智能调整输出功率电源芯片及具有它的电源电路的制作方法

1.本实用新型涉及电源技术领域，尤其涉及一种智能调整输出功率电源芯片及具有它的电源电路。


背景技术：

2.随着人民生活水平的日益提高，电机类产品变得越来越多了，比如智能家居：按摩椅、按摩垫、洗脚盆等电动工具类产品。因为这类产品是靠电机驱动机械部分工作的，所以它的启动电流比正常工作时的电流要大，如果按照普通的恒流型适配器来设计的话，适配器的过流保护点ocp就要在额定输出电流的2倍附近，根据公式p＝ui算出适配器的功率是其额定功率的2倍，这样就会造成适配器的体积变的很大，成本也会随之升高。另外，普通的适配器容易由于电机启动时的启动电流过大而出现过流保护现象，导致电机设备无法正常启动。


技术实现要素：

3.本实用新型旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本实用新型的一个目的在于提出一种智能调整输出功率电源芯片及具有它的电源电路。
4.一方面，为实现上述目的，本实用新型实施例提供一种智能调整输出功率电源芯片，包括：
5.开关管，所述开关管用于与开关电路的原边变压器连接，以控制所述原边变压器产生脉冲电压；
6.驱动模块，所述驱动模块的信号输出端与所述开关管的控制端连接，用于对所述开关管进行导通或截止驱动控制；
7.初级功率控制模块，所述初级功率控制模块与开关电源的原边电压反馈端及驱动模块连接，并对所述开关电源的原边电压反馈端的反馈电压进行输出功率控制。
8.进一步地，根据本实用新型的一个实施例，所述智能调整输出功率电源芯片还包括：频率调节模块，所述频率调节模块分别与所述开关电源的原边电压反馈端及所述初级功率控制模块连接，以根据电压反馈值对开关频率调节控制。
9.进一步地，根据本实用新型的一个实施例，所述输出功率控制包括：
10.恒定输出功率控制：当输出功率超过额定功率且小于最大功率时，控制恒定功率输出；
11.降功率输出控制：当输出功率超过最大功率时，控制降低功率输出。
12.进一步地，根据本实用新型的一个实施例，所述智能调整输出功率电源芯片还包括：
13.电压检测模块，所述初级功率控制模块通过所述电压检测模块与开关电路的原边电压反馈端连接。
14.进一步地，根据本实用新型的一个实施例，所述智能调整输出功率电源芯片还包
括：
15.初级恒压控制模块，所述初级恒压控制模块用于与开关电源的原边电压反馈端及驱动模块连接，并对所述开关电源的原边电压反馈端的反馈电压进行恒压控制处理。
16.进一步地，根据本实用新型的一个实施例，所述智能调整输出功率电源芯片还包括：线路补偿模块，所述初级功率控制模块通过所述线路补偿模块与所述开关电源的原边电流反馈端连接，以对输出电流进行斜率补偿处理。
17.进一步地，根据本实用新型的一个实施例，所述智能调整输出功率电源芯片还包括：pwm谷底检测模块，所述pwm谷底检测模块与所述驱动模块连接，用于开关波形的波谷检测，并通过驱动模块控制所述开关管的导通。
18.另一方面，本实用新型还提供一种电源电路，包括：
19.交直流转换电路，所述交直流转换电路用于将输入交流电转换成高压直流电；
20.变压器，所述变压器的输入端的其中一端与所述交直流转换电路连接，所述变压器用于将所述高压直流电变压成脉冲直流电；
21.输出稳压电路，所述输出稳压电路的输入端与所述变压器的输出端连接，所述输出稳压电路用于将所述脉冲直流电转换成低压直流电输出；
22.上述的智能调整输出功率电源芯片，所述开关管的一信号输出端与所述变压器的输入端的另一端连接，所述开关管的另一信号输出端与参考地连接，所述智能调整输出功率电源芯片用于控制所述变压器变压功率输出；
23.电压反馈电路，所述电压反馈电路与所述变压器及智能调整输出功率电源芯片的电压反馈端连接；
24.电流反馈电路，所述电流反馈电路与所述智能调整输出功率电源芯片的电流反馈端连接。
