本发明涉及电源技术，尤其涉及一种支持多种输入电压的直流atx电源。
背景技术：
atx电源作用是把输入电压转换为计算机内部使用的直流3.3v，5v，12v电压和-12v电压，并按atx规范产生电压准备好信号。相比采用交流220v输入的atx电源，直流atx电源采用直流作为输入，将交流转直流(ac-dc)部分和直流转直流(dc-dc)部分分离，其优点是dc-dc部分可以高效率实现，电路面积小，已经广泛应用于小体积、低功耗和静音领域的计算机主机。
目前直流-直流转换拓扑包括：1)降压型：输入电压高于输出电压，其控制芯片选择多，容易输出较大功率；2)升压型：输入电压低于输出电压，输出功率不大；3)升降压型：输入电压高于或低于输出电压，控制芯片选择少，价格贵。
因此，传统的直流atx电源，按输入电压范围可以分为以下几类：
第1类、12v电压输入的直流atx电源；
第2类、16v电压以上输入的直流atx电源(如16-24v，16-36v)；
第3类、宽电压输入直流atx电源(如6-24v)。
上述第1类的直流atx电源的结构框图，如图1所示，从图1可知，当输入电压为12v时，atx电源输出中的12v由输入电压(12v)经过一个开关产生，12v部分无需dc-dc转换器，成本低，但此类直流atx电源的输入电压需稳定在12v，其对输入电源要求较高，需选择固定输出12v的电源适配器用于输入。但是，若输入电压远高于12v，而此类直流atx电源未进行过压保护的话，atx电源的输出也将高于12v，容易烧坏计算机主板。
上述第2类的直流atx电源的结构框图，如图2所示，从图2可知，此类直流atx电源的输入电压可为16v以上，如16-24v，此atx电源输出的12v、5v和3.3v均由相应的dc-dc转换器产生。此类电源的dc-dc转换器的电路拓扑选择降压型，可选择的芯片很多，价格便宜，但为保证12v输出的转换效率，一般要求输入电压高于16v，用于电压输入的外部电源如电源适配器可供选择如19v、20v或24v电源适配器。
上述第3类的直流atx电源的结构框图，如图3所示，此类atx电源输出中的12v、5v和3.3v均由相应的dc-dc转换器产生，常用于12v电瓶供电领域，例如汽车电瓶。此时输入电压可以高于、等于或者低于输出电压，但dc-dc转换器产生12v的电路拓扑需选择升降压结构，可选择的芯片很少比降压型dc-dc控制芯片贵很多，例如凌特公司的ltc3780，成本高。
综上，现有直流atx电源的问题包括：第1类：实现简单，价格便宜，但对输入电源要求高，不能使用大于12v的电源作为输入，否则容易烧坏计算机主板；第2类：12v降压型直流-直流转换器可选择的芯片很多，价格便宜，若输入为12v电压，则没有12v输出产生，计算机不能正常工作；第3类：宽电压输入，能输出计算机所需的电压，但是价格高。
市场上常见的用于直流atx电源输入的电源适配器，选择有12v、19v、20v、24v等等。因此有必要提出一种兼容12v和16v以上输入的电路结构并实现一种直流atx电源，增加上述第2类直流atx电源对输入12v的支持，并且解决第1类直流atx电源误用16v以上电源造成计算机主板烧坏的问题。
技术实现要素：
鉴于上述现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供一种支持多种输入电压的直流atx电源，在低成本的前提下，提高了直流atx电源对输入电源的兼容性。
为解决以上技术问题，本发明采取了以下技术方案：
一种支持多种输入电压的直流atx电源，包括atx接口、控制模块和dc-dc转换模块，所述控制模块用于检测外部输入的输入电压，并将输入电压与预设电压比较，当输入电压高于预设电压时，使dc-dc转换模块开启，控制dc-dc转换模块将输入电压降压至直流atx电源所需的各工作电压；当输入电压等于预设电压时，控制dc-dc转换模块关闭，使外部输入电压直接输出至atx接口。
