CN117134605A - 供电电路、供电控制方法和供电装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种供电电路、供电控制方法和供电装置，涉及电子技术领域，用于提高供电电路的能量转换的效率。供电电路包括：控制电路以及级联的PFC电路和隔离DC‑DC变换电路；PFC电路用于输入交流电并向隔离DC‑DC变换电路输出直流电；隔离DC‑DC变换电路包括起隔离作用的变压器，变压器包括共磁柱的原边绕组、副边绕组和反馈绕组，原边绕组耦合至隔离DC‑DC变换电路的输入端，副边绕组耦合至隔离DC‑DC变换电路的输出端，反馈绕组用于向控制电路输出反馈电压，反馈电压与隔离DC‑DC变换电路输出的直流电的电压成正比；控制电路用于：根据反馈电压调节PFC电路输出的直流电的电压。

Description

供电电路、供电控制方法和供电装置

技术领域

本申请涉及电子技术领域，尤其涉及一种供电电路、供电控制方法和供电装置。

背景技术

计算机、服务器等电子设备的供电装置(例如电源、电源适配器)，通常采用功率因数校正(power factor correction，PFC)电路串联隔离直流-直流(direct current-direct current，DC-DC)变换电路的结构。其中，PFC电路用于输入交流电，进行功率因数校正后，向隔离DC-DC变换电路输出直流电；隔离DC-DC变换电路用于通过调整占空比，来对输入的直流电的电压进行调节，并输出给电子设备，以实现在较大电压范围内为电子设备供电。

PFC电路输出的直流电的电压通常为固定值，隔离DC-DC变换电路的占空比越高则输出电压越高并且能量转换的效率越高，占空比越低则输出电压越低并且能量转换的效率越低。也就是说，当隔离DC-DC变换电路输出电压较低时能量转换的效率也低，无法稳定获得较高的能量转换的效率。

发明内容

本申请实施例提供一种供电电路、供电控制方法和供电装置，用于提高供电电路能量转换的效率。

为达到上述目的，本申请的实施例采用如下技术方案：

第一方面，提供了一种供电电路，包括：控制电路以及级联的PFC电路和隔离DC-DC变换电路；PFC电路用于输入交流电并向隔离DC-DC变换电路输出直流电；隔离DC-DC变换电路包括起隔离作用的变压器，变压器包括共磁柱的原边绕组、副边绕组和反馈绕组，原边绕组耦合至隔离DC-DC变换电路的输入端，副边绕组耦合至隔离DC-DC变换电路的输出端，反馈绕组用于向控制电路输出反馈电压，反馈电压与隔离DC-DC变换电路输出的直流电的电压成正比；控制电路用于：根据反馈电压调节PFC电路输出的直流电的电压。

本申请实施例提供的供电电路，通过在隔离DC-DC变换电路的变压器中增加反馈绕组，将隔离DC-DC变换电路输出的直流电的电压以反馈电压的方式反馈给控制电路。控制电路根据反馈电压来调节前级PFC电路输出直流电的电压，使得隔离DC-DC变换电路能够保持较高的占空比，从而实现即使供电电路输出较低电压时，也能保持较高能量转换的效率。

在一种可能的实施方式中，控制电路具体用于：根据反馈电压确定PFC电路输出的直流电的电压的目标值；根据目标值调节PFC电路输出的直流电的电压。反馈电压确定的目标值用于实现对PFC电路输出的直流电的电压的负反馈。

在一种可能的实施方式中，目标值Vp＝M*Vfb，M为系数，Vfb为反馈电压。目标值Vp与反馈电压Vfb之间是线性关系，可以理解，目标值Vp与反馈电压Vfb之间也可以是非线性关系，具体不作限定。

在一种可能的实施方式中，PFC电路为升压电路，控制电路用于：根据交流电的电压以及反馈电压，确定目标值。对于升压电路来说，输出直流电的电压始终高于输入交流电的电压Vac*1.414，因此输入的交流电的电压Vac决定了PFC电路输出电压的下限，向下调整PFC电路输出直流电的电压不会低于交流电的电压Vac*1.414。

在一种可能的实施方式中，目标值＝M*Vfb，M为系数，Vfb为反馈电压，如果目标值<交流电的电压Vac*1.414，则目标值更新为交流电的电压Vac*1.414。交流电的电压Vac决定了目标值的下限。

在一种可能的实施方式中，在调节PFC电路输出的直流电的电压的过程中，反向调节隔离DC-DC变换电路的占空比。也就是说，在降低PFC电路输出的直流电的电压Vout1时，增大隔离DC-DC变换电路的占空比，在升高电压Vout1时，降低隔离DC-DC变换电路的占空比。原因在于，假设控制电路接收到向下调压的命令后，先通过降低隔离DC-DC变换电路212的占空比，使得隔离DC-DC变换电路输出的直流电的电压Vout2向降低的方向发生变化，然后引起反馈电压Vfb也向降低的方向发生变化，再然后引起电压Vout1也向降低的方向发生变化，如果不反向调节隔离DC-DC变换电路的占空比(即增大占空比)，则隔离DC-DC变换电路将由于输入的电压Vout1降低而导致输出的电压Vout2进一步降低，形成正反馈，最终结果是电压Vout2越来越低，系统发散无法收敛。

在一种可能的实施方式中，反馈绕组与副边绕组匝数之比为K，则反馈电压＝K*(Vout2+ΔVout2)，Vout2为隔离DC-DC变换电路输出的直流电的电压，ΔVout2为电压Vout2的变化量。该实施方式体现了隔离DC-DC变换电路的反馈电压与输出直流电的电压之间的比例关系。

第二方面，提供了一种供电控制方法，应用于如第一方面及其任一实施方式所述的供电电路，该方法包括：获取供电电路中隔离DC-DC变换电路的反馈电压；根据反馈电压调节供电电路中PFC电路输出的直流电的电压。

