CN115189584A - 电源电路、电路控制方法、电源装置和电子设备 - Google Patents

电源电路、电路控制方法、电源装置和电子设备 Download PDF

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CN115189584A CN202210688713.6A CN202210688713A CN115189584A CN 115189584 A CN115189584 A CN 115189584A CN 202210688713 A CN202210688713 A CN 202210688713A CN 115189584 A CN115189584 A CN 115189584A
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voltage
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张晨松
李建国
张锦
纪策
田晨
张加亮
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Abstract

本申请涉及一种上述电源电路、电路控制方法、电源装置和电子设备,通过将储能电路并联连接到整流电路与稳压电路之间,并根据整流电路的输出功率和稳压电路的输入功率调整工作模式,使得在需要存储能量时才会有能量流入储能电路,以及在需要释放能量时才会有能量从储能电路流出。另一方面,通过变换电路根据整流电路的输入电压的变化而调整变换电路的输出功率,使得变换电路的输出功率可以随着整流电路的输入电压(或者输入功率)的变化而变化,因此,不仅可以使得电源电路灵活地适用于多种场景,而且本申请实施例的储能电路的储能容量需求进一步地减小,从而可以减小电源电路的体积。

Description

电源电路、电路控制方法、电源装置和电子设备
技术领域
本申请涉及电路技术领域,特别是涉及一种电源电路、电路控制方法、电源装置和电子设备。
背景技术
随着电路技术的发展,电源电路的结构和功能越来越完善。
传统技术中,电源电路中的整流电路的输入功率为随时间变化的,电源电路中的稳压电路的输入功率通常为恒定的,因此,整流桥电路与稳压电路之间串联设置有功率因数校正(Power Factor Correction,PFC)电路,用于存储能量和释放能量。
传统技术中,电源电路的稳压电路的输出功率也通常为恒定值。
发明内容
基于此,有必要针对上述技术问题,提供一种能够灵活地适用于多种场景的电源电路、电路控制方法、电源装置和电子设备。
第一方面,本申请提供了一种电源电路,电源电路包括:整流电路、储能电路、稳压电路和变换电路;储能电路分别与整流电路和稳压电路并联连接,变换电路分别与稳压电路和整流电路连接;
整流电路,用于将输入的交流电转换为直流电;
储能电路,用于根据整流电路的输出功率和稳压电路的输入功率调整工作模式;其中,工作模式包括充电模式、放电模式和非工作模式;
稳压电路,用于根据储能电路的工作模式对整流电路的输出电压进行稳压变换;
变换电路,用于根据整流电路的输入电压调整变换电路的输出功率。
第二方面,本申请还提供了一种电路控制方法,电路控制方法应用于上述第一方面的电源电路,该方法包括:
整流电路将输入的交流电转换为直流电;
储能电路根据整流电路的输出功率和稳压电路的输入功率调整工作模式;其中,工作模式包括充电模式、放电模式和非工作模式;
稳压电路根据储能电路的工作模式对整流电路的输出电压进行稳压变换;
变换电路根据整流电路的输入电压调整变换电路的输出功率。
第三方面,本申请还提供了一种电源装置,包括上述第一方面的电源电路。
第四方面,本申请还提供了一种电子设备,包括上述第三方面的电源装置。
上述电源电路、电路控制方法、电源装置和电源设备,一方面通过将储能电路并联连接到整流电路与稳压电路之间,并根据整流电路的输出功率和稳压电路的输入功率调整工作模式,使得在需要存储能量时才会有能量流入储能电路,以及在需要释放能量时才会有能量从储能电路流出,因此,本申请实施例提供的电源电路中只有少部分能量会经过储能电路,相对于传统技术中PFC电路,本申请实施例提供的储能电路的储能容量需求较小。另一方面,通过变换电路根据整流电路的输入电压的变化而调整变换电路的输出功率,使得变换电路的输出功率可以随着整流电路的输入电压(或者输入功率)的变化而变化,因此,不仅可以使得电源电路灵活地适用于多种场景,丰富了本申请实施例的电源电路的可适用场景,而且本申请实施例的储能电路的储能容量需求进一步地减小。综上所述,相对于传统技术中电源电路的PFC电路,本申请实施例提供的储能电路的储能容量需求较小,因此,储能电路中的储能器件的体积较小,使得储能电路的体积较小,从而可以减小电源电路的体积。
附图说明
图1为理想情况下整流电路的输入电压和输入电流的示意图;
图2为理想情况下整流电路的输入功率的示意图;
图3为传统技术中的电源电路的结构示意图;
图4为本申请一个实施例提供的电源电路的结构示意图;
图5为本申请实施例提供的变换电路的输出电流的示意图;
图6为本申请另一个实施例提供的电源电路的结构示意图;
图7为本申请另一个实施例提供的电源电路的结构示意图;
图8为本申请另一个实施例提供的电源电路的结构示意图;
图9为本申请另一个实施例提供的电源电路的结构示意图;
图10为本申请另一个实施例提供的电源电路的结构示意图;
图11为本申请另一实施例提供的电源电路的结构示意图;
图12为本申请实施例提供的电压波形Vac与对应的控制信号Csns的示意图;
图13为本申请实施例提供的变换电路的输出功率示意图;
图14为本申请实施例提供的测量波形示意图;
图15为本申请实施例提供的谐波电流分量示意图;
图16为本申请一个实施例提供的电路控制方法的流程示意图。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本申请进行进一步详细说明。应当理解,此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请,并不用于限定本申请。
可以理解,本申请所使用的术语“第一”、“第二”等可在本文中用于描述各种元件,但这些元件不受这些术语限制。这些术语仅用于将第一个元件与另一个元件区分。
应当理解的是,术语“包括/包含”或“具有”等指定所陈述的特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的存在,但是不排除存在或添加一个或更多个其他特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的可能性。
本申请实施例提供的电源电路可以应用于电子设备中。示例性地,本申请实施例中涉及的电子设备可以包括但不限于:电源适配器、饼干充电器、移动电源、手机、笔记本电脑、平板电脑、智能手表、智能手环、扫地机器、无线耳机、电动牙刷或台式电脑。
通常情况下,电源电路中的整流桥电路的输入功率为随时间变化的,电源电路中的稳压电路的输入功率通常为相对恒定的,因此,整流桥电路与稳压电路之间串联设置有PFC电路,用于存储能量和释放能量。
传统技术中,电源电路的稳压电路的输出功率也通常为恒定值,这使得传统技术中的电源电路的可适用场景比较单一,不够灵活。
本申请实施例的电源电路中,变换电路根据整流电路的输入电压的变化而调整变换电路的输出功率,使得变换电路的输出功率可以随着整流电路的输入电压的变化而变化,从而可以灵活地适用于多种场景,丰富了本申请实施例的电源电路的可适用场景。
需要说明的是,本申请实施例中涉及的变换电路的输出功率可以随着整流电路的输入电压的变化而变化可以包括但不限于:变换电路的输出功率可以随着整流电路的输入电压的变化而相应地时刻变化,或者,变换电路的输出功率可以随着整流电路的输入电压的变化而部分时刻变化。
另外,传统技术中的PFC电路的功能是为了使电源电路(及其负载电路)的表现相对于交流电源而言更像一个纯电阻,具体来说就是使得电源电路的输入电压和输入电流(或者说整流电路的输出电压和输出电流)尽可能地同相位
Figure BDA0003700725680000043