所述的支持多种输入电压的直流atx电源中，所述控制模块包括控制单元和开关单元，所述控制单元检测外部输入的输入电压，并将输入电压与预设电压比较，当输入电压高于或低于预设电压时，使dc-dc转换模块开启、开关单元关闭，控制dc-dc转换模块将输入电压降压至atx电源所需的各工作电压；当输入电压等于预设电压时，使dc-dc转换模块关闭、开关单元开启，使外部输入电压直接输出至atx接口。
所述的支持多种输入电压的直流atx电源中，所述dc-dc转换模块包括用于将输入电压转换为12v电压给计算机主板供电的第一dc-dc转换单元、用于将输入电压转换为5v电压和3.3v电压给计算机主板供电的第二dc-dc转换单元，第一dc-dc转换单元的一端连接控制模块和外部供电端，第一dc-dc转换单元的另一端连接atx接口，第二dc-dc转换单元的一端连接控制模块和外部供电端，第二dc-dc转换单元的另一端连接atx接口。
所述的支持多种输入电压的直流atx电源中，所述第一dc-dc转换单元包括：第一降压型dc-dc控制器、第一n沟道mos管、第二n沟道mos管、第一电感和第一电容，所述第一降压型dc-dc控制器的输入端连接控制单元，第一降压型dc-dc控制器的第一输出端连接第一n沟道mos管的栅极，第一降压型dc-dc控制器的第二输出端连接第二n沟道mos管的栅极，第一n沟道mos管的漏极连接外部电压供电端，第一n沟道mos管的源极连接第二n沟道mos管的漏极、第一电感的一端和第一降压型dc-dc控制器的第三输出端，第二n沟道mos管的源极接地，所述第一电感的另一端连接atx接口、也通过第一电容接地，所述第一n沟通mos管的栅极还连接开关单元。
所述的支持多种输入电压的直流atx电源中，所述第二dc-dc转换单元包括：第二降压型dc-dc控制器、第三n沟道mos管、第四n沟道mos管、第五n沟道mos管、第六n沟道mos管、第二电感、第三电感、第二电容和第三电容；
所述第二降压型dc-dc控制器的输入端连接控制单元，第二降压型dc-dc控制器的第一输出端连接第三n沟道mos管的栅极，降压型dc-dc控制器的第二输出端连接第四n沟道mos管的栅极，第三n沟道mos管的漏极连接外部电压供电端，第三n沟道mos管的源极连接第四n沟道mos管的漏极、第二电感的一端和第二降压型dc-dc控制器的第三输出端，第四n沟道mos管的源极接地，所述第二电感的另一端连接atx接口、也通过第二电容接地；
第二降压型dc-dc控制器的第四输出端连接第五n沟道mos管的栅极，降压型dc-dc控制器的第五输出端连接第六n沟道mos管的栅极，第五n沟道mos管的漏极连接外部电压供电端，第五n沟道mos管的源极连接第六n沟道mos管的漏极、第三电感的一端和第二降压型dc-dc控制器的第六输出端，第六n沟道mos管的源极接地，所述第三电感的另一端连接atx接口、也通过第三电容接地。
所述的支持多种输入电压的直流atx电源中，所述开关单元包括mos开关控制芯片，所述mos开关控制芯片的v+端连接外部电压供电端和第一n沟道mos管的漏极，mos开关控制芯片的source端连接第一n沟道mos管的源极，mos开关控制芯片的gate端连接第一n沟道mos管的栅极，mos开关控制芯片的input端连接控制单元。
所述的支持多种输入电压的直流atx电源中，所述第一降压型dc-dc控制器、第二降压型dc-dc控制器均采用lm2642的dc-dc控制器。
所述的支持多种输入电压的直流atx电源中，所述mos开关控制芯片采用micrel公司的mic50系列的mos开关芯片。
相较于现有技术，本发明提供的一种支持多种输入电压的直流atx电源，包括外部电压供电端、控制模块和dc-dc转换模块，所述控制模块用于检测外部输入的输入电压，并将输入电压与预设电压比较，当输入电压高于预设电压时，使dc-dc转换模块开启，控制dc-dc转换模块将输入电压降压至直流atx电源所需的各工作电压；当输入电压等于预设电压时，控制dc-dc转换模块关闭，使外部输入电压直接输出至atx接口，实现了直流atx电源能兼容多种电压输入，从而可支持12v以上的电压输入，解决了直流atx电源误用16v以上电源造成计算机主板烧坏的问题，而且也降低了12v电压输入的要求。
