CN217508338U - 一种电源输出调节电路 - Google Patents

Abstract

本申请涉及快速充电设备技术领域，尤其是涉及一种电源输出调节电路，旨在解决现有技术在多级降压的场景下，每级的降压损耗逐步叠加，导致电源输出效率低的问题，其技术方案是一种电源输出调节电路，包括交流转直流模块、次级控制芯片、次级开关管以及接口模块，次级控制芯片包括初级驱动信号发生端、接口协议接收端、次级门控制端；接口模块的电源输入端与交流转直流模块的输出端连接，初级驱动信号发生端与初级驱动信号接收端信号连接，次级控制芯片与次级开关管信号连接；次级开关管受控于次级控制芯片，当交流转直流模块的输出参数与接口协议匹配时，直接输出至接口模块，本申请具有减小降压损耗，提高系统整体的效率的效果。

Description

一种电源输出调节电路

技术领域

本申请涉及快速充电设备技术领域，尤其是涉及一种电源输出调节电路。

背景技术

随着科技的发展和技术的进步，从办公相关的电脑、手机，到生活相关的智能手环、智能家电等，智能化的电子设备已经在各个领域中深度影响着人们的生活。在日常使用的过程中，除了智能电子设备自身的性能以及功能以外，智能电子设备的供能续航问题也是影响用户体验的一个重要因素。

目前，在实际生活中，由于由市电系统供电的家用电源均为高压的交流电源，因此需要采用电源适配器进行变压和整流处理。电源适配器又叫开关电源适配器，通常需要由初级的交流转直流电路来将高压交流电转化为低压直流电，随后再将低压直流电调节至接口所需的电压进行输出。

在实现本申请的过程中，发明人发现上述技术至少存在以下问题：

电源电压在降压过程中容易产生能量损耗，每级的电压调节的损耗逐步叠加，导致电源输出效率低。

实用新型内容

为了减少电源适配电路在使得输出电压满足接口协议时经多级降压导致的损耗，提高系统整体的效率，本申请提供一种电源输出调节电路。

本申请提供的一种电源输出调节电路，采用如下的技术方案：

一种电源输出调节电路，其特征在于：包括交流转直流模块、次级控制芯片、次级开关管以及接口模块，所述次级控制芯片包括初级驱动信号发生端、协议识别输入端、次级门控制端；

所述交流转直流模块包括整流电路、初级开关管、变压器电路以及初级控制芯片；

所述接口模块包括电源输出接口、电源输入端以及协议传输端，所述协议传输端用于与次级控制芯片通信连接；

所述次级控制芯片用于根据接收到的接口协议识别信号识别接口负载所需电源参数，所述次级控制芯片还用于向初级控制芯片输出初级驱动信号以调节初级输出参数；

所述次级开关管受控于次级控制芯片。

通过采用上述技术方案，当接口模块中插入负载时，接口模块可以对负载的接口协议进行识别，以获取负载所需的充电电压，识别充电电压后可以次级控制芯片通过与初级控制芯片的通信连接关系可以将相关参数传输到初级控制芯片，有助于使得受控的交流转直流模块得以根据充电电压的要求将输出电压降至充电电压，进而使得交流转直流模块可以直接输出至接口模块，有助于跳过二次降压的步骤，尽而避免在二次降压的过程中产生的损耗，有助于提高系统内电能的转换效率。

在一个具体的可实施方式中，所述接口模块包括电源输出接口，所述电源输出接口设置为适用于至少两种充电协议。

在一个具体的可实施方式中，所述整流电路的输出端还设有滤波电路，滤波电路包括两个并联的电容器以及串联的电感器，滤波电路用于对整流电路输出的交流分量进行滤除。

在一个具体的可实施方式中，所述整流电路设置为桥式整流电路，包括四个两两对接的整流二极管。

在一个具体的可实施方式中，所述电源输出调节集中控制系统还包括二次整流电路，所述二次整流电路包括同步整流器，所述同步整流器受控于次级控制芯片。

在一个具体的可实施方式中，所述电源输出调节集中控制系统还包括光耦合器，所述光耦合器包括光通信配合的光发生器以及光接收器，所述光发生器受控于次级控制芯片，用于发出初级驱动信号，所述光接收器与初级控制芯片连接，用于接收并发送初级驱动信号至初级控制芯片。

