CN113394989B - 电源转换装置及充电控制方法 - Google Patents

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Abstract

本公开提供了一种电源转换装置及充电控制方法。该电源转换装置包括：变压器；第一整流电路，用于将接收的交流电转换为第一直流电；其中，所述第一直流电的电压值为第一直流电压；所述变压器用于将所述第一直流电压变换为第二直流电压；电压转换模块，与变压器的次级绕组连接，用于对第二直流电压进行变换，输出恒定直流电压或脉动直流电压；以及控制单元，分别与第一整流电路和电压转换模块连接，用于根据与所述电源转换装置连接的待充电设备期望的充电模式，控制所述电压转换模块输出所述恒定直流电压或所述脉动直流电压。

Description

电源转换装置及充电控制方法
技术领域
本公开涉及充电技术领域，尤其涉及一种电源转换装置及充电控制方法。
背景技术
AC-DC电源装置(如电源适配器)的初级侧通常包含体积较大的电解电容，降低了适配器的功率密度，并影响了适配器内部的空间，导致适配器体积较大，不便于随身携带，用户体验差。
除此之外，不同类型的充电协议对于提供给待充电设备的电压也具有不同的要求。如何在改善电源适配器功率密度的基础上，能够同时兼容不同类型的充电协议对于电压的要求，提升电源适配器的兼容性和适应性，成为需要解决的一个技术问题。
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公开的背景的理解，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。
发明内容
本公开的目的在于提供一种电源转换装置及充电控制方法，可以实现兼容不同充电协议的、且具有较小体积的电源转换装置。
本公开的其他特性和优点将通过下面的详细描述变得显然，或部分地通过本公开的实践而习得。
根据本公开的一个方面，提供一种电源转换装置，包括：变压器；第一整流电路，与所述变压器的初级绕组连接，用于将接收的交流电转换为第一直流电；其中，所述第一直流电的电压值为第一直流电压；所述变压器用于将所述第一直流电压变换为第二直流电压；电压转换模块，与所述变压器的次级绕组连接，用于对所述第二直流电压进行变换，输出恒定直流电压或脉动直流电压；以及控制单元，分别与所述第一整流电路和所述电压转换模块连接，用于根据与所述电源转换装置连接的待充电设备期望的充电模式，控制所述电压转换模块输出所述恒定直流电压或所述脉动直流电压。
在本公开一个实施例中，所述控制单元还用于确定所述充电模式，并根据所述充电模式，调整输入至所述第一整流电路的交流电的电流，来控制所述电压转换模块输出所述恒定直流电压或所述脉动直流电压。
在本公开一个实施例中，所述第一整流电路包括：无桥式AC-DC整流电路及开关管，所述控制单元用于控制所述开关管，来调整输入至所述无桥式AC-DC整流电路的所述交流电的电流，以使所述电压转换模块输出恒定直流电压或所述脉动直流电压；或者，所述控制单元用于指示所述第一整流电路控制所述开关管，来调整输入至所述无桥式AC-DC整流电路的所述交流电的电流，以使所述电压转换模块输出所述恒定直流电压或所述脉动直流电压。
在本公开一个实施例中，所述控制所述开关管，来调整输入至所述无桥式AC-DC整流电路的所述交流电的电流，以使所述电压转换模块输出所述脉动直流电压，包括：通过控制所述开关管，来调整所述交流电的电流的大小跟随所述交流电的电压的大小变化，以使所述电压转换模块输出所述脉动直流电压。
在本公开一个实施例中，所述控制所述开关管，来调整输入至所述无桥式AC-DC整流电路的所述交流电的电流，以使所述电压转换模块输出所述脉动直流电压，包括：通过控制所述开关管，来调整所述交流电的电流的大小，使所述交流电的电流与所述交流电的电压的乘积恒定，以使所述电压转换模块输出所述恒定直流电压。
在本公开一个实施例中，所述变压器包括：正激变压器。
在本公开一个实施例中，所述控制单元还用于接收所述待充电设备的反馈信息，并根据所述反馈信息，控制所述电压转换模块，来调整所述电源转换装置的输出电压和/或输出电流的大小。
在本公开一个实施例中，所述反馈信息包括：所述待充电设备期望的充电电压值和/或充电电流值，或者，所述待充电设备基于期望的充电电压值和/或充电电流值生成的调整指令。
在本公开一个实施例中，所述电源转换装置还包括：输入电容，并联连接于所述变压器的次级绕组与所述电压转换模块之间。
在本公开一个实施例中，所述电源转换装置还包括：第二整流电路，连接于所述次级绕组与所述电压转换模块之间，用于对所述第二直流电压进行整流。
在本公开一个实施例中，所述电压转换模块包括：BUCK电路、Boost电路、BUCK-Boost电路、电荷泵或CUK电路中的至少一个。
