CN116404883A - 一种电源电路及其电源设备 - Google Patents

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Abstract

本发明实施方式公开了一种电源电路及其电源设备。该电源电路包括：变压器；用于将第三绕组产生的感应电压处理为输出电压的输出滤波模块；用于控制输出滤波模块的输出电压至第一目标电压的直流反馈控制模块；用于调整输出滤波模块的输出电压至第二目标电压的交流反馈控制模块；第一目标电压与第二目标电压相异，以使在交流输入电源和直流输入电源同时输入时，直流反馈控制单元或直流反馈控制单元处于反馈过压状态。本发明通过在变压器设置直流反馈控制模块及交流反馈控制模块实现交流电源和直流电源输出电压的变压，利用反馈过压保护，在交流电源和直流电源同时接入时，使直流反馈控制模块或交流反馈控制模块退出工作，降低电能损耗和硬件成本。

Description

一种电源电路及其电源设备
技术领域
本发明实施方式涉及电子技术领域，特别是涉及一种电源电路及其电源设备。
背景技术
在便携储能、微型储能等设备中，通常内置一定容量的储能电池包，并具备一套辅助电源系统为整个机器提供偏置电源。辅助电源系统可由内置的电池包供电，并通过外部按键等装置可以启动。但当内置的电池能量较低时（例如储能设备放完电后，长时间不充电可能导致电池电压低），电池包无输出电压，不能为辅助电源系统供电，此时就需要另一个辅助电源装置（AC/DC转换器）获取市电为辅助电源系统供电，并通过市电给电池包进行充电，以达到激活电池包的目的。
辅助电源系统（以下可简称DC/DC转换器），输入为DC电压，通常有多个输出电压，常用反激变压器拓扑实现。AC/DC转换器输入市电（AC100~240Vac），输出电压为DC电压，通常略高于电池包输出电压。由于AC/DC转换器、DC/DC转换器均有高频变压器、反馈与控制单元、功率开关管、整流滤波电路等不可或缺的单元，因此该方案会占用较大的PCB面积，并增加器件成本。另一个问题是当交流输入或者交流及直流输入同时存在时，AC/DC转换器与DC/DC转换器会同时工作，这就导致辅电消耗的功率较多，增加了机器自耗电量。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明实施方式采用的一个技术方案是：提供一种电源电路，包括：变压器，包括第一绕组、第二绕组和至少一个第三绕组；至少一个输出滤波模块，输出滤波模块连接至第三绕组，用于将第三绕组产生的感应电压处理为输出电压；感应电压响应于第一绕组或第二绕组的磁通量变化而产生；连接至第一绕组的直流反馈控制模块；直流反馈控制模块用于连接直流输入电源，使第一绕组产生磁通量变化，并且反馈控制输出滤波模块的输出电压至第一目标电压；连接至第二绕组的交流反馈控制模块；交流反馈控制模块用于连接交流输入电源，使第二绕组产生磁通量变化，并且反馈调整输出滤波模块的输出电压至第二目标电压；其中，第一目标电压与第二目标电压相异，以使在交流输入电源和直流输入电源同时输入时，交流反馈控制单元和直流反馈控制单元中一个处于反馈过压状态，停止运行。
在一些实施例中，当直流输入电源和直流输入电源同时接入时，若第一目标电压大于第二目标电压，交流反馈控制模块被配置为处于反馈过压状态而停止工作；若第二目标电压大于第一目标电压，则直流反馈控制模块被配置为处于反馈过压状态而停止工作。
在一些实施例中，变压器还包括第四绕组，交流反馈控制模块连接第四绕组；在交流输入电源接入时，交流反馈控制模块通过第四绕组的原边反馈作用，调整输出滤波模块的输出电压至第二目标电压。
在一些实施例中，第四绕组被配置为交流反馈控制模块的辅助供电绕组，且在仅有直流输入电源接入时，响应于第一绕组的磁通量变化产生的耦合电压小于交流反馈控制模块的启动电压。
在一些实施例中，直流反馈控制模块包括第一供电单元和第一驱动单元，其中，第一供电单元分别连接直流输入电源、第一绕组及第一驱动单元，用于将直流输入电压传输到第一绕组和第一驱动单元，以为第一绕组及第一驱动单元供电；第一驱动单元与第一绕组连接，用于驱动第一绕组产生磁通量变化，以控制输出滤波模块输出至第一目标电压。
在一些实施例中，直流反馈控制模块还包括第一反馈单元，第一反馈单元的输入端连接输出滤波模块的输出端，第一反馈单元的输出端连接第一驱动单元的反馈输入端，第一反馈单元用于根据输出滤波模块的输出电压输出第一反馈信号到第一驱动单元，以使第一驱动单元基于第一反馈信号，控制输出滤波模块的输出电压稳定在第一目标电压。
在一些实施例中，直流反馈控制模块还包括第一滤波单元、第一防倒灌单元和第一RCD钳位单元，其中，第一滤波单元连接第一供电单元的输入端，用于对直流输入电压滤波；第一防倒灌单元连接在第一滤波单元和第一绕组的第一端之间，用于防止第一绕组耦合输出的电压倒灌到直流输入电源；第一RCD钳位单元连接在第一绕组两端之间，用于吸收第一绕组在耦合过程中产生的漏感能量。
