充电结构及吸尘器论文和设计-李杰

全文摘要

本实用新型提供一种充电结构及吸尘器，该充电结构包括：充电接口、电压转换电路及电池包组；所述充电接口用于通过所述电压转换电路与所述电池包组电连接；所述电压转换电路用于将输入电压转换为预设输出电压。该吸尘器包括：上述的充电结构及吸尘器本体，所述充电结构设置于所述吸尘器本体中。本申请提供的充电结构，通过设置通用充电接口，采用电压转换电路，将充电接口端输入的电压，转换为预设的输出电压为电池包组充电，满足了用电设备充电系统的通用性，提高了充电效率，同时降低了资源浪费。

主设计要求

1.一种充电结构，其特征在于，包括：充电接口、电压转换电路及电池包组；所述充电接口用于通过所述电压转换电路与所述电池包组电连接；所述电压转换电路用于将输入电压转换为预设输出电压；所述电压转换电路包括：控制电路及升压电路；所述控制电路与所述升压电路串联，所述控制电路用于根据所述输入电压及预设算法控制所述升压电路的导通或是关闭；所述升压电路包括：电压输入端、升压芯片及电压输出端；所述电压输入端、所述升压芯片及所述电压输出端并联设置；所述充电接口与所述电压输入端电连接；所述电池包组与所述电压输出端电连接；所述升压芯片包括：接地引脚GND、功率输出引脚SW、输入电压引脚VIN；所述电压输入端包括：第一支撑电容及续流电感；所述电压输出端包括：导通二极管及第二支撑电容；所述第一支撑电容的一端与所述升压芯片的输入电压引脚VIN连接，所述第一支撑电容的另一端与所述升压芯片的接地引脚GND连接；所述续流电感的一端与所述升压芯片的输入电压引脚VIN连接，所述续流电感的另一端与所述升压芯片的功率输出引脚SW；所述导通二极管的一端与所述升压芯片的功率输出引脚SW连接，所述导通二极管的另一端与所述第二支撑电容的一端连接，所述第二支撑电容的另一端与所述升压芯片的接地引脚GND连接。

设计方案

1.一种充电结构，其特征在于，包括：充电接口、电压转换电路及电池包组；

所述充电接口用于通过所述电压转换电路与所述电池包组电连接；

所述电压转换电路用于将输入电压转换为预设输出电压；

所述电压转换电路包括：控制电路及升压电路；

所述控制电路与所述升压电路串联，所述控制电路用于根据所述输入电压及预设算法控制所述升压电路的导通或是关闭；

所述升压电路包括：电压输入端、升压芯片及电压输出端；

所述电压输入端、所述升压芯片及所述电压输出端并联设置；

所述充电接口与所述电压输入端电连接；

所述电池包组与所述电压输出端电连接；

所述升压芯片包括：接地引脚GND、功率输出引脚SW、输入电压引脚VIN；所述电压输入端包括：第一支撑电容及续流电感；所述电压输出端包括：导通二极管及第二支撑电容；

所述第一支撑电容的一端与所述升压芯片的输入电压引脚VIN连接，所述第一支撑电容的另一端与所述升压芯片的接地引脚GND连接；所述续流电感的一端与所述升压芯片的输入电压引脚VIN连接，所述续流电感的另一端与所述升压芯片的功率输出引脚SW；

所述导通二极管的一端与所述升压芯片的功率输出引脚SW连接，所述导通二极管的另一端与所述第二支撑电容的一端连接，所述第二支撑电容的另一端与所述升压芯片的接地引脚GND连接。

