CN109586397A - 电源控制电路及电子设备 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提出一种电源控制电路及电子设备，涉及供电技术领域。该电源控制电路包括非隔离电源降压转换电路、隔离电源转换电路及使能控制电路，使能控制电路包括驱动单元及开关单元，驱动单元电连接于隔离电源转换电路的次级绕组，并与开关单元电连接，开关单元与非隔离电源降压转换电路电连接；驱动单元用于依据次级绕组的输出端的电压信号控制开关单元断开或导通，当开关单元断开时，非隔离电源降压转换电路使能，当开关单元导通时，非隔离电源降压转换电路不使能；如此，可解决非隔离电源降压转换电路和隔离电源转换电路同时受电会相互影响的问题。

Description

电源控制电路及电子设备

技术领域

本发明涉及供电技术领域，具体而言，涉及一种电源控制电路及电子设备。

背景技术

PoE(Power over Ethernet，以太网供电)是指供电设备(Power SourcingEquipment，PSE)通过以太网电缆对受电设备(Powerd Device，PD)进行远程供电。目前，对于需要支持DC12V+PoE或AC24V+PoE双电源供电的受电设备，其电源电路通常包括隔离单端反激电源转换电路(FLYBACK)和非隔离电源降压转换电路(BUCK)，FLYBACK电路由PoE电源供电，BUCK电路由DC12V/AC24V电源供电，FLYBACK电路和BUCK电路的输出端最终连接在一起，共同给后级电路供电。在实际应用中，由于FLYBACK电路和BUCK电路的输出端连在一起，当DC12V/AC24V和PoE电源同时给受电设备供电时，此时FLYBACK电路和BUCK电路同时工作，导致FLYBACK电路和BUCK电路之间会相互影响。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种电源控制电路及电子设备，以解决非隔离电源降压转换电路和隔离电源转换电路同时受电会相互影响的问题。

为了实现上述目的，本发明实施例采用的技术方案如下：

第一方面，本发明实施例提出一种电源控制电路，包括非隔离电源降压转换电路、隔离电源转换电路及使能控制电路，所述使能控制电路包括驱动单元及开关单元，所述驱动单元电连接于所述隔离电源转换电路的次级绕组，并与所述开关单元电连接，所述开关单元与所述非隔离电源降压转换电路电连接；所述驱动单元用于依据所述次级绕组的输出端的电压信号控制所述开关单元断开或导通，当所述开关单元断开时，所述非隔离电源降压转换电路使能，当所述开关单元导通时，所述非隔离电源降压转换电路不使能。

第二方面，本发明实施例还提出一种电子设备，包括上述第一方面的电源控制电路。

相对现有技术，本发明实施例具有以下有益效果：

本发明实施例提供的电源控制电路及电子设备，该电源控制电路包括非隔离电源降压转换电路、隔离电源转换电路及使能控制电路，使能控制电路包括驱动单元及开关单元，驱动单元电连接于隔离电源转换电路的次级绕组，并与开关单元电连接，开关单元与非隔离电源降压转换电路电连接；驱动单元用于依据次级绕组的输出端的电压信号控制开关单元断开或导通，当开关单元断开时，非隔离电源降压转换电路使能，当开关单元导通时，非隔离电源降压转换电路不使能。在本申请中，由于次级绕组的输出端的电压信号能够真实反映隔离电源转换电路的工作状态，故驱动单元利用该次级绕组的输出端的电压信号来控制开关单元断开或导通，实现了利用隔离电源转换电路的工作状态来控制非隔离电源降压转换电路的使能或不使能的技术效果，解决了非隔离电源降压转换电路和隔离电源转换电路同时受电会相互影响的问题。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，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发明的某些实施例，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示出了现有技术中受电设备的电源电路的示意图。

