CN111884513B - 应用于电源适配器的控制电路和电源适配器 - Google Patents

应用于电源适配器的控制电路和电源适配器 Download PDF

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Abstract

本申请提供了一种应用于电源适配器的控制电路、电源适配器和芯片，能够降低功耗。控制电路包括电压转换单元和开关控制单元，电压转换单元用于接收第一直流电压，并根据第一直流电压生成第二直流电压，其中在第一直流电压低于开关控制单元的工作电压的情况下，电压转换单元用于对第一直流电压进行升压处理，以得到第二直流电压；开关控制单元用于从电压转换单元接收第二直流电压，并将第二直流电压作为开关控制单元的供电电压，其中，开关控制单元用于控制电源适配器的原边电路中的开关电路的通断。

Description

应用于电源适配器的控制电路和电源适配器
本申请为分案申请，原案的申请号是201810747396.4，申请日是2018年7月9日，发明名称是：应用于电源适配器的控制电路和电源适配器。
技术领域
本申请涉及电子电路领域，尤其涉及一种应用于电源适配器的控制电路和电源适配器。
背景技术
电源适配器应用于多种电压转换的场景。电源适配器中通常包括控制电路，该控制电路用于控制电源适配器中的原边电路的开关电路的通断。该控制电路例如可以是脉宽调制（pulse width modulation, PWM）控制器。
随着快充协议的普及，越来越多的电源适配器支持多种电源的宽范围输出。例如，快速充电协议（quick charge protocol, QCP）支持3.6V~12V输出电压，通用串行总线（universal serial bus, USB）-电源传输规范（power delivery specification, PDS）支持5V~12V输出电压，智能充电协议（smart charge protocol, SCP）支持3.4V~12V输出电压。由于控制电路的供电电压通常是由辅助电源提供的，而辅助电源通常为反激供电，因此辅助电源提供的电压通常与副边电路的输出电压存在正比例关系。对于宽范围输出电压的电源适配器来说，辅助电源为控制电路提供的供电电压也是在一定范围内变化的。因此，在电源适配器输出的电压较高的情况下，辅助电源为控制电路提供的供电电压也高于控制电路所需的工作电压，导致辅助电源的功耗增大，电源适配器的发热增加，效率降低。
发明内容
本申请提供一种应用于电源适配器的控制电路、电源适配器和芯片，能够降低供电损耗。
第一方面，提供了一种控制电路，包括电压转换单元和开关控制单元，所述电压转换单元用于接收第一直流电压，并根据所述第一直流电压生成第二直流电压，其中在所述第一直流电压低于开关控制单元的工作电压的情况下，所述电压转换单元用于对所述第一直流电压进行升压处理，以得到所述第二直流电压；所述开关控制单元用于从所述电压转换单元接收所述第二直流电压，并将所述第二直流电压作为所述开关控制单元的供电电压，其中，所述开关控制单元用于控制电源适配器的原边电路中的开关电路的通断。
在本申请实施例中，在可应用于电源适配器的控制电路中设置电压转换单元，该电压转换单元能够将接收到的第一直流电压进行升压处理，然后将升压后的第二直流电压提供给开关控制电路作为供电电压。从而控制电路可以接收较低的供电电压进行供电，以降低控制电路的供电损耗。
结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，在所述第一直流电压高于所述开关控制单元的工作电压的情况下，所述电压转换单元还用于对所述第一直流电压进行降压处理，以得到所述第二直流电压。
在本申请实施例中，在可应用于电源适配器的控制电路中设置电压转换单元，该电压转换单元还能够将接收到的第一直流电压进行降压处理，然后将降压后的第二直流电压提供给开关控制电路作为供电电压。以提高控制电路的供电效率。
结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，在所述第一直流电压高于所述开关控制电压的工作电压的情况下，所述开关控制单元还用于接收所述第一直流电压，并将所述第一直流电压作为所述开关控制单元的供电电压。
在本申请实施例中，在可应用于电源适配器的控制电路中设置电压转换单元，该电压转换单元还能够将接收到的第一直流电压直接提供给开关控制电路作为供电电压。以提高控制电路的供电的灵活性。
结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，所述电压转换单元包括升压变换器或者升压/降压变换器。
在本申请实施例中，电压转换单元可以为升压变换器或者升压/降压变换器，作为开关型变换器，能够节约电路功耗。
结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，所述电压转换单元为升压变换器，所述电压转换单元包括升压控制单元和第一开关电路，所述升压控制单元用于检测所述第一直流电压，在所述第一直流电压小于所述开关控制单元的工作电压的情况下，所述升压控制单元用于控制所述第一开关电路的通断，以对所述第一直流电压进行升压处理。
