一种兼容多种输出电压的pd电源适配器及其充电方法
阅读说明：本技术 一种兼容多种输出电压的pd电源适配器及其充电方法 (PD power adapter compatible with various output voltages and charging method thereof ) 是由 吴科兴 于 2021-01-19 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种兼容多种输出电压的PD电源适配器,涉及供电设备技术领域,旨在解决电源适配器仅能输出一种稳定的电压,并不能兼容多种电压,不具有广泛的适用性的技术问题,其技术方案要点是包括壳体,所述壳体内部设置有MCU、变压模块、整流模块、滤波模块、稳压芯片和调压模块；所述变压模块、整流模块、滤波模块、稳压芯片顺次连接,所述MCU设置有用于检测用电设备供电电压的检测模块,所述稳压芯片与调压模块之间设置有受控于MCU以控制调压模块启停的控制单元,所述调压模块用于受控于供电电压以输出对应的电压值。达到了具有减小检测器检测时发生歪斜的几率以提高检测器检测精确度的效果。(The invention discloses a PD power adapter compatible with various output voltages, which relates to the technical field of power supply equipment and aims to solve the technical problems that the power adapter can only output one stable voltage, cannot be compatible with various voltages and does not have wide applicability; the voltage-regulating circuit comprises a voltage-transforming module, a rectifying module, a filtering module and a voltage-regulating chip, wherein the voltage-transforming module, the rectifying module, the filtering module and the voltage-regulating chip are connected in sequence, the MCU is provided with a detection module for detecting the power supply voltage of the electric equipment, a control unit controlled by the MCU to control the voltage-regulating module to start and stop is arranged between the voltage-regulating chip and the voltage-regulating module, and the voltage-regulating module is used for being controlled by the power. The effect of reducing the probability of the detector being skewed during detection so as to improve the detection accuracy of the detector is achieved.)
技术领域
本发明涉及供电设备的技术领域，尤其是涉及一种兼容多种输出电压的PD电源适配器。
背景技术
电源适配器是小型便携式电子设备及电子电器的供电电源变换设备，它将交流输入转换为直流输出；按连接方式可分为插墙式和桌面式，广泛配套于安防摄像头，机顶盒，路由器，灯条，按摩仪等设备中。PD电源适配器就是带有PD协议的电源适配器。
现有授权公告号为CN108418399B的中国专利，公开了一种电源适配器，其包括电源外壳体，电源外壳体的内部具有一个容纳腔，容纳腔内置一块悬空的主板，主板的一端为电源输入端，主板的另一端电源输出端，电源外壳体内设置四根导热管，四根导热管中间形成一个安装腔，主板的四个角位置分别安装于四根导热管的安装腔中。本电源适配器结构简单，将主板悬空安装于电源外壳体的内部，增加主板的散热性能，以及增加主板的抗压缓冲能力，不使用内部散热装置，简化结构，增加户外使用的防水性能。
