CN111917152B - 提高电源效率的方法、终端、存储介质及充电装置 - Google Patents

提高电源效率的方法、终端、存储介质及充电装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及充电技术领域，公开了一种提高电源效率的方法、终端、存储介质及充电装置，能够降低电源输入及输出的压差，提高转换效率，减小发热。本发明包括以下步骤：根据n个输出口各自的请求电压Vbus_1～Vbus_n，确定最大值的请求电压Vbus_max；确定目标电压Vin_tag；获取当前的输入电压Vin值；根据输入电压Vin与目标电压Vin_tag的比值，将输入电压Vin的值调整至目标电压Vin_tag和每一个输出口的输出电压Vout_n的值调整至对应的请求电压Vbus_n。本发明对输入电压Vin和输出电压Vout_n进行实时调整，使输入电压Vin和输出电压Vout_n的压差减小，不仅能够提高电源的转换效率，同时减少了发热量，降低了不必要的能量损耗。

Description

提高电源效率的方法、终端、存储介质及充电装置
技术领域
本发明涉及充电技术领域，特别是一种提高电源效率的方法、终端、存储介质及充电装置。
背景技术
随着快速充电在手机、笔记本电脑等移动设备的兴起，各种快速充电适配器也应运而生。为满足对各种类型和多个移动设备同时充电的需求，快充适配器从单个输出口发展到多个输出口，输出口形态也有Type-A口及Type-C口。典型的适配器输出口有1A、1C、1A1C、2C1A、2C2A等。
多口快充适配器一般通过两级降压结构实现。前级的AC-DC将交流电源转换为固定的直流电源输出，再通过后级DC-DC+协议芯片降压输出设备请求的电压。后级可连接单路或多路DC-DC+协议芯片，实现单口或多口的输出。前级AC-DC输出的固定电压一般为设备可请求的最高电压再加一定裕量；后级协议芯片根据设备请求的电压，控制DC-DC降压输出相应的电压。由于AC-DC输出固定高电压，在设备请求低电压时，DC-DC的输入输出压差会很大，转换效率会比较低，导致发热严重。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种提高电源效率的方法，能够降低电源输入及输出的压差，提高转换效率，减小发热。
本发明还提出一种终端，能够降低电源输入及输出压差，提高转换效率，减小发热。
本发明还提出一种计算机可读存储介质，能够降低电源输入及输出压差，提高转换效率，减小发热。
本发明还提出一种充电装置，能够降低电源输入及输出压差，提高转换效率，减小发热。
根据本发明的第一方面实施例的提高电源效率的方法，包括以下步骤：根据n个输出口各自的请求电压Vbus_1～Vbus_n，确定最大值的请求电压Vbus_max；确定目标电压Vin_tag＝Vbus_max+ΔV，所述ΔV为设定的裕量电压；获取当前的输入电压Vin值；根据所述输入电压Vin与所述目标电压Vin_tag的比值，将所述输入电压Vin的值调整至所述目标电压Vin_tag和每一个所述输出口的输出电压Vout_n的值调整至对应的所述请求电压Vbus_n。
根据本发明实施例的提高电源效率的方法，至少具有如下有益效果：根据输出口的请求电压Vbus_1～Vbus_n、目标电压Vin_tag以及输入电压Vin的值，对输入电压Vin和输出电压Vout_n进行实时调整，使输入电压Vin和输出电压Vout_n的压差减小，不仅能够提高电源的转换效率，同时减少了发热量，降低了不必要的能量损耗。
根据本发明的一些实施例，所述输入电压Vin和每一个所述输出口的所述输出电压Vout_n的调整步骤包括：判定所述输入电压Vin与所述目标电压Vin_tag的比值是否小于1；若判定为“是”，则先将输入电压Vin的值调整至所述目标电压Vin_tag，然后将每一个所述输出口的所述输出电压Vout_n的值调整至对应的所述请求电压Vbus_n；若判定为“否”，则先将每一个所述输出口的所述输出电压Vout_n的值调整至对应的所述请求电压Vbus_n，然后将所述输入电压Vin的值调整至所述目标电压Vin_tag。
根据本发明的一些实施例，所述
Figure BDA0002572712810000021
其中，所述k为对应所述输出口所连接的电源变换器的最大占空比，V1为对应所述输出口所连接的所述电源变换器输入端线路上的阻抗电压。
根据本发明的第二方面实施例的计算机可读存储介质，所述存储介质存储有一个或者多个程序，一个或者多个所述程序可被一个或者多个处理器执行，所述程序被处理器执行时实施如第一方面实施例所述的提高电源效率的方法的步骤。
本发明第二方面实施例的计算机可读存储介质具有和第一方面实施例的定位方法一样的效果，在此不做赘述。
