CN104967341B - 电源排插 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种电源排插，包括用于接收交流供电的电源输入接口，还包括：交直流转换电路，与电源输入接口连接，用于将交流供电转换为具有预设电压的直流电并输出；直流电输出接口，用于与外部设备连接并向外部设备输出直流供电；电压检测电路，与直流电输出接口连接，用于在外部设备接入到直流电输出接口时检测外部设备需求的供电电压；以及直流稳压电路，分别与电压检测电路、交直流转换电路以及直流电输出接口连接，用于根据供电电压对直流电进行电压转换后输出给直流电输出接口。上述电源排插能够满足不同外部设备的供电需求。
Description
技术领域
本发明涉及供电电源技术领域，特别是涉及一种电源排插。
背景技术
电源排插是一种将单一电源输入变为多输出的电源分配器件，常用于各种工作和生活场所，以适应多个设备同时供电的需求。随着设备的多样化发展，不同设备的供电电压需求也不尽相同。传统的电源排插中插孔的输出电压单一，无法满足不同设备的供电需求。
发明内容
基于此，有必要针对上述问题，提供一种能够满足不同设备的供电需求的电源排插。
一种电源排插，包括用于接收交流供电的电源输入接口，所述电源排插还包括：交直流转换电路，与所述电源输入接口连接，用于将所述交流供电转换为具有预设电压的直流电并输出；直流电输出接口，用于与外部设备连接并向所述外部设备输出直流供电；电压检测电路，与所述直流电输出接口连接，用于在所述外部设备接入到所述直流电输出接口时检测所述外部设备需求的供电电压；以及直流稳压电路，分别与所述电压检测电路、所述交直流转换电路以及所述直流电输出接口连接，用于根据所述供电电压对所述直流电进行电压转换后输出给所述直流电输出接口。
在其中一个实施例中，所述直流电输出接口包括USB C型接口。
在其中一个实施例中，所述交直流转换电路包括全桥整流电路、滤波电路、变压器、第一开关管以及DC-DC控制电路；所述全桥整流电路、所述滤波电路以及所述变压器依次连接；所述第一开关管的控制端与所述DC-DC控制电路连接，所述第一开关管的输入端连接于所述变压器的一次绕组侧；所述第一开关管的输出端接地；所述DC-DC控制单元用于对所述第一开关管的占空比进行控制从而控制所述变压器输出具有预设电压的直流电。
在其中一个实施例中，所述交直流转换电路还包括反馈电路；所述反馈电路连接于所述变压器的输出端和所述DC-DC控制电路之间，用于将所述交直流转换电路的输出电压反馈给所述DC-DC控制电路；所述DC-DC控制电路还用于根据反馈的输出电压对所述第一开关管的占空比进行调整。
在其中一个实施例中，所述电压检测电路包括采样电阻；所述采样电阻分别与所述直流电输出接口、所述直流稳压电路连接。
在其中一个实施例中，所述直流稳压电路包括第一电压转换电路以及开关控制电路；所述第一电压转换电路分别与所述交直流转换电路、所述电压检测电路、所述开关控制电路以及所述直流电输出接口连接；所述第一电压转换电路用于根据所述供电电压生成控制信号并输出给所述开关控制电路；所述开关控制电路连接于所述交直流转换电路和所述直流电输出接口之间，并与所述第一电压转换电路连接；所述开关控制电路用于接收所述控制信号并根据所述控制信号控制是否将所述具有预设电压的直流电输出给所述直流电输出接口。
在其中一个实施例中，所述第一电压转换电路还用于在所述开关控制电路根据所述控制信号控制不将所述具有预设电压的直流电输出给所述直流电输出接口时，根据所述供电电压对所述具有预设电压的直流电进行升压或者降压形成具有第二电压的直流电后输出给所述直流电输出接口。
在其中一个实施例中，所述直流稳压电路还包括第二电压转换电路；所述第二电压转换电路连接于所述直流电输出接口和所述交直流转换电路之间，用于将所述具有预设电压的直流电转换为具有第三电压的直流电后输出给所述直流电输出接口。
在其中一个实施例中，所述第一电压转换电路包括第一稳压芯片、第二开关管以及第二稳压芯片；所述第一稳压芯片通过所述第二开关管与所述第二稳压芯片连接；所述开关控制电路包括第三开关管；所述第三开关管的输入端与所述交直流转换电路的输出端连接；所述第三开关管的输出端接地；所述第三开关管的控制端与所述第二稳压芯片连接，用于接收所述第二稳压芯片输出的控制信号。
