CN112187039A - 宽范围输入电源结构 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及宽范围输入电源结构，至少包括第一拓扑电源电路和第二拓扑电源电路，所述第一拓扑电源电路和第二拓扑电源电路的一端接入输入电压，另一端与负载连接，所述第二拓扑电源设置有能够延迟输入电源以使得所述第一电源电路完成对于输入电源的参数识别的延迟模块，并且所述第二拓扑电源电路能够在上电时延迟输出，在所述第二拓扑电源电路在延迟时间内未检测到所述第一拓扑电源输出电压的情况下，所述第二拓扑电源电路配置为向所述负载供能。

Description

宽范围输入电源结构
技术领域
本发明涉及电源技术领域，尤其涉及宽范围输入电源结构。
背景技术
输入电压是电源设计关键参数之一，在一种拓扑结构中不同的输入电压其电源特性是有差异的，会在不同方面表现出来，例如输出线性调整率、动态特性、热特性等。在宽范围输入电源中更为明显，增加了设计难度，工程师需要在电源的性能、体积、热、成本等方面平衡。对于一些超低压输入，可能出现无法启动问题。公开号为CN105006960B的中国专利文献公开了低电压启动开关电源，涉及一种低电压启动开关电源，该发明为解决现有低电压启动开关电源电路体积大、启动电压高的问题。该发明包括开关电源控制芯片、高频变压器、外部供电电路、变压器副边反馈电路、反馈供电电路、变压器副边电压输出电路；开关电源控制芯片电源输入端同时连接外部供电电路和反馈供电电路，开关电源控制芯片反馈信号输入端与变压器副边反馈电路反馈信号输出端相连；变压器副边电压输出电路输出直流电压；外部供电电路电压达到开关电源控制芯片工作电压时，开关电源启动，当反馈供电电路达到开关电源控制芯片工作电压时，反馈供电电路为开关电源控制芯片供电，外部供电电路停止供电。该发明提供的超低压启动电源对于小功率设备供电有卓越的成效，但同时，包含超低压的宽范围电源输出电压的供电系统依然存在体积大、成本高和建造复杂等问题。
此外，一方面由于对本领域技术人员的理解存在差异；另一方面由于发明人做出本发明时研究了大量文献和专利，但篇幅所限并未详细罗列所有的细节与内容，然而这绝非本发明不具备这些现有技术的特征，相反本发明已经具备现有技术的所有特征，而且申请人保留在背景技术中增加相关现有技术之权利。
发明内容
针对现有技术之不足，本发明提供了宽范围输入电源结构，至少包括第一拓扑电源电路和第二拓扑电源电路，第一拓扑电源电路和第二拓扑电源电路的一端接入输入电源，另一端分别与负载连接，其中，第二拓扑电源电路能够在上电时延迟输出，在第一拓扑电源电路于延迟时间内识别参数小于第一工作阀值并且根据识别结果使第一拓扑电源电路能够不输出电压的情况下，第二拓扑电源电路基于延迟时间内的第一拓扑电源电路未输出电压的结果开始工作。在24V、48V、80V电池供电的系统中，根据应用情况，低输入电压需要满足12V，导致整个输入范围比较宽，可能出现无法启动的问题。现有技术一般采用两种解决方案。第一种解决方案如图1所示，采用一种拓扑结构。这种解决方案存在如下缺陷：整个输入范围内，电源特性差异大，从而导致设计难度大以及成本较高问题。进一步，这种解决方案导致电源拓扑结构同时出现体积大、散热难等问题，在极端特殊场合，电源无法启动。第二种解决方案如图2所示，采用两种拓扑结构来实现电源的启动，但是该解决方案需要2个输入端子，影响产品的整体设计。本发明针对12V低输入情况，采用一路输入电压与第一拓扑电源电路和第二拓扑电源电路连接，并基于延时和第一拓扑电源电路的反馈来触发低压情况下的第二拓扑电源电路对负载的供电，从而达到如下技术效果：
1.第一拓扑电源电路的启动电压设置，可以根据实际进行设置，消除两个拓扑的模糊区，避免误控制。
2.上电过程的描述，为保证电源输出的稳定性，本发明只适用开机检测的拓扑判断，不适用与输入电压慢慢改变后的拓扑切换；同时对于超低压更有优势。
3.本发明采样两个拓扑，在上电时就可以根据输入电压进行电路拓扑的选择，一是可以减小宽输入电源设计难度，二是解决单一拓扑对于超低压输入无法启动的问题。
根据一种优选实施方式，输入电压端能够通过感知电压的变化从而切换启动电源的电源电路。宽范围输入电源结构包含检测模块，该检测模块包含电压感测装置、数据处理器以及控制中心。