图2示出了本发明实施例所提供的电源控制电路的结构框图。

图3示出了本发明实施例所提供的电源控制电路的一种电路连接示意图。

图4示出了本发明实施例所提供的电源控制电路的另一种电路连接示意图。

图5示出了本发明实施例所提供的电源控制电路中隔离电源转换电路采用FORWARD电路的电路连接示意图。

图标：100-电源控制电路；110-非隔离电源降压转换电路；120-隔离电源转换电路；130-使能控制电路；131-驱动单元；132-开关单元。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明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发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

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。同时，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在实现本发明实施例的技术方案的过程中，本申请发明人发现：

如图1所示，现有的受电设备的电源电路包括FLYBACK电路和BUCK电路，FLYBACK电路和BUCK电路的输出端Vout最终连在一起，输出端Vout的输出电压用于给后级电路供电，其中，POE电源经过FLYBACK电路隔离转换后得到输出电压，DC12V/AC24V经过BUCK电路转换后得到输出电压。在实际应用时，会出现DC12V/AC24V和PoE电源同时供电的情况，由于FLYBACK电路和BUCK电路的输出端Vout连在一起，故FLYBACK电路和BUCK电路之间会相互影响，可能会出现以下几种情况：(1)当BUCK电路的输出电压高于FLYBACK电路的输出电压时，FLYBACK电路就会工作在过压保护状态，且输入电流会降到很低，从而导致FLYBACK电路前端的POE芯片及PSE反复进行电压侦测；(2)当BUCK电路的输出电压低于FLYBACK电路的输出电压时，BUCK电路就会工作在过压保护状态，若BUCK电路的控制芯片BUCK_Controller支持同步整流，就会导致电流从输出端Vout反灌到BUCK电路，引起输出端Vout的电压异常甚至有损坏器件的风险；(3)BUCK电路和FLYBACK电路的闭环控制会相互影响，可能导致工作不稳定。

基于对上述缺陷的研究，本发明实施例提出一种在不增加成本和功耗的前提下，彻底解决DC12V/AC24V和PoE电源同时供电情况下BUCK电路和FLYBACK电路相互影响问题的方案。需要说明的是，以上现有技术中的方案所存在的缺陷，均是发明人在经过实践并仔细研究后得出的结果，因此，上述问题的发现过程以及下文中本发明实施例针对上述问题所提出的解决方案，都应该是发明人在本发明过程中对本发明做出的贡献。下面，对本发明实施例提供的方案进行详细阐述。

请参照图2，为本发明实施例所提供的电源控制电路100的结构框图。该电源控制电路100可以应用于监控设备、无线AP(Access Point，接入点)等电子设备中。该电源控制电路100包括非隔离电源降压转换电路110、隔离电源转换电路120及使能控制电路130，使能控制电路130包括驱动单元131及开关单元132，驱动单元131电连接于隔离电源转换电路120的次级绕组，并与开关单元132电连接，开关单元132与非隔离电源降压转换电路110电连接。

该驱动单元131用于依据隔离电源转换电路120的次级绕组的输出端的电压信号控制开关单元132断开或导通，当开关单元132断开时，非隔离电源降压转换电路110使能，当开关单元132导通时，非隔离电源降压转换电路110不使能。

在本实施例中，该隔离电源转换电路120通过以太网供电电源(即PoE_Power)供电，该非隔离电源降压转换电路110通过供电电源(即DC12V/AC24V_Power)供电，其中，DC12V/AC24V_Power可以由220V市电经过转换得到。当该以太网供电电源对隔离电源转换电路120供电时，隔离电源转换电路120的次级绕组的输出端的电压信号为矩形波信号，驱动单元131将矩形波信号转换为驱动信号，开关单元132在驱动信号的控制下导通，当以太网供电电源不对隔离电源转换电路120供电时，隔离电源转换电路120的次级绕组的输出端的电压信号为0V电压信号，驱动单元131依据该0V电压信号控制开关单元132断开。

