一种电源适配器及具有该电源适配器的电源系统

摘要

本发明公开了一种电源适配器及具有该电源适配器的电源系统，其中，所述电源适配器包括：第一直流转换输出去路，第二直流转换输出去路，开关支路，采样使能支路和显示支路；所述第一直流转换输出去路与第二直流转换输出去路并联于交流输入端侧的整流器输出端与所述开关支路一端；所述开关支路另一端接负载输出端；所述采样使能支路连接于所述第二直流转换输出去路的使能输入端与所述负载输出端之间；所述显示支路一端与所述负载输出端相连，另一端接地。本发明通过双路直流转换输出去路为负载提供输出电压，从而使得电源适配器的带载能力提高，且通过发光提示显示电源适配器所带负载的供电状态是否正常。

说明书

技术领域

本发明涉及电力电子技术领域，特别涉及一种电源适配器及具有该电源 适配器的电源系统。

背景技术

随着电力电子技术的不断发展及其生产工艺的不断提升，各类电子产品 层出不穷。与此同时，为了能够满足多种终端供电的需要，各种电源产品及 其适配器也应用而生。通常电源适配器是小型便携式电子设备及电子电器的 供电电源变换设备，一般由外壳、电源变压器和整流电路组成，按其输出类 型可分为交流输出型和直流输出型；按连接方式可分为插墙式和桌面式等。

然而，在发明人设计电源适配器产品过程中，发现现有技术中至少存在 如下问题：

现有电源适配器带载能力有限，且无法显示电源适配器所带负载的供电 状态。

发明内容

鉴于上述问题，提出了本发明以便提供一种克服上述问题或者至少部分 地解决上述问题的，本发明的技术方案是这样实现的：

一方面，本发明提供了一种电源适配器，包括：第一直流转换输出去路， 第二直流转换输出去路，开关支路，采样使能支路和显示支路；

所述第一直流转换输出去路与第二直流转换输出去路并联于交流输入端 侧的整流器输出端与所述开关支路一端；

所述开关支路另一端接负载输出端；

所述采样使能支路连接于所述第二直流转换输出去路的使能输入端与所 述负载输出端之间；

所述显示支路一端与所述负载输出端相连，另一端接地。

优选地，该适配器还包括：异常报警支路；所述异常报警支路一端与所 述第一直流转换输出去路和所述第二直流转换输出去路的输出端相连，另一 端与所述负载输出端相连。

优选地，所述第一直流转换输出去路包括：第三分压电阻R3，第五分压 电阻R5，第一输入电容CIN1，第一电感L1，第一直流转直流芯片U1，第 一输出分压电阻R1，第二输出分压电阻R2，第一输出电容COUT1，第一防 反向二极管D1；

所述第三分压电阻R3一端与所述整流器输出端相连，另一端分别与所 述第五分压电阻R5一端，所述直流转直流芯片U1管脚EN相连；所述第五 分压电阻R5另一端接地；

所述第一输入电容CIN1一端分别与所述整流器输出端，所述直流转直 流芯片U1管脚IN，所述第一电感L1一端相连，另一端接地；

所述第一电感L1另一端接所述直流转直流芯片U1管脚SW；

所述第一输出分压电阻R1一端分别与所述第二输出分压电阻R2一端， 所述第一直流转直流芯片U1管脚FB相连，所述第一输出分压电阻R1另一 端接地；

所述第二输出分压电阻R2另一端分别与所述第一直流转直流芯片U1 管脚OUT，所述第一输出电容COUT1一端，所述第一防反向二极管D1正 极端相连；

所述第一输出电容COUT1另一端接地；所述第一防反向二极管D1负极 端与所述开关支路一端相连。

优选地，所述第二直流转换输出去路包括：第二输入电容CIN2，第二电 感L2，第二直流转直流芯片U5，第六输出分压电阻R6，第十输出分压电阻 R10，第二输出电容COUT2，第三防反向二极管D3；