根据一种优选实施方式，宽范围输入电源结构包含稳压输入模块，稳压输入模块连接输入电压端和检测模块，稳压输入模块包括基准电压源、差分放大器、开关元件和电容。
根据一种优选实施方式，第一拓扑电源电路是主输出，输入电压为电池可输出电压的整个范围，其中，第一拓扑电源电路的第一控制模块输入量是能够启动第一拓扑电路结构的输入电压；第二拓扑电源电路的第二控制模块输入量是输入电压和第二拓扑电路结构的输出电压总和，其中，第二拓扑电源电路能够在上电时延迟输出，在延迟时间内如果第一拓扑电源电路的输出电压未输入，第二控制模块能够发出控制信号用以控制第二拓扑电路结构开始工作。
根据一种优选实施方式，第一拓扑电路结构包括第一拓扑次级端电路和第一拓扑初级端电路，第二拓扑电路结构包括第二拓扑次级端电路；第一拓扑次级端电路包括第一拓扑输出电路、第一拓扑恒压电路以及辅助电源，第二拓扑次级端电路包括有第二拓扑输出电路和恒流电路，第一拓扑电源电路及第二拓扑电源电路共用的恒流电路。其中，第一拓扑输出电路的正输出端、负输出端分别与充电正连接端、充电负连接端连接，第一拓扑输出电路的正输出端还与第一拓扑恒压电路以及第二拓扑输出电路均连接，第二拓扑输出电路的正输出端与充电正连接端连接，辅助电源与第一拓扑输出电路、第一拓扑恒压电路、第二拓扑输出电路以及恒流电路均连接，第一拓扑输出电路具有用于控制第一拓扑电源电路充电电流通断的第一开关信号控制端，该第一开关信号控制端与第一拓扑次级端电路中的开关信号输出端连接；第二拓扑输出电路具有用于控制第二拓扑电源电路充电电流通断的第二开关信号控制端，该第二开关信号控制端与第二拓扑初级端电路中的开关信号输出端连接。恒流电路具有第一拓扑恒流开关信号控制端、第一拓扑恒流反馈端，第二拓扑恒流开关信号控制端以及第二拓扑恒流反馈端，第一拓扑恒流开关信号控制端与第一拓扑初级端电路中的开关信号输出端连接，第一拓扑恒流反馈端与第一拓扑初级端电路中的第一拓扑恒流恒压反馈端连接，第二拓扑恒流开关信号控制端与第二拓扑初级端电路中的开关信号输出端连接，第二拓扑恒流反馈端与第二拓扑输出电路中的第二恒流控制端连接。
根据一种优选实施方式，第一拓扑输出电路包括相互连接的第一电源电路和第一开关控制电路，该第一开关控制电路包括有相互连接的第一开关继电器和第一开关管，第一开关管的栅极作为第一开关信号控制端，第一电源电路的正输出端作为第一拓扑输出电路的正输出端，且该第一电源电路的正输出端通过第一开关继电器的常开开关与充电正连接端，第一开关继电器的线圈的一端与辅助电源的正连接端连接，第一开关继电器的线圈的另一端与第一开关管的漏极连接。
根据一种优选实施方式，第二拓扑输出电路包括相互连接的第二电源电路和第二开关控制电路，该第二开关控制电路包括有相互连接的第二开关继电器和第二开关管，第二开关管的栅极作为第二开关信号控制端，第二电源电路的正输出端作为第二拓扑输出电路的正输出端，且该第二电源电路的正输出端通过第二开关继电器的常开开关与充电正连接端，第二开关继电器的线圈的一端与辅助电源的正连接端连接，第二开关继电器的线圈的另一端与第二开关管的漏极连接。
根据一种优选实施方式，恒流电路包括有比较器、第三开关管、第四开关管、第一光耦以及第二光耦，第三开关管的栅极作为第一拓扑恒流开关信号控制端，第四开关管的栅极作为第二拓扑恒流开关信号控制端，第一光耦的三极管的集电极作为第一拓扑恒流反馈端，第二光耦的三极管的集电极作为第二拓扑恒流反馈端；比较器的反相输入端通过一电阻与辅助电源的正连接端连接，比较器的同相输入端与充电负连接端连接，第一光耦的发光二极管的正极通过一电阻与辅助电源的正连接端连接，且第一光耦的发光二极管的正极还与第四开关管的漏极连接，第二光耦的发光二极管的正极通过一电阻与辅助电源的正连接端连接，且第二光耦的发光二极管的正极还与第三开关管的漏极连接，第一光耦的发光二极管的负极以及第二光耦的发光二极管的负极分别通过一二极管与比较器的输出端连接。
根据一种优选实施方式，当第一开关管导通时，第一开关继电器的常开开关闭合，且第二开关管截止，第二开关继电器的常开开关断开，第三开关管导通，且第四开关管截止；当第二开关管导通时，第二开关继电器的常开开关闭合，且第一开关管截止，第一开关继电器的常开开关断开，第三开关管截止，且第四开关管导通。
根据一种优选实施方式，第二电源电路为用于将第一电源电路进行降压稳压的降压型电源电路。