根据本公开的另一个方面，提供一种充电控制方法，应用于电源转换装置中，包括：在变压器的初级侧，通过第一整流电路将接收的交流电转换为第一直流电；其中，所述第一直流电的电压值为第一直流电压；通过所述变压器，将所述第一直流电压变换为第二直流电压；在所述变压器的次级侧，通过电压转换模块对所述第二直流电压进行变换，输出恒定直流电压或脉动直流电压；以及通过控制单元，根据与所述电源转换装置连接的待充电设备期望的充电模式，控制所述电压转换模块输出所述恒定直流电压或所述脉动直流电压。
在本公开一个实施例中，所述方法还包括：通过所述控制单元，确定所述充电模式；根据与所述电源转换装置连接的待充电设备期望的充电模式，控制所述电压转换模块输出所述恒定直流电压或所述脉动直流电压，包括：根据所述充电模式，控制所述第一整流电路调整输入至所述第一整流电路的交流电的电流，来控制所述电压转换模块输出所述恒定直流电压或所述脉动直流电压。
在本公开一个实施例中，根据所述充电模式，控制所述第一整流电路调整输入至所述第一整流电路的交流电的电流，来控制所述电压转换模块输出所述恒定直流电压或所述第二脉动直流电压，包括：通过控制所述第一整流电路中的开关管，来调整输入至所述第一整流电路中的无桥式AC-DC整流电路的所述交流电的电流，以使所述电压转换模块输出恒定直流电压或所述脉动直流电压；或者，通过所述控制单元指示所述第一整流电路控制所述开关管，来调整输入至所述无桥式AC-DC整流电路的所述交流电的电流，以使所述电压转换模块输出所述恒定直流电压或所述脉动直流电压。
在本公开一个实施例中，通过控制所述第一整流电路中的开关管，来调整输入至所述第一整流电路中的无桥式AC-DC整流电路的所述交流电的电流，以使所述电压转换模块输出恒定直流电压或所述脉动直流电压，包括：通过控制所述开关管，来调整所述交流电的电流的大小跟随所述交流电的电压的大小变化，以使所述电压转换模块输出所述脉动直流电压。
在本公开一个实施例中，通过控制所述第一整流电路中的开关管，来调整输入至所述第一整流电路中的无桥式AC-DC整流电路的所述交流电的电流，以使所述电压转换模块输出恒定直流电压或所述脉动直流电压，包括：通过控制所述开关管，来调整所述交流电的电流的大小，使所述交流电的电流与所述交流电的电压的乘积恒定，以使所述电压转换模块输出所述恒定直流电压。
在本公开一个实施例中，所述方法还包括：通过所述控制单元接收所述待充电设备的反馈信息，并根据所述反馈信息，控制所述电压转换模块，来调整所述所述电源转换装置的输出电压和/或输出电流的大小。
在本公开一个实施例中，所述反馈信息包括：所述待充电设备期望的充电电压值和/或充电电流值，或者，所述待充电设备基于期望的充电电压值和/或充电电流值生成的调整指令。
本公开实施例提供的电源转换装置，一方面在变压器的初级侧，无需使用大体积的电解电容和耐高压的滤波电容等对整流后的脉动直流电压进行滤波，可以减小电源转换装置的体积，还可以提升电源转换装置的使用寿命和安全。另一方面，通过调整输入至第一整流电路的交流电的电流大小，可以控制变压器次级侧电压转换模块输出恒定直流电压或脉动直流电压，从而可以兼容不同充电模式的充电需求。
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，并不能限制本公开。
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，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是根据一示例示出的相关技术中AC-DC电源装置的电路示意图。
图2是根据一示例性实施例示出的一种充电***的示意图。
图3是根据一示例性实施例示出的一种电源转换装置的结构示意图。
图4是根据一示例性实施例示出的另一种电源转换装置的结构示意图。
图5A是根据一示例示出的交流电的电压的波形示意图。
图5B是根据一示例示出的电压转换模块114输入电压的波形示意图。
图5C是根据一示例示出的电压转换模块114输出的恒定直流电压的波形示意图。
图5D是根据一示例示出的电压转换模块114输出的第二脉动直流电压的波形示意图。
图6A是根据一示例示出的交流电的电流的波形示意图。
图6B是根据另一示例示出的交流电的电流的波形示意图。
图7是根据一示例性实施例示出的一种充电控制方法的流程图。
图8是根据一示例性实施例示出的另一种充电控制方法的流程图。
具体实施方式
现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的范例；相反，提供这些实施方式使得本公开将更加全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施方式中。
此外，附图仅为本公开的示意性图解，并非一定是按比例绘制。图中相同的附图标记表示相同或类似的部分，因而将省略对它们的重复描述。附图中所示的一些方框图是功能实体，不一定必须与物理或逻辑上独立的实体相对应。可以采用软件形式来实现这些功能实体，或在一个或多个硬件模块或集成电路中实现这些功能实体，或在不同网络和/或处理器装置和/或微控制器装置中实现这些功能实体。
在本公开中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、等术语应做广义理解，例如，可以是机械连接，也可以是电连接或可以互相通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本公开中的具体含义。
此外，在本公开的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。
图1是根据一示例示出的相关技术中AC-DC电源装置的电路示意图。如图1所示，交流电经AC端输入，以交流电为220V/50Hz的市电为例，输入的交流电波形为220V正弦波。通过由4个二极管组成的全桥整流器U1，对输入的交流电进行整流，输出馒头波。变压器T1的初级绕组，连接到开关电源芯片U2的开关管脚SW上。开关管脚SW输出频率很高的PWM(PulseWidth Modulation，脉冲宽度调制)方波，用于对整流器U1输出的馒头波进行调制。并由单独的一个绕组取得反馈，输入至开关电源芯片U2的反馈管脚FB上，从而使得次级侧的输出电压稳定。
如图1所示，在变压器T1的初级侧，包括电容C1，用于进行储能。由于变压器T1初级侧的电压非常高，通常选用具有高耐压性的液态电解电容作为储能电容。液态电解电容的电容值和体积均较大，且输出功率越大，电容值和体积越大，影响了电源转换装置的体积。此外，由于液态电解电容的使用寿命短、且容易爆浆，使得电源转换装置的使用寿命低和安全性差。
此外，随着人们对充电需求的提升，在普通充电基础上，业界陆续提出了大电流快速充电方案和大电压快速充电方案。其中，大电流充电方案可以通过电源适配器输出的脉动直流电压为电子设备中的电池充电，而大电压充电方案，如USB-IF组织公布的功率传输(Power Delivery，PD)协议，通过加大充电电压来提升充电功率，从而加快充电速度。根据PD规范的要求，适配器的输出电压必须为恒定直流电压，如果其输出电压降低到预设的阈值以下，电子设备则认为充电异常，终止对电池的充电。
因此，如上述，如何在改善电源适配器功率密度的基础上，能够同时兼容不同类型的快速充电协议，提升电源适配器的兼容性和适应性，成为需要解决的一个技术问题。
本公开实施例提供的电源转换装置，采用两级架构，在变压器的初级侧仅做AC-DC转换，而将DC-DC直流输出调整部分电路设置在变压器的次级测，从而无需在变压器的初级侧设置大体积的电解电容；进一步地，控制单元通过与连接的待充电设备通信，协商充电模式，并根据协商确定的充电模式，调整AC-DC整流器的输入电流，从而使得DC-DC变换器可以相应输出恒定直流电压或脉动直流电压，兼容不同的充电模式。
下面，将结合附图及实施例对本公开示例实施例中的电源转换装置及充电控制方法进行更详细的说明。
图2是根据一示例性实施例示出的一种充电***的示意图。
参考图2，充电***1包括：电源转换装置11和待充电设备12。
其中，电源转换装置11例如为电源适配器、移动电源(Power Bank)等设备。
电源转换装置11与待充电设备12通过缆线连接，为待充电设备12提供电能，以为待充电设备12中的电池122充电。
待充电设备12例如可以是终端或电子设备，该终端或电子设备可以是手机、游戏主机、平板电脑、电子书阅读器、智能穿戴设备、MP4(MovingPicture Experts Group AudioLayer IV，动态影像专家压缩标准音频层面4)播放器、智能家居设备、AR(AugmentedReality，增强现实)设备、VR(Virtual Reality，虚拟现实)设备等移动终端，也可以是移动电源(如充电宝、旅充)、电子烟、无线鼠标、无线键盘、无线耳机、蓝牙音箱等具有充电功能的可充电电子设备，或者，还可以是个人计算机(Personal Computer，PC)，比如膝上型便携计算机和台式计算机等。
待充电设备12通过充电接口121与电源转换装置11中的充电接口116连接。
充电接口121例如可以为USB 2.0接口、Micro USB接口或USB TYPE-C接口的母头。在一些实施例中，充电接口121还可以为lightning接口的母头，或者其他任意类型的能够用于充电的并口或串口。
相应地，充电接口116则可以为与充电接口121相适配的USB 2.0接口、Micro USB接口、USB Type-C接口或Lightning接口的公头。
电源转换装置11如可以通过充电接口116和充电接口121与待充电设备12通信，双方均无需设置额外的通信接口或其他无线通信模块。如充电接口116和充电接口121为USB接口，则电源转换装置11和待充电设备12可以基于USB接口中的数据线(如D+和/或D-线)进行通信。又如充电接口116和充电接口121为支持功率传输(PD)通信协议的USB接口(如USBTYPE-C接口)，则电源转换装置11和待充电设备12可以基于PD通信协议进行通信。此外，电源转换装置11和待充电设备12也可以通过除充电接口116和充电接口121之外的其他通信方式通信。例如电源转换装置11和待充电设备12通过无线方式进行通信，如近场通讯(NFC)等。
图3是根据一示例性实施例示出的一种电源转换装置的结构示意图。
如图3所示，电源转换装置11包括：第一整流电路111、变压器112、电压转换模块114、控制单元115及充电接口116。
第一整流电路111位于变压器112的初级侧，用于将从AC端口接收的交流电转换为第一直流电。第一直流电的电压为第一直流电压，第一直流电压如为脉动直流电压。
图4是根据一示例性实施例示出的另一种电源转换装置的结构示意图。参考图4，第一整流电路111例如可以为无桥式AC-DC整流电路。
如图4所示，第一整流电路111与变压器112的初级绕组连接。
联合参考图3和图4，变压器112例如可以如图4所示，采用正激变换器，所有开关管在导通状态的占空比都相等而且接近50％。
变压器112用于将第一直流电压变换为第二直流电压，第二直流电压如也同为脉动直流电压。
电压转换模块114位于变压器112的次级侧，与变压器112的次级绕组连接，用于对第二直流电压进行变换，输出恒定直流电压或脉动直流电压。恒定直流电压是指电压的大小和方向均不随时间发生变化的电压，如图5C所示；可以理解的是，由于电路的实现不同，以及实际的电路的硬件条件等因素，电压的大小不随时间发生变化并不将电压值限定为一个绝对的数值，而是根据实际的电路实现，可以在一个电压值附近小幅波动；举例来说，该波动的幅度可以满足待充电设备的充电电压限定条件即可。脉动直流电压是指电压的方向不随时间变化，但电压的大小随时间变化的电压，如图5D所示。
图5A是根据一示例示出的交流电的电压的波形示意图，图5B是根据一示例示出的电压转换模块114输入电压的波形示意图，图5C是根据一示例示出的电压转换模块114输出的恒定直流电压的波形示意图，图5D是根据一示例示出的电压转换模块114输出的脉动直流电压的波形示意图。
参考图5A，第一整流电路111的输入以交流电为220V/50Hz的市电为例，该交流电的电压Vac的波形为正弦波形。
经过第一整流电路111的整流及变压器112的变换，输入至电压转换模块114的电压Vin为如图5B所示的脉动直流电压(峰值电压如为60V)。
电压转换模块114对输入电压Vin进行转换，输出如图5C所示的恒定直流电压Vout1或如图5D所示的脉动直流电压Vout2。
电压转换模块114例如可以为BUCK电路、BOOST电路、BUCK-BOOST电路或者为电荷泵(ChargePump)电路，对通过变压器112降压后的脉动直流电压进一步降压和变换，输出恒定直流电压或第二脉动直流电压。
需要说明的是，本公开不限制电荷泵的转换比例，在实际应用中，根据实际的需求而设定，例如，可以被设置为1:1，2:1，3:1等。此外，当需要输出较高电压时，电荷泵的转换比例还可以被设置为1:2，1:3等，以进行升压操作。
电压转换模块114还可以包括：CUK电路。CUK电路可以根据实际需求，实现升压操作或降压操作。
控制单元115分别与第一整流电路和电压转换模块114连接，用于通过充电接口116与待充电设备12(如待充电设备12中的应用处理器(Application Processor，AP)或其他的控制单元)通信，确定待充电设备12期望的充电模式。
充电模式包括：第一充电模式与第二充电模式。
第一充电模式例如可以为上述的大电流快速充电模式。大电流快速充电模式是指电源转换装置能够输出相对较大的电流(通常大于2.5A，比如4.5A，5A，6.5A甚至更高)或者以相对较大的功率(通常大于等于15W)来对待充电设备中的电池进行充电。
第二充电模式例如可以为上述的大电压快速充电模式，如为基于PD协议的充电模式。
PD协议是目前主流的快充协议之一，是由USB-IF组织制定的一种快速充电规范。PD通过USB电缆和连接器增加电力输送，扩展USB应用中的电缆总线供电能力。该规范可实现更高的电压和电流，输送的功率最高可达100W，并可以自由的改变电力的输送方向。
PD协议从制定之初便支持100W的充电(但目前在诸如智能手机等终端设备上并没有使用)，至今也发展到了3.0版本。表1示出了各协议版本所支持的充电电压及电流。
表1
此外，第二充电模式例如也可以为普通充电模式。
普通充电模式是指电源转换装置输出相对较小的电流值(通常小于2.5A)或者以相对较小的功率(通常小于15W)来对待充电设备中的电池进行充电。相较于快速充电模式而言，电源转换装置在普通充电模式下的充电速度更慢，完全充满相同容量电池所需要的充电时间明显更长。
控制单元115与待充电设备12协商充电模式时，例如可以先协商两者是否应用第一充电模式进行充电。当电源转换装置11与待充电设备12均支持并均同意以第一充电模式进行充电时，两者协商确定采用第一充电模式进行充电。而当电源转换装置11与待充电设备12协商确定无法采用第一充电模式进行充电时，可以再协商是否采用第二充电模式进行充电。但本公开不以此为限，也可以先协商是否应用第二充电模式。当协商确定不采用第二充电模式时，再协商是否应用第一充电模式。在具体应用时，可以根据实际需求来设置。
第一充电模式的协商过程例如可以为：由待充电设备的AP通过BC1.2协议来识别电源转换装置提供的连接端口是否为专用充电端口(Dedicated Charging Port，DCP)。在AP识别到DCP后，通过与待充电设备的控制模块进行通信，通知其进一步识别电源转换装置的充电模式是否为第一充电模式。控制模块如可以使用USB缆线中的数据线D+/D-来识别电源转换装置是否可支持第一充电模式。