在一种可能的实施方式中，根据反馈电压调节供电电路中PFC电路输出的直流电的电压，包括：根据反馈电压确定PFC电路输出的直流电的电压的目标值；根据目标值调节PFC电路输出的直流电的电压。

在一种可能的实施方式中，目标值＝M*Vfb，M为系数，Vfb为反馈电压。

在一种可能的实施方式中，当供电电路中隔离直流-直流DC-DC变换电路的反馈电压变化时，根据反馈电压确定供电电路中PFC电路输出的直流电的电压的目标值，包括：当反馈电压变化时，或者，当PFC电路输入的交流电的电压变化时，根据交流电的电压以及反馈电压，确定目标值。

在一种可能的实施方式中，假设目标值＝M*Vfb，M为系数，Vfb为反馈电压，如果目标值<交流电的电压*1.414，则目标值更新为交流电的电压*1.414。

在一种可能的实施方式中，在调节PFC电路输出的直流电的电压的过程中，反向调节隔离DC-DC变换电路的占空比。

在一种可能的实施方式中，隔离DC-DC变换电路中变压器的反馈绕组与副边绕组匝数之比为K，则反馈电压＝K*(Vout2+ΔVout2)，Vout2为隔离DC-DC变换电路输出的直流电的电压，ΔVout2为电压Vout2的变化量。

第三方面，提供了一种供电装置，包括壳体以及安装于壳体中的如第一方面及其任一实施方式所述的供电电路。

第四方面，提供了一种计算机可读存储介质，包括指令，当指令在供电装置上运行时，使得供电装置执行如第二方面及其任一实施方式所述的方法。

第五方面，提供了一种包含指令的计算机程序产品，当指令在上述供电装置上运行时，使得该供电装置执行如第二方面及其任一实施方式所述的方法。

第六方面，提供了一种芯片系统，该芯片系统包括处理器，用于支持供电装置实现上述第二方面中所涉及的功能。在一种可能的设计中，该装置还包括接口电路，接口电路可用于从其它装置(例如存储器)接收信号，或者，向其它装置(例如通信接口)发送信号。该芯片系统可以包括芯片，还可以包括其他分立器件。

第二方面至第六方面的技术效果参照第一方面及其任一实施方式的技术效果，在此不再重复。

附图说明

图1为本申请实施例提供的一种供电系统的架构以及供电装置的结构的示意图；

图2为本申请实施例提供的一种升压(boost)PFC电路的结构示意图；

图3为本申请实施例提供的一种降压升压(buck-boost)PFC电路的结构示意图；

图4为本申请实施例提供的一种无桥PFC电路的结构示意图；

图5为本申请实施例提供的一种基于LLC谐振电路的隔离DC-DC变换电路的结构示意图；

图6为本申请实施例提供的一种控制电路的结构示意图；

图7为本申请实施例提供的一种概括性描述的供电控制方法的流程示意图；

图8为本申请实施例提供的一种以PFC电路为降压升压PFC电路为例进行说明的供电控制方法的流程示意图；

图9为本申请实施例提供的一种以PFC电路为升压电路为例进行说明的供电控制方法的流程示意图；

图10为本申请实施例提供的一种不同供电电路的能量转换的效率对比示意图；

图11为本申请实施例提供的一种芯片系统的结构示意图。

具体实施方式

首先对本申请涉及的一些概念进行描述。

本申请实施例涉及的术语“第一”、“第二”等仅用于区分同一类型特征的目的，不能理解为用于指示相对重要性、数量、顺序等。

本申请实施例涉及的术语“示例性的”或者“例如”等词用于表示作例子、例证或说明。本申请中被描述为“示例性的”或者“例如”的任何实施例或设计方案不应被解释为比其他实施例或设计方案更优选或更具优势。确切而言，使用“示例性的”或者“例如”等词旨在以具体方式呈现相关概念。

本申请实施例涉及的术语“耦合”、“连接”应做广义理解，例如，可以指物理上的直接连接，也可以指通过电子器件实现的间接连接，例如通过电阻、电感、电容或其他电子器件实现的连接。

功率因数矫正(power factor correction，PFC)：主要是对输入交流电的电流波形进行控制，使其与输入的交流电的电压波形同步，提高功率因数，减少谐波含量。功率因数是指交流电有功功率与视在功率(总耗电量)的比值。当功率因数越大，电力利用率越高。

反激变换电路：反激变换电路是采用变压器来实现直流电调压的一种电路，当原边侧开关管导通时向变压器存储能量，但能量不会施加至负载。当原边侧开关管截止时，变压器的能量施加至负载。

正激变换电路：正激变换电路是采用变压器来实现直流电调压的另一种电路，与反激变换电路不同的是，当原边侧开关管导通时向变压器存储能量，能量也会施加至负载。当原边侧开关管截止时，有续流电感续流，继续为负载提供能量。

如前文所述的，某些供电装置采用级联的PFC电路和隔离DC-DC变换电路的结构。在该电路结构中，PFC电路向隔离DC-DC变换电路输出的直流电的电压是恒定的，由隔离DC-DC变换电路实现电压调节。并且，隔离DC-DC变换电路的占空比越低，则输出电压越低并且能量转换的效率越低。也就是说，当隔离DC-DC电路输出电压较低时能量转换的效率也低。

本申请实施例提供的供电电路、供电控制方法和供电装置，通过在隔离DC-DC变换电路的变压器中增加反馈绕组，将隔离DC-DC变换电路输出的直流电的电压以反馈电压的方式反馈回来，作为PFC电路输出直流电的电压的调节依据。可以根据反馈电压来调节PFC电路输出的直流电的电压，或者，根据交流电的电压和反馈电压来调节PFC电路输出的直流电的电压，使得隔离DC-DC变换电路能够保持较高的占空比，从而实现即使供电电路输出较低电压时，也能保持较高能量转换的效率。