在一些实施例中，交流反馈控制模块包括整流滤波单元和第二驱动单元，其中，整流滤波单元分别连接交流输入电源、第二绕组以及第二驱动单元，用于将交流输入电压转换为直流输入电压传输到第二绕组和第二驱动单元，以为第二绕组及第二驱动单元供电；第二驱动单元与第二绕组连接，用于驱动第二绕组产生磁通量变化，以控制输出滤波模块输出至第二目标电压。
在一些实施例中，交流反馈控制模块还包括第二反馈单元，其中，第二反馈单元的输入端连接第四绕组的第一端，第二反馈单元的输出端连接第二驱动单元的反馈输入端，第二反馈单元用于根据第四绕组的输出电压输出第二反馈信号至第二驱动单元，以使第二驱动单元基于第二反馈信号，控制输出滤波模块的输出电压稳定在第二目标电压。
为解决上述技术问题，本发明实施方式采用的另一个技术方案是：提供一种电源设备，包括：如上的电源电路；直流电连接接口，用于连接直流输入电源，将直流输入电源的直流输入电压输入至电源电路的直流反馈控制模块；交流电连接接口，用于连接交流输入电源，将交流输入电源的交流输入电压输入至电源电路的交流反馈控制模块；直流电输出接口，用于连接直流负载，将电源电路的输出滤波模块的输出电压输出至直流负载。
本发明实施方式的有益效果是：区别于现有技术的情况，本发明实施方式通过在一个变压器设置直流反馈控制模块及交流反馈控制模块，以在一个变压器中实现对交流电源和直流电源输出电压的变压，且利用反馈过压保护机制，在无需额外设置反馈控制电路的前提下，实现在交流电源和直流电源同时有输入电压时，使直流反馈控制模块或交流反馈控制模块其中之一退出工作，以此降低电能损耗和硬件成本。
附图说明
图1是现有的电源电路之一的结构示意图；
图2是现有的电源电路之二的结构示意图；
图3是本发明实施方式提供的一种电源电路的结构示意图；
图4是本发明实施方式提供的一种直流反馈控制模块的结构示意图；
图5是本发明实施方式提供的一种交流反馈控制模块的结构示意图；
图6是本发明实施方式提供的一种第一供电单元的电路结构图；
图7是本发明实施方式提供的一种第一驱动单元的电路结构图；
图8是本发明实施方式提供的一种第一反馈单元的电路结构图；
图9示出了第一滤波单元、第一防倒灌单元和第一RCD钳位单元的电路结构；
图10是本发明实施方式提供的一种整流滤波单元的电路结构图；
图11是本发明实施方式提供的一种第二驱动单元的电路结构图；
图12是本发明实施方式提供的一种第二反馈单元的电路结构图；
图13示出了第二防倒灌单元和第二RCD钳位单元的电路结构；
图14是本发明实施方式提供的一种输出滤波模块的电路结构图；
图15是本发明实施方式提供的一种电源电路的电路结构图；
图16是本发明实施方式提供的一种电源设备的结构示意图；
具体实施方式
为了便于理解本申请，下面结合附图和具体实施例，对本申请进行更详细的说明。需要说明的是，当元件被表述“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。当一个元件被表述“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。本说明书所使用的术语“上”、“下”、“内”、“外”、“底部”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申请和简化描述，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申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
除非另有定义，本说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本说明书中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是用于限制本申请。本说明书所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
此外，下面所描述的本申请不同实施例中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
目前，支持交流输入和直流输入，用于实现电压变换的电源电路，在同时具有交流输入和直流输入时，交流输入转换和直流输入转换会处于同时工作的状态，请参阅图1和图2。
如图1所示，辅助电源系统（以下可简称DC/DC转换器）可由内置的电池包供电，并通过外部按键等装置可以启动。但当内置的电池能量较低时（例如储能设备放完电后，长时间不充电可能导致电池电压低），电池包无输出电压，不能为辅助电源系统供电，此时就需要另一个辅助电源装置（AC/DC转换器）获取市电为辅助电源系统供电，并通过市电给电池包进行充电，以达到激活电池包的目的。
辅助电源系统的输入为DC电压，通常有多个输出电压，常用反激变压器拓扑实现。AC/DC转换器输入市电（AC100~240Vac），输出电压为DC电压，通常略高于电池包输出电压。
如图2所示，AC/DC转换器、DC/DC转换器均有高频变压器、反馈与控制单元、功率开关管、整流滤波电路等不可或缺的单元，因此该方案会占用较大的PCB面积，并增加器件成本。另一个问题是当交流输入或者交流及直流输入同时存在时，AC/DC转换器与DC/DC转换器会同时工作，这就导致辅电消耗的功率较多，增加了机器自耗电量。
