CN220915154U - 电源变换器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了电源变换器，离负总输出端最近的直流‑直流变换电路的负输出端与所述负总输出端耦合，离正总输出端最近的直流‑直流变换电路的正输出端与所述正总输出端耦合；从离正总输出端最近的直流‑直流变换电路开始，每个直流‑直流变换电路的负输出端均与相邻的下一个直流‑直流变换电路的正输出端耦合；每个直流‑直流转换电路的正输出端均通过各自对应的切换开关与所述正总输出端耦合；每个直流‑直流转换电路的PWM输入端均连接至所述PWM控制器的PWM输出端，以接收相同的PWM控制信号；每个直流‑直流转换电路的使能输入端分别连接各自的使能控制端；每个切换开关的被控制端分别与各自的切换开关控制端连接。
Description
技术领域
本实用新型涉及电源领域，具体涉及电源变换器。
背景技术
电源变换器常见于各种电子设备的充电器中。随着电子设备快充技术的广泛应用，宽范围输出的电源变换器也逐渐流行。目前已经出现了利用多个直流-直流转换电路实现宽范围输出电压的电源变换器电路，但是这些电路难以为兼顾宽范围输出电压以及小负载(或待机)的能耗提供硬件基础。
实用新型内容
基于上述现状，本实用新型的主要目的在于提供一种电源变换器，以为兼顾宽范围输出电压以及小负载(或待机)的能耗提供硬件基础。
为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：
一种电源变换器，包括正总输出端、负总输出端和PWM控制器，还包括M个相同的直流-直流转换电路、以及M个切换开关，其中，M大于或等于2；离负总输出端最近的直流-直流变换电路的负输出端与所述负总输出端耦合，离正总输出端最近的直流-直流变换电路的正输出端与所述正总输出端耦合；从离正总输出端最近的直流-直流变换电路开始，每个直流-直流变换电路的负输出端均与相邻的下一个直流-直流变换电路的正输出端耦合，从而使M个直流-直流转换电路的输出串联；每个直流-直流转换电路的正输出端均通过各自对应的切换开关与所述正总输出端耦合；每个直流-直流转换电路的PWM输入端均连接至所述PWM控制器的PWM输出端，以接收相同的PWM控制信号；每个直流-直流转换电路的使能输入端分别连接各自的使能控制端；每个切换开关的被控制端分别与各自的切换开关控制端连接。
优选地，所述的电源变换器还包括总电压检测端、以及M个二极管，每个直流-直流转换电路的正输出端均通过各自对应的二极管连接至总电压检测端。
优选地，所述的电源变换器还包括电流采样电阻，所述离负总输出端最近的直流-直流变换电路的负输出端通过电流采样电阻连接所述负总输出端。
优选地，所述的电源变换器还包括控制器，所述总电压检测端、每个直流-直流转换电路对应的使能控制端设置于所述控制器。
优选地，所述控制器还设置反馈控制端，所述PWM控制器上还设置反馈接收端，所述反馈控制端与反馈接收端连接。
上述电源变换器能够实现更佳的性能，
当电源变换器需要输出较低电压范围内的电压时，通过控制对应的较少切换开关导通，从而使从离负总输出端开始的较少个直流-直流变换电路串联得到的电压从总输出端输出；当需要输出较高电压范围内的电压时，通过控制对应的较多切换开关导通，从而使从离负总输出端开始的较多个直流-直流变换电路串联得到的电压从总输出端输出，这样，电源变换器既能满足宽范围的电压输出，又能够在输出较低电压范围的电压时尽可能少的直流-直流变换电路工作，从而提高转换效率，从而兼顾宽范围输出电压以及小负载(或待机)的能耗；本方案采用相同一个PWM控制信号驱动各个直流-直流变换电路，而不是多个PWM控制信号，因此可以节省PWM控制电路，成本较低；另外，由于对于没有工作(即使能无效)的直流-直流变换电路对应的切换开关断开，避免从正总输出端的电压从直流-直流变换电路的正输出端倒灌而带来的额外功耗。