如图1所示，本申请实施例提供了一种供电系统包括供电装置11和电子设备12。供电装置11中包括壳体(图中未示出)以及安装于壳体中的供电电路21，供电电路21通过供电接口向电子设备12供电。供电接口可以为通用串行总线(universal serial bus，USB)接口。

供电装置11可以为具有较宽输出电压和功率的电源、充电器、电源适配器、电源板等。供电装置11的输出电压范围宽并且连续可调，例如可达到0V～1000V。供电装置11的输出功率范围宽，例如可达到100W～10000W。

电子设备12可以是移动的，也可以是固定的。电子设备可以部署在陆地上(例如室内或室外、手持或车载等)，也可以部署在水面上(例如船模)，还可以部署在空中(例如无人机等)。该电子设备可以称为用户设备(user equipment，UE)、接入终端、终端单元、用户单元(subscriber unit)、终端站、移动站(mobile station，MS)、移动台、终端代理或终端装置等。例如，该电子设备可以是手机、平板电脑、笔记本电脑、智能手环、智能手表、耳机、智能音箱、虚拟现实(virtual reality，VR)设备、增强现实(augmented reality，AR)设备、工业控制(industrial control)中的终端、无人驾驶(self driving)中的终端、远程医疗(remote medical)中的终端、智能电网(smart grid)中的终端、运输安全(transportationsafety)中的终端、智慧城市(smart city)中的终端、智慧家庭(smart home)中的终端等。本申请实施例对电子设备的具体类型和结构等不作限定。

供电电路21包括控制电路213以及级联的PFC电路211和隔离DC-DC变换电路212。PFC电路211包括但不限于升压(boost)PFC电路、无桥PFC电路、降压升压(buck-boost)PFC电路等各种拓扑的PFC电路。其中，升压PFC电路、无桥PFC电路均属于后文涉及的升压电路，即输出直流电的电压高于输入交流电的电压，降压升压(buck-boost)PFC电路输出的直流电压可以高于或低于输入的交流电压。隔离DC-DC变换电路212包括但不限于LLC谐振变换电路、准谐振(quasi-resonance，QR)反激变换电路、零电压开关(zero voltage switch，ZVS)反激变换电路、非对称半桥(asymmetric half-bridge，AHB)反激变换电路、全桥反激变换电路、标准正激变换电路、双开关管反激变换电路、双开关管正激变换电路等各种拓扑的变换电路。

PFC电路211用于输入交流电，进行功率因数校正后向隔离DC-DC变换电路212输出直流电，隔离DC-DC变换电路212用于通过调整占空比来对输入的直流电的电压进行调压，并输出给电子设备12。隔离DC-DC变换电路212还将输出的直流电的电压以反馈电压的形式发送给控制电路213。控制电路213根据反馈电压来调节PFC电路211向隔离DC-DC变换电路212输出直流电的电压，使得隔离DC-DC变换电路212即使降低输出直流电的电压时，仍能保持较高占空比，以保持较高能量转换的效率。本申请实施例涉及的交流电可以为单相交流电，也可以为三相交流电，在此不做限定。

PFC电路211包括用于连接PFC电路211中开关管(例如图2中开关管Q1、图3中开关管Q2)栅极的管脚(DRVpfc管脚)。管脚DRVpfc的数量不限定只有一个，根据PFC电路211的不同结构，管脚DRVpfc的数量与PFC电路211中开关管的数量相同。需要说明的是，本申请涉及的开关管指功率开关管，包括但不限于金氧半场效晶体管(metal-oxide-semiconductorfield-effect transistor，MOSFET)、氮化镓(GaN)晶体管、绝缘栅双极型晶体管(insulated gate bipolar transistor，IGBT)、功率三极管等。

PFC电路211还包括用于从交流电源13输入交流电的管脚(AC-L1管脚和AC-N1管脚)。PFC电路211还包括用于向控制电路213输出交流电的电压的管脚(AC-L2管脚和AC-N2管脚)。在PFC电路211内部，AC-L1管脚与AC-L2管脚相耦合，AC-N1管脚与AC-N2管脚相耦合。

PFC电路211还包括用于向隔离DC-DC变换电路212输出直流电的管脚(VOUT1管脚)以及共地管脚(GND1管脚)。PFC电路211还包括用于向控制电路213反馈输出直流电的电压的管脚(VOUT2管脚)以及共地管脚(GND2管脚)。在PFC电路211内部，VOUT1管脚与VOUT2管脚相耦合，GND1管脚与GND2管脚相耦合。PFC电路211还包括用于向控制电路213反馈输出直流电的电流的管脚(CUR1管脚)。

隔离DC-DC变换电路212包括用于从PFC电路211输入直流电的管脚(VIN1管脚)以及共地管脚(GND3管脚)。隔离DC-DC变换电路212还包括用于向电子设备12输出调压后的直流电的管脚(VOUT3管脚)以及共地管脚(GND4管脚)。隔离DC-DC变换电路212还包括受控于控制电路213的DRVdc管脚，用于耦合至隔离DC-DC变换电路212中开关管以控制开关管的导通或关断。隔离DC-DC变换电路212还包括受控于控制电路213的使能管脚(EN1管脚)。隔离DC-DC变换电路212还新增了向控制电路213反馈输出电压的管脚(FB管脚)。

