CN113497564B - 电源适配器及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种电源适配器及其控制方法，包括一输入端、第一输出端和第二输出端，还包括：整流电路，其输入端与所述电源适配器的输入端连接；母线电容，并联连接于所述整流电路的输出端；第一反激变换电路和第二反激变换电路，其输入端彼此并联连接，并且与所述母线电容连接，所述第一反激变换电路和所述第二反激变换电路的输出端与所述第一输出端和所述第二输出端对应耦接。本发明的电源适配器及其控制方法，可以对电源适配器的不同输出端的输出电压进行独立控制，并且能够实现不同输出端输出功率的灵活分配。

Description

电源适配器及其控制方法
技术领域
本发明涉及电力电子技术领域，具体而言，涉及一种电源适配器及其控制方法。
背景技术
小型化以及高功率密度已成为开关电源的发展趋势。在小功率电源方面，反激变换电路因为其电路结构简单，需要的组件少，并且允许从单个电源电路中设置多个输出端口，因此得到比较广泛的应用。
在多输出电源适配器中，一般将两个或多个输出端连接至同一个反激变换电路，如图1所示，两个输出端可以通过不同的副边绕组直接与反激变换电路230连接，反激变换电路230的原边通过母线电容120和整流电路110与输入端连接。该结构中，由于两个输出端的输出电压与各自的副边绕组匝比直接相关，因此两路的输出电压比例关系固定，不能同时满足USB、PD type-C等接口的应用需求。
另一种多输出的电源适配器如图2所示，其中一个输出端直接与反激变换电路230输出端连接，另一个输出端通过BUCK电路与反激变换电路230连接。该做法虽然能够实现两个输出端输出电压的独立控制，但是BUCK电路的输出电压不能高于反激变换电路的输出电压，两路输出功能不完全对等，也不能同时满足USB、PD type-C等接口的应用需求。
综上，如何实现电源适配器的不同输出端的电压和功率独立调节分配是当前亟需解决的技术问题。
需要说明的是，在上述背景技术部分公开的信息仅用于加强对本发明的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。
发明内容
本发明的目的在于提供一种电源适配器及其控制方法，进而至少在一定程度上克服由于相关技术的限制和缺陷而导致的一个或多个问题。
根据本发明实施例的第一方面，提供了一种电源适配器，所述电源适配器包括一输入端、第一输出端和第二输出端，还包括：整流电路，其输入端与所述电源适配器的输入端连接；母线电容，并联连接于所述整流电路的输出端；第一反激变换电路和第二反激变换电路，其输入端彼此并联连接于所述母线电容，所述第一反激变换电路和所述第二反激变换电路的输出端与所述第一输出端和所述第二输出端对应耦接。
在一些实施例中，所述第一反激变换电路和所述第二反激变换电路中的至少一个的最大输出功率大于所述电源适配器额定输出功率的一半。
在一些实施例中，所述第一反激变换电路和所述第二反激变换电路的输出电压均可调。
在一些实施例中，所述第一反激变换电路和所述第二反激变换电路的输出电压包括5V、9V、12V、15V、20V。
在一些实施例中，所述第一反激变换电路的输出电压大于、等于或者小于所述第二反激变换电路的输出电压。
在一些实施例中，所述第一反激变换电路和所述第二反激变换电路同时工作时，两者的输出功率之和不大于所述电源适配器的额定输出功率。
在一些实施例中，所述第一反激变换电路通过第一开关与所述第一输出端连接，所述第二反激变换电路通过第二开关与所述第二输出端连接。
在一些实施例中，所述第一开关和所述第二开关为金属氧化物半导体场效应管或者GaN晶体管。
在一些实施例中，所述电源适配器包括第一主控制单元和第一输出控制单元，所述第一主控制单元控制所述第一反激变换电路，所述第一输出控制单元控制所述第一开关；所述电源适配器包括第二主控制单元和第二输出控制单元，所述第二主控制单元控制所述第二反激变换电路，所述第二输出控制单元控制所述第二开关。
在一些实施例中，所述第一输出控制单元接收第一负载需求信号，根据所述第一负载需求信号设定第一输出电压参考；并且所述第一输出控制单元采样所述第一反激变换电路的第一输出电压，根据所述第一输出电压参考和所述第一输出电压产生第一反馈信号；所述第二输出控制单元接收第二负载需求信号，根据所述第二负载需求信号设定第二输出电压参考；并且所述第二输出控制单元采样所述第二反激变换电路的第二输出电压，根据所述第二输出电压参考和所述第二输出电压产生第二反馈信号。
在一些实施例中，所述第一输出控制单元接收第一负载需求信号，根据所述第一负载需求信号设定第一输出电压参考；并且所述第一输出控制单元采样所述第一反激变换电路的第一输出电流和第一输出电压，根据所述第一输出电压参考、所述第一输出电压和所述第一输出电流产生第一反馈信号；所述第二输出控制单元接收第二负载需求信号，根据所述第二负载需求信号设定第二输出电压参考；并且所述第二输出控制单元采样所述第二反激变换电路的第二输出电流和第二输出电压，根据所述第二输出电压参考、所述第二输出电压和所述第二输出电流产生第二反馈信号。
