CN113904546A - 电压切换电路与电源适配器 - Google Patents

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许道飞
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Abstract

一种电压切换电路与电源适配器，电源适配器具有电压切换电路。电压切换电路包括：第一切换电路，其第一端与第一变换器的第一输出端电性连接并接收第一变换器输出的第一电压，第一切换电路包含第一开关；第二切换电路，其第一端与第二变换器的第二输出端电性连接并接收第二变换器输出的第二电压，第二切换电路包含第二开关，第一切换电路的第二端与第二切换电路的第二端电性形成切换端，切换端的电压为输出电压；当输出电压需要从第一电压切换至第二电压时，控制第一切换电路断开后，控制第二切换电路导通，输出电压切换至第二电压，并且在切换过程中，当第二切换电路的第一端的电压大于设定电压时，第二变换器停止工作。

Description

电压切换电路与电源适配器
技术领域
本发明涉及一种电力电子领域，特别是涉及一种电压切换电路与电源适配器。
背景技术
近年来，USB PD Type-C技术发展迅速，市场渗透率越来越高，应用范围也越来越广，有些应用的最大输出功率甚至超出了USB PD Type-C相关规范规定功率范围。因为USBPD Type-C相关规范的规定以及输出线承载电流能力的限制，一般USB PD Type-C最大输出电流为5A，所以，通常输出功率的提升是通过提升输出电压来实现的。这种大功率的USB PDType-C的输出电压变化范围比相关规范规定的电压变化范围变得更宽，比如，如果最大输出功率为200W，输出电流限定为5A，那输出电压范围将变为5-40V，而规范规定的电压变化范围为5-20V。与此同时，各输出电压下的能效要能满足相关能效规范要求。
由于优异的能效性能，传统大功率电源适配器通常采用LLC变换器。但LLC变换器的输出电压的调节能力比较弱，不适合USB PD Type-C的应用场合。
现有的大功率电源适配器还有的是采用反激变换器。其中，反激变换器的输出电压调节范围能力比较强，但效率比LLC低，无法满足高功率密度要求,另外随着输出电压调节范围的变宽，优化每个不同输出电压下的效率变得困难，很难满足规范对每个输出电压下的效率的要求。同样，半桥变换器也面临同样的问题。
因此，为了应对大功率USB PD Type-C的应用，急需发明一种新的电源适配器和电压切换电路来同时满足输出电压调整范围和能效要求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种新的电源适配器和电压切换电路，可以同时满足输出电压调整范围和能效要求。
为了实现上述目的，本发明提供一种电压切换电路，包括：第一切换电路，所述第一切换电路的第一端与第一变换器的第一输出端电性连接并接收所述第一变换器输出的第一电压，所述第一切换电路包含第一开关；第二切换电路，所述第二切换电路的第一端与第二变换器的第二输出端电性连接并接收所述第二变换器输出的第二电压，所述第二切换电路包含第二开关，所述第一切换电路的第二端与所述第二切换电路的第二端电性连接形成切换端，所述切换端的电压为输出电压；当所述输出电压需要从所述第一电压切换至所述第二电压时，控制所述第一切换电路断开后，控制所述第二切换电路导通，所述输出电压切换至所述第二电压，并且在切换过程中，当所述第二切换电路的所述第一端的电压大于设定电压时，所述第二变换器停止工作。
在本发明的一实施例中，当所述输出电压需要从所述第一电压切换至所述第二电压时，控制所述第一切换电路断开后，还包括控制所述输出电压先降至第三电压，所述第三电压小于所述第一电压及所述第二电压，控制所述第二切换电路导通，所述输出电压切换至所述第二电压。
在本发明的一实施例中，所述第一开关和所述第二开关为半导体开关元件。
在本发明的一实施例中，所述第一电压大于第二电压。
