CN113497568A - 一种电源适配器 - Google Patents

一种电源适配器 Download PDF

Info

Publication number
CN113497568A
CN113497568A CN202110292275.7A CN202110292275A CN113497568A CN 113497568 A CN113497568 A CN 113497568A CN 202110292275 A CN202110292275 A CN 202110292275A CN 113497568 A CN113497568 A CN 113497568A
Authority
CN
China
Prior art keywords
switch
turned
unit
switching
switching tube
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202110292275.7A
Other languages
English (en)
Inventor
周健
宋海斌
许道飞
章进法
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Delta Electronics Shanghai Co Ltd
Original Assignee
Delta Electronics Shanghai Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Delta Electronics Shanghai Co Ltd filed Critical Delta Electronics Shanghai Co Ltd
Priority to US17/212,056 priority Critical patent/US11616449B2/en
Priority to EP21166411.5A priority patent/EP3890176A1/en
Publication of CN113497568A publication Critical patent/CN113497568A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/02—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal
    • H02M7/04—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/12—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/21—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M7/217—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/38—Means for preventing simultaneous conduction of switches
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/22—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac
    • H02M3/24—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/28—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac
    • H02M3/325—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/335—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/22—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac
    • H02M3/24—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/28—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac
    • H02M3/325—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/335—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/33569—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only having several active switching elements
    • H02M3/33576—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only having several active switching elements having at least one active switching element at the secondary side of an isolation transformer

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)

Abstract

本发明实施例提供一种电源适配器，包括：变压器，包含原边绕组与副边绕组；原边电路，包括原边主开关，电性耦接原边绕组；副边电路，包括第一开关单元和第二开关单元；第一开关单元、第二开关单元的第一端与变压器的副边绕组耦接，第二端分别与第一输出端口、第二输出端口一一对应连接，每个输出端口用于向对应的负载供电；控制单元，采样各个输出端口的输出电压；并且控制单元根据所述输出电压控制所述原边主开关及所述第一开关单元、所述第二开关单元，以调节对应输出端口的输出电压。本发明的技术方案可以实现对电源适配器的不同输出端口的输出电压的独立调节和输出功率的灵活分配。