在一些实施例中，所述第一主控制单元接收所述第一反馈信号，并根据所述第一反馈信号产生驱动信号控制所述第一反激变换电路；所述第二主控制单元接收所述第二反馈信号，并根据所述第二反馈信号产生驱动信号控制所述第二反激变换电路。
在一些实施例中，所述第一输出控制单元在所述第一输出端有负载需要接入时，先控制所述第一开关关断，并且在所述第一反激变换电路的输出电压调节到负载所需的输出电压后，再控制所述第一开关开通；所述第二输出控制单元在所述第二输出端有负载需要接入时，先控制所述第二开关关断，并且在所述第二反激变换电路的输出电压调节到负载所需的输出电压后，再控制所述第二开关开通。
在一些实施例中，所述第一输出端符合USB PD Type-C要求，所述第二输出端符合USB PD Type-C要求。
在一些实施例中，所述第一输出控制单元与所述第二输出控制单元之间通信连接，从而互相交换各自所对应的反激变换电路的输出电压和输出功率信息。
在一些实施例中，所述第一输出控制单元和所述第二输出控制单元之间的通信方式包括：SPI，I2C或者USART，或者所述第一输出控制单元和所述第二输出控制单元通过GPIO口按半双工或全双工通信方式连接。
在一些实施例中，所述第一主控制单元和所述第二主控制单元是独立的或者集成在一起；所述第一输出控制单元和所述第二输出控制单元是独立的或者集成在一起。
在一些实施例中，所述第一主控制单元和所述第一输出控制单元是独立的或者集成在一起；所述第二主控制单元和所述第二输出控制单元是独立的或者集成在一起。
在一些实施例中，所述第一主控制单元、所述第一输出控制单元、所述第二主控制单元和所述第二输出控制单元各自是独立的或者一起集成在一起。
根据本发明实施例的第一方面，提供了一种上述技术方案中的电源适配器的控制方法，其中，所述第一反激变换电路和所述第二反激变换电路中的一个为已投入工作，一个为待响应，该方法包含：根据所述已投入工作的反激变换电路的输出功率的实际值，电源适配器的额定总功率，以及所述待响应的反激变换电路的输出功率的期望值，计算并输出所述待响应的反激变换电路的输出功率的实际值。
在一些实施例中，所述待响应的反激变换电路投入前，所述已投入工作的反激变换电路的输出功率根据负载需求进行调节，并且保证所述已投入工作的反激变换电路的输出功率不大于所述电源适配器的额定输出功率。
在一些实施例中，若所述已投入工作的反激变换电路的输出功率的实际值与所述待响应的反激变换电路的输出功率的期望值之和小于或者等于所述电源适配器的额定输出功率，则控制所述待响应的反激变换电路的输出功率的实际值等于期望值。
在一些实施例中，若所述已投入工作的反激变换电路的输出功率的实际值与所述待响应的反激变换电路的输出功率的期望值之和大于所述电源适配器的额定输出功率，则控制所述待响应的反激变换电路的输出功率的实际值为所述电源适配器的额定输出功率减去所述已投入工作的反激变换电路的输出功率的实际值。
在一些实施例中，若先投入工作的反激变换电路的输出功率减小ΔP，则后投入工作的反激变换电路的输出功率增加ΔP，并且保证后投入工作的反激变换电路的输出功率不超过所述期望值。
在一些实施例中，若所述已投入工作的反激变换电路的输出功率的实际值与所述待响应的反激变换电路的输出功率的期望值之和大于所述电源适配器的额定输出功率，则重新分配已投入工作的反激变换电路的输出功率的实际值，并且控制所述待响应的反激变换电路的输出功率的实际值等于所述电源适配器的额定输出功率减去所述已投入工作的反激变换电路重新分配的输出功率的实际值。
在一些实施例中，所述待响应的反激变换电路投入工作后，两个反激变换电路的输出功率之和不大于所述电源适配器的额定输出功率。
本发明实施例中的电源适配器及其控制方法，通过在电源适配器中设置第一反激变换电路和第二反激变换电路，并将电源适配器的第一输出端和第二输出端分别与第一反激变换电路和第二反激变换电路对应连接，以实现对第一输出端和第二输出端的输出功率的单独调节，以满足不同负载设备的需求，并且可以使得各个输出端的功率可以灵活分配。两个独立控制的反激变换电路共用一套整流电路和母线电容等，拓扑结构简单；并且本发明的简化系统架构设计，缩短产品研发时间，模块化利于工厂自动化生产。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本发明。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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的附图。
图1示意性示出相关技术中一种电源适配器的电路结构示意图；
