开关电源的制作方法

本实用新型涉及电路领域，具体而言，涉及一种开关电源。

背景技术：

在工程应用中，工业触摸屏往往需要用到12v、5v、3.3v等多种不同的电压，而目前市面上的适配器都只能输出一种恒定的电压，从而不能根据负载的不同自动调整输出的电压值，以上问题给实际的工程应用带来很大的不便。与此同时，当没有接入负载时，电源因为自身部分器件依然在工作，会消耗一定的电能，不利于节能。

针对相关技术中的上述问题，目前尚未存在有效的解决方案。

技术实现要素：

本实用新型实施例提供了一种开关电源，以至少解决相关技术中适配器只能输出一种恒定的电压，导致不能根据负载的不同自动调整输出的电压值的问题。

根据本实用新型的一个实施例，提供了一种开关电源，包括：热插拔检测器、第一级输出负反馈模块、第二级输出负反馈模块、第三级输出负反馈模块、电源芯片；其中，电源芯片、负载和热插拔检测器依次首尾串联；第一级输出负反馈模块、第二级输出负反馈模块、第二级输出负反馈模块并联，并联后的一端通过负反馈电阻与电源芯片一端连接；热插拔检测器，用于在有负载接入的情况下，将产生的第一电流信号输入到第一级输出负反馈模块，第二级输出负反馈模块、和第三级输出负反馈模块；电源芯片，用于根据负载的不同输出第一级输出负反馈模块，第二级输出负反馈模块、和第三级输出负反馈模块其中之一的电压作为输出电压以满足负载的工作电压。

可选地，所述开关电源还包括：第一继电器和第一mos管；所述第一继电器的一端与所述热插拔检测器一端连接，用于接收所产生的第一电流信号；所述第一继电器的另一端与所述第一mos管的栅极连接，所述第一继电器的再一端与第一电阻链接用于接收输入电压；所述第一mos管的漏极接收输入电压，所述第一mos管的源极与并联的第二电阻和电源芯片的一端连接，所述第二电阻的另一端接地。

可选地，所述第一级输出负反馈模块中的所述第一电流控制器，用于接收所述电源芯片所产生的第一电流信号，且与所述第二继电器的一端连接，所述第二继电器与第三继电器并联的一端与所述第二mos管源极连接，所述第二继电器与第三继电器并联的另一端接地，且输出第二电流信号；所述第三继电器的再一端用于接收所述电源芯片所产生的第三电流信号；所述第二mos管的栅极输入电压，所述第二mos管的漏极与第一负反馈电阻链接，所述第一负反馈电阻并联链接入串联链接的所述电源芯片与所述负载的电路中；所述第一级输出负反馈模块中的第七mos管的漏极与第十一电阻的一端链接，所述第十一电阻的另一端与所述第二mos管的栅极连接，所述第七mos管的栅极与并联链接的第七继电器和第八继电器的一端连接，并联链接的第七继电器和第八继电器的另一端与第十二电阻的一端链接，所述第十二电阻的另一端接入输入电压；所述第十一电阻与第二mos管的栅极连接的一端与并联的第十三电阻与第十四电阻链接，所述第十四电阻的另一端接地，所述第十三电阻的另一端接入输入电压。

可选地，所述第二级输出负反馈模块中的第三mos管的栅极与第四继电器的一端链接，所述第四继电器的另一端与第三电阻的一端连接，所述第三电阻的另一端接地，所述第四继电器的再一端用于接收所述第一级输出负反馈输出的第二电流信号；所述第三mos管的漏极与第四电阻的一端链接，所述第四电阻的另一端与第四mos管栅极连接；所述第三mos管的源极与串联的第五电阻和第六电阻链接，所述第六电阻的另一端接入输入电压；所述第二级输出负反馈模块中的第四mos管的源极与串联链接的第二电流控制器，第九继电器和第十五电阻的一端连接，所述串联链接的第二电流控制器，第九继电器和第十五电阻与所述第十继电器并联，且并联的一端接地；所述第四mos管的漏极与第十六电阻链接，所述第十六电阻的另一端接收输入电压；所述第十继电器的另一端与第四mos管的源极链接；所述第四mos管的源极还与第八mos管的栅极链接，所述第八mos管的源极接地，并输出第四电流信号；所述第八mos管的漏极与第二负反馈电阻的一端链接，所述第二负反馈电阻的另一端接入输入电压。