并尽可能地减少高次谐波(In)的产生。其中,总谐波失真可以通过如下公式(1)表示,PF可以通过如下公式(2)表示。
Figure BDA0003700725680000041
其中,THD代表总谐波失真,In代表第n次谐波电流,I1代表基波电流。当然,总谐波失真还可以通过上述公式(1)的其它变形或等效公式表示,本申请实施例中对此并不作限定。
Figure BDA0003700725680000042
当然,PF还可以通过上述公式(2)的其它变形或等效公式表示,本申请实施例中对此并不作限定。
理想情况下,电源电路中的整流电路的输入电流随着输入电压的变化而变化。图1为理想情况下整流电路的输入电压和输入电流的示意图,如图1所示,当输入电压变大时,输入电流相应的变大;当输入电压变小时,输入电流相应的变小。
图2为理想情况下整流电路的输入功率的示意图,如图2所示,理想情况下的整流电路的输入功率的波形为正旋波。
图3为传统技术中的电源电路的结构示意图,如图3所示,PFC电路串接在整流电路与稳压电路之间,其中,PFC电路中电容的两端串接在稳压电路的两个输入端。由于电源电路中的大部分能量都需要经过PFC电路,因此,PFC电路中的储能容量需求比较大,因此,PFC电路中电容和电感的体积较大,导致PFC电路体积较大,从而使得电源电路体积较大。
本申请实施例中,一方面通过将储能电路并联连接到整流电路与稳压电路之间,通过在检测到需要存储能量时才会有能量流入储能电路,以及在检测到需要释放能量时才会有能量从储能电路流出。另一方面,变换电路根据整流电路的输入电压的变化而调整变换电路的输出功率,使得变换电路的输出功率可以随着整流电路的输入电压(或者输入功率)的变化而变化,因此,本申请实施例的储能电路所需存储的能量或者释放的能量可以进一步地减小。综上所述,相对于传统技术中电源电路的PFC电路,本申请实施例提供的储能电路的储能容量需求较小,因此,储能电路中的储能器件的体积较小,使得储能电路的体积较小,从而可以减小电源电路的体积。
本申请实施例中涉及的各开关管可以包括但不限于金氧半场效晶体管(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor,MOS管)或者利用氮化镓(GaN)材料制备出的开关管,例如,金属-半导体场效应晶体管(Metal-Semiconductor Field EffectTransistor,MESFET)、异质结场效应晶体管(HFET)或者调制掺杂场效应晶体管(MODFET)等。
为了便于理解,本申请下述实施例中以各开关管为NMOS晶体管为例对电源电路进行介绍。
在一个实施例中,图4为本申请一个实施例提供的电源电路的结构示意图,如图4所示,本申请实施例中的电源电路可以包括:整流电路40、储能电路41、稳压电路42和变换电路43。其中,储能电路41分别与整流电路40和稳压电路42并联连接(即储能电路41并联连接到整流电路40与稳压电路42之间),变换电路43分别与稳压电路42和整流电路40连接。
本申请实施例中的整流电路40,用于将输入的交流电转换为直流电;储能电路41,用于根据整流电路40的输出功率和稳压电路42的输入功率调整工作模式;其中,工作模式可以包括充电模式、放电模式和非工作模式。其中,储能电路41处于充电模式时,储能电路41中的储能器件存储能量;储能电路21处于放电模式时,储能电路41中的储能器件释放能量;储能电路21处于非工作模式时,储能电路41中的储能器件既不存储能量也不释放能量。
应理解,本申请实施例中,储能电路41可以通过第一检测电路检测整流电路40的输出功率和稳压电路42的输入功率。示例性地,第一检测电路可以包括但不限于:电压传感器、电流传感器,和/或,电阻分压等检测电路。
一种可能的实现方式中,储能电路41用于根据整流电路40的输出功率和稳压电路42的输入功率确定需要存储能量时,可以调整工作模式为充电模式,以便于能量流入储能电路41,从而存储到储能电路41中的储能器件。示例性地,本申请实施例中涉及的储能器件可以包括但不限于电感和电容。
另一种可能的实现方式中,储能电路41用于根据整流电路40的输出功率和稳压电路42的输入功率确定需要释放能量时,可以调整工作模式为放电模式,以便于储能电路41中的储能器件释放能量,即有能量从储能电路41流出。
另一种可能的实现方式中,储能电路41用于根据整流电路40的输出功率和稳压电路42的输入功率确定既不需要存储能量也不需要释放能量时,可以调整工作模式为非工作模式,以便于储能电路41中既不会有能量流入也不会有能量流出。
可见,本申请实施例中,通过将储能电路并联连接到整流电路与稳压电路之间,通过在检测到需要存储能量时才会有能量流入储能电路,以及在检测到需要释放能量时才会有能量从储能电路流出,因此,相对于传统技术中电源电路的PFC电路,本申请实施例提供的储能电路的储能容量需求较小,从而储能电路中的储能器件的体积较小。
本申请实施例中的稳压电路42,用于根据储能电路41的工作模式对整流电路40的输出电压进行稳压变换。示例性地,本申请实施例中的稳压电路42可以包括但不限于带变压器的DCDC(DCDC with transformer,DCX)。
本申请实施例中的变换电路43,用于根据整流电路40的输入电压调整变换电路43的输出功率,使得变换电路43的输出功率的波形随着整流电路40的输入电压(或者输入功率)的波形变化而变化。示例性地,本申请实施例中的变换电路43可以包括但不限于LVDCDC。
应理解,本申请实施例中,变换电路43可以通过第二检测电路检测整流电路40的输入电压。示例性地,第二检测电路可以包括但不限于:电压传感器或者电阻分压等检测电路。
示例性地,当整流电路40的输入电压(或者输入功率)变大时,变换电路43的输出功率相应地变大;当整流电路40的输入电压(或者输入功率)变小时,变换电路43的输出功率相应地变小。
一种可能的实现方式中,本申请实施例中,变换电路43根据整流电路40的输入电压可以通过调整变换电路43的输入电流,来调整变换电路43的输出电流,从而实现调整变换电路43的输出功率。
另一种可能的实现方式中,本申请实施例中,变换电路43根据整流电路40的输入电压可以通过调整变换电路43的输入电压,来调整变换电路43的输出电压,从而实现调整变换电路43的输出功率。
当然,变换电路43还可以通过其它方式,来调整变换电路43的输出功率,本申请实施例中对此并不作限定。
可见,本申请实施例的电源电路中,变换电路的输出功率可以随着整流电路的输入电压的变化而变化,从而可以使得电源电路灵活地适用于多种场景,丰富了本申请实施例的电源电路的可适用场景,并且通过输出脉动功率的方式,还可以消除电池极化影响,有利于延迟电池寿命。
另外,本申请实施例中,通过变换电路根据整流电路的输入电压的变化而调整变换电路的输出功率,使得变换电路的输出功率可以随着整流电路的输入电压(或者输入功率)的变化而变化,因此,本申请实施例的储能电路所需存储的能量或者释放的能量可以进一步地减小,即本申请实施例提供的储能电路的储能容量需求进一步地减小,从而储能电路中的储能器件的体积可以进一步地减小。
上述电源电路中,一方面通过将储能电路并联连接到整流电路与稳压电路之间,并根据整流电路的输出功率和稳压电路的输入功率调整工作模式,使得在需要存储能量时才会有能量流入储能电路,以及在需要释放能量时才会有能量从储能电路流出,因此,本申请实施例提供的电源电路中只有少部分能量会经过储能电路,相对于传统技术中PFC电路,本申请实施例提供的储能电路的储能容量需求较小。另一方面,通过变换电路根据整流电路的输入电压的变化而调整变换电路的输出功率,使得变换电路的输出功率可以随着整流电路的输入电压(或者输入功率)的变化而变化,因此,本申请实施例的储能电路的储能容量需求进一步地减小。综上所述,相对于传统技术中电源电路的PFC电路,本申请实施例提供的储能电路的储能容量需求较小,因此,储能电路中的储能器件的体积较小,使得储能电路的体积较小,从而可以减小电源电路的体积。
在上述实施例的基础上,本申请下述实施例中对变换电路根据整流电路的输入电压调整变换电路的输出功率的可实现方式进行介绍。