Description

一种电源适配器
技术领域
本发明涉及电力电子技术领域，具体而言，涉及一种电源适配器。
背景技术
小型化以及高功率密度已成为电源适配器的发展趋势，为了满足多设备的充电需求，多输出端口的电源适配器得以发展。另一方面，人们对充电速度和充电时间的要求越来越高，USB PD type-C电源适配器变得越来越普及，这种新型适配器的输出电压可以根据用电设备要求在一定范围内调整。其中，电源适配器一般采用反激变换电路拓扑，其因为电路简单，需要的组件少，并且允许从单个电路中设置多个可调节的输出，从而得到比较广泛的应用。在相关技术中，一般将两个或多个输出端口连接至同一个反激变换电路，如图1所示，变压器具有两个副边绕组，两个输出端口分别通过副边电路与相应的副边绕组连接，反激变换电路通过母线电容和整流电路与输入交流电源连接。该结构中，由于两个输出端口的输出电压与各自的副边绕组匝比直接相关，因此两路的输出电压比例关系固定，不能同时满足每个接口输出电压独立可调的应用需求。
在另一种现有技术中，如图2所示，电源适配器的其中一个输出端口直接与反激变换电路230输出端直接连接，另一个输出端口通过BUCK电路240与反激变换电路230输出端连接。该做法虽然能够实现两个输出端口输出电压的独立控制，但是BUCK电路的输出电压不能高于反激变换电路的输出电压，也不能同时满足每个USB接口输出电压可独立调节的应用需求。并且由于增加了一级BUCK电路，使得体积、效率、成本等各方面都不能很好的兼顾。
综上，如何实现电源适配器的不同输出端口的电压独立调节以及功率的灵活分配是当前亟需解决的技术问题。
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适配器，进而至少在一定程度上实现对电源适配器的不同输出端口的输出电压的独立调节和输出功率的灵活分配。
根据本发明实施例提供的电源适配器包括：变压器，包含原边绕组与副边绕组；原边电路，包括原边主开关，电性耦接所述原边绕组；副边电路，包括第一开关单元和第二开关单元；所述第一开关单元和所述第二开关单元的第一端与所述变压器的副边绕组耦接，第二端分别与第一输出端口、第二输出端口一一对应连接，每个输出端口用于向对应的负载供电；控制单元，所述控制单元采样各个所述输出端口的输出电压；根据所述输出电压控制所述原边主开关及所述第一开关单元、所述第二开关单元，以调节对应输出端口的输出电压。
在一些实施例中，所述控制单元根据其中一个输出端口的输出电压产生反馈信号控制所述原边主开关的通断，以及根据另一个输出端口的输出电压控制所述另一个输出端口对应的开关单元的通断。
在一些实施例中，所述副边电路还包括一副边主开关，具有第一端和第二端，所述副边主开关的第一端与所述副边绕组的一端连接，所述副边主开关的第二端与每一开关单元的第一端连接。
在一些实施例中，还包括中间电容，所述中间电容的第一端与所述副边主开关的第二端、所述第一开关单元的第一端以及所述第二开关单元的第一端耦接，所述中间电容的第二端连接于所述副边绕组的另一端。
在一些实施例中，所述副边主开关在所述原边主开关关断后导通。
在一些实施例中，所述控制单元控制所述第一开关单元和所述第二开关单元在所述原边主开关关断期间交替导通，以调整相应输出端口的输出电压。
在一些实施例中，所述控制单元控制所述第一开关单元和所述第二开关单元之间存在死区时间。
在一些实施例中，在所述原边主开关关断期间，所述控制单元控制输出端口电压低的开关单元先开通，输出端口电压高的开关单元后开通。
在一些实施例中，所述控制单元包括第一控制单元和第二控制单元，其中，所述第一控制单元采样其中一个输出端口的输出电压，根据所述一个输出端口输出电压产生反馈信号控制所述原边主开关的通断，所述第二控制单元采样另一个输出端口的输出电压，根据所述另一个输出端口的输出电压控制所述另一个输出端口对应的开关单元的通断。
在一些实施例中，由所述第二控制单元控制的开关单元先导通，另一路开关单元后导通。
在一些实施例中，所述后开通的开关单元在所述先开通的开关单元关断后开通，并且在副边绕组电流为零时关断。
在一些实施例中，所述第一开关单元和所述第二开关单元均为双向开关单元，所述双向开关单元实现双向电压和双向电流的通断。
在一些实施例中，所述第一开关单元和所述第二开关单元均包括多个开关器件，所述多个开关器件串联或者并联。
在一些实施例中，所述开关器件为MOSFET、GaN或者SiC功率器件。
在一些实施例中，同一开关单元中的各个开关器件的开通同步或者相互之间不同步。
在一些实施例中，同一开关单元中的各个开关器件的关断同步或者相互之间不同步。
在一些实施例中，所述第一开关单元包括反向串联的第一开关管和第二开关管，所述第二开关单元包括反向串联的第三开关管和第四开关管。
