[实用新型]具有改进的线损补偿电路结构的车载USB充电器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种车载USB充电器。

背景技术

车载USB充电器在快充模式下，充电电流可达到2.5A，在这样的大电流情况下，线路的损耗较大，到达充电设备端的电压有所下降，从而不能实现真正意义上的快充。为此，需要对线路的损耗进行适当补偿。

图1示出了现有的车载USB充电器的电路原理图。其中，DC-DC转换芯片U1是将电压VIN转换为USB充电所需的电压值VCC的芯片；VIN是经过滤波后的蓄电池电压；VCC是DC-DC转换芯片U1的输出电压；V_FB是DC-DC转换芯片U1的引脚FB的反馈电压，正常工作时V_FB始终稳定在0.75V；VBUS是制造商为德州仪器公司、型号为TPS2511-Q1的USB充电握手芯片U2的输出电压。

图2示出了图1中的USB充电握手芯片U2的内部与片选引脚相关的电路结构。USB充电握手芯片U2包括第一开关管Q2、电流检测传感器91、比较电路U4和第二开关管Q3。第一开关管Q2连接在USB充电握手芯片U2的电压输入引脚IN与电压输出引脚OUT之间。当USB充电握手芯片U2与接入USB接口J1的充电设备（图中未示出）握手成功时，第一开关管 Q2导通，充电工作开始。芯片内部的电流检测传感器91检测流过第一开关管Q2的充电电流的大小，并转换为电压量，输出对应于所述充电电流的检测电压。比较电路U4的第一输入端和第二输入端分别与电流检测传感器91的输出端和对应于预设线损补偿阈值电流的参考电压V_REF连接，比较电路U4用于比较所述检测电压和参考电压V_REF的大小。通过改变ILIMT引脚上的连接电阻R6的阻值，就可以设置充电电流线损补偿的阈值，也就设定了参考电压V_REF的电压值。第二开关管Q3的控制端与比较电路U4的输出端连接，第二开关管Q3的第一端与USB充电握手芯片U2的片选引脚连接，第二开关管Q3 的第二端接地。

当充电电流大于预设线损补偿阈值电流（即检测电压大于参考电压V_REF）时，比较电路U4输出导通使能信号。第二开关管Q3在接收到该导通使能信号时导通，使片选引脚被拉至地电位，进而开始进行线损补偿。此时，DC-DC转换芯片U1的输出电压VCC通过电阻R1、电阻R4、片选引脚接到地。这样，电阻R1两端的电压V_R1会有电压的提升，使得DC-DC转换芯片U1的输出电压以及USB充电握手芯片U2的输出电压VBUS也跟随上升。取电阻R2和电阻R4连接节点处的电压为Va，则有以下推导公式：

当不需要线损补偿，即第二开关管Q3未导通时：

(1)

当需要线损补偿时，第二开关管Q3 导通，片选引脚接地，电压VCC、电阻R1、电阻R4、以及片选引脚到地的支路导通，则有：

(2)

(3)

综合以上，可得到以下公式：

(4)

但是，通过抬升DC-DC转换芯片U1的输出端电压来实现线损补偿的方式存在着以下缺陷：

1.由于USB充电握手芯片U2的电压输入引脚IN与电压输出引脚OUT之间经过了一个第一开关管Q2，且导通电阻较大，通过抬升USB充电握手芯片U2的输入端电压没有从根本上解决线路损耗的问题，使得充电效率得不到提高；

2. DC-DC转换芯片U1的输出端电压抬高，负载不变，意味着DC-DC转换芯片U1工作的占空比增大，对输出电压和电流都有一定影响，效率进一步降低，严重时可能导致芯片过热严重的发生。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题在于提供一种可在不抬高USB充电握手芯片的输入端电压的情况下实现对线路的损耗进行补偿的车载USB充电器。