基于上述问题，本发明实施方式提供了一种电源电路，其结构示意图如图3所示，该电源电路包括变压器T1、直流反馈控制模块100、交流反馈控制模块200以及至少一个输出滤波模块300。
其中，变压器T1包括第一绕组N1、第二绕组N2、第四绕组N4和至少一个第三绕组N3。各个输出滤波模块300连接至相应的第三绕组N3，用于将相应的第三绕组N3产生的感应电压处理为输出电压；感应电压响应于第一绕组N1或第二绕组N2的磁通量变化而产生。
直流反馈控制模块100用于连接直流输入电源，直流输入电源为直流反馈控制模块100提供供电电源；直流反馈控制模块100连接至第一绕组N1，用于输出控制信号，以使第一绕组N1产生磁通量变化，并且反馈控制输出滤波模块300的输出电压至第一目标电压。
交流反馈控制模块200用于连接交流输入电源，交流输入电源用于为交流反馈控制模块200提供供电电源；交流反馈控制模块200连接至第二绕组N2，用于输出控制信号，以使第二绕组N2产生磁通量变化，并且反馈调整输出滤波模块300的输出电压至第二目标电压。
需要说明的是，当第一绕组N1产生磁通量变化或者第一绕组N2产生磁通量变化时，第三绕组N3会响应第一绕组N1产生磁通变化产生感应电压，第三绕组产生的感应电压通过输出滤波模块以形成输出电压，直流反馈控制模块用于根据输出电压进行反馈调节，以使输出电压调节至第一目标电压，交流反馈控制模块用于根据输出电压进行反馈调节，以使输出电压调节至第二目标电压。
需进一步说明的是，第一目标电压与第二目标电压相异，以使得该电源电路在交流输入电源和直流输入电源同时输入时，直流反馈控制单元100和交流反馈控制单元200中一个处于反馈过压状态，停止运行。
在一些实施例中，第一目标电压及第二目标电压均在目标输出电压所允许误差范围内。例如依设计要求，电源电路需要设计一目标输出电压为12V，误差范围为±5%，即只要保证输出电压在11.4～12.6V范围内，均认为该电源电路输出的电压是符合要求的，因此，第一目标电压及第二目标电压在11.4～12.6V范围内取值即可。在一实施例中，第一目标电压及第二目标电压中一个在目标输出电压所允许正误差范围内，另一个在所允许负误差范围。例如，第一目标电压在11.4～12V范围内，第二目标电压在12～12.6V范围内，或者第一目标电压在12～12.6V范围内，第二目标电压在11.4～12V范围内，且第一目标电压与第二目标电压的差值为预设值。
需说明的是，直流反馈控制模块和交流反馈控制模块可根据需要设置相应的目标电压，以使输出电压稳定为目标电压；通过将第一目标电压与第二目标电压设置为相异，当电源电路同时接入直流输入电源和交流输入电源时，直流反馈控制模块与交流反馈控制模块均处于工作状态，以控制输出电压稳定在第一目标电压及第二目标电压中较高的电压，在达到稳态后，目标电压较低的反馈控制模块由于输出电压高于目标电压而处于过反馈状态，停止工作，从而可以实现交流输入电源和直流输入电源同时输入时，只有一个反馈控制模块处于工作状态，以减少电能损耗。
交流反馈控制模块200连接第四绕组N4，在交流输入电源接入时，交流反馈控制模块200通过第四绕组N4的原边反馈作用，调整输出滤波模块300的输出电压至第二目标电压。
在本实施例中，第四绕组N4被配置为交流反馈控制模块200的辅助供电绕组，且在仅有直流输入电源接入时，响应于第一绕组N1的磁通量变化产生的耦合电压小于交流反馈控制模块200的启动电压。
在本发明的一些实施例中，提供了一种直流反馈控制模块100，其结构示意图如图4所示，在本实施例中，以包括一个第三绕组的变压器为例进行说明。该直流反馈控制模块100包括第一供电单元110、第一驱动单元120、第一反馈单元130、第一滤波单元140、第一防倒灌单元150和第一RCD钳位单元160。
其中，第一供电单元110分别连接直流输入电源、第一绕组N1及第一驱动单元120，第一供电单元110用于将直流输入电压传输到第一绕组N1和第一驱动单元120，以为第一绕组N1及第一驱动单元120供电；第一驱动单元120与第一绕组N1连接，第一驱动单元120用于驱动第一绕组N1产生磁通量变化，以控制输出滤波模块300输出至第一目标电压。
第一供电单元110的第二输入端和第一反馈单元130的输入端连接输出滤波模块300的输出端，第一反馈单元130的输出端连接第一驱动单元120的反馈输入端，第一反馈单元130用于根据输出滤波模块300的输出电压输出第一反馈信号到第一驱动单元120，以使第一驱动单元120基于第一反馈信号，控制输出滤波模块300的输出电压稳定在第一目标电压。
第一滤波单元140连接第一供电单元110的输入端，用于对直流输入电压滤波；第一防倒灌单元150连接在第一滤波单元140和第一绕组N1的第一端之间，用于防止第一绕组N1耦合输出的电压倒灌到直流输入电源；第一RCD钳位单元160连接在第一绕组N1两端之间，用于吸收第一绕组N1在耦合过程中产生的漏感能量。