在一个具体的可实施方式中，所述光发生器设置为发光二极管，光接收器设置为光敏三极管。

在一个具体的可实施方式中，二次整流电路设置为基于低通态电阻的专用功率整流三极管搭建的同步整流器。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

当接口模块中插入负载时，接口模块可以对负载的接口协议进行识别，以获取负载所需的充电电压，识别充电电压后可以次级控制芯片通过与初级控制芯片的通信连接关系可以将相关参数传输到初级控制芯片，有助于使得受控的交流转直流模块得以根据充电电压的要求将输出电压降至充电电压，进而使得交流转直流模块可以直接输出至接口模块，有助于跳过二次降压的步骤，尽而避免在二次降压的过程中产生的损耗，有助于提高系统内电能的转换效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请实施例中示出的一种电源输出调节电路的接口拓扑结构示意图；

图2是本申请实施例中示出的一种电源输出调节电路的电路结构示意图。

具体实施方式

本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图1-2，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。

本申请实施例公开一种电源输出调节电路。

参考图1，一种电源输出调节电路包括交流转直流模块、次级控制芯片U1、次级开关管以及接口模块。

参考图2，次级控制芯片U1包括初级驱动信号发生端VR，协议识别输入端DN-C、DP-C、CC2-C、CC1-C，次级控制芯片U1还包括次级门控制端VGATE-C。次级开关管设置为N沟道型MOS管，次级门控制端连接于次级开关管的栅极，用于控制次级开关管的导通与关闭。初级驱动信号发生端VR与初级控制芯片U2通信连接，用于输送初级驱动信号。

参考图2，交流转直流模块包括整流电路、变压器电路、初级控制芯片U2以及初级开关管。整流电路可以设置为桥式整流电路，包括D1-D4四个两两对接的整流二极管，整流电路的输入端与高压交流电源CN1连接，用于利用整流二极管的单向导通性，将高压交流电源CN1输入的交流电转换为直流电。整流电路的输出端还可以设有常规的滤波电路，滤波电路由两个并联的电容器C1、C2以及串联的电感器L1组成，滤波电路用于对整流电路输出的交流分量进行滤除。整流电路经滤波电路处理后输出至变压器电路，变压器电路包括初级输入端Ti、初级输出端To1以及次级输出端To2，初级输入端Ti与滤波电路的输出端连接，次级输出端To2与负载接口连接。

参考图2，初级控制芯片U2包括初级驱动信号接收端FB、电压采样引脚Vs以及电流检测引脚Cs。其中，电压采样引脚Vs通过采样电阻R2、采样电阻R4连接初级输出端To1，采样电阻R2、R4之间串联，采样电阻R4接地，采样电阻R2连接初级输出端To1，电压采样引脚Vs连接在采样电阻R2、R4之间的节点。此外，初级驱动信号接收端FB与次级控制芯片U1的初级驱动信号发生端VR通信连接，在本实施例中可以通过一组光耦合器实现通信连接，光耦合器可以包括受控于初级驱动信号发生端VR的光发生器，和与初级驱动信号接收端FB连接的光接收器。光发生器可以设置为发光二极管U3A，光接收器可以设置为光敏三极管U3B。具体的，初级驱动信号接收端FB连接光敏三极管U3B的集电极，光敏三极管U3B的发射极接地、基极与发光二极管U3A耦合。电流检测引脚Cs接地。初级控制芯片U2还包括初级开关管，初级开关管可以集成于初级控制芯片U2，用于根据初级驱动信号调节初级控制信号的输出参数，以使次级输出端To2输出负载所需电压。

参考图2，接口模块包括电源输出接口，电源输出接口用于与负载连接以实现充电和数据传输，电源输出接口可以设置为基于不同充电协议的负载接口，例如：USB、TYPE-C等，本实施例中以TYPE-C接口为例进行说明，其他情况与之类似不做赘述。接口模块还包括电源输入端VBUS，电源输入端VBUS与次级开关管的源极连接，次级开关管的漏极与次级输出端To2连接。协议传输接口DM、DP、CC2、CC1分别与次级控制芯片U1上的协议识别输入端DN-C、DP-C、CC2-C、CC1-C连接，用于实现接口协议的读取与传输。

