物半導體(英文：Metal Oxide Semiconductor；簡稱：MOS)管或三極管。

可選的，每個開關單元可以由分立的MOS管組成，通常為P型MOS管，第一開關單元23包括第一極與第一供電單元21的輸出端連接，且第二極與第一充電器輸出端Vbus1連接的第一MOS管M1，第一極與第二供電單元22的輸出端連接，且第二極與第一充電器輸出端Vbus1連接的第二MOS管M2。

第二開關單元24包括第一極與第一供電單元21的輸出端連接，且第二極與第二充電器輸出端Vbus2連接的第三MOS管M3，以及第一極與第一供電單元21的輸出端連接，且第二極與第二供電單元22的輸入端連接的第四MOS管M4。

其中，每個MOS管的柵極均與控制單元25連接；當圖中的MOS管為P型MOS管時，每個MOS管的第一極為漏極，每個MOS管的第二極為源極。

如圖5所示，第一供電單元21用于電壓的粗調，可以包括：FAN501芯片和FAN6230A芯片，芯片的管腳連接方式參考圖5。其中：FAN501芯片用于為電路提供一個占空比可調的方波，并用以維持電壓穩(wěn)定；FAN6230A芯片用于維持恒壓調節(jié)，起到輔助穩(wěn)壓的作用。

如圖6所示，第二供電單元用于電壓的細調，可以包括：MCP4561芯片、TPS53513芯片以及LDO。其中，TPS53513芯片主要用于降低輸入電壓，實現(xiàn)電壓的細調，輸出更高品質的電壓；MCP4561芯片主要用于建立電壓分壓電路，為TPS53513芯片提供反饋電壓，以實現(xiàn)TPS53513芯片對輸出電壓的閉環(huán)調節(jié)作用；LDO主要用于穩(wěn)壓，為MCP4561芯片提供穩(wěn)定可靠的工作電壓。第二供電單元中的芯片的管腳連接方式參考圖6。其中，圖6中的b1、b2和b3分別與圖5中的a1、a2和a3一一對應連接。

圖6的第一開關單元23和第二開關單元24中，每個開關單元包括兩個分立的MOS管，其作用可以參考上述開關單元中的介紹?？刂茊卧?5的結構可以有多種，示例的，該控制單元25可以包括：微控制單元(英文：Microcontroller Unit；簡稱：MCU)251、電平轉換電路252和協(xié)議識別芯片253。其中，MCU251可以為單片機等，分別與所述電平轉換電路252和所述協(xié)議識別芯片253連接。

如圖5和圖6所示，MCU251可以與終端的CPU進行通信，用于在接收到終端發(fā)送的握手信號后，確定握手信號對應的目標協(xié)議，查詢握手協(xié)議與開關狀態(tài)對應關系得到目標協(xié)議對應的目標開關狀態(tài)；然后，MCU251還用于根據(jù)目標開關狀態(tài)控制兩個開關單元進行路徑切換；MCU251還可以用于觸發(fā)協(xié)議識別芯片253控制第一供電單元21的電壓輸出，或者，控制第二供電單元22的電壓輸出，通過協(xié)議識別芯片253控制第一供電單元21的電壓輸出。

當MCU251接收到終端發(fā)送的普通充電和高壓充電的握手信號后，確定此握手信號對應的目標協(xié)議，通過查詢得到對應的目標開關狀態(tài)處于第一開關狀態(tài)，對應于如圖2所示開關狀態(tài)，即第一開關單元23的第一MOS管M1導通、第二開關單元24的第三MOS管M3導通，第一供電單元21的輸出端通過第一MOS管M1、第三MOS管M3分別與第一充電器輸出端Vbus1和第二充電器輸出端Vbus2連接。此時第一充電器輸出端Vbus1和第二充電器輸出端Vbus2并聯(lián)輸出，均輸出第一電壓，默認的輸出電壓為5V，此時充電器由第一供電單元21來為終端供電，可以實現(xiàn)充電器兼容普通充電技術和高壓充電技術，也即是實現(xiàn)普通充電類型和高壓充電類型的電壓的兼容輸出。

