CN113162394B - 一种适配器及电子设备 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供了一种适配器及电子设备，所述适配器包括：第一变压器，其用于将接收的电源电压调整为第一电压；第二变压器，其与所述第一变压器相连，用于接收并调整所述第一电压为第二电压；电压传输电路，其与所述第一变压器、第二变压器及所述适配器的电压输出端相连，用于传输所述第一电压或第二电压至所述电压输出端；以及控制器，其与所述电压传输电路相连，至少用于根据所述适配器的电压输出需求而控制所述电压传输电路传输所述第一电压或第二电压。本发明实施例的适配器至少能够在固定电压上无需多级拓补便可实现电压输出，提升该电压的输出效率。

Description

一种适配器及电子设备

技术领域

本发明实施例涉及智能设备领域，特别涉及一种适配器及电子设备。

背景技术

目前PD适配器多口输出时，均是采用ACDC+DCDC的拓扑来实现，多级拓补，例如二级拓补的电压转换都会影响电压输出效率，因此限制了多口输出适配器的功率输出。基于现在PD适配器需要满足宽范围输出，而多一级的电压转换会直接降低电压输出效率。

发明内容

本发明实施例提供了一种至少能够在固定电压处无需多级拓补便可实现对应电压的输出，提升电压输出效率的适配器，及具有该适配器的电子设备。

为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种适配器，包括：

第一变压器，其用于将接收的电源电压调整为第一电压；

第二变压器，其与所述第一变压器相连，用于接收并调整所述第一电压为第二电压；

电压传输电路，其与所述第一变压器、第二变压器及所述适配器的电压输出端相连，用于传输所述第一电压或第二电压至所述电压输出端；以及

控制器，其与所述电压传输电路相连，至少用于根据所述适配器的电压输出需求而控制所述电压传输电路传输所述第一电压或第二电压。

可选地，所述电压传输电路包括并联的第一电压传输电路和第二电压传输电路，所述第一电压传输电路用于传输所述第一电压，所述第二变压器设置在所述第二电压传输电路上，所述第二电压传输电路用于传输所述第二电压，所述第二电压与所述第一电压不同。

可选地，所述第一电压传输电路上设有第一开关管，所述第二电压传输电路上设有第二开关管，所述控制器通过控制所述第一开关管的通断而控制所述第二开关管的通断，进而控制所述第一电压传输电路及第二电压传输电路的通断，以实现所述第一电压或第二电压的传输。

可选地，所述电压输出端设置在电压输出电路上，所述电压输出电路与所述第一电压传输电路及第二电压传输电路相连。

可选地，所述控制器与所述电压输出电路相连，以用于监控输出电压；

当所述控制器确定所述电压输出需求为第一需求，且所述输出电压满足第一阈值时，所述控制器控制所述第一开关管开启，使所述第一电压传输电路直接传输所述第一电压至所述电压输出电路，当所述第二开关管的栅极相对源级的电压小于最大开启电压时，自动切换为断开状态，以使所述第二电压传输电路呈断开状态。

可选地，所述第二电压小于所述第一电压，当所述控制器确定所述电压输出需求为第二需求时，所述控制器控制所述第一开关管关闭，并控制所述第二变压器调整所述第一电压形成第二电压，当所述第二开关管的栅极相对源级的电压大于最大开启电压时，自动切换为闭合状态，以使所述第二电压传输电路呈闭合状态并传输所述第二电压。

可选地，所述第一需求包括与所述适配器相连的电子设备指示的对所述第一电压的需求，所述第二需求包括所述电子设备指示的对所述第二电压的需求。

可选地，所述第一电压包括与所述适配器相连的电子设备所需的工作电压，所述第二电压包括所述电子设备的待机电压。

可选地，所述第一开关管、第二开关管均为场效应管，所述第一变压器包括谐振电路，所述第二变压器包括降压式变换电路。

本发明还提供一种电子设备，包括如上所述的适配器。

基于上述实施例的公开可以获知，本发明实施例具备的有益效果包括通过设置控制器、电压传输电路、第一变压器和第二变压器，使得控制器可以根据适配器的实际电压输出需求而控制电压传输电路或直接传输第一变压器调整得到的第一电压，不经过第二变压器调整，相当于不经历二级拓补，直接传输第一电压至适配器的电压输出端，提升电压输出效率。或控制电压传输电路经过第二变压器，使第一电压调整形成第二电压，并传输至电压输出端，以满足适配器的不同电压输出需求。通过上述方式，不仅可以提升电压输出效率，而且可以有效降低适配器运行温度，提升适配器的工作性能。