根据一种优选实施方式，LLC拓扑电源电路的输出电压经过DC-DC拓扑电源电路中的第二电源电路(降压型电源电路)降压后形成电压，第二电源电路(降压型电源电路)降压后形成电压再通过第二开关继电器给电池充电。
根据一种优选实施方式，第一拓扑电源电路为LLC拓扑电源电路，第二拓扑电源电路为DC-DC拓扑电源电路。
根据一种优选实施方式，通过控制第一开关管的导通或截止，控制第一开关继电器的常开开关的闭合或打开。
附图说明
图1是现有技术提供的一种拓扑结构的示意图；
图2是现有技术提供的另一种拓扑结构示意图；
图3是本发明提供的一种优选实施方式的电路结构示意图；
图4是本发明提供的另一种优选实施方式的电路结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图1至4对本发明进行详细说明。
实施例1
在24V、48V、80V电池供电的系统中，根据应用情况，低输入电压需要满足12V，导致整个输入范围比较宽，本发明能够解决12V低输入的电源启动问题，并降低设计难度。
根据一种优选实施方式，如图1所示，本发明提供了宽范围输入电源结构，至少包括第一拓扑电源电路和第二拓扑电源电路，第一拓扑电源电路和第二拓扑电源电路的一端接入输入电源，另一端分别与负载连接，其中，第二拓扑电源设置有能够延迟输入电源以使得第一电源电路完成对于输入电源的参数识别的延迟模块。第二拓扑电源电路能够在上电时延迟输出，在第一拓扑电源电路在延迟时间内识别参数小于第一工作阀值并且将参数传输至第二拓扑电源电路的情况下，第二拓扑电源电路基于参数开始工作。
根据一种优选实施方式，第一拓扑电源电路是主输出，输入电压为电池可输出电压的整个范围，第二拓扑电源电路适用于低输入电压，电路简单。其中，第一拓扑电源电路的第一控制模块输入量是能够启动第一拓扑电路结构的输入电压；第二拓扑电源电路的第二控制模块输入量是输入电压和第二拓扑电路结构的输出电压总和，其中，第二拓扑电源电路能够在上电时延迟输出，在延迟时间内如果无第一拓扑电源电路的输出电压输入，第二控制模块能够发出控制信号用以控制第二拓扑电路结构开始工作。
根据一种优选实施方式，第一拓扑电路结构包括第一拓扑次级端电路和第一拓扑初级端电路，第二拓扑电路结构包括第二拓扑次级端电路；第一拓扑次级端电路包括第一拓扑输出电路、第一拓扑恒压电路以及辅助电源，第二拓扑次级端电路包括有第二拓扑输出电路和恒流电路，第一拓扑电源电路及第二拓扑电源电路共用的恒流电路。其中，第一拓扑输出电路的正输出端、负输出端分别与充电正连接端、充电负连接端连接，第一拓扑输出电路的正输出端还与第一拓扑恒压电路以及第二拓扑输出电路均连接，第二拓扑输出电路的正输出端与充电正连接端连接，辅助电源与第一拓扑输出电路、第一拓扑恒压电路、第二拓扑输出电路以及恒流电路均连接，第一拓扑输出电路具有用于控制第一拓扑电源电路充电电流通断的第一开关信号控制端，该第一开关信号控制端与第一拓扑次级端电路中的开关信号输出端连接；第二拓扑输出电路具有用于控制第二拓扑电源电路充电电流通断的第二开关信号控制端，该第二开关信号控制端与第二拓扑初级端电路中的开关信号输出端连接。恒流电路具有第一拓扑恒流开关信号控制端、第一拓扑恒流反馈端，第二拓扑恒流开关信号控制端以及第二拓扑恒流反馈端，第一拓扑恒流开关信号控制端与第一拓扑初级端电路中的开关信号输出端连接，第一拓扑恒流反馈端与第一拓扑初级端电路中的第一拓扑恒流恒压反馈端连接，第二拓扑恒流开关信号控制端与第二拓扑初级端电路中的开关信号输出端连接，第二拓扑恒流反馈端与第二拓扑输出电路中的第二恒流控制端连接。
本发明所提供的宽范围输入电源结构根据不同的方式进行了不同的设置：
1.功能模块：第一拓扑电路结构以及第一控制模块，输入电压是电池电压，第一拓扑电路结构的输出同时作为第二控制模块的输入信号；第二拓扑电路结构以及第二控制模块，输入电压为第一工作阀值，第一工作阀值能够是12V。
2.输入电压的识别，在第一控制模块中设置第一拓扑电路结构的启动电压，第二控制模块设置第二拓扑电路结构的延迟启动时间TDelay。
3.上电初始，第一控制模块检测输入电压，小于启动电压；反之第一拓扑电路结构工作，在小于TDelay内输出电压建立完成。第二控制模块延迟发出第二拓扑电路结构工作信号，在TDelay内等待是否有第一拓扑电路结构的输出电压，如果有，第二拓扑电路结构不工作；反之TDelay后第二控制模块发出控制信号，第二拓扑电路结构开始工作。