根据本发明的第三方面实施例的终端，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现：如第一方面实施例所述的提高电源效率的方法。
本发明第三方面实施例的终端具有和第一方面实施例的提高电源效率方法一样的效果，在此不做赘述。
根据本发明的第四方面实施例的充电装置，包括如第三方面实施例所述的终端。
本发明第四方面实施例的充电装置具有和第一方面实施例的定位方法一样的效果，在此不做赘述。
根据本发明的一些实施例，充电装置还包括输入电源调整模块和至少一个输出电源调整模块，所述输入电源调整模块的输入端与输入电源电性连接，所述输入电源调整模块的控制端与所述终端电性连接；每一个所述输出电源调整模块的输入端分别与所述输入电源调整模块的输出端电性连接，每一个所述输出电源调整模块的控制端分别与所述终端电性连接，每一个所述输出电源调整模块分别与对应的所述输出口电性连接。
根据本发明的一些实施例，所述输入电源调整模块包括AC-DC变换器或DC-DC变换器。
根据本发明的一些实施例，所述输出电源调整模块包括协议控制器和调压变换器，所述协议控制器分别与所述终端以及对应的所述输出口通讯连接；所述调压变换器的输入端与对应的所述输入电源调整模块电性连接，所述调压变换器的输出端与对应的所述输出口电性连接，所述调压变换器的控制端与所述协议控制器电性连接。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1为本发明第一方面实施例的提高电源效率的方法的流程示意图；
图2为图1示出的提高电源效率的方法的步骤S400的具体流程示意图；
图3为本发明第四方面实施例的提高电源效率的充电装置的结构示意图；
图4为本发明第四方面的第一种具体实施例的提高电源效率的充电装置的电路结构示意图；
图5为图4示出的提高电源效率的充电装置的等同电路结构示意图；
图6为图4示出的提高电源效率的充电装置的等同电路结构示意图；
图7为本发明第四方面的第二种具体实施例的提高电源效率的充电装置的电路结构示意图。
附图标记：终端100、输入电源调整模块200、AC-DC变换器210、输出电源调整模块300、协议控制器310、调压变换器320、输出口400、输入电源500。
具体实施方式
本部分将详细描述本发明的具体实施例，本发明之较佳实施例在附图中示出，附图的作用在于用图形补充说明书文字部分的描述，使人能够直观地、形象地理解本发明的每个技术特征和整体技术方案，但其不能理解为对本发明保护范围的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右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，仅是为了便于描述本发明和简化描述，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发明的限制。
在本发明的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。
本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。
参照图1，根据本发明的第一方面实施例的提高电源效率的方法，包括以下步骤：
S100、根据n个输出口400各自的请求电压Vbus_1～Vbus_n，确定最大值的请求电压Vbus_max，具体地，对各个输出口400的Vbus_1～Vbus_n的值进行比较，得出最大值的请求电压Vbus_max，其中n为整数且n≥1；
S200、根据最大值的请求电压Vbus_max，确定目标电压Vin_tag＝Vbus_max+ΔV，ΔV为设定的裕量电压；
S300、获取当前的输入电压Vin值，具体地，通过当前输入设置电压或电路采集，可以获取当前的输入电压Vin值的大小；
S400、根据输入电压Vin与目标电压Vin_tag的比值，将输入电压Vin的值调整至目标电压Vin_tag和每一个输出口400的输出电压Vout_n的值调整至对应的请求电压Vbus_n。
根据本发明实施例的提高电源效率的方法，至少具有如下有益效果：根据输出口400的请求电压Vbus_1～Vbus_n、目标电压Vin_tag以及输入电压Vin的值，对输入电压Vin和输出电压Vout_n进行实时调整，使实时的输入电压Vin和输出电压Vout_n的压差减小，不仅能够提高电源的转换效率，同时减少了发热量，降低了不必要的能量损耗。
参照图2，在本发明的一些实施例中，输入电压Vin和每一个输出口400的输出电压Vout_n的调整步骤包括：
S410、判定输入电压Vin与目标电压Vin_tag的比值是否小于1；
S420、若判定为“是”，则先将输入电压Vin的值调整至目标电压Vin_tag，然后将每一个输出口400的输出电压Vout_n的值调整至对应的请求电压Vbus_n；