在一些实施例中，所述第一开关管的漏极耦接所述副边绕组，所述第一开关管的源极和所述第二开关管的源极连接，所述第二开关管的漏极耦接所述第一输出端口；所述第三开关管的漏极耦接所述副边绕组，所述第三开关管的源极和所述第四开关管的源极连接，所述第四开关管的漏极耦接所述第二输出端口。
在一些实施例中，在一开关周期中，若所述控制单元控制所述第二开关单元先工作，所述第一开关单元后工作；则所述控制单元控制所述第四开关管在所述第三开关管关断之后再关断，所述控制单元控制所述第二开关管在所述第一开关管开通之前先开通，并且所述控制单元控制第一开关管在第四开关管关断之后再开通。
在一些实施例中，所述控制单元控制所述第二开关管在所述第一开关管关断之后再开通，所述控制单元控制所述第四开关管在所述第三开关管开通之前先开通。
在一些实施例中，所述第一输出端口符合USB PD Type-C要求；所述第二输出端口符合USB PD Type-C要求。
在一些实施例中，还包括有源钳位电路并联于原边绕组的两端或并联在原边主开关的两端，所述有源钳位电路包括串联连接的钳位开关和钳位电容。
本发明实施例的电源适配器中，在副边电路中设置多个开关单元，每个开关单元与一个输出端口对应连接，通过控制反激变换电路和开关单元可以控制各个输出端口的输出电压和输出功率，实现了对电源适配器输出电压的独立控制和输出功率的灵活分配。
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示意性示出相关技术中一种电源适配器的电路结构示意图；
图2示意性示出相关技术中另一种电源适配器的结构示意图；
图3a示意性示出本发明一实施例的电源适配器的电路结构示意图；
图3b示意性示出本发明另一实施例的电源适配器的电路结构示意图；
图3c示意性示出本发明又一实施例的电源适配器的电路结构示意图；
图4示意性示出本发明一实施例中的电源适配器中开关单元的驱动信号时序图；
图5示意性示出本发明又一实施例的电源适配器的电路结构示意图；
图6示意性示出本发明又一实施例的电源适配器中双向开关单元的驱动信号时序图；
图7示意性示出本发明又一实施例的电源适配器的电路结构示意图；
图8示意性示出本发明又一实施例的电源适配器中开关单元的驱动信号时序图；
图9示意性示出本发明又一实施例的电源适配器的电路结构示意图；
图10示意性示出本发明又一实施例的电源适配器中双向开关单元的驱动信号时序图；
图11示意性示出了本发明一实施例的电源适配器的电流变化示意图；
图12示意性示出了本发明另一实施例的电源适配器的电流变化示意图；
图13示意性示出了本发明又一实施例的电源适配器的电流变化示意图。
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发明将更加全面和完整，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。
此外，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例中。在下面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本发明的实施例的充分理解。然而，本领域技术人员将意识到，可以实践本发明的技术方案而没有特定细节中的一个或更多，或者可以采用其它的方法、组元、装置、步骤等。在其它情况下，不详细示出或描述公知方法、装置、实现或者操作以避免模糊本发明的各方面。
附图中所示的方框图仅仅是功能实体，不一定必须与物理上独立的实体相对应。即，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/或微控制单元装置中实现这些功能实体。
附图中所示的流程图仅是示例性说明，不是必须包括所有的内容和操作/步骤，也不是必须按所描述的顺序执行。例如，有的操作/步骤还可以分解，而有的操作/步骤可以合并或部分合并，因此实际执行的顺序有可能根据实际情况改变。
本发明实施例提供一种电源适配器，其中，图3a提供一实施例的电源适配器的电路结构示意图，如图3a所示，电源适配器具有两个输出端口，例如第一输出端口OUT1和第二输出端口OUT2。对于输出端口的数量不以此为限，在其他实施例中，还可以具有三个甚至更多个输出端口。进一步的，本发明实施例中的电源适配器还包括整流电路310、母线电容320以及反激变换电路330，整流电路310的输入端连接AC电源，输出端连接母线电容320；反激变换电路330的输入端与母线电容320连接，反激变换电路330的输出端分别与相应的输出端口耦接。其中，反激变换电路330包括：变压器TR，变压器TR包含原边绕组与副边绕组；原边电路，包括原边主开关Q1，电性耦接原边绕组；副边电路，包括两个双向开关单元，例如第一开关单元S1和第二开关单元S2；第一开关单元S1和第二开关单元S2的第一端连接至变压器TR的副边绕组，第一开关单元S1和第二开关单元S2的第二端分别与对应的第一输出端口OUT1和第二输出端口OUT2耦接，每个输出端口用于向对应的负载供电。