附图说明

图1为现有技术中的适配器的结构示意图。

图2为本发明实施例中的适配器的结构示意图。

图3为本发明实施例中的适配器的电路结构示意图。

图4为本发明实施例中的适配器的部分电路结构示意图。

图5为本发明实施例中的适配器与其他具有多级拓补的适配器的运行温度示意图。

附图标记：

1-第一变压器；2-第二变压器；3-第一开关管；4-第二开关管；5-第三开关管；6-控制器；7-第一电压传输电路；8-第二电压传输电路

具体实施方式

下面，结合附图对本发明的具体实施例进行详细的描述，但不作为本发明的限定。

应理解的是，可以对此处公开的实施例做出各种修改。因此，下述说明书不应该视为限制，而仅是作为实施例的范例。本领域的技术人员将想到在本公开的范围和精神内的其他修改。

包含在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本公开的实施例，并且与上面给出的对本公开的大致描述以及下面给出的对实施例的详细描述一起用于解释本公开的原理。

通过下面参照附图对给定为非限制性实例的实施例的优选形式的描述，本发明的这些和其它特性将会变得显而易见。

还应当理解，尽管已经参照一些具体实例对本发明进行了描述，但本领域技术人员能够确定地实现本发明的很多其它等效形式，它们具有如权利要求所述的特征并因此都位于借此所限定的保护范围内。

当结合附图时，鉴于以下详细说明，本公开的上述和其他方面、特征和优势将变得更为显而易见。

此后参照附图描述本公开的具体实施例；然而，应当理解，所公开的实施例仅仅是本公开的实例，其可采用多种方式实施。熟知和/或重复的功能和结构并未详细描述以避免不必要或多余的细节使得本公开模糊不清。因此，本文所公开的具体的结构性和功能性细节并非意在限定，而是仅仅作为权利要求的基础和代表性基础用于教导本领域技术人员以实质上任意合适的详细结构多样地使用本公开。

本说明书可使用词组“在一种实施例中”、“在另一个实施例中”、“在又一实施例中”或“在其他实施例中”，其均可指代根据本公开的相同或不同实施例中的一个或多个。

下面，结合附图详细的说明本发明实施例。

目前很多PD适配器均是具有多级拓补，例如二级拓补，用于调整输出电压，但是随着拓补的增多，使得适配器的电压输出效率降低，无法应对用户的快捷使用需求。例如，如图1所示，适配器在进行20V电压的输出时，都是经过二级转换。第一级通过AC-DC将AC220V转化为22V DC，第二级将22V转化为20V，然后再输出。这种二级转换的方式会造成额外的损耗，影响适配器整体的效率，进而限制适配的功率密度和体积。

