CN207457890U - 一种电源电路及适配器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及电源设计技术领域，特别是涉及一种电源电路及适配器。其中，该电源电路包括：主电路模块；电流镜模块，电流镜模块的输入端与主电路模块的输出端连接，用于采样主电路模块的输出电流；控制模块，控制模块与电流镜模块的输出端连接，用于根据采样的输出电流调整主电路模块的输出功率。由于电流镜模块工作时，其无需外部电源的供电，并且其能够适应高低电压的采样，因此，该电源电路具有功耗低、电压采样范围广的特点。

Description

一种电源电路及适配器

技术领域

本实用新型涉及电源设计技术领域，特别是涉及一种电源电路及适配器。

背景技术

一般的，传统电源设备皆设置有采样电路，采样电路能够采样电源设备输出的激励，并反馈至电源设备，以便电源设备能够输出稳定可靠的激励。

实用新型人在实现本实用新型的过程中，发现传统技术至少存在以下问题：传统电源设备提供的采样电路一般选用运放器或芯片作为采集端，其需要外部电源的供电方可工作，因此，其功耗比较高。并且，当需要采样高端电压时，由于运放器或芯片受限于供电电压的限制，其未能够满足高端电压的采样需要，因此，其采样电压的应用范围比较窄。

实用新型内容

本实用新型实施例一个目的旨在提供一种电源电路及适配器，其解决了传统技术存在功耗低与采样电压的应用范围比较窄的技术问题。

为解决上述技术问题，本实用新型实施例提供以下技术方案：

在第一方面，本实用新型实施例提供一种电源电路，所述电源电路包括：主电路模块；电流镜模块，所述电流镜模块的输入端与所述主电路模块的输出端连接，用于采样所述主电路模块的输出电流；控制模块，所述控制模块与所述电流镜模块的输出端连接，用于根据采样的输出电流调整所述主电路模块的输出功率。

可选地，所述主电路模块配置两路正电压输出路径以及两者共用的一路地端回路路径；所述电流镜模块的输入端连接在所述两路正电压输出路径上。

可选地，所述电流镜模块包括至少两个电流镜单元；一个所述电流镜单元的输入端连接在一路所述正电压输出路径，一个所述电流镜单元的输出端与所述控制模块连接；另一个所述电流镜单元的输入端连接在另一路所述正电压输出路径，另一个所述电流镜单元的输出端与所述控制模块连接。

可选地，所述电流镜单元包括：电流转换电路，用于采样并转换流经所述正电压输出路径的输出电流；镜像电流源电路，用于镜像转换后的输出电流，输出镜像电流。

可选地，所述电流镜单元还包括：负反馈电路，用于调整所述镜像电流。

可选地，一路所述正电压输出路径用于输出48伏电压；另一路所述正电压输出路径用于输出12伏电压。

可选地，所述电源电路还包括：动态假负载模块，其包括两个输入端，所述动态假负载模块的一个输入端连接在一路所述正电压输出路径上，所述动态假负载模块的另一个输入端连接在另一路所述正电压输出路径上，用于在所述主电路模块的输出电压大于预设阈值时，自动添加负载。

可选地，所述控制模块包括：比较电路，用于根据采样的输出电流与预设阈值，产生比较结果；控制电路，用于根据所述比较结果，调整所述主电路模块的输出功率。

可选地，所述主电路模块包括：EMC电路，所述EMC电路的输入端用于外接电源；整流电路，所述整流电路的输入端与所述EMC电路的输出端连接；PFC电路，所述PFC电路的输入端与所述整流电路的输出端连接；谐振电路，所述谐振电路的输入端与所述PFC电路的输出端连接，所述谐振电路的输出端用于输出电压电流。

在第二方面，本实用新型实施例提供一种适配器，所述适配器包括任一项的电源电路。

在本实用新型各个实施例提供的电源电路中，电流镜模块采样主电路模块的输出电流，控制模块根据采样的输出电流调整主电路模块的输出功率，以便电源电路能够工作在安规要求的限定功率模式下或者期望工作状态下。由于电流镜模块工作时，其无需外部电源的供电，并且其能够适应高低电压的采样，因此，该电源电路具有功耗低、电压采样范围广的特点。