上述中的现有技术方案存在以下缺陷：上述电源适配器仅能输出一种稳定的电压，并不能兼容多种电压，不具有广泛的适用性，故有待改善。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的一在于提供一种兼容多种输出电压的PD电源适配器，其具有减小检测器检测时发生歪斜的几率以提高检测器检测精确度的优势。
本发明的上述发明目的一是通过以下技术方案得以实现的：
一种兼容多种输出电压的PD电源适配器，其特征在于：包括壳体，所述壳体内部设置有MCU、变压模块、整流模块、滤波模块、稳压芯片和调压模块；所述变压模块、整流模块、滤波模块、稳压芯片顺次连接，所述MCU设置有用于检测用电设备供电电压的检测模块，所述稳压芯片与调压模块之间设置有受控于MCU以控制调压模块启停的控制单元，所述调压模块用于受控于供电电压以输出对应的电压值。
通过采用上述技术方案，交流电源经变压、整流、滤波和稳压之后给MCU进行供电，MCU的稳压检测模块对用电设备的供电电压进行检测并传输给MCU，MCU将信号传输给调压模块，使得调压模块输出与用电设备相适应的直流电压，从而使得电源适配器能够适应于不同的用电设备。
本发明进一步设置为：所述MCU设置有用于检测用电设备剩余电压的电压测量模块，所述MCU还设置有用于对电压测量模块测得电压保持时间的计时模块，所述MCU设置有连接于计时模块以响应于计时时间控制控制单元启停的开关模块。
通过采用上述技术方案，电压检测模块便于对用电设备的电压进行检测，用于蓄电池在充电时，其输出电压会一直处于持续上升的状态，而在其充电完成之后，电压会保持相对稳定，而MCU的电压检测模块对用电设备的蓄电池电压进行检测，当蓄电池的输出电压在预定时间之外不再持续上升时，控制开关模块断开，从而不再为用电设备进行供电，从而保证了对用电设备的充电时间，有效降低了过度充电对蓄电池造成的损伤。
本发明进一步设置为：所述壳体一端设置有市电输入线，所述壳体靠近市电输入线的一端设置有用于供市电输电线绕设的绕线管，所述绕线管远离壳体的一端设置有限位挡板，所述绕线管上设置有用于固定市电输入线的固定装置。
通过采用上述技术方案，绕线管的设置便于将市电输入线绕设在绕线管上，从而便于对市电输入线进行妥善的收纳，一方面防止市电输入线凌乱导致断裂损坏，另一方面能够防止市电输入线丢失。
本发明进一步设置为：所述固定装置包括转动连接在壳体宽度方向两侧的限位板、设置在限位挡板上的支撑杆、转动连接在支撑杆上的抵接板；所述限位挡板远离支撑杆的一侧设置有供抵接板插设的插槽，所述限位板朝向绕线管的表面上设置有抵接簧片。
通过采用上述技术方案，转动连接在壳体两侧的限位板对绕设在绕线管上的市电输入线进行抵接固定；而限位挡板上支撑杆上转动连接的抵接板转入插槽中从而对限位板进行抵接；由于限位板上的限位簧片一方面对市电输入线进行抵接固定，另一方面抵接簧片会产生一个垂直于限位板的作用力，从而能够将限位板抵接在插槽的侧壁上，起到对限位板进行固定的作用。
本发明进一步设置为：所述限位挡板位于插槽处开设有固定孔，所述抵接板位于固定孔处设置有锁止孔，所述固定孔和锁止孔内共同插设有定位杆。
通过采用上述技术方案，固定孔和锁止孔中插设的定位杆能够对抵接板在插槽宽度方向上的转动进行限制，从而防止抵接板从插槽中脱出。
本发明进一步设置为：所述定位杆远离抵接板的一端设置有支撑板，所述支撑板朝向限位挡板的表面上设置有磁性件，所述限位挡板朝向磁性件的表面设置有吸附件，所述支撑板背向限位挡板的一侧转动连接有操作环。
通过采用上述技术方案，支撑板上的磁性件与限位挡板上的吸附件相吸附，从而能够将定位杆固定在限位挡板上，操作环便于对定位杆拉出或者插入固定孔和锁止孔中，从而更便于对抵接板进行固定。
本发明进一步设置为：所述绕线管靠近壳体的一端设置有温度检测装置，所述温度检测装置连接于MCU，所述MCU连接有安装在绕线管中的散热风扇。
通过采用上述技术方案，温度检测装置对绕线管的温度进行检查并将数据传输给MCU，MCU在温度超过预设值时控制散热风扇转动，从而促进绕线管上的电线热量散发；与此同时，散热风扇设置在壳体的一端，还能够促进壳体端壁的热量进行散发。
本发明进一步设置为：所述绕线管侧壁设置有散热条孔，所述壳体内部均匀设置有散热管，所述散热管位于壳体靠近散热风扇的一端设置有导热板。
通过采用上述技术方案，散热条孔的设置便于市电输入线上的热量能够传导进绕线管中，从而便于通过散热风扇进行散热；散热管能够将壳体中的热量进行传导，传导至壳体靠近散热风扇的导热板，散热风扇将导热板上的热量向外散发，从而便于壳体中的热量进行散发。