为了解决上述技术问题，如图2所示，本发明实施例提供一种适配器，包括：

第一变压器1，其用于将接收的电源电压调整为第一电压；

第二变压器2，其与第一变压器1相连，用于接收并调整第一电压为第二电压；

电压传输电路，其与第一变压器1、第二变压器2及适配器的电压输出端相连，用于传输第一电压或第二电压至电压输出端；以及

控制器6，其与电压传输电路相连，至少用于根据适配器的电压输出需求而控制电压传输电路传输第一电压或第二电压。

例如，适配器内设置有第一变压器1，其用于接收电源电压，并将其转换为第一电压，该第一电压可以是直接被与适配器相连的电子设备直接使用的电压，也可以是该电子设备在某种状态下可以使用的电压，具体不定。也就是，本实施例中的第一变压器1就可以直接将电源电压调整为电子设备可使用的电压，无需再经过其他器件的调整，节省了电压调整工序及时间，提高了效率。该第一变压器1的设置相当于第一级拓补，而第二变压器2的设置，其用于对第一电压进行调整，形成第二电压，该第二电压可以与第一电压邻近，甚至可以视为第一电压，也可与第一电压具有明显差距，该第二电压可以用为电子设备在另一种状态下所需的电压，或者对应不同电子设备所需的电压，如使用第一电压的为第一电子设备，使用第二电压的为第二电子设备等，通过该第一电压和第二电压的形成，可使适配器满足宽电压范围输出的要求。本实施例中该第二变压器2的设置相当于第二级拓补。进一步地，本实施例中的电压传输电路，其分别与第一变压器1和第二变压器2相连，同时与适配器的电压输出端相连，以用于将第一电压或第二电压传输至电压输出端。适配器的控制器6与电压传输电路相连，其可至少根据适配器的电压输出需求，例如连接的是何种电子设备，或电子设备需要何种电压等而对电压传输电路进行控制，使其传输对应的第一电压，或第二电压。当传输第一电压时，电压传输电路便可将第一电压直接传输至电压输出端，无需经过第二变压器2，也即，当传输第一电压时不经历二级拓补，而仅在传输第二电压时需要经过第二变压器2，即二级拓补来调整电压，之后再进行传输。

基于上述实施例的公开可以获知，本实施例具备的有益效果包括通过设置控制器6、电压传输电路、第一变压器1和第二变压器2，使得控制器6可以根据适配器的实际电压输出需求而控制电压传输电路或直接传输第一变压器1调整得到的第一电压，不经过第二变压器2调整，相当于不经历二级拓补，直接传输第一电压至适配器的电压输出端，提升电压输出效率。或控制电压传输电路经过第二变压器2，使第一电压调整形成第二电压，并传输至电压输出端，以满足适配器的宽范围电压输出需求。上述方式不仅结构简单，成本低廉，而且可以提升电压输出效率，并降低适配器运行温度，提升适配器整体的工作性能。

进一步地，本实施例中的电压传输电路包括并联的第一电压传输电路7和第二电压传输电路8，第一电压传输电路7用于传输第一电压，第二变压器2设置在第二电压传输电路8上，第二电压传输电路8用于传输第二电压，第二电压与第一电压不同。例如，第一电压与第二电压分别为不同电子设备所需的电压，或者为同一电子设备在不同状态下所需的电压等。

具体地，本实施例中的第一电压传输电路7上设有第一开关管3，第二电压传输电路8上设有第二开关管4，控制器6通过控制第一开关管3的通断而控制第二开关管4的通断，进而控制第一电压传输电路7及第二电压传输电路8的通断，以实现第一电压或第二电压的传输。也就是，当第一开关管3的通断会直接影响第二开关管4的通断，控制器6通过控制第一开关管3的通断，便可间接控制第二开关管4，进而控制第一电压传输电路7和第二电压传输电路8的通断，从而实现控制不同的电压传输电路传输不同的电压至电压输出端。

进一步地，电压输出端设置在电压输出电路上，电压输出电路与第一电压传输电路7及第二电压传输电路8相连。也即，第一电压、第二电压通过电压输出电路传输至电压输出端。

本实施例中的控制器6与电压输出电路相连，以用于监控适配器的输出电压。该电压输出电路上还可设置第三开关管5，控制器6可以与该第三开关管5相连，以控制该第三开关管5的通断，或通过该第三开关管5来监控电压输出电路的电压，当然也可采用其他的电压监控方式，例如监控电压输出电路上某个点的电压实现对电压输出电路整体的电压监控等。当控制器6确定电压输出需求为第一需求时，控制器6监控电压输出电路的电压是否满足第一阈值，若输出电压满足第一阈值，则控制器6控制第一开关管3开启，使第一电压传输电路7直接传输第一电压至电压输出电路，即，直接使适配器输出第一电压，不经过第二变压器2的调整，提升电压输出效率。而由于两条电压传输电路为并联电路，当第一电压传输电路7传输第一电压时，会使得第二开关管4两端的电压发生改变，当第二开关管4的栅极相对源级的电压小于其最大开启电压时，第二开关管4便自动切换为断开状态，以使第二电压传输电路8呈断开状态。此时，适配器形成的第一电压全部经由第一电压传输电路7直接传输至电压输出端，也即，此时的适配器输出的电压并不是经过多级拓补后输出的，而是仅经历一次电压调整直接输出的，效率相比经过多级拓补调整再进行输出的情况得到了显著提升，而且由于减少了适配器对电压的二次调整过程，降低了适配器的功耗，减小了其运行温度，辅助提升了适配器整体的工作性能。