一种可能的实现方式中,变换电路43在获取到整流电路40的输入电压后,可以根据整流电路40的输入电压与预设电压阈值进行对比。应理解,变换电路43可以通过第二检测电路(如下述检测电路44)获取整流电路40的输入电压。
示例性地,变换电路43用于在整流电路40的输入电压大于第一电压阈值,或者,整流电路40的输入电压小于第二电压阈值时,调整变换电路43的输出功率可以为第一功率,使得在整流电路40的输入电压比较大时相应地变换电路43的输出功率也比较大,其中,第一电压阈值大于第二电压阈值。例如,第一电压阈值为100v,第二电压阈值为-100v。需要说明的是,本申请实施例中的第一功率可以为随着整流电路40的输入电压变化而变化的数值,或者可以为大于第一预设功率阈值的功率值。
又一示例性地,变换电路43用于在整流电路40的输入电压大于或等于第二电压阈值,且小于或等于第一电压阈值时,调整变换电路43的输出功率为第二功率(第二功率小于第一功率),使得在整流电路40的输入电压比较小时相应地变换电路43的输出功率也比较小。需要说明的是,本申请实施例中的第二功率可以为随着整流电路40的输入电压变化而变化的数值,或者可以为小于第二预设功率阈值的功率值,第二预设功率阈值小于第一预设功率阈值。
应理解,变换电路43的输出电压可以为恒定的,因此,变换电路43的输出功率的变化情况会与输出电流的变化情况类似。
图5为本申请实施例提供的变换电路的输出电流的示意图,如图5所示,变换电路43用于在整流电路40的输入电压大于第一电压阈值,或者,整流电路40的输入电压小于第二电压阈值时,可以调整变换电路43的输出功率可以为第一功率,其中,第一功率可以为大于第一预设功率阈值的相对稳定的功率值。变换电路43还用于在整流电路40的输入电压大于或等于第二电压阈值,且小于或等于第一电压阈值时,调整变换电路43的输出功率为第二功率,其中,第二功率可以为0w。
另一种可能的实现方式中,通过第二检测电路检测整流电路40的输入电压,并根据整流电路40的输入电压与预设电压阈值进行对比,然后根据对比结果向变换电路43发送相应的控制信号,从而调整变换电路43的输出功率。
图6为本申请另一个实施例提供的电源电路的结构示意图,如图6所示,本申请实施例中的电源电路还可以包括检测电路44,其中,检测电路44分别与整流电路40和变换电路43连接。示例性地,检测电路44的一端与整流电路40的输入端连接,以便于检测整流电路40的输入电压,检测电路44的另一端与变换电路43的控制端连接,以便于向变换电路43发送控制信号。
示例性地,本申请实施例中涉及的变换电路43的控制端可以包括变换电路43的使能引脚,或者变换电路43对应的控制器;当然,还可以包括变换电路43中可以用于控制变换电路43运行的其它引脚,本申请实施例中对此并不作限定。
示例性地,本申请实施例中的检测电路44用于获取整流电路40的输入电压,并在整流电路40的输入电压大于第一电压阈值,或者,整流电路40的输入电压小于第二电压阈值时,向变换电路43输出第一控制信号,以使变换电路43在接收到第一控制信号时,调整变换电路43的输出功率为第一功率。
例如,检测电路44在整流电路40的输入电压大于第一电压阈值,或者,整流电路40的输入电压小于第二电压阈值时,向变换电路43输出第一控制信号,其中,第一控制信号可以为高电平信号“1”,以使变换电路43的控制端在接收到第一控制信号时,调整变换电路43的输出功率为第一功率。
又一示例性地,本申请实施例中的检测电路44还用于在整流电路40的输入电压大于或等于第二电压阈值,且小于或等于第一电压阈值时,向变换电路43输出第二控制信号,以使变换电路43在接收到第二控制信号时,调整变换电路43的输出功率为第二功率。
例如,检测电路44在整流电路40的输入电压大于或等于第二电压阈值,且小于或等于第一电压阈值时,向变换电路43输出第二控制信号,其中,第二控制信号可以为低电平信号“0”,以使变换电路43的控制端在接收到第二控制信号时,调整变换电路43的输出功率为第二功率。
本实现方式中,通过检测电路44根据整流电路40的输入电压与第一电压阈值和第二电压阈值进行对比,并根据对比结果向变换电路43发送相应的控制信号,以便于调整变换电路43的输出功率的方式,可以简化变换电路43的处理逻辑。
在上述实施例的基础上,若稳压电路42的原边绕组侧的电路与稳压电路42的副边绕组侧的电路不共地,则需要在稳压电路42的原边绕组侧的电路与稳压电路42的副边绕组侧的电路之间设置隔离电路。如图6所示,位于稳压电路42的原边绕组侧的检测电路44与位于稳压电路42的副边绕组侧的变换电路43之间可以串联设置隔离电路45,其中,隔离电路43用于对检测电路44和变换电路43进行电隔离,从而可以提高电源电路的安全性。
应理解,检测电路44通过隔离电路45向变换电路43输出控制信号(例如上述第一控制信号或者第二控制信号)。
在一个实施例中,在上述实施例的基础上,本申请实施例中对储能电路41的可实现方式进行介绍。
图7为本申请另一个实施例提供的电源电路的结构示意图,如图7所示,本申请实施例中的储能电路41可以包括:充放电电路410和控制电路411。其中,充放电电路410分别与整流电路40和稳压电路42并联连接(即充放电电路410并联连接到整流电路40与稳压电路42之间),控制电路411与充放电电路410连接。
本申请实施例中的控制电路411,用于根据整流电路40的输出功率和稳压电路42的输入功率,控制充放电电路410的工作模式,其中,工作模式可以包括:充电模式、放电模式和非工作模式。其中,充放电电路410在充电模式时根据整流电路的输出电流充电,即充放电电路410中的储能器件存储能量;充放电电路410在放电模式时向稳压电路42放电,即充放电电路410中的储能器件释放能量;充放电电路410在非工作模式时停止工作,即充放电电路410中的储能器件处于断路状态。
应理解,本申请实施例中,控制电路411可以通过第一检测电路检测整流电路40的输出功率和稳压电路42的输入功率。
示例性地,本申请实施例中的充放电电路410可以为双向buck电路(或者称之为BiBuck电路)。其中,充放电电路410处于充电模式时,充放电电路410工作在boost模式;充放电电路410处于放电模式时,充放电电路410工作在buck模式。
一种可能的实现方式中,控制电路411用于根据整流电路40的输出功率和稳压电路42的输入功率确定需要存储能量时,可以控制充放电电路410处于充电模式,以便于能量流入充放电电路410,从而存储到充放电电路410中的储能器件。示例性地,本申请实施例中涉及的储能器件可以包括但不限于电感和电容。
示例性地,控制电路411用于在整流电路40的输出功率大于稳压电路42的输入功率时,即需要存储能量时,可以控制充放电电路410处于充电模式。
又一示例性地,控制电路411用于在整流电路40的输出功率大于稳压电路42的输入功率,且输出功率与输入功率的差值大于或等于第一预设差值时,即需要存储能量时,可以控制充放电电路410处于充电模式。
需要说明的是,本申请下述实施例中以控制电路411在整流电路40的输出功率大于稳压电路42的输入功率时,确定需要存储能量为例进行介绍。
另一种可能的实现方式中,控制电路411用于根据整流电路40的输出功率和稳压电路42的输入功率确定需要释放能量时,可以控制充放电电路410处于放电模式,以便于充放电电路410中的储能器件释放能量,即有能量从充放电电路410流出。
示例性地,控制电路411用于在整流电路40的输出功率小于稳压电路42的输入功率时,即需要释放能量时,可以控制充放电电路410处于放电模式。
又一示例性地,控制电路411用于在整流电路40的输出功率小于稳压电路42的输入功率,且输入功率与输出功率的差值大于或等于第二预设差值时,即需要释放能量时,可以控制充放电电路410处于放电模式。
需要说明的是,本申请下述实施例中以控制电路411在整流电路40的输出功率小于稳压电路42的输入功率时,确定需要释放能量为例进行介绍。
另一种可能的实现方式中,控制电路411用于根据整流电路40的输出功率和稳压电路42的输入功率确定既不需要存储能量也不需要释放能量时,可以控制充放电电路410处于非工作模式,以便于充放电电路410中既不会有能量流入也不会有能量流出。
