一种开关电源及其工作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及电源技术领域，尤其涉及一种开关电源及其工作方法。
【背景技术】
[0002]一般电子设备都配备有开关电源，将直流电源输出的电压转换为电子设备的工作电压。开关电源一般按照DCM模式供电，DCM模式供电时存在空闲的间隙时间，在该间隙时间内开关电源不进行供电工作，如果能利用开关电源在该间隙时间实现数据传输功能，则能够节省掉电子设备中另外设置数据输出缓冲器，能够有效降低设备成本。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是克服现有开关电源不能在供电间隙传输数据的技术问题，提供了一种开关电源，其在供电间隙时间内能够传输数据，实现数据输出缓冲器的功能，有效降低了成本。
[0004]为了解决上述问题，本发明采用以下技术方案予以实现:
本发明的一种开关电源，包括控制器、电压电流检测模块、电压输入端口、电压输出端口、数据输入端口、数据输出端口、开关管SWl、开关管SW2、开关管SW4、开关管SW5、电感L、电容Cl和电容C2，所述电压输入端口与开关管SWl的第一导通端电连接，开关管SWl的第二导通端与开关管SW2的第一导通端、电压电流检测模块的第一检测端和电感L的第一导通端电连接，电感L的第二导通端与电压电流检测模块的第二检测端、开关管SW4的第一导通端、开关管SW5的第一导通端、电容Cl的上极板和数据输出端口电连接，开关管SW5的第二导通端与电容C2的上极板和电压输出端口电连接，开关管SW2的第二导通端、开关管SW4的第二导通端、电容Cl的下极板和电容C2的下极板都接地，所述控制器分别与数据输入端口、电压电流检测模块的数据输出端、开关管SWl的控制端、开关管SW2的控制端、开关管SW4的控制端和开关管SW5的控制端电连接。
[0005]上电后，开关电源按照DCM模式给负载供电。供电时，控制器、电压电流检测模块、电源E、开关管SWl、开关管SW2、开关管SW4、开关管SW5、电感L和电容C2组成直流电源，该直流电源在控制器的控制下按照DCM模式供电，电压输出端口输出电压给负载供电。
[0006]在DCM模式的供电间隙时间内，开关电源停止供电，并发送N个数据。在输入信号Din从低电平跳变到高电平，再由高电平跳变到低电平的过程中，开关电源工作分为D1、D2、D4、D5和D6五个阶段。
[0007]当输入信号Din从低电平跳变到高电平时，进入Dl阶段，控制器控制开关管SW1、开关管SW4导通，控制开关管SW2、开关管SW5断开，电源E给电感L和电容Cl充电。接着进入D2阶段，控制器控制开关管SW2导通，控制开关管SW1、开关管SW4、开关管SW5断开，电感L上的能量转移到电容Cl上，在D2阶段结束时，电感L中的电流变为0，开关电源的数据输出端口稳定输出数据“I”。
[0008]当输入信号Din从高电平跳变到低电平时，进入D4阶段，控制器控制开关管SW2导通，控制开关管SW1、开关管SW4、开关管SW5断开，电容Cl上的能量转移到电感L中，在D4阶段结束时，电容Cl上的电压为O，电感L中的电流达到最大值。接着进入D5阶段，控制器控制开关管SW1、开关管SW4导通，控制开关管SW2、开关管SW5断开，电感L中的能量转移到电源E中，D5阶段结束时，电感L中的电流变为O。接着进入D6阶段，控制器控制开关管SW4导通，控制开关管SWl、开关管SW2、开关管SW5断开，电容Cl上的电压被加强到O，开关电源的数据输出端口稳定输出数据“O”。
[0009]作为优选，所述一种开关电源还包括开关管SW3和开关管SW6，所述开关管SW3的第一导通端与电压输入端口电连接，开关管SW3的第二导通端与电感L的第二导通端、开关管SW6的第一导通端电连接，开关管SW6的第二导通端与数据输出端口电连接，开关管SW3的控制端和开关管SW6的控制端分别与控制器电连接。
[0010]开关电源的电压输入端口与电源E正极电连接，电源E负极接地，开关电源的电压输出端口与负载正极电连接，负载负极接地。电源E为直流电源。开关管SW1、开关管SW2、开关管SW4、开关管SW5、电感L、电容C2、电压电流检测模块和控制器组成了传统开关电源部分。电源E、开关管SWl、开关管SW2、开关管SW3、开关管SW4、开关管SW6、电感L、电容Cl、电压电流检测模块和控制器组成了无损数据发送部分。
[0011]上电后，开关电源按照DCM模式给负载供电。供电时，控制器控制开关管SW3和开关管SW6恒断开，控制器、电压电流检测模块、电源E、开关管SW1、开关管SW2、开关管SM、开关管SW5、电感L和电容C2组成直流电源，该直流电源在控制器的控制下按照DCM模式供电，电压输出端口输出电压给负载供电。DCM模式供电的供电周期为时间T，一个供电周期内供电时间为TI，供电间隙时间T2，T=T I +T2，在供电时间TI内开关电源按照如下方法工作:
Pl阶段:控制器控制开关管SW1、开关管SW4导通，控制开关管SW2、开关管SW3、开关管SW5、开关管SW6断开，电源E对电感L充电；
P2阶段:当电感L中电流达到最大值时，控制器控制开关管SW2、开关管SW5导通，控制开关管SWl、开关管SW3、开关管SW4、开关管SW6断开，电感L中的能量转移到电容C2中给负载供电，当电感L中电流减小到O时跳转至Pl阶段。
[0012]在DCM模式的供电间隙时间T2内，开关电源停止供电，并发送N个数据，每个数据的发送时间为T3，T2多NXT3。在输入信号Din从低电平跳变到高电平，再由高电平跳变到低电平的过程中，开关电源工作分为D1、D2、D3、D4、D5和D6六个阶段。
[0013]当输入信号Din从低电平跳变到高电平时，进入Dl阶段，控制器控制开关管SW1、开关管SW4导通，控制开关管SW2、开关管SW3、开关管SW5、开关管SW6断开，电源E给电感L充电，在Dl阶段结束时，电感L中的电流能量等于电容Cl上电压为电源E的电压VE时的电容储能。接着进入D2阶段，控制器控制开关管SW2、开关管SW6导通，控制开关管SW1、开关管SW3、开关管SW4、开关管SW5断开，电感L上的能量转移到电容Cl上，在D2阶段结束时，电感L中的电流变为O。接着进入D3阶段，控制器控制开关管SW3、开关管SW6导通，控制开关管SWl、开关管SW2、开关管SW4、开关管SW5断开，电源E将电容Cl上的电压加强到电源E的电压VE，开关电源的数据输出端口稳定输出数据“I”。
[0014]当输入信号Din从高电平跳变到低电平时，进入D4阶段，控制器控制开关管SW2、开关管SW6导通，控制开关管SWl、开关管SW3、开关管SW4、开关管SW5断开，电容Cl上的能量转移到电感L中，在D4阶段结束时，电容Cl上的电压为O，电感L中的电流达到最大值。接着进入D5阶段，控制器控制开关管SWl、开关管SW4、开关管SW6导通，控制开关管SW2、开关管SW3、开关管SW5断开，电感L中的能量转移到电源E中，D5阶段结束时，电感L中的电流变为O。接着进入D6阶段，控制器控制开关管SW4、开关管SW6导通，控制开关管SW1、开关管SW2、开关管SW3、开关管SW5断开，电容Cl上的电压被加强到O，开关电源的数据输出端口稳定输出数据“O”。
[0015]本发明的一种开关电源的工作方法，开关电源的电压输入端口与电源E正极电连接，电源E负极接地，包括以下步骤；
51:开关电源按照DCM模式给负载供电:供电时，控制器控制开关管SW3和开关管SW6恒断开，控制器、电压电流检测模块、电源E、开关管SW1、开关管SW2、开关管SW4、开关管Sff5,电感L和电容C2组成直流电源，该直流电源在控制器的控制下按照DCM模式供电，电压输出端口输出电压给负载供电；
52:在DCM模式的供电间隙时间T2内，开关电源发送N个数据，发送数据的方法包括以下步骤:
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