其中，在一些实施例中，第一开关单元S1和第二开关单元S2可以为双向开关单元，双向开关单元能够实现双向电压和双向电流的通断，即能够双向电压阻断、双向电流导通。
在一些实施例中，双向开关单元可以包括多个开关器件，多个开关器件串联、并联或者串并联。进一步的，在一些实施例中，开关器件可以为MOSFET、GaN或者SiC等功率器件，本案不以此为限。在一些实施例中，开关器件还可以通过IGBT两端反并联二极管形成。其中，对于具有反向导通功能的开关器件，需要两个开关器件反向串联，以阻断反向导通，防止输出电压高的一侧流向输出电压低的一侧。在另一些实施例中，双向开关单元还可以通过开关器件与二极管串联后反并联形成，本案不以此为限。
进一步的，在一些实施例中，反激变换电路330还包括有源钳位电路。例如，有源钳位电路并联连接于原边绕组的两端或并联在原边主开关Q1的两端。有源钳位电路包括串联连接的钳位开关和钳位电容。其中，钳位开关可以是如图3a中所示的功率开关管Q2，也可以是如图3b中所示的二极管。
在实际应用中，电源适配器可以具有多个输出端口，且变压器的副边电路对应包括多个开关单元，每一开关单元的第二端分别与一个输出端口一一对应耦接。通过对开关单元进行控制，可以实现对多个输出端口输出电压和输出功率的控制，实现对多个输出端口输出电压的独立调节和输出功率的灵活分配。
进一步的，电源适配器还包括控制单元340，控制单元340采样各个输出端口的输出电压，并且根据输出电压控制原边主开关及第一开关单元、第二开关单元，以调节对应输出端口的输出电压。
进一步的，在一些实施例中，控制单元340根据其中一个输出端口的输出电压产生反馈信号，用于控制原边主开关Q1，以及根据其他输出端口的输出电压控制相应的开关单元的通断。在一些实施例中，控制单元340包括第一控制单元和第二控制单元，其中，第一控制单元采样其中一个输出端口的输出电压，根据该其中一个输出端口的输出电压产生反馈信号控制原边主开关Q1的通断，第二控制单元342采样其他输出端口的输出电压，根据该其他端口的输出电压控制相应的开关单元的通断。
具体的，如图3c所示，电源适配器包括第一控制单元341和第二控制单元342，其中第一控制单元341根据其中一个输出端口(例如OUT1)的输出电压产生反馈信号，用于控制原边主开关Q1，第二控制单元342根据另一个输出端口(例如OUT2)的输出电压控制相应开关单元(例如S2)的通断。当然，第一控制单元341也可以根据第二输出端口OUT2的输出电压控制原边主开关Q1，第二控制单元342根据第一输出端口OUT1的输出电压控制第一开关单元S1，本案不以此为限。
需要说明的是，在一些实施例中，原边主开关以及开关单元的开通与关断可以通过一个控制单元实现，也可以通过不同的控制单元实现。在一些实施例中，第一控制单元341和第二控制单元342可以是独立的控制芯片，也可以集成在一起，本案不以此为限。
进一步的，在原边主开关Q1关断期间，控制单元可以控制多个开关单元依次导通，以调整相应输出端口的输出电压。并且控制单元还可以控制两个相邻导通的开关单元之间的动作存在死区时间。以图3中的两个开关单元为例，图4示出了本发明一实施例的开关单元的驱动信号时序图。如图4所示，在原边主开关Q1关断期间，控制单元控制第一开关单元S1与第二开关单元S2依次导通，并且控制单元还控制第一开关单元S1与第二开关单元S2之间存在死区时间td1，以防止第一开关单元S1与第二开关单元S2同时导通。该实施例中，控制单元可以控制第二开关S2先导通，第一开关S2后导通，本案不以此为限。在其他实施例中，控制单元也可以控制第一开关S1先导通，第二开关S2后导通。
进一步的，在一些实施例中，控制单元控制输出电压低的开关单元先导通，输出电压高的开关单元后导通。具体的，例如第二输出端口OUT2的输出电压低，第一输出端口OUT1的输出电压高，控制单元可以控制第二输出端口OUT2先导通，控制第一输出端口OUT1后导通。进一步的，第一控制单元341可以检测第一输出端口OUT1的输出电压，根据第一输出端口OUT1的输出电压控制原边主开关Q1开通与关断，并且在原边主开关Q1关断后，第二控制单元342根据第二输出端口OUT2的输出电压控制第二开关单元S2先开通，其中，第一开关单元S1可以不需要根据其输出电压进行控制，即可以在第二开关单元S2关断后，开通第一开关单元S1，并且在副边绕组电流为零时关断S1。