优选地，如图1所示，输入端子连接拓扑电源电路。拓扑电源电路连接负载。输入端子能够输入电压，拓扑电源电路能够接收大差异的整体输入范围的电压并对负载输出恒流电压。对于全输入范围的电压处理仅靠一种拓扑电源电路结构，输入电源结构的电源特性差异大，设计难度大以及成本高昂，同时该类输入电源结构同样存在体积大、散热难等问题；在极端特殊场合，电源无法启动，使用场合有限。更具体的，将宽范围输入电压进行分段处理，如图2所示，电源结构采用两种拓扑结构，同时输入端子设置有两个，分别与第一拓扑电源电路和第二拓扑电源电路连接，第一拓扑电源电路和第二拓扑电源电路输出端连接负载。第一拓扑电源电路作为主输出能够输入电池可输出电压的整个范围的电压。第二拓扑电源电路针对低输入电压，结构简单，成本低廉。优选的，第二拓扑电源电路适用于12V低输入电压。输入端子向第一拓扑电源电路输出电压，第一拓扑电源电路根据电压大小将反馈结果发送第二拓扑电源电路，根据对电压大小的分段判断，第一拓扑电源电路和第二拓扑电源电路则选择性的进行工作与否，同时分别与第一拓扑电源电路和第二拓扑电源电路连接的负载则至少接受一个电源拓扑结构输出的电压。
优选地，如图3所示，拓扑电源电路中包含拓扑电路和控制模块。第一拓扑电源电路中包含第一拓扑电路结构和第一控制模块，输入端子连接第一控制模块，第一控制模块连接第一拓扑电路结构，第一拓扑电路结构连接负载。第二拓扑电源电路中包含第二拓扑电路结构和第二控制模块，输入端子连接第二控制模块，第二控制模块连接第二拓扑电路结构，第二拓扑电路结构连接负载。第一控制模块能够控制第一拓扑电路结构的工作状态。第一控制模块输入量是输入端子输出电压的总量，第一控制模块能够设置第一拓扑电路结构启动电压并使第一拓扑电路结构向负载输送电压。第二控制模块的输入量是输入端子的输入电压或第一拓扑电源电路的输出电压。第二控制模块在输出电压时能够具备延迟性，在延迟输出的延迟时间中等待输出电压。延迟时间内第一拓扑电源电路的输出电压若未输入负载，第二控制模块根据第一拓扑电源电路结构未输出电压的结果发射控制信号给第二拓扑电路结构，第二拓扑电路结构开始工作，并将输入端子的输入电压传输至负载；第一控制模块检测输出电压大于设置启动电压，第一控制模块发送信号控制第一拓扑电路结构工作，第一拓扑电路结构输送输入端子的输入电压至负载，且第一控制模块和第一拓扑电路结构输送电压给负载的全过程均在延迟时间内完成，同时第二控制模块在延迟时间内判断第一拓扑电路结构输送电压的结果并控制第二拓扑电路结构不工作。
优选地，第二控制模块依靠延迟结构能够给予第一拓扑电源电路和第二拓扑电源电路可设置的反应时间。延迟模块能够产生输出时钟信号和基准时钟信号以输入端子的输出电压。优选地，以上设置的结构包含：第一驱动器和第二驱动器。第一驱动器根据输入电压产生输出时钟信号。输出时钟信号相对于第一拓扑电源电路的切换操作的时钟信号延迟。第一驱动器使输出时钟信号相对于时钟信号延迟。第二驱动器根据基准电压产生相对于时钟信号延迟的基准时钟信号。第二驱动器使基准时钟信号相对于时钟信号延迟，基准电压为输入电压的目标值。当输入端口输入电压进入第二控制模块时，第二拓扑电源电路中的定时延时结构能够保证在一定时间达到第二拓扑电源电路的电路电流不流通的目的。
优选地，如附图4所示，一种具有不同拓扑电源结构的宽范围输入电源结构。宽范围输入电源结构包括第一拓扑电源电路和第二拓扑电源电路。第一拓扑电源电路包括相互连接的第一拓扑次级端电路和第一拓扑初级端电路。第二拓扑电源电路只包括相互连接的第二拓扑次级端电路。第一拓扑次级端电路包括第一拓扑输出电路、第一拓扑恒压电路以及辅助电源。第二拓扑次级端电路包括有第二拓扑输出电路和恒流电路。第一拓扑电源电路及第二拓扑电源电路共用的恒流电路。第一拓扑输出电路的正输出端、负输出端分别与充电正连接端、充电负连接端连接。第一拓扑输出电路的正输出端还与第一拓扑恒压电路以及第二拓扑输出电路均连接。第二拓扑输出电路的正输出端与充电正连接端连接。辅助电源与第一拓扑输出电路、第一拓扑恒压电路、第二拓扑输出电路以及恒流电路均连接。第一拓扑输出电路具有用于控制第一拓扑电源电路充电电流通断的第一开关信号控制端。该第一开关信号控制端与第一拓扑初级端电路中的开关信号输出端连接。第二拓扑输出电路具有用于控制第二拓扑电源电路充电电流通断的第二开关信号控制端。该第二开关信号控制端与第二拓扑初级端电路中的开关信号输出端连接。恒流电路具有第一拓扑恒流开关信号控制端、第一拓扑恒流反馈端。第二拓扑恒流开关信号控制端以及第二拓扑恒流反馈端。第一拓扑恒流开关信号控制端与第一拓扑初级端电路中的开关信号输出端连接。第一拓扑恒流反馈端与第一拓扑初级端电路中的第一拓扑恒流恒压反馈端连接。第二拓扑恒流开关信号控制端与第二拓扑初级端电路中的开关信号输出端连接。第二拓扑恒流反馈端与第二拓扑输出电路中的第二恒流控制端连接。