图2示意性示出相关技术中另一种电源适配器的电路结构示意图；
图3示意性示出本发明一种实施例的电源适配器的电路结构示意图；
图4示意性示出本发明另一种实施例的电源适配器的电路结构示意图；
图5示意性示出本发明又一种实施例的电源适配器的电路结构示意图；
图6示意性示出本发明又一种实施例的电源适配器的电路结构示意图；
图7示意性示出本发明又一种实施例的电源适配器的电路结构示意图；
图8示意性示出本发明又一种实施例的电源适配器的电路结构示意图；
图9示意性示出本发明又一种实施例的电源适配器的电路结构示意图；
图10示意性示出本发明又一种实施例的电源适配器的电路结构示意图；
图11示意性示出本发明另一种实施例的电源适配器的控制方法的流程图。
具体实施方式
现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施方式；相反，提供这些实施方式使得本发明将全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。图中相同的附图标记表示相同或类似的结构，因而将省略它们的详细描述。
虽然本说明书中使用相对性的用语，例如“上”“下”来描述图标的一个组件对于另一组件的相对关系，但是这些术语用于本说明书中仅出于方便，例如根据附图中所述的示例的方向。能理解的是，如果将图标的装置翻转使其上下颠倒，则所叙述在“上”的组件将会成为在“下”的组件。当某结构在其它结构“上”时，有可能是指某结构一体形成于其它结构上，或指某结构“直接”设置在其它结构上，或指某结构通过另一结构“间接”设置在其它结构上。
用语“一个”、“一”、“所述”、“所述”和“至少一个”用以表示存在一个或多个要素/组成部分/等；用语“包括”和“具有”用以表示开放式的包括在内的意思并且是指除了列出的要素/组成部分/等之外还可存在另外的要素/组成部分/等；用语“第一”、“第二”和“第三”等仅作为标记使用，不是对其对象的数量限制。
本示例实施方式中提供了一种电源适配器及其控制方法，以实现电源适配器的输出端口的输出电压和输出功率独立控制。本发明实施例提供的电源适配器包括一整流电路和母线电容，整流电路的输入侧连接至输入电源，输出侧连接母线电容；以及多个反激变换电路，其各个反激变换电路的输入端彼此并联连接于母线电容的两端，其输出端分别与一输出端连接，通过各自的输出端向对应负载供电。
具体的，在一实施例中，如图3所示，本发明实施例提供的电源适配器包括一输入端IN、第一输出端OUT1和第二输出端OUT2，还包括：整流电路110，其输入端与电源适配器的输入端IN连接；母线电容120，连接于整流电路110的输出端；第一反激变换电路131和第二反激变换电路132的输入端彼此并联，并且与母线电容120连接，第一反激变换电路131和第二反激变换电路132的输出端与第一输出端OUT1和第二输出端OUT2对应耦接。
在本发明实施例中，通过对不同反激变换器的输出进行控制，就可以控制电源适配器的不同输出端的输出电压和输出功率，从而使得电源适配器可以适用于更多的用电设备和用电场景。
在本发明实施例的电源适配器中，第一反激变换电路131和第二反激变换电路132共用一套整流电路110和母线电容120。其中，整流电路110包括EMI滤波器和整流桥，本案不以此为限。
在本发明实施例中，电源适配器中仅包含两个反激变换电路，但在实际应用中，并不局限于此，电源适配器中可以包含三个或者更多个反激变换电路。
在本发明实施例中，每个反激变换电路对应耦接电源适配器的一个输出端，但实际应用中，也并不局限于此，每个反激变换电路也可以对应耦接电源适配器的两个或者更多个输出端，但是同一个反激变换器对应的电源适配器的两个或多个输出端的输出电压将不能独立调整。
在一些实施例中，第一反激变换电路和第二反激变换电路中的至少一个的最大输出功率大于电源适配器额定输出功率的一半。在一些实施例中，第一反激变换电路和第二反激变换电路的最大输出功率可以均可以大于电源适配器额定输出功率的一半。在另一些实施例中，第一反激变换电路和第二反激变换电路也可以具有不同的最大输出功率。
在一些实施例中，第一反激变换电路和第二反激变换电路的输出电压和输出功率均可调，并且可以独立控制。为减少成本，在电源适配器应用于仅需要一个功率可变的供电端的用电场景中，也可以仅设计一个反激变换电路的输出电压和输出功率可调，另一个反激变换电路的输出电压固定。两个反激变换电路的输出电压和输出功率均可调时，可以使得电源适配器为更多种类用电需求的用电设备供电。
在一些实施例中，第一反激变换电路和第二反激变换电路的输出电压可以包括5V、9V、12V、15V或者20V，本案不以此为限，在其他一些实施例中，也可以包括其他输出电压值。并且第一反激变换电路的输出电压可以大于、等于或者小于第二反激变换电路的输出电压。因为第一反激变换电路和第二反激变换电路可以独立控制，所以第一输出端和第二输出端的输出电压和输出功率可以根据用电设备的不同进行独立调整。需要注意的是，当两个反激变换电路同时工作时，两者的输出功率之和不大于电源适配器的额定输出功率。