附图说明

一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。

图1是本实用新型实施例提供一种电源电路的电路原理框图；

图2是本实用新型实施例提供一种控制模块的电路原理框图；

图3是本实用新型另一实施例提供一种电源电路的电路原理框图；

图4是本实用新型又另一实施例提供一种电源电路的电路原理框图；

图5是本实用新型又另一实施例提供一种电源电路的电路原理框图；

图6是本实用新型又另一实施例提供一种电源电路的电路原理框图；

图7是本实用新型又另一实施例提供一种电源电路的电路原理框图；

图8是本实用新型又另一实施例提供一种电源电路的电路原理框图；

图9是本实用新型实施例提供一种主电路模块的电路原理框图；

图10是本实用新型实施例提供一种主电路模块中的EMC电路、整流电路、PFC电路的电路结构示意图；

图11是本实用新型实施例提供一种主电路模块中的谐振电路的电路结构示意图；

图12是本实用新型实施例提供一种控制模块的部分电路结构示意图；

图13是本实用新型实施例提供一种控制模块的另一部分电路结构示意图；

图14是本实用新型实施例提供一种比较电路的电路结构示意图；

图15是本实用新型实施例提供一种电流镜模块的电路结构示意图；

图16是本实用新型实施例提供一种电流转换电路的电路结构示意图；

图17是本实用新型实施例提供一种电流镜单元的电路结构示意图；

图18是本实用新型实施例提供一种动态假负载模块的电路结构示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

本实用新型实施例提供的电源电路可以应用在各类电源设备中，例如：适配器、LED电源等等。

请参阅图1，图1是本实用新型实施例提供一种电源电路的电路原理框图。如图1所示，电源电路100包括：主电路模块11、电流镜模块12及控制模块13。

电流镜模块12的输入端与主电路模块11的输出端连接，控制模块13与电流镜模块12的输出端连接。

主电路模块11用于响应于外部电源的输入，将外部电源转换成期望的输出电压或输出电流，其可以为单路输出，亦可以为双路输出，更可以为多路输出。

电流镜模块12用于采样主电路模块11的输出电流，控制模块13根据采样的输出电流调整主电路模块11的输出功率。举例而言：当主电路模块11的输出电流大于预设电流阈值时，控制模块13根据采样的输出电流降低主电路模块11的输出电流，使得主电路模块11的输出电流维持在期望电流值范围内。或者，当主电路模块11的输出电流小于预设电流阈值时，控制模块13维持主电路模块11的当前工作状态。

在一些实施例中，控制模块13在调整主电路模块11时，其可以直接根据采样结果调整，亦可以根据采样结果作预先比较处理后再调整。例如：如图2所示，控制模块13包括：比较电路131与控制电路132。

比较电路131用于根据采样的输出电流与预设阈值，产生比较结果。用户可以根据产品设计为比较电路131自定义该预设阈值，例如：该预设阈值为2.5伏。控制电路132用于根据比较结果，调整主电路模块11的输出功率。

综上，由于电流镜模块12工作时，其无需外部电源的供电，并且其能够适应高低电压的采样，因此，该电源电路100具有功耗低、电压采样范围广、结构简单、成本低的特点。

如图3所示，主电路模块11配置两路正电压输出路径以及两者共用的一路地端回路路径，电流镜模块12的输入端连接在两路正电压输出路径上。由于电源电路100为双路输出，为了较佳地采样各路对应的输出电流，电流镜模块12的输入端可以连接在两路正电压输出路径上，以分别采样各路对应的输出电流，以便后续电路能够精确区分各路工作状态。

在一些实施例中，主电路模块11能够通过两路正电压输出路径分别输出48伏电压与12伏电压，例如：一路正电压输出路径用于输出48伏电压，另一路正电压输出路径用于输出12伏电压。当电流镜模块12用于采样加载有48伏电压的正电压输出路径的输出电流时，电流镜模块12能够在承受48伏的高端电压下，完成采样工作。现对于传统技术，现有市面上的运放器或芯片并未能满足在48伏电压的采样要求，其所能够接受的采样电压最高为36伏。因此，本实施例提供的电流镜模块12能够实现在高端电压下进行采样工作。

在一些实施例中，如图4所示，电源电路100还包括动态假负载模块14。动态假负载模块14包括两个输入端，动态假负载模块14的一个输入端连接在一路正电压输出路径上，动态假负载模块14的另一个输入端连接在另一路正电压输出路径上。

动态假负载模块14用于在主电路模块11的输出电压大于预设阈值时，自动添加负载。例如：在主电路模块11的一路正电压输出路径的输出电压大于48V或12V时，动态假负载模块14自动为电源电路100添加负载，以拉低输出电压，避免输出电压飘高。

基于更为高效率地、精确地采样输出电流的考虑，在一些实施例中，如图5所示，电流镜模块12包括至少两个电流镜单元121，一个电流镜单元121的输入端连接在一路正电压输出路径，一个电流镜单元121的输出端与控制模块13连接。另一个电流镜单元121的输入端连接在另一路正电压输出路径，另一个电流镜单元121的输出端与控制模块13连接。