控制电路213包括耦合至PFC电路211中DRVpfc管脚的管脚(DRVctrl1管脚)，用于控制PFC电路211中开关管的导通或关断。控制电路213包括耦合至隔离DC-DC变换电路212中DRVdc管脚的管脚(DRVctrl2管脚)，用于控制隔离DC-DC变换电路212中开关管的导通或关断。控制电路213还包括分别耦合至PFC电路211中AC-L2管脚和AC-N2管脚的管脚(AC-L3管脚和AC-N3管脚)，用于对PFC电路211输入交流电电压进行检测。

控制电路213还包括耦合至PFC电路211中CUR1管脚的管脚(CUR2管脚)，用于对PFC电路211输出直流电的电流进行检测。控制电路213还包括分别耦合至PFC电路211中VOUT2管脚和GND2管脚的管脚(VIN2管脚和GND5管脚)，用于对PFC电路211输出直流电的电压进行检测。控制电路213还包括耦合至隔离DC-DC变换电路212中EN1管脚的管脚(EN2管脚)，用于对隔离DC-DC变换电路212进行使能控制。控制电路213还包括耦合至隔离DC-DC变换电路212中FB管脚的管脚(SMP管脚)，用于对隔离DC-DC变换电路212输出直流电的电压进行检测。

示例性的，图2所示为一种升压(boost)PFC电路的结构示意图。该PFC电路211包括：第一整流桥2111、升压电路2112。第一整流桥2111的输入端耦合至PFC电路211的两个交流输入管脚——AC-L1管脚和AC-N1管脚。第一整流桥2111用于输入交流电，并将交流电转换成单向的直流电。第一整流桥2111的输出端与升压电路2112的输入端耦合。升压电路2112的输出端耦合至PFC电路211输出直流电的管脚——VOUT1管脚、VOUT2管脚、GND1管脚和GND2管脚。升压电路2112对于对第一整流桥2111输出的直流电进行升压。

第一整流桥2111包括二极管D1、二极管D2、二极管D3和二极管D4。当AC-L1管脚电压大于AC-N1管脚电压时，电流依次流经二极管D1、升压电路2112、二极管D4形成回路。当AC-L1管脚电压小于AC-N1管脚电压时，电流依次流经开关管D2、升压电路2112、二极管D3形成回路。从而将交流电转换成单向的直流电，即二极管D1和二极管D2阴极处电压始终为正，二极管D3和二极管D4阳极处电压始终为负。

升压电路2112包括电感L1、二极管D5、开关管Q1、电容C1。如图2中虚线箭头所示，当开关管Q1导通时，电流流经第一整流桥2111、电感L1和开关管Q1形成回路，电感L1充电；并且，电容C1与负载(用电阻R1来表示)形成电流回路，电容C1为负载供电。如图2中实线箭头所示，当开关管Q1关断时，电流依次流经电感L1、二极管D5和负载形成回路，第一整流桥2111和电感L1为负载供电；并且，第一整流桥2111、电感L1和电容C1形成回路，第一整流桥2111和电感L1为电容C1充电。

控制电路213可以通过控制开关管Q1的导通或关断，实现对升压电路2112输出的电流波形进行整形，从而进行功率因数校正。

示例性的，图3所示为一种降压升压PFC电路的结构示意图。该PFC电路211包括：第二整流桥2113和降压升压电路2114。第二整流桥2113的输入端耦合至PFC电路211的两个交流输入管脚——AC-L1管脚和AC-N1管脚。第二整流桥2113用于输入交流电，并将交流电转换成单向的直流电。第二整流桥2113的输出端与降压升压电路2114的输入端耦合。降压升压电路2114的输出端耦合至PFC电路211输出直流电的管脚——VOUT1管脚、VOUT2管脚、GND1管脚和GND2管脚。降压升压电路2114用于对第二整流桥2113输出的直流电进行降压或升压。

第二整流桥2113包括二极管D6、二极管D7、二极管D8和二极管D9。当AC-L1管脚电压大于AC-N1管脚电压时，电流依次流经二极管D6、降压升压电路2114、二极管D9形成回路。当AC-L1管脚电压小于AC-N1管脚电压时，电流依次流经开关管D7、降压升压电路2114、二极管D8形成回路。从而将交流电转换成单向的直流电，即二极管D6和二极管D7阴极处电压始终为正，二极管D8和二极管D9阳极处电压始终为负。

降压升压电路2114包括电感L2、二极管D10、开关管Q2、电容C2。如图3中虚线箭头所示，当开关管Q1导通时，电流流经第二整流桥2113、开关管Q2和电感L2形成回路，电感L2充电；并且，电容C2与负载(用电阻R2来表示)形成电流回路，电容C2为负载供电。如图3中实线箭头所示，当开关管Q2关断时，电流流经电感L2、负载和二极管D10形成回路，电感L2为电负载供电；并且电感L2为电容C2充电。

控制电路213可以通过控制开关管Q2的导通或关断，实现对降压升压电路2114输出的电流波形进行整形，从而进行功率因数校正。

示例性的，图4所示为一种无桥PFC电路的结构示意图。该PFC电路211包括：电感L3、开关管Q3、开关管Q4、开关管Q5、开关管Q6。

如图4中粗实线箭头所示，当AC-L1管脚电压大于AC-N1管脚电压时，如果开关管Q3和开关管Q5均导通，并且，开关管Q4和开关管Q6均关断，则电流流经电感L3、开关管Q3、开关管Q5形成回路，并且对电感L3充电。

当AC-L1管脚电压大于AC-N1管脚电压时，如果开关管Q4和开关管Q5均导通，并且，开关管Q3和开关管Q6均关断，则电流流经电感L3、开关管Q5、负载(以电阻R3来表示)、开关管Q4形成回路，并且对电感L3放电。

当AC-L1管脚电压小于AC-N1管脚电压时，如果开关管Q4和开关管Q6均导通均关断，并且，开关管Q3和开关管Q5，则电流流经开关管Q6、开关管Q5形成回路，并且对电感L3充电。

