一种电源自主管理适配器电路及充电控制方法技术

本发明专利技术公开了一种电源自主管理适配器电路及充电控制方法，包括交流‑直流电压变换电路、直流非稳压变换电路、直流精准调压电路、通信控制电路。交流‑直流电压变换电路将输入的电网交流电压转化为直流电压，输入到直流非稳压变换电路中，直流非稳压变换电路实现直流高电压至低电压非稳压变换，直流非稳压变换电路输出信号作为直流精准调压电路的输入信号，直流精准调压电路根据充电设备确定恒定的电压输出；通信控制电路实现通信功能以及对交流‑直流电压变换电路、直流非稳压变换电路和直流精准调压电路进行控制。本电路减小了损耗，消除了充电芯片过热对设备导致的隐患，实现了对设备供电的实时控制，具有相当好的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种电源自主管理适配器电路及充电控制方法
本专利技术属于电源
，更具体地，涉及一种电源自主管理适配器电路及充电控制方法。
技术介绍
传统的便携式计算机电源中普遍采用的时硅基功率器件，经过近几十年的长足发展，其性能已经接近其理论的极限，逐渐不能满足目前对计算机电源高效、高功率密度、轻量化的要求，成为制约未来计算机电源技术发展的瓶颈之一。此外，传统的便携式计算机充电器普遍采用两级式拓扑结构，在便携式计算机内部还需要一级DC-DC进行锂电池充电控制，在采用3C大电流快充的情况下这一级DC-DC的发热会很严重，导致便携式计算机发热，严重影响了整体的性能。当前便携式计算机电源管理技术目前还处于比较分散的状态，虽然有部分功能实现高密度耦合，但远达不到用户需要的目的，电源管理需要硬件的支持，因此亟需研制基于新材料的高效高可靠硬件电路。
技术实现思路
针对现有技术的缺陷，本专利技术的目的在于提供一种电源自主管理适配器电路及充电控制方法，旨在解决目前便携计算机在3C大电流快充电情况下主机内部发热以及电源供电不能满足实时控制的问题。为实现上述目的，本专利技术一方面提供了一种基于数字控制的电源自主管理适配器电路，包括交流-直流电压变换电路、直流非稳压变换电路、直流精准调压电路、通信控制电路四个部分；交流-直流电压变换电路将输入的电网交流电压转化为直流电压，输入到直流非稳压变换电路中，直流非稳压变换电路实现直流高电压至低电压非稳压变换，直流非稳压变换电路输出信号作为直流精准调压电路的输入信号，直流精准调压电路根据充电设备确定恒定的电压输出；通信控制电路实现通信功能以及对交流-直流电压变换电路、直流非稳压变换电路和直流精准调压电路进行控制。进一步地，交流-直流电压变换电路包括EMI滤波模块、整流模块、BOOST功率因数校正模块和输出滤波模块；EMI滤波模块通过电容器和电感滤除交流电压中的干扰信号，整流模块实现交流-直流电压变换，将交流电压转化为直流电压；BOOST功率因数校正模块将整流模块输出的直流电压进行升压以及功率因数的校正，再通过输出滤波模块进行滤波得到输出。进一步地，直流非稳压变换电路包括开关逆变模块、谐振网络模块，平面变压器和同步整流模块；开关逆变模块和同步整流模块的开关管导通时序由通信控制电路控制，每个工作周期导通时序差在初始设定值的基础上，通过PID计算进行预测，作为下一个周期通信控制电路PWM驱动输出依据，实现直流高电压至低电压非稳压变换。进一步地，直流精准调压电路为BUCK-BOOST型电路，具备多路输出，实现输出电压电流精准调节，在通信控制电路未改变电路参数时，保持电压或电流输出值不变。进一步地，通信控制电路包括DSP控制器、经由I2C通信接口连接的SMBUS总线；DSP控制器通过I2C通信接口与SMBUS总线相连，SMBUS总线连接至主机；电源自主管理适配器电路由DSP控制器进行控制，通过SMBUS总线实现与主机的通信交互功能；主机完成对电池供电的参数的测量、计算、控制功能，并通过SMBUS总线把电路设定参数传递到DSP控制器。本专利技术另一方面提供了基于上述电源自主管理适配器电路的充电控制方法，根据充电设备的状态来确定充电参数，并选择充电方式；充电设备电量低时，DSP控制器控制适配器电路输出3C大电流，适配器电路工作在恒流CC充电模式；充电设备电量高时，保持适配器电路输出电压不变，逐渐减小输出电流，直至满电量，适配器电路工作在恒压CV充电模式；状态异常处理，限制适配器电路电流和电压输出或停止对充电设备充电；充电设备的状态由主机读取，并由SMBUS总线通过I2C通信接口与DSP控制器通信并更改适配器电路控制参数。其中，电源自主管理适配器电路的自主管理具有多种工作模式和多路输出，根据输入的交流电压、电路外接负载的变化，控制多工作模式间的切换和适配器电路工作状态；根据充电设备的功率匹配控制直流精准调压电路多路电压与电流输出。通过本专利技术所构思的以上技术方案，与现有技术相比，能够取得以下有益效果：1、本专利技术提供的电源自主管理适配器电路采用多级电路结构设计，具备多路输出，消除传统适配器电路因大电流散热对充电设备造成的隐患；2、本专利技术提供的基于电源自主管理适配器电路的充电控制方法优化控制策略，由主机对电池状态和系统功耗进行检测预估，通过SMBUS总线与DSP控制器交互，达到即时控制，延长电池使用寿命；3、本专利技术提供的基于电源自主管理适配器电路的充电控制方法控制电路采用单一微处理器，结构简单，稳定性高，交互性好；4、本专利技术提供的基于电源自主管理适配器电路的充电控制方法适配器电路在DSP控制下的自主管理，在主机设备未参与控制的情况下，根据输入电压、负载变化，控制电路在多种工作模式间的切换并改变适配器电路工作状态，能够满足更多的应用场合。附图说明图1是本专利技术提供的电源自主管理适配器电路的结构示意图；图2是本专利技术提供的基于电源自主管理适配器电路的充电控制方法的示意图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。此外，下面所描述的本专利技术各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间不构成冲突就可以相互组合。本专利技术提供了一种电源自主管理适配器电路。如图1所示，电源自主管理适配器电路包括交流-直流电压变换电路、直流非稳压变换电路、直流精准调压电路、通信控制电路四个部分；交流-直流电压变换电路将输入的电网交流电压转化为直流电压，输入到直流非稳压变换电路中，直流非稳压变换电路实现直流高电压至低电压非稳压变换，直流非稳压变换电路输出信号作为直流精准调压电路的输入信号，直流精准调压电路根据充电设备确定恒定的电压输出；通信控制电路实现通信功能以及对交流-直流电压变换电路、直流非稳压变换电路和直流精准调压电路进行控制。电路工作后各部分的工作状态均会通过SMBUS总线汇总传递，控制器以及主机设备可以读取其中的信息，并根据工作状态以及工作需要的不同来调整电路的工作模式达到较优的匹配。具体地，交流-直流电压变换电路包括EMI滤波模块、整流模块、BOOST功率因数校正模块和输出滤波模块；EMI滤波模块通过电容器和电感滤除交流电压中的干扰信号，整流模块实现交流-直流电压变换，将交流电压转化为直流电压；BOOST功率因数校正模块将整流模块输出的直流电压进行升压以及功率因数的校正，再通过输出滤波模块进行滤波得到输出。具体地，直流非稳压变换电路包括开关逆变模块、谐振网络模块，平面变压器和同步整流模块；开关逆变模块和同步整流模块的开关管导通时序由通信控制电路控制，每个工作周期导通时序差在初始设定值的基础上，通过PID计算进行预测，作为下一个周期通信控制电路PWM驱动输出依据，实现直流高电压至低电压非稳压变换。具体地，直流精准调压电路为BUCK-BOOST型电路，具备多路输出，实本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电源自主管理适配器电路，其特征在于，包括交流-直流电压变换电路、直流非稳压变换电路、直流精准调压电路和通信控制电路；所述交流-直流电压变换电路将输入的电网交流电压转化为直流电压，输入到直流非稳压变换电路中，直流非稳压变换电路实现直流高电压至低电压非稳压变换，所述直流非稳压变换电路输出信号作为直流精准调压电路的输入信号，所述直流精准调压电路根据充电设备确定恒定的电压输出；所述通信控制电路实现通信功能以及对交流-直流电压变换电路、直流非稳压变换电路和直流精准调压电路进行控制。/n