在本发明的一实施例中，所述第一电压大于等于20V，所述第二电压为5V或9V或12V或15V。
在本发明的一实施例中，判断所述第二切换电路的所述第一端的电压是否大于设定电压是通过直接检测所述第二切换电路的所述第一端的电压来实现。
在本发明的一实施例中，所述第二变换器为反激变换器，包含变压器，所述变压器包括原边绕组和副边绕组，所述副边绕组与所述第二切换电路的所述第一端电性连接。
在本发明的一实施例中，所述变压器还包括辅助绕组，通过检测所述辅助绕组上的电压判断所述第二切换电路的所述第一端的电压是否大于设定电压。
在本发明的一实施例中，所述第一变换器包括LLC电路、半桥电路或者全桥电路。
为了实现上述目的，本发明另外提供一种电源适配器，包括：功率因数校正电路，所述功率因数校正电路包括母线电容；第一变换器，所述第一变换器的输入与所述母线电容电性连接，包括第一输出端，第一输出端的电压为第一电压；第二变换器，所述第二变换器的输入与所述母线电容电性连接，包括第二输出端，第二输出端的电压为第二电压；电压切换电路，包括第一切换电路和第二切换电路，所述第一切换电路的第一端接收所述第一电压，所述第一切换电路包含第一开关，所述第二切换电路的第一端接收所述第二电压，所述第二切换电路包含第二开关，所述第一切换电路的第二端与所述第二切换电路的第二端电性连接形成切换端，所述切换端的电压为输出电压。
在本发明的另一实施例中，所述电源适配器还包括滤波器，与所述功率因数校正电路电性连接。
在本发明的另一实施例中，所述电源适配器还包括第三变换器，所述第三变换器与所述第一变换器电性连接，包括第三输出，输出第三电压；所述电压切换电路还包括第三切换电路，所述第三切换电路的第一端接收所述第三电压，所述第三切换电路包含第三开关，所述第三切换电路的第二端与所述第一切换电路的第二端及所述第二切换电路的第二端电性连接。
在本发明的另一实施例中，所述第一变换器还包含第四输出，输出第四电压；所述电压切换电路还包括第三切换电路，所述第三切换电路的第一端接收所述第四电压，所述第三切换电路包含第三开关，所述第三切换电路的第二端与所述第一切换电路的第二端及所述第二切换电路的第二端电性连接。
在本发明的另一实施例中，所述第二变换器为反激变换器。
在本发明的另一实施例中，所述第一变换器包含LLC电路。
在本发明的另一实施例中，所述第三变换器包含Buck电路。
在本发明的另一实施例中，所述第一变换器为LLC电路和Buck电路组成的变换器。
在本发明的另一实施例中，所述第一变换器包含半桥电路或者全桥电路。
在本发明的另一实施例中，当所述输出电压需要从所述第一电压切换至所述第二电压时，控制所述第一切换电路断开后，控制所述第二切换电路导通，所述输出电压切换至所述第二电压，并且在切换过程中，当所述第二切换电路的所述第一端的电压大于设定电压时，所述第二变换器停止工作。
在本发明的另一实施例中，当所述输出电压需要从所述第一电压切换至所述第二电压时，控制所述第一切换电路断开后，还包括控制所述输出电压先降至第三电压，所述第三电压小于所述第一电压及所述第二电压，控制所述第二切换电路导通，所述输出电压切换至所述第二电压。
本发明通过变换器的组合，将输出电压范围分为不同大小来输出，例如分为高压输出部分和低压输出部分，同时通过一电压切换电路来协调两个变换器的工作状态以及模式切换，从而可以同时可以满足输出电压调整范围和能效要求。
本发明的额外方面和优点将部分地在下面的描述中阐述，并且部分地将从描述中变得显然，或者可以通过本发明的实践而习得。
附图说明
通过参照附图详细描述其示例实施方式，本发明的上述和其它特征及优点将变得更加明显。
图1为本发明的电源适配器的第一较佳实施例的结构示意图；
图2为本发明的电源适配器的第二较佳实施例的结构示意图；
图3为本发明的电源适配器的第三较佳实施例的结构示意图；
图4为本发明的电源适配器的第四较佳实施例的结构示意图；
图5为本发明的电源适配器的第五较佳实施例的结构示意图；
图6为本发明的电源适配器的第六较佳实施例的结构示意图；
图7为本发明的电源适配器的第七较佳实施例的结构示意图；
图8为本发明的电源适配器中的电压切换电路的结构示意图；
