电源装置

技术领域

本公开涉及一种电源装置，特别涉及一种包含两个辅助电路的电源装置。

背景技术

目前，消费性电子产品的快充协议标准中，要求对消费性电子产品进行充电的电源装置所提供的输出电压的范围大幅度增加，且输出功率亦大幅度上升。然而，对于具有宽范围输出电压的电源装置而言，当电源装置的输出电压需要大范围变化时，电源装置内的单一辅助电路对电源装置内的控制电路进行辅助供电时损耗较大，造成整体电源装置的损耗亦较大。

因此，如何发展一种电源装置来解决现有技术所面临的问题，实为本领域急需面对的课题。

发明内容

本公开的目的在于提供一种电源装置，于直流输入电压小于第一预设值时，由第一辅助电路提供恒定电压给控制电路，且于直流输入电压大于第二预设值且时，由第二辅助电路提供输出电压给控制电路。即代表，本公开的电源装置于直流输入电压处于不同电压范围时以不同的辅助电路进行辅助供电。本公开的电源装置利用两个辅助电路进行电压转换的分配，不需局限于利用单一辅助电路转换大范围电压，因此本公开的电源装置内的辅助电路的损耗较低，使整体电源装置的损耗较低。

为达上述目的，本公开的一优选实施例为提供一种电源装置，包含原边电路、副边电路、第一辅助电路、控制电路及第二辅助电路。原边电路接收直流输入电压，且包含原边绕组。副边绕组与原边绕组相互耦合。第一整流器件与副边绕组串联连接而形成第一串联支路，第一串联支路用于提供输出电压。第一辅助电路包含第一辅助绕组、第二整流器件、第一电容以及第一电压调整电路。第一辅助绕组与副边绕组及原边绕组相互耦合。第二整流器件与第一辅助绕组串联形成第二串联支路。第一电容与第二串联支路电性并联连接，第一电容两端的电压和输出电压成比例。第一电压调整电路包含输入端及输出端，第一电容跨接于第一电压调整电路的输入端，当电流流经第一电压调整电路时，第一电压调整电路的输出端提供第一恒定电压。第二辅助电路包含第二辅助绕组以及倍压电路。第二辅助绕组与副边绕组及原边绕组相互耦合。倍压电路包含输入端及输出端，倍压电路的输入端电性耦接于第二辅助绕组，倍压电路的输出端和第一电压调整电路的输出端相连并连接至控制电路，倍压电路的输出电压和直流输入电压成比例。当直流输入电压小于第一预设值时，第一辅助电路给控制电路供电，其中当直流输入电压大于第二预设值时，第二辅助电路给控制电路供电，其中第一预设值小于或等于第二预设值。

