本實用新型涉及一種快速充電技術(shù)，尤其涉及一種支持QC2.0功能的多通道車載快充芯片。

背景技術(shù)：

隨著人們對戶外和自駕游的熱愛以及數(shù)碼產(chǎn)品的日益增多，外出時在沒有市電的場合工作或旅游時數(shù)碼產(chǎn)品的充電變得尤為必要。然而，隨著智能數(shù)碼產(chǎn)品等移動設(shè)備硬件升級和屏幕尺寸的增大，對電池續(xù)航能力要求越來越強，傳統(tǒng)的5V 1A的充電器給手機充滿電至少需要3個小時以上，5V 2A的充電器給手機充滿一次電也至少需要2小時，這已經(jīng)不能滿足人們的生活需求。

目前，車載充電器和快充技術(shù)已經(jīng)相對成熟，相應(yīng)的產(chǎn)品也陸續(xù)涌入市場，如，利用合適的DC-DC降壓電路將車載12V/24V電壓轉(zhuǎn)換成5V電壓輸出，為受電設(shè)備提供暫時的充電功能，但是，充電時間漫長，同時只能支持單個受電設(shè)備充電，成為一大詬??；或者有一些是多通道的，但是，通道間充電電壓相互依賴，不能滿足支持不同快充的受電設(shè)備同時充電；支持快充協(xié)議的相關(guān)產(chǎn)品只能匹配相關(guān)的支持快充協(xié)議的受電設(shè)備，應(yīng)用對象單一。

隨著快充技術(shù)的發(fā)展，目前，OPPO、三星手機等數(shù)碼產(chǎn)品陸續(xù)發(fā)布支持QC2.0快速充電的產(chǎn)品，快充技術(shù)，適應(yīng)了智能手機的發(fā)展，為用戶呈現(xiàn)新的充電體驗。相應(yīng)的根據(jù)快充協(xié)議設(shè)計的快充芯片也應(yīng)運而生。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型目的是提供一種支持QC2.0功能的多通道車載快充芯片，通過使用該芯片，同時可為多個受電設(shè)備分別提供各自合適的充電電壓，拓展了使用范圍，為用戶提供快速便捷的充電方式。

為達到上述目的，本實用新型采用的技術(shù)方案是：一種支持QC2.0功能的多通道車載快充芯片，包括至少兩路DC-DC降壓電路及一快充協(xié)議控制電路，所述快充協(xié)議控制電路與所述DC-DC降壓電路集成在同一個電路芯片中。

上述技術(shù)方案中，包括電源模塊、快充接口模塊、兩路降壓模塊以及功率開關(guān)單元，其中：

所述電源模塊輸入電壓12V/24V，電源模塊的輸出端分別與所述快充接口模塊、所述兩路降壓模塊連接；

所述快充接口模塊輸入端與車載充電USB接口連接，輸出端與兩路所述降壓模塊連接；

兩路所述降壓模塊并聯(lián)連接于所述快充接口模塊輸出端，兩路所述降壓模塊輸出端分別與外部分壓電阻連接；

所述功率開關(guān)單元包括上、下輸出管，用于所述降壓模塊的功率驅(qū)動。

進一步的技術(shù)方案為，所述快充接口模塊包括一控制電路及一接口電路，所述控制電路發(fā)送檢測信號給受電設(shè)備，判斷是否支持快充協(xié)議，并通過輸出信號控制接入到所述接口電路中分壓電阻的比例；所述接口電路包括一使能端、一反饋信號輸入端、一反饋信號輸出端、第一至第四四個開關(guān)管以及一電阻分壓電路，所述使能端經(jīng)過一倒相器與所述第一開關(guān)管的柵極連接，開關(guān)管的漏極經(jīng)限流電阻與所述反饋信號輸入端連接，其源極與所述反饋信號輸出端連接；所述電阻分壓電路包括第一至第四分壓電阻，其中第一至第三分壓電阻兩端分別連接反饋信號輸出端和第一至第三開關(guān)管的漏極，第四分壓電阻兩端分別連接反饋信號輸入端和反饋信號輸出端；所述使能端經(jīng)過兩個倒相器之后和第二開關(guān)管的柵極相連，第三和第四開關(guān)管柵極分別與所述控制電路的輸出信號相連，第二至第四開關(guān)管的源極接地。

上述技術(shù)方案中，所述降壓模塊電路包括誤差放大器、相位補償單元、比較器、開關(guān)控制單元、振蕩器、斜率補償模塊、電流采樣放大器，其中：

所述誤差放大器，正向輸入端接入基準(zhǔn)電壓，反相輸入端連接所述快充接口模塊輸出的反饋電壓信號，所述誤差放大器的輸出經(jīng)過所述相位補償單元之后送到所述比較器的正相輸入端；