在其中一个实施例中，所述电源排插还包括至少一个交流电输出接口；每一个交流电输出接口均与所述电源输入接口连接，用于形成一路交流电并输出。
上述电源排插，电压检测电路会对接入的外部设备需求的供电电压进行检测，从而根据该供电电压对电源输入接口输入的交流电进行交直流转换以及电压转换形成满足外部设备供电电压需求的直流后输出给外部设备，从而能够满足不同外部设备的供电需求。
附图说明
图1为一实施例中的电源排插的结构框图；
图2为一实施例中的电源排插的电路原理图；
图3为一实施例中的电源排插上直流电输出接口所在面的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
图1所示为一实施例中的电源排插的结构框图，其包括电源输入接口110、直流电输出接口120、交直流转换电路130、电压检测电路140以及直流稳压电路150。
电源输入接口110用于与外部电源连接，以接收外部电源输入的交流供电。在本实施例中，电源输入接口110接收的交流电为电压范围在100V～220V的交流电。电源输入接口110可以通过电源线与市电连接。
直流电输出接口120用于与外部设备连接，并向外部设备输出直流供电。在本实施例中，直流电输出接口120为多个且均采用USB C型接口。在其他的实施例中，直流电输出接口120为多个，其至少包括一个USB C型接口，同时还可以包括USB A型接口或者USB B型接口，以满足不同设备的接口需求。
交直流转换电路130与电源输入接口110连接，用于将电源输入接口110输入的交流供电转换为具有预设电压的直流电并输出。预设电压值可以根据需要进行设定，例如将其设定为12V或者20V。交直流转换电路130包括全桥整流电路、滤波电路、第一开关管、变压器、DC-DC控制电路以及反馈电路。全桥整流电路、滤波电路以及变压器依次连接。第一开关管连接于变压器和DC-DC控制电路之间。DC-DC控制电路用于对第一开关管的占空比进行调整从而控制变压器的二次绕组侧的输出电压为预设电压。反馈电路分别与变压器的二次绕组侧、DC-DC控制电路连接，用于将变压器的输出电压反馈给DC-DC控制电路。DC-DC控制电路可以根据获取到的反馈电压对第一开关管的占空比进行调整，从而确保变压器的输出电压为预设电压。
电压检测电路140分别与直流电输出接口120、直流稳压电路150连接。电压检测电路140用于在直流电输出接口120上接有外部设备时，对外部设备需求的供电电压进行检测并输出给直流稳压电路150。在本实施例中，电压检测电路140包括采样电阻。
直流稳压电路150分别与电压检测电路140、交直流转换电路130以及直流电输出接口120连接。直流稳压电路150用于接收电压检测电路140检测到的外部设备需求的供电电压，并根据该供电电压对交直流转换电路130输出的直流电进行电压转换后输出给直流电输出接口120。转换后的直流电的电压能够满足外部设备的供电电压需求。
直流稳压电路150包括第一电压转换电路、第二电压转换电路以及开关控制电路。其中，第一电压转换电路分别与交直流转换电路130、电压检测电路140、直流电输出接口120以及开关控制电路连接。开关控制电路连接于交直流转换电路130和直流电输出接口120之间。第一电压转换电路用于根据电压检测电路140检测到的供电电压生成控制信号输出给开关控制电路，从而对开关控制电路进行控制。开关控制电路用于根据接收到的控制信号控制是否将交直流转换电路130输出的直流电输出给直流电输出接口120。具体地，当外部设备的需求的供电电压与交直流转换电路130输出的直流电的电压一致时，第一电压转换电路输出控制信号，控制开关控制电路截止，从而使得交直流转换电路130输出的具有预设电压的交流电直接输出给直流电输出接口120。交直流转换电路130还用于在开关控制电路导通(即开关控制电路控制不将具有预设电压的交流电直接输出给直流电输出接口120)时，对交直流转换电路130输出的直流电进行升压或者降压形成具有第二电压的直流电后输出给直流电输出接口120。例如，当交直流转换电路130输出的直流电的预设电压为12V、外部设备需要的供电电压为20V时，第一电压转换电路会对直流电进行升压并调至能够满足外部设备供电需求的电压值后输出给直流电输出接口120。又例如，当交直流转换电路130输出的直流电的预设电压为20V、外部设备需要的供电电压为12V时，第一电压转换电路会对直流电进行降压并调至能够满足外部设备供电需求的电压值后输出给直流电输出接口120，从而满足外部设备的供电需求。
