CN104734302B - 电源供电电路及供电方法 - Google Patents

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Abstract

本发明是关于一种电源供电电路及供电方法，属于电源技术领域。所述电源供电电路包括：依次连接的充电控制单元、电池和电池保护单元、稳压单元以及升压单元；所述升压单元包括降耗模块，用于在开通或关断的瞬间使流经功率器件的电流为零。本发明通过设置降耗模块，在开通或关断的瞬间使流经功率器件的电流为零，实现功率器件的零电流开通或关断，降低了电能的消耗，解决了现有技术中移动电源给电子设备充电的时候，会有一部分电能消耗在移动电源内部，能耗较大的问题；达到了降低移动电源内部消耗的电能的效果。

Description

电源供电电路及供电方法
技术领域
本发明涉及电源技术领域，特别涉及一种电源供电电路及供电方法。
背景技术
随着科技的发展，手机、平板电脑等电子设备已经成为人们生活中不可或缺的东西，但这些电子设备内置电池容量有限，有时候会给人们的使用带来不便。移动电源作为一种便携式充电器，体积小、安全可靠，可以随时随地给设备充电。
目前市场上的移动电源一般都将锂电池作为储能单元，通过交流电源对锂电池进行充电，使用时锂电池经过升压单元输出对电子设备进行充电。
发明人在实现本发明的过程中，发现上述方式至少存在如下缺陷：当移动电源给电子设备充电的时候，会有一部分电能消耗在移动电源内部，能耗较大。
发明内容
为了解决相关技术中移动电源给电子设备充电的时候，会有一部分电能消耗在移动电源内部，能耗较大的问题，本发明提供了一种电源供电电路及供电方法。所述技术方案如下：
根据本发明的第一方面，提供一种电源供电电路，所述电源供电电路包括：
依次连接的充电控制单元、电池和电池保护单元、稳压单元以及升压单元；
所述升压单元包括降耗模块，用于在开通或关断的瞬间使流经功率器件的电流为零。
可选的，所述功率器件包括第一晶体管和第二晶体管，
所述升压单元包括第三电感器、第一二极管、第一晶体管和所述降耗模块，所述降耗模块包括第一电感器、第二电感器、第一电容、第二二极管、第三二极管、第四二极管和第二晶体管；
所述第三电感器的第一极连接输入端，所述第三电感器的第二极连接第一节点；
所述第二电感器的第一极连接所述第一节点，所述第二电感器的第二极连接所述第二二极管的正极，所述第二二极管的负极与所述第二节点连接；
所述第一晶体管的第一极接地且与所述第一二极管的正极连接，所述第一晶体管的第二极与所述第一节点连接，所述第一二极管的负极与所述第一节点连接，所述第一晶体管的栅极连接第一信号控制端；
所述第二晶体管的第二极与所述第二节点连接，所述第二晶体管的第一极接地，所述第二晶体管的栅极连接第二信号控制端；
所述第一电感器的第一极与所述第二节点连接，所述第一电感的第二极与所述第三二极管的正极连接；
所述第四二极管的正极与所述第二节点连接，所述第四二极管的负极与所述第三二极管的负极连接；
所述第一电容的第一极与所述第三二极管的正极连接，所述第一电容的第二极与所述第三二极管的负极连接，所述第三二极管的负极与第三节点连接，所述第三节点为升压输出端。
可选的，所述升压单元还包括滤波模块，所述滤波模块用于对所述升压单元输出的信号进行滤波，所述滤波模块的输入端与所述升压输出端连接。
可选的，所述滤波模块包括第二电容、第三电容和第四电感器；
所述第二电容的第一极与所述升压输出端连接，所述第二电容的第二极接地；
所述第四电感器的第一极与所述升压输出端连接，所述第四电感器的第二极与所述第三电容的第一极连接；
所述第三电容的第一极与输出端连接，所述第三电容的第二极接地。