本发明进一步设置为：所述散热管内设置有散热油，所述散热管中串联有用于促使散热油循环流动的增压泵。
通过采用上述技术方案，散热油的设置便于将壳体内部的热量通过散热管传导至散热油中，而增压泵的设置便于促进散热油不断循环至导热板处，从而促进壳体内部的元器件产生的热量向外散发。
本发明的目的二在于提供一种兼容多种输出电压的PD电源适配器，其具有减小过度充电给电池造成损伤的优势。
本发明的上述发明目的而是通过以下技术方案得以实现的：包括下列步骤：
S100、将电源适配器市电输入端接入市电网，输出端连接于用电设备；
S200、MCU的检测模块对用电设备的电压值进行检测；
S300、MCU的电压测量模块对用电设备的电压进行测试；
S400、当用电设备为无电池设备时，持续对用电设备进行供电；当用电设备为蓄电池设备时，对用电设备的蓄电池进行充电，当用电设备的电压不再变化时开始计时，当达到预定时间之后暂停对用电设备进行供电。
通过采用上述技术方案，当用电设备是无电池设备时，持续对用电设备进行供电；当用电设备为蓄电池时，并对电压变化的时间进行计时，在用电设备的输出电压在预定时间内保持不变时，控制电源适配器停止对用电设备的蓄电池进行充电，从而防止蓄电池过充导致的损伤。
综上所述，本发明的有益效果为：
1、采用了MCU、变压模块、整流模块、滤波模块、稳压芯片、调压模块、控制单元、电压测量模块、计时模块和开关模块相配合的技术，从而产生自动兼容不同用电设备电压的效果；
2、采用了绕线管、限位挡板、限位板、支撑杆、抵接板、插槽、抵接簧片、固定孔、锁止孔和定位杆相配合的技术，从而产生便于对市电输入线进行合理收纳的效果；
3、采用了温度检测装置、散热风扇、散热条孔、散热管、导热板、散热油和增压泵相配合的技术，从而产生便于将壳体内部的热量向外散发的效果。
附图说明
图1为实施例中一种兼容多种输出电压的PD电源适配器的整体结构示意图；
图2为实施例中一种兼容多种输出电压的PD电源适配器的另一端结构示意图；
图3为实施例中一种兼容多种输出电压的PD电源适配器的结构框图；
图4为实施例中用于展现壳体与绕线管结构的俯视图；
图5为实施例中用于展现壳体与绕线管内部结构的示意图；
图6为实施例中用于展现锁止孔与固定孔处结构的剖视图。
图中：1、壳体；11、温度检测装置；12、散热风扇；13、散热管；14、导热板；15、导热硅胶垫；16、增压泵；2、MCU；21、变压模块；22、整流模块；23、滤波模块；24、稳压芯片；25、调压模块；26、检测模块；27、控制单元；28、电压测量模块；29、计时模块；20、开关模块；3、市电输入线；4、绕线管；41、限位挡板；410、嵌置通槽；411、插槽；412、吸附件；42、固定孔；43、散热条孔；5、固定装置；51、限位板；511、抵接簧片；52、支撑杆；53、抵接板；531、锁止孔；54、定位杆；55、支撑板；551、磁性件；552、操作环；5520、支撑块。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
实施例：
一种兼容多种输出电压的PD电源适配器，参照图1、图2和图3，其包括壳体1，壳体1内部设置有MCU2、变压模块21、整流模块22、滤波模块23、稳压芯片24和调压模块25。变压模块21、整流模块22、滤波模块23、稳压芯片24顺次连接，变压模块21为十倍以上变比的微型变压器；从而使得输入电压的范围可以在100-240V之间。整流模块22为四线整流器，滤波模块23为滤波电容。MCU2内部集成有PD快充协议、QC2.0、QC3.0和APPLE充电协议，能够兼容不同的充电模式。
参照图3，MCU2连接有用于检测用电设备供电电压的检测模块26，检测模块26用于检测用电设备的输入电压。稳压芯片24为降压芯片，稳压芯片24与调压模块25之间连接有受控于MCU2以控制调压模块25启停的控制单元27，控制单元27为光电耦合器，光电耦合器的输入端连接于MCU2，光电耦合器的输出端连接于调压模块25。调压模块25用于受控于供电电压以输出对应的电压值，调压模块25为PWM开关电源，以使得输出电压可以为5V、9V、12V、15V或者20V五种中的任意一种。
参照图3，MCU2内置有用于检测用电设备剩余电压的电压测量模块28，电压测量模块28为MCU2的ADC端口；MCU2内部还内置有用于对电压测量模块28测得电压保持时间的计时模块29，MCU2设置有连接于计时模块29以响应于计时时间控制控制单元27启停的开关模块20，开关模块20为电磁继电器，从而在电池充满之后将电源适配器停止工作。MCU2连接有过载保护装置，过载保护装置用于防止电源适配器过载而损坏。