当AC-L1管脚电压小于AC-N1管脚电压时，如果开关管Q3和开关管Q6均导通，并且，开关管Q5和开关管Q4均关断，则电流流经电感L3、开关管Q6、负载(以电阻R3来表示)、开关管Q3形成回路，并且对电感L3放电。

本申请的隔离DC-DC变换电路中包括起隔离作用的变压器，变压器不仅包括传统变压器中的耦合至隔离DC-DC变换电路输入端的原边绕组，以及耦合至隔离DC-DC变换电路输出端的副边绕组，还包括与原边绕组和副边绕组共磁柱的反馈绕组。该反馈绕组用于向控制电路输出反馈电压。该反馈电压与隔离DC-DC变换电路输出的直流电的电压成正比，从而反馈隔离DC-DC变换电路输出的直流电的电压的大小。

示例性的，图5所示为一种基于LLC谐振电路的隔离DC-DC变换电路(即前文所述的LLC谐振变换电路)的结构示意图。隔离DC-DC变换电路212包括LLC谐振电路2121、同步整流(synchronous rectification，SR)电路2122。

LLC谐振电路2121用于对PFC电路211的直流电进行电压变换以输出交流电。LLC谐振电路2121的优点是在高频率下能够实现零电压开关和零电流开关，从而降低开关损耗，提高能量转换的效率和功率密度。

LLC谐振电路2121包括滤波电容C3、谐振电感L3、谐振电容C5、变压器T1、串联的开关管Q7和开关管Q8。变压器T1起隔离作用，变压器T1包括共磁柱的原边绕组Lm、副边绕组La和反馈绕组Lfb。LLC谐振电路2121中各器件连接关系如下：

隔离DC-DC变换电路212的输入端VIN1用于耦合至PFC电路211的输出端VOUT1，以从PFC电路211输入直流电。隔离DC-DC变换电路212的接地端GND3用于耦合至PFC电路的接地端GND1。开关管Q7和开关管Q8串联后与滤波电容C3并联在隔离DC-DC变换电路212的输入端VIN1和接地端GND1之间。开关管Q7和开关管Q8之间的耦合点通过谐振电感L3、谐振电容C5、变压器T1的原边绕组Lm接地。反馈端FB通过反馈绕组Lfb接地。变压器T1的副边绕组La用于输出交流电。

受控于控制电路213，开关管Q7和开关管Q8不会同时导通。控制电路213通过控制开关管Q7和开关管Q8导通或关断的占空比，调节输出的直流电的电压。LLC谐振电路2121的基本原理如下：当开关管Q7导通，开关管Q8关断时，对谐振电容C5进行充电，谐振电容C5存储能量。当开关管Q7关断，开关管Q8导通时，谐振电容C5和谐振电感L3产生谐振，将能量通过变压器T1传输给次级。

SR电路2122用于对LLC谐振电路2121输出的交流电进行同步整流和滤波。SR电路2122包括滤波电容C4、开关管Q9和开关管Q11。SR电路2122中各器件连接关系如下：

开关管Q9的第一极耦合至变压器T1的副边绕组La的第一端，开关管Q9的第二极耦合至开关管Q11的第二端，开关管Q11的第一极耦合至变压器T1的副边绕组La的第二端。开关管Q9和开关管Q11的耦合点作为直流电压的输出端VOUT3，变压器T1的副边绕组La的中心抽头作为接地端GND2。直流电压的输出端VOUT3和接地端GND4之间耦合滤波电容C4。另外将输出端VOUT3和接地端GND4耦合的负载以电阻R3来表示。

受控于控制电路213，开关管Q9和开关管Q10不会同时导通。控制电路213通过控制开关管Q9和开关管Q11导通或关断，来对LLC谐振电路2121输出的交流电进行同步整流。

变压器T1的原边绕组Lm与副边绕组La为固定匝比(例如1：1)。反馈绕组Lfb与副边绕组La匝数之比为K，假设隔离DC-DC变换电路212输出直流电的电压为Vout，则FB管脚输出的反馈电压Vfb为K*Vout。也就是说，隔离DC-DC变换电路212向控制电路213输出的反馈电压Vfb为K*Vout。

示例性的，图6所示为一种控制电路的结构示意图。控制电路213包括：控制器601、采样滤波和相位检测电路602、PFC相位调制电路603、电流采样滤波电路604、电压采样滤波电路605、PFC电压调制电路606、PFC驱动电路607、DC-DC驱动电路608以及多个管脚。控制器601可以为用于控制的模块，例如，微控制单元(microcontroller unit，MCU)、系统级芯片(system on chip，SOC)、中央处理器(central processing unit，CPU)等，本申请实施例对此不作限定。

采样滤波和相位检测电路602用于采集PFC电路211输入交流电的电压，并对交流电进行相位检测，向PFC相位调制电路603和控制器601输出PFC电路211输入交流电的电压，向控制器601输出交流电的相位。

电压采样滤波电路605用于对PFC电路211输出直流电的电压进行采样和滤波处理后，发送给控制器601和PFC电压调制电路606。

电流采样滤波电路604用于对PFC电路211输出直流电的电流进行采样和滤波处理后，发送给控制器601和PFC相位调制电路603。

PFC相位调制电路603用于根据PFC电路211输入交流电的电压和PFC电路211输出直流电的电流生成相位调制信号，并发送给控制器601，相位调制信号用于控制PFC电路211调节电压或电流跟随交流电的相位，从而与交流电实现同频同相。

PFC电压调制电路606用于根据PFC电路211输出直流电的电压以及隔离DC-DC变换电路212的反馈电压Vfb生成电压调制信号，电压调制信号用于控制PFC电路211调节输出直流电的电压。

