CN205882808U - 多端口电源输出电路和充电设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种多端口电源输出电路和充电设备，该多端口电源输出电路通过设置电源处理电路、电量调配电路及多个电源输出支路，其中每一所述电源输出支路包括调压电路、输出控制电路、输出端口，所述电量调配电路，通过接收各个输出控制电路所采集的所述负载的充电信息，并反馈功率控制信号至对应的电源输出支路的输出控制电路，以供该输出控制电路反馈至该支路对应的调压电路，以调整该支路的电源输出功率。本实用新型实现了一种能够智能调配功率在各电源输出端口之间的分布状态，从而减少电源容量闲置，以达到最大限度利用电源容量和提高各端口的充电速率。

Description

多端口电源输出电路和充电设备

技术领域

本实用新型涉及一种充电技术领域，特别涉及一种多端口电源输出电路和充电设备。

背景技术

现在市面常用的电源都是单端口或者将主电源固定切分成多端口电源，这样造成在某些情况下电源容量无法被充分使用的情况。对于多端口的电源，每个端口的功率分布是固定的，当其中某一端口在充电设备进行充电时，在充电初期需要大功率提供(整个充电的1/3时长)，电量达到一定程度后如80％，需要进入涓流充电才能真正充满电池，此时的充电功率需求很小的，但是也无法将该端口不使用的电源容量转送到别的端口，因此该端口的大部分电源功率此时无法被使用的，进而造成影响整个充电设备的使用效率。

上述内容仅用于辅助理解本发明的技术方案，并不代表承认上述内容是现有技术。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于提供一种多端口电源输出电路和充电设备，旨在实现电源各输出端口的输出功率自动调配，以提高电源的使用效率。

为实现上述目的，本实用新型提供一种多端口电源输出电路，包括电源处理电路、电量调配电路及多个电源输出支路，所述电源处理电路的输入端用于连接交流电源，每一所述电源输出支路包括调压电路、输出控制电路、输出端口，所述调压电路的输入端与所述电源处理电路的输出端连接，所述调压电路的输出端与所述输出端口连接；所述输出控制电路的信号采集端与所述输出端口连接，所述输出控制电路的反馈输出端与所述调压电路的反馈接收端连接，所述输出控制电路的信号输入/输出端与所述电量调配电路的信号输入/输出端连接；其中，

所述输出控制电路，用于通过与其连接的所述输出端口采集与所述输出端口连接的负载的充电信息，并反馈至所述调压电路和所述电量调配电路；

所述调压电路，用于根据所述输出控制电路反馈的所述负载的充电信息，将所述电源处理电路输出的电源电压转换为供所述负载充电的充电电压；

所述电量调配电路，用于接收各个所述电源输出支路的输出控制电路所采集的所述负载的充电信息，并反馈功率控制信号至对应的电源输出支路的输出控制电路，以供该输出控制电路反馈至该支路对应的调压电路，以调整该支路的电源输出功率。

优选地，所述输出控制电路为USB-PD管理芯片。

优选地，所述输出端口为具有所述PD管理芯片的USB接口。

优选地，各所述电源输出支路中按照预设的优先级输出。

优选地，所述电量调配电路通过通信总线与各所述电源输出支路中的输出控制电路连接。

优选地，所述电源处理电路包括交流输入端、输入整流滤波电路、变压器、输出整流滤波电路及变压器驱动电路；

所述交流输入端与交流电源连接，所述输入整流滤波电路的输入端与所述交流输入端连接，所述输入整流滤波电路的输出端与所述变压器的输入端连接，所述变压器的输出端与所述输出整流滤波电路连接。

优选地，所述多端口电源输出电路，所述变压器包括初级线圈和次级线圈，所述初级线圈的一端与所述输入整流滤波电路的输出端连接，另一端与所述变压器驱动电路连接；所述次级线圈的输出端与所述输出整流滤波电路的输入端连接，所述输出整流滤波电路的输出端为所述电源处理电路的输出端；