具体的，在一些实施例中，如图5所示，第一开关单元S1包括反向串联的第一开关管Q201和第二开关管Q202，第二开关单元S2包括反向串联的第三开关管Q203和第四开关管Q204。在该实施例中，第一开关管Q201的源极与副边绕组连接，第一开关管Q201的漏极和第二开关管Q202的漏极连接，第二开关管Q202的源极与第一输出端口OUT1连接；第三开关管Q203的源极和副边绕组连接，第三开关管Q203的漏极和第四开关管Q204的漏极连接，第四开关管Q204的源极与第二输出端口OUT2连接。其中，第一开关管Q201、第二开关管Q202、第三开关管Q203和第四开关管Q204可以为MOSFET或者GaN、SiC功率器件，本案不以此为限。在其他实施例中，第一开关管Q201、第二开关管Q202、第三开关管Q203和第四开关管Q204还可以通过在IGBT上反并联二极管实现。
在其他实施例中，第一开关管Q201的漏极也可以与副边绕组连接，第一开关管Q201的源极和第二开关管Q202的源极连接，第二开关管Q202的漏极与第一输出端口OUT1连接；第三开关管Q203的漏极和副边绕组连接，第三开关管Q203的源极和第四开关管Q204的源极连接，第四开关管Q204的漏极与第二输出端口OUT2连接。
在一些实施例中，对如图5所示的电源适配器的第一开关单元S1和第二开关单元S2进行控制时，控制单元可以控制第一开关管Q201和第二开关管Q202同时动作，控制第三开关管Q203和第四开关管Q204同时动作。如图6所示，第一开关管Q201和第二开关管Q202的控制时序相同，第三开关管Q203和第四开关管Q204的控制时序相同。进一步的，在本发明实施例中，第一开关管Q201和第二开关管Q202开通tc后关断，并且关断后延迟td1时间再开通第三开关管Q203和第四开关管Q204，以防止两路的双向开关单元共通。
在其他一些实施例中，控制单元还可以控制第一开关管Q201与第二开关管Q202的驱动信号的时序不同步，第三开关管Q203与第四开关管Q204的驱动信号的控制时序不同步。
进一步的，在一些实施例中，如图7所示，反激变换电路的副边电路还包括一副边主开关Q2，具有第一端和第二端，副边主开关Q2的第一端于与副边绕组连接，第二端与第一开关单元S1的第一端和第二开关单元S2的第一端均连接。进一步的，本发明实施例中的电源适配器的副边电路还包括中间电容C2，中间电容C2的第一端与副边主开关Q2的第二端以及第一开关单元S1的第一端和第二开关单元S2的第一端均耦接，中间电容C2的第二端连接于副边绕组。其中，中间电容C2可以吸收副边绕组上出现的尖峰电压。
图8是本发明一实施例的电源适配器中开关单元的驱动信号时序图。其中副边主开关Q2在原边主开关Q1关断后导通。同样的，在一些实施例中，在原边主开关Q1关断期间，控制单元控制第一开关单元S1与第二开关单元S2依次导通，并且控制单元还控制第一开关单元S1与第二开关单元S2之间存在死区时间td1，以抑制两个开关单元共通。
图9为本发明一实施例的电源适配器的电路结构示意图，如图9所示，反激变换电路包括副边主开关Q2和中间电容C2，第一开关管Q601的漏极与副边主开关Q2的第二端连接，第一开关管Q601的源极和第二开关管Q602的源极连接，第二开关管Q602的漏极与第一输出端口OUT1连接；第三开关管Q603的漏极和副边主开关的第二端连接，第三开关管Q603的源极和第四开关管Q604的源极连接，第四开关管Q604的漏极与第二输出端口OUT2连接。在一些实施例中，第一开关管Q601、第二开关管Q602、第三开关管Q603和第四开关管Q604可以为MOSFET、GaN晶体管或者SiC晶体管，本案不以此为限。在其他实施例中，还可以通过在IGBT上反并联二极管实现。
同样的，控制单元可以控制第一开关管Q601、第二开关管Q602、第三开关管Q603和第四开关管Q604周期性地开通和关断，以控制多个输出端口的输出电压和输出功率。在一些实施例中，控制单元可以控制第一开关管Q601和第二开关管Q602同时动作，控制第三开关管Q603和第四开关管Q604同时动作。即第一开关管Q601与第二开关管Q602的驱动信号的控制时序相同，第三开关管Q603与第四开关管Q604的驱动信号的控制时序相同。进一步的，在一些实施例中，第一开关单元S1和第二开关单元S2之间的动作存在死区时间td1，以防止两路共通。
在其他一些实施例中，控制单元还可以控制第一开关管Q601与第二开关管Q602的驱动信号的时序不同步，第三开关管Q603与第四开关管Q604的驱动信号的控制时序不同步。以图9中所示的电路结构为例，控制单元输出的驱动信号如图10所示，假设第二输出端口OUT2的输出电压小于第一输出端口OUT1的输出电压，此时可以先控制第二开关单元S2先工作，使得第二输出端口OUT2先向负载输出供电。在一些实施例中，控制单元还可以控制第三开关管Q603和第四开关管Q604同时开通，并且控制第四开关管Q604在第三开关管Q603关断后才关断，还可以控制第一开关管Q601和第二开关管Q602同时关断，并且控制第二开关管Q602在第一开关管Q601开通之前先开通。具体的，如图10所示，控制单元控制第四开关Q604在第三开关管Q603关断后经过第一预设时间tΔ1才关断，还控制第一开关管Q601在第二开关管Q602开通后经过第二预设时间tΔ2才开通。其中，第二开关管Q602和第四开关管Q604可以实现ZVS软开关，减小损耗。在该实施例中，第二开关管Q602在第四开关管Q604关断之前开通；在其他实施例中，第二开关管Q602也可以在第四开关管Q604关断之后再开通，本案对此不做限制。但是需要保证第一开关管Q601在第四开关管Q604关断之后再开通，以防止第二输出端口OUT2向第一输出端口OUT1供电。