S430、若判定为“否”，则先将每一个输出口400的输出电压Vout_n的值调整至对应的请求电压Vbus_n，然后将输入电压Vin的值调整至目标电压Vin_tag。
通过判定输入电压Vin与目标电压Vin_tag比值大小，能够根据当前的输入电压Vin和目标电压Vin_tag大小，从而判断是先调节输入电压Vin，还是先调节各自对应的输出电压Vout_n的大小，不仅可满足各输出口400的电压需求，同时还可降低输入电压和输出电压的压差，从而提高转换效率，减小不必要的能量损耗。
在本发明的一些实施例中，
Figure BDA0002572712810000061
其中，k为对应输出口400所连接的电源变换器的最大占空比，V1为对应输出口400所连接的电源变换器输入端线路上的阻抗电压。具体地，根据各输出口400所连接的电源变换器输入端对应的线路的阻抗以及对应的最大工作电流，则可确定V1的值，而k则为对应输出口400的电源变换器的最大占空比，根据采用的电源变换器即可确定对应的最大占空比的值，从而可确定各输出口400对应的裕量电压值，然后当对应的输出口400的请求电压Vbus_n为大值时，则可根据对应输出口400的电源变换器的最大占空比k和阻抗电压的大小，得到目标电压
Figure BDA0002572712810000062
根据本发明的第二方面实施例的计算机可读存储介质，其上储存有程序，程序被处理器执行时实施如第一方面实施例的提高电源效率的方法的步骤。
本发明第二方面实施例的计算机可读存储介质具有和第一方面实施例的定位方法一样的效果，在此不做赘述。
存储介质存储有一个或者多个程序，一个或者多个程序可被一个或者多个处理器执行，以实现如权利要求1至3任一项的提高电源效率的方法的步骤。
根据本发明的第三方面实施例的终端100，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行程序时实现：如第一方面实施例的提高电源效率的方法。
本发明第三方面实施例的终端100具有和第一方面实施例的提高电源效率方法一样的效果，在此不做赘述。
参照图3，根据本发明的第四方面实施例的充电装置，包括如第三方面实施例的终端100。
本发明第四方面实施例的充电装置具有和第一方面实施例的定位方法一样的效果，在此不做赘述。
参照图3，根据本发明的一些实施例，充电装置还包括输入电源调整模块200和至少一个输出电源调整模块300，输入电源调整模块200的输入端与输入电源500电性连接，输入电源调整模块200的控制端与终端100电性连接；每一个输出电源调整模块300的输入端分别与输入电源调整模块200的输出端电性连接，每一个输出电源调整模块300的控制端分别与终端100电性连接，每一个输出电源调整模块300分别与对应的输出口400电性连接。
参照图4至图6，在本发明的一些实施例中，输入电源调整模块200包括AC-DC变换器210或DC-DC变换器。根据输入电源500的电源类型，可以选择相应的电源转换变换器，从而实现交流转直流或直流转直流的目的。
在本发明的一些实施例中，输出电源调整模块300包括协议控制器310和调压变换器320，协议控制器310分别与终端100以及对应的输出口400通讯连接；调压变换器320的输入端与对应的输入电源调整模块200电性连接，调压变换器320的输出端与对应的输出口400电性连接，调压变换器320的控制端与协议控制器310电性连接。其中，调压变换器320用于升压或降压，结合实际的需求和充电装置的设计进行判断，从而采用相应的电源升压变换器或降压变换器或升降压变换器，具体地，调压变换器320为第一方面实施例中所提到的电源变换器。
可以想到的是，本领域技术人员可以根据充电装置的功能需求，上述各模块可以选取相应的型号，如AC-DC变换器210可以采用的主控芯片型号为LP8773或NCP1342，并配合AC-DC变换器210常规的电路结构即可实现；而协议控制器310可以采用型号为WT6636F或CYPD2134的芯片以及相应的外围电路；调压变换器320则可采用型号为MPS9928或SC8103的芯片以及相应的外围电路；终端100则可采用常规的MCU来实现，如CSU32P10。即各模块的主要结构属于本领域技术员熟知的电路结构，本领域技术人员根据本发明第四方面实施例的电路结构以及常规的技术手段，并结合第一方面实施例的方法步骤，即可实现本发明的第一方面实施例的功能和效果。