进一步地，本实施例中的第二变压器2为降压器，故经其调整后的第二电压是小于第一电压的。当控制器6确定电压输出需求为第二需求时，控制器6控制第一开关管3关闭，并控制第二变压器2调整第一电压形成第二电压，由于第一开关管3关闭，第一电压传输电路7无法传输电压，仅由第二电压传输电路8传输电压，而第二开关管4内此时会续流输出第一电压，但随着第二电压的生成以及第二开关管4内第一电压的消耗，最终会使得第二开关管4两端的电压产生逆转，使得其栅极相对源级的电压由小于最大开启电压转换为大于最大开启电压，此时，第二开关管4便会自动切换为闭合状态，以使第二电压传输电路8呈闭合状态，并成功传输第二电压。

具体地，本实施例中所述的第一需求包括与适配器相连的电子设备指示的对第一电压的需求，第二需求包括电子设备指示的对第二电压的需求。第一电压可以包括与适配器相连的电子设备所需的工作电压，第二电压可以包括电子设备的待机电压。或者，第一电压和第二电压分别为不同电子设备对应的工作电压等，均可。控制器6可以通过接收电子设备发送的相应的指令信号，或通过观测某种表征电子设备的用电需求的信号的电平状态来确定上述第一需求及第二需求，再或者，控制器6可以与电子设备进行信息交互，以确定电子设备的电压需求。

进一步地，本实施例中的第一开关管3、第二开关管4均为场效应管，或者也可为三极管等，第一变压器1包括谐振电路(LLC电路)，第二变压器2包括降压式变换电路(buckIC电路)。另外，适配器内还可设有保险，电磁干扰滤波器，光电耦合器，直流-直流转换器等常用的功能器件。

可选地，为了更为详细地说明本实施例的适配器的实际运行过程，以下结合具体实施例进行说明：

如图3所示，图中fuse为保险，EMI fitlter为电磁干扰滤波器，bridge为电桥，Boost PFC为直流转换器，LLC为谐振电路，即本实施例的第一变压器1。Load switch1/Loadswitch4均为第一开关管3，Load switch2/Load switch5均为第二开关管4，Load switch3/Load switch6均为第三开关管5，第二变压器2为BuckIC(降压式转换电路)，PDcontroller1/2为控制器6，分别对应不同的电压出口。即，本实施例的适配器可以具有两个，甚至更多个电压输出接口(相当于电压输出端)，对应不同的电压输出接口具有不同的控制器6，第二变压器2以及电压传输电路。其中，buck电路具有buck controller(buck控制器6)，其受控于PD controller(适配器控制器6)，即本实施例的控制器6。图4中的Q1,Q2,Q3分别为第一开关管3，第二开关管4，第三开关管5。Vin为第一电压的接入端，Vout为电压输出端，相当于适配器的电压输出接口，如图中的TypeC1,TypeC2接口。适配器所连的电子设备可以为笔记本电脑，或其他电子设备，如会议机，投影仪等等。本实施例中经LLC调整后的第一电压为20v，当然也可为22v，25v等等，具体不定。当电子设备处于待机状态下时，Vout的输出电压为5v，当控制器6识别到Vout需求变为20V时，如电子设备需要进入工作状态时，控制器6会将提升电压的信息反馈给Buck IC电路，Buck电路接收到反馈后会将电压值5v上升到20V。与此同时，控制器6会检测电压输出电路的输出电压，当电压上升到18V时，控制器6会通过ENA信号(使能信号)将Q1开通，此时从Vin端接收的20V电压(第一电压)则会通过Q1所在的第一电压传输电路7传输到Vout，此时的第一电压传输电路7相当于bypass电弧。接着，Buck IC电路的电压从18V继续上升，直至Q2的Vgs电压(栅极相对源级的电压)小于Vgsth(最大开启电压)，Q2关闭，Buck电路处于待机状态，不处理第一电压。