所述比較器，其反相輸入端連接所述電流采樣信號和斜率補償信號，并經(jīng)過加法器相加之后輸出；

所述開關(guān)控制單元，根據(jù)所述振蕩器的輸出脈沖和所述比較器輸出信號來調(diào)節(jié)輸出信號的占空比，從而控制后級所述功率開關(guān)管的開關(guān)時序；

所述電流采樣放大器，其正相輸入端連接到電源，反相輸入端連接到開關(guān)腳，輸出端與所述斜率補償模塊提供的斜率補償信號通過加法器相加之后送入到所述比較器的反相輸入端。

由于上述技術(shù)方案運用，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有下列優(yōu)點：

1.本實用新型將至少兩路降壓電路與QC2.0快充協(xié)議控制電路集成在同一芯片中，通過控制QC2.0快充協(xié)議控制電路的使能端，確定QC2.0接口工作與否，可以拓展其他協(xié)議芯片的應(yīng)用，使用范圍；

2.采用多路降壓模塊相對獨立的工作方式，輸出電壓不受影響，可為不同支持快充功能的受電設(shè)備分別提供合適的快充電壓，且相互獨立，互不依賴；

3.電路內(nèi)部集成外圍的分壓電阻至芯片內(nèi)部，采用比例電阻形式，按照原電路外圍設(shè)計阻值，確定輸出電壓；

4.輸出功率大，外圍電路簡單，應(yīng)用于汽車上，方便用戶在野外或者自駕游為數(shù)碼產(chǎn)品充電。

附圖說明

圖1是本實用新型實施例一的電路結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是圖1中降壓模塊的電路結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是圖1中快充接口模塊中的控制接口電路結(jié)構(gòu)示意；

圖4是圖1中快充接口模塊電路結(jié)構(gòu)框圖；

圖5是本實用新型實施例一中快充接口模塊工作時芯片外圍的電路連接結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6是本實用新型實施例一中快充接口模塊未接入時芯片外圍的電路連接結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖及實施例對本實用新型作進一步描述：

實施例一：參見圖1～6所示，一種支持QC2.0功能的多通道車載快充芯片，包括至少兩路DC-DC降壓電路及一快充協(xié)議控制電路，所述快充協(xié)議控制電路與所述DC-DC降壓電路集成在同一個電路芯片中。

如圖1所示，包括電源模塊、快充接口模塊、兩路降壓模塊、兩路驅(qū)動模塊以及兩組功率開關(guān)管，其中：所述電源模塊典型輸入電壓12V或者24V，輸出一個典型值為5V的電壓為快充接口模塊、頻率控制模塊、降壓模塊和驅(qū)動模塊提供穩(wěn)定的電源，同時此輸出電壓連接到外部管腳VCC_5V，可以同時為外部其他的電路供電；所述快充接口模塊輸入端與車載充電USB接口連接，輸出與兩路所述降壓模塊連接；兩路所述降壓模塊根據(jù)快充接口模塊輸出的控制信號和VOUT1/FB1(VOUT2/FB2)腳提供的輸出電壓反饋信號輸出控制信號給驅(qū)動模塊；所述驅(qū)動模塊根據(jù)降壓模塊輸出的控制信號驅(qū)動與之相連的兩個功率開關(guān)管；每組功率開關(guān)管包含一個PMOS管和一個NMOS管，管子的柵極分別由驅(qū)動模塊驅(qū)動，其中PMOS管的源極通過管腳VIN1(或VIN2)連接到輸入電源，PMOS管的漏極通過管腳SW1(或SW2)連接到外部濾波電感的一端，其中NMOS管的漏極同樣通過管腳SW1(或SW2)連接到外部濾波電感的一端，NMOS管的源極通過管腳PGND1(或PGND2)連接到地。

如圖2所示，所述降壓模塊電路主要包括誤差放大器、相位補償單元、比較器、開關(guān)控制單元、振蕩器、斜率補償模塊、電流采樣放大器。

誤差放大器的正向輸入端為1.2V的基準(zhǔn)電壓，反相輸入端連接的是控制接口電路輸出的反饋電壓信號，誤差放大器的輸出經(jīng)過相位補償之后送到比較器的正相輸入端，比較器的反相輸入端連接的是電流采樣信號和斜率補償信號經(jīng)過加法器相加之后的輸出信號。開關(guān)控制單元根據(jù)振蕩器的輸出脈沖和比較器的輸出信號來調(diào)節(jié)輸出信號CON1(或CON2)的占空比，從而控制后級功率開關(guān)管的開關(guān)時序。電流采樣放大器的正相輸入端連接到電源VIN1(或VIN2)，反相輸入端連接到開關(guān)腳SW1(或SW2)，其作用是在功率PMOS管導(dǎo)通時采集流過的電流信號，并將其和斜率補償模塊提供的斜率補償信號通過加法器相加之后送入到比較器的反相輸入端。