25.进一步地，根据本实用新型的一个实施例，所述电压反馈电路包括：电阻r5和电阻r6，所述电阻r5一端与所述变压器的一端连接，所述电阻r5的另一端与所述电阻r6的一端连接，所述电阻r6的另一端与参考地连接，所述电阻r5和电阻r6的公共端与所述智能调整输出功率电源芯片的电压采样端连接；
26.所述电流反馈电路包括：电阻r3，所述电阻r3的一端与所述智能调整输出功率电源芯片的电流采用端连接，所述电阻r3的另一端与参考地连接。
27.本实用新型实施例提供的智能调整输出功率电源芯片，通过开关管用于与开关电路的原边变压器连接，以控制所述原边变压器产生脉冲电压；驱动模块的信号输出端与所述开关管的控制端连接，用于对所述开关管进行导通或截止驱动控制；初级功率控制模块与开关电源的原边电压反馈端及驱动模块连接，并对所述开关电源的原边电压反馈端的反馈电压进行输出功率控制。通过该智能调整输出功率电源芯片构成的恒功率电源适配器，当输出电流增大时，可为瞬间需要较多驱动功率的设备提供给恒定的功率输出，可满足例如电机设备上电时所需的大功率电流值。避免由于电机开机时由于产生大电流而导致芯片进行过流保护状态，而导致芯片停止工作而无法驱动电机设备正常启动的问题。且在马达电机正常工作后，电源自动切换成恒压模式，为电机设备提供正常供电电源。由于通过在初级实现限流功能，就无需次级电流检测电阻，降低了电路的整体成本，且通过调节初级的输出功率，实现对不同功率的充电设备进行充电，且智能化程度高，使用方便。
附图说明
28.图1为本实用新型实施例提供的电源电路结构示意图；
29.图2为本实用新型实施例提供的智能调整输出功率电源芯片结构框图；
30.图3为本实用新型实施例提供的电源电路输出功率曲线示意图；
31.图4为本实用新型实施例提供的电源电路输出频率与功率之间的关系曲线示意图。
32.附图标记：
33.直交流转换电路10；
34.智能调整输出功率电源芯片20；
35.输入稳压电路30
36.变压电路40；
37.辅助变压供电电路50；
38.稳压输出电路60；
39.电流反馈电路80
40.电压反馈电路90。
41.本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
42.为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。
43.在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本实用新型的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
44.参阅图1，本实用新型实施例提供一种智能调整输出功率电源芯片20，包括：开关管、驱动模块和初级功率控制模块，所述开关管用于与开关电路的原边变压器连接，以控制所述原边变压器产生脉冲电压；所述驱动模块的信号输出端与所述开关管的控制端连接，用于对所述开关管进行导通或截止驱动控制；所述初级功率控制模块与开关电源的原边电压反馈端及驱动模块连接，并对所述开关电源的原边电压反馈端的反馈电压进行输出功率控制。
45.参阅图2和图3，如开关管的集电极用于与原边变压器的一端连接，原边变压器的另一端与电源供电端连接。开关管的发射极与参考地连接，通过开关管对原边变压器上的电流进行开断控制，以对原边变压器进行pwm脉冲调制。
46.驱动模块的信号输出端与开关管的控制端与连接，用于对开关管进行导通或截止驱动控制；驱动模块与开关管栅极连接，以通过输出pwm控制信号，来对控制开关管的导通或截止，从而对原边变压器pwm脉冲调制。