所述第二输入电容CIN2一端分别与所述整流器输出端，所述第二直流 转直流芯片U5管脚IN，所述第二电感L2一端相连，第二输入电容CIN2另 一端接地；

所述第二电感L2另一端接所述直流转直流芯片U1管脚SW；

所述第六输出分压电阻R6一端分别与所述第十输出分压电阻R10一端， 所述第二直流转直流芯片U5管脚FB相连，所述第六输出分压电阻R6另一 端接地；

所述第十输出分压电阻R10另一端分别与所述第二直流转直流芯片U5 管脚OUT，所述第二输出电容COUT2一端，所述第三防反向二极管D3正 极端相连；

所述第二输出电容COUT2另一端接地；所述第三防反向二极管D3负极 端与所述开关支路一端相连；

所述第二直流转直流芯片U5管脚EN与所述采样使能支路相连。

优选地，所述开关支路包括：第一开关管Q1，第二开关管Q2，第七电 阻R7，第十四电阻R14；

所述第一开关管Q1管脚B与所述第十四电阻R14一端相连，所述第一 开关管Q1管脚C分别与所述第七电阻R7一端，所述第二开关管Q2管脚1 相连，所述第一开关管Q1管脚E接地；

所述第十四电阻R14另一端接所述第一防反向二极管D1负极端；

所述第七电阻R7另一端分别接所述第一防反向二极管D1负极端，所述 开关管Q2的管脚2；

所述第二开关管Q2管脚3接所述负载输出端。

优选地，所述采样使能支路包括：第十三电阻R13，第十五电阻R15， 第十六电阻R16，第一运放U7-B和稳压二极管D2；

所述第十五电阻R15一端接地，另一端接所述第十六电阻R16一端；

所述第十六电阻R16另一端接所述负载输出端；

所述第一运放U7-B同相输入端5分别接所述第十三电阻R13一端，所 述稳压二极管D2负极端；所述第一运放U7-B反相输入端6分别接所述第十 五电阻R15与所述第十六电阻R16连接端；所述第一运放U7-B输出端7接 所述第二直流转直流芯片U5管脚EN；

所述十三电阻R13另一端分别接所述第一防反向二极管D1负极端；

所述稳压二极管D2正极端接地。

优选地，所述显示支路包括：第十八电阻R18，第一发光二极管LED1；

所述第十八电阻R18一端接所述负载输出端，所述第十八电阻R18另一 端接所述第一发光二极管LED1正极端；所述第一发光二极管LED1负极端 接地。

优选地，所述异常报警支路包括：第四电阻R4，第八电阻R8，第九电 阻R9，第十七电阻R17，第三开关管Q3，第四开关管Q4，第二运放U7-A 和第二发光二极管LED2；

所述第四电阻R4一端与所述第二运放U7-A输出端1相连；所述第四电 阻R4另一端分别接所述第三开关管Q3管脚B，所述第四开关管Q4管脚B 相连；

所述第二运放U7-A反相输入端2与所述第八电阻R8和第九电阻R9的 连接端相连；所述第二运放U7-A同相输入端3分别与所述稳压二极管D2 负极端，所述第一运放U7-B的同相输入端5相连；

所述第三开关管Q3管脚E接地，所述第三开关管Q3管脚C与所述第 十四电阻R14与所述第一开关管Q1管脚B连接端相连；

所述第四开关管Q4管脚E接地，所述第四开关管Q4管脚C与所述第 二发光二极管LED2负极端相连；

所述第二发光二极管LED2正极端与所述第十七电阻R17一端相连；

所述第十七电阻R17另一端与所述第一防反向二极管D1负极端相连；

所述第八电阻一端与所述负载输出端相连，所述第八电阻另一端分别与 所述第九电阻一端，所述第二运放U7-A反相输入端2相连；

所述第九电阻另一端接地。

优选地，该适配器还包括：变压器和整流器；

所述变压器一端与所述交流输入端相连，所述变压器将经过其变压处理 后的信号输出到所述整理器；

所述整流器将所述接收到的信号，经过整流处理，输出到所述第一直流 转换输出去路与所述第二直流转换输出去路。

本发明提供了一种电源系统，包括：如上所述任一项电源适配器。

本发明的技术方案通过双路直流转换输出去路为负载提供输出电压，从 而使得电源适配器的带载能力提高，且通过发光提示显示电源适配器所带负 载的供电状态是否正常。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种电源适配器结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种电源适配器电路图；

