一种开关电源、电源适配器及充电器制造技术

本发明专利技术提供一种开关电源、电源适配器及充电器，该开关电源包括电流型PWM控制单元、变压器、以及依次串联的直流供电电路和功率补偿辅助电路，电流型PWM控制单元包括电流检测端；直流供电电路的输入端连接辅助电压输出端，辅助电压输出端输出与开关电源的输出电压相关联的辅助电压，辅助电压用于判断输出电压与阈值电压的大小关系；当开关电源当前的输出电压不大于阈值电压时，功率补偿辅助电路产生直流电压，从而向电流检测端提供补偿电平；否则不向电流检测端提供补偿电平。本发明专利技术使得在输出较低电压时,保证即使出现短路等故障，输出电流也不会过大，同时在输出较高电压时也能输出额定的最大限制功率。

【技术实现步骤摘要】
一种开关电源、电源适配器及充电器
本专利技术涉及电源领域，具体涉及一种开关电源、电源适配器及充电器。
技术介绍
带有变压器的开关电源广泛应用于电子产品中，例如电源适配器或充电器。在一些情况下，当开关电源的负载过载或者短路的情况下，有可能会导致开关电源输出电流超出额定范围，从而可能造成安全隐患。为了解决上述安全问题，国际电工委员会(IEC)规定了限功率电源(LPS)需要满足的测试，例如，对于某类电源而言：输出开路电压不超过30Vdc，输出最大短路电流不能超过8A，输出最大功率不超过100VA。现有技术中，通常有以下几种方式以满足LPS测试，或者以应对与该LPS测试相应场景的安全问题：(1)在开关电源次级绕组输出回路上串联PTC电阻。但是，功率回路串联PTC电阻会降低电源转换器的效率，这将使得电源转换器无法满足六级能效率要求。(2)在开关电源次级绕组输出回路上串联熔断保险丝。但是，由于是熔断后的保险丝不可恢复，使得产品可靠性降低，影响电源转换器的售后品质。(3)采用两级过流保护电路。在开关电源次级绕组的输出回路串联电流采样电阻，另外增加比较器等外围器件以进行第二级的过流保护，但是这样不利于产品小型化设计，同时会增成本。为了提高安全性以及满足LPS测试，中国专利文献CN101783595B公开了一种反激式电源过功率补偿的方法，其
技术介绍
的实施例分别介绍了以下两个方案：1、如该专利文献图3所示，通过从变压器初级绕组的输入电压引入补偿电平到PWM芯片的电流检测引脚CS，从而实现对PWM芯片的功率补偿；但是这种功率补偿一直持续。2、如该专利文献图4所示，当检测到输出电压Vout增大时，打开功率补偿电路。随着消费电子发展，5G与大容量电池的应用，高功率密度的超级快充开关电源的市场需求越来越大，例如宽输出电压(5V-24V)且输出功率大于50W的快充充电器或适配器。然而，对于这些宽输出范围的开关电源而言，这种功率补偿方法并不合适。
技术实现思路
基于上述现状，本专利技术的主要目的在于提供一种开关电源、电源适配器及充电器，使得在输出较低电压时即使出现短路等故障，输出电流也不会过大，从而提高产品安全性能，同时在输出较高电压时也能输出额定的最大限制功率。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：一种开关电源，包括电流型PWM控制单元和变压器，所述电流型PWM控制单元包括电流检测端Is；所述电流检测端Is用于检测所述变压器的初级绕组电流，从而控制功率传输；所述开关电源还包括依次串联的直流供电电路和功率补偿辅助电路，所述直流供电电路的输入端连接辅助电压输出端，所述辅助电压输出端输出与所述开关电源的输出电压v0相关联的辅助电压Vi；所述功率补偿辅助电路的输出端与电流检测端Is连接；所述功率补偿辅助电路，用于判断所述直流供电电路的输出电压，即当所述开关电源当前的输出电压V0不大于阈值电压时，所述功率补偿辅助电路产生直流电压，从而向所述电流检测端Is提供补偿电平；当所述开关电源当前的输出电压V0大于阈值电压时，所述功率补偿辅助电路不产生所述直流电压，从而不向所述电流检测端Is提供补偿电平；其中，所述阈值电压在所述开关电源的输出电压范围内。