47.所述输出功率控制包括：恒定输出功率控制和降功率输出控制：当输出功率超过额定功率且小于最大功率时，控制恒定功率输出；具体地，当电压反馈端fb到典型值4v时，初级功率控制模块进入恒功率模式。在恒定模式下，芯片将在最大电流值cs值和最大开关频率下工作，功率将保持恒定的线路最大功率。实际上，由于系统占空比和效率的变化，恒功率略有变化。如图3 中的上部分的斜线所示，在恒功率模式下，输出功率为一恒定值，在保持功率相对恒定的情况下，输出电压会根据输出电流的变化产生相应的变化，具体为图3中的部分的斜线。随着反馈电压便会上升，输出电流过大时，内部恒 /降功率模块让pwm控制芯片u1的电压反馈电压始终维持在设定值vth_pl 值以下，不再让pwm控制芯片u1通过反馈脚进入过流保护状态，而是随着输出电流的增大，输出电压自动相应的降低，使电源适配器所承受的功率恒定，当输出电流继续增大时，输出电压继续降低，进入降功率模式。
48.由于通过在初级实现限流功能，就无需次级电流检测电阻，降低了电路的整体成本，且通过调节初级的输出功率，实现对不同功率的充电设备进行充电，且智能化程度高，使用方便。
49.当输出功率超过最大功率时，控制降低功率输出。如图3中的下部分的斜线所示，在降低功率输出模式下，当电压降至1.1v以下时，输出功率控制将以降功率模式工作，直到电压低于0.6v，输出功率控制将进入打嗝模式。
50.通过所述初级功率控制模块，可在输出功率瞬间达到较大功率值时，输出恒定的功率。从而能为马达电机启动的瞬间提供足够大的开机电流，即马达启动或异常等大电流状态下，电源工作在恒功率状态；马达电机正常工作后，电源自动切换成恒压模式。
51.本实用新型实施例提供的智能调整输出功率电源芯片20，通过开关管用于与开关电路的原边变压器连接，以控制所述原边变压器产生脉冲电压；驱动模块的信号输出端与所述开关管的控制端连接，用于对所述开关管进行导通或截止驱动控制；初级功率控制模块与开关电源的原边电压反馈端及驱动模块连接，并对所述开关电源的原边电压反馈端的反馈电压进行输出功率控制。通过该智能调整输出功率电源芯片20构成的恒功率电源适配器，当输出电流增大时，可为瞬间需要较多驱动功率的设备提供给恒定的功率输出，可满足例如电机设备上电时所需的大功率电流值。避免由于电机开机时由于产生大电流而导致芯片进行过流保护状态，而导致芯片停止工作而无法驱动电机设备正常启动的问题。且在马达电机正常工作后，电源自动切换成恒压模式，为电机设备提供正常供电电源。由于通过在初级实现限流功能，就无需次级电流检测电阻，降低了电路的整体成本，且通过调节初级的输出功率，实现对不同功率的充电设备进行充电，且智能化程度高，使用方便。
52.参阅图2和图4，所述智能调整输出功率电源芯片20还包括：频率调节模块，所述频率调节模块分别与所述开关电源的原边电压反馈端及所述初级功率控制模块连接，以根据电压反馈值对开关频率调节控制。如图4中所示，所述频率调节模块根据反馈电压而定。当输出负载较轻时(vfb<vfb_突发)，频率调节模块以突发模式运行。如图4中的自适应频率调节部分、调节脉宽部分的曲线(0～20％f.l部分曲线)，在该模式下，负载较轻，输出功率较小，开关的频率也较小。
53.随着输出负载的增加(vfb>vfb_突发)，频率调节模块平稳地进入绿色模式，如图4中的弧形曲线部分(20％～max.power部分曲线)，在这种模式下，开关频率从fmin线性上升到fmax，脉冲宽度也跟随在实时的调节，以使得适配器的工作在最佳的节能模式。
54.然后输出负载增加到最大负载(vfb＝vfb_max，vvd>1.1v)，频率调节模块进入恒功率模式(cp模式)。如图4中的固定频率曲线部分(max.power 向箭头方向的部分曲线)，在这种模式下，频率调节模块开关频率fmax最大频率，以使得适配器的工作在最大功率输出模式。因此输出电压下降，输出电流增加，电压随之下降。
55.当电压降到低于1.1v时，频率调节模块将工作在功率降低模式(pr模式)，如图4中的下变频曲线部分(最后的斜线部分)开关频率从fmax降低到fmin，直到电压低于0.6v，频率调节模块进入打嗝模式。当电压降低到最小值时，通过进入打嗝模式，间断性的探测电压是否恢复正常状态。