所述变压器驱动电路包括PWM控制器，开关管和电阻；

所述开关管的控制端与所述PWM控制器的信号发送端连接，所述开关管的漏极与所述初级线圈的被驱动端连接。

此外，为实现上述目的，本实用新型还提出一种充电设备，包括所述的多端口电源输出电路；

所述多端口电源输出电路包括电源处理电路、电量调配电路及多个电源 输出支路，所述电源处理电路的输入端用于连接交流电源，每一所述电源输出支路包括调压电路、输出控制电路、输出端口，所述调压电路的输入端与所述电源处理电路的输出端连接，所述调压电路的输出端与所述输出端口连接；所述输出控制电路的信号采集端与所述输出端口连接，所述输出控制电路的反馈输出端与所述调压电路的反馈接收端连接，所述输出控制电路的信号输入/输出端与所述电量调配电路的信号输入/输出端连接；其中，

所述输出控制电路，用于通过与其连接的所述输出端口采集与所述输出端口连接的负载的充电信息，并反馈至所述调压电路和所述电量调配电路；

所述调压电路，用于根据所述输出控制电路反馈的所述负载的充电信息，将所述电源处理电路输出的电源电压转换为供所述负载充电的充电电压；

所述电量调配电路，用于接收各个所述电源输出支路的输出控制电路所采集的所述负载的充电信息，并反馈功率控制信号至对应的电源输出支路的输出控制电路，以供该输出控制电路反馈至该支路对应的调压电路，以调整该支路的电源输出功率。

本实用新型通过设置电源处理电路、电量调配电路及多个电源输出支路，其中每一所述电源输出支路包括调压电路、输出控制电路、输出端口，所述调压电路的输入端与所述电源处理电路的输出端连接，所述调压电路的输出端与所述输出端口连接；所述输出控制电路的信号采集端与所述输出端口连接，所述输出控制电路的反馈输出端与所述调压电路的反馈接收端连接，所述输出控制电路的信号输入/输出端与所述电量调配电路的信号输入/输出端连接；所述电量调配电路，通过接收各个所述电源输出支路的输出控制电路所采集的所述负载的充电信息，并反馈功率控制信号至对应的电源输出支路的输出控制电路，以供该输出控制电路反馈至该支路对应的调压电路，以调整该支路的电源输出功率。本实用新型实现了一种能够智能调节功率在各电源输出端口之间的分布状态，从而减少电源容量闲置，以达到最大限度利用电源容量和综合提高各端口的充电速率，

附图说明

图1为本实用新型多端口电源输出电路较佳实施例的结构示意图。

附图标号说明：

标号	名称	标号	名称
				1	电源处理电路	25	电量调配电路
2	电源输出支路	DB	整流桥
				21	调压电路	T1	变压器
22	输出控制电路	Q1	开关管
				23	输出端口	14	PWM控制器
24	待充电设备

本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

本实用新型提供一种多端口电源输出电路，适用于充电设备中，例如适配器或移动电源，也可直接连接市电作为具有功率输出的插座使用。所述多端口电源输出电路(以下称为电源)具备多个输出端口23，可用于连接多种充电设备或需供电的设备，例如手机、平板、显示屏等。所述多端口电源输出电路包括电源处理电路、电量调配电路25及多个电源输出支路，所述电源处理电路的输入端用于连接交流电源，在此不限制交流电源的来源和形式，例如市电。所述电源处理电路用于将交流电源整流成直流电。每一所述电源输出支路包括调压电路21、输出控制电路22、输出端口23，所述调压电路21的输入端与所述电源处理电路1的输出端连接，所述调压电路21的输出端与所述输出端口23连接；所述输出控制电路22的信号采集端与所述输出端口23连接，所述输出控制电路22的反馈输出端与所述调压电路的反馈接收端连接，所述输出控制电路22的信号输入/输出端与所述电量调配电路25的信号输入/输出端连接。

其中，所述输出控制电路22，用于通过与其连接的所述输出端口23采集 与所述输出端口23连接的负载的充电信息，并反馈至所述调压电路21和所述电量调配电路25；所述调压电路21，用于根据所述输出控制电路22反馈的所述负载的充电信息，将所述电源处理电路1输出的电源电压转换为供所述负载充电的充电电压；所述电量调配电路25，用于接收各个所述电源输出支路2的输出控制电路22所采集的所述负载的充电信息，并反馈功率控制信号至对应的电源输出支路2的输出控制电路22，以供该输出控制电路22反馈至该支路对应的调压电路21，以调整该电源输出支路2的输出功率。