优选的，所述变压器还包括第一辅助绕组和第二辅助绕组；第一辅助绕组，具有第一辅助电压输出端，用于产生与输出电压V0相关联的第一辅助电压VL；第二辅助绕组，具有第二辅助电压输出端，用于产生与输出电压V0相关联的第二辅助电压VH，所述第一辅助电压VL小于第二辅助电压VH；所述功率补偿辅助电路包括开关K、比较器A1和电平产生电路；所述直流供电电路包括第一电路、第二电路和第三电路；所述第一电路的输入端连接第一辅助电压输出端或第二辅助电压输出端，所述第一直电路的输出端、开关和电平产生电路和电流检测端Is依次连接；所述第三电路的输入端连接第一辅助电压输出端，输出端连接所述比较器A1的第一输入端；所述第二电路的输入端连接第二辅助电压输出端，输出端连接所述比较器A1的第二输入端；所述比较器A1用于对所述第三电路输出的电压和所述第二电路输出的电压进行比较，当所述开关电源当前的输出电压不大于阈值电压时，输出控制信号控制开关K导通，所述电平产生电路产生输出电压，从而向所述电流检测端提供补偿电平；当所述开关电源当前的输出电压大于阈值电压时，输出控制信号控制开关K断开，所述电平产生电路产生不输出电压，从而不向所述电流检测端提供补偿电平。优选的，所述功率补偿辅助电路包括P型半导体开关管，所述直流供电电路分别向所述P型半导体开关管的电流流入端和控制端提供第二电压VA和第一电压VB，所述第二电压VA和第一电压VB至少一者与所述开关电源当前的输出电压V0相关；当所述开关电源当前的输出电压V0不大于阈值电压时，所述第二电压VA与第一电压VB的差值大于所述P型半导体开关管的电流流入端和控制端之间的导通电压，所述P型半导体开关管导通，所述功率补偿辅助电路产生直流电压，从而向所述电流检测端提供补偿电平；当所述开关电源当前的输出电压V0大于阈值电压时，所述第二电压VA与第一电压VB的差值小于所述P型半导体开关管的电流流入端和控制端之间的导通电压，所述P型半导体开关管关断，所述功率补偿辅助电路不产生直流电压，从而不向所述电流检测端提供补偿电平。优选的，所述P型半导体开关管包括PNP三极管或P沟道场效应管；所述PNP三极管的电流流入端、控制端分别为发射极和基极；所述P沟道场效应管的电流流入端、控制端分别为源极和栅极。优选的，所述功率补偿辅助电路还包括电阻分压模块，所述电阻分压模块包括第一电阻R1和第二电阻R2，所述PNP三极管的集电极通过所述第二电阻与所述电流检测端Is连接，所述电流检测端Is通过所述第一电阻与所述变压器的初级绕组的采样电阻Rs连接；当所述PNP三极管Q2导通时，第二电压VA通过在所述第一电阻R1、第二电阻R2上施加电压而对向所述电流检测端提供补偿电平。优选的，所述变压器还包括第一辅助绕组和第二辅助绕组，第一辅助绕组，用于产生与输出电压相关联的第一辅助电压VL；第二辅助绕组，用于产生与输出电压相关联的第二辅助电压VH，所述第一辅助电压VL小于第二辅助电压VH；所述直流供电电路包括第一直流供电电路和第二直流供电电路，所述第一直流供电电路用于根据输入的所述第一辅助电压VL输出第一电压VB；所述第二直流供电电路用于根据输入的第二辅助电压VH输出第二电压VA。优选的，所述第二直流供电电路包括第三电阻R3、N沟道MOS管Q3、第一稳压二极管ZD1、电容C1，第一直流供电电路包括第二稳压二极管ZD2；所述第二辅助电压VH通过第三电阻R3和第一稳压二极管ZD1接地，且所述第一稳压二极管ZD1的阳极接地；N沟道MOS管Q3的漏极、栅极和源极分别与所述第二辅助电压VH、所述第一稳压二极管ZD1的阴极、所述PNP三极管Q2的发射极连接，其中，所述PNP三极管Q2的发射极输出所述第二电压VA；所述第一辅助电压VL通过所述第二稳压二极管ZD2与所述PNP三极管Q2的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种开关电源，包括电流型PWM控制单元和变压器，所述电流型PWM控制单元包括电流检测端；所述电流检测端用于检测所述变压器的初级绕组电流，从而控制功率传输；其特征在于，/n所述开关电源还包括依次串联的直流供电电路和功率补偿辅助电路，所述直流供电电路的输入端连接辅助电压输出端，所述辅助电压输出端输出与所述开关电源的输出电压相关联的辅助电压，所述功率补偿辅助电路的输出端与电流检测端连接；/n所述功率补偿辅助电路，用于判断所述直流供电电路的输出电压，即当所述开关电源当前的输出电压不大于阈值电压时，所述功率补偿辅助电路产生直流电压，从而向所述电流检测端提供补偿电平；当所述开关电源当前的输出电压大于阈值电压时，所述功率补偿辅助电路不产生所述直流电压，从而不向所述电流检测端提供补偿电平；/n其中，所述阈值电压在所述开关电源的输出电压范围内。/n