可选的，所述第二电容为电解电容器，所述第二电容的第一极为正极。
根据本发明的第二方面，提供一种电源供电方法，用于第一方面提供的电源供电电路中，所述电源供电电路包括：充电控制单元、电池和电池保护单元、稳压单元以及升压单元，所述升压单元包括降耗模块，所述方法包括：
当输入端向所述升压单元输入电流时，通过所述降耗模块在开通或关断的瞬间使流经功率器件的电流为零。
可选的，所述功率器件包括第一晶体管和第二晶体管，
所述升压单元包括第三电感器、第一二极管、第一晶体管和所述降耗模块，所述降耗模块包括第一电感器和第二电感器、第一电容、第二二极管、第三二极管和第四二极管、第二晶体管，
第一时刻，输入端输入电流，所述第一晶体管和所述第二晶体管关断，流经所述第一晶体管和所述第二晶体管的电流为零；
第一时刻至第二时刻，所述第一晶体管开通，流经所述第一晶体管的电流从零开始增加；
第二时刻，流经所述第一晶体管的电流与所述输入端输入的电流相等；
第二时刻至第三时刻，所述第一晶体管维持导通，所述第二晶体管与所述第一二极管、所述第二二极管、所述第三二极管和所述第四二极管关断；
第三时刻，所述第二晶体管开通，流经所述第一电感器的电流从零开始逐渐减小，流经所述第二晶体管的电流从零开始增大，并且流经所述第二晶体管的电流与流经所述第一电感的电流之和为零，实现所述第二晶体管的零电流开通；
第四时刻，流经所述第一电感器的电流从零开始增大，此时流经所述第二晶体管的电流为零，关断所述第二晶体管，实现所述第二晶体管的零电流关断；所述第二晶体管关断后，流经所述第一电感器的电流从零开始增加，流经所述第一晶体管的电流开始减小；
第五时刻，流经所述第一电容的电流与所述输入端输入的电流相等，流经所述第一晶体管的电流为零，此时关断所述第一晶体管，所述第一晶体管实现零电流关断；
第六时刻，流经所述第一电感的电流与所述输入端输入的电流相等，所述第一二极管自然关断；
第六时刻至第七时刻，所述输入端输入的电流通过所述第二二极管和所述第三二极管续流；
第七时刻，所述第一晶体管零电流开通。
本发明提供的技术方案可以包括以下有益效果：
通过设置降耗模块，在开通或关断的瞬间使流经功率器件的电流为零，实现功率器件的零电流开通或关断，降低了电能的消耗，解决了现有技术中移动电源给电子设备充电的时候，会有一部分电能消耗在移动电源内部，能耗较大的问题；达到了降低移动电源内部消耗的电能的效果。
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
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。
图1是根据一示例性实施例示出的一种电源供电电路的示意图；
图2是图1示出的电源供电电路中升压单元的电路示意图；
图3是根据一示例性实施例示出的一种电源供电方法的流程图；
图4是图2所示的电源供电电路中流经第一晶体管的电流、流经第二晶体管的电流和流经第一电感的电流的电流波形图。
通过上述附图，已示出本发明明确的实施例，后文中将有更详细的描述。这些附图和文字描述并不是为了通过任何方式限制本发明构思的范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本发明的概念。
具体实施方式
这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本发明相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本发明的一些方面相一致的装置和方法的例子。
