CN218976567U - 稳压反馈电路、开关电源电路及充电设备 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种稳压反馈电路，稳压反馈电路包括稳压器、光耦发射器、分压电路以及电压调节电路，稳压器具有阴极、阳极以及反馈端，阴极用于接入开关电源电路的输出电压，阳极接地；稳压器的阴极通过光耦发射器接入输出电压；分压电路一端接入开关电源电路的输出电压，另一端与阳极连接，分压电路还具有电压采样点，电压采样点与反馈端连接；电压调节电路与分压电路连接，用于调整电压采样点输出的反馈电压；进而能够将负载的需求电压反馈至开关电源电路，使开关电源电路的输出电压接近负载的需求电压，以减小输出电压与负载的需求电压间的压差，进而提高开关电源电路的输出效率。

Description

稳压反馈电路、开关电源电路及充电设备

技术领域

本申请涉及开关电源技术领域，尤其涉及一种稳压反馈电路、开关电源电路及充电设备。

背景技术

随着电子设备的普及，电子设备的使用量逐步增加。为了满足多个电子设备同时充电的需求，多插口快充插头成为主流趋势。

多个不同充电电压需求的负载连接于快充插头上的插口进行充电时，负载的需求电压与插口提供的电压存在较大的压差，导致快充插头中的开关电源电路的输出效率较低，怎样提高开关电源电路的输出效率成为相关技术人员亟待解决的问题。

实用新型内容

本申请实施例提供了一种稳压反馈电路、开关电源电路及充电设备，能够提高开关电源电路的输出效率。

第一方面，本申请的提供了一种稳压反馈电路，包括：

稳压器，具有阴极、阳极以及反馈端，所述阴极用于接入所述开关电源电路的输出电压，所述阳极接地；

光耦发射器，所述稳压器的阴极通过所述光耦发射器接入所述输出电压；

分压电路，所述分压电路一端接入所述开关电源电路的输出电压，另一端与所述阳极连接，所述分压电路还具有电压采样点，所述电压采样点与所述反馈端连接；

电压调节电路，所述电压调节电路与所述分压电路连接，用于调整所述电压采样点输出的反馈电压。

第二方面，本申请的提供了一种开关电源电路，开关电源电路包括相互耦合的原边电路以及副边电路，所述副边电路包括副边控制器、多个充电端口以及上述的稳压反馈电路，所述副边电路输出所述输出电压，所述副边控制器与所述充电端口以及所述电压调节电路连接，所述副边控制器用于根据所述端口连接的负载的需求充电电压控制所述电压调节电压调整所述电压采样点的反馈电压。

第三方面，本申请的提供了一种充电设备，充电设备包括：

上述的开关电源电路；及

电路板，所述开关电源电路制作于所述电路板上。

基于本申请实施例中提供的稳压反馈电路，能够将负载的需求电压反馈至开关电源电路，使开关电源电路的输出电压接近负载的需求电压，以减小输出电压与负载的需求电压间的压差，进而提高开关电源电路的输出效率。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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申请的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，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为本申请的稳压反馈电路的框架示意图；

图2为本申请一种实施例中的稳压反馈电路的示意图；

图3为本申请另一种实施例中的稳压反馈电路的示意图；

图4为本申请一种实施例中的开关电源电路的示意图。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请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仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

随着电子设备的普及，电子设备的使用量逐步增加。为了满足多个电子设备同时充电的需求，多插口快充插头成为主流趋势。

多个不同充电电压需求的负载连接于快充插头上的插口进行充电时，负载的需求电压与插口提供的电压存在较大的压差，导致快充插头中的开关电源电路的输出效率较低，怎样提高开关电源电路的输出效率成为相关技术人员亟待解决的问题。

为了解决上述问题，第一方面，请参见图1至2，本申请提供了一种稳压反馈电路，稳压反馈电路应用于开关电源电路中，稳压反馈电路包括稳压器U1、光耦发射器OC、分压电路10以及电压调节电路20。

稳压器U1具有阴极2、阳极3以及反馈端1，阴极2用于接入开关电源电路的输出电压V1，阳极3接地。

开关电源电路可以是反激式开关电源电路，也可以是正激式开关电源电路，开关电源电路一般包括原边电路以及与原边电路耦合的副边电路。原边电路包括控制器、开关管、光耦接收器以及初级绕组；副边电路包括次级绕组以及稳压反馈电路，初级绕组与次级绕组耦合组成变压器，次级绕组的电压输出端输出的电压即为输出电压V1。