图9为本发明的电源适配器的第一较佳应用实施例的结构示意图；
图10为本发明的电源适配器的第二较佳应用实施例的结构示意图；
图11为本发明的电源适配器的电压切换电路的工作波形示意图。
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实施方式；相反，提供这些实施方式使得本发明将全面和完整，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。图中相同的附图标记表示相同或类似的结构，因而将省略它们的详细描述。
在介绍这里所描述和/或图示的要素/组成部分等时，用语“一个”、“一”、“该”、“所述”和“至少一个”用以表示存在一个或多个要素/组成部分等。术语“包含”、“包括”和“具有”用以表示开放式的包括在内的意思并且是指除了列出的要素/组成部分等之外还可存在另外的要素/组成部分等。实施方式中可能使用相对性的用语，例如“上”或“下”以描述图标的一个组件对于另一组件的相对关系。能理解的是，如果将图标的装置翻转使其上下颠倒，则所叙述在“上”侧的组件将会成为在“下”侧的组件。此外，权利要求书中的术语“第一”、“第二”等仅作为标记使用，不是对其对象的数字限制。
如图1所示，其示出了本发明的电源适配器的第一较佳实施例的结构。其中，本实施例中的电源适配器100-1较佳地包括功率因数校正电路10、第一变换器20、第二变换器30、以及电压切换电路40。所述功率因数校正电路10与母线电容11电性连接，并用以接收一交流电压AC。所述第一变换器20的输入21是与所述母线电容11电性连接，且所述第一变换器20包括第一输出端22，第一输出端22的电压为第一电压V1。所述第二变换器30的输入31是与所述母线电容11电性连接，且所述第二变换器30包括第二输出端32，第二输出端32的电压为第二电压V2，所述第二电压V2的大小可以与所述第一电压V1的大小不同。所述电压切换电路40例如可采用如图8所示的电压切换电路40。
如图8所示，所述电压切换电路40包括第一切换电路41和第二切换电路42。所述第一切换电路41的第一端E11是接收所述第一电压V1，且所述第一切换电路包含有第一开关S1，所述第二切换电路42的第一端E21是接收所述第二电压V2，且所述第二切换电路42包含有第二开关S2，所述第一切换电路41的第二端E12与所述第二切换电路42的第二端E22电性连接于节点N1，形成切换端OUT，切换端OUT的电压为输出电压Vo。其中，通过所述第一开关S1和所述第二开关S2可实现输出电压Vo的切换。
在本发明中，所述电源适配器100-1还可包括滤波器50，其与所述功率因数校正电路10电性连接。其中，所述交流电压AC可经由所述滤波器50进行EMI滤波处理之后输入所述功率因数校正电路10。
在一实施例中，所述第一电压V1大于所述第二电压V2。例如，在图1所示的实施例中，所述第一电压V1例如可为20V或40V或更高的电压Hvo，所述第二电压V2例如可为5V或9V或12V或15V。当然，可以理解的是，所述第一电压V1和所述第二电压V2并不局限于上述数值，根据实际需要，其也可以设计为其它数值，这些并不作为对本发明的限制。
在本发明中，所述第一开关S1和所述第二开关S2可为半导体开关元件，例如可为PMOS管或NMOS管。
本发明通过第一变换器20和第二变换器30的组合，将输出电压范围分为高压输出部分和低压输出部分来进行输出，同时配合所述电压切换电路40，可协调第一变换器20和第二变换器30的工作状态以及模式切换，从而可以同时可以满足输出电压调整范围和能效要求。
如图2所示，其示出了本发明的电源适配器的第二较佳实施例的结构。其中，本实施例中的电源适配器100-2与图1所示的电源适配器100-1的不同之处在于：所述电源适配器100-2还包括有第三变换器60，其是与所述第一变换器20电性连接。所述第三变换器60包括第三输出62，用以输出第三电压V3。相对应地，所述电压切换电路40还包括有第三切换电路(未图示)，所述第三切换电路的第一端是接收所述第三电压V3，且所述第三切换电路包含有第三开关，所述第三切换电路的第二端是与所述第一切换电路的第二端及所述第二切换电路的第二端电性连接。在本实施例中，所述第一电压V1例如可为更高的电压Hvo(例如40V)，所述第三电压例如可为20V，所述第二电压V2例如可为5V或9V或12V或15V。