在另一些实施例中，电源电路中包括若干个输出滤波模块300，变压器T1相应包括若干第三绕组N3时，第一反馈单元130和第一供电单元110可连接至任一个输出滤波模块300，对此不做限定，只需保证第一目标电压与第二目标电压相异。
在本发明的一些实施例中，提供了一种交流反馈控制模块200，其结构示意图如图5所示，在本实施例中，以包括一个第三绕组的变压器为例进行说明。该交流反馈控制模块200包括整流滤波单元210、第二驱动单元220、第二反馈单元230、第二防倒灌单元240和第二RCD钳位单元250。
其中，整流滤波单元210分别连接交流输入电源、第二绕组N2以及第二驱动单元220，用于将交流输入电压转换为直流输入电压传输到第二绕组N2和第二驱动单元220，以为第二绕组N2及第二驱动单元220供电。
第二驱动单元220与第二绕组N2连接，第二驱动单元220用于驱动第二绕组N2产生磁通量变化，以控制输出滤波模块300输出至第二目标电压。
第二反馈单元230的输入端连接第四绕组N4的第一端，第二反馈单元230的输出端连接第二驱动单元220的反馈输入端，第二反馈单元230用于根据第四绕组N4的输出电压输出第二反馈信号至第二驱动单元220，以使第二驱动单元220基于第二反馈信号，控制输出滤波模块300的输出电压稳定在第二目标电压。
第二防倒灌单元240连接在整流滤波单元210的输出端和第二绕组N2的第一端之间，用于防止第二绕组N2耦合输出的电压倒灌到交流输入电源。
第二RCD钳位单元250连接在第二绕组N2两端之间，用于吸收第二绕组N2在耦合过程中产生的漏感能量。
在本发明的一些实施例中，提供了一种第一供电单元110，其电路结构图如图6所示，该第一供电单元110包括电阻R11、电阻R14、二极管D8、二极管D9和电容EC7。
在本实施例中，电容EC7为电解电容。
其中，电阻R11的第一端连接直流输入电源，电阻R11的第二端连接电阻R14的第一端，电阻R14的第二端连接二极管D9的阳极，二极管D9的阴极连接二极管D8的阴极、电容EC7的正极以及第一驱动单元120，二极管D8的阳极连接输出滤波模块300，电容EC7的负极接地GND_BAT。电阻R11、电阻R14、二极管D8、二极管D9和电容EC7组成了第一驱动单元120的供电网络。
在本实施例中，电容EC7起到滤波作用，二极管D8起到防止直流输入电源的输出电压输出倒灌到输出滤波模块300的作用，二极管D9起到防止输出滤波模块300的输出电压倒灌到直流输入电源的作用。
在本发明的一些实施例中，提供了一种第一驱动单元120，其电路结构图如图7所示，该第一驱动单元120包括控制器U2、电阻R16、电阻R18、电阻R25、电阻R26、电阻R27、电容C11和开关管Q1。
在本实施例中，开关管Q1为N沟道场效应管。在另一些实施例中，也可选择其他类型开关管，对此不做限定。
具体地，控制器U2的VDD引脚连接第一供电单元110和电容C11的第一端，电容C11的第二端接地GND_BAT；控制器U2的GATE引脚连接电阻R16的第一端，电阻R16的第二端连接电阻R18的第一端和开关管Q1的栅极，电阻R18的第二端连接开关管Q1的源极，开关管Q1的漏极连接变压器T1的第一绕组N1的第一端；控制器U2的SENSE引脚连接电阻R24的第一端，电阻R24的第二端连接电阻R26的第一端、电阻R27的第一端和开关管Q1的源极，电阻R26的第二端和电阻R27的第二端接地GND_BAT。
控制器U2的RT引脚连接电阻R25的第一端，电阻R25的第二端接地GND_BAT；控制器U2的FB引脚连接第一反馈单元130，控制器U2的GND引脚接地GND_BAT。
在本实施例中，电容C11起到滤波作用，电阻R26和电阻R27为电流采样电阻。
在本发明的一些实施例中，提供了一种第一反馈单元130，其电路结构图如图8所示，该第一反馈单元130包括电阻R19、电阻R21、电容C10、二极管ZD1、电阻R22、开关管Q2、电容C12和电阻R28。
在本实施例中，开关管Q1为N型三极管，二极管ZD1为反向阻断二极管。在另一些实施例中，开关管Q2也可选择其他类型开关管，二极管ZD1也可选用其他类型二极管，对此不做限定。
具体地，开关管Q2的基极连接二极管ZD1的阳极，开关管Q2的集电极连接电容C10的第一端和电阻R22的第一端，开关管Q2的发射极连接电阻R28的第一端和电容C12的第一端并接地GND_BAT；二极管ZD1的阴极连接电阻R19的第一端和电阻R21的第一端，电阻R19的第二端连接输出滤波模块300，电阻R21的第二端连接电容C10的第二端；电阻R22的第二端连接第一驱动单元120和电容C12的第二端，电阻R28的第二端接地GND。
在本发明的一些实施例中，图9示出了第一滤波单元140、第一防倒灌单元150和第一RCD钳位单元160的电路结构，其中，第一滤波单元140包括电容EC5，第一防倒灌单元150包括二极管D6，第一RCD钳位单元160包括电容C8、电阻R12和二极管D10。
在本实施例中，电容EC5为电解电容。