控制器控制开关管导通时，初级绕组进行储能；开关管导通的时间越长，初级绕组的储能越多。开关电源电路中的开关管关断时，初级绕组与次级绕组耦合，并将初级绕组储存的能量耦合至初级绕组；进一步地，次级绕组储存的能量通过电压输出端输出的电压即为输出电压V1。

稳压器U1的阴极2通过光耦发射器OC接入输出电压V1，稳压器U1导通的情况下，输出电压V1通过光耦发射器OC、稳压器U1传输到接地端SGND，此时光耦发射器OC发光，发出的光线被原边电路的光耦接收器接收，光耦接收器接收到光后形成相应的反馈信号并传递给控制器，控制器根据反馈信号输出对应的控制波形，以控制开关管的导通时间，进而调整初级线圈能够存储以及能够耦合到磁极线圈的能量。

分压电路10一端接入输出电压V1，另一端与阳极3连接(也即接地)，输出电压V1通过分压电路10接地。

进一步地，分压电路10还具有电压采样点4，电压调节电路20与分压电路10连接，用于调整电压采样点4输出的反馈电压，电压采样点4与反馈端1连接，以将反馈电压输送至反馈端1。

稳压器U1内配置有基准电压(例如，型号为TL431稳压器的内部基准电压为2.5V)，反馈端1接收到的反馈电压大于基准电压时，稳压器U1导通(稳压器U1的阴极2与阳极3间构成通路)，稳压器U1导通的情况下，输出电压V1通过光耦发射器OC以及稳压器U1，光耦发射器OC内有电流通过，光耦发射器OC发出的光耦信号(也即反馈信号)被原边电路中的光耦接收器接收，开关电源电路中的控制器根据接收到的光耦信号判断输出电压V1过高，控制器调整开关管的占空比使开关管的导通时间减少，以使开关电源电路中的次级绕组的电压输出端输出的输出电压V1降低。

反之，反馈端1接收到的反馈电压小于基准电压时，稳压器U1关断，稳压器U1关断的情况下，光耦发射器OC内不会有电流通过，光耦发射器OC不发光，原边电路中的光耦接收器不会接收到光耦发射器OC发出的光耦信号，开关电源电路中的控制器由于没有接收到光耦信号，判断输出电压V1过低，控制器调整开关管的占空比使开关管的导通时间增加，以使开关电源电路中的次级绕组的电压输出端输出的输出电压V1提高，如此反复，最终使得输出电压V1稳定在需要输出的电压附近。

在一些实施例中，稳压器U1可为TL431稳压源，TL431稳压源的内部配置有基准电压，基准电压为2.5V。反馈端1接收到的反馈电压大于基准电压2.5V时，TL431导通；反之，反馈端1接收到的反馈电压小于基准电压2.5V时，TL431处于关断。本申请中对稳压器U1的型号不做具体的限制，可根据实际的需求进行设置。

光耦发射器OC以及光耦接收器的组合元件可为光电耦合器，光电耦合器包括发光二极管以及光敏三极管，光耦发射器OC可为发光二极管，同时光耦接收器为光敏三极管。发光二极管内有电流通过时，发光二极管发光，光敏三极管接收到发光二极管发出的光，光敏三极管导通；发光二极管内没有电流通过时，发光二极管不会发光，光敏三极管也不会接收到发光二极管发出的光，光敏三极管关断。

电压采样点4输出的反馈电压大于稳压器U1的基准电压时，稳压器U1导通，经反馈后会使得输出电压V1降低；电压采样点4输出的反馈电压低于稳压器U1的基准电压时，稳压器U1不导通，经反馈后会使得输出电压V1提高，也即，电压采样点4输出的反馈电压决定了输出电压V1如何调节，因此，通过调节电压采样点4输出的反馈电压即可调节输出电压V1。

电压调节电路20用于较为便利地调整电压采样点4输出的反馈电压，具体地，在开关电源电路接入负载时，电压调节电路20能够根据负载的需求电压调整电压采样点4输出的反馈电压，以使得调整后的输出电压V1与负载的需求电压一致或者相近，以减小输出电压V1与负载的需求电压间的压差，进而提高开关电源电路的输出效率。