进一步地，假设当前Vout端的电压为20V，当PD控制器6识别到Vout需求变为5V时(如相连的电子设备处于待机状态的情况下，Vout端的电压需求则会变换为5v)，PD控制器6会通过ENA信号将Q1关闭，此时buck IC电路会通过Q2体内二极管的储流作用而续流输出20V，同时PD控制器6控制Buck IC电路运行，使其将电压从20V调整到5V，即将第一电压调整为第二电压。而随着Buck IC电路输出电压的下降，会使得Q2两端的电压发生逆转，即，Q2的Vgs电压会大于Vgsth(最大开启电压)，此时Q2打开，第一电压传输电路7不再负责传输电压，而是由第二电压传输电路8负责传电压，也即，Vout端的输出电压即为Buck IC电路输出的第二电压。

如图5所示，通过使用本实施例中的适配器，例如在40℃的环境温度下，输出功率为100w时，适配器表面温度相比目前市场上的其他适配器，即具有多级拓补实现电压输出的适配器，本实施例中的适配器的表面温度更低，最高温度仅为70℃。

本发明另一实施例还提供一种电子设备，包括如上所述的适配器。通过使用本实施例中的适配器，由于其电压输出效率得到了提升，故电子设备整体的工作效率也会得到提升，能够更快捷地响应用户的指令，或快速进入待机状态。

以上实施例仅为本发明的示例性实施例，不用于限制本发明，本发明的保护范围由权利要求书限定。本领域技术人员可以在本发明的实质和保护范围内，对本发明做出各种修改或等同替换，这种修改或等同替换也应视为落在本发明的保护范围内。

Claims (6)

1.一种适配器，其特征在于，包括：

第一变压器，其用于将接收的电源电压调整为第一电压；

第二变压器，其与所述第一变压器相连，用于接收并调整所述第一电压为第二电压；

电压传输电路，其与所述第一变压器、第二变压器及所述适配器的电压输出端相连，用于传输所述第一电压或第二电压至所述电压输出端；以及

控制器，其与所述电压传输电路相连，至少用于根据所述适配器的电压输出需求而控制所述电压传输电路传输所述第一电压或第二电压；

所述电压传输电路包括并联的第一电压传输电路和第二电压传输电路，所述第一电压传输电路用于传输所述第一电压，所述第二变压器设置在所述第二电压传输电路上，所述第二电压传输电路用于传输所述第二电压，所述第二电压与所述第一电压不同；

所述第一电压传输电路上设有第一开关管，所述第二电压传输电路上设有第二开关管，所述控制器通过控制所述第一开关管的通断而控制所述第二开关管的通断，进而控制所述第一电压传输电路及第二电压传输电路的通断，以实现所述第一电压或第二电压的传输；

所述电压输出端设置在电压输出电路上，所述电压输出电路与所述第一电压传输电路及第二电压传输电路相连；

所述控制器与所述电压输出电路相连，以用于监控输出电压；

当所述控制器确定所述电压输出需求为第一需求，且所述输出电压满足第一阈值时，所述控制器控制所述第一开关管开启，使所述第一电压传输电路直接传输所述第一电压至所述电压输出电路，当所述第二开关管的栅极相对源级的电压小于最大开启电压时，自动切换为断开状态，以使所述第二电压传输电路呈断开状态。

2.根据权利要求1所述的适配器，其特征在于，所述第二电压小于所述第一电压，当所述控制器确定所述电压输出需求为第二需求时，所述控制器控制所述第一开关管关闭，并控制所述第二变压器调整所述第一电压形成第二电压，当所述第二开关管的栅极相对源级的电压大于最大开启电压时，自动切换为闭合状态，以使所述第二电压传输电路呈闭合状态并传输所述第二电压。

3.根据权利要求2所述的适配器，其特征在于，所述第一需求包括与所述适配器相连的电子设备指示的对所述第一电压的需求，所述第二需求包括所述电子设备指示的对所述第二电压的需求。

4.根据权利要求1所述的适配器，其特征在于，所述第一电压包括与所述适配器相连的电子设备所需的工作电压，所述第二电压包括所述电子设备的待机电压。

5.根据权利要求1所述的适配器，其特征在于，所述第一开关管、第二开关管均为场效应管，所述第一变压器包括谐振电路，所述第二变压器包括降压式变换电路。

6.一种电子设备，其特征在于，包括如权利要求1-5中任一项所述的适配器。

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