进一步的，在其他一些实施例中，当第二输出端口OUT2需要供电时，也可以先开通第四开关管Q604，再开通第三开关管Q603，使得第四开关管Q604实现ZVS软开关，减小损耗。当第二输出端口OUT2供电结束时，可以同时关断第三开关管Q603和第四开关管Q604，也可以先关断第三开关管Q603再关断第四开关管Q604。同样的，当第一输出端口OUT1需要向负载供电时，可以同时开通第一开关管Q601和第二开关管Q602，也可以先开通第二开关管Q602再开通第一开关管Q601；当第一输出端口OUT1结束向负载供电时，可以同时关断第一开关管Q601和第二开关管Q602，也可以先关断第一开关管Q601再关断第二开关管Q602。本案不以此为限。
需要说明的是，如果图9中第一开关管Q601和第二开关管Q602的位置对调，第三开关管Q603和第四开关管Q604的位置对调，形成如图5中所示的结构。进而，图5中第一开关管Q201的驱动与图10中第二开关管Q602驱动一致，图5中第二开关管Q202的驱动与图10中第一开关管Q601驱动一致，图5中第三开关管Q203的驱动与图10中第四开关管Q604驱动一致，图5中第四开关管Q204的驱动与图10中第三开关管Q603驱动一致。此处不再展开。
进一步的，在一些实施例中，控制单元可以控制输出端口电压低的开关单元先开通，输出端口电压高的开关单元后开通。具体的，如图11所示，假设第一输出端口OUT1的输出电压Vo1大于第二输出端口OUT2的输出电压Vo2，即Vo1＞Vo2，则先开通第二开关单元S2，再开通第一开关单元S1。如图11所示，其中，S2 ON箭头指示的区域中，例如开通第三开关管Q603与第四开关管Q604，且第一开关管Q601与第二开关管Q602不开通，此时第二输出端口的输出电压为Vo2，输出功率为Po2，此时副边电流的下降斜率为k2＝Vo2/Ls。S1 ON箭头指示的区域中，开通第一开关管Q601与第二开关管Q602，且关断第三开关管Q603与第四开关管Q604，此时第一输出端口的输出电压为Vo1，输出功率为Po1，此时副边电流的下降斜率为k1＝Vo1/Ls。该模式下，由于Vo1＞Vo2，因此k1>k2，所以先开通输出电压低的第二开关单元S2，副边电流斜率较小，因此第二开关单元S2只需要开通较短的时间tc即可以满足输出功率要求。之后再开通第一开关单元S1，并且在副边绕组电流为零时关断第一开关单元S1。因此整个电源适配器的开关周期较短，损耗较小，效率较高。第二开关单元S1可以通过第二控制单元根据第二输出端口的输出电压进行控制，第一开关单元S1可以不需要根据输出电压进行控制。该控制方案使得电源适配器的开关频率随负载变化而变化，而改变的范围较小，有利于控制器的设计以及EMI滤波的设计。
在其他一些实施例中，如图12所示，也可以先开通第一输出端口OUT1，再开通第二输出端口OUT2，S1 ON箭头指示的区域中，开通第一开关管Q601与第二开关管Q602，且第三开关管Q603与第四开关管Q604不开通，此时第一输出端口的的输出电压为Vo1，输出功率为Po1。Q603 ON箭头指示的区域中，开通第三开关管Q603与第四开关管Q604，且关断第一开关管Q601与第二开关管Q602，此时第二输出端口的输出电压为Vo2，输出功率为Po2。
进一步的，在一些实施例中，如图13所示，还可以先开通第一开关单元S1，为第一输出端口OUT1供电，再开通第二开关单元S2，为第二输出端口OUT2供电，再开通第一开关单元S1，为第一输出端口OUT1供电，从而满足各个输出端口输出功率的需求。
本发明实施例的电源适配器本发明实施例的电源适配器中，在副边电路中设置多个开关单元，每个开关单元与一个输出端口对应连接，通过控制开关单元既可以控制输出端口的输出电压和输出功率，实现对电源适配器的不同输出端口的输出电压的独立调节和输出功率的灵活分配
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它实施方案。本申请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下面的权利要求指出。
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制。