为了较为便利地对电压采样点4输出的反馈电压进行控制，分压电路10至少包括串联的第一分压电阻R11以及第二分压电阻R22，电压采样点4位于第一分压电阻R11与第二分压电阻R22之间，第一分压电阻R11用于接入输出电压V1，第二分压电阻R22的一端与第一分压电阻R11连接，另一端接地；输出电压V1被第一分压电阻R11以及第二分压电阻R22分压，电压采样点4输出的反馈电压实际为第二分压电阻R22两端的电压。

以输出电压V1为V_in为例，第一分压电阻R11两端的电压为：V_R11＝V_in*R11/(R11+R22)，第二分压电阻R22两端的电压为：V_R22＝V_in*R22/(R11+R22)，第二分压电阻R22的一端接地，电压采样点4的电压与第二分压电阻R22两端的电压相等，电压采样点4处的反馈电压V_反馈1＝V_R22＝V_in*R22/(R11+R22)。

在一个具体的实施例中，电压调节电路20包括相互串联的电子开关Q1以及第一并联电阻R21，电子开关Q1以及第一并联电阻R21组成的串联支路与第二分压电阻R22并联。电子开关Q1导通时，第一并联电阻R21与第二分压电阻R22并联，第一并联电阻R21与第二分压电阻R22的并联电阻为R_并联＝R21*R22/(R21+R22)，电压采样点4处的反馈电压V_反馈2＝V_并联＝V_in*R_并联/(R11+R_并联)。第一并联电阻R21与第二分压电阻R22的并联电阻为R_并联小于第二分压电阻R22，即为V_反馈2＜V_反馈1。

若电子开关Q1未导通，则电压采样点4的反馈电压为V_反馈1，通过合理设计第一分压电阻R11和第二分压电阻R22的阻值，可使得V_反馈1大于基准电压2.5V，此时TL431导通，进而可使开关电源电路中的次级绕组的电压输出端的输出电压V1降低；若电子开关Q1导通，则电压采样点4的反馈电压为V_反馈2，由于V_反馈2＜V_反馈1，通过合理设计第一分压电阻R11和第二分压电阻R22的阻值，可使得V_反馈2小于基准电压2.5V，此时，TL431关断，可使开关电源电路中的次级绕组的电压输出端的输出电压V1升高。也即，通过控制电子开关Q1通断，来控制第一并联电阻R21是否与第二分压电阻R22并联，进而控制电压采样点4处的反馈电压大于或者小于基准电压，进而对输出电压V1进行反馈调节，如此可提高输出电压V1调节地便利性以及精准性。

可以理解的是，请参见图3，在另一些实施例中，可以将第一并联电阻R21改为串接于第二分压电阻R22与接地端SGND之间，且电子开关Q1与第一并联电阻R21并联且与第二分压电阻R22串联，在电子开关Q1导通时，输出电压V1依次通过第一分压电阻R22、第二分压电阻R22以及电子开关Q1并接地，此时，输出电压V1被第一分压电阻R22以及第二分压电阻R22分压，电压采样点4处的电压较小，且小于稳压器U1的基准电压；反之，在电子开关Q1关断时，输出电压V1依次通过第一分压电阻R22、第二分压电阻R22以及第一并联电阻R21并接地，此时，输出电压V1被第一分压电阻R22、第二分压电阻R22以及第一并联电阻R21分压，电压采样点4处的电压较大，且大于稳压器U1的基准电压；如此，同样可以对电压采样点4处输出的反馈电压进行调节。也即，本申请实施例中的电压调节电压20可以是多种多样的，只要能够对电压采样点4处输出的反馈电压进行调节即可，具体电路形式不限。

基于图2所示实施例，进一步地，电子开关Q1可为三极管或者场效应管，电子开关Q1的输出端或者输入端与第一并联电阻R21连接，电子开关Q1与第一并联电阻R21的串联以构成串联支路，串联支路并联于第二分压电阻R22的两端，电子开关的受控端G用于接入控制信号。

需要说明的是，电子开关Q1导通，第一并联电阻R21接入分压电路10，由于利用的是电子开关Q1的导通以及关断的功能，进而可对电子开关Q1的输入端以及输出端不做区分，也即第一并联电阻R21可串接在电子开关Q1的输入端，也可以串接在电子开关Q1输出端；在一些实施例中，电子开关Q1的连接方式可根据实际的需求进行设置，本申请中不做具体限制。