在本实施例中，直流稳压电路150还包括第二电压转换电路。第二电压转换电路连接于直流电输出接口120和交直流转换电路130之间。第二电压转换电路用于将交直流转换电路130输出的直流电换换为具有第三电压的直流电后输出给直流电输出接口120。具体地，当第一电压转换电路判断出外部设备需求的供电电压为第三电压时，其会输出相应的控制信号控制开关控制电路导通使得交直流转换电路130输出的直流电并不会直接输出给直流电输出接口120。同时，第一电压转换电路会控制第二电压转换电路工作，输出第三电压给直流电输出接口120。
上述电源排插，电压检测电路140会对接入的外部设备需求的供电电压进行检测，从而根据该供电电压对电源输入接口110输入的交流电进行交直流转换以及电压转换形成满足外部设备的供电电压需求的直流后输出给外部设备。其输出电压可调，能够满足不同外部设备的供电需求，给人们的生活带来了便利。
在本实施例中，上述电源排插还包括至少一个的交流电输出接口160。每一个交流电输出接口160均与电源输入接口110连接，并用于与外部设备连接。每一个交流电输出接口160形成一路交流电输出给外部设备，从而向外部设备提供交流电。交流电输出接口160包括二脚插孔和三脚插孔中的至少一种。在本实施例中，交流电输出接口160包括数量相同且成组设置的二脚插孔和三脚插孔。
图2为一实施例中的电源排插的电路原理图。在本实施例中，电源输入接口为图中的接口AC-IN1。交流电输出接口包括AC-OUT1和AC-OUT2。直流电输出接口则包括USB TYPEC接口和USB TYPE B接口(即USB 5V接口)。在其他的实施例中，也可以仅设置USB TYPE C接口，即将USB TYPE B接口中的输出端OUT1与USB TYPE C接口中的OUT1端连接即可。
交直流转换电路包括全桥整流二极管D2、滤波电容CE2、CE4，变压器T1、第一开关管Q2、DC-DC控制芯片U2、整流二极管D3、电阻R4、电阻R5、电阻R10、三端稳压管ZD2以及由发光器件U3-A和光接收器件U3-B组成的光耦合器。第一开关管Q2为NMOS管。DC-DC控制芯片U2用于对第一开关管Q2的占空比进行调整，从而实现对变压器T1输出电压的控制，使得输出电压为预设电压。电阻R5和电阻R10对输出电压进行分压后控制三端稳压管ZD2导通，从而使得光电耦合器工作，将输出电压反馈给DC-DC控制芯片U2。DC-DC控制芯片U2根据反馈的输出电压对第一开关管Q2的占空比进行调整，从而确保变压器T1的输出电压为预设电压。
直流稳压电路包括第一电压转换电路、第二电压转换电路以及开关控制电路。具体地，第一电压转换电路包括第二开关管Q1、第一稳压芯片U7、第二稳压芯片U5及其外围电路。第一稳压芯片U7分别与交直流转换电路、第二开关管Q1、电压检测电路连接。电压检测电路包括采样电阻R1。第二开关管Q1为NMOS管。第二稳压芯片U5分别与第二开关管Q2连接，并与开关控制电路连接。开关控制电路包括NMOS管Q6以及NMOS管Q7。具体地，采样电阻R1可以将外部设备需求的供电电压反馈给第一稳压芯片U7。第一稳压芯片U7根据接收到的反馈电压输出控制信号给第二稳压芯片U5。第二稳压芯片U5将控制信号输出给NMOS管Q6以及NMOS管Q7，从而控制是否直接将交直流转换电路输出的直流电输出给USB TYPE C接口。若交直流转换电路输出的直流电并未输出给USB TYPE C接口，则第一稳压芯片U7和第二稳压芯片U5相互配合实现对直流电的电压转换，将其转换为具有第二电压的直流电后输出给USB TYPE C接口。
第二电压转换电路包括第三稳压芯片U1及其外围电路。第三稳压芯片U1用于将交直流转换电路输出的具有预设电压的直流电转换为第三电压后输出给USB TYPE C接口和USB TYPE B接口。在本实施例中。第三电压为5V。具体地，第一稳压芯片U7会根据检测到的供电电压来控制是否将交直流转换电路输出的具有预设电压的直流电直接输出给直流电输出接口，还是通过第一稳压芯片U7和第二稳压芯片U5配合对交直流转换电路输出的直流电的电压进行转换后输出，或者是由第二电压转换电路来实现对交直流转换电路输出的电压的转换。