进一步的，在一些实施例中，第一反激变换电路的输出端通过第一开关与第一输出端连接，第二反激变换电路的输出端通过第二开关和第二输出端连接。具体的，如图4所示，第一反激变换电路131的输出端通过第一开关141与第一输出端OUT1连接，第二反激变换电路132的输出端通过第二开关142和第二输出端OUT2连接。在一些实施例中，第一开关141和第二开关142可以是金属氧化物半导体场效应管或者GaN晶体管。进一步的金属氧化物半导体场效应管可以为P型金属氧化物半导体场效应管，即PMOS，也可以为N型金属氧化物半导体场效应管，即NMOS。
除金属氧化物半导体场效应管之外，第一反激变换电路和第二反激变换电路的输出端也可以分别通过其它半导体开关与第一输出端和第二输出端对应连接，本案不以此为限。
进一步的，第一反激变换电路131和第二反激变换电路132可以由不同的主控制单元控制工作，不同的主控制单元之间也可以进行通讯。具体的，如图5所示，电源适配器还包括第一主控制单元161和第二输主控制单元162，第一主控制单元161控制第一反激变换电路131工作，第二主控制单元162控制第二反激变换电路132工作。
进一步的，第一开关141和第二开关142可以由不同的输出控制单元控制工作，不同的输出控制单元之间通信连接。具体的，如图5所示，电源适配器还包括第一输出控制单元151和第二输出控制单元152，第一输出控制单元151控制第一开关141的通断，第二输出控制单元152控制第二开关142的通断，第一输出控制单元151和第二输出控制单元152互相通信，互相交换各自所对应的反激变换电路的工作信息，从而各自都知道彼此的输出电压、输出功率及其他工作状态信息等。
第一输出控制单元151和第二输出控制单元152之间的通信方式可以为以下任一种：SPI，I2C或者USART；或者不同的输出控制单元通过GPIO口按半双工或全双工通信方式连接。需要说明的是，本案通讯方式不以此为限。
这里，第一、第二输出控制单元可以设置在第一反激变换电路和第二反激变换电路的模块中，也可以独立于第一反激变换电路和第二反激变换电路模块之外。
具体的，如图5所示，第一输出控制单元151和第二输出控制单元152与相应的第一反激变换电路131和第二反激变换电路132的输出端连接，分别采样第一反激变换电路131和第二反激变换电路132的输出电流和输出电压。具体的，第一输出控制单元151还接收反映负载需求的第一负载需求信号Signal1，根据第一负载需求信号Signal1产生第一输出电压参考，并且第一输出控制单元151根据第一输出电压参考以及采样得到的第一输出电压Vo1相应产生第一反馈信号VFB1输出给第一主控制单元161，第一主控制单元161根据第一反馈信号VFB1控制第一反激变换电路131。同样的，第二输出控制单元152还接收反映负载需求的第二负载需求信号Signal2，根据第二负载需求信号Signal2产生第二输出电压参考，并且第二输出控制单元152根据第二输出电压参考以及采样得到的第二输出电压Vo2相应产生第二反馈信号VFB2输出给第二主控制单元162，从而第二主控制单元162根据第二反馈信号VFB2控制第二反激变换电路132。
进一步的，第一输出控制单元151和第二输出单元152还分别控制第一开关141和第二开关142的通断。在一些实施例中，第一输出控制单元151根据第一输出电流Io1控制第一开关141的开通和关断，第二输出控制单元152根据第二输出电流Io2控制第二开关142开通和关断。当第一开关141或第二开关142导通时，其对应的电源适配器的输出端与对应反激变换电路连接；当第一开关141或第二开关142关断时，其对应的电源适配器的输出端与对应反激变换电路关断。
在一些实施例中，第一输出控制单元151在第一输出端OUT1有负载需要接入时，先控制第一开关141关断，并且在第一反激变换电路131的输出电压调节到负载所需的输出电压时，再控制第一开关141开通；同样的，第二输出控制单元152在第二输出端OUT2有负载需要接入时，先控制第二开关142关断，并且在第二反激变换电路132的输出电压调节到负载所需的输出电压时，再控制第二开关142开通。
在一些实施例中，第一输出端、第二输出端输出端口可以为USB Type C接口；进一步的，在一些实施例中，第一输出端、第二输出端符合USB PD Type-C要求，即USB Type-C端口的设备有一个开放的快速充电标准，称为USB Power Delivery(USB-PD)。
在其他一些实施例中，第一输出控制单元151还可以根据第一输出电压参考、以及采样得到的第一输出电流Io1和第一输出电压Vo1产生第一反馈信号VFB1输出给第一主控制单元161，同样的，第二输出控制单元152根据第二输出电压参考以及采样得到的第二输出电流Io2和第二输出电压Vo2产生第二反馈信号VFB2输出给第二主控制单元162，本案不以此为限。