本发明所有实施例中采用的晶体管均可以为薄膜晶体管或场效应管或其他特性相同的器件，根据在电路中的作用本发明的实施例所采用的晶体管主要为开关晶体管。由于这里采用的开关晶体管的源极、漏极是对称的，所以其源极、漏极是可以互换的。在本发明实施例中，为区分晶体管除栅极之外的两极，将其中源极称为第一极，漏极称为第二极。按附图中的形态规定晶体管的中间端为栅极。此外本发明实施例所采用的开关晶体管可以包括P型开关晶体管和N型开关晶体管两种，其中，P型开关晶体管在栅极为低电平时导通，在栅极为高电平时截止，N型开关晶体管为在栅极为高电平时导通，在栅极为低电平时截止。
图1是根据一示例性实施例示出的一种电源供电电路的示意图，本实施例以该电源供电电路应用于移动电源中来举例说明。该电源供电电路可以包括：
依次连接的充电控制单元110、电池和电池保护单元120、稳压单元130以及升压单元140。
升压单元140包括降耗模块141，用于在开通或关断的瞬间使流经功率器件的电流为零。
综上所述，本发明实施例提供的电源供电电路，通过设置降耗模块，在开通或关断的瞬间使流经功率器件的电流为零，实现功率器件的零电流开通或关断，降低了电能的消耗，解决了现有技术中移动电源给电子设备充电的时候，会有一部分电能消耗在移动电源内部，能耗较大的问题；达到了降低移动电源内部消耗的电能的效果。
进一步的，请参考图2，其为图1示出的电源供电电路中升压单元的电路示意图，该电路示意图在图1所示的电源供电电路的基础上增加了更优选的结构，从而使得本发明实施例提供的电源供电电路具有更好的性能。
可选的，功率器件包括第一晶体管S1和第二晶体管S2。
升压单元包括第三电感器L3、第一二极管VD1、第一晶体管S1和降耗模块141，降耗模块141包括第一电感器L1、第二电感器L2、第一电容C1、第二二极管VD2、第三二极管VD3、第四二极管VD4和第二晶体管S2。
上述各个元件的连接方式可以为：
第三电感器L3的第一极连接输入端In，第三电感器L3的第二极连接第一节点A。
第二电感器L2的第一极连接第一节点A，第二电感器L2的第二极连接第二二极管VD2的正极，第二二极管VD2的负极与第二节点B连接。第二电感器L2可以为饱和电感。
第一晶体管S1的第一极接地且与第一二极管VD1的正极连接，第一晶体管S1的第二极与第一节点A连接，第一二极管VD1的负极与第一节点A连接，第一晶体管S1的栅极连接第一信号控制端Gn1。
第二晶体管S2的第二极与第二节点B连接，第二晶体管S2的第一极接地，第二晶体管S2的栅极连接第二信号控制端Gn2。
优选的，第一晶体管S1和第二晶体管S2可以为金属氧化物半导体场效应晶体管。
第一电感器L1的第一极与第二节点B连接，第一电感L1的第二极与第三二极管VD3的正极连接，第一电感L1可以为饱和电感。需要说明的是，第一电感L1和第二电感L2可以抑制第一二极管VD1和第二二极管VD2反向恢复时产生的电流尖峰。
第四二极管VD4的正极与第二节点B连接，第四二极管VD4的负极与第三二极管VD3的负极连接。
第一电容C1的第一极与第三二极管VD3的正极连接，第一电容C1的第二极与第三二极管VD3的负极连接，第三二极管VD3的负极与第三节点C连接，第三节点C为升压输出端。
可选的，升压单元还包括滤波模块142，滤波模块142用于对升压输出端(也即第三节点)C输出的信号进行滤波，滤波模块142的输入端与升压输出端C连接。
可选的，滤波模块142包括第二电容C2、第三电容C3和第四电感器L4。
第二电容C2的第一极与升压输出端C连接，第二电容C2的第二极接地。
第四电感器L4的第一极与升压输出端C连接，第四电感器L4的第二极与第三电容C3的第一极连接。
第三电容C3的第一极与输出端Out连接，第三电容C3的第二极接地。