结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，所述电压转换单元还包括电感、第一二极管、第一输出电容，所述电感的第一端用于接收所述第一直流电压，所述电感的第二端、所述第一二极管的阳极以及所述第一开关电路的第一端相连，所述第一二极管的阴极与所述第一输出电容的正极相连，所述第一输出电容的负极以及所述第一开关电路的第二端接地。
结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，所述电压转换单元为升压/降压变换器，所述电压转换单元包括升压/降压控制单元、第一开关电路和第二开关电路，所述升压/降压控制单元用于检测所述第一直流电压，在所述第一直流电压小于所述开关控制单元的工作电压的情况下，所述升压/降压控制单元用于控制所述第一开关电路的通断，以对所述第一直流电压进行升压处理；在所述第一直流电压大于所述开关控制单元的工作电压的情况下，所述升压/降压控制单元还用于控制所述第二开关电路的通断，以对所述第一直流电压进行降压处理。
结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，所述电压转换单元还包括电感、第一二极管、第二二极管和第一输出电容，所述第二开关电路的第一端用于接收所述第一直流电压，所述第二开关电路的第二端、所述电感的第一端与所述第二二极管的阴极相连，所述电感的第二端、所述第一开关电路的第一端以及所述第一二极管的阳极相连，所述第一二极管的阴极与所述第一输出电容的阳极相连，所述第二二极管的阳极、所述第一输出电容的负极、所述第一开关电路的第二端接地；在所述电压转换单元对所述第一直流电压进行升压处理的情况下，所述升压/降压控制单元还用于控制所述第二开关电路处于导通状态；在所述电压转换单元对所述第一直流电压进行降压处理的情况下，所述升压/降压控制单元还用于控制所述第一开关电路处于截止状态。
结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，所述第一直流电压为所述电源适配器中的辅助电源的输出电压，所述辅助电源用于接收所述原边电路耦合过来的能量，并输出所述第一直流电压。
在本申请实施例中，该第一直流电压可以是电源适配器中的辅助电源提供的输出电压，由于电压转换单元能够对接收到的第一直流电压进行升压处理，并将升压后的第二直流电压提供给开关控制单元，从而允许辅助电源为控制电路提供的电压维持在较小的变化范围，降低了控制电路的供电损耗，降低了电源适配器的功耗。
第二方面，提供了一种电源适配器，包括：变压器，包括原边绕组和副边绕组；辅助电源，用于接收从所述原边绕组耦合过来的能量，以输出第一直流电压；如第一方面或第一方面中的任一种可能的实现方式中所述的控制电路，所述控制电路中的开关控制单元用于控制所述电源适配器的原边电路中的开关的通断。
在本申请实施例中，通过在电源适配器中的控制电路中设置电压转换单元，该电压转换单元能够将接收到的第一直流电压进行升压处理，然后将第一直流电压提供给开关控制电路作为供电电压。从而允许辅助电源提供的第一直流电压可以维持在较小的变化范围，降低了控制电路的供电损耗，从而降低了电源适配器的功耗。
结合第二方面，在第二方面的某些实现方式中，所述辅助电源包括辅助绕组、第二输出电容、电阻以及第三二极管，其中所述辅助绕组的第一端与所述第三二极管的阳极相连，所述第三二极管的阴极与所述电阻的第一端相连，所述电阻的第二端与所述第二输出电容的正极相连，所述第二输出电容的负极与所述辅助绕组的第二端相连，所述辅助绕组的第二端和所述第二输出电容的负极接地。
第三方面，提供了一种芯片，包括：第一方面或第一方面中的任一种可能的实现方式中所述的控制电路。
附图说明
图1是本申请实施例的电源适配器的示意图。
图2是本申请实施例的控制电路的示意图。
图3是本申请又一实施例的控制电路的示意图。
图4是本申请又一实施例的控制电路的示意图。
图5是本申请又一实施例的电源适配器的示意图。
图6是本申请又一实施例的电源适配器的示意图。
图7是本申请又一实施例的电源适配器的示意图。
图8是本申请又一实施例的电源适配器的示意图。
具体实施方式
下面将结合附图，对本申请中的技术方案进行描述。
为了便于理解，首先介绍相关技术中的电源适配器。
图1是本申请实施例的电源适配器100的电路结构示意图。如图1所示，电源适配器100包括原边电路110、副边电路120、变压器130和辅助电源140。其中变压器130包括原边绕组Np和副边绕组Ns、原边电路110包括开关电路111和控制电路112。所述控制电路112用于控制原边电路110中的开关电路111的通断，以通过原边绕组Np将输入电压Vin的能量耦合至副边绕组Ns，副边电路120通过副边绕组Ns接收原边电路110耦合过来的能量，以生成输出电压Vout。辅助电源140用于从原边绕组Np取电，并将产生的电压Va提供给控制电路112作为控制电路112的供电电压。
可选地，上述原边电路110和副边电路120可以包括其他一个或多个功能电路。例如，原边电路110中还可以包括整流滤波电路、电磁干扰（electromagnetic interference,EMI）滤波防护电路等电路。上述副边电路120例如可以包括协议控制电路、同步整流控制电路或者其他电路，本申请实施例对此不作限定。