图3为一实施例中的电源排插的结构示意图，其包括电源输入接口(图中未示)、交流电输出接口320以及直流电输出接口330，还有按键开关340。其中，电源输入接口与电源线310连接。交流电输出接口320则包括二脚插孔和三脚插孔。直流电输出接口330则包括USB TYPE C接口。直流电输出接口330中每一个接口均可以根据接入的外部设备的供电电压来输出相应的电压以满足不同设备的供电需求，方便用户使用。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (7)
1.一种电源排插，包括用于接收交流供电的电源输入接口，其特征在于，所述电源排插还包括：
交直流转换电路，与所述电源输入接口连接，用于将所述交流供电转换为具有预设电压的直流电并输出；
直流电输出接口，用于与外部设备连接并向所述外部设备输出直流供电；
电压检测电路，与所述直流电输出接口连接，用于在所述外部设备接入到所述直流电输出接口时检测所述外部设备需求的供电电压；以及
直流稳压电路，分别与所述电压检测电路、所述交直流转换电路以及所述直流电输出接口连接，用于根据所述供电电压对所述直流电进行电压转换后输出给所述直流电输出接口；所述直流稳压电路包括第一电压转换电路以及开关控制电路；所述第一电压转换电路分别与所述交直流转换电路、所述电压检测电路、所述开关控制电路以及所述直流电输出接口连接；所述第一电压转换电路用于根据所述供电电压生成控制信号并输出给所述开关控制电路；所述开关控制电路连接于所述交直流转换电路和所述直流电输出接口之间，并与所述第一电压转换电路连接；所述开关控制电路用于接收所述控制信号并根据所述控制信号控制是否将所述具有预设电压的直流电输出给所述直流电输出接口；
所述第一电压转换电路还用于在所述开关控制电路根据所述控制信号控制不将所述具有预设电压的直流电输出给所述直流电输出接口时，根据所述供电电压对所述具有预设电压的直流电进行升压或者降压形成具有第二电压的直流电后输出给所述直流电输出接口；
所述第一电压转换电路包括第一稳压芯片、第二开关管以及第二稳压芯片；所述第一稳压芯片通过所述第二开关管与所述第二稳压芯片连接；
所述开关控制电路包括第三开关管；所述第三开关管的输入端与所述交直流转换电路的输出端连接；所述第三开关管的输出端接地；所述第三开关管的控制端与所述第二稳压芯片连接，用于接收所述第二稳压芯片输出的控制信号。
2.根据权利要求1所述的电源排插，其特征在于，所述直流电输出接口包括USB C型接口。
3.根据权利要求1所述的电源排插，其特征在于，所述交直流转换电路包括全桥整流电路、滤波电路、变压器、第一开关管以及DC-DC控制电路；
所述全桥整流电路、所述滤波电路以及所述变压器依次连接；
所述第一开关管的控制端与所述DC-DC控制电路连接，所述第一开关管的输入端连接于所述变压器的一次绕组侧；所述第一开关管的输出端接地；
所述DC-DC控制电路用于对所述第一开关管的占空比进行控制从而控制所述变压器输出具有预设电压的直流电。
4.根据权利要求3所述的电源排插，其特征在于，所述交直流转换电路还包括反馈电路；所述反馈电路连接于所述变压器的输出端和所述DC-DC控制电路之间，用于将所述交直流转换电路的输出电压反馈给所述DC-DC控制电路；所述DC-DC控制电路还用于根据反馈的输出电压对所述第一开关管的占空比进行调整。
5.根据权利要求1所述的电源排插，其特征在于，所述电压检测电路包括采样电阻；所述采样电阻分别与所述直流电输出接口、所述直流稳压电路连接。
6.根据权利要求1所述的电源排插，其特征在于，所述直流稳压电路还包括第二电压转换电路；所述第二电压转换电路连接于所述直流电输出接口和所述交直流转换电路之间，用于将所述具有预设电压的直流电转换为具有第三电压的直流电后输出给所述直流电输出接口。
7.根据权利要求1所述的电源排插，其特征在于，所述电源排插还包括至少一个交流电输出接口；每一个交流电输出接口均与所述电源输入接口连接，用于形成一路交流电并输出。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |