一种适应宽电压输出的供电电路及供电方法与流程

1.本发明涉及电力电子领域，具体而言，涉及一种适应宽电压输出的供电电路及供电方法。


背景技术：

2.pd充电器（usb power delivery），是基于由usb-if组织制定的一种快速充电规范的快速直流充电器，可以提供较大的电压输出范围。pd充电器一般采用脉冲宽度调制集成电路芯片pwm ic为充电器的主功率器件提供控制信号，而pwm ic的供电电源则引自于所述pd充电器的输出电压。
3.由于pd充电器较大的电压输出范围，导致其对pwm ic的供电电压不稳定，当pd充电器的输出电压较低时，常发生不能达到pwm ic启动电压的情况；而当pd充电器的输出电压较低时，现有技术为采用额外的整流稳压电路降压，此技术方案一则需要增加额外的成本，降低了电源的稳定性，二则整流稳压电路损耗较大，导致pd充电器功耗增加，产品效率降低。
4.因此，需要一种或多种方法解决上述问题。
5.需要说明的是，在上述背景技术部分公开的信息仅用于加强对本发明的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于提供一种适应宽电压输出的供电电路及供电方法，进而至少在一定程度上克服由于相关技术的限制和缺陷而导致的一个或者多个问题。
7.根据本发明的一个方面，提供一种适应宽电压输出的供电电路，包括脉冲宽度调制集成电路芯片pwm ic、稳压电路、第一整流半桥电路、第二整流半桥电路、变压器，其中：所述变压器包括次级第一绕组、次级第二绕组，所述次级第一绕组的第二端口与次级第二绕组的第一端口连接，以实现所述次级第一绕组、次级第二绕组的串联；所述第一整流半桥电路的输入端与所述次级第一绕组的第一端口连接，第一输出端与所述稳压电路的第一输入端连接，第二输出端与所述次级第二绕组的第二端口连接，所述第一整流半桥电路用于将所述次级第一绕组、次级第二绕组的输出电压降压，并通过稳压电路后，为所述脉冲宽度调制集成电路芯片pwm ic供电；所述第二整流半桥电路的输入端与所述次级第一绕组的第二端口连接，第一输出端与第三二极管的输出端连接，第二输出端与所述次级第二绕组的第二端口连接，所述第二整流半桥电路用于将所述次级第二绕组的输出电压降压后，为所述脉冲宽度调制集成电路芯片pwm ic供电；所述稳压电路的第二输入端与所述次级第二绕组的第二端口连接，输出端与所述第三二极管的输入端连接；所述脉冲宽度调制集成电路芯片pwm ic的电源引脚vcc与所述第三二极管的输出
端连接。
8.在本发明的一种示例性实施例中，所述第一整流半桥电路还包括第一电阻、第一二极管、第二电容及第四电容，其中：所述第一电阻的输入端为所述第一整流半桥电路的输入端，与所述次级第一绕组的第一端口连接；所述第一二极管的输入端与所述第一电阻的输出端连接，所述第一二极管的输出端为所述第一整流半桥电路的第一输出端；所述第二电容与第四电容并联后的第一端口与所述第一二极管的输出端连接，所述第二电容与第四电容并联后的第二端口为所述第一整流半桥电路的第二输出端，与所述次级第二绕组的第二端口连接。
9.在本发明的一种示例性实施例中，所述第二整流半桥电路还包括第二电阻、第二二极管、第一电容及第三电容，其中：所述第二电阻的输入端为所述第二整流半桥电路的输入端，与所述次级第一绕组的第二端口连接；所述第二二极管的输入端与所述第二电阻的输出端连接，所述第二二极管的输出端为所述第二整流半桥电路的第一输出端；所述第一电容与第三电容并联后的第一端口与所述第二二极管的输出端连接，所述第一电容与第三电容并联后的第二端口为所述第二整流半桥电路的第二输出端，与所述次级第二绕组的第二端口连接。
10.在本发明的一种示例性实施例中，所述稳压电路还包括第一三极管、第四电阻、第一稳压管，其中：所述第一三极管集电极为所述稳压电路的第一输入端，与所述第一整流半桥电路的第一输出端连接；所述第一三极管的发射极为所述稳压电路的输出端，与所述第三二极管的输入端连接；所述第一稳压管的输入端为所述稳压电路的第二输入端，与所述次级第二绕组的第二端口连接；所述第一稳压管的输出端与所述第一三极管基极连接；所述第四电阻的第一端口与所述第一三极管集电极连接，所述第四电阻的第二端口与所述第一三极管基极连接。