由于控制电路112需要驱动开关电路111，开关电路111通常由高压金属氧化物半导体场效应管（metal-oxide-semiconductor field-effect transistor, MOSFET）组成。因此控制电路112需要有足够高的工作电压才能够驱动开关电路。从图1可以看出，由于辅助电源140中的辅助绕组Na通常为反激供电，因此，辅助电源140提供的电压Va与副边电路120的输出电压Vout存在正比例关系。例如，为了驱动开关电路111，控制电路112的工作电压通常要保持10V以上。以电源适配器支持5~20V输出电压为例，在输出最低输出电压5V的情况下，为了保证控制电路正常工作，副边绕组Ns和辅助电源140中的辅助绕组Na的匝数比至少为1:2。此时辅助电源140的输出电压Va为10V。但是在最高输出电压Vout为20V的情况下，辅助电源140的输出电压Va为40V。如果考虑到漏感影响，实际应用中的辅助电源140的输出电压Va可能达到60V以上。
考虑到不同供电电压的情况下，控制电路112的工作电流基本恒定。因此在满足驱动开关电路的情况下，控制电路112的供电电压越低，电路损耗越小。相关技术通过在控制电路112的内部或外部增加线性稳压电路，将从辅助电源接收到的电压进行稳压之后，输送给控制电路112供电。由于辅助电源140的输出电压越高，线性稳压电路的压降越大，损耗也越大，导致电源适配器的发热增加，效率降低。假设控制电路112的工作电流为5毫安（mA），辅助绕组Na与副边绕组Ns的匝比为2:1，对于输出电压Vout的输出范围为5~20V的应用场景，在输出电压Vout为20V时，辅助电源140的理论输出电压Va为40V，则控制电路112的供电损耗达到5mA*40V=112mW。
因此，对于宽范围输出电压的电源适配器来说，为了保证低输出电压的情况下，控制电路能够驱动原边电路中的开关电路111，需要对辅助绕组Na和副边绕组Np的匝数比进行设置。而这种设置导致在高输出电压的情况下，控制电路的供电损耗增大，造成功耗的浪费。
针对上述问题，本申请实施例提供了一种控制电路以及电源适配器，能够减少电路损耗。
图2是本申请实施例的控制电路200的结构示意图。如图2所示，该控制电路200包括电压转换单元210和开关控制单元220。
电压转换单元210用于接收第一直流电压V1，在所述第一直流电压V1低于开关控制单元220的工作电压的情况下，对所述第一直流电压V1进行升压处理，得到第二直流电压V2。
可选地，上述电源转换单元210可以是开关型电压变换器。例如，电压转换单元210可以是升压（boost）变换器，或者可以是升压/降压（boost/buck）变换器。其中，上述升压/降压变换器是指该变换器即包括升压变换器，也包括降压变换器。
在本申请实施例中，电压转换单元可以为升压变换器或者升压/降压变换器，作为开关型变换器，能够节约电路功耗。
开关控制单元220用于从所述电压转换单元210接收所述第二直流电压V2，并将所述第二直流电压V2作为所述开关控制单元220的供电电压，其中，所述开关控制单元220用于控制电源适配器的原边电路中的开关电路的通断。
可选地，所述开关控制单元220可以是脉冲宽度调制（pulse width modulation,PWM）控制器，或者是能够实现PWM控制器功能的电路。所述开关控制单元220通过控制原边电路中的开关电路的通断，将输入电压Vin的能量耦合至副边绕组Np中。
可选地，所述控制电路200可以应用于各种类型的电源适配器或者电源中。例如上述控制电路200可以应用于图1中的电源适配器100，也可以应用于其他类型的电源或者电源适配器中。所述控制电路200可以替换图1中的控制电路112所述第一直流电压V1可以是电源适配器中的辅助电源的输出电压Va。例如，第一直流电压V1可以是图1中的辅助电源140提供的输出电压Va。所述辅助电源可以是反激供电，即辅助电源提供的第一直流电压V1与电源适配器的输出电压Vout存在正比例关系。
可选地，所述电源适配器可以是宽范围输出电压的电源适配器。对于宽范围输出电压的电源适配器来说，由于控制电路200中包括的电压转换单元210能够对第一直流电压V1进行升压处理。因此，辅助电源提供的第一直流电压V1不需要大于开关控制单元220的工作电压。例如，在辅助电源提供的第一直流电压V1低于开关控制单元220的工作电压的情况下，所述电压转换单元210可以对第一直流电压V1进行升压处理，以得到第二直流电压V2。并将第二直流电压V2提供给开关控制单元220进行使用。
因此，辅助绕组Na与副边绕组Ns的匝数比可以设置为较小的比值，例如1:1。在这种情况下，在电源适配器的输出电压Vout的变化范围较大的情况下，辅助电源可以为控制电路提供变化范围较小的输出电压Va，控制电路200可以将该输出电压Va作为第一直流电压V1，并在处理之后得到第二直流电压V2作为供电电压，从而可以降低控制电路200的供电损耗。例如，以输出电压范围为5~20V为例，若辅助绕组Na和副边绕组Ns的匝数比为1:1，则理论上讲，辅助电源可以提供的输出电压Va的范围为5~20V，即第一直流电压V1的范围为5~20V。因此，采用本申请实施例的控制电路，在保证控制电路正常工作的情况下，可以降低辅助绕组Na和副边绕组Ns的匝数比，从而控制辅助电源为控制电路提供的第一直流电压V1在较小的范围内，以降低控制电路的供电损耗。