一个电流镜单元121能够采样流经一路正电压输出路径的输出电流，另一个电流镜单元121能够采样流经另一路正电压输出路径的输出电流。控制模块13可以根据各路正电压输出路径对应的电流镜单元121采样的结果调整主电路模块11。

然而，在一些实施例中，基于安规标准，例如，为了在单一失效模式下也满足LPS(Limited Power Source)安规标准，如图6所示，电流镜模块12包括四个电流镜单元121，每路正电压输出路径皆配置有两个电流镜单元121。在采样过程中，当特定路正电压输出路径上的一个电流镜单元121失效后，该特定路正电压输出路径上的另一个电流镜单元121代替采样工作，因此，其保证电源电路100能够可靠稳定地工作。

在一些实施例中，如图7所示，电流镜单元121包括：电流转换电路1211与镜像电流源电路1212。电流转换电路1211的输入端连接在对应路正电压输出路径上，电流转换电路1211的输出端与镜像电流源电路1212的输入端连接，镜像电流源电路1212的输出端与控制模块13连接。

电流转换电路1211用于采样并转换流经正电压输出路径的输出电流。一般的，流经正电压输出路径的输出电流比较大，为了便于后续电路的检测与分析，电流转换电路1211能够将流经正电压输出路径的输出电流转换成比较小的电流，将该输出电流与转换后的电流建立线性函数关系。

镜像电流源电路1212用于镜像转换后的输出电流，输出镜像电流。控制模块13根据该镜像电流调整主电路模块11的输出功率。

在一些实施例中，如图8所示，电流镜单元121还包括负反馈电路1213，负反馈电路1213与镜像电流源电路1212连接。负反馈电路1213用于调整镜像电流。一般的，当外部因素导致镜像电流源电路1212工作不稳定时，例如：过高温度使镜像电流源电路1212的开关管产生变化，使得镜像电流升高。于是，负反馈电路1213根据升高后的镜像电流调整镜像电流源电路1212，使得镜像电流源电路1212将升高的镜像电流降下来，并降至期望电流值，从而提高采样精度。

在上述各个实施例中，本领域技术人员根据产品需求，可以自行设计主电路模块11。例如：在一些实施例中，如图9所示，主电路模块11包括：EMC电路111、整流电路112、PFC电路113及谐振电路114。

EMC电路111的输入端用于外接电源，整流电路112的输入端与EMC电路111的输出端连接，PFC电路113的输入端与整流电路112的输出端连接，谐振电路114的输入端与PFC电路113的输出端连接，谐振电路114的输出端用于输出电压电流。

EMC电路111接收外部电源，并滤除一些杂波信号的干扰，并向下一级电路输出经过EMC处理后的电源。

整流电路112将EMC处理后的电源转换成直流电源，并传输至下一级电路。

PFC电路113对直流电源进行功率因数校正处理，并将处理后的直流电源传输至下一级电路。

谐振电路114对经过功率因数校正后的直流电源进行降压，向负载输出降压后的输出电压。其中，谐振电路114可以通过多路正电压路径输出多路电压。

因此，本实施例提供的主电路模块11具有电磁兼容性好、功率因数高、多路输出等优点。

为了详细阐述本实用新型实施例的目的，本实用新型实施例图10至图18详细电源电路的工作原理，如下所述：

请一并参阅图10与图11，该主电路模块11包括：EMC电路111、整流电路112、PFC电路113及谐振电路114。

控制模块13根据采样的输出电流可以调整谐振电路114的频率或占空比，从而调整主电路模块11的输出功率。

请参阅一并图12与图13，该控制模块13包括：比较电路131与控制电路132，比较电路131用于根据采样的输出电流与预设阈值，产生比较结果。控制电路132用于根据比较结果，调整主电路模块11的输出功率。其中，控制电路132包括控制器与周边的外围电路。

为了详细阐述比较电路131的工作原理，本实施例将图13中比较电路U9提取出作为一个例子进行介绍。请参阅图14，U9内部预设一个2.5V的预设电压。当R端的电压大于2.5V，三极管导通，即U9的C脚与A脚导通。

因此，在本实施例中，其通过将采样的输出电流转换成电压并加载在R端，从而达到比较的目的。

请参阅图15，电流镜模块12包括四个电流镜单元121，输出48伏电压的正电压输出路径配置有两个电流镜单元121，输出12伏电压的正电压输出路径配置有两个电流镜单元121。

为了详细阐述电流镜单元的工作原理，本实施例将图15中一个电流镜单元作为一个例子进行介绍。为了检测流经R46的电流I1，其需要设置电流转换电路1211将电流I1进行线性转换。请参阅图16，有以下式子：