支持PD协议的第二充电模式的识别如可以通过USB OTG的PHY(物理层)监控VBUS电压，如果有VBUS的5V电压存在并且检测到OTGID脚是1K下拉电阻，就说明该电缆是支持USB PD的。USB OTG做正常BCSV1.2规范的适配器探测，并且启动USB PD设备策略管理器，策略管理器监控VBUS的直流电平上是否耦合了FSK(Frequency Shift Keying，频移键控)信号，并且解码消息得出是CapabilitiesSource消息，就根据USB PD规范解析该消息得出USBPD电源转换装置所支持的所有电压和电流列表对；待充电设备根据用户的配置从CapabilitiesSource消息中选择一个电压和电流对，并将电压和电流对加在Request消息的负荷payload上，然后策略管理器将FSK信号耦合到VBUS直流电平上；电源转换装置解码FSK信号并发出Accept消息给待充电设备，同时调整PowerSupply的直流电压和电流输出；待充电设备收到Accept消息，调整充电管理芯片的充电电压和电流；从而完成PD协议的协商。
控制单元115与待充电设备12协商确定了待使用的充电模式后，根据该充电模式，控制电压转换模块114输出恒定直流电压或脉动直流电压。如，通过控制第一整流电路调整输入至第一整流电路的交流电的电流，来控制电压转换模块114输出恒定直流电压或脉动直流电压。
在第一充电模式下，电源转换装置11为待充电设备12进行大电流快速充电。在进行大电流快速充电时，待充电设备12通过充电接口121接收电源转换装置11提供的充电电压，并直接将其加载在电池122的两端，为其进行直充。如果电源转换装置11输出电压比较低，待充电设备12中电池122电压会反向输出给电源转换装置11，使得电源转换装置11的输出电压不会为0。因此，电源转换装置11可以向待充电设备12输出脉动直流电压。
而在第二充电模式下，根据PD协议的规范要求，电源转换装置11需要输出恒定直流电压。
本领域技术人员应理解的是，位于变压器次级侧的控制单元115，在与第一整流电路111通信时，由于第一整流电路111位于高压侧，需要进行相应的隔离，以防止强电侧对控制单元115的干扰。关于高低电压的隔离技术为本领域技术人员所公知，为了避免模糊本公开，在此不再赘述。
本公开实施例提供的电源转换装置，一方面在变压器的初级侧，无需使用大体积的电解电容和耐高压的滤波电容等对整流后的脉动直流电压进行滤波，可以减小电源转换装置的体积，还可以提升电源转换装置的使用寿命和安全。另一方面，通过调整输入至第一整流电路的交流电的电流大小，可以控制变压器次级侧电压转换模块输出恒定直流电压或脉动直流电压，从而可以兼容不同充电模式的充电需求。
参考图4，第一整流电路111包括：无桥式AC-DC整流电路RC及开关管Q1～Q4。控制单元115通过控制开关管Q1～Q4，改变输入至开关管Q1～Q4的栅极的输入信号，来调整输入至无桥式AC-DC整流电路RC的交流电的电流大小，从而使电压转换模块输出恒定直流电压或脉动直流电压。此外，控制单元115也可以指示第一整流电路111控制开关管，来调整输入至无桥式AC-DC整流电路RC的交流电的电流大小，从而使电压转换模块输出恒定直流电压或脉动直流电压。
仍以图5A所示的交流电的电压Vac为例，在一些实施例中，如图6A所示，当交流电的电流的大小跟随交流电的电压的大小变化时，也即交流电的电流Iac的波形与交流电的电压Vac的波形保持一致时，在输入电压低的时候，电流也低，电源转换装置11可以获得较佳的功率效率。由于电压低时电流也低，输出功率不连续，电压转换模块输出电压为脉动直流电压。
如上所述，当电源转换装置11与待充电设备12采用第一充电模式充电时，待充电设备12通过充电接口121接收电源转换装置11提供的充电电压，并直接将其加载在电池122的两端，为其进行直充。如果电源转换装置11输出电压比较低，待充电设备12中电池122电压会反向输出给电源转换装置11，使得电源转换装置11的输出电压不会为0。因此，在第一充电模式下，电源转换装置11可以向待充电设备12输出脉动直流电压。
由此，为了提升电源转换装置的功率效率，当电源转换装置11与待充电设备12协商的充电模式为第一充电模式时，可以使电压转换模块114输出脉动直流电压。可以通过控制开关管，来调整输入至无桥式AC-DC整流电路RC的交流电的电流的大小跟随交流电的电压的大小变化，以使电压转换模块114输出脉动直流电压(例如，如图5D所示的Vout2)，从而使电源转换装置11的功率效率较佳。
在一些实施例中，当电源转换装置11与待充电设备12协商的充电模式为第二充电模式时，如上述，电压转换模块114需要输出恒定直流电压。为了保证电源转换装置11的输出功率连续，由于功率＝电压*电流，因此当如图5A所示的Vac最低时，如图6B所示，交流电的电流Iac就最大(如图6B中Imax)。因此，为了使电压转换模块114输出恒定直流电压，可以通过控制开关管，来调整输入至无桥式AC-DC整流电路的交流电的电流的大小，使交流电的电流与交流电的电压的乘积恒定。