参照图4，壳体1一端粘接固定有市电输入线3，市电输入线3远离壳体1的一端连接有插头。壳体1靠近市电输入线3的一端一体成型有用于供市电输电线绕设的绕线管4，绕线管4为方形空心管。绕线管4远离壳体1的一端一体成型有限位挡板41，市电输入线3绕设在壳体1与限位挡板41之间。
参照图5和图6，绕线管4上安装有用于固定市电输入线3的固定装置5，固定装置5包括沿壳体1长度方向转动连接在壳体1宽度方向两侧的限位板51、一体成型在限位挡板41上的支撑杆52、转动连接在支撑杆52上的抵接板53。限位挡板41远离支撑杆52的一侧开设有供抵接板53插设的插槽411，插槽411为沿限位挡板41长度方向贯通的通槽，限位挡板41位于限位板51处开设有嵌置通槽410，嵌置通槽410沿限位挡板41宽度方向贯通。
参照图4和图6，市电输入线3绕设在绕线管4的外出侧壁上，限位板51朝向绕线管4的表面上通过螺钉安装有抵接簧片511，抵接簧片511固定在限位板51靠近壳体1的一端。限位板51转入嵌置通槽410中并通过抵接板53对限位板51进行限位，从而对绕线管4外侧壁上的市电输入线3进行抵接固定。
参照图6，限位挡板41位于插槽411处开设有固定孔42，固定孔42为贯穿插槽411的圆形通孔，抵接板53位于固定孔42处开设有锁止孔531，锁止孔531同样为圆形通孔，固定孔42和锁止孔531内共同适配地插设有定位杆54，定位杆54为圆柱形金属杆，从而便于对抵接板53的位置进行限定。
参照图6，定位杆54远离抵接板53的一端一体成型有支撑板55，支撑板55朝向限位挡板41的表面上粘接固定有磁性件551，限位挡板41朝向磁性件551的表面粘接固定有吸附件412，支撑板55背向限位挡板41的一侧一体成型有支撑块5520，支撑块5520上转动连接有操作环552。
参照图5，绕线管4靠近壳体1的一端内侧壁上粘接固定有温度检测装置11，温度检测装置11为热电偶，温度检测装置11连接于MCU2，MCU2连接有安装在绕线管4中的散热风扇12，散热风扇12为轴流风扇，散热风扇12的方向朝向绕线管4远离壳体1的一端，从而促进壳体1的热量向外散发。
参照图4和图5，绕线管4侧壁开设有散热条孔43，散热条孔43沿绕线管4长度方向延伸并沿绕线管4四周均匀排布有多个。壳体1内部均匀分布有散热管13，散热管13呈S型绕设在壳体1内部，散热管13为空心铜管。散热管13位于壳体1靠近散热风扇12的一端嵌置有导热板14，导热板14为金属板，导热板14靠近壳体1内部的一侧粘接固定有导热硅胶垫15，导热硅胶垫15与散热管13相接触。
参照图5，散热管13内灌注有散热油，散热管13中串联有用于促使散热油循环流动的增压泵16，增压泵16为微型水泵，增压泵16连接于MCU2，微型水泵促进散热油在整个散热管13内流动，从而促进热量想外散发。
工作原理如下：
在需要对用电设备进行充电的时候，先将操作环552转出，将定位杆54从固定孔42和锁止孔531中拔出，使得吸附件412脱离磁性件551。然后将抵接板53从插槽411中转出，此时限位板51脱离对绕设在绕线管4上的市电输入线3的抵紧。此时可以将绕线管4上的市电输入线3放下。将市电输入线3伸长至需要的长度，然后将限位板51抵接在限位挡板41的嵌置通槽410中，然后转动抵接板53插入插槽411中。将定位杆54插入固定孔42和锁止孔531中。
此时接通用电设备和电源适配器，MCU2的检测模块26对用电设备进行检查并对用电设备进行充电。当温度检测装置11检测到绕线管4中的温度高于预设值时，MCU2控制散热风扇12转动，促进热量向外散发。同时MCU2启动增压泵16，增压泵16促进散热油循环至导热硅胶垫15处向外散发。
本实施例还公开了一种兼容多种输出电压的PD电源适配器充电方法，包括下列步骤：
S100、将电源适配器市电输入端接入市电网，输出端连接于用电设备，
S200、MCU2的检测模块26对用电设备的电压值进行检测，自动判断用电设备的输入电压，并将交流电经变压、整流、滤波成直流电并经稳压芯片24降压成低压直流电，然后根据MCU2检测的电压值输出对应信号给调压模块25，使得调压模块25输出与用电设备相适应的电压，
S300、MCU2的电压测量模块28对用电设备的电压进行测试；
S400、当用电设备为无电池设备时，持续对用电设备进行供电；当用电设备为蓄电池设备时，对用电设备的蓄电池进行充电。当用电设备的电压不再变化时开始计时，当达到预定时间之后暂停对用电设备进行供电，防止对电池进行过度充电导致电池寿命缩短。
本具体实施方式的实施例均为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。
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