在一些示例中，考虑到二极管压降和电路损耗，辅助电源实际提供的电压Va的范围可能是3~25V。
在本申请实施例中，无论电源适配器的输出电压Vout的范围是多少，均可以通过控制辅助绕组Na和副边绕组Ns的匝数比，使得辅助电源提供的输出电压Va保持在较小的范围内。例如，若电源适配器提供的输出电压Va的范围为6V~30V，则辅助绕组Na和副边绕组Ns的匝数比可以为0.8:1，则辅助电源提供的输出电压Va的范围为4.8V~24V。
可选地，所述控制电路中的全部电路或者部分电路可以设置在同一集成芯片上。例如，所述开关控制单元220的全部电路以及所述电源转换单元201的至少部分电路可以设置在同一集成芯片上。其中，所述控制电路中的电感或电容可以集成在芯片上，也可以设置在芯片外围。本申请实施例对此不作限定。
在本申请实施例中，在可应用于电源适配器的控制电路中设置电压转换单元，该电压转换单元能够将接收到的第一直流电压V1进行升压处理，然后将升压后的第二直流电压V2提供给开关控制电路作为供电电压。从而控制电路可以接收较低的供电电压进行供电，以降低控制电路的供电损耗，或者说降低了辅助电源的功耗。
进一步地，该第一直流电压V1可以是电源适配器中的辅助电源提供的输出电压Va，从而允许辅助电源为控制电路提供的电压Va维持在较小的变化范围，降低了控制电路的供电损耗，或者说降低了辅助电源的功耗，从而降低了电源适配器的功耗。
可选地，所述开关控制电路220还可以包括线性稳压电路（图中未示出），所述线性稳压电路可以对所述第二直流电压V2进行稳压处理，然后提供给开关控制电路220作为供电电压，以便于所述开关控制电路220获取稳定的供电电压，保障开关控制电路220的工作性能。
在一些示例中，在所述第一直流电压V1大于所述开关控制单元220的工作电压的情况下，所述电压转换单元210还用于对所述第一直流电压V1进行降压处理，以得到所述第二直流电压V2。可选地，在这种情况下，该电压转换单元210可以是升压/降压变换器。
在本申请实施例中，在可应用于电源适配器的控制电路中设置电压转换单元，该电压转换单元还能够将接收到的第一直流电压进行降压处理，然后将降压后的第二直流电压提供给开关控制电路作为供电电压。以提高控制电路的供电效率。
在另一些示例中，在所述第一直流电压V1大于所述开关控制单元220的工作电压的情况下，所述电压转换单元210可以不对所述第一直流电压V1进行处理，并将所述第一直流电压V1直接提供给开关控制单元220。在这种情况下，该电压转换单元210可以是升压变换器。可选地，所述开关控制单元220可以采用线性稳压器对所述第一直流电压V1进行稳压处理，然后使用稳压后的电压作为供电电压，以保障开关控制单元220的工作性能。
在本申请实施例中，在可应用于电源适配器的控制电路中设置电压转换单元，该电压转换单元还能够将接收到的第一直流电压直接提供给开关控制电路作为供电电压。以提高控制电路的供电的灵活性。
可选地，上述开关控制单元220可以包括高压控制部分和低压控制部分。其中高压控制部分要求较高的工作电压，低压控制部分要求较低的工作电压。例如，上述高压控制部分可以是用于驱动原边电路的开关电路的电路部分。低压控制部分可以是开关控制单元的其余电路部分。在一些示例中，上述开关控制单元220的工作电压可以指上述高压控制部分的工作电压。在第一直流电压V1低于高压控制部分的工作电压的情况下，对第一直流电压V1进行升压处理，得到的第二直流电压V2可以作为高压控制部分供电电压。而在第一直流电压V1高于低压控制部分的工作电压的情况下，上述第一直流电压V1可以直接作为上述开关控制单元220的低压控制部分的供电电压。或者，在一些示例中，上述第一直流电压V1还可以直接作为电压转换单元210中的升压控制单元或升压/降压控制单元的供电电压。
可选地，所述电压转换单元210还可以用于检测所述第一直流电压V1，以便于在所述第一直流电压V1低于开关控制单元220的情况下，对所述第一直流电压V1进行升压处理；在所述第一直流电压V1高于开关控制单元220的情况下，对所述第一直流电压V1进行降压处理，或者将所述第一直流电压V1直接提供给开关控制单元220。
需要说明的是，上述检测所述第一直流电压V1的功能也可以由控制电路200中的其他电路单元执行，例如可以由开关控制单元220执行，本申请实施例对比不作限定。
图3是本申请实施例的控制电路200的示意图。其中，图3中的电压转换单元210为升压变换器。如图3所示，所述电压转换单元210包括升压控制单元211和第一开关电路212，所述升压控制单元211用于检测所述第一直流电压V1，在所述第一直流电压V1大于所述开关控制单元220的工作电压的情况下，所述升压控制单元211用于控制所述第一开关电路212的通断，以对所述第一直流电压V1进行升压处理。
继续参见图3，所述电压转换单元210还包括电感L1、第一二极管D1和第一输出电容C1，所述电感L1的第一端用于接收所述第一直流电压V1，所述电感L1的第二端、所述第一二极管D1的阳极以及所述第一开关电路212的第一端相连，所述第一二极管D1的阴极与所述第一输出电容C1的正极相连，所述第一输出电容C1的负极以及所述第一开关电路212的第二端接地。