可选地，所述第三级输出负反馈模块中的第五mos管的栅极与并联的第五继电器和第六继电器的一端连接，并联的第五继电器和第六继电器的另一端与第七电阻连接，所述第七电阻的另一端接入输入电压，所述第五继电器的再一端用于接收所述第二电流信号；所述第五mos管的漏极与第八电阻的一端连接，所述第八电阻的另一端与第六mos管的栅极链接，所述第五mos管的源极与串联的第九电阻和第十电阻的一端连接，串联的所述第九电阻和所述第十电阻的另一端接入输入电压。

可选地，第一负反馈电阻，第二负反馈电阻和第三负反馈电阻的一端并联后与负反馈电阻连接。

可选地，第一电阻，第三电阻，第七电阻和第二电阻为限流电阻。

可选地，第十一电阻，第十三电阻和第十四电阻满足以下关系：

r01＝r11*r14/(r11+r14)；

vgs2＝r01/(r01+r13)*vinput，且vgs2<vtm2；

其中，r11为第十一电阻的阻值，r14为第十四电阻的阻值，r13为第十三阻值的阻值；vinput为第十三电阻的输入电压；vgs2为第二mos管的栅极相对于源极的电压，vtm2为第二mos管的导通电压。

可选地，第四电阻，第五电阻和第六电阻满足以下关系：

r02＝r4*r6/(r4+r6)；

vgs4＝r02/(r02+r5)*vinput，且vgs4<vtm4；同时满足，vgs4＝r6/(r6+r5)*vinput，且vgs4>vtm5；

其中，r4为第四电阻的阻值，r5为第五电阻的阻值，r6为第六电阻的阻值；vinput为第五电阻的输入电压；vgs4为第四mos管的栅极相对于源极的电压，vtm4为第四mos管的导通电压。

可选地，第八电阻，第九电阻和第十电阻满足以下关系：

r03＝r8*r9/(r8+r9)；

vgs6＝r03/(r03+r10)*vinput，且vgs6<vtm6；同时满足，vgs6＝r9/(r9+r10)*vinput，且vgs6>vtm6；

其中，r8为第八电阻的阻值，r9为第九电阻的阻值，r10为第十电阻的阻值；vinput为第十电阻的输入电压；vgs6为第六mos管的栅极相对于源极的电压，vtm6为第六mos管的导通电压。

通过本实用新型，在有负载接入的情况下，热插拔检测器将产生的第一电流信号输入到第一级输出负反馈模块，第二级输出负反馈模块、和第二级输出负反馈模块；进而电源芯片根据负载的不同输出第一级输出负反馈模块，第二级输出负反馈模块、和第二级输出负反馈模块其中之一的电压作为输出电压以满足负载的工作电压，实现了根据负载的不同自动调整输出负载所需的电压，解决了相关技术中适配器只能输出一种恒定的电压，导致不能根据负载的不同自动调整输出的电压值的问题，达到了减少工程量，且更加节能的效果。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1是根据本实用新型实施例的开关电源的结构示意图；

图2是根据本实用新型实施例的开关电源的可选结构示意图；

图3是根据本实施例的第一级输出负反馈模块的电路示意图；

图4是根据本实施例的第二级输出负反馈模块的电路示意图；

图5是根据本实施例的第三级输出负反馈模块的电路示意图。

具体实施方式

下文中将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

需要说明的是，本实用新型的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。

实施例1

在本实施例中提供了一种开关电源，图1是根据本实用新型实施例的开关电源的结构示意图，如图1所示，该开关电源包括：热插拔检测器、第一级输出负反馈模块、第二级输出负反馈模块、第三级输出负反馈模块、电源芯片；其中，电源芯片、负载和热插拔检测器依次首尾串联；第一级输出负反馈模块、第二级输出负反馈模块、第三级输出负反馈模块并联，并联后的一端通过负反馈电阻与电源芯片一端连接；

热插拔检测器，用于在有负载接入的情况下，将产生的第一电流信号输入到第一级输出负反馈模块，第二级输出负反馈模块、和第二级输出负反馈模块；

电源芯片，用于根据负载的不同输出第一级输出负反馈模块，第二级输出负反馈模块、和第三级输出负反馈模块其中之一的电压作为输出电压以满足负载的工作电压。

如图2所示，本实施例中的开关电源还包括：第一继电器(ka1)和第一mos(m1)；第一继电器(ka1)的一端与热插拔检测器一端连接，用于接收所产生的第一电流信号(d)；第一继电器(ka1)的另一端与第一mos管(m1)的栅极连接，第一继电器(ka1)的再一端与第一电阻(r1)链接用于接收输入电压；第一mos管(m1)的漏极接收输入电压，第一mos管(m1)的源极与并联的第二电(r2)阻和电源芯片的一端连接，第二电阻(r2)的另一端接地；