可以理解的是，现今很多设备，例如手机、平板等都支持多种充电规格，手机在充电初期，支持大功率充电，而当所充电量达到预设值后，需要小电流慢充，此时的充电功率大大下降。当有多个待充电设备24分别接入输出端口23时，各输出控制电路22的信号采集端通过采集所述与其相应的待充电设备24的充电信息，以获得待充电设备24所允许的充电电压和充电电流以及此时最合适的充电电压和充电电流，并反馈至所述电量调配电路25，在此，先设定首先接入设备的输出端口具有最高充电优先级，其次接入设备的输出端口23具有第二优先级，依次类推。当然端口的优先级设定不限于此方法，例如也可以预设好各输出端口23的充电优先级。

电量调配电路25根据输出控制电路22反馈的各输出端口23所连接负载的充电信息及接载情况，按照优先级别顺序，依次满足连接较高优先级输出端口23的待充电设备24的充电需求，并将不同的功率信息反馈至各个输出控制电路22。在较高优先级输出端口23的充电需求下降时，电量调配电路25将该输出端口23释放的功率按照优先级别补充至其余较低优先级的输出端口。在此过程中，电量调配电路25优选实时采集各输出端口23反馈的充电需求信息，以及时在各输出端口23间调配功率，使得所述电源功率得到充分利用。

具体地，对于优先级别较高，可以满足该端口充电功率需求的输出端口23，电量调配电路25会对该端口的输出控制电路22发送确认信息，该端口的输出控制电路22根据该确认信息给与其相对应的调压电路21发送信号，使该调压电路21按照所确定的充电电压和充电电流输出功率。若电量经过较高优先级的端口使用后，而无法满足较低优先级端口的充电需求，此时所述电量调配电路25将剩余的功率信号值发送至该较低优先级输出端口的输出控 制电路22，使该输出控制电路22重新与与其连接的所述待充电设备24协商合适的充电电压和充电电流。当输出控制电路22与待充电设备24协商好需输出的电压电流值后，再反馈至该输出端口23所对应的调压电路21，使调压电路21更新输出值，按照协商后的电压电流值输出至该较低优先级输出端口23。

在充电一端时间后，若是较高优先级别的输出端口23充电一段时间后，充电功率需求下降，该输出端口23对应地输出控制电路22将重新与待充电设备24确认的充电功率反馈至电量调配电路25，电路调配电路25一方面确认该较高优先级输出端口23的充电信息，一方面将多余出的功率信息反馈至较低优先级别的输出端口23，使较低优先级输出端口23重新与与其连接的待充电设备24协商充电信息，协商好后，再将协商后的充电信息发送至功率调配电路25。电路调配电路25一方面确认该端口的充电信息，一方面再将剩余的功率信息反馈至其他较低优先级端口，具体过程如上，在此不再赘述。

在此需说明，所述电量调配电路25、输出端口23、输出控制电路22以及调压电路21之间信息传递的过程、步骤、顺序有多种，如电量调配电路25与所述输出控制电路22之间的发送及确认过程。本实施例中仅仅列举其中一种。只要是与所述电量调配电路25实现的功能相同或类似，均在本实用新型的保护范围之内。

举例说明，请参照1，在此需说明的是，在本实施例中，不对功率、电压以及电流大小做限定，可根据实际应用需求设定，本实施例中例举的实施方式只是为了便于更好的理解本方案的电量调配原理。在本实施例中，设定有三个输出端口接入了待充电设备，分别为，第一输出端口，第二输出端口和第三输出端口，第一输出端口分别对应该支路的第一调压电路、第一输出控制电路、第一待充电设备；第二输出端口分别对应该支路的第二调压电路、第二输出控制电路、第二待充电设备；第三输出端口分别对应该支路的第三调压电路、第三输出控制电路、第三待充电设备；第一输出端口具有第一优先级，第二输出端口具有第二优先级.第三输出端口具有第三优先级。可以理解的是，例如第一输出端口对应图1中输出端口1；第一调压支路对应调压支路1，其他部分均以此类似对应。所述第一待充电24设备具有5种充电规格，分别为：20V×5A、20V×3A、15V×3A、9V×3A、5V×3A。第二待充电设备具有4种充电规格：20V×3A、15V×3A、9V×3A、5V×3A；第二待充电设备具有5种充电规格：20V×5A，20V×3A、15V×3A、9V×3A、5V×3A。所述电源具有120W的输出能力，且上述三个输出端口的最大输出能力均为120W或与其对应连接的待充电设备的最大充电功率一致。