示例性地,控制电路411用于在整流电路40的输出功率等于稳压电路42的输入功率时,即不需要存储能量也不需要释放能量时,可以控制充放电电路410处于非工作模式。
又一示例性地,控制电路411用于在整流电路40的输出功率与稳压电路42的输入功率的差值的绝对值小于第三预设差值时,即不需要存储能量也不需要释放能量时,可以控制充放电电路410处于非工作模式。
需要说明的是,本申请下述实施例中以控制电路411在整流电路40的输出功率等于稳压电路42的输入功率时,确定既不需要存储能量也不需要释放能量为例进行介绍。
综上所述,本申请实施例中的电源电路,通过将充放电电路410并联连接到整流电路40与稳压电路42之间,并通过控制电路411根据整流电路40的输出功率和稳压电路42的输入功率,控制充放电电路410的工作模式,使得在需要存储能量时才会有能量流入充放电电路410,以及在需要释放能量时才会有能量从充放电电路410流出。可见,本申请实施例提供的电源电路中只有少部分能量会经过充放电电路410,相对于传统技术中PFC电路,本申请实施例提供的充放电电路410的储能容量需求较小,因此,充放电电路410中储能器件的体积较小,使得充放电电路410的体积较小,从而可以减小电源电路的体积。
在一个实施例中,图8为本申请另一个实施例提供的电源电路的结构示意图,在上述实施例的基础上,本申请实施例中对充放电电路410的相关内容进行介绍。如图8所示,本申请实施例中的充放电电路410可以包括:选择电路210和储能器件211,其中,选择电路210分别与控制电路411和储能器件211连接,储能器件211与整流电路40和稳压电路42并联连接。
一种可能的实现方式中,控制电路411用于在整流电路40的输出功率大于稳压电路42的输入功率时,可以控制选择电路210处于第一导通状态,以便于选择电路210在第一导通状态下使得整流电路40的输出电流对储能器件211充电,从而实现控制充放电电路410处于放电模式。
示例性地,控制电路411可以通过控制选择电路210中各开关管的通断状态的方式使得选择电路210处于第一导通状态,以实现根据整流电路40的输出电流对储能器件211充电。
另一种可能的实现方式中,控制电路411用于在整流电路40的输出功率小于稳压电路42的输入功率时,可以控制选择电路210处于第二导通状态,以便于选择电路210在第二导通状态下使得储能器件211放电,从而实现控制充放电电路410处于放电模式。
示例性地,控制电路411可以通过控制选择电路210中各开关管的通断状态的方式使得选择电路210处于第二导通状态,以控制储能器件211放电。
另一种可能的实现方式中,控制电路411用于在整流电路40的输出功率等于稳压电路42的输入功率时,可以控制选择电路210处于断路状态,从而使得充放电电路410中的储能器件211停止工作(既不放电也不充电),从而实现控制充放电电路410处于非工作模式。
示例性地,控制电路411可以通过控制选择电路210中各开关管处于断开状态的方式,使得选择电路210处于断路状态。
本申请实施例中,控制电路411通过控制充放电电路410中的选择电路210的通断状态,实现在需要存储能量时对充放电电路410中的储能器件211充电,或者在需要释放能量时充放电电路410中的储能器件211放电,从而使得在需要存储能量时才会有能量流入充放电电路410,以及在需要释放能量时才会有能量从充放电电路410流出。可见,本申请实施例提供的电源电路中只有少部分能量会经过充放电电路410,本申请实施例提供的充放电电路410的储能容量需求较小,因此,充放电电路410中储能器件211的体积较小,使得充放电电路410的体积较小,从而可以减小电源电路的体积。
在一个实施例中,图9为本申请另一个实施例提供的电源电路的结构示意图,在上述实施例的基础上,本申请实施例中对储能器件211的相关内容进行介绍。如图9所示,本申请实施例中的储能器件211可以包括:电感L和电容C1,其中,电感L的一端与整流电路40连接,电感L的另一端与选择电路210的第一端连接,选择电路210的第二端与电容C1的一端连接,选择电路210的第三端和电容C1的另一端均接地。应理解,控制电路411与选择电路210的第四端连接,用于控制选择电路210中的各开关管的通断状态。
一种可能的实现方式中,控制电路411用于在整流电路40的输出功率大于稳压电路42的输入功率时,可以控制选择电路210处于第一导通状态,从而使得选择电路210在第一导通状态下可以控制整流电路40对电感L充电,直至电感L的电流达到第一阈值的情况下,可以控制整流电路40的输出电流对电容C1充电。
示例性地,控制电路411用于在整流电路40的输出功率大于稳压电路42的输入功率时,通过控制选择电路210处于第一导通状态,使得导通整流电路40与电感L之间的通路,以及关断电感L与电容C之间的通路,以便于整流电路40的输出电流对电感L充电,直至电感L的电流达到第一阈值的情况下导通电感L与电容C1之间的通路,以便于整流电路40的输出电流对电容C1充电。
需要说明的是,本实现方式中,控制电路411通过控制选择电路210处于第一导通状态,使得整流电路40对电感L充电,直至电感L的电流达到第一阈值的情况下,控制整流电路40的输出电流对电容C1充电的过程为周期性重复过程。其中,第一阈值可以为随整流电路40的输出功率大小而变化,即第一阈值在不同周期下可能并不相同,或者说本申请实施例中的boost电流动态可调。
应理解,本申请实施例中,控制电路411可以通过控制检测电路检测电感L的电流。
另一种可能的实现方式中,控制电路411用于在整流电路40的输出功率小于稳压电路42的输入功率时,可以控制选择电路210处于第二导通状态,从而使得选择电路210在第二导通状态下可以控制电容C1放电,直至电感L的电流达到第二阈值的情况下,可以控制电感L放电。
示例性地,控制电路411用于在整流电路40的输出功率小于稳压电路42的输入功率时,通过控制选择电路210处于第二导通状态,使得导通电感L与电容C1之间的通路,以便于电容C1放电,直至电感L的电流达到第二阈值的情况下导通整流电路40与电感L之间的通路,以及关断电感L与电容C1之间的通路,以便于电感L放电。
需要说明的是,本实现方式中,控制电路411通过控制选择电路210处于第二导通状态,使得电容C1放电,直至电感L的电流达到第二阈值的情况下控制电感L放电的过程为周期性重复过程。其中,第二阈值可以为随整流电路40的输出功率大小而变化,即第二阈值在不同周期下可能并不相同,或者说本申请实施例中的buck电流动态可调。
另一种可能的实现方式中,控制电路411用于在整流电路40的输出功率等于稳压电路42的输入功率时,可以控制选择电路210处于断路状态,从而断开整流电路40与电感L之间的通路,以及电容C1与电感L之间的通路,使得不会有能量进入充放电电路410。
需要说明的是,本实现方式中,控制电路411通过控制选择电路210处于断路状态,使得断开整流电路40与电感L之间的通路,以及电容C1与电感L之间的通路的过程为周期性重复过程。
本申请实施例中,控制电路411通过控制充放电电路410中的选择电路210的通断状态,实现在需要存储能量时对储能器件211中的电感L和电容C1充电,或者在需要释放能量时储能器件211中的电感L和电容C1放电,从而使得在需要存储能量时才会有能量流入储能器件211,以及在需要释放能量时才会有能量从储能器件211流出。可见,本申请实施例提供的电源电路中只有少部分能量会经过储能器件211,本申请实施例提供的储能器件211的储能容量需求较小,因此,储能器件211中的电容C1和电感L的体积较小,使得充放电电路410的体积较小,从而可以减小电源电路的体积。
在一个实施例中,图10为本申请另一个实施例提供的电源电路的结构示意图,在上述实施例的基础上,本申请实施例中对选择电路210的相关内容进行介绍。如图10所示,本申请实施例中的选择电路210可以包括第一开关管Q1和第二开关管Q2,其中,第一开关管Q1的第一端分别与电感L和第二开关管Q2的第二端连接,第一开关管Q1的第二端与电容C1连接,第二开关管Q2的第一端接地,第一开关管Q1的第三端和第二开关管Q2的第三端均与控制电路411连接。