附图说明
图1为现有技术的第1类直流atx电源的结构框图。
图2为现有技术的第2类直流atx电源的结构框图。
图3为现有技术的第3类直流atx电源的结构框图。
图4为本发明提供的支持多种输入电压的直流atx电源的结构框图。
图5为本发明提供的支持多种输入电压的直流atx电源中的控制模块的原理示意图。
图6为本发明提供的支持多种输入电压的直流atx电源中的第一dc-dc转换单元的电路图。
图7为本发明提供的支持多种输入电压的直流atx电源中的第二dc-dc转换单元的电路图。
图8为本发明提供的支持多种输入电压的直流atx电源中的开关单元的电路图。
图9为本发明提供的支持多种输入电压的直流atx电源中的控制模块的控制流程图。
具体实施方式
由于市场上常见的直流atx电源输入的电源适配器，输入电压的选择有12v、19v、20v、24v等等，因此有必要提出一种兼容12v和16v以上输入的电路结构并实现一种直流atx电源，增加现有第2类直流atx电源对输入12v的支持，并且解决现有第1类直流atx电源误用16v以上电源造成计算机主板烧坏的问题。
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明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发明，并不用于限定本发明。
请参阅图4，其为本发明提供的支持多种输入电压的直流atx电源的结构框图。如图4所示，所述的支持多种输入电压的直流atx电源包括外部电压供电端1、atx接口2、控制模块3和dc-dc转换模块4，控制模块的输入端连接外部电压供电端1，控制模块的输出端连接dc-dc转换模块4的第二输入端，dc-dc转换模块4的第一输入端连接外部电压供电端1，所述dc-dc转换模块4的输出端连接atx接口2连接，所述atx接口2与计算机主板连接。
所述控制模块3用于检测外部输入的输入电压，并将输入电压与预设电压比较，当输入电压高于预设电压时，使dc-dc转换模块4开启，控制dc-dc转换模块4将输入电压降压至直流atx电源所需的各工作电压，再输出给atx接口2；当输入电压等于预设电压时，控制dc-dc转换模块关闭，使外部输入电压直接输出至atx接口2。
本发明实施例中，所述预设电压为12v，外部输入电压可为12v、19v、20v、24v等，市场上常见的电源适配器输出的电压。本发明只需检测12v以上的电压，当输入电压低于12v时，直接经dc-dc转换模块4降压，输出5v或3.3v电压即可，从而实现了直流atx电源能兼容多种电压输入，可支持12v以上的电压输入，解决了直流atx电源误用16v以上电源造成计算机主板烧坏的问题，而且也降低了12v电压输入的要求。
具体地，所述atx接口2为24针atx接口，与设置在计算机主板上的atx插座相连，接收来自计算机主板的ps-on信号(即电源开/关信号)，输出各路电压(包括计算机工作所需的12v、5v、3.3v、5vsb和-12v)，以及pg信号(即电源准备好信号)。
在本发明的支持多种输入电压的直流atx电源中，所述控制模块3主要用于要检测vin的电压值，根据vin电压值控制dc-dc转换模块4输出12v、5v、3.3v、5vsb和-12v。
如图5所示，所述控制模块3包括控制单元31和开关单元32，所述控制单元31检测外部输入的输入电压，并将输入电压与预设电压比较，当输入电压高于或低于预设电压时，使dc-dc转换模块4开启、开关单元关闭，控制dc-dc转换模块4将输入电压降压至atx电源所需的各工作电压；当输入电压等于预设电压时，使dc-dc转换模块4关闭、开关单元开启，使外部输入电压直接输出至atx接口2。