11.在本发明的一种示例性实施例中，所述适应宽电压输出的供电电路还包括用于滤波的第五电容、第六电容：所述第五电容的第一端口与第三二极管的输出端连接，所述第五电容的第二端口与所述次级第二绕组的第二端口连接；所述第六电容的第一端口与所述次级第一绕组的第一端口连接，所述第六电容的第二端口与所述次级第二绕组的第二端口连接。
12.在本发明的一种示例性实施例中，所述脉冲宽度调制集成电路芯片pwm ic还包括：所述脉冲宽度调制集成电路芯片pwm ic的pwm信号输出引脚与第二mos管的栅极
连接；所述脉冲宽度调制集成电路芯片pwm ic的接地引脚与所述次级第二绕组的第二端口连接。
13.在本发明的一种示例性实施例中，所述变压器还包括次级第三绕组：通过预设所述次级第一绕组、次级第二绕组及次级第三绕组的线圈匝数比例，以所述第二整流半桥电路将所述次级第二绕组的输出电压降压后，将预设强度电压加至所述第三二极管的输出端，使所述第三二极管的输出端电压高于所述第三二极管的输入端，达到降低所述第一三极管功耗的作用。
14.在本发明的一个方面，提供一种适应宽电压输出的供电方法，所述方法基于如上所述的适应宽电压输出的供电电路实施，所述方法包括：通过预设次级第一绕组、次级第二绕组及次级第三绕组的线圈匝数比例，当所述次级第一绕组、次级第二绕组串联后两端电压低于预设电压时，所述脉冲宽度调制集成电路芯片pwm ic由第一整流半桥电路将所述次级第一绕组、次级第二绕组的输出电压降压，并通过稳压电路后供电；当所述次级第一绕组、次级第二绕组串联后两端电压高于预设电压时，所述脉冲宽度调制集成电路芯片pwm ic由第二整流半桥电路将所述次级第二绕组的输出电压降压后供电；通过预设所述次级第一绕组、次级第二绕组及次级第三绕组的线圈匝数比例，以所述第二整流半桥电路将所述次级第二绕组的输出电压降压后，将预设强度电压加至第三二极管的输出端，使所述第三二极管的输出端电压高于所述第三二极管的输入端，达到降低第一三极管功耗的作用。
15.本发明的示例性实施例中的适应宽电压输出的供电电路，包括脉冲宽度调制集成电路芯片pwm ic、稳压电路、第一整流半桥电路、第二整流半桥电路、变压器。本发明通过构建稳压电路、第一整流半桥电路、第二整流半桥电路的整流稳压电路，并预设分别与第一整流半桥电路、第二整流半桥电路连接的不同次级绕组的线圈匝数比例，实现了对pd充电器输出电压的自动调节，为pwm ic提供了稳定的电源输入，提高了产品稳定性的同时，降低了能耗。
16.应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本发明。
附图说明
17.通过参照附图来详细描述其示例实施例，本发明的上述和其它特征及优点将变得更加明显。
18.图1示出了根据本发明一示例性实施例的适应宽电压输出的供电电路的电路图。
具体实施方式
19.现在将参考附图更全面地描述示例实施例。然而，示例实施例能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施例；相反，提供这些实施例使得本发明将全面和完整，并将示例实施例的构思全面地传达给本领域的技术人员。在图中相同的附图标记表示
ic 100供电问题，同时减少损耗，变压器的次级第一绕组501、次级第二绕组502、次级第三绕组503须要有合理的绕组匝数设计，第一稳压管204须选用合理的稳压参数。
27.所述第一整流半桥电路的输入端与所述次级第一绕组501的第一端口连接，第一输出端与所述稳压电路的第一输入端连接，第二输出端与所述次级第二绕组502的第二端口连接，所述第一整流半桥电路用于将所述次级第一绕组501、次级第二绕组502的输出电压降压，并通过稳压电路后，为所述脉冲宽度调制集成电路芯片pwm ic 100供电。