【技术特征摘要】
1.一种开关电源，包括电流型PWM控制单元和变压器，所述电流型PWM控制单元包括电流检测端；所述电流检测端用于检测所述变压器的初级绕组电流，从而控制功率传输；其特征在于，
所述开关电源还包括依次串联的直流供电电路和功率补偿辅助电路，所述直流供电电路的输入端连接辅助电压输出端，所述辅助电压输出端输出与所述开关电源的输出电压相关联的辅助电压，所述功率补偿辅助电路的输出端与电流检测端连接；
所述功率补偿辅助电路，用于判断所述直流供电电路的输出电压，即当所述开关电源当前的输出电压不大于阈值电压时，所述功率补偿辅助电路产生直流电压，从而向所述电流检测端提供补偿电平；当所述开关电源当前的输出电压大于阈值电压时，所述功率补偿辅助电路不产生所述直流电压，从而不向所述电流检测端提供补偿电平；
其中，所述阈值电压在所述开关电源的输出电压范围内。


2.根据权利要求1所述的开关电源，其特征在于，
所述变压器还包括第一辅助绕组和第二辅助绕组；第一辅助绕组，具有第一辅助电压输出端，用于产生与输出电压相关联的第一辅助电压；第二辅助绕组，具有第二辅助电压输出端，用于产生与输出电压相关联的第二辅助电压，所述第一辅助电压小于第二辅助电压；
所述功率补偿辅助电路包括开关、比较器和电平产生电路；所述直流供电电路包括第一电路、第二电路和第三电路；所述第一电路的输入端连接第一辅助电压输出端或第二辅助电压输出端，所述第一直电路的输出端、开关和电平产生电路和电流检测端依次连接；所述第三电路的输入端连接第一辅助电压输出端，输出端连接所述比较器的第一输入端；所述第二电路的输入端连接第二辅助电压输出端，输出端连接所述比较器的第二输入端；所述比较器用于对所述第三电路输出的电压和所述第二电路输出的电压进行比较，当所述开关电源当前的输出电压不大于阈值电压时，输出控制信号控制开关导通，所述电平产生电路产生输出电压，从而向所述电流检测端提供补偿电平；当所述开关电源当前的输出电压大于阈值电压时，输出控制信号控制开关断开，所述电平产生电路产生不输出电压，从而不向所述电流检测端提供补偿电平。


3.根据权利要求1所述的开关电源，其特征在于，
所述功率补偿辅助电路包括P型半导体开关管，所述直流供电电路分别向所述P型半导体开关管的电流流入端和控制端提供第二电压和第一电压，所述第二电压和第一电压至少一者与所述开关电源当前的输出电压相关；
当所述开关电源当前的输出电压不大于阈值电压时，所述第二电压与第一电压的差值大于所述P型半导体开关管的电流流入端和控制端之间的导通电压，所述P型半导体开关管导通，所述功率补偿辅助电路产生直流电压，从而向所述电流检测端提供补偿电平；
当所述开关电源当前的输出电压大于阈值电压时，所述第二电压与第一电压的差值小于所述P型半导体开关管的电流流入端和控制端之间的导通电压，所述P型半导体开关管关断，所述功率补偿辅助电路不产生直流电压，从而不向所述电流检测端提供补偿电平。


4.根据权利要求3所述的开关电源，其特征在于，
所述P型半导体开关管包括PNP三极管或P沟道场效应管；
所述PNP三极管的电流流入端、控制端分别为发射极和基极；
所述P沟道场效应管的电流流入端、控制端分别为源极和栅极。


5.根据权利要求3所述的开关电源，其特征在于，
所述功率补偿辅助电路还包括电阻分压模块，所述电阻分压模块包括第一电阻...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖民利，
申请(专利权)人：深圳市航嘉驰源电气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44