R46*I1＝R83*I2

则I2＝I1*R46/R83，I2≈I3。

请参阅图17，根据镜像电流源工作原理，I3＝Ic3+2Ib,Ib很小，可忽略，得I3≈Ic3≈Ic4≈Ic5，即I5≈I3+I4≈2*I2≈2*(I1*R46/R83)。V0＝I5*R50＝2*(I1*R46/R83)*R50。当电压V0到达2.5V时，触发反馈环路，启动保护。并且，其可以通过调节电阻R46、R83、R50调节电压V0，以便控制模块13根据电压V0调整主电路模块11的输出功率。

请再次参阅图15，对应于48伏电压的电流镜单元121，当过高温度使镜像电流源电路1212的开关管产生变化，使得镜像电流升高时，由于其为高端采样，升高后的镜像电流所产生的误差是比较大的，因此，通过电阻桥网络R69、R71、R70及R72构成的负反馈电路1213，其能够负反馈调整U15中的开关管E2的基极与发射极之间的压降，从而降低基极电流，进而降低发射极电流，亦即降低镜像电流。当然，负反馈电路1213还可以应用于12伏电压对应的电流镜单元121，在此不限制负反馈电路1213的应用范围。

请参阅图18，动态假负载模块14由若干个电阻与比较器U4组成。由于电源电路100为双路输出，当一路输出为空负载或者携带轻载时，其另一路正电压路径对应的输出电压可能飘高，从而影响到电源电路100的工作稳定。例如：当48伏的正电压路径对应的输出电压飘高，使得电阻R80的两端压降大于比较器U4的预设阈值电压2.5伏时，于是，C端与A端导通，因此，该动态假负载模块14加入电源电路100内，作为一个假负载，以避免输出电压继续飘高。同理可得，当12伏的正电压路径对应的输出电压飘高时，其工作原理可以参考上述内容，在此不赘述。同理可得，该动态假负载模块14不仅能够适应两路输出电压，其还可以适应于三路或者三路以上的输出电压。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；在本实用新型的思路下，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，并存在如上所述的本实用新型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实用新型进行了详细的说明，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：

主电路模块；

电流镜模块，所述电流镜模块的输入端与所述主电路模块的输出端连接，用于采样所述主电路模块的输出电流；

控制模块，所述控制模块与所述电流镜模块的输出端连接，用于根据采样的输出电流调整所述主电路模块的输出功率。

2.根据权利要求1所述的电源电路，其特征在于，

所述主电路模块配置两路正电压输出路径以及两者共用的一路地端回路路径；

所述电流镜模块的输入端连接在所述两路正电压输出路径上。

3.根据权利要求2所述的电源电路，其特征在于，所述电流镜模块包括至少两个电流镜单元；

一个所述电流镜单元的输入端连接在一路所述正电压输出路径，一个所述电流镜单元的输出端与所述控制模块连接；

另一个所述电流镜单元的输入端连接在另一路所述正电压输出路径，另一个所述电流镜单元的输出端与所述控制模块连接。

4.根据权利要求3所述的电源电路，其特征在于，所述电流镜单元包括：

电流转换电路，用于采样并转换流经所述正电压输出路径的输出电流；

镜像电流源电路，用于镜像转换后的输出电流，输出镜像电流。

5.根据权利要求4所述的电源电路，其特征在于，所述电流镜单元还包括：

负反馈电路，用于调整所述镜像电流。

6.根据权利要求2所述的电源电路，其特征在于，

一路所述正电压输出路径用于输出48伏电压；

另一路所述正电压输出路径用于输出12伏电压。

7.根据权利要求2所述的电源电路，其特征在于，所述电源电路还包括：

动态假负载模块，其包括两个输入端，所述动态假负载模块的一个输入端连接在一路所述正电压输出路径上，所述动态假负载模块的另一个输入端连接在另一路所述正电压输出路径上，用于在所述主电路模块的输出电压大于预设阈值时，自动添加负载。

8.根据权利要求1所述的电源电路，其特征在于，所述控制模块包括：

比较电路，用于根据采样的输出电流与预设阈值，产生比较结果；

控制电路，用于根据所述比较结果，调整所述主电路模块的输出功率。

9.根据权利要求1至8任一项所述的电源电路，其特征在于，所述主电路模块包括：

EMC电路，所述EMC电路的输入端用于外接电源；

整流电路，所述整流电路的输入端与所述EMC电路的输出端连接；

PFC电路，所述PFC电路的输入端与所述整流电路的输出端连接；

谐振电路，所述谐振电路的输入端与所述PFC电路的输出端连接，所述谐振电路的输出端用于输出电压电流。

10.一种适配器，其特征在于，包括如权利要求1至9任一项的电源电路。