如图3所示，其示出了本发明的电源适配器的第三较佳实施例的结构。其中，本实施例中所述第一变换器20包含半桥电路，所述第二变换器30为反激变换器。并且，当反激变换器工作时，功率因数校正电路10不工作；当功率因数校正电路10工作时，反激变换器不工作。在本实施例中，所述第一电压V1例如可为20V或40V或更高的电压Hvo，所述第二电压V2例如可为5V或9V或12V或15V。
如图4所示，其示出了本发明的电源适配器的第四较佳实施例的结构。其中，本实施例中所述第一变换器20包含LLC电路，所述第二变换器30为反激变换器。并且，当反激变换器(即第二变换器30)工作时，功率因数校正电路10不工作；当功率因数校正电路10工作时，反激变换器不工作。在本实施例中，所述第一电压V1例如可为20V或40V或更高的电压Hvo，所述第二电压V2例如可为5V或9V或12V或15V。
如图5所示，其示出了本发明的电源适配器的第五较佳实施例的结构。其中，本实施例中的电源适配器100-5与图4所示的电源适配器100-4的不同之处在于：所述第一变换器20还包含有第四输出24，用以输出第四电压V4。相对应地，所述电压切换电路40还包括第三切换电路(未图示)，所述第三切换电路的第一端是接收所述第四电压V4，且所述第三切换电路包含第三开关，所述第三切换电路的第二端与所述第一切换电路的第二端及所述第二切换电路的第二端电性连接。并且，当反激变换器(即第二变换器30)工作时，功率因数校正电路10不工作；当功率因数校正电路10工作时，反激变换器不工作。在本实施例中，所述第一电压V1例如可为40V或更高的电压Hvo，所述第三电压V3例如可为20V，所述第二电压V2例如可为5V或9V或12V或15V。在一实施例中，LLC电路包括一个变压器，变压器的副边绕组与半波整流电路和全波整流电路电气连接，第一输出端和第四输出端半波整流电路和全波整流电路分别电气连接(图中未示出)。
如图6所示，其示出了本发明的电源适配器的第六较佳实施例的结构。其中，本实施例中的电源适配器100-6与图4所示的电源适配器100-4的不同之处在于：所述电源适配器100-6还包括有第三变换器60，其是与所述第一变换器20电性连接，且所述第三变换器60包含有Buck电路。其中，所述第三变换器60包括有第三输出62，用以输出第三电压V3。相对应地，所述电压切换电路40还包括有第三切换电路(未图示)，所述第三切换电路的第一端是接收所述第三电压V3，且所述第三切换电路包含有第三开关，所述第三切换电路的第二端是与所述第一切换电路的第二端及所述第二切换电路的第二端电性连接。并且，当反激变换器(即第二变换器30)工作时，功率因数校正电路10不工作；当功率因数校正电路10工作时，反激变换器不工作。在本实施例中，所述第一电压V1例如可为40V或更高的电压Hvo，所述第四电压V4例如可为20V，所述第二电压V2例如可为5V或9V或12V或15V。
如图7所示，其示出了本发明的电源适配器的第七较佳实施例的结构。其中，本实施例中的电源适配器100-7与图4所示的电源适配器100-4的不同之处在于：所述第一变换器20为LLC电路和Buck电路24组成的变换器。并且，当反激变换器(即第二变换器30)工作时，功率因数校正电路10不工作；当功率因数校正电路10工作时，反激变换器不工作。在本实施例中，所述第一电压V1例如可为20V或40V或更高的电压Hvo，所述第二电压V2例如可为5V或9V或12V或15V。
下面将以图8所示的电压切换电路40为例，详细说明本发明的电压切换电路的结构及其对输出电压Vo的控制。