附图说明

图1为本公开第一实施例的电源装置的电路拓扑图。

图2为本公开第二实施例的电源装置的电路拓扑图。

图3为本公开第三实施例的电源装置的电路拓扑图。

图4为图1所示的电源装置的第二整流器件的细节电路结构图。

图5为图1所示的电源装置的第一实施例的第一电压调整电路的细节电路结构图。

图6为图1所示的电源装置的第二实施例的第一电压调整电路的细节电路结构图。

图7为图1所示的电源装置的第一实施例的倍压电路的细节电路结构图。

图8为图1所示的电源装置的第二实施例的倍压电路的细节电路结构图。

图9为图1所示的电源装置的第二辅助电路的另一实施例的细节电路结构图。

【附图标记列表】

1、1a、1b：电源装置

Vin+：输入正极

Vin-：输入负极

Vo+：输出正极

Vo-：输出负极

Vcc+：辅助输出正极

Vcc-：辅助输出负极

2：原边电路

Cin：输入电容

21：开关桥臂

Q1：上开关

Q2：下开关

22：原边绕组

221：第一端

222：第二端

C1：第二电容

A：主连接点

L1：第一电感

3：副边电路

31：副边绕组

311：第一端

312：第二端

32：第一整流器件

Co：输出电容

4：第一辅助电路

41：第一辅助绕组

411：第一端

412：第二端

42：第二整流器件

D1：二极管

C2：第一电容

43、43a：第一电压调整电路

M：调整开关

441：第一端

442：第二端

443：第三端

ZD1：齐纳二极管

R：调整电阻

C7：调整电容

5：第二辅助电路

51：第二辅助绕组

511：第一端

512：第二端

52、52a：倍压电路

C3：第一倍压电容

D2：第一倍压二极管

D3：第二倍压二极管

C4：第二倍压电容

C5：第三倍压电容

C6：第四倍压电容

D4：第三倍压二极管

D5：第四倍压二极管

B：第一倍压节点

C：第二倍压节点

53：第二电压调整电路

6：控制电路

具体实施方式

体现本公开特征与优点的一些典型实施例将在后段的说明中详细叙述。应理解的是本公开能够在不同的实施方式上具有各种的变化，其皆不脱离本公开的范围，且其中的说明及附图在本质上是当作说明使用，而非用于限制本公开。

请参阅图1，其为本公开第一实施例的电源装置的电路拓扑图。如图所示，电源装置1包含输入正极Vin+、输入负极Vin-、输出正极Vo+、输出负极Vo-、辅助输出正极Vcc+、辅助输出负极Vcc-、原边电路2、副边电路3、第一辅助电路4、第二辅助电路5及控制电路6。电源装置1经由输入正极Vin+及输入负极Vin-而接收外部电源所提供的直流输入电压，经由输出正极Vo+及输出负极Vo-而提供输出电压至负载(未图示)，并经由辅助输出正极Vcc+、辅助输出负极Vcc-而输出恒定电压至控制电路给控制电路6供电。

原边电路2包含输入电容Cin、开关桥臂21、原边绕组22及第二电容C1。输入电容Cin连接于输入正极Vin+及输入负极Vin-之间。开关桥臂21包含上开关Q1及下开关Q2，上开关Q1及下开关Q2串联连接于输入正极Vin+及输入负极Vin-之间，且与输入电容Cin并联连接，其中上开关Q1及下开关Q2之间的连接点形成主连接点A，其中开关桥臂21经由输入正极Vin+及输入负极Vin-接收外部电源所提供的直流输入电压，其中开关桥臂21更与输入电容并联连接。原边绕组22包含第一端221及第二端222。第二电容C1与原边绕组22串联连接而构成第三串联支路，第三串联支路电性耦接于下开关Q2的两端。原边绕组22的第一端221电性耦接于主连接点A，电容C1和原边绕组22的位置可以互换。

副边电路3包含副边绕组31、第一整流器件32及输出电容Co。副边绕组31与原边绕组22相互耦合，且包含第一端311及第二端312，副边绕组31的第二端312电性耦接于输出负极Vo-。第一整流器件32可为二极管或者MOSFET，MOSFET包括但不限于GAN MOSFET和SICMOSFET。第一整流器件32与副边绕组31串联连接而形成第一串联支路，其中第一串联支路经由输出正极Vo+及输出负极Vo-而提供输出电压至负载。于本实施例中，第一整流器件32连接于副边绕组31的第二端312和输出负极Vo-之间。在其它实施例中，第一整流器件也可以连接于副边绕组31的第一端311和输出正极Vo+之间。输出电容Co电性耦接于输出正极Vo+及输出负极Vo-之间，且与第一串联支路并联连接。

第一辅助电路4包含第一辅助绕组41、第二整流器件42、第一电容C2及第一电压调整电路43。第一辅助绕组41与副边绕组31及原边绕组22相互耦合，且包含第一端411及第二端412。第二整流器件42与第一辅助绕组41串联而形成第二串联支路。第一电容C2与第二串联支路并联连接。第一电容C2两端的电压和输出电压成比例。第一电压调整电路43包含输入正极、输入负极、输出正极及输出负极，其中输入正极及输入负极共同构成第一电压调整电路43的输入端，且输出正极及输出负极共同构成第一电压调整电路43的输出端，其中第一电容C2跨接于第一电压调整电路43的输入正极及输入负极之间，第一电压调整电路43的输出正极电性及输出负极电性耦接于控制电路6的输入端。于本实施例中，原边绕组22的第一端221、副边绕组31的第二端312及第一辅助绕组41的第二端412为同名端。当外部电源所提供的直流输入电压小于第一预设值时，由第一辅助电路4给控制电路6供电。于本实施例中，第一辅助绕组41的第一端411和第二整流器件42相连。在其它实施例中，第一辅助绕组的第二端412和第二整流器件相连。