其中，所述控制单元31的功能可采用一个单片机来实现，单片机芯片如意法半导体的stm8s系列、新唐半导体的n76e003系列等等。以n76e003系列为例，其p1.7脚或p3.0脚，可用于检测输入电压，p0.3脚、p0.4脚、p0.5脚、p1.2脚、p1.5脚等可用来控制开关单元。
请继续参阅图4，所述dc-dc转换模块4包括用于将输入电压转换为12v电压给计算机主板供电的第一dc-dc转换单元41、用于将输入电压转换为5v电压和3.3v电压给计算机主板供电的第二dc-dc转换单元42、用于将输入电压转换为待机5vsb电压的第三dc-dc转换单元43和用于将输入电压转换为-12v电压给计算机主板供电的第四dc-dc转换单元44。
第一dc-dc转换单元41的一端连接控制模块3和外部供电端1，第一dc-dc转换单元41的另一端连接atx接口2，第二dc-dc转换单元42的一端连接控制模块3和外部供电端1，第三dc-dc转换单元43的一端连接控制模块3和外部供电端1，第三dc-dc转换单元43的另一端连接atx接口2，第四dc-dc转换单元44的一端连接控制模块3和外部供电端1，第四dc-dc转换单元44的另一端连接atx接口2。
其中，第一dc-dc转换单元41、第二dc-dc转换单元42、第三dc-dc转换单元43可采用降压型dc-dc电路拓扑，也可以采用升降压型dc-dc电路拓扑。用于产生-12v电压的第五dc-dc转换单元采用输出电压为-12v的电荷泵实现，其电路结构为现有技术，此处不作详述。
请一并参阅图6，所述第一dc-dc转换单元包括：第一降压型dc-dc控制器u1、第一n沟道mos管q1、第二n沟道mos管q2、第一电感l1和第一电容c1，所述第一降压型dc-dc控制器u1的输入端连接控制单元，第一降压型dc-dc控制器u1的第一输出端连接第一n沟道mos管q1的栅极，第一降压型dc-dc控制器u1的第二输出端连接第二n沟道mos管q2的栅极，第一n沟道mos管q1的漏极连接外部电压供电端，第一n沟道mos管q1的源极连接第二n沟道mos管q2的漏极、第一电感l1的一端和第一降压型dc-dc控制器u1的第三输出端，第二n沟道mos管q2的源极接地，所述第一电感l1的另一端连接atx接口、也通过第一电容c1接地。
具体实施时，第一降压型dc-dc控制器u1可采用lm2642的dc-dc控制器，lm2642的dc-dc控制器具有两路dc-dc控制器，每一个dc-dc控制器需要配合外部两个n沟道mosfet、一个电感和若干电容才能实现一路电压输出。一片lm2642控制器可以产生两路输入电压，也可以将两路合并产生一路电压，其具有大电流输出能力。在具体实施时，12v输出的负载电流最大，5v和3.3v的负载电流较小，因此采用一片lm2642将两路输出合并成一路12v输出。
以lm2642为例，lm2642芯片的vin端接外部电压，pgood1端连接控制模块3，hdrv1端连接第一n沟道mos管q1的栅极，ldrv1端连接第二n沟道mos管q2的栅极，sw1端为第一降压型dc-dc控制器u1的第三输出端。当然，第一dc-dc转换单元也可以采用其它的dc-dc降压器实现，本发明对此不作限制。
请一并参阅图7，所述第二dc-dc转换单元包括：第二降压型dc-dc控制器u2、第三n沟道mos管q3、第四n沟道mos管q4、第五n沟道mos管q5、第六n沟道mos管6、第二电感l2、第三电感l3、第二电容c2和第三电容c3。
其中，所述第二降压型dc-dc控制器u2的输入端连接控制单元31，第二降压型dc-dc控制器u2的第一输出端连接第三n沟道mos管q3的栅极，降压型dc-dc控制器的第二输出端连接第四n沟道mos管q4的栅极，第三n沟道mos管q3的漏极连接外部电压供电端1，第三n沟道mos管q3的源极连接第四n沟道mos管q4的漏极、第二电感l2的一端和第二降压型dc-dc控制器u2的第三输出端，第四n沟道mos管q4的源极接地，所述第二电感l2的另一端连接atx接口、也通过第二电容c2接地。