电源适配器在第一反激变换电路131和第二反激变换电路141之外，还可以包括其它反激变换电路，每个反激变换电路都通过一个对应的开关与电源适配器的一个对应的输出端口连接。这样电源适配器也可以包括三个或三个以上输出控制单元，每个输出控制单元对应控制一个开关工作。另外电源适配器还可以包括三个或三个以上主控制单元，每个主控制单元对应控制一个反激变换电路工作。具体地，主控制单元与对应的反激变换电路一一对应并电性连接，接收相应的输出反馈信号，并根据反馈信号控制对应的反激变换电路工作。
在一些实施例中，第一输出控制单元151和第二输出控制单元152可以是独立的，也可以集成在一起。例如第一输出控制单元151和第二输出控制单元152可以是独立的控制芯片，或者也可以集成在同一个芯片中。
在一些实施例中，各个开关还可以由同一个输出控制单元控制工作。如图6所示，第一开关141和第二开关142均由第三输出控制单元153控制工作。第三输出控制单元152与第一反激变换电路131和第二反激变换电路132的输出端连接，分别采样第一反激变换电路131和第二反激变换电路132的输出电流和输出电压，并且分别接收反映不同设备需求的负载需求信号，并且相应输出第一反馈信号VFB1、第二反馈信号VFB2给第一主控制单元161、第二主控制单元162。进一步的，第一开关141和第二开关142也在第三输出控制单元153的控制下导通或关断。
进一步的，在一些实施例中，各个反激变换电路可以由同一个主控制单元控制工作。如图7所示，电源适配器包括第三主控制单元163，第三主控制单元163与第一输出控制单元151、第二输出控制单元152、第一反激变换电路131和第二反激变换电路132电性连接，其接收第一输出控制单元151输出的第一反馈信号VFB1和第二输出控制单元152输出的第二反馈信号VFB2，并根据相应的反馈信号控制第一反激变换电路131和第二反激变换电路132工作。
在一些实施例中，各个反激变换电路可以由同一个主控制单元控制工作，各个输出端开关也可以由同一个输出控制单元控制工作。如图8所示，电源适配器包括一个第三主控制单元163和一个第三输出控制单元153，第三主控制单元163控制第一反激变换电路131和第一反激变换电路131的工作状态，第三输出控制单元153控制第一开关141和第二开关142的开通与关断。
电源适配器在第一反激变换电路131和第二反激变换电路141之外，还可以包括其它反激变换电路，所有反激变换电路可以由同一个主控制单元控制，该主控制单元与每个反激变换电路都电性连接工作。同样的，所有反激变换电路输出端的开关也可以由同一个输出控制单元控制，本案不以此为限。
在本发明实施例中，上述实施例中的第一反激变换电路和第一开关可以由一个控制单元控制，第二反激变换电路和第二开关可以由一个控制单元控制。具体的，如图9所示，电源适配器包括第一控制单元171和第二控制单元172，第一控制单元171与第一反激变换电路131和第一开关141电性连接，第二控制单元172与第二反激变换电路132和第二开关142电性连接。第一控制单元171接收第一负载需求信号Signal1，并且采样第一反激变换电路131的输出电压Vo1和输出电流Io1，第一控制单元171控制第一反激变换电路131和第一开关141；第二控制单元17接收第二负载需求信号Signal2，并且采样第二反激变换电路132的输出电压Vo2和输出电流Io2，第二控制单元172控制第二反激变换电路132和第一开关142。
在本发明实施例中，上述实施例中的输出控制单元和主控制单元的功能还可以由一个统一的控制单元实现。该控制单元电性连接于第一反激变换电路和第二反激变换电路以及相应的第一开关、第二开关，控制单元接收负载需求信号，采样第一反激变换电路和第二反激变换电路的输出电压，并相应计算产生反馈信号，并根据反馈信号控制第一反激变换电路和第二反激变换电路；以及采样第一反激变换电路和第二反激变换电路的输出电流，相应控制输出端处开关的通断。
具体的，如图10所示，电源适配器包括一控制单元180，控制单元180分别与第一反激变换电路131、第二反激变换电路132、第一开关141和第二开关142连接，控制单元180接收第一负载需求信号Signal1和第二负载需求信号Signal2，并且采样第一反激变换电路131的第一输出电流Io1和输出电压Vo1、第二反激变换电路132的第二输出电流Io2和输出电压Vo2。在一些实施例中，控制单元180根据负载需求信号Signal1、Signal2以及输出电压Vo1、Vo2相应得到第一反馈信号VFB1、第二反馈信号VFB2，根据相应的反馈信号控制第一反激变换电路131、第二反激变换电路132工作。在另一些实施例中，控制单元可以根据负载需求信号Signal1、Signal2、采样得到的输出电流Io1、Io2以及输出电压Vo1、Vo2计算产生相应的反馈信号控制。进一步的，在另一些实施例中，控制单元180还可以根据第一输出电流Io1、第二输出电流Io2控制第一开关141和第二开关142导通和关断。本案不以此为限。