应理解,控制电路411用于向第一开关管Q1发送第一控制信号和/或向第二开关管Q2发送第二控制信号,其中,第一控制信号用于控制第一开关管Q1的通断状态,第二控制信号用于控制第二开关管Q2的通断状态。示例性地,本申请实施例中涉及的控制信号(例如第一控制信号或者第二控制信号)可以包括但不限于脉冲宽度调制(Pulse widthmodulation,PWM)信号。
一种可能的实现方式中,控制电路411用于在整流电路40的输出功率大于稳压电路42的输入功率时,通过控制第二开关管Q2导通使得导通整流电路40与电感L之间的通路,以及控制第一开关管Q1断开使得关断电感L与电容C1之间的通路,以便于整流电路40的输出电流对电感L充电,直至电感L的电流达到第一阈值的情况下,通过控制第一开关管Q1导通以及第二开关管Q2断开,使得导通电感L与电容C1之间的通路,以便于整流电路40的输出电流对电容C1充电。
另一种可能的实现方式中,控制电路411用于在整流电路40的输出功率小于稳压电路42的输入功率时,通过控制第一开关管Q1导通以及第二开关管Q2断开,使得导通电感L与电容C1之间的通路,以便于电容C1放电,直至电感的电流达到第二阈值的情况下,通过控制第一开关管Q1断开以及第二开关管Q2导通,使得导通整流电路40与电感L之间的通路以及关断电感L与电容C1之间的通路,以便于电感L放电。
需要说明的是,控制电路411用于在整流电路40的输出功率小于稳压电路42的输入功率时,也可以先通过控制第一开关管Q1断开以及第二开关管Q2导通,使得导通整流电路40与电感L之间的通路,直至电感的电流达到第三阈值时,通过控制第一开关管Q1导通以及第二开关管Q2断开,使得导通电感L与电容C1之间的通路,以便于电容C1放电。进一步地,直至电感的电流达到第二阈值的情况下,控制电路411再通过控制第一开关管Q1断开以及第二开关管Q2导通,使得导通整流电路40与电感L之间的通路以及关断电感L与电容C1之间的通路,以便于电感L放电。
另一种可能的实现方式中,控制电路411用于在整流电路40的输出功率等于稳压电路42的输入功率时,通过控制第一开关管Q1和第二开关管Q2均断开,使得断开整流电路40与电感L之间的通路,以及电容C1与电感L之间的通路。
如图10所示,本申请实施例中的电源电路还可以包括:去耦电路46,其中,去耦电路的两端分别连接到整流电路40的两个输出端,其中,去耦电路46用于减小去耦电路46的前后级电路之间的相互干扰,其中,去耦电路46的前级电路可以包括整流电路40,去耦电路46的后级电路可以包括稳压电路42。示例性地,去耦电路46可以包括但不限于:如图5所示的电容C2。
为了便于理解,本申请下述实施例中,对电源电路中的储能电路的工作过程进行介绍。
1)假设在时间段t1与t2之间,控制电路411通过检测电路检测到整流电路40的输出功率等于稳压电路42的输入功率时,可以通过控制第一开关管Q1和第二开关管Q2均断开,使得断开整流电路40与电感L之间的通路,以及电容C1与电感L之间的通路,从而充放电电路410处于非工作模式。
2)假设在时间段t2与t3之间,控制电路411通过检测电路检测到整流电路40的输出功率大于稳压电路42的输入功率时,通过控制第二开关管Q2导通以及第一开关管Q1断开,以便于整流电路40的输出电流对电感L充电(电感的电流I1从左向右流),直至电感L的电流I1从零增加到第一阈值的情况下,通过控制第一开关管Q1导通以及第二开关管Q2断开,以便于整流电路40的输出电流通过电感L对电容C1充电(电感的电流I1从左向右流)。进一步地,在电感的电流I1从第一阈值减小到零时,控制电路411通过控制第二开关管Q2导通以及第一开关管Q1断开以便于整流电路40的输出电流对电感L充电,……,如此周期性地循环直至整流电路40的输出功率不大于稳压电路42的输入功率为止。
应理解,第一阈值可以为随整流电路40的输出功率大小而变化,使得本申请实施例中的boost电流动态可调,以便于可以更加优化整流电路40的输出电流I3的波形,使得输出电流I3的波形更接近于期望波形(如正弦波)。
3)假设在时间段t3与t4之间,控制电路411通过检测电路检测到整流电路40的输出功率等于稳压电路42的输入功率时,可以通过控制第一开关管Q1和第二开关管Q2均断开,使得断开整流电路40与电感L之间的通路,以及电容C1与电感L之间的通路,从而充放电电路410处于非工作模式。
4)假设在时间段t4与t5之间,控制电路411通过检测电路检测到整流电路40的输出功率小于稳压电路42的输入功率时,通过控制第一开关管Q1导通以及第二开关管Q2断开,以便于电容C1放电(电感的电流I2从右向左流),直至电感L的电流I2从零“增加到”第二阈值的情况下,通过控制第一开关管Q1断开以及第二开关管Q2导通,以便于电感L放电(电感的电流I2从右向左流)。进一步地,在电感L的电流I2从第二阈值“减小到”零时,控制电路411通过控制第一开关管Q1导通以及第二开关管Q2断开,以便于电容C1放电,……,如此周期性地循环直至整流电路40的输出功率不小于稳压电路42的输入功率为止。
应理解,第二阈值可以为随整流电路40的输出功率大小而变化,使得本申请实施例中的buck电流动态可调,以便于可以更加优化整流电路40的输出电流I3的波形,使得输出电流I3的波形更接近于期望波形(如正弦波)。
应理解,若以电感电流从左向右流动为正电流,则本申请实施例中的第一阈值为正整数,第二阈值为负整数。
需要说明的是,后面时间段的工作过程与时间段t1-t5的过程类似,此处不再一一介绍。
综上,本申请实施例中只有少部分能量会经过充放电电路410,相对于传统技术中PFC电路,本申请实施例提供的充放电电路410的储能容量需求较小,因此,充放电电路410中的电容C1的容量较小,从而本申请实施例中的电容C1可以选择耐高压的陶瓷电容或薄膜电容等,并且结合将充放电电路410并联连接的方式,本申请实施例中电容C1的电压V1的变化范围可以很大。
应理解,由于整流电路40的输出功率随工频周期规律地变化,稳压电路42的输入功率相对恒定,因此,在每半个工频周期内所需存储和释放的能量为定值ΔW=1/2*C*(Vmax2-Vmin2)。
由于本申请实施例中电容C1的电压V1的变化范围可以很大,即其最高电压Vmax与最低电压Vmin之间的差值很大,因此,当需要存储相同的能量时,相对于PFC电路中的储能电容,本申请实施例中的电容C1的容量可以很小。
例如,本申请实施例中电容C1的电压V1的变化范围可以在200V到410V波动,远远超过了传统PFC电路的储能电容的波动范围(通常在10V以内),因此,可以大幅度减小C1的电容容量。
传统技术中PFC电路串接在整流电路与稳压电路之间,其中,PFC电路中电感的两端串接在整流电路与稳压电路之间。由于电源电路中的“输出功率”的电流和“储存能量”的电流都需要经过PFC电路中的电感(“释放能量”的电流从PFC电路中的电容流向稳压电路)。相比之下,本申请实施例中,通过将充放电电路410并联连接到电源电路中的整流电路40与稳压电路42之间,使得“存储能量”的电流I1和“释放能量”的电流I2会经过充放电电路410中的电感L,但“输出功率”的电流I4不会经过充放电电路410,即本申请实施例中流过电感L的电流减小,因此,在同样的损耗下,本申请实施例中的电感L的串联等效电阻(EquivalentSeries Resistance,ESR)可以做的更大,从而电感L的体积可以做的更小。
传统PFC电路中,电容容量和稳压电路的输入功率成正相关,例如,若稳压电路的输入功率为100w,则PFC电路中的电容的容量为100u;若稳压电路的输入功率为80w,则PFC电路中的电容的容量为80u。相比之下,通过本申请实施例提供的电源电路,充放电电路中的电容C1的容量可以较小(例如6u),以及电感L1的容量也可以较小(例如直径为8mm和厚度为5mm),便可以实现满足17625-1D类设备标准。
综上所述,相对于传统PFC电路,本申请实施例中的充放电电路410中的电容和电感的体积可以较小,因此,充放电电路410的体积较小,使得电源电路的体积较小,从而可以为大功率和小体积的电子设备提供更好的PFC方案。
在上述实施例的基础上,本申请下述实施例中对变换电路根据整流电路的输入电压调整变换电路的输出功率的可实现方式进行介绍。