图3为本发明实施例提供的一种电源系统结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发 明实施方式作进一步地详细描述。

如图1为所示为本发明实施例提供的一种电源适配器；该电源适配器包 括：第一直流转换输出去路，第二直流转换输出去路，开关支路，采样使能 支路和显示支路；

所述第一直流转换输出去路与第二直流转换输出去路并联于交流输入端 侧的整流器输出端与所述开关支路一端；

所述开关支路另一端接负载输出端；

所述采样使能支路连接于所述第二直流转换输出去路的使能输入端与所 述负载输出端之间；

所述显示支路一端与所述负载输出端相连，另一端接地。

需要说明的是，该适配器还包括：异常报警支路；所述异常报警支路一 端与所述第一直流转换输出去路和所述第二直流转换输出去路的输出端相 连，另一端与所述负载输出端相连。

其中，所述第一直流转换输出去路包括：第三分压电阻R3，第五分压电 阻R5，第一输入电容CIN1，第一电感L1，第一直流转直流芯片U1，第一 输出分压电阻R1，第二输出分压电阻R2，第一输出电容COUT1，第一防反 向二极管D1；

所述第三分压电阻R3一端与所述整流器输出端相连，另一端分别与所 述第五分压电阻R5一端，所述直流转直流芯片U1管脚EN相连；所述第五 分压电阻R5另一端接地；

所述第一输入电容CIN1一端分别与所述整流器输出端，所述直流转直 流芯片U1管脚IN，所述第一电感L1一端相连，另一端接地；

所述第一电感L1另一端接所述直流转直流芯片U1管脚SW；

所述第一输出分压电阻R1一端分别与所述第二输出分压电阻R2一端， 所述第一直流转直流芯片U1管脚FB相连，所述第一输出分压电阻R1另一 端接地；

所述第二输出分压电阻R2另一端分别与所述第一直流转直流芯片U1 管脚OUT，所述第一输出电容COUT1一端，所述第一防反向二极管D1正 极端相连；

所述第一输出电容COUT1另一端接地；所述第一防反向二极管D1负极 端与所述开关支路一端相连。

其中，所述第二直流转换输出去路包括：第二输入电容CIN2，第二电感 L2，第二直流转直流芯片U5，第六输出分压电阻R6，第十输出分压电阻R10， 第二输出电容COUT2，第三防反向二极管D3；

所述第二输入电容CIN2一端分别与所述整流器输出端，所述第二直流 转直流芯片U5管脚IN，所述第二电感L2一端相连，第二输入电容CIN2另 一端接地；

所述第二电感L2另一端接所述直流转直流芯片U1管脚SW；

所述第六输出分压电阻R6一端分别与所述第十输出分压电阻R10一端， 所述第二直流转直流芯片U5管脚FB相连，所述第六输出分压电阻R6另一 端接地；

所述第十输出分压电阻R10另一端分别与所述第二直流转直流芯片U5 管脚OUT，所述第二输出电容COUT2一端，所述第三防反向二极管D3正 极端相连；

所述第二输出电容COUT2另一端接地；所述第三防反向二极管D3负极 端与所述开关支路一端相连；

所述第二直流转直流芯片U5管脚EN与所述采样使能支路相连。

其中，所述开关支路包括：第一开关管Q1，第二开关管Q2，第七电阻 R7，第十四电阻R14；

所述第一开关管Q1管脚B与所述第十四电阻R14一端相连，所述第一 开关管Q1管脚C分别与所述第七电阻R7一端，所述第二开关管Q2管脚1 相连，所述第一开关管Q1管脚E接地；