第二降压型dc-dc控制器u2的第四输出端连接第五n沟道mos管q5的栅极，降压型dc-dc控制器的第五输出端连接第六n沟道mos管6的栅极，第五n沟道mos管q5的漏极连接外部电压供电端，第五n沟道mos管q5的源极连接第六n沟道mos管6的漏极、第三电感l3的一端和第二降压型dc-dc控制器u2的第六输出端，第六n沟道mos管6的源极接地，所述第三电感l3的另一端连接atx接口、也通过第三电容c3接地。
由于5v和3.3v的负载电流较小，所述第二降压型dc-dc控制器u2可采用一片lm2642控制器实现，由第二降压型dc-dc控制器u2同时产生5v和3.3v的输出。具体地，该lm2642芯片的vin端接外部电压，pgood1端连接控制模块3，hdrv1端连接第三n沟道mos管q3的栅极，ldrv1端连接第四n沟道mos管q4的栅极，sw1端为第二降压型dc-dc控制器u2的第三输出端，hdrv2端连接第五n沟道mos管q5的栅极，ldrv2端连接第六n沟道mos管6的栅极，sw2端为第二降压型dc-dc控制器u2的第三输出端。相应地，第二dc-dc转换单元也可以采用其它的dc-dc降压器实现，本发明对此不作限制。
请参阅图8，本发明的支持多种输入电压的直流atx电源中，所述开关单元包括mos开关控制芯片u3，所述mos开关控制芯片u3的v+端连接外部电压供电端和第一n沟道mos管的漏极，mos开关控制芯片u3的source端连接第一n沟道mos管的源极，mos开关控制芯片u3的gate端连接第一n沟道mos管的栅极，mos开关控制芯片u3的input端连接控制单元。
具体实施时，开关单元可采用n沟道mosfet控制器芯片，采用micrel公司的mic50系列的mos开关芯片，如micrel公司的mic5014、mic5015芯片等。以mic5014为例，控制模块3检测到外部输入电压在12v附近时，就关闭dc-dc转换模块，[此时dc-dc转换模块外接的低位n沟道mosfet(如第二nmos管)自然关闭]，通过mic5014去打开降压型dc-dc控制器外接的高位n沟道mosfet(如第一nmos管)，让输入电压(12v)通过高位n沟道mosfet直通到第一电感l1的左边，然后通过第一电感l1右边输出，从而达到输入电压(12v)直通输出端的目的。反之，若控制模块检测到输入电压高于12v(比如16v以上的电压)，控制模块就打开dc-dc转换模块，关闭mic5014，让dc-dc转换模块工作，将输入电压相应变换成12v、5v、3.3v输出。
为了更好的理解本发明，以下结合图9对本发明的支持多种输入电压的直流atx电源的工作方式进行详细说明：
当计算机主板检测到开机信号时，所述控制模块3检测输入电压vin是否为12v，如果是，是关闭产生12v的dc-dc控制器(即第一降压型dc-dc控制器)，同时控制第一开关单元开启使第一n沟道mos管，使外部的12v电压直接通过输出给atx接口2，当控制模块3检测输入电压vin不是12v时，使第一开关单元关闭，同时使第一降压型dc-dc控制器开启，外部电压经第一降压型dc-dc控制器降压后输出至atx接口2中。
本发明兼兼容了12v电源适配器以及16v以上电源适配器(如19v，24v)，对于5v和3.3v的降压型dc-dc控制器来说，不管是12v还是16v以上输入，都是降压产生5v或者3.3v，所以不用检测输入电压了，对于12v这一路降压型dc-dc控制器来说，当输入电压是16v以上的时候，可以用降压，而当输入电压是12v的时候，降压型dc-dc电路不起作用了，降压型dc-dc电路要求输入电压高于输出电压，对于输出电压是12v来说，一般要求输入高于16v。
综上所述，本发明实现了在支持多种输入电压的直流atx电源中,提出一种电路控制技术，使得直流atx电源可以同时支持12v电压以及16v以上的电源输入，增加了直流atx电源对输入电压的选择性，同时解决了上述第1类直流atx电源使用高电压输入时带来的危险。
可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。