图11为本申请另一实施例提供的电源电路的结构示意图,结合图10和图11所示,储能电路可以根据整流电路的输出功率和稳压电路的输入功率调整工作模式,具体的调整方式可以参考本申请上述实施例中的相关内容,此处不再赘述。
示例性地,检测电路检测整流电路的输入电压Vac,并在整流电路的输入电压Vac大于第一电压阈值,或者,整流电路的输入电压Vac小于第二电压阈值时,向隔离电路发送第一控制信号’,以便于通过隔离电路向变换电路输出第一控制信号,使得变换电路在接收到第一控制信号时,调整变换电路的输出功率为第一功率。
又一示例性地,检测电路在整流电路的输入电压Vac大于或等于第二电压阈值,且小于或等于第一电压阈值时,向隔离电路发送第二控制信号’,以便于通过隔离电路向变换电路输出第二控制信号,使得变换电路在接收到第二控制信号时,调整变换电路的输出功率为第二功率。
一种可能的实现方式中,本申请实施例中,变换电路根据收到的控制信号(例如第一控制信号或者第二控制信号)可以通过调整变换电路的输入电流I5,来调整变换电路的输出电流I6,从而实现调整变换电路的输出功率。
另一种可能的实现方式中,本申请实施例中,变换电路根据收到的控制信号(例如第一控制信号或者第二控制信号)可以通过调整变换电路的输入电压V3,来调整变换电路的输出电压V4,从而实现调整变换电路的输出功率。
图12为本申请实施例提供的Vac电压波形与对应的控制信号Csns的示意图,如图12所示,当整流电路的输入电压Vac大于第一电压阈值,或者,整流电路的输入电压Vac小于第二电压阈值时,控制信号Csns(即第一控制信号)为高电平;当整流电路的输入电压Vac大于或等于第二电压阈值,且小于或等于第一电压阈值时,控制信号Csns(即第二控制信号)为低电平。应理解,图12中的|Vac|为整流电路的输入电压Vac的绝对值,输入电压Vac的上半部分被|Vac|盖住了。
图13为本申请实施例提供的变换电路的输出功率示意图,如图13所示,本申请实施例中变换电路的输出功率可以随着整流电路的输入电压(或者输入功率)变化而变化,例如,当整流电路的输入电压大于第一电压阈值,或者,整流电路的输入电压小于第二电压阈值时,变换电路的输出功率可以为第一功率P1;当整流电路的输入电压大于或等于第二电压阈值,且小于或等于第一电压阈值时,变换电路的输出功率可以为零。
应理解,变换电路的输出功率也可以为随着整流电路的输入电压变化而变化(接近正弦变化)。
综上所述,本申请实施例中,一方面通过将充放电电路并联连接到整流电路与稳压电路之间,然后通过控制电路控制选择电路中第一开关管Q1和第二开关管Q2的通断状态的方式,调节充放电电路的工作模式和电流大小。另一方面,通过变换电路根据整流电路的输入电压的变化而调整变换电路的输出功率,使得变换电路的输出功率可以随着整流电路的输入电压(或者输入功率)的变化而变化。本申请实施例的储能电路的储能容量需求可以进一步地减小,储能电路中的储能器件的体积可以进一步地减小,从而可以进一步地减小电源电路的体积。
图14为本申请实施例提供的测量波形示意图,图15为本申请实施例提供的谐波电流分量示意图,如图14所示的本申请实施例的电源电路中的整流电路40的输出电流I3的波形可以更接近于期望波形(如正弦波),以及如图15所示的整流电路40的输出电流I3通过傅里叶变换后测量的谐波电流较小,从可以更容易满足17625-1D类设备标准。
在一个实施例中,图16为本申请一个实施例提供的电路控制方法的流程示意图,本申请实施例的电路控制方法可以应用于本申请上述实施例中提供的电源电路。如图16所示,本申请实施例的方法可以包括以下步骤:
步骤S1601、整流电路将输入的交流电转换为直流电。
步骤S1602、储能电路根据整流电路的输出功率和稳压电路的输入功率调整工作模式;其中,所述工作模式包括充电模式、放电模式和非工作模式。
步骤S1603、稳压电路根据储能电路的工作模式对整流电路的输出电压进行稳压变换。
步骤S1604、变换电路根据整流电路的输入电压调整变换电路的输出功率。
在一个实施例中,变换电路根据整流电路的输入电压调整变换电路的输出功率,包括:
变换电路在整流电路的输入电压大于第一电压阈值,或者,整流电路的输入电压小于第二电压阈值时,调整变换电路的输出功率为第一功率。
在一个实施例中,变换电路根据整流电路的输入电压调整变换电路的输出功率,包括:
变换电路在整流电路的输入电压大于或等于第二电压阈值,且小于或等于第一电压阈值时,调整变换电路的输出功率为第二功率,第二功率小于第一功率。
在一个实施例中,方法还包括:
检测电路获取整流电路的输入电压,并在整流电路的输入电压大于第一电压阈值,或者,整流电路的输入电压小于第二电压阈值时,向变换电路输出第一控制信号;
对应地,变换电路根据整流电路的输入电压调整变换电路的输出功率,包括:
变换电路在接收到第一控制信号时,调整变换电路的输出功率为第一功率。
在一个实施例中,方法还包括:
检测电路在整流电路的输入电压大于或等于第二电压阈值,且小于或等于第一电压阈值时,向变换电路输出第二控制信号;
对应地,变换电路根据整流电路的输入电压调整变换电路的输出功率,包括:
变换电路在接收到第二控制信号时,调整变换电路的输出功率为第二功率。
在一个实施例中,储能电路根据整流电路的输出功率和稳压电路的输入功率调整工作模式,包括:
控制电路根据整流电路的输出功率和稳压电路的输入功率,控制充放电电路的工作模式;其中,工作模式包括充电模式、放电模式和非工作模式;
其中,充放电电路在充电模式时根据整流电路的输出电流充电、在放电模式时向稳压电路放电,以及在非工作模式时停止工作。
在一个实施例中,控制电路根据整流电路的输出功率和稳压电路的输入功率,控制充放电电路的工作模式,包括:
控制电路在输出功率大于输入功率时,控制充放电电路处于充电模式;或者,
控制电路在输出功率小于输入功率时,控制充放电电路处于放电模式;或者,
控制电路在输出功率等于输入功率时,控制充放电电路处于非工作模式。
在一个实施例中,控制电路在输出功率大于输入功率时,控制充放电电路处于充电模式,包括:
控制电路在输出功率大于输入功率时,控制选择电路处于第一导通状态;
选择电路在第一导通状态下,使得整流电路的输出电流对储能器件充电。
在一个实施例中,选择电路在第一导通状态下,使得整流电路的输出电流对储能器件充电,包括:
选择电路在第一导通状态下控制整流电路对电感充电,直至电感的电流达到第一阈值的情况下,控制整流电路的输出电流对电容充电。
在一个实施例中,选择电路在第一导通状态下控制整流电路对电感充电,直至电感的电流达到第一阈值的情况下,控制整流电路的输出电流对电容充电,包括:
选择电路在第一导通状态下导通整流电路与电感之间的通路,以及关断电感与电容之间的通路,使得整流电路的输出电流对电感充电,直至电感的电流达到第一阈值的情况下,导通电感与电容之间的通路,使得整流电路的输出电流对电容充电。
在一个实施例中,选择电路在第一导通状态下导通整流电路与电感之间的通路,以及关断电感与电容之间的通路,使得整流电路的输出电流对电感充电,直至电感的电流达到第一阈值的情况下,导通电感与电容之间的通路,使得整流电路的输出电流对电容充电,包括:
控制电路在输出功率大于输入功率时,控制选择电路中的第二开关管导通以及第一开关管断开,使得整流电路的输出电流对电感充电,直至电感的电流达到第一阈值的情况下,控制第一开关管导通以及第二开关管断开,使得整流电路的输出电流对电容充电。
在一个实施例中,控制电路在输出功率小于输入功率时,控制充放电电路处于放电模式,包括:
控制电路在输出功率小于输入功率时,控制选择电路处于第二导通状态;
选择电路在第二导通状态下,使得储能器件放电。
在一个实施例中,选择电路在第二导通状态下,使得储能器件放电,包括:
选择电路在第二导通状态下控制电容放电,直至电感的电流达到第二阈值的情况下,控制电感放电。
在一个实施例中,选择电路在第二导通状态下控制电容放电,直至电感的电流达到第二阈值的情况下,控制电感放电,包括:
选择电路在第二导通状态下导通电感与电容之间的通路,使得电容放电,直至电感的电流达到第二阈值的情况下,导通整流电路与电感之间的通路,以及关断电感与电容之间的通路,使得电感放电。