如图8所示，电压切换电路40的第一切换电路41的第一端E11是与例如图1的电源适配器100-1中的第一变换器20的第一输出端22电性连接并接收所述第一变换器20输出的第一电压V1，且所述第一切换电路41包含有第一开关S1。电压切换电路40的第二切换电路42的第一端E21是与例如图1的电源适配器100-1中的第二变换器30的第二输出端32电性连接并接收所述第二变换器30输出的第二电压V2，且所述第二切换电路42包含有第二开关S2。所述第一切换电路41的第二端E12与所述第二切换电路42的第二端E22电性连接形成切换端，切换端的电压为输出电压Vo。其中，当所述输出电压Vo需要从所述第一电压V1切换至所述第二电压V2时，可在控制所述第一切换电路41断开后，控制所述第二切换电路42导通，使所述输出电压Vo切换至所述第二电压V2。并且，在切换过程中，当所述第二切换电路42的所述第一端E21的电压大于一设定电压时，所述第二变换器30停止工作。
在本发明中，较佳地，当所述输出电压Vo需要从所述第一电压V1切换至所述第二电压V2时，在控制所述第一切换电路41断开后，还可包括控制所述输出电压Vo先降至第三电压，其中所述第三电压是小于所述第一电压V1及所述第二电压V2，再控制所述第二切换电路42导通，使所述输出电压Vo切换至所述第二电压V2。应当理解的是，当所述输出电压Vo需要从所述第二电压V2切换至所述第一电压V1时，与所述输出电压Vo需要从所述第一电压V1切换至所述第二电压V2时类似，在控制所述第二切换电路42断开后，也可包括控制所述输出电压Vo下降，所降至的电压可以与第三电压相同或者不同。在另一实施例中，当所述输出电压Vo需要从所述第二电压V2切换至所述第一电压V1时，所述输出电压Vo也可不下降。
在一实施例中，判断所述第二切换电路42的所述第一端E21的电压是否大于所述设定电压是通过直接检测所述第二切换电路42的所述第一端E21的电压来实现。
如图9所示，其示出了本发明的电源适配器的第一较佳应用实施例的结构。在图9中，第一开关S1和第二开关S2构成了如图8所示的电压切换电路。并且，图9中省略了与所述第一切换电路41的所述第一端E11电性连接的第一变换器的电路结构，而仅示出了与所述第二切换电路42的所述第一端E21电性连接的第二变换器的电路结构。在图9所示的实施例中，所述第二变换器例如可为反激变换器，其包含有变压器T，且所述变压器T包括原边绕组OW和副边绕组DW，所述副边绕组DW是与所述第二切换电路的所述第一端E21电性连接，例如，所述副边绕组DW的同名端通过二极管D2与所述第二切换电路的所述第一端E21耦接于节点N2，所述副边绕组DW的另一端通过电容C2耦接于所述节点N2，所述电容C2可设计为耐压大于一高压Hvo((例如可为但不局限于40V))。并且，在所述节点N2处还连接有过压保护电路，当所述过压保护电路检测到所述第二切换电路的所述第一端E21的电压大于一设定电压(例如可设定为但不局限于100V)时，所述过压保护电路会发送一控制信号SG以使反激变换器(即所述第二变换器)停止工作，例如，所述控制信号SG可发送至与所述变压器T的同名端耦接的控制开关Q1。所述变压器T的原边绕组OW一侧还包括有电感L、电阻R、电容C1和C3、以及二极管D1等部件。
如图10所示，其示出了本发明的电源适配器的第二较佳应用实施例的结构，与图9所示的实施例的不同之处在于：所述变压器T还包括辅助绕组AW，所述过压保护电路是通过检测所述辅助绕组AW上的电压判断所述第二切换电路的所述第一端E21的电压是否大于设定电压。当所述过压保护电路检测到所述辅助绕组AW上的电压大于一电压，可以换算得到第二切换电路的所述第一端E21的电压大于设定电压(例如可设定为但不局限于100V)时，所述过压保护电路会发送控制信号SG以使反激变换器(即所述第二变换器)停止工作，例如，所述控制信号SG可发送至控制开关Q1。其中，所述辅助绕组AW的同名端是通过二极管D3和电容C4接地，所述辅助绕组AW的另一端直接接地。应当理解的是，还可以有其他的方式判断所述第二切换电路的所述第一端E21的电压是否大于设定电压，本发明不限于此。