其中，电容EC5的正极连接第一供电单元110和二极管D6的阳极，电容EC5的负极接地GND_BAT；二极管D6的阴极连接电容C8的第一端和电阻R12的第一端，电容C8的第二端连接电阻R12的第二端和二极管D10的阴极，二极管D10的阳极连接变压器T1的第一绕组N1的第一端，电阻R12的第一端连接变压器T1的第一绕组N1的第二端。
在本实施例中，电容C8起到滤波作用，二极管D6起到防止第一绕组N1耦合输出的电压倒灌到第一供电单元110的作用。电容C8、电阻R12和二极管D10所构成的第一RCD钳位单元起到吸收第一绕组N1在耦合过程中产生的漏感能量的作用。
在本发明的一些实施例中，提供了一种整流滤波单元210，其电路结构图如图10所示，该整流滤波单元210包括二极管D11、二极管D12、二极管D13、二极管D14、电阻RT1和电容EC3。
在本实施例中，电容EC3为电解电容，电阻RT1为热敏电阻。
具体地，电阻RT1的第一端用于连接交流输入电源的正极，电阻RT1的第二端连接二极管D12的阳极和二极管D14的阴极，交流输入电源的负极接入二极管D11的阳极，二极管D11的阳极连接二极管D13的阴极，电容EC3的正极连接二极管D12的阴极、二极管D11的阴极、第二防倒灌单元240和第二驱动单元220，电容EC3的负极连接二极管D14的阳极和二极管D13的阳极，并接地P-。
在本实施例中，二极管D11、二极管D12、二极管D13和二极管D14构成整流桥，电容EC3起到滤波作用。
在本发明的一些实施例中，提供了一种第二驱动单元220，其电路结构图如图11所示，该第二驱动单元220包括电阻R13、二极管D7、电阻R6、电阻R9、电容EC6、控制器U1、电容C9，电阻R20和电阻R23。
在本实施例中，电容EC6为电解电容，控制器U1为内置MOSFET开关管的控制IC，如ME8327-N。
具体地，电阻R6的第一端连接整流滤波单元210，电阻R6的第二端连接电阻R9的第一端，电阻R9的第二端连接二极管D7的阴极、电容EC6的正极和控制器U1的VDD引脚；二极管D7的阳极连接电阻R13的第一端，电阻R13的第二端连接变压器T1的第四绕组N4的第一端，第四绕组N4的第一端连接第二反馈单元230，第四绕组N4的第二端接地P-，电容EC6的负极接地P-。
控制器U1的INV引脚连接第二反馈单元230，控制器U1的COMP引脚连接电容C9的第一端，控制器U1的CS引脚连接电阻R20的第一端和电阻R23的第一端，电容C9的第二端连接电阻R20的第二端和电阻R23的第二端并接地P-；控制器U1的GND引脚接地P-，控制器U1的两个C引脚均连接变压器T1的第二绕组N2的第一端。
在本实施例中，电容C9作为反馈补偿电容，电阻R20和电阻R23作为开关电流采样电阻，电阻R6和电阻R9为控制器U1的启动电阻。
在本发明的一些实施例中，提供了一种第二反馈单元230，其电路结构图如图12所示，该第二反馈单元230包括电阻R15和电阻R17。
具体地，电阻R15的第一端连接变压器T1的第四绕组N4的第一端，电阻R15的第二端连接第二驱动单元220和电阻R17的第一端，电阻R17的第二端接地P-。
在本发明的一些实施例中，图13示出了第二防倒灌单元240和第二RCD钳位单元250的电路结构，其中，第二防倒灌单元240包括二极管D3，第二RCD钳位单元250包括电容C5、电阻R7和二极管D5。
在本实施例中，二极管D3为方向阻断二极管。
具体地，二极管D3的阳极连接整流滤波单元210，二极管D3的阴极连接电容C5的第一端、电阻R7的第一端和变压器T1的第二绕组N2的第二端；电容C5的第二端连接电阻R7的第二端和二极管D5的阴极，二极管D5的阳极连接第二绕组N2的第一端。
在本发明的一些实施例中，提供了一种输出滤波模块300，其电路结构图如图14所示，该输出滤波模块300包括二极管D2、电容C2、电阻R2、电阻R4、电阻R5、电容EC2和电容C2。
在本实施例中，电容EC2为电解电容。
具体地，二极管D2的阳极连接电容C2的第一端和变压器T1的第三绕组N3的第一端，电容C2的第二端连接电阻R2的第一端，二极管D2的阴极连接电阻R2的第二端和电阻R4的第一端，电阻R4的第二端连接电阻R5的第一端、电容EC2的正极和电容C2的第一端，电阻R5的第二端连接电容EC2的负极和电容C2的第二端并接地GND；电容C2的第一端连接第一供电单元110和第一反馈单元130。
基于上述实施例，本发明提供了一种电源电路的电路结构图，如图15所示，该电源电路包括变压器T1、电阻R11、电阻R14、二极管D8、二极管D9、电容EC7、控制器U2、电阻R16、电阻R18、电阻R25、电阻R26、电阻R27、电容C11、开关管Q1、电阻R19、电阻R21、电容C10、二极管ZD1、电阻R22、开关管Q2、电容C12、电阻R28、电容EC5、二极管D6、电容C8、电阻R12、二极管D10、二极管D11、二极管D12、二极管D13、二极管D14、电阻RT1、电容EC3、电阻R13、二极管D7、电阻R6、电阻R9、电容EC6、控制器U1、电容C9，电阻R20、电阻R23、电阻R15、电阻R17、二极管D3、电容C5、电阻R7、二极管D5、二极管D2、电容C2、电阻R2、电阻R4、电阻R5、电容EC2和电容C2。