图3是根据本实施例的第一级输出负反馈模块的电路示意图，如图3所示，第一级输出负反馈模块中的第一电流控制器，用于接收电源芯片所产生的第一电流信号(d)，且与第二继电器(ka2)的一端连接，第二继电器(ka2)与第三继电器(ka3)并联的一端与第二mos管(m2)源极连接，第二继电器(ka2)与第三继电器(ka3)并联的另一端接地，且输出第二电流信号(a)；第三继电器(ka3)的再一端用于接收电源芯片所产生的第三电流信号(f)；第二mos管(m2)的栅极输入电压，第二mos管(m2)的漏极与第一负反馈电阻(fb1)链接，第一负反馈电阻(fb1)并联链接入串联链接的电源芯片与负载的电路中；第一级输出负反馈模块中的第七mos管(m7)的漏极与第十一电阻(r11)的一端链接，第十一电阻(r11)的另一端与第二mos管(m2)的栅极连接，第七mos管(m7)的栅极与并联链接的第七继电器(ka7)和第八继电器(ka8)的一端连接，并联链接的第七继电器(ka7)和第八继电器(ka8)的另一端与第十二电阻(r12)的一端链接，第十二电阻(r12)的另一端接入输入电压；第十一电阻(r11)与第二mos管(m2)的栅极连接的一端与并联的第十三电阻(r13)与第十四电阻(r14)链接，第十四电阻(r14)的另一端接地，第十三电阻(r13)的另一端接入输入电压。

图4是根据本实施例的第二级输出负反馈模块的电路示意图，如图4所示，第二级输出负反馈模块中的第三mos管(m3)的栅极与第四继电器(ka4)的一端链接，第四继电器(ka4)的另一端与第三电阻(r3)的一端连接，第三电阻(r3)的另一端接地，第四继电器(ka4)的再一端用于接收第一级输出负反馈输出的第二电流信号(a)；第三mos管(m3)的漏极与第四电阻(r4)的一端链接，第四电阻(r4)的另一端与第四mos管(m4)栅极连接；第三mos管(m3)的源极与串联的第五电阻(r5)和第六电阻(r6)链接，第六电阻(r6)的另一端接入输入电压；第二级输出负反馈模块中的第四mos管(m4)的源极与串联链接的第二电流控制器，第九继电器(ka9)和第十五电阻(r15)的一端连接，串联链接的第二电流控制器，第九继电器(ka9)和第十五电阻(r15)与第十继电器(ka10)并联，且并联的一端接地；第四mos管(m4)的漏极与第十六电阻(r16)链接，第十六电阻(r16)的另一端接收输入电压；第十继电器(ka10)的另一端与第四mos管(m4)的源极链接；第四mos管(m4)的源极还与第八mos管(m8)的栅极链接，第八mos管(m8)的源极接地，并输出第四电流信号(b)；第八mos管(m8)的漏极与第二负反馈电阻(fb2)的一端链接，第二负反馈电路的另一端接入输入电压。

图5是根据本实施例的第三级输出负反馈模块的电路示意图，如图5所示，第三级输出负反馈模块中的第五mos管的栅极与并联的第五继电器和第六继电器的一端连接，并联的第五继电器和第六继电器的另一端与第七电阻连接，第七电阻的另一端接入输入电压，第五继电器的再一端用于接收第二电流信号；第五mos管的漏极与第八电阻的一端连接，第八电阻的另一端与第六mos管的栅极链接，第五mos管的源极与串联的第九电阻和第十电阻的一端连接，串联的第九电阻和第十电阻的另一端接入输入电压。

需要说明的是，第一负反馈电阻(fb1)，第二负反馈电阻(fb2)和第三负反馈电阻(fb3)的一端并联后与负反馈电阻(fb)连接。

其中，第一电阻(r1)，第三电阻(r3)，第七电阻(r7)和第二电阻(r8)为限流电阻。

其中，第二继电器(ka2)在第一电流控制器的触发下导通预设时长，第九继电器(ka9)在第二电流控制器的触发下导通预设时长。在具体应用场景中可以是：第一电流控制器在接收到电流信号d后产生一个电流脉冲，使第二电流继电器(ka2)保持0.5s的导通；第五mos管(m5)导通后第二电流控制器产生一个电流脉冲，使第九电流继电器(ka9)保持0.5s的导通。

此外，第十一电阻(r11)，第十三电阻(r13)和第十四电阻(r14)满足以下关系：

r01＝r11*r14/(r11+r14)；

vgs2＝r01/(r01+r13)*vinput，且vgs2<vtm2；

其中，r11为第十一电阻的阻值，r14为第十四电阻的阻值，r13为第十三阻值的阻值；vinput为第十三电阻的输入电压；vgs2为第二mos管的栅极相对于源极的电压，vtm2为第二mos管的导通电压。