控制器601根据相位调节信号、电压调节信号向PFC驱动电路607输出PFC驱动信号，PFC驱动电路607通过DRVctrl1管脚驱动PFC电路211中的开关管的导通或关断，从而对PFC驱动电路607输出的直流电的电流、电压等进行调节。控制器601还可以向DC-DC驱动电路608输出DC驱动信号，DC-DC驱动电路608通过DRVctrl2管脚驱动DC-DC驱动电路608中的开关管的导通或关断，从而对DC-DC驱动电路608输出的直流电的电流、电压等进行调节。控制器601还可以根据PFC电路211输入交流电的电压来判断该电压是否发生变化。

具体的，控制电路213可以执行如图7-图9所示的供电控制方法，其中，图7所示是概括性描述的供电控制方法，图8所示是以PFC电路211为降压升压PFC电路为例进行说明的供电控制方法，图9所示是以PFC电路211为升压(boost)PFC电路或无桥PFC电路等升压电路为例进行说明的供电控制方法。

具体的，如图7所示的概括性描述的供电控制方法包括步骤S101-S103，其中，步骤S103包括步骤S1031-S1032：

S101、初始状态下，PFC电路211输出第一初始电压，隔离DC-DC变换电路212输出第二初始电压。

当供电装置11连接交流电13以及电子设备12时，此时进入初始状态。PFC电路211输入交流电，并输出直流电，直流电的电压Vout1为第一初始电压。隔离DC-DC变换电路212对PFC电路211输出的直流电进行调压，输出的直流电的电压Vout2为第二初始电压。隔离DC-DC变换电路212输出的直流电即为供电装置11输出的直流电。

假设隔离DC-DC变换电路212中变压器T1的反馈绕组Lfb与副边绕组La匝数之比为K，则隔离DC-DC变换电路212向控制电路213输出的反馈电压Vfb＝K*Vout2。另外，控制器601通过采样滤波和相位检测电路602获取PFC电路211输入的交流电的电压Vac。

S102、获取隔离DC-DC变换电路212的反馈电压Vfb。

控制电路213中的PFC电压调制电路606可以持续获取隔离DC-DC变换电路212的反馈电压Vfb。

S103、根据隔离DC-DC变换电路212的反馈电压Vfb调节PFC电路211输出的直流电的电压Vout1。

隔离DC-DC变换电路212的反馈电压Vfb可以作为负反馈，从而调节PFC电路211输出的直流电的电压Vout1，也就是说，当反馈电压Vfb越小时，电压Vout1越小，当反馈电压Vfb越大时，电压Vout1越大。本申请不限定根据反馈电压Vfb调节电压Vout1的具体方式，在一种可能的实施方式中，步骤S103包括步骤S1031-S1032。

S1031、根据反馈电压Vfb确定PFC电路211输出的直流电的电压Vout1的目标值Vp。

供电装置11在对电子设备12进行供电时，由于负载不同，要求的电压Vout2不同，例如负载越大要求的电压Vout2越高，负载越小要求的电压Vout2越低。当需要调节电压Vout2时，电子设备12会根据充电协议向供电装置11发送调压命令，控制电路213会首先通过调节隔离DC-DC变换电路212的占空比来调节电压Vout2，例如，当要降低电压Vout2时降低隔离DC-DC变换电路212的占空比，当要升高电压Vout2时升高隔离DC-DC变换电路212的占空比。其中，充电协议可以为慢充、快充、超级快充等。

电压Vout2的变化会引起反馈电压Vfb的变化。假设电压Vout2的变化量为ΔVout2，ΔVout2为正值表示升高电压Vout2，ΔVout2为负值表示降低电压Vout2，则反馈电压Vfb＝K*(Vout2+ΔVout2)。

示例性，以PFC电路211为降压升压PFC电路为例，如图8中步骤S201所示，反馈电压Vfb的变化触发电压Vout1的目标值Vp的更新。电压Vout1的目标值Vp等于M倍反馈电压Vfb，即Vp＝M*Vfb＝M*K*(Vout2+ΔVout2)，其中，M为系数。那么隔离DC-DC变换电路212的增益即为1/(M*K)。从中可以看出，在隔离DC-DC变换电路212输出电压Vout2发生变化时，特别是当变化量ΔVout2为负值(即电压Vout2减小)时，隔离DC-DC变换电路212的增益仍可以保持不变，相当于占空比不变，使得能量转换的效率保持不变，不会像现有技术那样，因为输出电压Vout2降低使得能量转换的效率也降低。

可选的，供电装置11输入的交流电的电压Vac也可能发生变化，如果PFC电路211为升压(boost)PFC电路或无桥PFC电路等升压电路，PFC电路211输出直流电的电压Vout1高于输入交流电的电压Vac*1.414(乘以1.414原因在于PFC调制产生的电压变化)，因此PFC电路211输入的交流电的电压Vac决定了电压Vout1的下限，向下调整PFC电路211输出直流电的电压Vout1不会低于交流电的电压Vac*1.414。而对于前文所述的PFC电路211为降压升压PFC电路来说，PFC电路211输出直流电的电压Vout1可以高于或低于电压Vac*1.414，可以不必考虑电压Vac对电压Vout1的影响。

示例性，以PFC电路211为升压(boost)PFC电路或无桥PFC电路等升压电路为例，如图9中步骤S301所示，当反馈电压Vfb变化时，或者，当交流电的电压Vac变化时，控制电路213根据交流电的电压Vac以及反馈电压Vfb，确定电压Vout1的目标值Vp。也就是说，反馈电压Vfb的变化或者交流电的电压Vac的变化会触发电压Vout1的目标值Vp的更新。首先假设目标值Vp＝M*Vfb，M为系数。如图9中步骤S302所示，如果目标值Vp<交流电的电压Vac*1.414，则目标值Vp更新为交流电的电压Vac*1.414，否则目标值Vp不变(即仍等于M*Vfb)。