根据一种优选实施方式，宽范围输入电源结构能够通过感知电压的变化从而切换启动电源的电源电路。宽范围输入电源结构包含检测模块，该检测模块包含电压感测装置、数据处理器以及控制中心。电压感测装置能够对电源传输范围内的电压大小进行测量。数据处理器能够将电压感测装置时时传输的电压数值进行存储并将不同时间段的电压数值以一定的方法进行处理并根据设置的预设值将对比数据转换为信号传输至控制中心，控制中心能够根据对比结果选择是否需要进行下一步的电压分级。
根据一种优选实施方式，宽范围输入电源结构包含稳压输入模块。稳压输入模块连接输入电压端和检测模块。稳压输入模块使电源启动装置能够承受输出电压的缓慢变化。稳压输入模块包括基准电压源、差分放大器、开关元件和电容。基准电压源的两端分别连接输入电压端和接地端。基准电压源的电压输出端连接差分放大器的正极。差分放大器的负极连接电位器的滑动端。电位器的一端连接第一电阻。第一电阻的另一端连接开关元件的控制端、电容和输入电压端。电位器的另一端连接第二电阻。第二电阻的另一端连接电容的另一端、输入电压的另一端。差分放大器的信号输出端连接开关元件的另一端。开关元件能够是三极管。控制端为三极管的基极。检测模块感测电压变化度选择是够切换拓扑电源电路并能够配合稳压输入模块使宽范围输入电源结构不仅适用于开关瞬间的宽范围输入电压的电路选择判断，同时也适用于输入电压恒定稳定变化中的拓扑电源电路的切换。
本实施例中，第一拓扑电源电路优选为LLC拓扑电源电路。第二拓扑电源电路为DC-DC拓扑电源电路。需要说明的是，由于第一拓扑电源电路中的初级端电路并非是本发明的改进点，第一拓扑电源电路中的初级端电路，可以跟进实际需要选取现有技术中的功能电路，因此在本发明中对第一拓扑电源电路中的初级端电路不再进行具体的说明，并且在附图4中也并没有画出第一拓扑电源电路中的初级端电路。
优选地，第二拓扑输出电路通过电子延迟高压启动控制回路完成延迟启动的目的，电子延迟高压启动控制回路包含一电子延迟启动电路和一延迟启动驱动电路。优选地，电子延迟启动电路连接恒流稳压电路来取得工作电源。电子延迟启动电路包括二极管、电容及两个电阻，产生延迟高压脉冲信号。延迟高压脉冲信号输出至延迟启动驱动电路。通过该设置方式，利用延迟高压脉冲信号触发晶体管与二极管来控制继电器启闭，控制所连接的部分感应启动线圈的启动激磁或关闭，使得电子延迟高压启动控制回路在启动日光灯具点亮工作的时候，供应高压脉冲电流来触发日光灯具点亮灯管，并在完成启动点亮工作后利用继电器受触发控制，自动关闭高压脉冲电流的供应，即自动将高压启动电压关闭，达到节省能源的效果。
根据一种优选实施方式，第一拓扑输出电路包括相互连接的第一电源电路和第一开关控制电路。该第一开关控制电路包括有相互连接的第一开关继电器和第一开关管。第一开关管的栅极作为第一开关信号控制端。第一电源电路的正输出端作为第一拓扑输出电路的正输出端。该第一电源电路的正输出端通过第一开关继电器的常开开关与充电正连接端。第一开关继电器的线圈的一端与辅助电源的正连接端连接。第一开关继电器的线圈的另一端与第一开关管的漏极连接。
根据一种优选实施方式，第二拓扑输出电路包括相互连接的第二电源电路和第二开关控制电路。该第二开关控制电路包括有相互连接的第二开关继电器和第二开关管。第二开关管的栅极作为第二开关信号控制端。第二电源电路的正输出端作为第二拓扑输出电路的正输出端。该第二电源电路的正输出端通过第二开关继电器的常开开关与充电正连接端。第二开关继电器的线圈的一端与辅助电源的正连接端连接。第二开关继电器的线圈的另一端与第二开关管的漏极连接。本实施例中，第二电源电路优选为用于将第一电源电路进行降压稳压的降压型电源电路。