在本实施例中，以包括一个第三绕组的变压器T1为例进行说明。在其他实施例中，可选取包括多个第三绕组的变压器。对此不做限定。
其中，电阻R11的第一端连接直流输入电源，电阻R11的第二端连接电阻R14的第一端，电阻R14的第二端连接二极管D9的阳极，二极管D9的阴极连接二极管D8的阴极、电容EC7的正极以及控制器U2的VDD引脚，二极管D8的阳极连接电容C2的第一端，电容EC7的负极接地GND_BAT。电阻R11、电阻R14、二极管D8、二极管D9和电容EC7组成了控制器U2的供电网络。
控制器U2的VDD引脚连接电容C11的第一端，电容C11的第二端接地GND_BAT；控制器U2的GATE引脚连接电阻R16的第一端，电阻R16的第二端连接电阻R18的第一端和开关管Q1的栅极，电阻R18的第二端连接开关管Q1的源极，开关管Q1的漏极连接变压器T1的第一绕组N1的第一端；控制器U2的SENSE引脚连接电阻R24的第一端，电阻R24的第二端连接电阻R26的第一端、电阻R27的第一端和开关管Q1的源极，电阻R26的第二端和电阻R27的第二端接地GND_BAT。
控制器U2的RT引脚连接电阻R25的第一端，电阻R25的第二端接地GND_BAT；控制器U2的FB引脚连接电容C12的第二端，控制器U2的GND引脚接地GND_BAT。
开关管Q2的基极连接二极管ZD1的阳极，开关管Q2的集电极连接电容C10的第一端和电阻R22的第一端，开关管Q2的发射极连接电阻R28的第一端和电容C12的第一端并接地GND_BAT；二极管ZD1的阴极连接电阻R19的第一端和电阻R21的第一端，电阻R19的第二端连接电容C2的第一端，电阻R21的第二端连接电容C10的第二端；电阻R22的第二端连接电容C12的第二端，电阻R28的第二端接地GND。
电容EC5的正极连接电阻R11的第一端和二极管D6的阳极，电容EC5的负极接地GND_BAT；二极管D6的阴极连接电容C8的第一端和电阻R12的第一端，电容C8的第二端连接电阻R12的第二端和二极管D10的阴极，二极管D10的阳极连接变压器T1的第一绕组N1的第一端，电阻R12的第一端连接变压器T1的第一绕组N1的第二端。
具体地，当直流输入电源的电压Pwr高于控制器U2的启动电压（例如15VDC）与二极管D9的正向压降之和时，Pwr通过电阻R11、电阻R14、二极管D9对控制器U2进行触发启动。控制器U2启动后产生高频驱动脉冲信号使能开关管Q1不停在导通状态和关断状态之间切换，进而使变压器T1产生交流磁通，并通过第三绕组N3与二极管D2生成输出电压，例如+12V的直流输出电压，+12V的输出电压再通过第一反馈单元130影响控制器U2控制，最终实现期望的、稳定的+12V电源。此后控制器U2的供电来自于+12V与二极管D8形成的通路。
电阻RT1的第一端用于连接交流输入电源的正极，电阻RT1的第二端连接二极管D12的阳极和二极管D14的阴极，交流输入电源的负极接入二极管D11的阳极，二极管D11的阳极连接二极管D13的阴极，电容EC3的正极连接二极管D12的阴极、二极管D11的阴极、二极管D3的阳极和电阻R6的第一端，电容EC3的负极连接二极管D14的阳极和二极管D13的阳极，并接地P-。
电阻R6的第二端连接电阻R9的第一端，电阻R9的第二端连接二极管D7的阴极、电容EC6的正极和控制器U1的VDD引脚；二极管D7的阳极连接电阻R13的第一端，电阻R13的第二端连接变压器T1的第四绕组N4的第一端，第四绕组N4的第一端连接电阻R15的第一端，第四绕组N4的第二端接地P-，电容EC6的负极接地P-。
控制器U1的INV引脚连接电阻R15的第二端，控制器U1的COMP引脚连接电容C9的第一端，控制器U1的CS引脚连接电阻R20的第一端和电阻R23的第一端，电容C9的第二端连接电阻R20的第二端和电阻R23的第二端并接地P-；控制器U1的GND引脚接地P-，控制器U1的两个C引脚均连接变压器T1的第二绕组N2的第一端。
电阻R15的第二端连接电阻R17的第一端，电阻R17的第二端接地P-。
二极管D3的阴极连接电容C5的第一端、电阻R7的第一端和变压器T1的第二绕组N2的第二端；电容C5的第二端连接电阻R7的第二端和二极管D5的阴极，二极管D5的阳极连接第二绕组N2的第一端。
当交流输入INL和INN存在时，经过由二极管D11、二极管D12、二极管D13和二极管D14构成整流桥后，生成直流电压P+/P-,P+通过电阻R6和电阻R9对控制器U1进行触发启动（在本实施例中，控制器U1的启动电压20VDC）。控制器U1启动后，其内部MOSFET对第二绕组N2进行斩波，从而产生交流磁通，通过变压器T1耦合使第三绕组生成稳定的直流输出电压。例如：若使第三绕组N3生成稳定的直流输出电压Vo1,则Vo1=Vref*(1+R15/R17)*(N1/N5)-Vd。其中，Vd为二极管D2的正向压降，Vref为控制器U1的内部参考基准电压。