如图11所示，其示出了本发明的电源适配器的电压切换电路的工作波形。结合参考图1和图8，其中，当电源适配器上电(Power on)后，第一开关S1和第二开关S2都处于关闭状态，当用电负载接到电源适配器上并且通知电源适配器输出电压Vo为20V或者更高电压Hvo时，功率因数校正电路(PFC)和第一变换器20开始工作，并开通第一开关S1。当该用电设备断开后，接入另一需要求电压小于20V的用电设备前，第一开关S1断开，并对输出电压Vo进行放电，当输出电压Vo降低到略低于用电设备所需电压时，开通第二开关S2；当该用电设备断开后，第二开关S2关断，输出电压Vo被放电到0V。
本发明通过变换器的组合，将输出电压范围分为不同大小来输出，例如分为高压输出部分和低压输出部分，同时通过电压切换电路的控制来协调两个变换器的工作状态以及模式切换，从而可以同时可以满足输出电压调整范围和能效要求。
以上具体地示出和描述了本发明的示例性实施方式。应该理解，本发明不限于所公开的实施方式，相反，本发明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布置。

Claims (20)

1.一种电压切换电路，其特征在于，包括：
第一切换电路，所述第一切换电路的第一端与第一变换器的第一输出端电性连接并接收所述第一变换器输出的第一电压，所述第一切换电路包含第一开关；
第二切换电路，所述第二切换电路的第一端与第二变换器的第二输出端电性连接并接收所述第二变换器输出的第二电压，所述第二切换电路包含第二开关，所述第一切换电路的第二端与所述第二切换电路的第二端电性连接形成切换端，切换端的电压为输出电压；
当所述输出电压需要从所述第一电压切换至所述第二电压时，控制所述第一切换电路断开后，控制所述第二切换电路导通，所述输出电压切换至所述第二电压，并且在切换过程中，当所述第二切换电路的所述第一端的电压大于设定电压时，所述第二变换器停止工作。
2.根据权利要求1所述的电压切换电路，其特征在于，当所述输出电压需要从所述第一电压切换至所述第二电压时，控制所述第一切换电路断开后，还包括控制所述输出电压先降至第三电压，所述第三电压小于所述第一电压及所述第二电压，控制所述第二切换电路导通，所述输出电压切换至所述第二电压。
3.根据权利要求1所述的电压切换电路，其特征在于，所述第一开关和所述第二开关为半导体开关元件。
4.根据权利要求1所述的电压切换电路，其特征在于，所述第一电压大于第二电压。
5.根据权利要求1所述的电压切换电路，其特征在于，所述第一电压大于等于20V，所述第二电压为5V或9V或12V或15V。
6.根据权利要求1所述的电压切换电路，其特征在于，判断所述第二切换电路的所述第一端的电压是否大于设定电压是通过直接检测所述第二切换电路的所述第一端的电压来实现。
7.根据权利要求1所述的电压切换电路，其特征在于，所述第二变换器为反激变换器，包含变压器，所述变压器包括原边绕组和副边绕组，所述副边绕组与所述第二切换电路的所述第一端电性连接。
8.根据权利要求7所述的电压切换电路，其特征在于，所述变压器还包括辅助绕组，通过检测所述辅助绕组上的电压判断所述第二切换电路的所述第一端的电压是否大于设定电压。
9.根据权利要求1所述的电压切换电路，其特征在于，所述第一变换器包括LLC电路、半桥电路或者全桥电路。
10.一种电源适配器，其特征在于，包括：
功率因数校正电路，所述功率因数校正电路包括母线电容；
第一变换器，所述第一变换器的输入与所述母线电容电性连接，包括第一输出端，所述第一输出端的电压为第一电压；
第二变换器，所述第二变换器的输入与所述母线电容电性连接，包括第二输出端，所述第二输出端的电压为第二电压；
电压切换电路，包括第一切换电路和第二切换电路，所述第一切换电路的第一端接收所述第一电压，所述第一切换电路包含第一开关，所述第二切换电路的第一端接收所述第二电压，所述第二切换电路包含第二开关，所述第一切换电路的第二端与所述第二切换电路的第二端电性连接形成切换端，切换端的电压为输出电压。
11.根据权利要求10所述的电源适配器，其特征在于，还包括滤波器，与所述功率因数校正电路电性连接。
12.根据权利要求10所述的电源适配器，其特征在于，还包括第三变换器，所述第三变换器与所述第一变换器电性连接，包括第三输出，输出第三电压；