第二辅助电路5包含第二辅助绕组51及倍压电路52。第二辅助绕组51与副边绕组31及原边绕组22相互耦合，且包含第一端511及第二端512。倍压电路52包含第一输入端、第二输入端、输出正极及输出负极，其中第一输入端及第二输入端共同构成倍压电路52的输入端，且输出正极及输出负极共同构成倍压电路52的输出端，倍压电路52的第一输入端电性耦接于第二辅助绕组51的第一端511，倍压电路52的第二输入端电性耦接于第二辅助绕组51的第二端512，倍压电路52的输出端与第一电压调整电路43的输出端相连接，且连接至控制电路6，且倍压电路52的输出正极电性耦接于第一电压调整电路43的输出正极，倍压电路52的输出负极电性耦接于第一电压调整电路43的输出负极。当外部电源所提供的直流输入电压大于第二预设值时，由第二辅助电路5给控制电路6供电，转换方式将于下详述。

当外部电源所提供的直流输入电压小于第一预设值时，一电流流经第一电压调整电路43，第一电压调整电路43的输出端提供第一恒定电压至控制电路6。其中电容C2两端的电压与副边电路3所提供的输出电压成比例。当外部电源所提供的直流输入电压大于第二预设值时，倍压电路52提供电压至控制电路6。其中倍压电路52所提供的输出电压与原边电路2所接收的直流输入电压成比例。于本实施例中，第一预设值小于或等于第二预设值。

由上可知，本公开的电源装置1于直流输入电压小于第一预设值时，由第一辅助电路4提供恒定电压给控制电路，且于直流输入电压大于第二预设值时，由第二辅助电路5提供输出电压给控制电路。即代表，本公开的电源装置1于直流输入电压处于不同电压范围时以不同的辅助电路供电，相较于传统电源装置使用单一的辅助电路进行辅助供电，本公开的电源装置1利用两个辅助电路进行电压转换的分配，不需局限于利用单一辅助电路转换大范围电压，因此本公开的电源装置1内的辅助电路的损耗较低，使整体电源装置1的损耗较低。

请参阅图2，其为本公开第二实施例的电源装置的电路拓扑图。本实施例的电源装置1a的原边电路2还包含第一电感L1，第一电感L1与第二电容C1串联。

于一些实施例中，原边电路2的第三串联支路的设置位置可不仅局限于电性耦接于下开关Q2的两端，如图3所示，其中图3为本公开第三实施例的电源装置的电路拓扑图。如图3所示，本实施例的电源装置1b的第二电容C1与原边绕组22所构成的第三串联支路电性耦接于上开关Q1的两端。原边绕组22的第二端222电性耦接于主连接点A，电容C1和原边绕组22的位置可以互换。

请参阅图4，其为图1所示的电源装置的第二整流器件的细节电路结构图。第二整流器件42为二极管D1。第二整流器件也可以为MOSFET。当然，图4所示二极管亦可应用于图2的电源装置1a及图3的电源装置1b的第二整流器件42中。