本实用新型还提供了一种电源变换器，包括正总输出端、负总输出端和PWM控制器，还包括M个直流-直流转换电路、以及M个切换开关，其中，M大于或等于2；离负总输出端最近的直流-直流变换电路的负输出端与所述负总输出端耦合，离正总输出端最近的直流-直流变换电路的正输出端与所述正总输出端耦合；从离正总输出端最近的直流-直流变换电路开始，每个直流-直流变换电路的负输出端均与相邻的下一个直流-直流变换电路的正输出端耦合，从而使M个直流-直流转换电路的输出串联；每个直流-直流转换电路的正输出端均通过各自对应的切换开关与所述正总输出端耦合；每个直流-直流转换电路的PWM输入端分别连接至所述PWM控制器中各自对应的PWM输出端，以接收各自的PWM控制信号；每个直流-直流变换电路的使能输入端分别连接各自的使能控制端；每个切换开关的被控制端分别与各自的切换开关控制端连接。
优选地，所述的电源变换器还包括M个总电压检测端，每个直流-直流转换电路的正输出端均连接至各自的总电压检测端。优选地，所述的电源变换器还包括电流采样电阻，所述离负总输出端最近的直流-直流变换电路的负输出端通过电流采样电阻连接所述负总输出端。
优选地，所述的电源变换器还包括控制器，所述M个电压检测端、每个直流-直流转换电路对应的使能控制端设置于所述控制器。
优选地，所述控制器还设置M个反馈控制端，所述PWM控制器上还设置M个反馈接收端，每个反馈控制端与各自对应的反馈接收端连接。
通过上述方案，当电源变换器需要输出较低电压范围内的电压时，通过控制对应的较少切换开关导通，从而使从离负总输出端开始的较少个直流-直流变换电路串联得到的电压从总输出端输出；当需要输出较高电压范围内的电压时，通过控制对应的较多切换开关导通，从而使从离负总输出端开始的较多个直流-直流变换电路串联得到的电压从总输出端输出，这样，电源变换器既能满足宽范围的电压输出，又能够在输出较低电压范围的电压时尽可能少的直流-直流变换电路工作，从而提高转换效率，从而兼顾宽范围输出电压以及小负载(或待机)的能耗；另外，由于对于没有工作(即使能无效)的直流-直流变换电路对应的切换开关断开，避免从正总输出端的电压从直流-直流变换电路的正输出端倒灌而带来的额外功耗。
本实用新型的其他有益效果，将在具体实施方式中通过具体技术特征和技术方案的介绍来阐述，本领域技术人员通过这些技术特征和技术方案的介绍，应能理解所述技术特征和技术方案带来的有益技术效果。
附图说明
以下将参照附图对本实用新型的优选实施方式进行描述。图中：
图1为根据本实用新型的一种优选实施方式的电源变换器的电路示意图；
图2为根据本实用新型的另一种优选实施方式的电源变换器的电路示意图；
图3为根据本实用新型的另一种优选实施方式的电源变换器的电路示意图；
图4为根据本实用新型的另一种优选实施方式的电源变换器的电路示意图。
具体实施方式
以下基于实施例对本实用新型进行描述，但是本实用新型并不仅仅限于这些实施例。在下文对本实用新型的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分，为了避免混淆本实用新型的实质，公知的方法、过程、流程、元件并没有详细叙述。
此外，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的附图都是为了说明的目的，并且附图不一定是按比例绘制的。
除非上下文明确要求，否则整个说明书和权利要求书中的“包括”、“包含”等类似词语应当解释为包含的含义而不是排他或穷举的含义；也就是说，是“包括但不限于”的含义。
在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
图1是本实用新型一种电源变换器的电路示意图，该电源变换器包括正总输出端V+、负总输出端V-、PWM控制器PWM IC、M(其中，M大于或等于2)个相同的直流-直流转换电路、以及M个切换开关。
正总输出端V+和负总输出端V-可以是作为常见的快充USB接口(图1和2中的Output Port)中的正电源端和负电源端，快充USB接口可以是TYPE-C接口。
M个直流-直流转换电路的输出串联在正总输出端V+和负总输出端V-之间，M个直流-直流转换电路可以共享直流母线，即可以从同一个直流母线上获取直流电源。该直流母线可以连接至整流电路的输出端，整流电路将交流电源整流转换为直流电源并输送至该直流母线上。
离负总输出端V-最近的直流-直流变换电路的负输出端与负总输出端V-耦合，离正总输出端V+最近的直流-直流变换电路的正输出端与正总输出端V+耦合。在图1中，离负总输出端V-最近的直流-直流变换电路是DC-DC1，离负总输出端V-最远的是DC-DCM；离正总输出端V+最近的直流-直流变换电路是DC-DCM，离正总输出端V+最远的是DC-DC1。
从离正总输出端V+最近的直流-直流变换电路开始，每个直流-直流变换电路的负输出端均与相邻的下一个直流-直流变换电路的正输出端耦合，从而使M个直流-直流转换电路的输出串联。例如，如图2所示，假如M为3，3个直流-直流转换电路分别为DC-DC1、DC-DC2、DC-DC3；从离正总输出端V+最近的DC-DC3开始，DC-DC3的负输出端与相邻的下一个DC-DC2的正输出端耦合；DC-DC2负输出端与相邻的下一个DC-DC1的正输出端耦合，而DC-DC1没有相邻的下一个直流-直流变换电路，其是离负总输出端V-最近的直流-直流变换电路，DC-DC1的负输出端与负总输出端V-耦合。
每个直流-直流转换电路的正输出端均通过各自对应的切换开关与正总输出端V+耦合。在图2中，DC-DC3的正输出端通过切换开关Q3与正总输出端V+耦合，DC-DC2的正输出端通过切换开关Q2与正总输出端V+耦合，DC-DC1的正输出端通过切换开关Q1与正总输出端V+耦合。
每个直流-直流转换电路的PWM输入端均连接至PWM控制器的PWM输出端，以接收相同的PWM控制信号。每个直流-直流转换电路的使能输入端分别连接各自的使能控制端，在图2中，使能控制端设置在控制器Protocol IC上，其中，EN1、EN2和EN3分别为DC-DC1、DC-DC2和DC-DC3对应的使能控制端。
当正总输出端V+需要输出第N电压范围，则控制从离负总输出端V-最近的直流-直流变换电路开始的前N个直流-直流变换电路的使能输入端接收使能有效信号，前N个直流-直流变换电路在相同的PWM控制信号控制下输出相同的电压；控制其余直流-直流变换电路的使能输入端接收使能无效信号；以及控制前N个直流-直流变换电路对应的每个切换开关导通，并控制其余直流-直流变换电路对应的每个切换开关关断，其中，第N电压范围的电压下限大于第N-1电压范围的电压上限，即某一电压范围的电压下限大于其前一个电压范围(即更低的电压范围)的电压上限。