但需要说明的是，Imax越大，电源转换装置11的功率效率越低。以此再调整无桥式AC-DC整流电路时，要根据电源转换装置11输出的电流和/或电压灵活调整Imax的值，以保证输出恒定直流电压时，功率效率也不会下降太多。
此外，如图4所示，电源转换装置11如还可以包含第二控制单元118，用于与控制单元115通信，接收控制单元115发送的充电模式，并根据该充电模式，控制第一整流电路111中的开关管，调整第一整流电路111的输入电流，以使电源转换装置11可以向待充电设备12输出脉动直流电压或恒定直流电压。在一些实施例中，第二控制单元118例如可以集成于第一整流电路111中。
本领域技术人员应理解的是，上述第一整流电路111以无桥式AC-DC整流器为例，通过控制无桥式AC-DC整流器中开关管，来调整输入的交流电的电流，从而使电压转换模块115输出恒定直流电压或脉动直流电压。但本公开不以此为限，第一整流电路111也可以被实施为桥式AC-DC整流器，如全桥式整流器或半桥式整流器，并通过增加与桥式AC-DC整流器连接的开关管，通过控制开关管来调整输入至整流器的交流电，从而使电压转换模块115输出恒定直流电压或脉动直流电压。
此外，如图1所示的相关技术中的AC-DC电源装置，当待充电设备需要AC-DC电源装置提供不同电压值的输出电压时，AC-DC需要通过一个通信芯片，与待充电设备进行通信。待充电设备将需要的电压大小发送给AC-DC电源装置，AC-DC电源装置根据接收到的电压需求，调整输出的PWM信号的脉冲宽度或频率，并从变压器的绕组获取反馈的电压，再根据反馈的电压调整PWM信号的脉冲宽度或频率，从而得到稳定的输出电压。
由此，可以看到用于调整输出电压的控制电路主要在变压器的初级侧，而初级侧电压比较高，所需耐压器件的封装通常比较大。
在本公开实施例中，电源转换装置11将对电压转换的控制电路(控制单元115)放在变压器的次级侧，通过次级侧的控制单元115与待充电设备12通信，从而通过电压转换模块114将电源转换装置11输出的电压和/或电流调整为待充电设备12期望的充电电压和/或充电电流，从而进一步减少器件的使用，减小电源转换装置的体积。
在一些实施例中，控制单元115通过充电接口116与待充电设备12通信，接收待充电设备12发送的反馈信息，并根据该反馈信息，控制电压转换模块114来调整电源转换装置11的输出电压和/或输出电流。该反馈信息例如可以为待充电设备12期望的充电电压和/或充电电流，或者为待充电设备12基于期望的充电电压和/或充电电流生成的调整指令。
如上述，在图1所示的AC-DC电源装置中，由于电压转换的过程在变压器的初级侧，基于待充电设备的反馈调整流程通常为待充电设备反馈期望的电压给AC-DC电源装置中的控制芯片，控制芯片根据待充电设备的反馈调整PWM的脉冲宽度或频率，控制芯片获取变压器反馈的采样电压，再根据采样电压进一步调整PWM的脉冲宽度或频率，从而输出稳定的电压。该反馈回路较长，调整的实时性较差；并且待充电设备反馈的是电压幅度较小的馒头波信号，但最终要求的是直流信号输出，采样馒头波去调整稳定直流信号输出，精度较差。
而在本公开实施例中，由控制单元115直接根据待充电设备12反馈的信息，控制位于变压器次级侧的电压转换模块，从而调整电源转换装置11的输出电压和/或输出电流，一方面无需经由变压器次级侧反馈信号至变压器的初级侧(即高压侧)，节省了光耦等用于反馈信号传输的器件，减小了反馈传输路径，提升了反馈的实时性；另一方面，基于反馈信息直接控制变压器次级侧的电压转换模块，调整恒定直流电压的输出，调整精度高。
在一些实施例中，如图3所示，电源转换装置11还可以包括输入电容113，并联连接于变压器112的次级绕组与电压转换模块114之间。该输入电容113如可以为薄膜电容，陶瓷电容等，因位于变压器的次级侧，体积较小。输入电容113可以使得输入至电压转换模块114的脉动直流电压不会过低，保证电压转换模块114的正常工作。在图4中，输入电容113如可以包括并联的电容C1和C2，其中如可以将C2与一开关连接，通过控制开关的导通与关断，调整输入电容113的大小，从而可以调整用于保证电压转换模块114正常工作的最低工作电压。
参考图4，电源转换装置11还可以进步包括第二整流电路117，例如可以如图4所示实施为开关管Q5和Q6，连接于变压器112的次级绕组，用于对变压器112输出的脉动直流电压进行整流。
下述为本公开方法实施例，可以应用于本公开装置实施例中。对于本公开方法实施例中未披露的细节，请参照本公开装置实施例。
图7是根据一示例性实施例示出的一种充电控制方法的流程图。该充电控制方法如可以应用于上述的电源转换装置11中。
参考图7，充电控制方法10包括：
在步骤S102中，在变压器的初级侧，通过第一整流电路将接收的交流电转换为第一直流电。
其中，第一直流电的电压为第一直流电压。
在步骤S104中，通过所述变压器，将第一直流电压变换为第二直流电压。