28.在本示例的实施例中，所述第一整流半桥电路包括第一电阻301、第一二极管302、第二电容303及第四电容304，其中：所述第一电阻301的输入端为所述第一整流半桥电路的输入端，与所述次级第一绕组501的第一端口连接；所述第一二极管302的输入端与所述第一电阻301的输出端连接，所述第一二极管302的输出端为所述第一整流半桥电路的第一输出端；所述第二电容303与第四电容304并联后的第一端口与所述第一二极管302的输出端连接，所述第二电容303与第四电容304并联后的第二端口为所述第一整流半桥电路的第二输出端，与所述次级第二绕组502的第二端口连接。
29.所述第二整流半桥电路的输入端与所述次级第一绕组501的第二端口连接，第一输出端与第三二极管201的输出端连接，第二输出端与所述次级第二绕组502的第二端口连接，所述第二整流半桥电路用于将所述次级第二绕组502的输出电压降压后，为所述脉冲宽度调制集成电路芯片pwm ic 100供电。
30.在本示例的实施例中，所述第二整流半桥电路包括第二电阻401、第二二极管402、第一电容403及第三电容404，其中：所述第二电阻401的输入端为所述第二整流半桥电路的输入端，与所述次级第一绕组501的第二端口连接；所述第二二极管402的输入端与所述第二电阻401的输出端连接，所述第二二极管402的输出端为所述第二整流半桥电路的第一输出端；所述第一电容403与第三电容404并联后的第一端口与所述第二二极管402的输出端连接，所述第一电容403与第三电容404并联后的第二端口为所述第二整流半桥电路的第二输出端，与所述次级第二绕组502的第二端口连接。
31.所述稳压电路的第二输入端与所述次级第二绕组502的第二端口连接，输出端与所述第三二极管201的输入端连接。
32.在本示例的实施例中，所述稳压电路包括第一三极管202、第四电阻203、第一稳压管204，其中：所述第一三极管202的集电极为所述稳压电路的第一输入端，与所述第一整流半桥电路的第一输出端连接；所述第一三极管202的发射极为所述稳压电路的输出端，与所述第三二极管201的输入端连接；所述第一稳压管204的输入端为所述稳压电路的第二输入端，与所述次级第二绕组502的第二端口连接；所述第一稳压管204的输出端与所述第一三极管202的基极连接；
所述第四电阻203的第一端口与所述第一三极管202的集电极连接，所述第四电阻203的第二端口与所述第一三极管202的基极连接。
33.所述脉冲宽度调制集成电路芯片pwm ic 100的电源引脚vcc与所述第三二极管201的输出端连接。
34.在本示例的实施例中，所述适应宽电压输出的供电电路还包括用于滤波的第五电容601、第六电容602：所述第五电容601的第一端口与第三二极管201的输出端连接，所述第五电容601的第二端口与所述次级第二绕组502的第二端口连接；所述第六电容602的第一端口与所述次级第一绕组501的第一端口连接，所述第六电容602的第二端口与所述次级第二绕组502的第二端口连接。
35.进一步地，所述脉冲宽度调制集成电路芯片pwm ic 100的pwm信号输出引脚与第二mos管603的栅极连接；所述脉冲宽度调制集成电路芯片pwm ic 100的接地引脚与所述次级第二绕组502的第二端口连接。
36.在本示例的实施例中，所述变压器还包括次级第三绕组503。
37.通过预设所述次级第一绕组501、次级第二绕组502及次级第三绕组503的线圈匝数比例，以所述第二整流半桥电路将所述次级第二绕组502的输出电压降压后，将预设强度电压加至所述第三二极管201的输出端，使所述第三二极管201的输出端电压高于所述第三二极管201的输入端，达到降低所述第一三极管202功耗的作用。
38.应当注意，尽管在上文详细描述中提及了适应宽电压输出的供电电路的若干模块或者单元，但是这种划分并非强制性的。实际上，根据本发明的实施方式，上文描述的两个或更多模块或者单元的特征和功能可以在一个模块或者单元中具体化。反之，上文描述的一个模块或者单元的特征和功能可以进一步划分为由多个模块或者单元来具体化。