如表1所示，表1为充电初期，各输出端口的功率分布。当上述三个输出端口对应的输出控制电路分别与其对应的待充电设备进行协商，假设三个待充电设备此时最合适的充电电压和电流均为其自身所允许的最大充电电压和充电电流；输出控制电路将该信息反馈至功率调配电路，功率调配电路优先满足第一输出端口所连接的第一待充电设备的充电需求，所述第一输出控制电路与第一待充电设备进行协商后，确定采用20V×5A规格对待充电设备进行充电；此时所述电源功率剩余120W-20V×5A＝20W，所述电量调配电路25将所剩余的功率更新为所述第二输出端口的允许输出能力，所述第二输出控制电路接收到电量调配电路25发出的信息后，与待充电设备进行协商后，确定采用5V×3A规格对待充电设备进行充电。所述电量调配电路25再实时更新剩余功率作为第三输出端口的允许输出能力，由于120W-20V×5A-5V×3A＝5W，由于5W小于待充电设备所允许的最小充电功率，因此所述第三输出端口无法输出功率。此时所述第三输出端口可设置为关闭状态。

表1

进一步地，如表2所示，表2为当第一输出端口的充电功率需求减小时，各端口的功率分布变化。当第一输出端口所连接的第一待充电设备的充电量达到预设值时需要切换到较低的充电功率，例如9V×3A，所述第一输出端口的输出控制电路与第一充电设备进行协商后，将9V×3A的充电需求反馈至电量调配电路25，此时电量调配电路25将第一输出端口多余的功率值100W-9V×3A＝55W添加到第二输出端口的允许输出能力，此时第二输出端口具有5V×3A+55W＝70W的输出能力，所述第二输出控制电路重新与第二充电设备协商后，确定20V×3A(5V×3A+55W＝70W>20V×3A)的充电功率。此时电源还剩余有120W-9V×3A-20V×3A＝33W，电量调配电路25更新第三输出端口的允许输出能力，第三输出控制电路与第三待充电设备协商，确定9V×3A的充电功率。

表2

本实用新型通过设置电源处理电路1、电量调配电路25及多个电源输出支路2，其中每一所述电源输出支路2包括调压电路21、输出控制电路22、输出端口23，所述调压电路21的输入端与所述电源处理电路1的输出端连接，所述调压电路21的输出端与所述输出端口23连接；所述输出控制电路22的信号采集端与所述输出端口23连接，所述输出控制电路22的反馈输出端与所述调压电路21的反馈接收端连接，所述输出控制电路22的信号输入/输出 端与所述电量调配电路25的信号输入/输出端连接；所述电量调配电路25，通过接收各个所述电源输出支路2的输出控制电路22所采集的所述负载的充电信息，并反馈功率控制信号至对应的电源输出支路2的输出控制电路22，以供该输出控制电路22反馈至该支路对应的调压电路21，以调整该支路的电源输出功率。本实用新型实现了一种能够智能调配功率在各电源输出端口23之间的分布状态，从而减少电源容量闲置，以达到最大限度利用电源容量和提高各端口的充电速率。

可以理解的是，当所述电源具有多个输出端口23时，电量调配电路25也按照上述过程进行电量调配。且各个输出端口23的最大输出能力可以设置为不同，例如可根据各个输出端口23的用途，以合理限定各个输出端口23的最大输出功率。

基于上述实施例，所述输出控制电路22优选为USB PD(USB Power Delivery)管理芯片。此时所述电源与所述待充电设备24均支持USB PD协议。

进一步地，所述输出端口23为具有所述PD管理芯片的USB接口。在此不限定所述USB接口的具体种类。

基于上述实施例，由于所述电量调配电路25需要与各个输出端口23的输出控制电路22进行信息往来，为了简化电路设计，可设置所述电量调配电路通过通信总线与各所述电源输出支路2中的输出控制电路22连接。

基于上述实施例，所述电源处理电路1包括交流输入端、输入整流滤波电路、变压器T1、输出整流滤波电路及变压器T1驱动电路；所述交流输入端与交流电源连接，所述输入整流滤波电路的输入端与所述交流输入端连接，所述输入整流滤波电路的输出端与所述变压器T1的输入端连接，所述变压器T1的输出端与所述输出整流滤波电路连接。