二极管D2的阳极连接电容C2的第一端和变压器T1的第三绕组N3的第一端，第三绕组N3的第二端接地GND；电容C2的第二端连接电阻R2的第一端，二极管D2的阴极连接电阻R2的第二端和电阻R4的第一端，电阻R4的第二端连接电阻R5的第一端、电容EC2的正极和电容C2的第一端，电阻R5的第二端连接电容EC2的负极和电容C2的第二端并接地GND。
该电源电路存在以下三种工作状态：
情形一、仅接入直流输入电源。
当仅接入直流输入电源时，电容EC5有电压，启动时通过电阻R11、电阻R14为控制器U2提供启动电流，控制器U2输出PWM驱动开关管Q1，进而驱动变压器工作，通过电阻R19、电阻R21、电阻C10、电阻R22、电阻C12、二极管ZD1和开关管Q2组成的反馈网络稳定输出电压至第一目标电压，如+12V。此后，第一目标电压通过二极管D8为控制器U2进行持续供电。
此时变压器T1辅助供电绕组，即第四绕组N4，通过电阻R13、二极管D7、电容EC6为控制器U1供电（供电电压可通过调整匝比获取，VDD=Vo1*(N5/N1)），其供电电压达不到控制器U1的启动电压，控制器U1一直处于待启动状态，此时其内部MOSFET处于一直断开状态。交流端原边绕组第二绕组N2产生的脉冲电压被二极管D3阻断，所以电容EC3没有电压。
情形二、仅接入交流输入电源。
电阻RT1限制启动电流，由二极管D11、二极管D12、二极管D13和二极管D14构成的整流桥将交流电整流成直流电，电容EC3有电压，通过电阻R6、电阻R9为控制器U1提供启动电流，当控制器U1的VDD达到其内部阀值电压后，控制器U1内部的MOSFET会导通。变压器T1的第四绕组N4作为控制器U1的辅助供电及反馈绕组，电阻R13、二极管D7、电容EC6组成供电网络为控制器U1供电，第四绕组N4与电阻R15、电阻R17组成原边反馈网络，电容C9为反馈补偿电容，电阻R20、电阻R23为电流采样电阻。第二绕组N2工作时，二极管D6阻断了第一绕组N1形成的电压，因此电容发EC5无电压，稳压输出电压12V通过二极管D8为控制器U2供电，但其供电电压会明显低于控制器U2的开启电压，因此U2处于关断状态。如此，仅有AC输入在线时，直流反馈控制模块不工作，只有交流反馈控制模块工作，以降低电能损耗。
情形三、同时接入直流输入电源和交流输入电源。
直流端滤波电容EC5和交流端滤波电容EC3均有电压，控制器U1、控制器U2工作电压均正常，控制器U1采用原边反馈方式稳定输出电压，控制器U2采用直接反馈方式稳定输出电压，必须采用一种仲裁机制让控制器U1、控制器U2不同时工作。
可以让控制器U1优先级高于控制器U2，也可以让控制器U2优先级高于控制器U1。仲裁机制如下:假如控制器U2优先级高于控制器U1，结合上述电路，例如：控制器U2工作稳定时输出滤波模块的输出电压，即第一目标电压为Vo1+0.5V（12.5V）, 输出电压为U1工作时稳定输出滤波模块的输出电压，即第二目标电压为Vo1-0.5V（11.5V）。
当同时接入直流输入电源和交流输入电源的初始，直流反馈控制模块与交流反馈控制模块均处于工作状态，此时第一目标电压为12.5V，第二目标电压为11.5V，因此当控制器U1、控制器U2工作时，由于控制器U2稳定的目标电压高于控制器U1稳定的目标电压，控制器U2工作稳压条件达到后控制器U1自然处于反馈过压状态，达到了控制器U2优先级高于控制器U1的目的，此时交流反馈控制模块退出工作，即当同时接入直流输入电源和交流输入电源时，控制器U2工作处于稳态后，仅有直流反馈控制模块工作，亦可达到节省电能的作用。
反之亦然，若设置第二目标电压大于第一目标电压，则当控制器U1、控制器U2工作时，由于控制器U1稳定的目标电压高于控制器U2稳定的目标电压，控制器U1工作稳压条件达到后控制器U2自然处于反馈过压状态，达到了控制器U1优先级高于控制器U2的目的，此时直流反馈控制模块退出工作，即当同时接入直流输入电源和交流输入电源时，控制器U1工作处于稳态后，仅有交流反馈控制模块工作。优先使用交流端供电可减小直流端电能的消耗，为电池供电时可延长电池的供电时间。
需说明的是，本发明中巧妙利用控制器U1与控制器U2的反馈过压机制，无需额外设置反馈电路，即可以实现在接入任意电压源的情况下，只有一个反馈控制模块工作，从而降低电路功率损耗。
本发明实施方式通过在一个变压器设置直流反馈控制模块及交流反馈控制模块，以在一个变压器中实现对交流电源和直流电源输出电压的变压，且利用反馈过压保护机制，在无需额外设置反馈控制电路的前提下，实现在交流电源和直流电源同时有输入电压时，使直流反馈控制模块或交流反馈控制模块其中之一退出工作，以此降低电能损耗和硬件成本。
基于上述的电源电路，本发明实施方式还提供了一种电源设备，起结构示意图如图16所示，该电源设备包括电源电路10、直流电连接接口20、交流电连接接口30和直流电输出接口40。