在一个实施例中,选择电路在第二导通状态下导通电感与电容之间的通路,使得电容放电,直至电感的电流达到第二阈值的情况下,导通整流电路与电感之间的通路,以及关断电感与电容之间的通路,使得电感放电,包括:
控制电路在输出功率小于输入功率时,控制选择电路中的第一开关管导通以及第二开关管断开,使得电容放电,直至电感的电流达到第二阈值的情况下,控制第一开关管断开以及第二开关管导通,使得电感放电。
在一个实施例中,控制电路在输出功率等于输入功率时,控制充放电电路处于非工作模式,包括:
控制电路在输出功率等于输入功率时,控制选择电路处于断路状态;
选择电路在断路状态下,使得储能器件停止工作。
在一个实施例中,选择电路在断路状态下,使得储能器件停止工作,包括:
选择电路在断路状态下断开整流电路与电感之间的通路,以及电容与电感之间的通路。
在一个实施例中,选择电路在断路状态下断开整流电路与电感之间的通路,以及电容与电感之间的通路,包括:
控制电路在输出功率等于输入功率时,控制选择电路中的第一开关管和第二开关管均断开。
本申请实施例提供的电路控制方法可以应用于本申请上述实施例提供的电源电路中,其实现原理和技术效果类似,此处不再赘述。
在一个实施例中,提供了一种电源装置,包括本申请上述实施例中提供的电源电路,其实现原理和技术效果类似,此处不再赘述。
在一个实施例中,提供了一种电子设备,包括本申请上述实施例中提供的电源装置,其实现原理和技术效果类似,此处不再赘述。
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合,为使描述简洁,未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述,然而,只要这些技术特征的组合不存在矛盾,都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对本申请专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本申请构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本申请的保护范围。因此,本申请的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (33)

1.一种电源电路,其特征在于,所述电源电路包括:整流电路、储能电路、稳压电路和变换电路;所述储能电路分别与所述整流电路和所述稳压电路并联连接,所述变换电路分别与所述稳压电路和所述整流电路连接;
所述整流电路,用于将输入的交流电转换为直流电;
所述储能电路,用于根据所述整流电路的输出功率和所述稳压电路的输入功率调整工作模式;其中,所述工作模式包括充电模式、放电模式和非工作模式;
所述稳压电路,用于根据所述储能电路的工作模式对所述整流电路的输出电压进行稳压变换;
所述变换电路,用于根据所述整流电路的输入电压调整所述变换电路的输出功率。
2.根据权利要求1所述的电源电路,其特征在于,所述变换电路,用于在所述整流电路的输入电压大于第一电压阈值,或者,所述整流电路的输入电压小于第二电压阈值时,调整所述变换电路的输出功率为第一功率。
3.根据权利要求2所述的电源电路,其特征在于,所述变换电路,用于在所述整流电路的输入电压大于或等于所述第二电压阈值,且小于或等于所述第一电压阈值时,调整所述变换电路的输出功率为第二功率,所述第二功率小于所述第一功率。
4.根据权利要求1所述的电源电路,其特征在于,所述电源电路还包括:检测电路,所述检测电路分别与所述整流电路和所述变换电路连接;
所述检测电路,用于获取所述整流电路的输入电压,并在所述整流电路的输入电压大于第一电压阈值,或者,所述整流电路的输入电压小于第二电压阈值时,向所述变换电路输出第一控制信号;
所述变换电路,用于在接收到所述第一控制信号时,调整所述变换电路的输出功率为第一功率。
5.根据权利要求4所述的电源电路,其特征在于,所述检测电路,还用于在所述整流电路的输入电压大于或等于所述第二电压阈值,且小于或等于所述第一电压阈值时,向所述变换电路输出第二控制信号;
所述变换电路,用于在接收到所述第二控制信号时,调整所述变换电路的输出功率为第二功率。
6.根据权利要求4所述的电源电路,其特征在于,所述电源电路还包括:隔离电路,所述隔离电路串在所述检测电路和所述变换电路之间;
所述隔离电路,用于对所述检测电路和所述变换电路进行电隔离。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的电源电路,其特征在于,所述储能电路包括充放电电路和控制电路,所述充放电电路分别与所述整流电路和所述稳压电路并联连接,所述控制电路与所述充放电电路连接;
所述控制电路,用于根据所述整流电路的输出功率和所述稳压电路的输入功率,控制所述充放电电路的工作模式;其中,所述工作模式包括充电模式、放电模式和非工作模式;
其中,所述充放电电路,用于在所述充电模式时根据所述整流电路的输出电流充电、在所述放电模式时向所述稳压电路放电,以及在所述非工作模式时停止工作。
8.根据权利要求7所述的电源电路,其特征在于,所述控制电路用于:
在所述输出功率大于所述输入功率时,控制所述充放电电路处于充电模式;或者,
在所述输出功率小于所述输入功率时,控制所述充放电电路处于放电模式;或者,
在所述输出功率等于所述输入功率时,控制所述充放电电路处于非工作模式。
9.根据权利要求8所述的电源电路,其特征在于,所述充放电电路包括:选择电路和储能器件,所述选择电路分别与所述控制电路和所述储能器件连接,所述储能器件与所述整流电路和所述稳压电路并联连接;
所述控制电路,用于:在所述输出功率大于所述输入功率时,控制所述选择电路处于第一导通状态;在所述输出功率小于所述输入功率时,控制所述选择电路处于第二导通状态;在所述输出功率等于所述输入功率时,控制所述选择电路处于断路状态;
所述选择电路,用于在所述第一导通状态下,使得所述整流电路的输出电流对所述储能器件充电;
在所述第二导通状态下,使得所述储能器件放电;在所述断路状态下,使得所述储能器件停止工作。
10.根据权利要求9所述的电源电路,其特征在于,所述储能器件包括电感和电容,所述电感的一端与所述整流电路连接,所述电感的另一端与所述选择电路的第一端连接,所述选择电路的第二端与所述电容的一端连接,所述选择电路的第三端和所述电容的另一端均接地;
所述选择电路,用于在所述第一导通状态下控制所述整流电路对所述电感充电,直至所述电感的电流达到第一阈值的情况下,控制所述整流电路的输出电流对所述电容充电;或者,
所述选择电路,用于在所述第二导通状态下控制所述电容放电,直至所述电感的电流达到第二阈值的情况下,控制所述电感放电;或者,
所述选择电路,用于在所述断路状态下断开所述整流电路与所述电感之间的通路,以及所述电容与所述电感之间的通路。
11.根据权利要求10所述的电源电路,其特征在于,所述选择电路,用于在所述第一导通状态下导通所述整流电路与所述电感之间的通路,以及关断所述电感与所述电容之间的通路,使得所述整流电路的输出电流对所述电感充电,直至所述电感的电流达到所述第一阈值的情况下,导通所述电感与所述电容之间的通路,使得所述整流电路的输出电流对所述电容充电;或者,
所述选择电路,用于在所述第二导通状态下导通所述电感与所述电容之间的通路,使得所述电容放电,直至所述电感的电流达到所述第二阈值的情况下,导通所述整流电路与所述电感之间的通路,以及关断所述电感与所述电容之间的通路,使得所述电感放电。
12.根据权利要求11所述的电源电路,其特征在于,所述选择电路包括第一开关管和第二开关管,其中,所述第一开关管的第一端分别与所述电感和所述第二开关管的第二端连接,所述第一开关管的第二端与所述电容连接,所述第二开关管的第一端接地,所述第一开关的第三端和所述第二开关的第三端均与所述控制电路连接;
所述控制电路,用于在所述输出功率大于所述输入功率时,控制所述第二开关管导通以及所述第一开关管断开,使得所述整流电路的输出电流对所述电感充电,直至所述电感的电流达到所述第一阈值的情况下,控制所述第一开关管导通以及所述第二开关管断开,使得所述整流电路的输出电流对所述电容充电;或者,