例如，第一电压范围为5-23V，第二电压范围为24-30V，第三电压范围为31-48V，其中，第二电压范围的下限电压24V大于第一电压范围的电压上限23V，第三电压范围的下限电压31V大于第一电压范围的电压上限30V；当需要输出第一电压范围，控制前一个直流-直流变换电路，即DC-DC1的使能输入端接收使能有效信号，DC-DC1在PWM控制信号控制下输出电压，控制其余直流-直流变换电路DC-DC2和DC-DC3的使能输入端接收使能无效信号，控制DC-DC1对应的切换开关Q1导通，并控制DC-DC2和DC-DC3对应的每个切换开关Q2和Q3关断，正总输出端V+输出的电压即为DC-DC1的正输出端的电压；当需要输出第二电压范围，控制前二个直流-直流变换电路，即DC-DC1和DC-DC2的使能输入端接收使能有效信号，DC-DC1和DC-DC2在相同的PWM控制信号控制下输出相同的电压，控制其余直流-直流变换电路DC-DC3的使能输入端接收使能无效信号，控制DC-DC1和DC-DC2对应的切换开关Q1和Q2导通，并控制DC-DC3对应的切换开关Q3关断，正总输出端V+输出的电压即为DC-DC1和DC-DC2的正输出端的电压之和；当需要输出第三电压范围，控制DC-DC1、DC-DC2和DC-DC3的使能输入端接收使能有效信号，DC-DC1、DC-DC2和DC-DC3在相同的PWM控制信号控制下输出相同的电压，控制DC-DC1、DC-DC2和DC-DC3对应的切换开关Q1、Q2和Q3导通，正总输出端V+输出的电压即为DC-DC1、DC-DC2和DC-DC3的正输出端的电压之和。
在本方案中，当电源变换器需要输出较低电压范围内的电压时，通过控制对应的较少切换开关导通，从而使从离负总输出端V-开始的较少个直流-直流变换电路串联得到的电压从总输出端输出；当需要输出较高电压范围内的电压时，通过控制对应的较多切换开关导通，从而使从离负总输出端V-开始的较多个直流-直流变换电路串联得到的电压从总输出端输出，这样，电源变换器既能满足宽范围的电压输出，又能够在输出较低电压范围的电压时尽可能少的直流-直流变换电路工作，从而提高转换效率；本方案采用相同一个PWM控制信号驱动各个直流-直流变换电路，而不是多个PWM控制信号，因此可以节省PWM控制电路，成本较低；另外，由于对于没有工作(即使能无效)的直流-直流变换电路对应的切换开关断开，避免从正总输出端V+的电压从直流-直流变换电路的正输出端倒灌而带来的额外功耗。
在一些实施例中，如图2所示，电源变换器还包括总电压检测端Vs、以及M个二极管(即二极管的数量与直流-直流转换电路的数量相同)，每个直流-直流转换电路的正输出端均通过各自对应的二极管连接至总电压检测端Vs；当正总输出端V+处于输出另一电压范围的状态，并被控制需切换至输出第N电压范围时，先控制所有切换开关关断，在通过总电压检测端Vs检测到的电压达到所需电压后，再执行控制前N个直流-直流变换电路对应的每个切换开关导通、控制其余直流-直流变换电路对应的每个切换开关关断。如图2所示，二极管包括D1、D2和D3；例如，当前正总输出端V+处于输出第三电压范围的状态(此时DC-DC1、DC-DC2和DC-DC3都处于工作状态)，如果被控制需切换至输出第一电压范围时(即要切换到只有DC-DC1工作)，那么先控制切换开关Q1、Q2和Q3都关断，然后控制DC-DC1工作，以及接收对应的PWM控制信号，待总电压检测端Vs检测到的电压达到所需电压后，再控制切换开关Q1导通，控制切换开关Q2和Q3断开。本方案中，总电压检测端Vs的电压将被钳位在第N个直流-直流变换电路的输出端的电压，即前N个直流-直流变换电路输出电压串联之和，因此，可以通过一个总电压检测端Vs实现对若干种串联情形下总串联电压的检测，而不需要使用多个总电压检测端Vs；另外，由于在切换过程中，先将所有切换开关关断，以避免N个直流-直流变换电路串联电压不稳定影响与总输出端连接的被充电设备。
在一些实施例中，如图2所示，当正总输出端V+处于输出第N1电压范围的状态，并被控制需切换至输出第N2电压范围时，控制从离负总输出端V-最近的直流-直流变换电路开始的前N1个直流-直流变换电路的PWM控制信号的占空比下降至占空比预设值以下，之后再控制第N1+1至第N2个直流-直流变换电路的使能输入端接收使能有效信号，此时，前N2个直流-直流变换电路在相同的PWM控制信号的控制下，开始朝着输出所需的电压运行；其中，N1小于N2。例如，当前正总输出端V+处于输出第一电压范围的状态，此时DC-DC1被使能有效，PWM控制器输出的PWM控制信号的占空比处于较大值(例如80％)，DC-DC2和DC-DC3被使能无效，切换开关Q1导通，切换开关Q2和Q3关断，当正总输出端V+被控制需切换至输出第二电压范围时，PWM控制器先将该PWM控制信号的占空比下降至占空比预设值(例如5％)，之后再控制第2个直流-直流变换电路DC-DC2的使能输入端接收使能有效信号。由于所有直流-直流变换电路的PWM是相同的，通过本方案可以避免第N1+1至第N2个直流-直流变换电路一开始工作就接收较大占空比的PWM控制信号，从而减小了由此带来的风险和功耗；另外，由于前N1个直流-直流变换电路仍以低于占空比预设值的某一占空比的PWM控制信号运行，相比于先将前N1个直流-直流变换电路关闭，本方案能够更快到达系统稳定。
在一些实施例中，当正总输出端V+处于输出第N1电压范围的状态，并被控制需切换至输出第N2电压范围时，控制从离负总输出端V-最近的直流-直流变换电路开始的前N1个直流-直流变换电路的使能输入端接收使能失效信号，之后再控制从离负总输出端V-最近的直流-直流变换电路开始的前N2个直流-直流变换电路的使能输入端接收使能有效信号，此时，在相同的PWM控制信号的控制下，前N2个直流-直流变换电路从输出电压为0，开始朝着输出所需的电压运行；其中，N1小于N2。例如，当前正总输出端V+处于输出第一电压范围的状态，此时DC-DC1被使能有效，PWM控制器输出的PWM控制信号的占空比处于较大值(例如80％)，DC-DC2和DC-DC3被使能无效，切换开关Q1导通，切换开关Q2和Q3关断，当正总输出端V+被控制需切换至输出第二电压范围时，控制从离负总输出端V-最近的直流-直流变换电路开始的DC-DC1和DC-DC2的使能输入端接收使能失效信号，因此，DC-DC1和DC-DC2的输出电压变为0，之后再控制DC-DC1和DC-DC2使能输入端接收使能有效信号，此时，在相同的PWM控制信号的控制下，DC-DC1和DC-DC2从输出电压为0，开始朝着输出所需的电压运行。由于所有直流-直流变换电路的PWM是相同的，通过本方案可以避免第N1+1至第N2个直流-直流变换电路一开始工作就接收较大占空比的PWM控制信号，从而减小了由此带来的风险和功耗。
在一些实施例中，电源变换器还包括电流采样电阻Rs，离负总输出端V-最近的直流-直流变换电路的负输出端通过电流采样电阻连接负总输出端V-，无论哪几个直流-直流变换电路串联，该电流采样电阻均能检测到总输出电流的大小。
在一些实施例中，电源变换器还包括控制器Protocol IC，电压检测端、每个直流-直流转换电路对应的使能控制端设置于控制器，控制器还设置反馈控制端，PWM控制器上还设置反馈接收端，反馈控制端与反馈接收端连接。控制器还可以设置电流检测端(IS-和IS+)，以通过检测电流采样电阻上的电压实现总输出电流的检测。控制器可以将检测到的电压和电流信息通过对应端口(如反馈控制端)发送给PWM控制器，以便PWM控制器根据这些信息实现对直流-直流变换电路的闭环控制。另外，控制器还可以设置M个切换开关控制端OP1、OP2、OP3，以分别控制每个切换开关的导通和关断。该控制器还可以用于与被充电设备进行通信(例如通过端口CC1或CC2)，以获取被充电设备最大充电电压和电流等相关信息。
图3是本实用新型另一种电源变换器的电路示意图，该电源变换器包括正总输出端、负总输出端、PWM控制器PWM IC、M(其中，M大于或等于2)个直流-直流转换电路、以及M个切换开关。