所述电压切换电路还包括第三切换电路，所述第三切换电路的第一端接收所述第三电压，所述第三切换电路包含第三开关，所述第三切换电路的第二端与所述第一切换电路的第二端及所述第二切换电路的第二端电性连接。
13.根据权利要求10所述的电源适配器，其特征在于，所述第一变换器还包含第四输出，输出第四电压；
所述电压切换电路还包括第三切换电路，所述第三切换电路的第一端接收所述第四电压，所述第三切换电路包含第三开关，所述第三切换电路的第二端与所述第一切换电路的第二端及所述第二切换电路的第二端电性连接。
14.根据权利要求10-13任一所述的电源适配器，其特征在于，所述第二变换器为反激变换器。
15.根据权利要求14所述的电源适配器，其特征在于，所述第一变换器包含LLC电路。
16.根据权利要求12所述的电源适配器，其特征在于，所述第三变换器包含Buck电路。
17.根据权利要求15所述的电源适配器，其特征在于，所述第一变换器为LLC电路和Buck电路组成的变换器。
18.根据权利要求14所述的电源适配器，其特征在于，所述第一变换器包含半桥电路或者全桥电路。
19.根据权利要求10所述的电源适配器，其特征在于，当所述输出电压需要从所述第一电压切换至所述第二电压时，控制所述第一切换电路断开后，控制所述第二切换电路导通，所述输出电压切换至所述第二电压，并且在切换过程中，当所述第二切换电路的所述第一端的电压大于设定电压时，所述第二变换器停止工作。
20.根据权利要求19所述的电源适配器，其特征在于，当所述输出电压需要从所述第一电压切换至所述第二电压时，控制所述第一切换电路断开后，还包括控制所述输出电压先降至第三电压，所述第三电压小于所述第一电压及所述第二电压，控制所述第二切换电路导通，所述输出电压切换至所述第二电压。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101399493A (zh) * 2007-09-27 2009-04-01 艾默生网络能源***有限公司 交直流整流装置
US9887564B2 (en) * 2014-02-13 2018-02-06 Infineon Technologies Austria Ag Switched mode power supply circuit
CN106602699B (zh) 2016-07-15 2020-06-26 矽力杰半导体技术(杭州)有限公司 电压切换电路及其控制方法、控制电路和usb pd器
CN108173338B (zh) 2016-12-07 2021-07-06 南京南瑞继保电气有限公司 一种铁路牵引所中自动切换母线电压的装置
KR20200112287A (ko) * 2019-03-21 2020-10-05 삼성전자주식회사 스위칭 레귤레이터 및 이를 포함하는 전자 장치
US10819143B1 (en) * 2019-10-09 2020-10-27 Acbel Polytech Inc. Redundant power supply device and redundant power supply device protection control method
WO2021185150A1 (zh) * 2020-03-18 2021-09-23 海信视像科技股份有限公司 显示装置及显示控制方法
CN113497564B (zh) * 2020-04-03 2023-08-18 台达电子企业管理（上海）有限公司 电源适配器及其控制方法
CN112332478B (zh) * 2020-10-22 2022-02-08 合肥联宝信息技术有限公司 一种电源***及电子设备
CN113648046A (zh) * 2021-08-10 2021-11-16 苏州艾科脉医疗技术有限公司 用于导管的高压发生电路及消融工具

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