其中，直流电连接接口20用于连接直流输入电源，将直流输入电源的直流输入电压输入至电源电路10的直流反馈控制模块；交流电连接接口30用于连接交流输入电源，将交流输入电源的交流输入电压输入至电源电路10的交流反馈控制模块；直流电输出接口40用于连接直流负载，将电源电路10的输出滤波模块的输出电压输出至直流负载。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；在本申请的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上的本申请的不同方面的许多其它变化，为了简明，它们没有在细节中提供；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种电源电路，其特征在于，包括：
变压器，包括第一绕组、第二绕组和至少一个第三绕组；
至少一个输出滤波模块，所述输出滤波模块连接至所述第三绕组，用于将所述第三绕组产生的感应电压处理为输出电压；所述感应电压响应于所述第一绕组或所述第二绕组的磁通量变化而产生；
连接至所述第一绕组的直流反馈控制模块；所述直流反馈控制模块用于连接直流输入电源，使所述第一绕组产生磁通量变化，并且反馈控制所述输出滤波模块的输出电压至第一目标电压；
连接至所述第二绕组的交流反馈控制模块；所述交流反馈控制模块用于连接交流输入电源，使所述第二绕组产生磁通量变化，并且反馈调整所述输出滤波模块的输出电压至第二目标电压；
其中，所述第一目标电压与所述第二目标电压相异，以使在所述交流输入电源和直流输入电源同时输入时，所述交流反馈控制单元和所述直流反馈控制单元中一个处于反馈过压状态，停止运行。
2.根据权利要求1所述的电源电路，其特征在于，当所述直流输入电源和所述直流输入电源同时接入时，若所述第一目标电压大于所述第二目标电压，所述交流反馈控制模块被配置为处于反馈过压状态而停止工作；若所述第二目标电压大于所述第一目标电压，则所述直流反馈控制模块被配置为处于反馈过压状态而停止工作。
3.根据权利要求1所述的电源电路，其特征在于，所述变压器还包括第四绕组，所述交流反馈控制模块连接所述第四绕组；
在所述交流输入电源接入时，所述交流反馈控制模块通过所述第四绕组的原边反馈作用，调整所述输出滤波模块的输出电压至所述第二目标电压。
4.根据权利要求3所述的电源电路，其特征在于，所述第四绕组被配置为所述交流反馈控制模块的辅助供电绕组，且在仅有所述直流输入电源接入时，响应于所述第一绕组的磁通量变化产生的耦合电压小于所述交流反馈控制模块的启动电压。
5.根据权利要求1所述的电源电路，其特征在于，所述直流反馈控制模块包括第一供电单元和第一驱动单元，其中，
所述第一供电单元分别连接所述直流输入电源、所述第一绕组及所述第一驱动单元，用于将直流输入电压传输到所述第一绕组和所述第一驱动单元，以为所述第一绕组及所述第一驱动单元供电；
所述第一驱动单元与所述第一绕组连接，用于驱动所述第一绕组产生磁通量变化，以控制所述输出滤波模块输出至所述第一目标电压。
6.根据权利要求5所述的电源电路，其特征在于，所述直流反馈控制模块还包括第一反馈单元，
所述第一反馈单元的输入端连接输出滤波模块的输出端，所述第一反馈单元的输出端连接所述第一驱动单元的反馈输入端，所述第一反馈单元用于根据所述输出滤波模块的输出电压输出第一反馈信号到所述第一驱动单元，以使所述第一驱动单元基于所述第一反馈信号，控制所述输出滤波模块的输出电压稳定在所述第一目标电压。
7.根据权利要求5所述的电源电路，其特征在于，所述直流反馈控制模块还包括第一滤波单元、第一防倒灌单元和第一RCD钳位单元，其中，
所述第一滤波单元连接所述第一供电单元的输入端，用于对所述直流输入电压滤波；
所述第一防倒灌单元连接在第一滤波单元和所述第一绕组的第一端之间，用于防止所述第一绕组耦合输出的电压倒灌到所述直流输入电源；
所述第一RCD钳位单元连接在所述第一绕组两端之间，用于吸收所述第一绕组在耦合过程中产生的漏感能量。
8.根据权利要求3所述的电源电路，其特征在于，所述交流反馈控制模块包括整流滤波单元和第二驱动单元，其中，
所述整流滤波单元分别连接所述交流输入电源、所述第二绕组以及所述第二驱动单元，用于将交流输入电压转换为直流输入电压传输到所述第二绕组和所述第二驱动单元，以为所述第二绕组及所述第二驱动单元供电；
所述第二驱动单元与所述第二绕组连接，用于驱动所述第二绕组产生磁通量变化，以控制所述输出滤波模块输出至所述第二目标电压。
9.根据权利要求8所述的电源电路，其特征在于，所述交流反馈控制模块还包括第二反馈单元，其中，
所述第二反馈单元的输入端连接所述第四绕组的第一端，所述第二反馈单元的输出端连接所述第二驱动单元的反馈输入端，所述第二反馈单元用于根据所述第四绕组的输出电压输出第二反馈信号至所述第二驱动单元，以使所述第二驱动单元基于所述第二反馈信号，控制所述输出滤波模块的输出电压稳定在所述第二目标电压。
10.一种电源设备，其特征在于，包括：
如权利要求1-9任一项所述的电源电路；
直流电连接接口，用于连接直流输入电源，将所述直流输入电源的直流输入电压输入至所述电源电路的直流反馈控制模块；
交流电连接接口，用于连接交流输入电源，将所述交流输入电源的交流输入电压输入至所述电源电路的交流反馈控制模块；
直流电输出接口，用于连接直流负载，将所述电源电路的输出滤波模块的输出电压输出至所述直流负载。
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