【技术特征摘要】
1.一种电源自主管理适配器电路，其特征在于，包括交流-直流电压变换电路、直流非稳压变换电路、直流精准调压电路和通信控制电路；所述交流-直流电压变换电路将输入的电网交流电压转化为直流电压，输入到直流非稳压变换电路中，直流非稳压变换电路实现直流高电压至低电压非稳压变换，所述直流非稳压变换电路输出信号作为直流精准调压电路的输入信号，所述直流精准调压电路根据充电设备确定恒定的电压输出；所述通信控制电路实现通信功能以及对交流-直流电压变换电路、直流非稳压变换电路和直流精准调压电路进行控制。


2.根据权利要求1所述的电源自主管理适配器电路，其特征在于，所述交流-直流电压变换电路包括EMI滤波模块、整流模块、BOOST功率因数校正模块和输出滤波模块；所述EMI滤波模块通过电容器和电感滤除交流电压中的干扰信号，整流模块实现交流-直流电压变换，将交流电压转化为直流电压；所述BOOST功率因数校正模块将整流模块输出的直流电压进行升压以及功率因数的校正，再通过所述输出滤波模块进行滤波得到输出。


3.根据权利要求1所述的电源自主管理适配器电路，其特征在于，所述直流非稳压变换电路包括开关逆变模块、谐振网络模块，平面变压器和同步整流模块；所述开关逆变模块和同步整流模块的开关管导通时序由通信控制电路控制，每个工作周期导通时序差在初始设定值的基础上，通过PID计算进行预测，作为下一个周期通信控制电路PWM驱动输出依据，实现直流高电压至低电压非稳压变换。


4.根据权利要求1所述的电源自主管理适配器电路，其特征在于，所述直流精准调压...

【专利技术属性】
技术研发人员：童乔凌，姜宇航，李林凯，艾迪，申高帅，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42