可选的，第二电容C2为电解电容器，第二电容C2的第一极为正极，第二电容C2的负极接地。电解电容器的电容较大，能够配合LC滤波电路(第三电容C3和第四电感器L4组成的电路)将输出端Out输出的电压的纹波(直流电压中的交流成分)控制在50mV(毫伏)以内。
需要补充说明的是，本发明实施例提供的电源供电电路，通过设置滤波模块，将升压单元输出的电流进行滤波，通过降低电压纹波进一步提高了移动电源中电量的利用率。
综上所述，本发明实施例提供的电源供电电路，通过设置降耗模块，在开通或关断的瞬间使流经功率器件的电流为零，实现功率器件的零电流开通或关断，降低了电能的消耗，解决了现有技术中移动电源给电子设备充电的时候，会有一部分电能消耗在移动电源内部，能耗较大的问题；达到了降低移动电源内部消耗的电能的效果。
图3是根据一示例性实施例示出的一种电源供电方法的流程图，用于图1所示实施例提供的电源供电电路中，该方法包括：
步骤301，当输入端向升压单元输入电流时，通过降耗模块在开通或关断的瞬间使流经功率器件的电流为零。
具体的，如图4所示，其示出了图2所示实施例提供的电源供电电路中流经第一晶体管的电流is1、流经第二晶体管的电流is2和流经第一电感的电流iL1的电流波形图，其中横轴表示时间，纵轴表示电流大小，在图4中：
第一时刻t1，输入端输入电流，通过第一信号控制端和第二信号控制端使第一晶体管和第二晶体管关断，流经第一晶体管和第二晶体管的电流为零。
第一时刻t1至第二时刻t2，通过第一信号控制端使第一晶体管开通，流经第一晶体管的电流从零开始增加。
第二时刻t2，流经第一晶体管的电流与输入端输入的电流相等。
第二时刻t2至第三时刻t3，第一晶体管维持导通，第二晶体管与第一二极管、第二二极管、第三二极管和第四二极管关断。
第三时刻t3，通过第二信号控制端使第二晶体管开通，第一电感器和第一电容通过第二晶体管发生串联谐振，流经第一电感器的电流从零开始逐渐减小，流经第二晶体管的电流从零开始增大，并且流经第二晶体管的电流与流经第一电感的电流之和为零，实现第二晶体管的零电流开通。
第四时刻t4，流经第一电感器的电流从零开始增大，此时流经第二晶体管的电流为零，通过第二信号控制端关断第二晶体管，实现第二晶体管的零电流关断；第二晶体管关断后，第一电感和第一电容通过第一晶体管发生串联谐振，流经第一电感器的电流从零开始增加，流经第一晶体管的电流开始减小。
第五时刻t5，流经第一电容的电流与输入端输入的电流相等，流经第一晶体管的电流为零，此时通过第一信号控制端关断第一晶体管，第一晶体管实现零电流关断，第一电感和第一电容通过第一二极管发生串联谐振。
第六时刻t6，流经第一电感的电流与输入端输入的电流相等，第一二极管自然关断。
第六时刻t6至第七时刻t7，输入端输入的电流通过第二二极管和第三二极管续流。
第七时刻t7，第一晶体管零电流开通，一个周期完成，进入下一个周期。
综上所述，本发明实施例提供的电源供电方法，通过降耗模块在开通或关断的瞬间使流经功率器件的电流为零，实现功率器件的零电流开通或关断，降低了电能的消耗，解决了现有技术中移动电源给电子设备充电的时候，会有一部分电能消耗在移动电源内部，能耗较大的问题；达到了降低移动电源内部消耗的电能的效果。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种电源供电电路，其特征在于，所述电源供电电路包括：
依次连接的充电控制单元、电池和电池保护单元、稳压单元以及升压单元；
所述升压单元包括降耗模块，用于在开通或关断的瞬间使流经功率器件的电流为零；
所述功率器件包括第一晶体管和第二晶体管，
所述升压单元包括第三电感器、第一二极管、第一晶体管和所述降耗模块，所述降耗模块包括第一电感器、第二电感器、第一电容、第二二极管、第三二极管、第四二极管和第二晶体管；
所述第三电感器的第一极连接输入端，所述第三电感器的第二极连接第一节点；