39.此外，在本示例实施例中，还提供了一种适应宽电压输出的供电方法，所述方法基于如上所述的适应宽电压输出的供电电路实施，所述方法包括：通过预设所述次级第一绕组501、次级第二绕组502及次级第三绕组503的线圈匝数比例，当所述次级第一绕组501、次级第二绕组502串联后两端电压低于预设电压时，由所述第一整流半桥电路将所述次级第一绕组501、次级第二绕组502的输出电压降压，并通过稳压电路后为所述脉冲宽度调制集成电路芯片pwm ic 100供电；当所述次级第一绕组501、次级第二绕组502串联后两端电压高于预设电压时，由第二整流半桥电路将所述次级第二绕组502的输出电压降压后为所述脉冲宽度调制集成电路芯片pwm ic 100供电；通过预设所述次级第一绕组501、次级第二绕组502及次级第三绕组503的线圈匝数比例，以所述第二整流半桥电路将所述次级第二绕组502的输出电压降压后，将预设强度电压29.3v（当反激系统输出为20v时）加至所述第三二极管201的输出端，使所述第三二极管201的输出端电压高于所述第三二极管201的输入端，达到降低所述第一三极管202功耗的作为一个示例，所述次级第一绕组501匝数为7ts，次级第二绕组502匝数为6ts，次级第三绕组匝数503为4ts，基于上述次级第一绕组501、次级第二绕组502及次级第三绕组
503的线圈匝数比例，可实现对pd充电器输出电压的自动调节，以及为脉冲宽度调制集成电路芯片pwm ic 100提供稳定的电源输入。
40.在本示例的实施例中，当电源产品输出电压较低时，反馈到次级第一绕组501、次级第二绕组502的电压通过第一电阻301降压、第一二极管302整流，经过第一三极管202、第一稳压管204、第四电阻203三者组成的稳压电路稳压后给脉冲宽度调制集成电路芯片pwm ic 100供电，由于输出电压低，导致次级第一绕组501、次级第二绕组502通过整流后电压也低，从而第一三极管202、第一稳压管204、第四电阻203组成的稳压电路损耗也低，同时又能给脉冲宽度调制集成电路芯片pwm ic 100提供良好的vcc供电电压。当电源产品输出电压较高时，此时脉冲宽度调制集成电路芯片pwm ic 100启动电压vcc来自于：次级第一绕组501、次级第二绕组502所在的电压通过第一电阻301降压，第一二极管302整流后，第一三极管202，第一稳压管204，第四电阻203稳压后的电压到达第三二极管201的正极，同时次级第二绕组502所在的电压通过第二电阻401降压，第二二极管402整流，第一电容403及第三电容404滤流后的电压到达第三二极管201的负极，通过合理的次级第一绕组501、次级第二绕组502匝数设计、第一稳压管204的取值，此时达到第三二极管201负极电压高于正极电极，从而第一三极管202只有很小电流流过，甚至基本关断，再加上第三二极管201的电势隔离，因此第一三极管202功耗极低，可忽略不计，供电由次级第二绕组502通过第二电阻401降压、第二二极管402整流和第五电容601滤波后到达pwm ic 100，从而给脉冲宽度调制集成电路芯片pwm ic 100提供稳定合理的电压。
41.需要说明的是，尽管在附图中以特定顺序描述了本发明中方法的各个步骤，但是，这并非要求或者暗示必须按照该特定顺序来执行这些步骤，或是必须执行全部所示的步骤才能实现期望的结果。附加的或备选的，可以省略某些步骤，将多个步骤合并为一个步骤执行，以及/或者将一个步骤分解为多个步骤执行等。
42.此外，上述附图仅是根据本发明示例性实施例的方法所包括的处理的示意性说明，而不是限制目的。易于理解，上述附图所示的处理并不表明或限制这些处理的时间顺序。另外，也易于理解，这些处理可以是例如在多个模块中同步或异步执行的。
43.本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本发明的其他实施例。本技术旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由权利要求指出。
44.应当理解的是，本发明并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限。