Claims (22)

1.一种电源适配器，其特征在于，包括：
变压器，包含原边绕组与副边绕组；
原边电路，包括原边主开关，电性耦接所述原边绕组；
副边电路，包括第一开关单元和第二开关单元；所述第一开关单元和所述第二开关单元的第一端与所述变压器的副边绕组耦接，第二端分别与第一输出端口、第二输出端口一一对应连接，每个输出端口用于向对应的负载供电；
控制单元，所述控制单元采样各个所述输出端口的输出电压；并且根据所述输出电压控制所述原边主开关及所述第一开关单元、所述第二开关单元，以调节对应输出端口的输出电压。
2.根据权利要求1所述的电源适配器，其特征在于，所述控制单元根据其中一个输出端口的输出电压产生反馈信号控制所述原边主开关的通断，以及根据另一个输出端口的输出电压控制所述另一个输出端口对应的开关单元的通断。
3.根据权利要求1所述的电源适配器，其特征在于，所述副边电路还包括一副边主开关，具有第一端和第二端，所述副边主开关的第一端与所述副边绕组的一端连接，所述副边主开关的第二端与每一开关单元的第一端连接。
4.根据权利要求3所述的电源适配器，其特征在于，还包括中间电容，所述中间电容的第一端与所述副边主开关的第二端、所述第一开关单元的第一端以及所述第二开关单元的第一端均耦接，所述中间电容的第二端连接于所述副边绕组的另一端。
5.根据权利要求3所述的电源适配器，其特征在于，所述副边主开关在所述原边主开关关断后导通。
6.根据权利要求1或3所述的电源适配器，其特征在于，所述控制单元控制所述第一开关单元和所述第二开关单元在所述原边主开关关断期间交替导通，以调整相应输出端口的输出电压。
7.根据权利要求6所述的电源适配器，其特征在于，所述控制单元控制所述第一开关单元和所述第二开关单元之间存在死区时间。
8.根据权利要求6所述的电源适配器，其特征在于，在所述原边主开关关断期间，所述控制单元控制输出端口电压低的开关单元先开通，输出端口电压高的开关单元后开通。
9.根据权利要求1-3任一项所述的电源适配器，其特征在于，所述控制单元包括第一控制单元和第二控制单元，其中，所述第一控制单元采样其中一个输出端口的输出电压，根据所述一个输出端口的输出电压产生反馈信号控制所述原边主开关的通断，所述第二控制单元采样另一个输出端口的输出电压，根据所述另一个输出端口的输出电压控制所述另一个输出端口对应的开关单元的通断。
10.根据权利要求9所述的电源适配器，其特征在于，由所述第二控制单元控制的开关单元先导通，另一路开关单元后导通。
11.根据权利要求10所述的电源适配器，其特征在于，后开通的开关单元在先开通的开关单元关断后开通，并且在副边绕组电流为零时关断。
12.根据权利要求1或3所述的电源适配器，其特征在于，所述第一开关单元和所述第二开关单元均为双向开关单元，所述双向开关单元实现双向电压和双向电流的通断。
13.根据权利要求1或3所述的电源适配器，其特征在于，所述第一开关单元和所述第二开关单元均包括多个开关器件，所述多个开关器件串联或者并联。
14.根据权利要求13所述的电源适配器，其特征在于，所述开关器件为MOSFET、GaN或者SiC功率器件。
15.根据权利要求13所述的电源适配器，其特征在于，同一开关单元中的各个开关器件的开通同步或者相互之间不同步。
16.根据权利要求13所述的电源适配器，其特征在于，同一开关单元中的各个开关器件的关断同步或者相互之间不同步。
17.根据权利要求13所述的电源适配器，其特征在于，所述第一开关单元包括反向串联的第一开关管和第二开关管，所述第二开关单元包括反向串联的第三开关管和第四开关管。
18.根据权利要求17所述的电源适配器，其特征在于，
所述第一开关管的漏极耦接所述副边绕组，所述第一开关管的源极和所述第二开关管的源极连接，所述第二开关管的漏极耦接所述第一输出端口；
所述第三开关管的漏极耦接所述副边绕组，所述第三开关管的源极和所述第四开关管的源极连接，所述第四开关管的漏极耦接所述第二输出端口。
19.根据权利要求18所述的电源适配器，其特征在于，在一开关周期中，若所述控制单元控制所述第二开关单元先工作，所述第一开关单元后工作；则所述控制单元控制所述第四开关管在所述第三开关管关断之后再关断，所述控制单元控制所述第二开关管在所述第一开关管开通之前先开通，并且所述控制单元控制第一开关管在第四开关管关断之后再开通。
20.根据权利要求19所述的电源适配器，其特征在于，所述控制单元控制所述第二开关管在所述第一开关管关断之后再开通，所述控制单元控制所述第四开关管在所述第三开关管开通之前先开通。
21.根据权利要求1所述的电源适配器，其特征在于，还包括有源钳位电路并联于原边绕组的两端或并联在原边主开关的两端，所述有源钳位电路包括串联连接的钳位开关和钳位电容。
22.根据权利要求1所述的电源适配器，其特征在于，所述第一输出端口符合USB PDType-C要求；所述第二输出端口符合USB PD Type-C要求。
CN202110292275.7A 2020-04-03 2021-03-18 一种电源适配器 Pending CN113497568A (zh)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US17/212,056 US11616449B2 (en) 2020-04-03 2021-03-25 Power adapter
EP21166411.5A EP3890176A1 (en) 2020-04-03 2021-03-31 A power adapter