正总输出端V+和负总输出端V-可以是作为常见的快充USB接口(图3和4中的Output Port)中的正电源端和负电源端，快充USB接口可以是TYPE-C接口。
M个直流-直流转换电路的输出串联在正总输出端V+和负总输出端V-之间，M个直流-直流转换电路可以共享直流母线，即可以从同一个直流母线上获取直流电源。该直流母线可以连接至整流电路的输出端，整流电路将交流电源整流转换为直流电源并输送至该直流母线上。
离负总输出端最近的直流-直流变换电路的负输出端与负总输出端耦合，离正总输出端最近的直流-直流变换电路的正输出端与正总输出端耦合。在图3中，离负总输出端V-最近的直流-直流变换电路是DC-DC1，离负总输出端V-最远的是DC-DCM；离正总输出端V+最近的直流-直流变换电路是DC-DCM，离正总输出端V+最远的是DC-DC1。
从离正总输出端最近的直流-直流变换电路开始，每个直流-直流变换电路的负输出端均与相邻的下一个直流-直流变换电路的正输出端耦合，从而使M个直流-直流转换电路的输出串联。例如，如图4所示，假如M为3，3个直流-直流转换电路分别为DC-DC1、DC-DC2、DC-DC3；从离正总输出端V+最近的DC-DC3开始，DC-DC3的负输出端与相邻的下一个DC-DC2的正输出端耦合；DC-DC2负输出端与相邻的下一个DC-DC1的正输出端耦合，而DC-DC1没有相邻的下一个直流-直流变换电路，其是离负总输出端V-最近的直流-直流变换电路，DC-DC1的负输出端与负总输出端V-耦合。
每个直流-直流转换电路的正输出端均通过各自对应的切换开关与正总输出端耦合。在图4中，DC-DC3的正输出端通过切换开关Q3与正总输出端V+耦合，DC-DC2的正输出端通过切换开关Q2与正总输出端V+耦合，DC-DC1的正输出端通过切换开关Q1与正总输出端V+耦合。
每个直流-直流转换电路的PWM输入端分别连接至PWM控制器中各自对应的PWM输出端，以接收各自的PWM控制信号。每个直流-直流转换电路的使能输入端分别连接各自的使能控制端，在图4中，使能控制端设置在控制器Protocol IC上，其中，EN1、EN2和EN3分别为DC-DC1、DC-DC2和DC-DC3对应的使能控制端。
当正总输出端需要输出第N电压范围，则控制从离负总输出端最近的直流-直流变换电路开始的前N个直流-直流变换电路的使能输入端接收使能有效信号，前N个直流-直流变换电路在各自的PWM控制信号控制下输出各自的电压；控制其余直流-直流变换电路的使能输入端接收使能无效信号；以及控制前N个直流-直流变换电路对应的每个切换开关导通，并控制其余直流-直流变换电路对应的每个切换开关关断，其中，第N电压范围的电压下限大于第N-1电压范围的电压上限，即某一电压范围的电压下限大于其前一个电压范围(即更低的电压范围)的电压上限。例如，第一电压范围为5-23V，第二电压范围为24-30V，第三电压范围为31-48V，其中，第二电压范围的下限电压24V大于第一电压范围的电压上限23V，第三电压范围的下限电压31V大于第一电压范围的电压上限30V；当需要输出第一电压范围，控制前一个直流-直流变换电路，即DC-DC1的使能输入端接收使能有效信号，DC-DC1在PWM控制信号控制下输出电压，控制其余直流-直流变换电路DC-DC2和DC-DC3的使能输入端接收使能无效信号，控制DC-DC1对应的切换开关Q1导通，并控制DC-DC2和DC-DC3对应的每个切换开关Q2和Q3关断，正总输出端V+输出的电压即为DC-DC1的正输出端的电压；当需要输出第二电压范围，控制前二个直流-直流变换电路，即DC-DC1和DC-DC2的使能输入端接收使能有效信号，DC-DC1和DC-DC2分别在各自的PWM控制信号控制下输出各自的电压，控制其余直流-直流变换电路DC-DC3的使能输入端接收使能无效信号，控制DC-DC1和DC-DC2对应的切换开关Q1和Q2导通，并控制DC-DC3对应的切换开关Q3关断，正总输出端V+输出的电压即为DC-DC1和DC-DC2的正输出端的电压之和；当需要输出第三电压范围，控制DC-DC1、DC-DC2和DC-DC3的使能输入端接收使能有效信号，DC-DC1、DC-DC2和DC-DC3在各自的PWM控制信号控制下输出各自的电压，控制DC-DC1、DC-DC2和DC-DC3对应的切换开关Q1、Q2和Q3导通，正总输出端V+输出的电压即为DC-DC1、DC-DC2和DC-DC3的正输出端的电压之和。
在本方案中，当电源变换器需要输出较低电压范围内的电压时，通过控制对应的较少切换开关导通，从而使从离负总输出端V-开始的较少个直流-直流变换电路串联得到的电压从总输出端输出；当需要输出较高电压范围内的电压时，通过控制对应的较多切换开关导通，从而使从离负总输出端V-开始的较多个直流-直流变换电路串联得到的电压从总输出端输出，这样，电源变换器既能满足宽范围的电压输出，又能够在输出较低电压范围的电压时尽可能少的直流-直流变换电路工作，从而提高转换效率；另外，由于对于没有工作(即使能无效)的直流-直流变换电路对应的切换开关断开，避免从正总输出端V+的电压从直流-直流变换电路的正输出端倒灌而带来的额外功耗。
在一些实施例中，如图4所示，电源变换器还包括M个总电压检测端，每个直流-直流转换电路的正输出端均连接至各自的总电压检测端；当正总输出端处于输出另一电压范围的状态，并被控制需切换至输出第N电压范围时，先控制所有切换开关关断，在通过第N个直流-直流转换电路对应的总电压检测端检测到的电压达到所需电压后，再执行控制前N个直流-直流变换电路对应的每个切换开关导通、控制其余直流-直流变换电路对应的每个切换开关关断。如图4所示，总电压检测端包括Vs1、Vs2和Vs3；例如，当前正总输出端V+处于输出第三电压范围的状态(此时DC-DC1、DC-DC2和DC-DC3都处于工作状态)，如果被控制需切换至输出第一电压范围时(即要切换到只有DC-DC1工作)，那么先控制切换开关Q1、Q2和Q3都关断，然后控制DC-DC1工作，以及接收对应的PWM控制信号，待DC-DC1对应的总电压检测端Vs1检测到的电压达到所需电压后，再控制切换开关Q1导通，控制切换开关Q2和Q3断开。本方案中，由于在切换过程中，先将所有切换开关关断，以避免N个直流-直流变换电路串联电压不稳定影响与总输出端连接的被充电设备。
在一些实施例中，如图2所示，电源变换器还包括电流采样电阻，离负总输出端最近的直流-直流变换电路的负输出端通过电流采样电阻连接负总输出端，无论哪几个直流-直流变换电路串联，该电流采样电阻均能检测到总输出电流的大小。
在一些实施例中，电源变换器还包括控制器Protocol IC，M个电压检测端(例如Vs1、Vs2和Vs3)、每个直流-直流转换电路对应的使能控制端(例如EN1、EN2和EN3)设置于控制器，控制器还设置M个反馈控制端(例如FB1、FB2和FB3)，每个反馈控制端与各自对应的反馈接收端连接。控制器还可以设置电流检测端(IS-和IS+)，以通过检测电流采样电阻上的电压实现总输出电流的检测。控制器可以将检测到的电压和电流信息通过对应端口(如反馈控制端)发送给PWM控制器，以便PWM控制器根据这些信息实现对直流-直流变换电路的闭环控制。另外，控制器还可以设置M个切换开关控制端OP1、OP2、OP3，以分别控制每个切换开关的导通和关断。该控制器还可以用于与被充电设备进行通信(例如通过端口CC1或CC2)，以获取被充电设备最大充电电压和电流等相关信息。