2.根据权利要求1所述的充电结构，其特征在于，所述升压芯片还包括：使能引脚EN；所述电压输入端还包括：电解电容及稳压二极管；

所述电解电容的一端与所述升压芯片的输入电压引脚VIN连接，所述电解电容的另一端与所述升压芯片的接地引脚GND连接；

所述稳压二极管的一端与所述升压芯片的输入电压引脚VIN连接，所述稳压二极管的另一端与所述升压芯片的使能引脚EN连接。

3.根据权利要求2所述的充电结构，其特征在于，还包括第一电源保护电路；

所述第一电源保护电路与所述电压转换电路电压输入端的所述稳压二极管并联；

所述第一电源保护电路包括第一分压电阻；

所述第一分压电阻的一端与所述升压芯片的使能引脚EN连接，所述第一分压电阻的另一端与所述升压芯片的接地引脚GND连接。

4.根据权利要求1所述的充电结构，其特征在于，还包括第二电源保护电路；

所述第二电源保护电路与所述电压转换电路的电压输出端并联；

所述电源保护电路包括第二分压电阻和第三分压电阻；所述升压芯片还包括反馈引脚FB；

所述第二分压电阻的一端与所述导通二极管连接，所述第二分压电阻的另一端与所述升压芯片的反馈引脚FB连接；

所述第三分压电阻的一端与所述升压芯片的接地引脚GND连接，所述第三分压电阻的另一端与所述升压芯片的反馈引脚FB连接。

5.根据权利要求1所述的充电结构，其特征在于，所述充电接口包括双面可插接口TPYE-C或者微型串行通用总线接口Micro-usb。

6.根据权利要求1-4任一项所述的充电结构，其特征在于，所述升压芯片采用VC302开关升降压型直流-直流DC-DC 转换芯片。

7.一种吸尘器，其特征在于，包括权利要求1-6所述的充电结构及吸尘器本体，所述充电结构设置于所述吸尘器本体中。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及通用充电技术领域，具体而言，涉及一种充电结构及吸尘器。

背景技术

随着大众生活品质的不断提高，人们对清洁需求也是越来越重视，吸尘器作为方便快捷的清洁工具，走进了千家万户。

现有的可充电吸尘器，由于每种品牌或型号的吸尘器对应的充电电压和工作电池会有不同，其配备的充电系统也存在不同，相应的充电接口也存在差异化。

由于存在上述差异化，导致可充电吸尘器的充电系统只能为专用系统，故使用者多需配备不同的充电器，从而导致资源的浪费。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种充电结构及吸尘器，用于解决现有技术中，吸尘器充电系统不满足通用性的问题。

本实用新型的实施例是这样实现的：

本实用新型第一方面提供一种充电结构，其包括：充电接口、电压转换电路及电池包组；

所述充电接口用于通过所述电压转换电路与所述电池包组电连接；所述电压转换电路用于将输入电压转换为预设输出电压。

可选地，所述电压转换电路包括：控制电路及升压电路；

所述控制电路与所述升压电路串联，所述控制电路用于根据所述输入电压及预设算法控制所述升压电路的导通或是关闭。

可选地，所述升压电路包括：电压输入端、升压芯片及电压输出端；

所述电压输入端、所述升压芯片及所述电压输出端并联设置；所述充电接口与所述电压输入端电连接；所述电池包组与所述电压输出端电连接。

可选地，所述升压芯片包括：接地引脚GND、功率输出引脚SW、输入电压引脚VIN；所述电压输入端包括：第一支撑电容及续流电感；所述电压输出端包括：导通二极管及第二支撑电容；

所述第一支撑电容的一端与所述升压芯片的输入电压引脚VIN连接，所述第一支撑电容的另一端与所述升压芯片的接地引脚GND连接；所述续流电感的一端与所述升压芯片的输入电压引脚VIN连接，所述续流电感的另一端与所述升压芯片的功率输出引脚SW；所述导通二极管的一端与所述升压芯片的功率输出引脚SW连接，所述导通二极管的另一端与所述第二支撑电容的一端连接，所述第二支撑电容的另一端与所述升压芯片的接地引脚GND连接。

可选地，所述升压芯片还包括：使能引脚EN；所述电压输入端还包括：电解电容及稳压二极管；

所述电解电容的一端与所述升压芯片的输入电压引脚VIN连接，所述电解电容的另一端与所述升压芯片的接地引脚GND连接；所述稳压二极管的一端与所述升压芯片的输入电压引脚VIN连接，所述稳压二极管的另一端与所述升压芯片的使能引脚EN连接。