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010258072 2020-04-03
CN2020102580721 2020-04-03

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN113497568A true CN113497568A (zh) 2021-10-12

Family

ID=77997445

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110292275.7A Pending CN113497568A (zh) 2020-04-03 2021-03-18 一种电源适配器

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113497568A (zh)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6504267B1 (en) * 2001-12-14 2003-01-07 Koninklijke Philips Electronics N.V. Flyback power converter with secondary-side control and primary-side soft switching
US6552917B1 (en) * 2001-11-05 2003-04-22 Koninklijke Philips Electronics N.V. System and method for regulating multiple outputs in a DC-DC converter
CN1582525A (zh) * 2001-11-05 2005-02-16 皇家飞利浦电子股份有限公司 多输出返驰式转换器
CN103731031A (zh) * 2012-10-16 2014-04-16 中兴通讯股份有限公司 电源及电源调压方法
CN104283444A (zh) * 2013-07-10 2015-01-14 英飞凌科技奥地利有限公司 具有可变输出级的后调节回扫转换器
CN107592021A (zh) * 2016-02-05 2018-01-16 广东欧珀移动通信有限公司 充电***、终端的充电方法及电源适配器

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6552917B1 (en) * 2001-11-05 2003-04-22 Koninklijke Philips Electronics N.V. System and method for regulating multiple outputs in a DC-DC converter
CN1582525A (zh) * 2001-11-05 2005-02-16 皇家飞利浦电子股份有限公司 多输出返驰式转换器
US6504267B1 (en) * 2001-12-14 2003-01-07 Koninklijke Philips Electronics N.V. Flyback power converter with secondary-side control and primary-side soft switching
CN103731031A (zh) * 2012-10-16 2014-04-16 中兴通讯股份有限公司 电源及电源调压方法
CN104283444A (zh) * 2013-07-10 2015-01-14 英飞凌科技奥地利有限公司 具有可变输出级的后调节回扫转换器
US20150015071A1 (en) * 2013-07-10 2015-01-15 Infineon Technologies Austria Ag Post-regulated flyback converter with variable output stage
CN107592021A (zh) * 2016-02-05 2018-01-16 广东欧珀移动通信有限公司 充电***、终端的充电方法及电源适配器

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110022067B (zh) Dc/dc转换器
CN107947593B (zh) 直流-直流转换器
KR101411142B1 (ko) 쌍방향 dc/dc 컨버터
US9007040B2 (en) DC-DC power conversion apparatus
CA2489345C (en) Impedance source power converter
CN104143919A (zh) 双向直流变换器
CN102570803A (zh) 多电压电源和包括其的电子装置
US20040037092A1 (en) DC-DC converter
US10873254B2 (en) Electrical circuit for zero-voltage soft-switching in DC-DC converter under all load conditions
CN112865560B (zh) 一种多二极管串联型的背对背无桥三电平整流器
CN113746361A (zh) 具高电压增益的交流-直流电源变换***
US20230336072A1 (en) Modular reconfigurable electrical ac/dc converter
CN108667304A (zh) 同步整流反激式直流-直流电源转换装置及控制方法
TW201911730A (zh) 電源轉換裝置
EP4181375A1 (en) Multilevel self balance control circuit, dc dc conversion system and ac dc conversion system
CN113497568A (zh) 一种电源适配器
WO2023015833A1 (zh) 一种开关电容型模块化高降压比直流电源
CN113612393B (zh) 一种电源电路、直流电源及光伏***
Tian et al. Multiplexing-based flyback converter for multi-port USB power delivery with true power-sharing
US11616449B2 (en) Power adapter
CN114930703A (zh) 直流电力转换器
CN107634645B (zh) 一种基于耦合电感的输出支路结构
CN114244101B (zh) 一种开关电容谐振式直流转换器
CN113949275B (zh) 多源的dc-dc变换电路
CN216794868U (zh) 自激式主动箝位电路

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20211012

RJ01 Rejection of invention patent application after publication