本领域的技术人员能够理解的是，在不冲突的前提下，上述各优选方案可以自由地组合、叠加。
应当理解，上述的实施方式仅是示例性的，而非限制性的，在不偏离本实用新型的基本原理的情况下，本领域的技术人员可以针对上述细节做出的各种明显的或等同的修改或替换，都将包含于本实用新型的权利要求范围内。
Claims (10)
1.一种电源变换器，包括正总输出端、负总输出端和PWM控制器，其特征在于，还包括M个相同的直流-直流转换电路、以及M个切换开关，其中，M大于或等于2；
离负总输出端最近的直流-直流变换电路的负输出端与所述负总输出端耦合，离正总输出端最近的直流-直流变换电路的正输出端与所述正总输出端耦合；
从离正总输出端最近的直流-直流变换电路开始，每个直流-直流变换电路的负输出端均与相邻的下一个直流-直流变换电路的正输出端耦合，从而使M个直流-直流转换电路的输出串联；每个直流-直流转换电路的正输出端均通过各自对应的切换开关与所述正总输出端耦合；
每个直流-直流转换电路的PWM输入端均连接至所述PWM控制器的PWM输出端，以接收相同的PWM控制信号；每个直流-直流转换电路的使能输入端分别连接各自的使能控制端；每个切换开关的被控制端分别与各自的切换开关控制端连接。
2.根据权利要求1所述的电源变换器，其特征在于，
还包括总电压检测端、以及M个二极管，每个直流-直流转换电路的正输出端均通过各自对应的二极管连接至总电压检测端。
3.根据权利要求1所述的电源变换器，其特征在于，
还包括电流采样电阻，所述离负总输出端最近的直流-直流变换电路的负输出端通过电流采样电阻连接所述负总输出端。
4.根据权利要求2所述的电源变换器，其特征在于，
还包括控制器，所述总电压检测端、每个直流-直流转换电路对应的使能控制端设置于所述控制器。
5.根据权利要求4所述的电源变换器，其特征在于，
所述控制器还设置反馈控制端，所述PWM控制器上还设置反馈接收端，所述反馈控制端与反馈接收端连接。
6.一种电源变换器，包括正总输出端、负总输出端和PWM控制器，其特征在于，还包括M个直流-直流转换电路、以及M个切换开关，其中，M大于或等于2；
离负总输出端最近的直流-直流变换电路的负输出端与所述负总输出端耦合，离正总输出端最近的直流-直流变换电路的正输出端与所述正总输出端耦合；
从离正总输出端最近的直流-直流变换电路开始，每个直流-直流变换电路的负输出端均与相邻的下一个直流-直流变换电路的正输出端耦合，从而使M个直流-直流转换电路的输出串联；每个直流-直流转换电路的正输出端均通过各自对应的切换开关与所述正总输出端耦合；
每个直流-直流转换电路的PWM输入端分别连接至所述PWM控制器中各自对应的PWM输出端，以接收各自的PWM控制信号；每个直流-直流变换电路的使能输入端分别连接各自的使能控制端；每个切换开关的被控制端分别与各自的切换开关控制端连接。
7.根据权利要求6所述的电源变换器，其特征在于，
还包括M个总电压检测端，每个直流-直流转换电路的正输出端均连接至各自的总电压检测端。
8.根据权利要求6所述的电源变换器，其特征在于，
还包括电流采样电阻，所述离负总输出端最近的直流-直流变换电路的负输出端通过电流采样电阻连接所述负总输出端。
9.根据权利要求7所述的电源变换器，其特征在于，
还包括控制器，所述M个总电压检测端、每个直流-直流转换电路对应的使能控制端设置于所述控制器。
10.根据权利要求9所述的电源变换器，其特征在于，
所述控制器还设置M个反馈控制端，所述PWM控制器上还设置M个反馈接收端，每个反馈控制端与各自对应的反馈接收端连接。
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