示例性地，电子开关Q1为PNP三极管时，PNP三极管的发射极可作为电子开关Q1的输入端与第一并联电阻R21连接，PNP三极管的集电极作为电子开关Q1的输出端与接地，PNP三极管的基极作为电子开关Q1的受控端G用于接入控制信号。

示例性地，电子开关Q1为场效应管时，以PMOS管为例，PMOS管的漏极可作为电子开关Q1的输入端与第一并联电阻R21连接，PMOS管的源极作为电子开关Q1的输出端接地，PMOS管的栅极作为电子开关Q1的受控端G用于接入控制信号。

进一步地，电压调节电路20还包括并联连接的滤波电容C23以及滤波电阻R24，滤波电容C23以及滤波电阻R24的其中一个并联端连接到电子开关Q1的受控端G，滤波电容C23以及滤波电阻R24的另一个并联端接地，以滤除电子开关Q1的受控端G接收到的控制信号中的高频信号，以防止噪音的产生。

进一步地，分压电路10还包括第三分压电阻R13，分压电路10还包括相互串联的第二并联电阻R14以及第一电容C1，第三分压电阻R13与第一分压电阻R11串联，第二并联电阻R14以及第一电容C1的串联支路与所述第一分压电阻R11并联；第三分压电阻R13用于限流，防止分压电路10中的电流过大，进而使电子开关Q1关断时，电压采样点4处的反馈电压略高于基准电压，反馈电压不至于损伤TL431，以对TL431进行保护。第二并联电阻R14以及第一电容C1组成的串联支路用于过滤通过第一分压电阻R11的低频噪声。

进一步地，稳压反馈电路还包括限流电阻R30，稳压器U1的阴极2通过光耦发射器OC以及限流电阻R30接入输出电压V1；稳压器U1接通的情况下，输出电压V1依次通过限流电阻R30、光耦发射器OC、稳压器U1并接地，限流电阻R30通过光耦发射器OC、稳压器U1中的电流，防止过大的电流烧坏光耦发射器OC以及稳压器U1，以对光耦发射器OC以及稳压器U1进行保护。

进一步地，稳压反馈电路还包括尖峰电压吸收电路40，尖峰电压吸收电路40包括第二电容C2、相互串联的第三电容C3以及消耗电阻R41，稳压器U1的阴极2还通过第二电容C2连接到电压采样点4，稳压器U1的阴极2还通过第三电容C3以及消耗电阻R41连接到电压采样点4，尖峰电压吸收电路40用来抑制、吸收稳压反馈电路中产生的浪涌电压，以对稳压反馈电路中的稳压反馈电路以及光耦发射器OC进行保护，同时也能防止稳压反馈电路产生噪音。

第二方面，请参见图4，本申请提供了一种开关电源电路，开关电源电路包括相互耦合的原边电路以及副边电路，原边电路包括控制器、开关管、光耦发射器以及初级绕组；副边电路包括副边控制器、多个充电端口以及上述的稳压反馈电路，副边电路输出输出电压V1，副边控制器与多个充电端口以及电压调节电路20连接，副边控制器用于根据多个端口连接的负载的需求充电电压控制电压调节电路20调整电压采样点4的反馈电压。

稳压反馈电路还包括多个充电端口以及与充电端口连接的端口控制器MCU，多个充电端口包括VOUT1、VOUT2以及VOUT3等，多个不同充电电压需求的负载可连接于充电端口进行充电，端口控制器MCU与充电端口连接，可获取与充电端口连接的多个负载中最大的充电电压需求。最大的充电电压接近第一电压，端口控制器MCU将控制信号输送至电子开关Q1的受控端G，以使反馈端1接收到的反馈电压大于基准电压2.5V时，TL431导通，开关电源电路中的次级绕组的输出电压V1为低电压。最大的充电电压接近第二电压时，端口控制器不输出控制信号，使开关电源电路中的次级绕组的输出电压V1为高电压。

通过调整输出电压V1接近负载的充电电压需求，以减小负载的需求电压与输出电压V1间的压差，进而可提高插排满载工作时的效率，同时可降低温度。

第三方面，本申请提供了一种充电设备，充电设备包括上述的开关电源电路以及电路板，开关电源电路制作于电路板上。该充电设备可以为充电器，也可以为充电宝，开关电源电路的输出电压V1接近负载的充电电压需求，以减小负载的需求电压与输出电压V1间的压差，进而可提高多个充电端口满载工作时的效率，同时可降低温度；进一步地，可提高充电设备的适用性，同时可减少充电设备的能耗损失。