其中，上述电压转换单元210中的全部电路或部分电路可以和开关控制单元220集成在同一芯片中。例如，上述电感L1、第一输出电容C1中的至少一个可以集成在芯片上，或者也可以设置在外围电路中，本申请对此不作限定。
图4是本申请又一实施例的控制电路200的示意图。图4中的控制电路为升压/降压变换器。如图4所示，所述电压转换单元210包括升压/降压控制单元213、第一开关电路212和第二开关电路214，所述升压/降压控制单元213用于检测所述第一直流电压V1，在所述第一直流电压V1小于所述开关控制单元220的工作电压的情况下，所述升压/降压控制单元213用于控制所述第一开关电路212的通断，以对所述第一直流电压V1进行升压处理；在所述第一直流电压V1大于所述开关控制单元220的工作电压的情况下，所述升压/降压控制单元213还用于控制所述第二开关电路214的通断，以对所述第一直流电压V1进行降压处理。
继续参见图4，所述电压转换单元210还包括电感L1、第一二极管D1、第二二极管D2、第一输出电容C1，所述第二开关电路的第一端用于接收所述第一直流电压V1，所述第二开关电路214的第二端、所述电感L1的第一端与所述第二二极管D2的阴极相连，所述电感L1的第二端、所述第一开关电路212的第一端以及所述第一二极管D1的阳极相连，所述第一二极管D1的阴极与所述第一输出电容C1的正极相连，所述第二二极管D2的阳极、所述第一输出电容C1的负极、所述第一开关电路212的第二端接地。
其中，在所述电压转换单元210对所述第一直流电压V1进行升压处理的情况下，所述升压/降压控制单元213还用于控制所述第二开关电路214处于导通状态。即在第二开关电路214处于导通状态的情况下，电感L1接收第一直流电压V1，可以认为第二二极管D2和第二开关电路214不存在。相当于升压/降压变换器中的升压功能部分工作，降压功能部分不工作。在所述电压转换单元210对所述第一直流电压V1进行降压处理的情况下，所述升压/降压控制单元213还用于控制所述第一开关电路212处于截止状态。即在第一开关电路212处于截止状态的情况下，可以认为第一开关电路212不存在。相当于升压/降压变换器中的降压功能部分工作，升压功能部分不工作。
需要说明的是，由于通常情况下，第一直流电压V1还用于为电压转换单元210中的升压控制单元211或者升压/降压控制单元213供电，因此，上述第一直流电压V1的最低值应能使得驱动所述升压控制单元211或者升压/降压控制单元213正常工作。例如，在配置辅助绕组Na和副边绕组Ns的匝数比时，应注意使得第一直流电压V1的最低值大于所述升压控制单元211或者升压/降压控制单元213所需的工作电压。
需要说明的是，图3与图4中介绍的控制电路200和控制电路200的结构仅仅为示例，本领域技术人员可以根据图3或图4的示例，做出等价或相似的设计或变形，只要其实现的功能相同，仍然落入本申请的保护范围之内。例如，上述控制电路中的电压转换单元可以是任何形式的升压变换器或者升压/变压变换器。
上文介绍了本申请实施例的控制电路，接下来介绍本申请实施例中的电源适配器500。如图5所示，该电源适配器500包括：
变压器130，包括原边绕组Np和副边绕组Ns。
辅助电源140，用于接收从所述原边绕组Np耦合过来的能量，以输出第一直流电压V1。
控制电路200，所述控制电路200包括电压转换单元210和开关控制单元220。
所述电压转换单元210用于接收第一直流电压V1，并根据所述第一直流电压V1生成第二直流电压V2，其中在所述第一直流电压V1低于开关控制单元220的工作电压的情况下，所述电压转换单元210用于对所述第一直流电压V1进行升压处理，以得到所述第二直流电压V2；所述开关控制单元220，用于从所述电压转换单元210接收所述第二直流电压V2，并将所述第二直流电压V2作为所述开关控制单元220的供电电压，其中，所述开关控制单元220用于控制所述电源适配器的原边电路中的开关电路111的通断。
其中，所述控制电路200可以是图2至图4中任一示例中所述的控制电路。为了简洁，图5的示例中与前文中相同或相似的部分，此处不再赘述。
可选地，上述电源适配器还包括原边电路和副边电路。上述原边电路和副边电路可以包括其他一个或多个功能电路。例如，原边电路中还可以包括整流滤波电路、电磁干扰（electromagnetic interference, EMI）滤波防护电路等电路。上述副边电路例如可以包括协议控制电路、同步整流控制电路或者其他电路，本申请实施例对此不作限定。
在本申请实施例中，通过在电源适配器中的控制电路中设置电压转换单元，该电压转换单元能够将接收到的第一直流电压V1进行升压处理，然后将第一直流电压V1提供给开关控制电路作为供电电压。从而允许辅助电源提供的第一直流电压V1可以维持在较小的变化范围，降低了控制电路的供电损耗，或者说降低了辅助电源的功耗，从而降低了电源适配器的功耗。
在本申请实施例中，由于在电源适配器的控制电路中设置了电压转换单元，电压转换单元中的全部电路或部分电路可以和开关控制单元集成在同一芯片中。其中，电压转换单元中的电感和电容可以集成在芯片中或设置在外围电路中。另外，相比于现有技术，本申请实施例中的控制电路可以减少在芯片的外围电路中设置的的电容和电感等器件。因此，应用本申请实施例的控制电路可以减少器件数量，并减少印刷电路板的占板面积。