當MCU251接收到終端發(fā)送的低壓大電流充電的握手信號后，確定此握手信號對應的目標協(xié)議，通過查詢得到對應的目標開關狀態(tài)處于第三開關狀態(tài)，對應于如圖4所示開關狀態(tài)，即第一開關單元23的第二MOS管M2導通、第二開關單元的第四MOS管M4導通，第二供電單元22的輸出端與第一充電器輸出端Vbus1通過第二MOS管M2連接，第一供電單元21的輸出端與第二供電單元22的輸入端通過第四MOS管M4連接。此時MCU251通過控制第二供電單元22中MCP4561芯片提供反饋電壓，TPS53513芯片通過該反饋電壓輸出對應的電壓，以實現(xiàn)對第二供電單元22輸出電壓的調節(jié)。MCU251按照協(xié)議要求通過預置算法控制協(xié)議識別芯片253實現(xiàn)對第一供電單元21按默認的5V電壓輸出的控制。此時，由第二供電單元22對第一供電單元21的電壓進行細調，并且第二供電單元22的輸出電壓是可調的。第一充電器輸出端Vbus1和第二充電器輸出端Vbus2均輸出第二電壓，第二電壓小于第一電壓。可實現(xiàn)第一充電器輸出端Vbus1、第二充電器輸出端Vbus2并聯(lián)輸出較第一供電單元21電壓品質更高的電壓，為低壓直充類型的終端充電(也即兼容低壓大電流充電技術)。

進一步的，如圖6所示，控制單元25還可以包括第三開關單元254和第四開關單元255。此時，MCU251通過預置算法控制協(xié)議識別芯片253控制第一供電單元21的輸出電壓跟隨第二供電單元22輸出電壓的變化而變化，其控制方式為當MCU251控制第二供電單元22的電壓調整的同時也控制第一供電單元21的輸出調整，此時調整第一供電單元21輸出的第一供電電壓稍高于第二供電電壓。

當MCU251接收到終端發(fā)送的是表1所示的新型充電類型的握手信號后，確定此握手信號對應的目標協(xié)議，通過查詢得到對應的目標開關狀態(tài)處于第二開關狀態(tài)，對應于如圖3所示開關狀態(tài)，即第一開關單元23的第一MOS管M1導通、第二開關單元24的第四MOS管M4導通，第一供電單元21的輸出端與第一充電器輸出端Vbus1通過第一MOS管M1連接，第一供電單元21的輸出端與第二供電單元22的輸入端通過第四MOS管M4連接，此時MCU251通過控制第二供電單元22中MCP4561芯片提供反饋電壓，TPS53513芯片通過該反饋電壓輸出對應的電壓，以實現(xiàn)對第二供電單元22輸出電壓的調節(jié)。示例的，該新型充電類型可以是BC1.2充電協(xié)議、QC2.0快充協(xié)議、QC3.0快充協(xié)議、PE+快充協(xié)議、PD充電協(xié)議等協(xié)議中的一種與VOOC閃充類低壓直充協(xié)議的組合狀態(tài)等。此時第一充電器輸出端Vbus1輸出第一電壓、第二充電器輸出端Vbus2輸出第二電壓，第二供電單元22對第一供電單元21輸出的電壓進行了細調。在該開關狀態(tài)下，充電器可以輸出兩路不同的電壓，可以用來為不同類型的電池充電，或者，一路為電池充電(由第二充電器輸出端Vbus2輸出可調電壓來充電)、另一路為終端的系統(tǒng)供電(由第一充電器輸出端Vbus1輸出固定電壓來供電)等。其中第一充電器輸出端Vbus1由第一供電單元21供電，第二充電器輸出端Vbus2由經由第一供電單元21供電的第二供電單元22供電，此時第二供電單元22可以受到MCU251的控制，在MCU251的控制下，其輸出電壓可以隨著終端電池電壓的變化而變化，輸出更高品質的電壓。

需要說明的是，若第三開關單元254和第四開關單元255不存在，則協(xié)議識別芯片253控制第一供電單元21按照默認的5V電壓輸出，此時第一充電器輸出端Vbus1的輸出為5V、第二充電器輸出端Vbus2的輸出為可調電壓；若第三開關單元254和第四開關單元255存在，則MCU251按照協(xié)議要求通過預置算法控制協(xié)議識別芯片253控制第一供電單元21的輸出電壓。

本發(fā)明實施例提供的充電器，能夠兼容當前主流的快速充電技術(高壓充電技術和低壓大電流充電技術)，并且，還能夠實現(xiàn)不同的輸出電壓，為不同類型的終端電池充電或為終端電池充電的同時為終端的系統(tǒng)供電，從而兼容不同的充電類型，提高充電器的通用性。

本領域普通技術人員可以理解實現(xiàn)上述實施例的全部或部分步驟可以通過硬件來完成，也可以通過程序來指令相關的硬件完成，所述的程序可以存儲于一種計算機可讀存儲介質中，上述提到的存儲介質可以是只讀存儲器，磁盤或光盤等。

以上僅為本發(fā)明的較佳實施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內。