S1032、根据目标值Vp调节PFC电路211输出的直流电的电压Vout1。

示例性的，以PFC电路211为降压升压PFC电路为例，如图8中步骤S202所示，可以采用步进方式调节PFC电路211输出的直流电的电压Vout1，即Vout1+ΔVout1，ΔVout1为正值时表示升高Vout1，ΔVout1为负值时表示降低Vout1。每调完一次电压Vout1，控制电路213都会通过PFC电压调制电路606监测电压采样滤波电路605反馈的电压Vout1，判断电压Vout1达到目标值Vp后停止调压。另外，在调压期间，控制电路213要监测是否有来自电子设备12的新的调压命令，触发控制电路213调节隔离DC-DC变换电路212的占空比来调节电压Vout2，从而导致反馈电压Vfb变化，则终止本轮调节过程，进行下一轮调节过程。并且，如图8中步骤S203所示，电压Vout1达到目标值Vp后，保持电压Vout1为目标值Vp，直至控制电路213监测到来自电子设备12的新的调压命令，触发控制电路213调节隔离DC-DC变换电路212的占空比来调节电压Vout2，进而引起反馈电压Vfb的变化，则重新执行步骤S201。

示例性的，以PFC电路211为升压(boost)PFC电路或无桥PFC电路等升压电路为例，如图9中步骤S303所示，可以采用步进方式调节PFC电路211输出的直流电的电压Vout1，具体参照步骤S202，在此不再赘述。另外，在调压期间，控制电路213要监测是否有来自电子设备12的新的调压命令，触发控制电路213调节隔离DC-DC变换电路212的占空比来调节电压Vout2，从而导致反馈电压Vfb变化，并且，控制电路213要监测交流电的电压Vac是否发生变化，如果反馈电压Vfb变化或交流电的电压Vac变化，则终止本轮调节过程，进行下一轮调节过程。如图9中步骤S304所示，电压Vout1达到目标值Vp后，保持电压Vout1为目标值Vp，控制电路213同样要监测是否有来自电子设备12的新的调压命令导致反馈电压Vfb变化，以及交流电的电压Vac是否发生变化。如果反馈电压Vfb变化或交流电的电压Vac变化，则重新执行步骤S301。

需要说明的是，在根据目标值Vp调节PFC电路211输出的直流电的电压Vout1的过程中，控制电路213还要反向调节隔离DC-DC变换电路212的占空比，直至恢复占空比为调整前的值。也就是说，在降低电压Vout1时，增大隔离DC-DC变换电路212的占空比，在升高电压Vout1时，降低隔离DC-DC变换电路212的占空比。原因在于，假设控制电路213接收到向下调压的命令后，先通过降低隔离DC-DC变换电路212的占空比，使得隔离DC-DC变换电路212输出的直流电的电压Vout2向降低的方向发生变化，然后引起反馈电压Vfb也向降低的方向发生变化，再然后引起电压Vout1也向降低的方向发生变化，此时，如果不反向调节隔离DC-DC变换电路212的占空比(即增大占空比)，则隔离DC-DC变换电路212将由于输入的电压Vout1降低而导致输出的电压Vout2进一步降低，形成正反馈，最终结果是电压Vout2越来越低，系统发散无法收敛。

另外需要说明的是，本申请中以线性调压为例进行说明，也可以采用非线性调压，只要保证隔离DC-DC变换电路212的占空比较高，即可以维持供电电路较高的能量转换的效率。

图10是本申请实施例提供的方案相对于传统采用升压PFC电路的方案之间能量转换的效率的对比示意图，图中开关损耗越高则能量转换的效率越低。供电电路的高频开关损耗为Poff_on＝K*VDS*Ip*Tf*Fs，其中，K为固定系数，Vds为关断时开关管耐压值、Ip为开关管开关过程电流、Tf为开关管重叠导通的时间、Fs为开关管的开关频率。对于传统采用升压PFC电路的方案来说，PFC电路输出电压不变，开关管的开关损耗与开关管开关过程电流Ip呈线性关系。而本申请实施例提供的方案中PFC电路输出电压是连续变化的，使得Vds也是连续变化的，开关管的开关损耗与Ip*Vds呈线性关系。当负载变小使得隔离DC-DC变换电路212输出电压降低进而导致PFC电路输出电压降低时，Vds也降低，开关损耗相对来说降低更大，能量转换的效率更高。

本申请实施例提供的供电电路、供电控制方法和供电装置，通过在隔离DC-DC变换电路的变压器中增加反馈绕组，将隔离DC-DC变换电路输出的直流电的电压以反馈电压的方式反馈给控制电路。当反馈电压变化时，控制电路根据反馈电压来调节前级PFC电路输出直流电的电压，使得隔离DC-DC变换电路能够保持较高的占空比，从而实现即使供电电路输出较低电压时，也能保持较高能量转换的效率。

如图11所示，本申请实施例还提供一种芯片系统。该芯片系统100包括至少一个处理器1001和至少一个接口电路1002。至少一个处理器1001和至少一个接口电路1002可通过线路互联。处理器1001用于支持供电装置实现上述方法实施例中的各个步骤，例如图7-图9所示的方法，至少一个接口电路1002可用于从其它装置(例如存储器)接收信号，或者，向其它装置(例如通信接口)发送信号。该芯片系统可以包括芯片，还可以包括其他分立器件。

本申请实施例还提供一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质包括指令，当指令在上述供电装置上运行时，使得该供电装置执行上述方法实施例中的各个步骤，例如执行图7-图9所示的方法。