56.本实用新型实施例提供的频率调节模块根据电压反馈值对开关频率调节控制。通过反馈电压来对工作频率和脉冲宽度进行实时地调节，这样当电源工作在不同的状态时，可实时地调整频率和脉冲宽度，以保证适配器可工作在最佳效率水平。
57.参阅图2和图3，所述输出功率控制包括：恒定输出功率控制和降功率输出控制：当输出功率超过额定功率且小于最大功率时，控制恒定功率输出；
58.当输出功率超过最大功率时，控制降低功率输出。如图3中的上部分的斜线所示，在恒功率模式下，输出功率为一恒定值，在保持功率相对恒定的情况下，输出电压会根据输出电流的变化产生相应的变化，具体为图3中的部分的斜线。随着反馈电压便会上升，输出电流过大时，内部恒/降功率模块让 pwm控制芯片u1的电压反馈电压始终维持在设定值vth_pl值以下，不再让 pwm控制芯片u1通过反馈脚进入过流保护状态，而是随着输出电流的增大，输出电压自动相应的降低，使电源适配器所承受的功率恒定，当输出电流继续增大时，输出电压继续降低，进入降功率模式。
59.参阅图2和图3，所述智能调整输出功率电源芯片20,还包括：电压检测模块，所述初级功率控制模块通过所述电压检测模块与开关电路的原边电压反馈端连接。如图2和图3所示，通过所述电压检测模块设置在所述开关电路的原边电压反馈端，可对开关电路的原边电压反馈端电压值进行检测，以获取电压值及进行相应的处理后输出至恒压控制模块和恒/降功率控制模块，从而实现电压和功率的控制。所述电压检测模块通过adc进行电压值的采样，并将电压值采用进行相关的电压量化处理后，输出至所述恒压控制模块和恒/ 降功率控制模块。
60.参阅图2和图3，所述智能调整输出功率电源芯片20还包括：初级恒压控制模块，所述初级恒压控制模块用于与开关电源的原边电压反馈端及驱动模块连接，并对所述开关电源的原边电压反馈端的反馈电压进行恒压控制处理。如图2和图3所示，初级恒压控制模块用于与开关电源的原边电压反馈端及驱动模块连接，并对开关电源的原边电压反馈端的反馈电压进行恒压控制处理；如图2和图3中所示，开关电源的原边电压反馈至初级恒压控制模块，初级恒压控制模块根据原边电压反馈值进行恒定电压输出处理，以使得开电源电路的输出电压可保持恒压输出，如此，使得输出电压稳定。具体如图3中的平行直线部分v0为正常供电时的恒定供电电压值。在马达电机驱动时，当输出电流增大时，通过恒定功率模式，可满足例如电机设备上电时所需的大功率电流值。且在马达电机正常工作后，电源自动切换成恒压模式，为电机设备提供正常供电电源。
61.参阅图2和图3，所述智能调整输出功率电源芯片20还包括：线路补偿模块，所述初级功率控制模块通过所述线路补偿模块与所述开关电源的原边电流反馈端连接，以对输出
电流进行斜率补偿处理。如图2和图3所示，在电池充电及马达驱动中，通过线路补偿模块及初级恒流控制模块对输出电流进行斜率控制，以满足电池充电及电机驱动的电流斜率要求，实现对电池的安全充电，保证电池的充电安全及延长电池的使用寿命。电池充电曲线可分为三个阶段：涓充阶段此时，电池充满，输出电流处于维护状态。快充阶段：此时，电池快速充电。直驱马达提供大电流或电池刚放完电大电流充电阶段：提供大电流进行充电和/马达驱动。
62.参阅图2，所述智能调整输出功率电源芯片20还包括：pwm谷底检测模块，所述pwm谷底检测模块与所述驱动模块连接，用于开关波形的波谷检测，并通过驱动模块控制所述开关管的导通。如图2所示，通过内置谷底检测模块模块，可检测被驱动的mos开关管上电流电压是否处于谷底状态，并在谷底状态时，将mos开关管进行导通操作，如此使得mos开关管的损耗小，提供功率mos开关管效率高。