在步骤S106中，在变压器的次级侧，通过电压转换模块对第二直流电压进行变换，输出恒定直流电压或脉动直流电压。
在步骤S108中，通过控制单元，根据与电源转换装置连接的待充电设备期望的充电模式，控制电压转换模块输出恒定直流电压或脉动直流电压。
在一些实施例中，步骤S108可以进一步包括：通过控制单元，确定上述的充电模式，并根据充电模式，控制第一整流电路调整输入至第一整流电路的交流电的电流，来控制电压转换模块输出恒定直流电压或脉动直流电压。
本公开实施例提供的充电控制方法，一方面在变压器的初级侧，无需使用大体积的电解电容和耐高压的滤波电容等对整流后的脉动直流电压进行滤波，可以减小电源转换装置的体积，还可以提升电源转换装置的使用寿命和安全。另一方面，通过调整输入至第一整流电路的交流电的电流大小，可以控制变压器次级侧电压转换模块输出恒定直流电压或脉动直流电压，从而可以兼容不同充电模式的充电需求。
在一些实施例中，上述步骤S108中的根据充电模式，控制第一整流电路调整输入至第一整流电路的交流电的电流，来控制电压转换模块输出恒定直流电压或脉动直流电压可以进一步包括：通过控制第一整流电路中的开关管，来调整输入至第一整流电路中的无桥式AC-DC整流电路的交流电的电流，以使电压转换模块输出恒定直流电压或脉动直流电压；或者，通过控制单元指示第一整流电路控制开关管，来调整输入至无桥式AC-DC整流电路的交流电的电流，以使电压转换模块输出恒定直流电压或脉动直流电压。
例如，通过控制开关管，来调整输入至无桥式AC-DC整流电路的交流电的电流的大小跟随交流电的电压的大小变化，以使电压转换模块输出脉动直流电压。
再例如，通过控制开关管，来调整输入至无桥式AC-DC整流电路的交流电的电流的大小，使交流电的电流与交流电的电压的乘积恒定，以使电压转换模块输出恒定直流电压。
图8是根据一示例性实施例示出的另一种充电控制方法的流程图。该充电控制方法如可以应用于上述的电源转换装置11中。与图7所示的充电控制方法10不同的是，图8所示的充电控制方法20还可以进一步包括：
在步骤S202中，通过所述控制单元接收所述待充电设备的反馈信息。
在一些实施例中，该反馈信息包括：待充电设备期望的充电电压和/或充电电流，或者，待充电设备基于期望的充电电压和/或充电电流生成的调整指令。
在步骤S204中，根据所述反馈信息，控制所述电压转换模块，来调整所述所述电源转换装置的输出电压和/或输出电流的大小。
本公开实施例提供的充电控制方法，直接根据待充电设备反馈的信息，控制位于变压器次级侧的电压转换模块，从而调整电源转换装置的输出电压和/或输出电流，一方面无需经由变压器次级侧反馈信号至变压器的初级侧(即高压侧)，节省了光耦等用于反馈信号传输的器件，减小了反馈传输路径，提升了反馈的实时性；另一方面，基于反馈信息直接控制变压器次级侧的电压转换模块，调整恒定直流电压的输出，调整精度高。
需要注意的是，上述附图仅是根据本公开示例性实施方式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。
以上具体地示出和描述了本公开的示例性实施方式。应可理解的是，本公开不限于这里描述的详细结构、设置方式或实现方法；相反，本公开意图涵盖包含在所附权利要求的精神和范围内的各种修改和等效设置。

Claims (12)

1.一种电源转换装置，其特征在于，包括：
变压器；
第一整流电路，与所述变压器的初级绕组连接，用于将接收的交流电转换为第一直流电；其中，所述第一直流电的电压值为第一直流电压；
所述变压器用于将所述第一直流电压变换为第二直流电压；
电压转换模块，与所述变压器的次级绕组连接，用于对所述第二直流电压进行变换，输出恒定直流电压或脉动直流电压；以及
控制单元，分别与所述第一整流电路和所述电压转换模块连接，用于根据与所述电源转换装置连接的待充电设备通信协商来协商充电模式，并根据协商确定的待充电设备期望的充电模式，控制所述电压转换模块输出所述恒定直流电压或所述脉动直流电压；所述控制单元还用于确定所述充电模式，并根据所述充电模式，调整输入至所述第一整流电路的交流电的电流，来控制所述电压转换模块输出所述恒定直流电压或所述脉动直流电压；控制单元还用于接收所述待充电设备的反馈信息，并根据所述反馈信息，控制所述电压转换模块，来调整所述电源转换装置的输出电压和/或输出电流的大小；
输入电容，并联连接于所述变压器的次级绕组与所述电压转换模块之间，用于通过调整输入电容的大小调整用于保证电压转换模块正常工作的最低工作电压；输入电容包括并联的电容C1和电容C2，其中，将电容C2与一开关连接，通过控制开关的导通与关断调整输入电容的大小；
第二整流电路，连接于所述次级绕组与所述电压转换模块之间，用于对所述第二直流电压进行整流。
2.根据权利要求1所述的电源转换装置，其特征在于，所述第一整流电路包括：无桥式AC-DC整流电路及开关管；所述控制单元用于控制所述开关管，来调整输入至所述无桥式AC-DC整流电路的所述交流电的电流，以使所述电压转换模块输出所述恒定直流电压或所述脉动直流电压；或者，