可见，当PoE_Power不供电时，隔离电源转换电路120不工作，隔离电源转换电路120的次级绕组的输出端的电压信号为0V电压信号，开关单元132断开，非隔离电源降压转换电路110使能，非隔离电源降压转换电路110能够正常工作；当PoE_Power供电时，隔离电源转换电路120工作，开关单元132导通，非隔离电源降压转换电路110不使能，不能正常工作；当PoE_Power和DC12V/AC24V_Power同时供电时，由于非隔离电源降压转换电路110不使能(即被disable)，故非隔离电源降压转换电路110和隔离电源转换电路120中只有隔离电源转换电路120正常工作。如此，可避免因PoE_Power和DC12V/AC24V_Power同时供电导致非隔离电源降压转换电路110和隔离电源转换电路120同时工作的情况发生，进而使非隔离电源降压转换电路110和隔离电源转换电路120不会因同时工作而相互影响。此外，由于在PoE_Power和DC12V/AC24V_Power同时供电时，非隔离电源降压转换电路110被disable，非隔离电源降压转换电路110完全不工作，也就不再有功耗，故相对于现有技术，本发明实施例不仅没有增加功耗，而且还进一步降低了功耗，并通过降低功耗有效改善枪机、筒机、球机这类封闭式监控设备的散热问题。

在本实施例中，该隔离电源转换电路120可以为隔离单端反激电源转换电路(FLYBACK)或隔离单端正激电源转换电路(FORWARD)。

如图3所示，为本发明实施例所提供的电源控制电路100的一种电路连接示意图。该隔离电源转换电路120采用FLYBACK电路，该驱动单元131包括整流二极管D5、第一电容C3、第一电阻R1及第二电阻R2，整流二极管D5的阳极与隔离电源转换电路120的次级绕组S1电连接，第一电阻R1与第二电阻R2串联于整流二极管D5的阴极与地之间，第一电容C3电连接于整流二极管D5的阴极与地之间。该整流二极管D5、第一电容C3用于对隔离电源转换电路120的次级绕组S1输出的信号Vsec进行整流滤波。

该开关单元132包括控制端、第一连接端和第二连接端，该控制端与驱动单元131电连接，第一连接端与非隔离电源降压转换电路110电连接，第二连接端接地。

在本实施例中，该开关单元132采用MOS管Q4，将MOS管Q4的栅极G作为上述的控制端，电连接于第一电阻R1与第二电阻R2之间，将MOS管Q4的漏极D作为上述的第一连接端，与非隔离电源降压转换电路110的控制芯片BUCK_Controller的使能端EN电连接，将MOS管Q4的源极S作为上述的第二连接端并接地。

该电源控制电路100的工作原理为：当PoE_Power不供电时，隔离电源转换电路120不工作，次级绕组S1与二极管D1之间的连接处(即次级绕组S1的输出端)的电压信号Vsec为0V电压信号，故MOS管Q4的栅极电压也为0V，MOS管Q4断开，BUCK_Controller的使能端EN的电压为高电平(即Ven没有被拉低)，故非隔离电源降压转换电路110能正常工作。当PoE_Power供电时，隔离电源转换电路120工作，次级绕组S1与二极管D1之间的连接处的电压信号Vsec为矩形波信号，当Vsec为正电压时，整流二极管D5导通，此时第一电容C3充电储能，并对电压信号Vsec进行滤波，整流滤波后的信号利用第一电阻R1和第二电阻R2分压，使得MOS管Q4的栅极电压为正电压，从而驱动MOS管Q4导通；当Vsec为负电压时，整流二极管D5截止，此时第一电容C3的放电电压经过第一电阻R1和第二电阻R2分压，使得MOS管Q4的栅极电压为正电压，从而驱动MOS管Q4导通；MOS管Q4导通时，BUCK_Controller的使能端EN的电压为低电平(即Ven被拉低)，故非隔离电源降压转换电路110停止工作。当PoE_Power和DC12V/AC24V_Power同时供电时，由于非隔离电源降压转换电路110被disable，完全不工作，此时只有隔离电源转换电路120正常工作，相当于在PoE_Power和DC12V/AC24V_Power同时供电的情况下优先选择PoE_Power供电。