具体地，参考图4，为第四方面实施例的第一种具体的实施例，该实施中，具有一个输入电源500、一个输入电源调整模块200、一个输出电源调整模块300、一个输出口400以及一个终端100；本实施例中，输入电源500是交流电源，故输入电源调整模块200采用AC-DC变换器210；而输出电源调整模块300则采用调压变换器320进行降压，同时输出电源调整模块300还包括协议控制器310，具体地，输入电源500与AC-DC变换器210的输入端电性连接，终端100与AC-DC变换器210的控制端电性连接，AC-DC变换器210的输出端则与调压变换器320的输入端电性连接，调压变换器320的输出端则与输出口400电性连接，调压变换器320的控制端则与协议控制器310的输出端电性连接，协议控制器310则分别与终端100和输出口400通讯连接，外部需要充电的设备连接输出口400后，会与协议控制器310进行协议沟通，发出需要的电压即请求电压Vbus给协议控制器310，协议控制器310同时将请求电压Vbus的信号发给终端100，终端100则采集当前的输入电压Vin的值即AC-DC变换器210输出端的电压值，从而控制AC-DC变换器210，调整至相应的电压，同时通知协议控制器310控制调压变换器320输出电压Vout等于请求电压Vbus的值。
下面结合第四方面实施例的第一种具体的实施例的电路结构，对第一方面实施例的提高电源效率的方法进行详细的说明，首先根据调压变换器320的型号以及性能，可以得知调压变换器320的最大占空比为k1，输出口400对应连接的调压变换器320输入端线路的阻抗电压V1＝y，k1和y均为确定的数值，在实际应用过程中，充电装置处于初始状态下，输出电源调整模块默认输出5V或0V，输入电源调整模块200的输入电压Vin默认输出5/k1+y，同时按照第一方面实施例的方法步骤进行：
S100、协议控制器310获取输出口400的请求电压Vbus＝a≥5V，由于仅有一个输出口400，故Vbus_max＝a为最大值；
S200、终端100采集到最大请求电压Vbus_max为＝a，则可确定目标电压Vin_tag＝a+ΔVa＝a/k1+y；
S300、终端100采集到当前调压变换器320的输入电压Vin的值，确定当前的输入电压Vin的值为5/k1+y；
S410、由终端100进行判定，得知输入电压Vin/目标电压Vin_tag＜1；
S420、终端100则先向AC-DC变换器210发出信号，使AC-DC变换器210的输出电压Vin的值调整至目标电压Vin_tag，此时输出电压Vin＝a/k1+y，即AC-DC变换器210会输出大小为a/k1+y的电压给调压变换器320，同时，终端100通知协议控制器310控制调压变换器320将5V电压调整至a，即调压变换器320将输出电压Vout＝a输出给输出口400。
此时，由于AC-DC变换器210输出电压Vin为a/k1+y，若输出口400向协议控制器310发出新的请求电压Vbus＝b，其中，b＞a，则充电装置会重复上述步骤，由于b＞a，故b/k1+y＞a/k1+y，在终端100会优先将AC-DC变换器210的输出电压Vin的值调整至b/k1+y，最后通知协议控制器310控制调压变换器320将输出电压Vout＝b输出给输出口400；
若输出口400向协议控制器310发出新的请求电压Vbus＝c，其中c/k1+y＜a/k1+y，则按照第一方面实施例的方法需进行调整，具体步骤如下：
S100、协议控制器310获取输出口400的请求电压Vbus＝c，由于仅有一个输出口400，故Vbus_max＝c为最大值；
S200、终端100采集到最大请求电压Vbus_max为＝c，则可确定目标电压Vin_tag＝c+ΔVc＝c/k1+y；
S300、终端100采集到当前AC-DC变换器210的输入电压Vin的值，确定当前的输入电压Vin的值为a/k1+y；
S410、由终端100进行判定，得知：输入电压Vin/目标电压Vin_tag＝(a/k1+y)/(c/k1+y)＞1；
S430、终端100则先通知协议控制器310向调压变换器320发出信号，将当前的输出电压Vout调整至c，即调压变换器320输出电压Vout＝c给输出口400，然后终端100再向AC-DC变换器210发出信号，使AC-DC变换器210的输出电压Vin的值调整至目标电压Vin_tag，此时输出电压Vin＝c/k1+y，即AC-DC变换器210会输出大小为c/k1+y的电压给调压变换器320。
参考图5和图6，可以想到的是，由于本实施例仅有一个输出口400，故终端100和协议控制器310可以集成在一起，或直接采用一个终端100或一个协议控制器310，该终端100或协议控制器310则同时具备本实施例的对应的终端100和协议控制器310的功能以及对应的程序。
具体地，参考图7，为第四方面实施例的第二种具体的实施例，该实施中，具有一个输入电源500、一个输入电源调整模块200、两个输出电源调整模块300、两个输出口400以及一个终端100，其中，本实施例中，输入电源500是交流电源，故输入电源调整模块200采用AC-DC变换器210；而每一个输出电源调整模块300则采用调压变换器320进行降压，同时每一个输出电源调整模块300还包括协议控制器310，具体的连接关系参考图5。本实施例的工作原理与上述第四方面实施例的第一种实施例的原理相同，只是在每次进行第一方面实施例方法时，需先确定两个输出口400的请求电压的最大值后，其余的具体过程均相同。