可选地，还包括第一电源保护电路；

所述第一电源保护电路与所述电压转换电路电压输入端的所述稳压二极管并联；所述第一电源保护电路包括第一分压电阻；所述第一分压电阻的一端与所述升压芯片的使能引脚EN连接，所述第一分压电阻的另一端与所述升压芯片的接地引脚GND连接。

可选地，还包括第二电源保护电路；

所述第二电源保护电路与所述电压转换电路的电压输出端并联；所述电源保护电路包括第二分压电阻和第三分压电阻；所述升压芯片还包括反馈引脚FB；所述第二分压电阻的一端与所述导通二极管连接，所述第二分压电阻的另一端与所述升压芯片的反馈引脚FB连接；所述第三分压电阻的一端与所述升压芯片的接地引脚GND连接，所述第三分压电阻的另一端与所述升压芯片的反馈引脚FB连接。

可选地，所述充电接口包括双面可插接口TPYE-C或者微型串行通用总线接口Micro-usb。

可选地，所述升压芯片采用VC302开关升降压型直流-直流DC-DC转换芯片。

本实用新型第二方面提供一种吸尘器，包括上述所述的充电结构及吸尘器本体，所述充电结构设置于所述吸尘器本体中。

本实用新型实施例的有益效果是：通过在吸尘器本体上设置通用充电接口，采用电压转换电路，将充电接口端输入的电压，转换为预设的输出电压为电池包组充电，满足了吸尘器充电系统的通用性，提高了充电效率，同时降低了资源浪费。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本申请实施例提供的充电结构装置示意图一；

图2为本申请实施例提供的充电结构装置示意图二；

图3为本申请实施例提供的电压转换电路示意图；

图4为本申请实施例提供的吸尘器结构示意图。

图标：110-充电接口；120-电压转换电路；121-控制电路；122-升压电路；123-第一电源保护电路；124-第二电源保护电路；130-电池包组；200-吸尘器本体。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

第一实施例

请参照图1，图1为本申请实施例提供的充电结构装置示意图一，其包括：充电接口110、电压转换电路120及电池包组130。

其中，充电接口110用于通过电压转换电路120与电池包组130电连接；电压转换电路120用于将输入电压转换为预设输出电压。

通常，大多数用电设备其充电系统均采用专用的充电系统，即只能使用其配套的充电设备进行充电，这样，若配套的充电设备突然出现故障不能得到及时检修等情况时，就无法及时为用电设备充电，从而影响了用电设备的正常工作。

需要说明的是，充电接口110端接收来自通用充电线及适配器等充电设备输送的输入电压，该输入电压可以在预设范围内，通过该电压转换电路120被转换为用电设备所需的任意电压值输出。而该输出电压用于给用电设备的电池包组130充电，以使用电设备能够正常工作。

可选地，充电接口110可以设置于用电设备的任意位置，但尽量满足与电池包组130设置相对接近，从而使得其电路设计复杂度较低。

本申请实施例提供的充电结构，通过设置通用充电接口110，采用电压转换电路120，将充电接口110端输入的电压，转换为预设的输出电压为电池包组130充电，满足了用电设备充电系统的通用性，提高了充电效率，同时降低了资源浪费。

请参照图2和图3，图2为本申请实施例提供的充电结构装置示意图二，图3为本申请实施例提供的电压转换电路示意图，可选地，电压转换电路120包括：控制电路121及升压电路122；控制电路121与升压电路122串联，控制电路121用于根据输入电压及预设算法控制升压电路122的导通或是关闭。

需要说明的是，电压转换电路120既可以将输入的低电压转换为高电压，也可以将输入的高电压转换为低电压，根据实际需求进行电路的选择。

可选地，本实施例中电压转换电路120包括：控制电路121及升压电路122。控制电路121可以根据充电接口110端输入电压的值，及用电设备所需的充电电压值，控制升压电路122导通与关闭的频率，从而得到所需的充电电压值。