本发明实施例提供了一种电源适配器的控制方法，其中，第一反激变换电路和第二反激变换电路中的一个为已投入工作的反激变换电路，一个为待响应反激变换电路。在一些实施例中，已投入工作的反激变换电路可以认为是其输出端需要首先考虑满足功率需求的反激变换电路，待响应的反激变换电路可以认为是其输出端不需要首先满足功率需求。具体的，该方法包含：根据已投入工作的反激变换电路的输出功率的实际值，电源适配器的额定输出功率，以及待响应的反激变换电路的输出功率的期望值，计算并输出待响应的反激变换电路的输出功率的实际值。
在本发明实施例的技术方案中，根据反激变换电路的输出功率的实际值和期望值、电源适配器的额定输出功率计算并反激变换电路的输出功率的实际值，这样可以灵活设定不同反激变换电路的输出功率，以适应不同用电需求的用电设备。
在一些实施例中，待响应的反激变换电路投入前，即只有一个反激变换电路在工作时，已投入工作的反激变换电路的输出功率根据负载需求进行调节，即负载需要多少功率，反激变换电路提供多少功率。但是需要注意的是，要保证已投入工作的反激变换电路的输出功率不大于电源适配器的额定输出功率。
进一步的，若已投入工作的反激变换电路的输出功率的实际值Po(OUT1)与待响应的反激变换电路的输出功率的期望值Pexp(OUT2)之和小于或者等于电源适配器的额定输出功率Pe，即Po(OUT1)+Pexp(OUT2)≤Pe，则控制待响应的反激变换电路的输出功率的实际值Po(OUT2)等于期望值Pexp(OUT2)。若已投入工作的反激变换电路的输出功率的实际值Po(OUT1)与待响应的反激变换电路的输出功率的期望值Pexp(OUT2)之和大于电源适配器的额定输出功率Pe，则控制待响应的反激变换电路的输出功率的实际值Po(OUT2)为电源适配器的额定输出功率Pe减去已投入工作的反激变换电路的输出功率的实际值Po(OUT1)，即控制Po(OUT2)＝Pe-Po(OUT1)。
例如以图5电路结构为例，假设第一输出端OUT1连接有负载，即第一反激变换电路131已投入工作，此时第二输出端OUT2有负载需要接入，第二输出控制单元152接收第二负载需求信号Signal2，并且第一输出控制单元151与第二输出控制单元152会通信交换信息。例如，第二输出控制单元152根据第二负载需求信号Signal2确认第二输出端OUT2的负载需求，即期望值Pexp(OUT2)，并且第二输出控制单元152接收第一输出控制单元151发送的第一反激变换电路此时的输出功率为Po(OUT1)。具体的，如图11所示，第二输出控制单元152判断第一反激变换电路此时的输出功率为Po(OUT1)与第二反激变换电路的输出功率的期望值Pexp(OUT2)之和与电源适配器的额定输出功率Pe的大小。若Po(OUT1)+Pexp(OUT2)≤Pe，则第二主控制单元162控制待响应的反激变换电路的输出功率的实际值Po(OUT2)等于期望值Pexp(OUT2)进行工作。若Po(OUT1)+Pexp(OUT2)＞Pe，则第二主控制单元162控制待响应的反激变换电路的输出功率的实际值为Po(OUT2)＝Pe-Po(OUT1)。
需要注意的是，待响应的反激变换电路投入工作后，即两个反激变换电路同时工作时，两个反激变换电路的输出功率之和不大于所述电源适配器的额定输出功率。
进一步的，在一些实施例中，若第一台用电设备的功率需求减小△P，使得第一反激变换电路的输出功率的实际值Po(OUT1)减小△P，若第二反激变换电路输出没有达到预期值，则减小的功率可以分配给第二台用电设备，即第二反激变换电路的输出功率的实际值Po(OUT2)增加△P。但是要保证Po(OUT2)不超过Pexp(OUT2)，以及保证Po(OUT1)+Po(OUT2)小于等于Pe。在另一些实施例中，在两台设备都正常工作的情况下，若此时其中一台用电设备的功率需求增加，则只要保证两个反激变换电路的输出功率的实际值之和不超过额定输出功率，系统可以将剩余的功率分配给该设备。
在其他一些实施例中，若已投入工作的反激变换电路的输出功率的实际值Po(OUT1)与待响应的反激变换电路的输出功率的期望值Pexp(OUT2)之和大于电源适配器的额定输出功率Pe，则控制单元还可以重新分配已投入工作的反激变换电路的输出功率，例如可以减小已投入工作的反激变换电路的输出功率，使得已投入工作的反激变换电路的输出功率实际值为P’o(OUT1)；进一步的，此时可以控制待响应的反激变换电路的输出功率的实际值Po(OUT2)为电源适配器的额定输出功率Pe减去重新分配功率后的反激变换电路的输出功率的实际值P’o(OUT1)，即Po(OUT2)＝Pe-P’o(OUT1)。至于已投入工作的反激变换电路的输出功率减少多少，具体如何分配功率可以根据实际情况进行调整，本案不以此为限。实际中可以根据负载类型，负载需求等进行输出端口的输出功率分配，只要保证多个输出端口的输出功率之和不超过电源适配器的额定输出功率。