本实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本申请的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”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，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

以上仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种稳压反馈电路，其特征在于，应用于开关电源电路中，所述稳压反馈电路包括：

稳压器(U1)，具有阴极(2)、阳极(3)以及反馈端(1)，所述阴极(2)用于接入所述开关电源电路的输出电压(V1)，所述阳极(3)接地；

光耦发射器(OC)，所述稳压器(U1)的阴极(2)通过所述光耦发射器(OC)接入所述输出电压(V1)；

分压电路(10)，所述分压电路(10)一端接入所述开关电源电路的输出电压(V1)，另一端与所述阳极(3)连接，所述分压电路(10)还具有电压采样点(4)，所述电压采样点(4)与所述反馈端(1)连接；

电压调节电路(20)，所述电压调节电路(20)与所述分压电路(10)连接，用于调整所述电压采样点(4)输出的反馈电压。

2.根据权利要求1所述的稳压反馈电路，其特征在于，所述分压电路(10)至少包括串联的第一分压电阻(R11)以及第二分压电阻(R22)，所述电压采样点(4)位于所述第一分压电阻(R11)与所述第二分压电阻(R22)之间，所述第一分压电阻(R11)用于接入所述输出电压(V1)；

所述电压调节电路(20)还包括相互串联的电子开关(Q1)以及第一并联电阻(R21)，所述电子开关(Q1)以及所述第一并联电阻(R21)组成的串联支路与所述第二分压电阻(R22)并联，通过控制所述电子开关(Q1)的通断以控制所述第一并联电阻(R21)是否与所述第二分压电阻(R22)并联，进而调节所述电压采样点(4)处的反馈电压。

3.根据权利要求2所述的稳压反馈电路，其特征在于，所述电子开关(Q1)为三极管或者场效应管，所述电子开关(Q1)的输出端或者输入端与所述第一并联电阻(R21)连接，所述电子开关(Q1)的受控端(G)用于接入控制信号。

4.根据权利要求2所述的稳压反馈电路，其特征在于，所述电压调节电路(20)还包括并联连接的滤波电容(C23)以及滤波电阻(R24)，所述滤波电容(C23)以及滤波电阻(R24)的其中一个并联端连接到所述电子开关(Q1)的受控端(G)，所述滤波电容(C23)以及滤波电阻(R24)的另一个并联端接地。

5.根据权利要求2所述的稳压反馈电路，其特征在于，所述分压电路(10)还包括第三分压电阻(R13)、相互串联的第二并联电阻(R14)以及第一电容(C1)，所述第三分压电阻(R13)与所述第一分压电阻(R11)串联，所述第二并联电阻(R14)以及第一电容(C1)的串联支路与所述第一分压电阻(R11)并联。

6.根据权利要求2所述的稳压反馈电路，其特征在于，还包括限流电阻(R30)，所述稳压器(U1)的阴极(2)通过所述光耦发射器(OC)以及所述限流电阻(R30)接入所述输出电压(V1)。

7.根据权利要求1所述的稳压反馈电路，其特征在于，还包括尖峰电压吸收电路(40)，所述尖峰电压吸收电路(40)包括第二电容(C2)、相互串联的第三电容(C3)以及消耗电阻(R41)，所述稳压器(U1)的阴极(2)还通过所述第二电容(C2)连接到所述电压采样点(4)，所述稳压器(U1)的阴极(2)还通过所述第三电容(C3)以及所述消耗电阻(R41)连接到所述电压采样点(4)。

8.一种开关电源电路，其特征在于，包括相互耦合的原边电路以及副边电路，所述副边电路包括副边控制器、多个充电端口以及如权利要求1-7任一项所述的稳压反馈电路，所述副边电路输出所述输出电压(V1)，所述副边控制器与所述多个充电端口以及所述电压调节电路(20)连接，所述副边控制器用于根据所述多个端口连接的负载的需求充电电压控制所述电压调节电路(20)调整所述电压采样点(4)的反馈电压。

9.一种充电设备，其特征在于，包括：

如权利要求8所述的开关电源电路；及

电路板，所述开关电源电路制作于所述电路板上。

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