根据一种优选实施方式，恒流电路包括有比较器、第三开关管、第四开关管、第一光耦以及第二光耦。第三开关管的栅极作为第一拓扑恒流开关信号控制端。第四开关管的栅极作为第二拓扑恒流开关信号控制端。第一光耦的三极管的集电极作为第一拓扑恒流反馈端。第二光耦的三极管的集电极作为第二拓扑恒流反馈端。比较器的反相输入端通过一电阻与辅助电源的正连接端连接。比较器的同相输入端与充电负连接端连接。第一光耦的发光二极管的正极通过一电阻与辅助电源的正连接端连接。第一光耦的发光二极管的正极还与第四开关管的漏极连接。第二光耦的发光二极管的正极通过一电阻与辅助电源的正连接端连接。第二光耦的发光二极管的正极还与第三开关管的漏极连接。第一光耦的发光二极管的负极以及第二光耦的发光二极管的负极分别通过一二极管与比较器的输出端连接。本实施例中，当第一开关管导通时，第一开关继电器的常开开关闭合。此时，第二开关管截止，第二开关继电器的常开开关断开，第三开关管导通，且第四开关管截止。当第二开关管导通时，第二开关继电器的常开开关闭合。此时，第一开关管截止，第一开关继电器的常开开关断开，且第三开关管截止，第四开关管导通。本实施例中，通过控制第一开关管的导通或截止，可以控制第一开关继电器的常开开关的闭合或打开。通过控制第二开关管的导通或截止，可以控制第二开关继电器的常开开关的闭合或打开。
以下对本发明提供的宽范围输入电源结构作进一步的详细说明：
优选地，第一拓扑输出电路中的第一电源电路，其由变压器次级端线圈、整流二极管、储能电解电容以及电流检测电阻组成。变压器次级端线圈的功率整流储存在电解电容中，在电解电容中形成电压。第一拓扑输出电路中的第一开关控制电路，则由第一开关继电器和第一开关管组成。本实施例中，通过控制第一开关管的导通或截止，可以控制第一开关继电器的常开开关的闭合或打开。
优选地，第一拓扑恒压电路，其由第六和第七分压电阻、运放集成电路、第三光耦组成。第六分压电阻的一端与12V的辅助电源的正输出端连接。第五分压电阻的一端与第一电源电路的正输出端连接。第三光耦中三极管的集电极与第一拓扑恒流恒压反馈端连接。第一电源电路的正输出端输出点电压在第七电阻上形成第二电压。第二电压高于运放集成电路的导通电压，则运放集成电路导通。第三光耦中的发光二极管流过电流而发光，而第三光耦中三级管接收到光而导通，从而把第一拓扑初级端电路的第一拓扑恒流恒压反馈端的电压拉低，使得第一拓扑电源电路(LLC拓扑电源电路)输出的功率降低，进而实现LLC拓扑电源电路的稳压。
优选地，第二拓扑输出电路中的第二电源电路由第五开关管、驱动IC、续流二极管、储能电感以及储能电容组成。第二电源电路是降压型的电源电路。第二电源电路把第一电源电路的电压降低到第二拓扑电源电路(DC-DC拓扑电源电路)的输出电压。第二拓扑输出电路中的第二开关控制电路开关则由第二开关继电器，第二开关管组成。本实施例中，通过控制第二开关管的导通或截止，可以控制第二开关继电器的常开开关的闭合或打开。第二拓扑电源电路(DC-DC拓扑电源电路)的输出电压经过第八分压电阻和第九分压电阻进行分压，在第九分压电阻上形成电压的反馈用于DC-DC拓扑电源电路的稳压。
优选地，恒流电路由比较器、第三开关管、第四开关管、第一光耦、第二光耦、第一、二、三、四分压电阻、第三和第四二极管组成。该恒流电路为第一拓扑电源电路及第二拓扑电源电路共用的恒流电路。第三开关管和第一光耦主要用于控制实现第一拓扑电源电路的恒流。第四开关管和第二光耦主要用于控制实现第二拓扑电源电路的恒流。同时，电源故障指示电路能够针对第一拓扑电源电路和第二拓扑电源电路的变化收集数据，对其故障的可能性进行预测。优选地，尤其是对第一拓扑电源电路的故障进行预测。由于本发明的工作原理是通过第一拓扑电源电路的输出电压来启动低电压的第二拓扑电源电路，因此在第一拓扑电源电路因为故障而导致未由电压输出时，可能会使得第二拓扑电源电路接收输入电压并执行动作，而此时的输入电压是高电压，即其满足第一拓扑电源电路的输入电压，而高于第二拓扑电源电路的标准输入电压可能会烧毁第二拓扑电源电路。优选地，拓扑电源电路还能够包含电源故障指示电路。第二拓扑电源电路接收第一拓扑电源电路输入电压的输入端为第二拓扑电源电路的第二输入端。电源故障指示电路设置于第二拓扑电源电路第二输出端上。该电路包含基准电压电路、直流电压反馈网络、电压比较器。直流电压反馈网络接收第二拓扑电源电路的输入电压，并将反馈电压Vsense输送至电压比较器中。电压比较器通过将基准电压电路中设置的电压信号与反馈电压Vsense输送的电压进行分段比较。反馈电压Vsense在下降过程中输送的电压高于比较电压，则输出故障指示信号。