所述控制单元用于指示所述第一整流电路控制所述开关管，来调整输入至所述无桥式AC-DC整流电路的所述交流电的电流，以使所述电压转换模块输出所述恒定直流电压或所述脉动直流电压。
3.根据权利要求2所述的电源转换装置，其特征在于，所述控制所述开关管，来调整输入至所述无桥式AC-DC整流电路的所述交流电的电流，以使所述电压转换模块输出所述脉动直流电压，包括：
通过控制所述开关管，来调整所述交流电电流的大小跟随所述交流电电压的大小变化，以使所述电压转换模块输出所述脉动直流电压。
4.根据权利要求2所述的电源转换装置，其特征在于，所述控制所述开关管，来调整输入至所述无桥式AC-DC整流电路的所述交流电的电流，以使所述电压转换模块输出所述恒定直流电压，包括：
通过控制所述开关管，来调整所述交流电电流的大小，使所述交流电电流与所述交流电电压的乘积恒定，以使所述电压转换模块输出所述恒定直流电压。
5.根据权利要求1-4任一项所述的电源转换装置，其特征在于，所述变压器包括：正激变压器。
6.根据权利要求5所述的电源转换装置，其特征在于，所述反馈信息包括：所述待充电设备期望的充电电压值和/或充电电流值，或者，所述待充电设备基于期望的充电电压值和/或充电电流值生成的调整指令。
7.根据权利要求1-4任一项所述的电源转换装置，其特征在于，所述电压转换模块包括：BUCK电路、Boost电路、BUCK/Boost电路、电荷泵或CUK电路中的至少一个。
8.一种充电控制方法，应用于电源转换装置中，其特征在于，包括：
在变压器的初级侧，通过第一整流电路将接收的交流电转换为第一直流电；其中，所述第一直流电的电压值为第一直流电压；
通过所述变压器，将所述第一直流电压变换为第二直流电压；
在所述变压器的次级侧，通过电压转换模块对所述第二直流电压进行变换，输出恒定直流电压或脉动直流电压；以及
通过控制单元，根据与所述电源转换装置连接的待充电设备通信协商来协商充电模式，并根据协商确定的待充电设备期望的充电模式，控制所述电压转换模块输出所述恒定直流电压或所述脉动直流电压；
通过调整输入电容的大小调整用于保证电压转换模块正常工作的最低工作电压；输入电容并联连接于所述变压器的次级绕组与所述电压转换模块之间；输入电容包括并联的电容C1和电容C2，其中，将电容C2与一开关连接，通过控制开关的导通与关断调整输入电容的大小；
通过第二整流电路对所述第二直流电压进行整流；第二整流电路连接于所述次级绕组与所述电压转换模块之间；以及
通过所述控制单元，确定所述充电模式；根据与所述电源转换装置连接的待充电设备期望的充电模式，控制所述电压转换模块输出所述恒定直流电压或所述脉动直流电压，包括：根据所述充电模式，控制所述第一整流电路调整输入至所述第一整流电路的交流电的电流，来控制所述电压转换模块输出所述恒定直流电压或所述脉动直流电压；
通过所述控制单元接收所述待充电设备的反馈信息，并根据所述反馈信息，控制所述电压转换模块，来调整所述电源转换装置的输出电压和/或输出电流的大小。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，根据所述充电模式，控制所述第一整流电路调整输入至所述第一整流电路的交流电的电流，来控制所述电压转换模块输出所述恒定直流电压或所述脉动直流电压，包括：
通过控制所述第一整流电路中的开关管，来调整输入至所述第一整流电路中的无桥式AC-DC整流电路的所述交流电的电流，以使所述电压转换模块输出所述恒定直流电压或所述脉动直流电压；或者，
通过所述控制单元指示所述第一整流电路控制所述开关管，来调整输入至所述无桥式AC-DC整流电路的所述交流电的电流，以使所述电压转换模块输出所述恒定直流电压或所述脉动直流电压。
10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，通过控制所述第一整流电路中的开关管，来调整输入至所述第一整流电路中的无桥式AC-DC整流电路的所述交流电的电流，以使所述电压转换模块输出所述恒定直流电压或所述脉动直流电压，包括：
通过控制所述开关管，来调整所述交流电的电流的大小跟随所述交流电的电压的大小变化，以使所述电压转换模块输出所述脉动直流电压。
11.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，通过控制所述第一整流电路中的开关管，来调整输入至所述第一整流电路中的无桥式AC-DC整流电路的所述交流电的电流，以使所述电压转换模块输出所述恒定直流电压或所述脉动直流电压，包括：
通过控制所述开关管，来调整所述交流电的电流的大小，使所述交流电的电流与所述交流电的电压的乘积恒定，以使所述电压转换模块输出所述恒定直流电压。
12.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述反馈信息包括：所述待充电设备期望的充电电压值和/或充电电流值，或者，所述待充电设备基于期望的充电电压值和/或充电电流值生成的调整指令。
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