本申请实施例还提供一种包括指令的计算机程序产品，当指令在上述供电装置上运行时，使得该供电装置执行上述方法实施例中的各个步骤，例如执行图7-图9所示的方法。

关于芯片系统、计算机可读存储介质、计算机程序产品的技术效果参照前面方法实施例的技术效果。

应理解，在本申请的各种实施例中，上述各过程的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本申请实施例的实施过程构成任何限定。

本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的模块及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统、装置和模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、设备和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的设备实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个模块或组件可以结合或者可以集成到另一个设备，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，设备或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的模块可以是或者也可以不是物理上分开的，作为模块显示的部件可以是或者也可以不是物理模块，即可以位于一个设备，或者也可以分布到多个设备上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。

另外，在本申请各个实施例中的各功能模块可以集成在一个设备中，也可以是各个模块单独物理存在，也可以两个或两个以上模块集成在一个设备中。

在上述实施例中，可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或者其任意组合来实现。当使用软件程序实现时，可以全部或部分地以计算机程序产品的形式来实现。该计算机程序产品包括一个或多个计算机指令。在计算机上加载和执行计算机程序指令时，全部或部分地产生按照本申请实施例所述的流程或功能。所述计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。所述计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中，或者从一个计算机可读存储介质向另一个计算机可读存储介质传输，例如，所述计算机指令可以从一个网站站点、计算机、服务器或者数据中心通过有线(例如同轴电缆、光纤、数字用户线(digital subscriber line，DSL))或无线(例如红外、无线、微波等)方式向另一个网站站点、计算机、服务器或数据中心进行传输。所述计算机可读存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质或者是包含一个或多个可以用介质集成的服务器、数据中心等数据存储设备。所述可用介质可以是磁性介质(例如，软盘、硬盘、磁带)，光介质(例如，DVD)、或者半导体介质(例如固态硬盘(solid state disk，SSD))等。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (16)

1.一种供电电路，其特征在于，包括：控制电路、级联的功率因数校正PFC电路和隔离直流-直流DC-DC变换电路；

所述PFC电路用于输入交流电并向所述隔离DC-DC变换电路输出直流电；

所述隔离DC-DC变换电路包括起隔离作用的变压器，所述变压器包括共磁柱的原边绕组、副边绕组和反馈绕组；所述原边绕组耦合至所述隔离DC-DC变换电路的输入端，所述副边绕组耦合至所述隔离DC-DC变换电路的输出端，所述反馈绕组用于向所述控制电路输出反馈电压，所述反馈电压与所述隔离DC-DC变换电路输出的直流电的电压成正比；

所述控制电路用于：根据所述反馈电压调节所述PFC电路输出的直流电的电压。

2.根据权利要求1所述的供电电路，其特征在于，所述控制电路具体用于：

根据所述反馈电压确定所述PFC电路输出的直流电的电压的目标值；

根据所述目标值调节所述PFC电路输出的直流电的电压。

3.根据权利要求2所述的供电电路，其特征在于，所述目标值＝M*Vfb，M为系数，Vfb为所述反馈电压。

4.根据权利要求2所述的供电电路，其特征在于，所述PFC电路为升压电路，所述控制电路用于：

根据所述交流电的电压以及所述反馈电压，确定所述目标值。

5.根据权利要求4所述的供电电路，其特征在于，所述目标值＝M*Vfb，M为系数，Vfb为所述反馈电压；

如果所述目标值<所述交流电的电压*1.414，则所述目标值更新为所述交流电的电压*1.414。

6.根据权利要求4或5所述的供电电路，其特征在于，所述控制电路还用于：

在调节所述PFC电路输出的直流电的电压的过程中，反向调节所述隔离DC-DC变换电路的占空比。

7.根据权利要求1-6任一项所述的供电电路，其特征在于，所述反馈绕组与所述副边绕组匝数之比为K，所述反馈电压＝K*(Vout2+ΔVout2)，Vout2为所述隔离DC-DC变换电路输出的直流电的电压，ΔVout2为电压Vout2的变化量。

8.一种供电控制方法，其特征在于，应用于如权利要求1-7任一项所述的供电电路，所述方法包括：

获取所述供电电路中隔离直流-直流DC-DC变换电路的反馈电压；

根据所述反馈电压调节所述供电电路中功率因数校正PFC电路输出的直流电的电压。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述根据所述反馈电压调节所述供电电路中功率因数校正PFC电路输出的直流电的电压，包括：

根据所述反馈电压确定所述PFC电路输出的直流电的电压的目标值；

根据所述目标值调节所述PFC电路输出的直流电的电压。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述目标值＝M*Vfb，M为系数，Vfb为所述反馈电压。

11.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述根据所述反馈电压确定所述供电电路中PFC电路输出的直流电的电压的目标值，包括：

根据所述交流电的电压以及所述反馈电压，确定所述目标值。

12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述目标值＝M*Vfb，M为系数，Vfb为所述反馈电压，如果所述目标值<所述交流电的电压*1.414，则所述目标值更新为所述交流电的电压*1.414。

13.根据权利要求11或12所述的方法，其特征在于，还包括：

在调节所述PFC电路输出的直流电的电压的过程中，反向调节所述隔离DC-DC变换电路的占空比。

14.根据权利要求8-13任一项所述的方法，其特征在于，所述隔离DC-DC变换电路中变压器的反馈绕组与副边绕组匝数之比为K，则所述反馈电压＝K*(Vout2+ΔVout2)，Vout2为所述隔离DC-DC变换电路输出的直流电的电压，ΔVout2为电压Vout2的变化量。

15.一种供电装置，其特征在于，包括壳体以及安装于壳体中的如权利要求1-7任一项所述的供电电路。

16.一种计算机可读存储介质，其特征在于，包括指令，当所述指令在供电装置上执行时，使得所述供电装置执行如权利要求8-14任一项所述的方法。