否则，反馈电压Vsense在下降过程中输送的电压低于比较电压，输出故障无效指示信号，表明电源电路不存在故障。通过以上的设置，拓扑电源电路能够在开关瞬间或输入端子输入电压缓慢变化时通过反馈网络进行电压比较。电压比较器能够根据电压不同时刻的输入变化与设置的基准电压进行比较。优选地，基准电压电路的基准电压设置为第二拓扑电源电路能够接收的最大输入电压。第一拓扑电源电路出现故障时，第一拓扑电源电路将其高于第二拓扑电源电路的电压反馈至电源故障指示电路。电源故障指示电路判断该电压高于基准电压则电源故障指示电路指示故障。优选地，电源故障指示电路能够将间隔时间内的数据比较结果进行判断，当第二拓扑电源电路的第二输入端电压的在设定间隔时间持续高于基准电压，则故障指示持续。当第二拓扑电源电路的第二输入端电压在设定间隔时间内发生变化，第二输入端电压低于基准电压,则故障指示复位。故障指示电路的持续判断能够满足拓扑电源电路针对开关瞬间或标准输入电压的不间断变化进行持续检测。
优选地，为减少故障问题带来的成本损失，针对可能出现的电路故障，通过对故障问题进行演算预测进而时刻观察分析电源电路。优选地，电源电路故障指示方法如下：(S1)确定拓扑电源电路中对高压敏感且不耐受的关键元件，获取关键元件在拓扑电源电路实际使用时的相关衰变指数的规律；(S2)根据收集到的关键元件的相关衰变指数的变化规律并根据时间和使用环境的变化进行记录与归档；(S3)在设定的时间体系中监测第二拓扑电源电路的输入电压，并采集输入电压的信号；(S4)采用频域特征提取分析法针对拓扑电源电路中第二拓扑电源电路的输入电压进行特征比对提取；(S5)通过方差分析函数对时间节点上获得的特征数据进行参数比对并收归数据库作为预测样本；(S6)基于EMD的循环反转链故障预测算法，通过带入特征数据计算对设定时间节点的变化趋势。通过对特征时间节点的电压变化比对分析，该预测体系能够在设定的电压变化范围内判断电源电路处于高电压输出、低电压输出或是故障输出的情况内。优选地，设定的时间体系和特征数据处理方法能够是通过将固定间隔时间差及时间差内的特征数据进行固定模型方差分析的系统性分析体系。该体系能够准确感知特征数据随时间变化的缓慢变化程度。同时，该体系能够避免输入电压不稳导致的小幅变化对比对结果的误差的影响。
需要注意的是，上述具体实施例是示例性的，本领域技术人员可以在本发明公开内容的启发下想出各种解决方案，而这些解决方案也都属于本发明的公开范围并落入本发明的保护范围之内。本领域技术人员应该明白，本发明说明书及其附图均为说明性而并非构成对权利要求的限制。本发明的保护范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.宽范围输入电源结构，至少包括第一拓扑电源电路和第二拓扑电源电路，其特征在于，所述第一拓扑电源电路和第二拓扑电源电路的一端接入输入电压，另一端与负载连接，其中，
所述第二拓扑电源设置有能够延迟输入电源以使得所述第一电源电路完成对于输入电源的参数识别的延迟模块，并且所述第二拓扑电源电路能够在上电时延迟输出，其中，
在所述第二拓扑电源电路在延迟时间内未检测到所述第一拓扑电源电路输出电压的情况下，所述第二拓扑电源电路配置为向所述负载供能。
2.根据权利要求1所述的宽范围输入电源结构，其特征在于，所述第一拓扑电源电路至少包括第一控制模块和第一拓扑电路结构，所述第二拓扑电源电路至少包括第二控制模块和第二拓扑电路结构，主输出，其中，
所述第一控制模块输入量是能够启动第一拓扑电路结构的输入电压；
所述第二拓扑电源电路的第二控制模块输入量是输入电压和第二拓扑电路结构的输出电压，其中，
第二拓扑电源电路配置为能够在上电时延迟输出，在延迟时间内如果第一拓扑电源电路未向所述第二控制模块输出电压，则所述第二控制模块配置为启动所述第二拓扑电路结构向所述负载供能。
3.根据权利要求2所述的宽范围输入电源结构，其特征在于，所述第一拓扑电路结构包括第一拓扑初级端电路和第一拓扑次级端电路，所述第二拓扑电路结构包括第二拓扑次级端电路；所述第一拓扑次级端电路包括第一拓扑输出电路、第一拓扑恒压电路以及辅助电源，所述第二拓扑次级端电路包括有第二拓扑输出电路和恒流电路，第一拓扑电源电路及第二拓扑电源电路共用的恒流电路；