在实际的电源适配器的应用中，第一输出端、第二输出端可以为USB Type C接口，可以支持USB PD2.0、USB PD 3.0快速充电协议，支持5V、9V、12V、15V、20V，最大输出电流5A，支持100V-240V～50Hz/60Hz全球电压，兼顾大多数的USB-C型手机、笔记本、平板电脑等。例如，在一实施例中，假设电源适配器的额定输出功率配置为60W，该额定输出功率本案不以此为限。其中，第一输出端OUT1支持不超过额定总功率60W的各种负载设备需求，第二输出端OUT2支持不超过额定总功率60W的各种负载设备需求。
原则上，无论什么条件下，两个反激变换电路的输出功率之和都不能超过电源适配器的额定输出功率。进一步的，两个反激变换电路的输出功率分配之后，后续接入的用电设备不能从其他支路取电。这样，可以保证已投入工作的反激变换电路具有较高的优先级，后接入的用电设备不能影响已投入工作的反激变换电路对应的用电设备。
本发明实施例中的电源适配器及其控制方法，通过在电源适配器中设置第一反激变换电路和第二反激变换电路，并将电源适配器的第一输出端和第二输出端分别与第一反激变换电路和第二反激变换电路对应连接，以实现对第一输出端和第二输出端的输出功率的单独调节。
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本发明的其它实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由所附的权利要求指出。

Claims (24)

1.一种电源适配器，所述电源适配器包括一输入端、第一输出端和第二输出端，其特征在于，还包括：
整流电路，其输入端与所述电源适配器的输入端连接；
母线电容，并联连接于所述整流电路的输出端；
第一反激变换电路和第二反激变换电路，其输入端彼此并联连接于所述母线电容，所述第一反激变换电路和所述第二反激变换电路的输出端与所述第一输出端和所述第二输出端一一对应耦接；
所述第一反激变换电路的控制和第二反激变换电路的控制是彼此独立的；
第一反激变换电路的输出端与第二反激变换电路的输出端各自的输出电压和/或输出功率是单独可调的；
第一输出控制单元，用于接收第一负载需求信号，根据所述第一负载需求信号设定第一输出电压参考；并且所述第一输出控制单元采样所述第一反激变换电路的第一输出电压，根据所述第一输出电压参考和所述第一输出电压产生第一反馈信号；
第二输出控制单元，用于接收第二负载需求信号，根据所述第二负载需求信号设定第二输出电压参考；并且所述第二输出控制单元采样所述第二反激变换电路的第二输出电压，根据所述第二输出电压参考和所述第二输出电压产生第二反馈信号。
2.根据权利要求1所述的电源适配器，其特征在于，所述第一反激变换电路和所述第二反激变换电路中至少一个的最大输出功率大于所述电源适配器额定输出功率的一半。
3.根据权利要求1所述的电源适配器，其特征在于，所述第一反激变换电路和所述第二反激变换电路的输出电压包括5V、9V、12V、15V、20V。
4.根据权利要求1所述的电源适配器，其特征在于，所述第一反激变换电路的输出电压大于、等于或者小于所述第二反激变换电路的输出电压。
5.根据权利要求1所述的电源适配器，其特征在于，所述第一反激变换电路和所述第二反激变换电路同时工作时，两者的输出功率之和不大于所述电源适配器的额定输出功率。
6.根据权利要求1所述的电源适配器，其特征在于，所述第一反激变换电路通过第一开关与所述第一输出端连接，所述第二反激变换电路通过第二开关与所述第二输出端连接。
7.根据权利要求6所述的电源适配器，其特征在于，所述第一开关和所述第二开关为金属氧化物半导体场效应管或者GaN晶体管。
8.根据权利要求6所述的电源适配器，其特征在于，所述电源适配器还包括第一主控制单元，所述第一主控制单元控制所述第一反激变换电路，所述第一输出控制单元控制所述第一开关；所述电源适配器还包括第二主控制单元，所述第二主控制单元控制所述第二反激变换电路，所述第二输出控制单元控制所述第二开关。
9.根据权利要求8所述的电源适配器，其特征在于，
所述第一输出控制单元还采样所述第一反激变换电路的第一输出电流，根据所述第一输出电压参考、所述第一输出电压和所述第一输出电流产生所述第一反馈信号；
所述第二输出控制单元还采样所述第二反激变换电路的第二输出电流，根据所述第二输出电压参考、所述第二输出电压和所述第二输出电流产生所述第二反馈信号。
10.根据权利要求8或9所述的电源适配器，其特征在于，