所述第二电感器的第一极连接所述第一节点，所述第二电感器的第二极连接所述第二二极管的正极，所述第二二极管的负极与第二节点连接；
所述第一晶体管的第一极接地且与所述第一二极管的正极连接，所述第一晶体管的第二极与所述第一节点连接，所述第一二极管的负极与所述第一节点连接，所述第一晶体管的栅极连接第一信号控制端；
所述第二晶体管的第二极与所述第二节点连接，所述第二晶体管的第一极接地，所述第二晶体管的栅极连接第二信号控制端；
所述第一电感器的第一极与所述第二节点连接，所述第一电感的第二极与所述第三二极管的正极连接；
所述第四二极管的正极与所述第二节点连接，所述第四二极管的负极与所述第三二极管的负极连接；
所述第一电容的第一极与所述第三二极管的正极连接，所述第一电容的第二极与所述第三二极管的负极连接，所述第三二极管的负极与第三节点连接，所述第三节点为升压输出端。
2.根据权利要求1所述的电源供电电路，其特征在于，所述升压单元还包括滤波模块，所述滤波模块用于对所述升压单元输出的信号进行滤波，所述滤波模块的输入端与所述升压输出端连接。
3.根据权利要求2所述的电源供电电路，其特征在于，所述滤波模块包括第二电容、第三电容和第四电感器；
所述第二电容的第一极与所述升压输出端连接，所述第二电容的第二极接地；
所述第四电感器的第一极与所述升压输出端连接，所述第四电感器的第二极与所述第三电容的第一极连接；
所述第三电容的第一极与输出端连接，所述第三电容的第二极接地。
4.根据权利要求3所述的电源供电电路，其特征在于，所述第二电容为电解电容器，所述第二电容的第一极为正极。
5.一种电源供电方法，其特征在于，用于权利要求1至4任一所述的电源供电电路中，所述电源供电电路包括：充电控制单元、电池和电池保护单元、稳压单元以及升压单元，所述升压单元包括降耗模块，所述方法包括：
当输入端向所述升压单元输入电流时，通过所述降耗模块在开通或关断的瞬间使流经功率器件的电流为零；
所述功率器件包括第一晶体管和第二晶体管，
所述升压单元包括第三电感器、第一二极管、第一晶体管和所述降耗模块，所述降耗模块包括第一电感器和第二电感器、第一电容、第二二极管、第三二极管和第四二极管、第二晶体管，
第一时刻，所述输入端输入电流，所述第一晶体管和所述第二晶体管关断，流经所述第一晶体管和所述第二晶体管的电流为零；
第一时刻至第二时刻，所述第一晶体管开通，流经所述第一晶体管的电流从零开始增加；
第二时刻，流经所述第一晶体管的电流与所述输入端输入的电流相等；
第二时刻至第三时刻，所述第一晶体管维持导通，所述第二晶体管与所述第一二极管、所述第二二极管、所述第三二极管和所述第四二极管关断；
第三时刻，所述第二晶体管开通，流经所述第一电感器的电流从零开始逐渐减小，流经所述第二晶体管的电流从零开始增大，并且流经所述第二晶体管的电流与流经所述第一电感的电流之和为零，实现所述第二晶体管的零电流开通；
第四时刻，流经所述第一电感器的电流从零开始增大，此时流经所述第二晶体管的电流为零，关断所述第二晶体管，实现所述第二晶体管的零电流关断；所述第二晶体管关断后，流经所述第一电感器的电流从零开始增加，流经所述第一晶体管的电流开始减小；
第五时刻，流经所述第一电容的电流与所述输入端输入的电流相等，流经所述第一晶体管的电流为零，此时关断所述第一晶体管，所述第一晶体管实现零电流关断；
第六时刻，流经所述第一电感的电流与所述输入端输入的电流相等，所述第一二极管自然关断；
第六时刻至第七时刻，所述输入端输入的电流通过所述第二二极管和所述第三二极管续流；
第七时刻，所述第一晶体管零电流开通。
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