图6是本申请又一实施例的电源适配器500的示意图。如图6所示，所述辅助电源140可包括辅助绕组Na、第二输出电容C2、电阻R1以及第三二极管D3，其中所述辅助绕组Na的第一端与所述第三二极管D3的阳极相连，所述第三二极管D3的阴极与所述电阻R1的第一端相连，所述电阻R1的第二端与所述第二输出电容C2的正极相连，所述第二输出电容C2的负极与所述辅助绕组Na的第二端相连，所述辅助绕组Na的第二端和所述第二输出电容C2的负极接地。
所述输出电容C2用于输出所述第一直流电压V1。
需要说明的是，图6中介绍的辅助电源140的结构仅仅为示例，本领域技术人员可以根据图6的示例，做出等价或相似的设计或变形，只要其实现的功能相同，仍然落入本申请的保护范围之内。例如，上述辅助电源140的电压转换电路可以是任何形式的辅助电源，只要其能够为控制电路提供供电电压即可。
图7是本申请又一实施例的电源适配器500的示意图。图7中的电压转换单元210为升压变换器。如图7所示，该电源适配器500包括原边电路110、副边电路120、变压器130和辅助电源140。变压器130包括原边绕组Np，副边绕组Ns。辅助电源140包括辅助绕组Na。原边电路110包括开关电路111、控制电路200、所述控制电路200包括电压转换单元210以及开关控制单元220。所述控制电路200中的开关控制单元220用于控制原边电路中的开关电路111的通断。所述电压转换单元210包括升压控制单元211、第一开关电路212、电感L1、第一二极管D1、和第一输出电容C1。
其中，辅助绕组Na接收原边绕组Np耦合过来的电压，该电压经过第三二极管D3整流之后变成直流电。升压控制单元211可以将输出电压设定为某一固定值，该固定值大于或等于开关控制电路的工作电压。例如，假设该固定值为10V。当第一直流电压V1低于10V时，升压控制单元工作，对第一直流电压V1进行升压处理，得到第二直流电压V2。第二直流电压V2为该固定值10V。其中，第一直流电压V1即第二输出电容C2上的电压。第二直流电压V2即第一输出电容C1上的电压。在第一直流电压V1大于10V的情况下，升压控制单元211不工作，第一直流电压V1可以直接提供给开关控制单元220作为供电电压。或者升压控制单元211不工作，第一直流电压V1在通过电感L1和第一二极管D1之后，输送至开关控制单元220作为供电电压。
可选地，第一直流电压V1可以连接开关控制单元220以及所述升压控制单元211。所述开关控制单元220可以用于检测所述第二输出电容C2上的第一直流电压V1，根据检测结果控制所述升压控制单元211的开启和关闭。即检测到第一直流电压V1大于所述开关控制单元220的工作电压的情况下，关闭所述升压控制单元211，不进行升压处理。若检测到第一直流电压V1小于所述开关控制单元220的工作电压的情况下，开启所述升压控制单元211，进行升压处理。
可选地，第一直流电压V1在经过线性稳压器（图中未示出）的稳压处理之后可以直接为开关控制单元220的低压控制部分供电或者为升压控制单元供电。
在一个具体示例中，假设辅助绕组Na和副边绕组Ns匝数比为Na:Ns=1:1，忽略二极管压降，当电源适配器500的输出电压Vout为20V时，此时辅助电源140输出的第一直流电压V1的理论值为20V，考虑到漏感影响，第一直流电压V1的实际值约25V左右；当电源适配器500的输出电压Vout为5V时，辅助电源140输出的第一直流电压V1的理论值为5V。考虑到二极管压降和电路损耗，第一直流电压V1的实际值可能低至3V。因此对于电源适配器的输出电压范围内为5~20V的应用，电压变换单元210的输入电压（即第一直流电压V1）的理想范围为5~20V，实际范围约3~25V。对于电源适配器500的其他输出电压范围，如果输出的最高电压和最低电压比接近4:1，通过调整匝数比，也可以使辅助电源140输出的第一直流电压V1的范围控制在3~25V。当然，如果电源适配器500输出的最高电压和最低电压的电压比为其他比例，也可以通过调整辅助绕组Na和副边绕组Ns的匝数比，使得辅助电源140输出的第一直流电压V1的范围控制在合适的范围。例如，与图1的方案相比，同样假设开关控制电路220的工作电流为5mA，忽略电压转换电路的损耗，从理论上讲，辅助电源140供电的最大损耗为5*20=100mW，相对图1的方案，节约损耗100mW。
可选地，上述原边电路110和副边电路120可以包括其他一个或多个功能电路。例如，原边电路110中还可以包括整流滤波电路、电磁干扰（electromagnetic interference,EMI）滤波防护电路等电路。上述副边电路120例如可以包括协议控制电路、同步整流控制电路或者其他电路，本申请实施例对此不作限定。
可选地，图7中的电感L1、第一输出电容C1可以集成在芯片内，也可以设置在外围电路中，本申请实施例对此不作限定。在本申请实施例的方案中，相比于现有技术，能够减少设置在外围电路的电容、电感等器件，从而可以简化电路，减少印刷电路板（printedcircuit board, PCB）PCB板的占板面积，从而减少了电源适配器的体积。
在本申请实施例中，在电源适配器支持宽范围输出电压的情况下，本申请实施例通过在原边电路的控制电路中增加电压转换单元，使得控制电路内部的供电电压维持在较小的范围内，并且可以实现外围器件最简化。采用该方案可以减少电路损耗，并且减少电路的占板面积。