需要说明的是，根据不同的输入电压，得到预设的输出电压时，其升压电路122导通与关闭的频率是不同的。可选地，控制电路121可以根据预设的控制算法，及输入电压值与预设输出电压值，计算获取该频率值，从而控制该升压电路122的工作状态。

另外，上述的控制电路121可以集成于升压电路122中，也可以单独设计，具体根据实际需求进行设计，此处不做具体限制。

可选地，如图3所示，升压电路122包括：电压输入端、升压芯片及电压输出端。

其中，电压输入端、升压芯片及电压输出端并联设置；充电接口110与电压输入端电连接；电池包组130与电压输出端电连接。

通常，手机等电子设备公用的适配器输出电压大致为9V至12V，该电压相对较小，很难满足功率较大的用电设备所需的电压值，对该种电压采取相应的转换处理，可使其满足多种电压要求。

需要说明的是，智能手机等一些电子设备公用的适配器输出的低电压，可以通过该充电接口110输入到升压电路122中，经过该升压电路122的升压转换，转换为用电设备需要的电压值作为输出，给该电池包组130进行充电。

可选地，如图3所示，升压芯片包括：接地引脚GND、功率输出引脚SW、输入电压引脚VIN；电压输入端包括：第一支撑电容及续流电感；电压输出端包括：导通二极管及第二支撑电容。

第一支撑电容的一端与升压芯片的VIN(输入电压引脚，Voltage Input)连接，第一支撑电容的另一端与升压芯片的GND(接地引脚，ground)连接；续流电感的一端与升压芯片的输入电压引脚VIN连接，续流电感的另一端与升压芯片的SW(功率输出引脚，switch)；导通二极管的一端与升压芯片的功率输出引脚SW连接，导通二极管的另一端与第二支撑电容的一端连接，第二支撑电容的另一端与升压芯片的接地引脚GND连接。

可选地，上述第一支撑电容C1用于提供输入电容，也即提供一输入电压，续流电感L1可以进行充电，也可以进行放电，导通二极管D1为双向二极管，根据续流电感L1的不同工作状态，导通二极管D1的导通方向也不同，而第二支撑电容C2用于输出电容，也即提供输出电压。根据不同的电路工作状态，各个元件的工作状态也会不同，但其可以配合实现不同的功能。

需要说明的是，第一支撑电容C1两端的电压差会产生输入电压，也即升压电路122的输入电压，在对输入电压进行升压的过程中，控制电路121会控制升压电路122中升压芯片的开通或是关闭。其中，当升压芯片处于开通状态时，此时功率输出引脚SW处于工作状态，续流电感L1用于存储能量，也即进行充电，而导通二极管D1处于反向截止状态。当升压芯片处于关闭状态时，此时功率输出引脚SW也处于关闭状态，升压电路122可以通过续流电感L1放点，来为电路提供电压电流，即续流电感L1将充电过程中存储的能量进行释放，而此时，导通二极管D1正向导通，续流电感L1端的电流经过该导通二极管D1，流向第二支撑电容C2，从而保证电路持续供电。

需要说明的是，升压过程可以认为是一个电感的能量传递过程。充电时，电感吸收能量，放电时电感放出能量。如果电容量足够大，那么在输出端就可以在放电过程中保持一个持续的电流。如果这个通断的过程不断重复，就可以在电容两端得到高于输入电压的电压。

可选地，如图3所示，上述升压芯片还包括：使能引脚EN；电压输入端还包括：电解电容及稳压二极管。

其中，电解电容的一端与升压芯片的输入电压引脚VIN连接，电解电容的另一端与升压芯片的接地引脚GND连接；稳压二极管的一端与升压芯片的输入电压引脚VIN连接，稳压二极管的另一端与升压芯片的EN(使能引脚连接，Enable)。

需要说明的是，上述通过充电线、适配器等输入到充电接口110端的电压为交流电压，故需将该交流电压通过整流转换为直流电压，而在电路中接入一个较大电容的电解电容CIN，可以利用其充放电特性，对高频及脉冲干扰信号进行滤除，使整流后的脉动直流电压变成相对稳定的直流电压。同样的，也可以在电压输出端并联一输出电解电容COUT，提高输入电压的稳定性。