S100、根据2个输出口400各自的请求电压Vbus_1和Vbus_2，确定最大值的请求电压Vbus_max，具体地，对各个输出口400的Vbus_1～Vbus_2的值进行比较，得出最大值的请求电压Vbus_max；
S200、根据最大值的请求电压Vbus_max，确定目标电压Vin_tag＝Vbus_max+ΔV，ΔV为设定的裕量电压；
S300、获取当前的输入电压Vin值，具体地，通过电路采集，可以获取当前的输入电压Vin值的大小；
S410、判定输入电压Vin与目标电压Vin_tag的比值是否小于1；
S420、若判定为“是”，则先将输入电压Vin的值调整至目标电压Vin_tag，然后将第一个输出口400的输出电压Vout_1的值调整至对应的请求电压Vbus_1，第二个输出口400的输出电压Vout_2的值调整至对应的请求电压Vbus_2；
S430、若判定为“否”，则先将第一个输出口400的输出电压Vout_1的值调整至对应的请求电压Vbus_1，第二个输出口400的输出电压Vout_2的值调整至对应的请求电压Vbus_2，然后将输入电压Vin的值调整至目标电压Vin_tag。
根据本发明实施例的提高电源效率的方法，通过如此设置，可以达成至少如下的一些效果，根据请求电压和当前的输入电压值进行比较，从而确定需先调整输入电压Vin还是输出电压Vout_n，对输入电压Vin和输出电压Vout_n进行实时调整，使实时的输入电压Vin和输出电压Vout_n的压差减小，不仅能够提高电源的转换效率，同时减少了发热量，降低了不必要的能量损耗。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种提高电源效率的方法，其特征在于，包括以下步骤：
根据n个输出口各自的请求电压Vbus_1～Vbus_n，确定最大值的请求电压Vbus_max；
确定目标电压Vin_tag＝Vbus_max+ΔV，所述ΔV为设定的裕量电压；
获取当前的输入电压Vin值；
根据所述输入电压Vin与所述目标电压Vin_tag的比值，将所述输入电压Vin的值调整至所述目标电压Vin_tag和每一个所述输出口的输出电压Vout_n的值调整至对应的所述请求电压Vbus_n；
所述输入电压Vin和每一个所述输出口的所述输出电压Vout_n的调整步骤包括：
判定所述输入电压Vin与所述目标电压Vin_tag的比值是否小于1；
若判定为“是”，则先将输入电压Vin的值调整至所述目标电压Vin_tag，然后将每一个所述输出口的所述输出电压Vout_n的值调整至对应的所述请求电压Vbus_n；
若判定为“否”，则先将每一个所述输出口的所述输出电压Vout_n的值调整至对应的所述请求电压Vbus_n，然后将所述输入电压Vin的值调整至所述目标电压Vin_tag。
2.根据权利要求1所述的提高电源效率的方法，其特征在于：所述Δ
Figure FDA0002926144970000011
其中，所述k为对应所述输出口所连接的电源变换器的最大占空比，V1为对应所述输出口所连接的所述电源变换器输入端线路上的阻抗电压。
3.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述存储介质存储有一个或者多个程序，一个或者多个所述程序可被一个或者多个处理器执行，以实现如权利要求1至2任一项所述的提高电源效率的方法的步骤。
4.一种终端，其特征在于，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现：
如权利要求1至2中任一项所述的提高电源效率的方法。
5.一种充电装置，其特征在于，包括如权利要求4所述的终端。
6.根据权利要求5所述的充电装置，其特征在于：还包括：
输入电源调整模块，所述输入电源调整模块的输入端与输入电源电性连接，所述输入电源调整模块的控制端与所述终端电性连接；
至少一个输出电源调整模块，每一个所述输出电源调整模块的输入端分别与所述输入电源调整模块的输出端电性连接，每一个所述输出电源调整模块的控制端分别与所述终端电性连接，每一个所述输出电源调整模块分别与对应的所述输出口电性连接。
7.根据权利要求6所述的充电装置，其特征在于：所述输入电源调整模块包括AC-DC变换器或DC-DC变换器。
8.根据权利要求6所述的充电装置，其特征在于：所述输出电源调整模块包括：
协议控制器，所述协议控制器分别与所述终端以及对应的所述输出口通讯连接；
调压变换器，所述调压变换器的输入端与对应的所述输入电源调整模块电性连接，所述调压变换器的输出端与对应的所述输出口电性连接，所述调压变换器的控制端与所述协议控制器电性连接。
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