整個降壓模塊采用典型的峰值電流控制模式的BUCK架構(gòu)，具有補償簡單，環(huán)路穩(wěn)定，瞬態(tài)響應(yīng)快速等優(yōu)點。

如圖3、4所示，所述快充接口模塊包括一控制電路及一接口電路，所述控制電路通過管腳DP1(或DP2)和DM1(或DM2)和外部受電設(shè)備進行通信，判斷外部受電設(shè)備是否支持快充協(xié)議，控制電路的輸出信號為兩個開關(guān)信號KG1和KG2，輸出到接口電路中控制分壓電阻的接入比例；所述接口電路包括一使能端EN_QC、一反饋信號輸入端VOUT1/FB1(或VOUT2/FB2)、一反饋信號輸出端FB_IN1(或FB_IN2)、四個開關(guān)管(M1～M4)以及一電阻分壓電路。使能端EN_QC經(jīng)過一個倒相器之后與所述開關(guān)管M1的柵極連接，開關(guān)管M1的漏極通過一個限流電阻與所述反饋信號輸入端VOUT1/FB1(或VOUT2/FB2)連接，其源極與所述反饋信號輸出端FB_IN1(或FB_IN2)連接；所述分壓電路包括分壓電阻R1～R4，其中R1～R3兩端分別連接反饋信號輸出端FB_IN1(或FB_IN2)和開關(guān)管M2～M4的漏極，R4兩端分別連接反饋信號輸入端VOUT1/FB1(或VOUT2/FB2)和反饋信號輸出端FB_IN1(或FB_IN2)；使能端EN_QC經(jīng)過兩個倒相器之后和開關(guān)管M2的柵極相連，開關(guān)管M3和M4的柵極分別與所述控制電路的輸出信號KG1和KG2相連，開關(guān)管M2～M4的源極接地。

當(dāng)本充電器通過USB連接線與手機等外部需要充電的設(shè)備連接時，受電設(shè)備檢測USB接口上D+\D-端口電平變化，判斷充電器是否支持高通QC2.0快速充電協(xié)議，如果支持，充電器輸出握手信號，隨后受電設(shè)備輸出所需電壓信號。對于本電路，分壓電阻配置R1＝145K，R2＝145K，R3＝187.5K，R4＝內(nèi)部為三個獨立的開關(guān)管控制。當(dāng)內(nèi)部三個開關(guān)管(M2\M3\M4)處于不同的狀態(tài)時，反饋信號輸出端FB_IN1(FB_IN2)到地的電阻阻值不同，對于降壓模塊來說反饋信號的分壓電阻比例不同，VOUT端就可以輸出不同的VOUT電壓給受電設(shè)備充電。對于支持QC2.0的設(shè)備，充電電壓可達到5V\9V\12V。

當(dāng)QC_EN＝1時，M1關(guān)閉，反饋信號輸入端VOUT1/FB1(或VOUT2/FB2)在外圍連接到VOUT端口時，反饋信號輸出端FB_IN1(或FB_IN2)輸出的采樣電壓由VOUT經(jīng)過電阻分壓后得到，默認的輸出電壓為5.1V，當(dāng)接入不同協(xié)議的手機時所述控制電路的輸出信號KG1和KG2會控制反饋信號輸出端FB_IN1(或FB_IN2)對地電阻R2，R3的接入，從而使VOUT端輸出不同電壓，外圍電路如圖5所示。

當(dāng)QC_EN＝0時，M1導(dǎo)通，反饋信號輸入端VOUT1/FB1(或VOUT2/FB2)與反饋信號輸出端FB_IN1(或FB_IN2)短路，此時輸出電壓的采樣比例由外部FB端口上的外接分壓電阻R5\R6、R7\R8分壓確定，如圖6所示。

QC2.0快充接口時序如下：

(1)、支持QC2.0的手機檢測到與充電器連接后，會啟動HVDCP模式，在D+上加0.6V電壓。

(2)、充電器感應(yīng)到D+上的0.6V電壓后，短路D+\D-，D-電壓下降至0.6V，持續(xù)1.28s后，充電器把D+\D-斷開，此時D+保持0.6V，D-電壓下降為0V。

(3)、手機發(fā)現(xiàn)D-電壓下降至0V后，根據(jù)預(yù)設(shè)參數(shù)開始輸出D+\D-電壓。

(4)、充電器根據(jù)檢測到的D+\D-電壓值，輸出不同的充電電壓。

D+\D-電壓與開關(guān)關(guān)系如下：

在本電路中，采用兩塊獨立的BUCK Control降壓模塊，輸出電壓相互獨立，通過快充接口對受電設(shè)備的檢測，獲得對應(yīng)不同受電設(shè)備的D+\D-電壓，控制采樣電路中開關(guān)管的啟閉，為受電設(shè)備分別提供各自適合的電壓。