所述变压器T1包括初级线圈和次级线圈，所述初级线圈的一端与所述输入整流滤波电路的输出端连接，另一端与所述变压器T1驱动电路连接；所述次级线圈的输出端与所述输出整流滤波电路的输入端连接，所述输出整流滤波电路的输出端为所述电源处理电路1的输出端。所述输出整流滤波电路包括二极管和极性电容，所述二极管的阳极与所述次级线圈的输出端连接，所述二极管的阴极与所述极性电容的正极连接，所述极性电容的负极接地。

所述变压器T1驱动电路包括PWM控制器14，开关管Q1和电阻；所述开关管Q1的控制端于所述PWM控制器14的信号发送端，所述开关管Q1的漏极与所述初级线圈的被驱动端连接。

本实用新型还提供一种充电设备，包括所述的多端口电源输出电路。所述多端口电源输出电路的详细结构可参照上述实施例，此处不再赘述；可以理解的是，由于在充电设备中使用了上述多端口电源输出电路，因此，该充电设备的实施例包括上述多端口电源输出电路全部实施例的全部技术方案，且所达到的技术效果也完全相同，在此不再赘述。

以上仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (8)

1.一种多端口电源输出电路，其特征在于，包括电源处理电路、电量调配电路及多个电源输出支路，所述电源处理电路的输入端用于连接交流电源，每一所述电源输出支路包括调压电路、输出控制电路、输出端口，所述调压电路的输入端与所述电源处理电路的输出端连接，所述调压电路的输出端与所述输出端口连接；所述输出控制电路的信号采集端与所述输出端口连接，所述输出控制电路的反馈输出端与所述调压电路的反馈接收端连接，所述输出控制电路的信号输入/输出端与所述电量调配电路的信号输入/输出端连接；其中，

所述输出控制电路，用于通过与其连接的所述输出端口采集与所述输出端口连接的负载的充电信息，并反馈至所述调压电路和所述电量调配电路；

所述调压电路，用于根据所述输出控制电路反馈的所述负载的充电信息，将所述电源处理电路输出的电源电压转换为供所述负载充电的充电电压；

所述电量调配电路，用于接收各个所述电源输出支路的输出控制电路所采集的所述负载的充电信息，并反馈功率控制信号至对应的电源输出支路的输出控制电路，以供该输出控制电路反馈至该支路对应的调压电路，以调整该支路的电源输出功率。

2.如权利要求1所述的多端口电源输出电路，其特征在于，所述输出控制电路为USB-PD管理芯片。

3.如权利要求2所述的多端口电源输出电路，其特征在于，所述输出端口为具有所述PD管理芯片的USB接口。

4.如权利要求1所述的多端口电源输出电路，其特征在于，各所述电源输出支路按照预设的优先级输出。

5.如权利要求1所述的多端口电源输出电路，其特征在于，所述电量调配电路通过通信总线与各所述电源输出支路中的输出控制电路连接。

6.如权利要求1至5任意一项所述的多端口电源输出电路，其特征在于，所述电源处理电路包括交流输入端、输入整流滤波电路、变压器、输出整流滤波电路及变压器驱动电路；

所述交流输入端与交流电源连接，所述输入整流滤波电路的输入端与所述交流输入端连接，所述输入整流滤波电路的输出端与所述变压器的输入端连接，所述变压器的输出端与所述输出整流滤波电路的输入端连接；所述输出整流滤波电路的输出端为所述电源处理电路的输出端。

7.如权利要求6所述的多端口电源输出电路，所述变压器包括初级线圈和次级线圈，所述初级线圈的一端与所述输入整流滤波电路的输出端连接，另一端与所述变压器驱动电路连接；所述次级线圈的输出端与所述输出整流滤波电路的输入端连接，所述输出整流滤波电路的输出端为所述电源处理电路的输出端；

所述变压器驱动电路包括PWM控制器，开关管和电阻；

所述开关管的控制端与所述PWM控制器的信号发送端连接，所述开关管的漏极与所述初级线圈的被驱动端连接。

8.一种充电设备，其特征在于，包括如权利要求1至7任意一项所述的多端口电源输出电路。