可选地，如图2所示，还包括第一电源保护电路123。如图3中示出的，第一电源保护电路123与电压转换电路120电压输入端的稳压二极管并联；第一电源保护电路123包括第一分压电阻；第一分压电阻的一端与升压芯片的使能引脚EN连接，第一分压电阻的另一端与升压芯片的接地引脚GND连接。

需要说明的是，上述的第一分压电阻也可以叫做上拉电阻，对于有些芯片是开漏输出的，外部必须加上拉电阻，才能得到高电平。还有些设计中，为了提高引脚在输入信号时的抗干扰性，也可以加上拉电阻，同时增加引脚驱动能为。另外，一定程度上该第一分压电阻也可以起到分压作用，使得电路不会受输入电压的突然波动而产生不稳定情况。

可选地，如图2所示，还包括第二电源保护电路124。

如图3中示出的，第二电源保护电路124与电压转换电路120的电压输出端并联；电源保护电路包括第二分压电阻和第三分压电阻；升压芯片还包括反馈引脚FB；第二分压电阻的一端与导通二极管连接，第二分压电阻的另一端与升压芯片的反馈引脚FB连接；第三分压电阻的一端与升压芯片的接地引脚GND连接，第三分压电阻的另一端与升压芯片的反馈引脚FB连接。

需要说明的是，当电源的输出端超过额定负载或短路时，会对电源造成损坏，以至造成设备不能正常工作。本实施例中，可以在电压输出端并联设置第二电源保护电路124，以保证电路的稳定工作。

上述将第二分压电阻和第三分压电阻并联在反馈通路上，主要是针对输入电压突然波动或者输出负载突然波动时，输出电压产生变化的时候增加反馈量(即反馈强度)以及时调整输出达到稳定。加快了电源的动态响应过程，使得输入电压突变或负载突变时输出波动范围减小，避免超调现象，增加稳定性。在实际使用中，如果参数配置合适，可使得升压芯片即使运行在空载状态下也能稳定工作，而不会出现振荡(通常的开关电源会有假负载以增加空载时的稳定性)，可取消假负载或者减小假负载的消耗功率。

可选地，充电接口110包括双面可插接口TPYE-C或者微型串行通用总线接口Micro-usb。

需要说明的是，本实施例中的充电接口110可以采用智能手机等公用的TPYE-C接口或是Micro-usb接口，同时采用配套公用的适配器及充电线，就可以实现充电系统的通用性。

当然，本实施例中的充电接口110不限于上述的TPYE-C接口或是Micro-usb接口，还可以是其他可通用的充电接口110，只要搭配相应的适配器及充电线即可。

可选地，升压芯片采用VC302开关升降压型直流-直流DC-DC转换芯片。

需要说明的是，VC302转换芯片其固定开关频率为400KHz，可减小外部元器件尺寸。该芯片具有出色的线性调整率与负载调整率，最大输出电压支持可达60V。芯片内部集成过流保护、过温保护、SW过压保护等可靠性模块。另外，VC302为TO252-5L封装，采用标准外部元器件，应用灵活。

可选地，本实施例中采用的升压芯片不限于VC302型号，可以根据实际电路需求，选用合适的芯片，此处不做具体限制。

第二实施例

请参照图4，图4为本申请一实施例提供的吸尘器结构示意图，该吸尘器包括吸尘器本体200及上述的充电结构，其中，充电结构设置于吸尘器本体200中。

可选地，如图4所示，电池包组130设置于吸尘器本体200底部，充电接口110设置于与电池包组130对应的外侧壳体上。当然，充电接口110与电池包组130的位置设置不限于图中所示，可以根据实际情况进行灵活设置，只要满足充电接口110与电池包组130的位置相对较近，方便电路设计即可。

可选地，本申请提供的充电结构，不局限于应用在吸尘器中，也可以是其他的电器设备，配套设置合理的电压转换电路、充电接口、适配器及充电线即可。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

设计图

充电结构及吸尘器论文和设计

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