如图4所示，为本发明实施例所提供的电源控制电路100的另一种电路连接示意图。该隔离电源转换电路120采用FLYBACK电路，该驱动单元131包括第二电容C4、第三电阻R3及第四电阻R4，第三电阻R3与第四电阻R4串联于隔离电源转换电路120的次级绕组S1与地之间，第二电容C4与第三电阻R3并联。

该开关单元132包括控制端、第一连接端和第二连接端，该控制端与驱动单元131电连接，第一连接端与非隔离电源降压转换电路110电连接，第二连接端接地。

在本实施例中，该开关单元132采用MOS管Q5，将MOS管Q5的栅极G作为上述的控制端，电连接于第三电阻R3与第四电阻R4之间，将MOS管Q5的漏极D作为上述的第一连接端，与非隔离电源降压转换电路110的控制芯片BUCK_Controller的使能端EN电连接，将MOS管Q5的源极S作为上述的第二连接端并接地。

该电源控制电路100的工作原理为：当PoE_Power不供电时，隔离电源转换电路120不工作，次级绕组S1与二极管D1之间的连接处(即次级绕组S1的输出端)的电压信号Vsec为0V电压信号，故MOS管Q5的栅极电压也为0V，MOS管Q5断开，BUCK_Controller的使能端EN的电压为高电平(即Ven没有被拉低)，故非隔离电源降压转换电路110能正常工作。当PoE_Power供电时，隔离电源转换电路120工作，次级绕组S1与二极管D1之间的连接处的电压信号Vsec为矩形波信号，当Vsec为正电压时，Vsec经过第四电阻R4后一方面给MOS管Q5的栅极提供正电压，以驱动MOS管Q5导通，另一方面为第二电容C4充电储能；当Vsec为负电压时，由第四电容C4为MOS管Q5的栅极提供正电压，以驱动MOS管Q5导通；MOS管Q5导通时，BUCK_Controller的使能端EN的电压为低电平(即Ven被拉低)，故非隔离电源降压转换电路110停止工作；当PoE_Power和DC12V/AC24V_Power同时供电时，由于非隔离电源降压转换电路110被disable，完全不工作，此时只有隔离电源转换电路120正常工作，相当于在PoE_Power和DC12V/AC24V_Power同时供电的情况下优先选择PoE_Power供电。

需要说明的是，当隔离电源转换电路120的次级绕组S1的输出端的电压信号Vsec为矩形波信号时，该矩形波信号的占空比大于50％，即在该矩形波信号的一个周期之内正电压所占的比例需要大于负电压所占的比例，如此，当Vsec为负电压时，第四电容C4为MOS管Q5提供的栅极电压才能够驱动MOS管Q5导通。

还需要说明的是，在实际应用中，该隔离电源转换电路120也可以采用FORWARD电路实现，如图5所示，与FLYBACK电路类似，FORWARD电路也是将变压器的次级绕组S1与二极管D1之间的连接处连接到驱动单元131中，驱动单元131依据次级绕组S1与二极管D1之间的连接处的电压信号Vsec控制开关单元132断开或导通，从而控制非隔离电源降压转换电路110的控制芯片BUCK_Controller的使能或不使能。

可见，在本申请中，由于当太网供电电源供电时，隔离电源转换电路120的次级绕组输出的矩形波信号可经过驱动单元131转换为驱动信号，从而驱动开关单元132导通，使得非隔离电源降压转换电路110的控制芯片BUCK_Controller被disable，非隔离电源降压转换电路110完全不工作，故非隔离电源降压转换电路110和隔离电源转换电路120之间不会同时工作，从而解决了非隔离电源降压转换电路110和隔离电源转换电路120相互影响的问题，同时还实现了输出电容(C1/C2)的相互共用，节省成本和空间，且使能控制电路130中使用的元器件都是信号类小器件，成本较低。