图8是本申请又一实施例的电源适配器500的示意图。图8中的电压转换单元210为升压/降压变换器。如图8所示，该电源适配器包括原边电路110、副边电路120、变压器130和辅助电源140。变压器130包括原边绕组Np，副边绕组Ns。辅助电源140包括辅助绕组Na。原边电路110包括开关电路111，控制电路200，所述控制电路200包括电压转换单元210以及开关控制单元220。所述控制电路200中的开关控制单元220用于控制原边电路110的开关电路111的通断。所述电压转换单元210包括升压/降压控制单元213、第一开关电路212和第二开关电路214，电感L1、第一二极管D1、第二二极管D2和第一输出电容C1。所述第二开关电路214的第一端用于接收所述第一直流电压V1，所述第二开关电路214的第二端、所述电感L1的第一端与所述第二二极管D2的阴极相连，所述电感L1的第二端、所述第一开关电路212的第一端以及所述第一二极管D1的阳极相连，所述第一二极管D1的阴极与所述第一输出电容C1的正极相连，所述第二二极管D2的阳极、所述第一输出电容C1的负极、所述第一开关电路212的第二端接地；在所述电压转换单元210对所述第一直流电压V1进行升压处理的情况下，所述升压/降压控制单元213还用于控制所述第二开关电路214处于导通状态；在所述电压转换单元210对所述第一直流电压V1进行降压处理的情况下，所述升压/降压控制单元213还用于控制所述第一开关电路212处于截止状态。
其中，辅助绕组Na接收原边绕组Ns耦合过来的电压，该电压经过第三二极管D3整流之后变成第一直流电压V1。升压/降压控制单元213可以将其输出电压设定为某一固定值，该固定值大于或等于开关控制电路的工作电压。例如，假设该固定值为10V。当第一直流电压V1低于10V时，第二二极管D2保持截止，第二开关电路214保持开通。电压转换单元210中的升压控制部分工作，对第一直流电压V1进行升压处理，得到第二直流电压V2。即第一开关电路212、电感L1、第一二极管D1工作。第二直流电压V2为该固定值10V。其中，第一直流电压V1即第二输出电容C2上的电压。第二直流电压V2即第一输出电容C1上的电压。当第一直流电压V1大于10V时，第一开关电路212保持截止，第一开关管D1保持开通，电压转换单元210中的降压控制部分工作，对第一直流电压V1进行降压处理，以得到第二直流电压V2。即第二开关电路214、电感L1和第二二极管D2工作。
可选地，第一直流电压V1可以连接开关控制单元220以及所述升压/降压控制单元213。所述开关控制单元220可以用于检测所述第二输出电容C2上的第一直流电压V1，根据检测结果控制所述升压/降压控制单元213的切换。即检测到第一直流电压V1大于所述开关控制单元220的工作电压的情况下，开启电压转换单元210中的降压控制部分，进行升压处理。若检测到所述第一直流电压V1小于所述开关控制单元220的工作电压的情况下，开启电压转换单元210中的升压控制部分，进行升压处理。
可选地，第一直流电压V1在经过线性稳压处理之后可以直接为开关控制单元220的低压控制部分供电或者为电压转换单元210中的升压/降压控制单元213供电。
在一个具体示例中，假设辅助绕组Na和副边绕组Ns的匝数比为Na:Ns=1:1，忽略二极管压降，当电源适配器500的输出电压Vout为20V时，此时辅助电源140输出的第一直流电压V1的理论值为20V，考虑到漏感影响，第一直流电压V1的实际值约25V左右；当电源适配器500的输出电压Vout为5V时，辅助电源140输出的第一直流电压V1的理论值为5V。考虑到二极管压降和电路损耗，第一直流电压V1的实际值可能低至3V。因此对于电源适配器的输出电压范围为5~20V的应用，电压变换单元210的输入电压（即第一直流电压V1）的理想范围为5~20V，实际范围约3~25V。上述对于电源适配器500的其他输出电压范围，如果输出的最高电压和最低电压比接近4:1，通过调整匝数比，也可以使辅助电源140输出的第一直流电压V1的范围控制在3~25V。当然，若电源适配器500输出的最高电压和最低电压的电压比为其他比例，也可以通过调整辅助绕组Na和副边绕组Ns的匝数比，使得辅助电源140输出的第一直流电压V1的范围控制在合适的范围。例如，与图1的方案相比，同样假设开关控制电路220的工作电流为5mA，忽略电压转换电路的损耗，从理论上讲，辅助电源140供电的最大损耗为5*20=100mW，相对图1的方案，节约损耗100mW。
可选地，上述原边电路110和副边电路120可以包括其他一个或多个功能电路。例如，原边电路110中还可以包括整流滤波电路、电磁干扰（electromagnetic interference,EMI）滤波防护电路等电路。上述副边电路120例如可以包括协议控制电路、同步整流控制电路或者其他电路，本申请实施例对此不作限定。
可选地，图8中的电感L1、第一输出电容C1可以集成在芯片内，也可以设置在外围电路中，本申请实施例对此不作限定。在本申请实施例的方案中，相比于现有技术，能够减少了需要设置在外围电路的电容、电感等器件，从而可以简化电路，减少PCB板的占板面积，从而减少了电源适配器的体积。