63.参阅图1，另一方面，本实用新型实施例还提供一种电源电路，包括：交直流转换电路、变压器、输出稳压电路、上述的智能调整输出功率电源芯片20、电压反馈电路90和电流反馈电路80，所述交直流转换电路用于将输入交流电转换成高压直流电；交直流转换电路包括有桥式整流电路bd1和稳压电路，桥式整流电路bd1将输入交流电整流成脉冲直流电源，并将脉冲直流电源输出至稳压电路，通过稳压电路整理成稳压高压直流电，并将稳压高压直流电输出至变压器。稳压电路包括有一电感l1和电容ec2，通过电感l1和电容ec2构成低通滤波电路。从而将桥式整流电路bd1输出端的电源信号中的高频电源信号滤除，输出稳定的直流电源。
64.所述变压器的输入端的其中一端与所述交直流转换电路连接，所述变压器用于将所述高压直流电变压成脉冲直流电；
65.所述输出稳压电路的输入端与所述变压器的输出端连接，所述输出稳压电路用于将所述脉冲直流电转换成低压直流电输出；如图1中所示，在本实用新型的一个实施例中，输出稳压电路包括一二极管d7和电容ec4，二极管d7 的阳极与变压器器的次级输出端连接，二极管d7的阴极与电容ec4的一端连接，电容ec4的端与参考地连接。二极管d7防止电容ec4内的电量反灌至变压器，并将变压器50输处的脉冲直流电进行稳压后输出。
66.所述开关管的一信号输出端与所述变压器的输入端的另一端连接，所述开关管的另一信号输出端与参考地连接，所述智能调整输出功率电源芯片20 用于控制所述变压器变压功率输出。
67.所述电压反馈电路90与所述变压器及智能调整输出功率电源芯片20的电压反馈端连接；所述电流反馈电路80与所述智能调整输出功率电源芯片20的电流反馈端连接。通过电压反馈电路90和电流反馈电路80可将电压器初级线圈的电流和电压反馈至所述智能调整输出功率电源芯片20，通过所述智能调整输出功率电源芯片20进行输出功率、电压和工作频率的调节。
68.本实用新型实施例提供的电源电路，通过上述的构成的恒功率电源适配器，当输出电流增大时，可为瞬间需要较多驱动功率的设备提供给恒定的功率输出，可满足例如电机设备上电时所需的大功率电流值。避免由于电机开机时由于产生大电流而导致芯片进行过流保护状态，而导致芯片停止工作而无法驱动电机设备正常启动的问题。且在马达电机正常工作后，电源自动切换成恒压模式，为电机设备提供正常供电电源。由于通过在初级实
现限流功能，就无需次级电流检测电阻，降低了电路的整体成本，且通过调节初级的输出功率，实现对不同功率的充电设备进行充电，且智能化程度高，使用方便。
69.参阅图1，所述电压反馈电路90包括：电阻r5和电阻r6，所述电阻r5一端与所述变压器的一端连接，所述电阻r5的另一端与所述电阻r6的一端连接，所述电阻r6的另一端与参考地连接，所述电阻r5和电阻r6的公共端与所述智能调整输出功率电源芯片20的电压采样端连接；所述电流反馈电路80包括：电阻r3，所述电阻r3的一端与所述智能调整输出功率电源芯片20的电流采用端连接，所述电阻r3的另一端与参考地连接。如图1中所示，电阻r4和电阻r5相互串联，以将变压器上初级线圈的电压进行分压后输出至主控电路的电压反馈端。通过电阻r5和电阻r6分压后反馈至智能调整输出功率电源芯片20电压检测端，使得智能调整输出功率电源芯片20可根据电压值实时地调整功率、电压、脉冲频率和脉冲宽度，以保证适配器可工作在最佳效率水平。以上仅为本实用新型的实施例，但并不限制本实用新型的专利范围，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来而言，其依然可以对前述各具体实施方式所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等效替换。凡是利用本实用新型说明书及附图内容所做的等效结构，直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理在本实用新型专利保护范围之内。
70.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
71.尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。