此外，第四电阻(r4)，第五电阻(r5)和第六电阻(r6)满足以下关系：

r02＝r4*r6/(r4+r6)；

vgs4＝r02/(r02+r5)*vinput，且vgs4<vtm4；同时满足，vgs4＝r6/(r6+r5)*vinput，且vgs4>vtm4；

其中，r4为第四电阻的阻值，r5为第五电阻的阻值，r6为第六电阻的阻值；vinput为第五电阻的输入电压；vgs4为第四mos管的栅极相对于源极的电压，vtm4为第四mos管的导通电压。

此外，第八电阻(r8)，第九电阻(r9)和第十电阻(r10)满足以下关系：

r03＝r8*r9/(r8+r9)；

vgs6＝r03/(r03+r10)*vinput，且vgs6<vtm6；同时满足，vgs6＝r9/(r9+r10)*vinput，且vgs6>vtm6；

其中，r8为第八电阻的阻值，r9为第九电阻的阻值，r10为第十电阻的阻值；vinput为第十电阻的输入电压；vgs6为第六mos管的栅极相对于源极的电压，vtm6为第六mos管的导通电压。

情况(1)，当没有负载接入时，由于没有电流信号d，第一电流继电器(ka1)断开，导致第一mos管(m1)没有导通，电源输入电压vin为0，整个开关电源不工作；

情况(2)，当接入负载时，热插拔检测器产生电流信号d，第一电流继电器(ka1)导通，从而第一mos管(m1)导通，电源芯片得到输入电压vin近似等于vinput(由电阻r2决定)；同时第一电流控制器由于得到电流信号d，产生电流脉冲信号，使第二电流继电器(ka2)导通0.5s，第三mos管(m3)导通，电源芯片输出第一级出负反馈模块的电压；此时，如果输出电压能够满足负载工作电压，产生电流信号f(第三电流信号)，第三电流继电器(ka3)导通，在0.5s过后，由于第三电流继电器(ka3)导通，第三mos管(m3)依然处于导通状态，电源芯片稳定输出1级电压。此时由于一直产生电流信号a，使得第四电流继电器(ka4)、第五继电器(ka5)处于导通状态，第三mos管(m3)、第五mos管(m5)处于导通状态，vgs4＝r02/(r02+r5)*vinput，vgs6＝r03/(r03+r10)*vinput，由备注电阻之间的关系可知，此时mos管m4、m6断开(vgs<vtm,mos断开)，因此第二级输出负反馈模块的电压和第三级输出负反馈模块的电压为0；

情况(3)，当第一级负反馈模块的电压不满足负载的工作电压时，电流信号f为0，第三电流继电器(ka3)断开，在0.5s后，由于第二电流继电器(ka2)也断开，第二mos管(m2)断开，此时电源芯片短暂停止工作，同时由于第二mos管(m2)断开，电流信号a为0，第四电流继电器(ka4)断开，第三mos管(m3)断开，vgs4＝r6/(r6+r5)*vinput>vtm4，第4mos管(m4)导通，由上述继电器导通条件可知，第九电流继电器(ka9)导通，从而第八mos管(m8)导通，电源芯片输出第二级负反馈模块的电压。此时产生电流信号b，第二电流继电器(ka2)导通，第七mos管(m7)导通，vgs2＝r01/(r01+r13)*vinput，由上述电阻之间的关系可知，第二mos管(m2)断开，同理mos管m6断开，所以此时电源芯片只产生第二级负反馈模块的输出电压。

情况(4)，如果第二级负反馈模块的电压不满足负载正常工作电压，电流信号f为0，第十电流继电器(ka10)断开，再第九继电器(ka9)导通0.5s后断开，从而第五mos管(m5)、第八mos管(m8)断开，此时电源芯片短暂停止工作，同时由于此时第三mos管(m3)、第八mos管(m8)的断开，电流信号a、b(第四电流信号)同时为0，vgs6＝r9/(r9+r10)，由电阻之间的关系可知，第六mos管(m6)导通(vinput>vtm6mos管导通)，电源芯片输出第三季级负反馈模块的电压，产生电流信号c。第三电流继电器(ka3)导通，第七mos管(m7)导通，vgs2＝r01/(r01+r2)vinput，由电阻之间的关系可知，第二mos管(m2)断开，第一级负反馈模块的电压没有输出。同样由情况(3)，当第二mos管(m2)断开时，第二级负反馈模块的电压同样没有输出。所以此时电源芯片只产生第三级负反馈模块的电压。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。