在本申请实施例中，在电源适配器支持宽范围输出电压的情况下，本申请实施例通过在原边电路的控制电路中增加电压转换单元，使得控制电路内部的供电电压维持在较小的范围内，并且可以实现外围器件最简化。采用该方案可以减少电路损耗，并且减少电路的占板面积。
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。
所述领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统、装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。
所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备（可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等）执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器（read-only memory，ROM）、随机存取存储器（random access memory，RAM）、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种应用于电源适配器的控制电路，其特征在于，包括电压转换单元和开关控制单元，
所述电压转换单元用于接收第一直流电压，并在所述第一直流电压低于特定电压的情况下，根据所述第一直流电压生成第二直流电压，其中，所述特定电压大于或等于10V，所述电压转换单元为boost变换器，所述电压转换单元包括升压控制单元和第一开关电路，所述升压控制单元用于检测所述第一直流电压，并用于控制所述第一开关电路的通断，以对所述第一直流电压进行升压处理；
所述开关控制单元用于从所述电压转换单元接收所述第二直流电压，并将所述第二直流电压作为所述开关控制单元的供电电压，其中，所述开关控制单元用于控制电源适配器的原边电路中的开关电路的通断，所述第一直流电压为所述电源适配器中的辅助电源的输出电压，所述辅助电源用于接收所述原边电路耦合过来的能量，并输出所述第一直流电压。
2.如权利要求1所述的控制电路，其特征在于，所述电压转换单元还包括电感、第一二极管、第一输出电容，
所述电感的第一端用于接收所述第一直流电压，所述电感的第二端、所述第一二极管的阳极以及所述第一开关电路的第一端相连，所述第一二极管的阴极与所述第一输出电容的正极相连，所述第一输出电容的负极以及所述第一开关电路的第二端接地。
3.一种应用于电源适配器的控制电路，其特征在于，包括电压转换单元和开关控制单元，
所述电压转换单元用于接收第一直流电压，并根据所述第一直流电压生成第二直流电压，其中，所述电压转换单元为buck-boost变换器；
所述开关控制单元用于从所述电压转换单元接收所述第二直流电压，并将所述第二直流电压作为所述开关控制单元的供电电压，其中，所述开关控制单元用于控制电源适配器的原边电路中的开关电路的通断，所述第一直流电压为所述电源适配器中的辅助电源的输出电压，所述辅助电源用于接收所述原边电路耦合过来的能量，并输出所述第一直流电压。
4.如权利要求3所述的控制电路，其特征在于，所述电压转换单元包括升压/降压控制单元、第一开关电路和第二开关电路，
所述升压/降压控制单元用于检测所述第一直流电压，在所述第一直流电压小于所述开关控制单元的工作电压的情况下，所述升压/降压控制单元用于控制所述第一开关电路的通断，以对所述第一直流电压进行升压处理；
在所述第一直流电压大于所述开关控制单元的工作电压的情况下，所述升压/降压控制单元还用于控制所述第二开关电路的通断，以对所述第一直流电压进行降压处理。
5.如权利要求4所述的控制电路，其特征在于，所述电压转换单元还包括电感、第一二极管、第二二极管和第一输出电容，
所述第二开关电路的第一端用于接收所述第一直流电压，所述第二开关电路的第二端、所述电感的第一端与所述第二二极管的阴极相连，所述电感的第二端、所述第一开关电路的第一端以及所述第一二极管的阳极相连，所述第一二极管的阴极与所述第一输出电容的阳极相连，所述第二二极管的阳极、所述第一输出电容的负极、所述第一开关电路的第二端接地；
在所述电压转换单元对所述第一直流电压进行升压处理的情况下，所述升压/降压控制单元还用于控制所述第二开关电路处于导通状态；
在所述电压转换单元对所述第一直流电压进行降压处理的情况下，所述升压/降压控制单元还用于控制所述第一开关电路处于截止状态。
6.一种电源适配器，其特征在于，包括：
变压器，包括原边绕组和副边绕组；
辅助电源，用于接收从所述原边绕组耦合过来的能量，以输出第一直流电压；
如所述权利要求1至5中任一项所述的控制电路，所述控制电路中的开关控制单元用于控制所述电源适配器的原边电路中的开关的通断。
7.如权利要求6所述的电源适配器，其特征在于，所述辅助电源包括辅助绕组、第二输出电容、电阻以及第三二极管，其中所述辅助绕组的第一端与所述第三二极管的阳极相连，所述第三二极管的阴极与所述电阻的第一端相连，所述电阻的第二端与所述第二输出电容的正极相连，所述第二输出电容的负极与所述辅助绕组的第二端相连，所述辅助绕组的第二端和所述第二输出电容的负极接地。
8.一种芯片，其特征在于，包括：如权利要求1至5中任一项所述的控制电路。
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