所述第一主控制单元接收所述第一反馈信号，并根据所述第一反馈信号产生驱动信号控制所述第一反激变换电路；
所述第二主控制单元接收所述第二反馈信号，并根据所述第二反馈信号产生驱动信号控制所述第二反激变换电路。
11.根据权利要求8所述的电源适配器，其特征在于，
所述第一输出控制单元在所述第一输出端有负载需要接入时，先控制所述第一开关关断，并且在所述第一反激变换电路的输出电压调节到负载所需的输出电压后，再控制所述第一开关开通；
所述第二输出控制单元在所述第二输出端有负载需要接入时，先控制所述第二开关关断，并且在所述第二反激变换电路的输出电压调节到负载所需的输出电压后，再控制所述第二开关开通。
12.根据权利要求8所述的电源适配器，其特征在于，所述第一输出端符合USB PDType-C要求，所述第二输出端符合USB PD Type-C要求。
13.根据权利要求8所述的电源适配器，其特征在于，所述第一输出控制单元与所述第二输出控制单元之间通信连接，从而互相交换各自所对应的反激变换电路的输出电压和输出功率信息。
14.根据权利要求13所述的电源适配器，其特征在于，所述第一输出控制单元和所述第二输出控制单元之间的通信方式包括：SPI，I2C或者USART，或者所述第一输出控制单元和所述第二输出控制单元通过GPIO口按半双工或全双工通信方式连接。
15.根据权利要求10所述的电源适配器，其特征在于，所述第一主控制单元和所述第二主控制单元是独立的或者集成在一起；所述第一输出控制单元和所述第二输出控制单元是独立的或者集成在一起。
16.根据权利要求10所述的电源适配器，其特征在于，所述第一主控制单元和所述第一输出控制单元是独立的或者集成在一起；所述第二主控制单元和所述第二输出控制单元是独立的或者集成在一起。
17.根据权利要求10所述的电源适配器，其特征在于，所述第一主控制单元、所述第一输出控制单元、所述第二主控制单元和所述第二输出控制单元各自是独立的或者一起集成在一起。
18.一种如权利要求1-17任一项所述的电源适配器的控制方法，其特征在于，所述第一反激变换电路和所述第二反激变换电路中的一个为已投入工作，一个为待响应，该方法包含：
根据所述已投入工作的反激变换电路的输出功率的实际值，电源适配器的额定输出功率，以及所述待响应的反激变换电路的输出功率的期望值，计算并输出所述待响应的反激变换电路的输出功率的实际值；
所述第一反激变换电路的控制和第二反激变换电路的控制是彼此独立的；
第一反激变换电路的输出端与第二反激变换电路的输出端各自的输出电压和/或输出功率是单独可调的；
第一输出控制单元接收第一负载需求信号，根据所述第一负载需求信号设定第一输出电压参考；并且所述第一输出控制单元采样所述第一反激变换电路的第一输出电压，根据所述第一输出电压参考和所述第一输出电压产生第一反馈信号；
第二输出控制单元接收第二负载需求信号，根据所述第二负载需求信号设定第二输出电压参考；并且所述第二输出控制单元采样所述第二反激变换电路的第二输出电压，根据所述第二输出电压参考和所述第二输出电压产生第二反馈信号。
19.根据权利要求18所述的控制方法，所述待响应的反激变换电路投入前，所述已投入工作的反激变换电路的输出功率根据负载需求进行调节，并且保证所述已投入工作的反激变换电路的输出功率不大于所述电源适配器的额定输出功率。
20.根据权利要求18所述的控制方法，若所述已投入工作的反激变换电路的输出功率的实际值与所述待响应的反激变换电路的输出功率的期望值之和小于或者等于所述电源适配器的额定输出功率，则控制所述待响应的反激变换电路的输出功率的实际值等于期望值。
21.根据权利要求18所述的控制方法，若所述已投入工作的反激变换电路的输出功率的实际值与所述待响应的反激变换电路的输出功率的期望值之和大于所述电源适配器的额定输出功率，则控制所述待响应的反激变换电路的输出功率的实际值等于所述电源适配器的额定输出功率减去所述已投入工作的反激变换电路的输出功率的实际值。
22.根据权利要求21所述的控制方法，若先投入工作的反激变换电路的输出功率减小ΔP，则后投入工作的反激变换电路的输出功率增加ΔP，并且保证后投入工作的反激变换电路的输出功率不超过所述期望值。
23.根据权利要求18所述的控制方法，若所述已投入工作的反激变换电路的输出功率的实际值与所述待响应的反激变换电路的输出功率的期望值之和大于所述电源适配器的额定输出功率，则重新分配已投入工作的反激变换电路的输出功率的实际值，并且控制所述待响应的反激变换电路的输出功率的实际值等于所述电源适配器的额定输出功率减去所述已投入工作的反激变换电路重新分配的输出功率的实际值。
24.根据权利要求18-23任一项所述的控制方法，所述待响应的反激变换电路投入工作后，两个反激变换电路的输出功率之和不大于所述电源适配器的额定输出功率。
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