所述控制电路,用于在所述输出功率小于所述输入功率时,控制所述第一开关管导通以及所述第二开关管断开,使得所述电容放电,直至所述电感的电流达到所述第二阈值的情况下,控制所述第一开关管断开以及所述第二开关管导通,使得所述电感放电;或者,
所述控制电路,用于在所述输出功率等于所述输入功率时,控制所述第一开关管和所述第二开关管均断开。
13.根据权利要求7所述的电源电路,其特征在于,所述电源电路还包括:去耦电路,所述去耦电路的两端分别连接到所述整流电路的两个输出端;其中,所述去耦电路用于减小所述整流电路与所述稳压电路之间的相互干扰。
14.一种电路控制方法,其特征在于,所述电路控制方法应用于权利要求1-13中任一项所述的电源电路,所述方法包括:
整流电路将输入的交流电转换为直流电;
储能电路根据整流电路的输出功率和稳压电路的输入功率调整工作模式;其中,所述工作模式包括充电模式、放电模式和非工作模式;
稳压电路根据所述储能电路的工作模式对所述整流电路的输出电压进行稳压变换;
变换电路根据所述整流电路的输入电压调整变换电路的输出功率。
15.根据权利要求14所述的方法,其特征在于,所述变换电路根据所述整流电路的输入电压调整变换电路的输出功率,包括:
所述变换电路在所述整流电路的输入电压大于第一电压阈值,或者,所述整流电路的输入电压小于第二电压阈值时,调整所述变换电路的输出功率为第一功率。
16.根据权利要求15所述的方法,其特征在于,所述变换电路根据所述整流电路的输入电压调整变换电路的输出功率,包括:
所述变换电路在所述整流电路的输入电压大于或等于所述第二电压阈值,且小于或等于所述第一电压阈值时,调整所述变换电路的输出功率为第二功率,所述第二功率小于所述第一功率。
17.根据权利要求14所述的方法,其特征在于,所述方法还包括:
检测电路获取所述整流电路的输入电压,并在所述整流电路的输入电压大于第一电压阈值,或者,所述整流电路的输入电压小于第二电压阈值时,向所述变换电路输出第一控制信号;
对应地,所述变换电路根据所述整流电路的输入电压调整变换电路的输出功率,包括:
所述变换电路在接收到所述第一控制信号时,调整所述变换电路的输出功率为第一功率。
18.根据权利要求17所述的方法,其特征在于,所述方法还包括:
所述检测电路在所述整流电路的输入电压大于或等于所述第二电压阈值,且小于或等于所述第一电压阈值时,向所述变换电路输出第二控制信号;
对应地,所述变换电路根据所述整流电路的输入电压调整变换电路的输出功率,包括:
所述变换电路在接收到所述第二控制信号时,调整所述变换电路的输出功率为第二功率。
19.根据权利要求14-18中任一项所述的方法,其特征在于,所述储能电路根据整流电路的输出功率和稳压电路的输入功率调整工作模式,包括:
控制电路根据所述整流电路的输出功率和所述稳压电路的输入功率,控制充放电电路的工作模式;其中,所述工作模式包括充电模式、放电模式和非工作模式;
所述充放电电路在所述充电模式时根据所述整流电路的输出电流充电、在所述放电模式时向所述稳压电路放电,以及在所述非工作模式时停止工作。
20.根据权利要求19所述的方法,其特征在于,所述控制电路根据所述整流电路的输出功率和稳压电路的输入功率,控制所述充放电电路的工作模式,包括:
所述控制电路在所述输出功率大于所述输入功率时,控制所述充放电电路处于充电模式;或者,
所述控制电路在所述输出功率小于所述输入功率时,控制所述充放电电路处于放电模式;或者,
所述控制电路在所述输出功率等于所述输入功率时,控制所述充放电电路处于非工作模式。
21.根据权利要求20所述的方法,其特征在于,所述控制电路在所述输出功率大于所述输入功率时,控制所述充放电电路处于充电模式,包括:
所述控制电路在所述输出功率大于所述输入功率时,控制选择电路处于第一导通状态;
所述选择电路在所述第一导通状态下,使得所述整流电路的输出电流对储能器件充电。
22.根据权利要求21所述的方法,其特征在于,所述选择电路在所述第一导通状态下,使得所述整流电路的输出电流对储能器件充电,包括:
所述选择电路在所述第一导通状态下控制所述整流电路对电感充电,直至所述电感的电流达到第一阈值的情况下,控制所述整流电路的输出电流对电容充电。
23.根据权利要求22所述的方法,其特征在于,所述选择电路在所述第一导通状态下控制所述整流电路对电感充电,直至所述电感的电流达到第一阈值的情况下,控制所述整流电路的输出电流对电容充电,包括:
所述选择电路在所述第一导通状态下导通所述整流电路与所述电感之间的通路,以及关断所述电感与所述电容之间的通路,使得所述整流电路的输出电流对所述电感充电,直至所述电感的电流达到所述第一阈值的情况下,导通所述电感与所述电容之间的通路,使得所述整流电路的输出电流对所述电容充电。
24.根据权利要求23所述的方法,其特征在于,所述选择电路在所述第一导通状态下导通所述整流电路与所述电感之间的通路,以及关断所述电感与所述电容之间的通路,使得所述整流电路的输出电流对所述电感充电,直至所述电感的电流达到所述第一阈值的情况下,导通所述电感与所述电容之间的通路,使得所述整流电路的输出电流对所述电容充电,包括:
所述控制电路在所述输出功率大于所述输入功率时,控制所述选择电路中的第二开关管导通以及第一开关管断开,使得所述整流电路的输出电流对所述电感充电,直至所述电感的电流达到所述第一阈值的情况下,控制所述第一开关管导通以及所述第二开关管断开,使得所述整流电路的输出电流对所述电容充电。
25.根据权利要求20所述的方法,其特征在于,所述控制电路在所述输出功率小于所述输入功率时,控制所述充放电电路处于放电模式,包括:
所述控制电路在所述输出功率小于所述输入功率时,控制选择电路处于第二导通状态;
所述选择电路在所述第二导通状态下,使得储能器件放电。
26.根据权利要求25所述的方法,其特征在于,所述选择电路在所述第二导通状态下,使得储能器件放电,包括:
所述选择电路在所述第二导通状态下控制电容放电,直至电感的电流达到第二阈值的情况下,控制所述电感放电。
27.根据权利要求26所述的方法,其特征在于,所述选择电路在所述第二导通状态下控制电容放电,直至电感的电流达到第二阈值的情况下,控制所述电感放电,包括:
所述选择电路在所述第二导通状态下导通所述电感与所述电容之间的通路,使得所述电容放电,直至所述电感的电流达到所述第二阈值的情况下,导通所述整流电路与所述电感之间的通路,以及关断所述电感与所述电容之间的通路,使得所述电感放电。
28.根据权利要求27所述的方法,其特征在于,所述选择电路在所述第二导通状态下导通所述电感与所述电容之间的通路,使得所述电容放电,直至所述电感的电流达到所述第二阈值的情况下,导通所述整流电路与所述电感之间的通路,以及关断所述电感与所述电容之间的通路,使得所述电感放电,包括:
所述控制电路在所述输出功率小于所述输入功率时,控制所述选择电路中的第一开关管导通以及第二开关管断开,使得所述电容放电,直至所述电感的电流达到所述第二阈值的情况下,控制所述第一开关管断开以及所述第二开关管导通,使得所述电感放电。
29.根据权利要求20所述的方法,其特征在于,所述控制电路在所述输出功率等于所述输入功率时,控制所述充放电电路处于非工作模式,包括:
所述控制电路在所述输出功率等于所述输入功率时,控制选择电路处于断路状态;
所述选择电路在所述断路状态下,使得储能器件停止工作。
30.根据权利要求29所述的方法,其特征在于,所述选择电路在所述断路状态下,使得储能器件停止工作,包括:
所述选择电路在所述断路状态下断开所述整流电路与电感之间的通路,以及电容与所述电感之间的通路。
31.根据权利要求30所述的方法,其特征在于,所述选择电路在所述断路状态下断开所述整流电路与电感之间的通路,以及电容与所述电感之间的通路,包括:
所述控制电路在所述输出功率等于所述输入功率时,控制所述选择电路中的第一开关管和第二开关管均断开。
32.一种电源装置,其特征在于,包括如权利要求1-13中任一项所述的电源电路。
33.一种电子设备,其特征在于,包括如权利要求32所述的电源装置。
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