在一个实施例中，一种电源输出调节电路还可以包括交流转直流模块还可以包括二次整流电路，二次整流电路包括可以选用基于低通态电阻的专用功率整流三极管NMOS-SR搭建的同步整流器。次级控制芯片U1上设有同步整流器驱动信号输出端GATE以及同步电压信号输出端VDS，其中同步整流器驱动信号输出端GATE与三极管NMOS-SR的栅极连接，同步电压信号输出端VDS与三极管NMOS-SR的漏极连接的同时，通过电阻R1和电感C1与三极管NMOS-SR的源极连接。

这样，二次整流电路有助于取代整流二极管来进行整流滤波，进而有助于降低由次级输入端使用整流管进行整流而带来的整流管损耗，进而有助于提高系统的转换效率，降低电源损耗。

本申请实施例1一种电源输出调节电路的实施原理为：当负载接口中接入负载时，接口模块根据预设的握手协议获取与负载所匹配的接口协议，并通过协议传输接口DM、DP、CC2、CC1传输至次级控制芯片U1上的协议识别输入端DN-C、DP-C、CC2-C、CC1-C。次级控制芯片U1接收到接口协议后，对接口协议进行识别，获取负载所需输出参数，并对输出参数进行编码以获取初级驱动信号。随后由初级驱动信号发生端VR控制发光二极管U3A发出光信号。光敏三极管U3B接收到光信号后，输入至初级驱动信号接收端FB，初级控制芯片U2对光信号解码后获取初级驱动信号，在初级驱动信号的控制下，次级输出端To2输出负载所需电压。

此时，次级输出端To2直通至次级开关管的漏极，当次级控制芯片U1检测到次级输出端To2的输出满足接口协议时，通过次级门控制端VGATE-C控制次级开关管导通，最终次级输出端To2直通至接口模块的电源输入端VBUS进行输出。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简化，仅以上述各功能模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块完成，即将装置的内部结构划分成不同的功能模块，以完成以上描述的全部或者部分功能，上述描述的系统，装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

以上所述，以上实施例仅用以对本申请的技术方案进行了详细介绍，但以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想，不应理解为对本申请的限制。本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种电源输出调节电路，其特征在于：包括交流转直流模块、次级控制芯片、次级开关管以及接口模块，所述交流转直流模块包括整流电路、初级开关管、变压器电路以及初级控制芯片，所述接口模块与次级控制芯片通信连接；所述次级控制芯片用于根据接收到的接口协议识别信号识别接口负载所需电源参数，所述次级控制芯片还用于向初级控制芯片输出初级驱动信号以调节初级输出参数；所述次级开关管受控于次级控制芯片。

2.根据权利要求1所述的一种电源输出调节电路，其特征在于：所述接口模块包括电源输出接口，所述电源输出接口设置为适用于至少两种充电协议。

3.根据权利要求1所述的一种电源输出调节电路，其特征在于：所述整流电路的输出端还设有滤波电路，滤波电路包括两个并联的电容器以及串联的电感器，滤波电路用于对整流电路输出的交流分量进行滤除。

4.根据权利要求1所述的一种电源输出调节电路，其特征在于：所述整流电路设置为桥式整流电路，包括四个两两对接的整流二极管。

5.根据权利要求1所述的一种电源输出调节电路，其特征在于：所述电源输出调节集中控制系统还包括二次整流电路，所述二次整流电路包括同步整流器，所述同步整流器受控于次级控制芯片。

6.根据权利要求1所述的一种电源输出调节电路，其特征在于：所述电源输出调节集中控制系统还包括光耦合器，所述光耦合器包括光通信配合的光发生器以及光接收器，所述光发生器受控于次级控制芯片，用于发出初级驱动信号，所述光接收器与初级控制芯片连接，用于接收并发送初级驱动信号至初级控制芯片。

7.根据权利要求6所述的一种电源输出调节电路，其特征在于：所述光发生器设置为发光二极管，光接收器设置为光敏三极管。

8.根据权利要求5所述的一种电源输出调节电路，其特征在于：二次整流电路设置为基于低通态电阻的专用功率整流三极管搭建的同步整流器。

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