请参阅图5，其为图1所示的电源装置的第一实施例的第一电压调整电路的细节电路结构图。第一电压调整电路43包含调整开关M、齐纳二极管ZD1、调整电阻R及调整电容C7。调整开关M包含第一端441、第二端442及第三端443，调整开关M的第一端441电性耦接于第一电压调整电路43的输入正极，调整开关M的第三端443电性耦接于第一电压调整电路43的输出正极，进而电性耦接于控制电路6。齐纳二极管ZD1的阴极电性耦接于调整开关M的第二端442，齐纳二极管ZD1的的阳极电性耦接于第一电压调整电路43的输入负极。调整电阻R电性耦接于调整开关M的第二端442及第三端443之间。调整电容C7的两端分别电性耦接于第一电压调整电路43的输出正极及输出负极，进而分别电性耦接于控制电路6。图5中的调整开关可以为耗尽型MOSFET。于一些实施例中，调整开关可以为增强型MOSFET，如图6所示，其中图6为图1所示的电源装置的第二实施例的第一电压调整电路的细节电路结构图。本实施例的调整电阻R电性耦接于调整开关M的第一端441及第二端442之间。图6中的调整开关也可以为三极管。当然，图5及图6的第一电压调整电路的细节电路亦可应用于图2的电源装置1a及图3的电源装置1b的第一电压调整电路中。

请参阅图7，其为图1所示的电源装置的第一实施例的倍压电路的细节电路结构图。倍压电路52包含第一倍压电容C3、第一倍压二极管D2、第二倍压二极管D3及第二倍压电容C4。第一倍压电容C3的第一端电性耦接于倍压电路52的第一输入端，进而电性耦接于第二辅助绕组51的第一端511，第一倍压二极管D2的阴极电性耦接于第一倍压电容C3的第二端及第二倍压二极管D3的阳极，第一倍压二极管D2的阳极电性耦接于倍压电路52的第二输入端，进而电性耦接于第二辅助绕组51的第二端512，第二倍压二极管D3的阴极电性耦接于倍压电路52的输出正极，进而电性耦接于控制电路6。第二倍压电容C4的两端分别电性耦接于倍压电路52的输出正极及输出负极，进而分别电性耦接于控制电路6。

请参阅图8，其为图1所示的电源装置的第二实施例的倍压电路的细节电路结构图。倍压电路52a包含第三倍压电容C5、第四倍压电容C6、第三倍压二极管D4、第四倍压二极管D5。第三倍压电容C5及第四倍压电容C6串联连接以构成第一倍压支路，第一倍压支路电性耦接于倍压电路52a的输出正极及输出负极之间，进而电性耦接于控制电路6，且第三倍压电容C5及第四倍压电容C6之间的连接点构成第一倍压节点B，第一倍压节点B电性耦接于倍压电路52a的第二输入端，进而电性耦接于第二辅助绕组51的第二端512。第三倍压二极管D4的阳极及第四倍压二极管D5的阴极相连接以构成第二倍压支路，第二倍压支路中的第三倍压二极管D4的阴极电性耦接于倍压电路52a的输出正极，进而电性耦接于控制电路6，第二倍压支路中的第四倍压二极管D5的阳极电性耦接于倍压电路52a的输出负极，进而电性耦接于控制电路6，且第三倍压二极管D4及第四倍压二极管D5之间的连接点构成第二倍压节点C，第二倍压节点C电性耦接于倍压电路52a的第一输入端，进而电性耦接于第二辅助绕组51的第一端511。

于一些实施例中，第二辅助电路还可包含第二电压调整电路，如图9所示，其为图1所示的电源装置的第二辅助电路的另一实施例的细节电路结构图。倍压电路52经由第二调整电路53连接到控制电路6。当电流流经第二电压调整电路53时，第二电压调整电路53输出第二恒定电压，其中第二电压调整电路53的细节电路结构相似于图5所示的第一电压调整电路43或图6所示的第一电压调整电路43a，倍压电路52的细节电路结构可相似于图5所示的倍压电路52或图6所示的倍压电路52a，故于此不再赘述。

综上所述，本公开的电源装置于直流输入电压小于第一预设值时，由第一辅助电路提供恒定电压给控制电路，且于直流输入电压大于第二预设值时，由第二辅助电路提供输出电压给控制电路。即代表，本公开的电源装置于直流输入电压处于不同电压范围时以不同的辅助电路供电，利用两个辅助电路进行电压转换的分配，不需局限于利用单一辅助电路转换大范围电压，因此本公开的电源装置内的辅助电路的损耗较低，使整体电源装置的损耗较低。