综上所述，本发明实施例提供的电源控制电路及电子设备，该电源控制电路包括非隔离电源降压转换电路、隔离电源转换电路及使能控制电路，使能控制电路包括驱动单元及开关单元，驱动单元电连接于隔离电源转换电路的次级绕组，并与开关单元电连接，开关单元与非隔离电源降压转换电路电连接；驱动单元用于依据次级绕组的输出端的电压信号控制开关单元断开或导通，当开关单元断开时，非隔离电源降压转换电路使能，当开关单元导通时，非隔离电源降压转换电路不使能。在本申请中，由于次级绕组的输出端的电压信号能够真实反映隔离电源转换电路的工作状态，故驱动单元利用该次级绕组的输出端的电压信号来控制开关单元断开或导通，实现了利用隔离电源转换电路的工作状态来控制非隔离电源降压转换电路的使能或不使能的技术效果，非隔离电源降压转换电路和隔离电源转换电路同时受电时，非隔离电源降压转换电路完全不工作，隔离电源转换电路正常工作，从而在不增加成本和功耗的前提下，彻底解决非隔离电源降压转换电路和隔离电源转换电路同时受电会相互影响的问题。

需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

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

Claims (10)

1.一种电源控制电路，其特征在于，包括非隔离电源降压转换电路、隔离电源转换电路及使能控制电路，所述使能控制电路包括驱动单元及开关单元，所述驱动单元电连接于所述隔离电源转换电路的次级绕组，并与所述开关单元电连接，所述开关单元与所述非隔离电源降压转换电路电连接；

所述驱动单元用于依据所述次级绕组的输出端的电压信号控制所述开关单元断开或导通，当所述开关单元断开时，所述非隔离电源降压转换电路使能，当所述开关单元导通时，所述非隔离电源降压转换电路不使能。

2.如权利要求1所述的电源控制电路，其特征在于，当以太网供电电源对所述隔离电源转换电路供电时，所述次级绕组的输出端的电压信号为矩形波信号，所述驱动单元将所述矩形波信号转换为驱动信号，所述开关单元在所述驱动信号的控制下导通；

当所述以太网供电电源不对所述隔离电源转换电路供电时，所述次级绕组的输出端的电压信号为0V电压信号，所述驱动单元依据所述0V电压信号控制所述开关单元断开。

3.如权利要求1所述的电源控制电路，其特征在于，所述驱动单元包括整流二极管、第一电容、第一电阻及第二电阻，所述整流二极管的阳极与所述隔离电源转换电路的次级绕组电连接，所述第一电阻与所述第二电阻串联于所述整流二极管的阴极与地之间，所述第一电容电连接于所述整流二极管的阴极与地之间。

4.如权利要求1所述的电源控制电路，其特征在于，所述驱动单元包括第二电容、第三电阻及第四电阻，所述第三电阻与所述第四电阻串联于所述隔离电源转换电路的次级绕组与地之间，所述第二电容与所述第三电阻并联。

5.如权利要求4所述的电源控制电路，其特征在于，当所述级绕组的输出端的电压信号为矩形波信号时，所述矩形波信号的占空比大于50％。

6.如权利要求1所述的电源控制电路，其特征在于，所述开关单元包括控制端、第一连接端和第二连接端，所述控制端与所述驱动单元电连接，所述第一连接端与所述非隔离电源降压转换电路电连接，所述第二连接端接地。

7.如权利要求6所述的电源控制电路，其特征在于，所述非隔离电源降压转换电路包括控制芯片，所述第一连接端与所述控制芯片的使能端电连接。

8.如权利要求6所述的电源控制电路，其特征在于，所述开关单元采用MOS管。

9.如权利要求1所述的电源控制电路，其特征在于，所述隔离电源转换电路为隔离单端反激电源转换电路或隔离单端正激电源转换电路。

10.一种电子设备，其特征在于，包括如权利要求1-9任一项所述的电源控制电路。