所述第一拓扑输出电路的正输出端、负输出端分别与充电正连接端、充电负连接端连接，所述第一拓扑输出电路的正输出端还与第一拓扑恒压电路以及所述第二拓扑输出电路均连接，所述第二拓扑输出电路的正输出端与所述充电正连接端连接，所述辅助电源与所述第一拓扑输出电路、第一拓扑恒压电路、第二拓扑输出电路以及恒流电路均连接，所述第一拓扑输出电路具有用于控制第一拓扑电源电路充电电流通断的第一开关信号控制端，该第一开关信号控制端与所述第一拓扑次级端电路中的开关信号输出端连接；
所述第二拓扑输出电路具有用于控制第二拓扑电源电路充电电流通断的第二开关信号控制端，该第二开关信号控制端与所述第二拓扑初级端电路中的开关信号输出端连接；
所述恒流电路具有第一拓扑恒流开关信号控制端、第一拓扑恒流反馈端，第二拓扑恒流开关信号控制端以及第二拓扑恒流反馈端，所述第一拓扑恒流开关信号控制端与所述第一拓扑初级端电路中的开关信号输出端连接，所述第一拓扑恒流反馈端与所述第一拓扑初级端电路中的第一拓扑恒流恒压反馈端连接，所述第二拓扑恒流开关信号控制端与所述第二拓扑初级端电路中的开关信号输出端连接，所述第二拓扑恒流反馈端与所述第二拓扑输出电路中的第二恒流控制端连接。
4.根据权利要求3所述的宽范围输入电源结构，其特征在于，所述第一拓扑输出电路包括第一电源电路和第一开关控制电路，所述第一开关控制电路包括第一开关继电器和第一开关管，第一开关管的栅极作为所述第一开关控制电路的信号控制端，所述第一电源电路的正输出端作为所述第一拓扑输出电路的正输出端，且所述第一电源电路的正输出端通过第一开关继电器的常开开关与所述充电正连接端，所述第一开关继电器的线圈的一端与所述辅助电源的正连接端连接，所述第一开关继电器的线圈的另一端与所述第一开关管的漏极连接；
所述第二拓扑输出电路包括相互连接的第二电源电路和第二开关控制电路，该第二开关控制电路包括有相互连接的第二开关继电器和第二开关管，第二开关管的栅极作为所述第二开关信号控制端，所述第二电源电路的正输出端作为所述第二拓扑输出电路的正输出端，且该第二电源电路的正输出端通过第二开关继电器的常开开关与所述充电正连接端，所述第二开关继电器的线圈的一端与所述辅助电源的正连接端连接，所述第二开关继电器的线圈的另一端与所述第二开关管的漏极连接。
5.根据权利要求4所述的宽范围输入电源结构，其特征在于，所述恒流电路至少包括比较器、第三开关管、第四开关管、第一光耦以及第二光耦，所述第三开关管的栅极作为第一拓扑恒流开关信号控制端，第四开关管的栅极作为第二拓扑恒流开关信号控制端，所述第一光耦的三极管的集电极作为所述第一拓扑恒流反馈端，所述第二光耦的三极管的集电极作为所述第二拓扑恒流反馈端；所述比较器的反相输入端通过一电阻与所述辅助电源的正连接端连接，所述比较器的同相输入端与所述充电负连接端连接，所述第一光耦的发光二极管的正极通过一电阻与所述辅助电源的正连接端连接，且第一光耦的发光二极管的正极还与所述第四开关管的漏极连接，所述第二光耦的发光二极管的正极通过一电阻与所述辅助电源的正连接端连接，且第二光耦的发光二极管的正极还与所述第三开关管的漏极连接，所述第一光耦的发光二极管的负极以及所述第二光耦的发光二极管的负极分别通过一二极管与所述比较器的输出端连接。
6.根据权利要求5所述的宽范围输入电源结构，其特征在于，当所述第一开关管导通时，所述第一开关继电器的常开开关闭合，且所述第二开关管截止，所述第二开关继电器的常开开关断开，所述第三开关管导通，且所述第四开关管截止；
当所述第二开关管导通时，所述第二开关继电器的常开开关闭合，且所述第一开关管截止，所述第一开关继电器的常开开关断开，所述第三开关管截止，且所述第四开关管导通。
7.根据权利要求6所述的宽范围输入电源结构，其特征在于，所述第二电源电路为用于将所述第一电源电路进行降压稳压的降压型电源电路。
8.根据权利要求7所述的宽范围输入电源结构，其特征在于，所述第一拓扑电源电路为LLC拓扑电源电路，所述第二拓扑电源电路为DC-DC拓扑电源电路。
9.根据权利要求8所述的宽范围输入电源结构，其特征在于，所述LLC拓扑电源电路的输出电压经过DC-DC拓扑电源电路中的第二电源电路降压后形成电压，第二电源电路降压后形成电压再通过第二开关继电器给电池充电。
10.根据权利要求9所述的宽范围输入电源结构，其特征在于，通过控制第一开关管的导通或截止，控制第一开关继电器的常开开关的闭合或打开。
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