所述第十四电阻R14另一端接所述第一防反向二极管D1负极端；

所述第七电阻R7另一端分别接所述第一防反向二极管D1负极端，所述 开关管Q2的管脚2；

所述第二开关管Q2管脚3接所述负载输出端。

其中，所述采样使能支路包括：第十三电阻R13，第十五电阻R15，第 十六电阻R16，第一运放U7-B和稳压二极管D2；

所述第十五电阻R15一端接地，另一端接所述第十六电阻R16一端；

所述第十六电阻R16另一端接所述负载输出端；

所述第一运放U7-B同相输入端5分别接所述第十三电阻R13一端，所 述稳压二极管D2负极端；所述第一运放U7-B反相输入端6分别接所述第十 五电阻R15与所述第十六电阻R16连接端；所述第一运放U7-B输出端7接 所述第二直流转直流芯片U5管脚EN；

所述十三电阻R13另一端分别接所述第一防反向二极管D1负极端；

所述稳压二极管D2正极端接地。

其中，所述显示支路包括：第十八电阻R18，第一发光二极管LED1；

所述第十八电阻R18一端接所述负载输出端，所述第十八电阻R18另一 端接所述第一发光二极管LED1正极端；所述第一发光二极管LED1负极端 接地。

其中，所述异常报警支路包括：第四电阻R4，第八电阻R8，第九电阻 R9，第十七电阻R17，第三开关管Q3，第四开关管Q4，第二运放U7-A和 第二发光二极管LED2；

所述第四电阻R4一端与所述第二运放U7-A输出端1相连；所述第四电 阻R4另一端分别接所述第三开关管Q3管脚B，所述第四开关管Q4管脚B 相连；

所述第二运放U7-A反相输入端2与所述第八电阻R8和第九电阻R9的 连接端相连；所述第二运放U7-A同相输入端3分别与所述稳压二极管D2 负极端，所述第一运放U7-B的同相输入端5相连；

所述第三开关管Q3管脚E接地，所述第三开关管Q3管脚C与所述第 十四电阻R14与所述第一开关管Q1管脚B连接端相连；

所述第四开关管Q4管脚E接地，所述第四开关管Q4管脚C与所述第 二发光二极管LED2负极端相连；

所述第二发光二极管LED2正极端与所述第十七电阻R17一端相连；

所述第十七电阻R17另一端与所述第一防反向二极管D1负极端相连；

所述第八电阻一端与所述负载输出端相连，所述第八电阻另一端分别与 所述第九电阻一端，所述第二运放U7-A反相输入端2相连；

所述第九电阻另一端接地。

还需要说明的是，当所述负载输出端输出的电压降低至预设电压V1时， 所述第一直流转换输出去路和第二直流转换输出去路共同为负载提供输出电 压；

当所述负载输出端输出的电压降低至预设电压V2时，所述第一直流转 换输出去路和第二直流转换输出去路停止为负载提供输出电压，并通过所述 第二发光二极管LED2发光提示输出故障。

还需要说明的是，该适配器还包括：变压器和整流器；

所述变压器一端与所述交流输入端相连，所述变压器将经过其变压处理 后的信号输出到所述整理器；

所述整流器将所述接收到的信号，经过整流处理，输出到所述第一直流 转换输出去路与所述第二直流转换输出去路。

基于以上实施例，如图2所示，为本发明实施例提供的一种电源适配器 电路图；设本实施例中变压器U3，整流器U4，电解电容C3，所述第一直流 转直流芯片U1和第二直流转直流芯片U5为降压DCDC转换器，防止反向 电流流动D1/D3；稳定输出电压

本发明技术方案能够在启动瞬间很快的将输出电压稳定；当输出电压稳 定在设定的范围后，切断所述第二直流转直流芯片U5的输出，所述第一直 流转直流芯片U1输出为负载提供电能，从而降低了对直流转直流电片U1 的寿命的损耗。在对外负载的供电过程中，当适配器输出电流过大，导致输 出电压在R15上的分压下降到预设电压V1以下时，就会重新启动第二直流 转直流芯片U5支路，由两路直流转直流芯片U1和U5同时对外负载进行供 电，避免了因为输出电流过大导致对直流转直流芯片本身的性能的影响。但 是，如果输出电流变小，电压波动变小，就又会将第二直流转直流芯片U5 支路关断。而如果输出电流持续增大，导致输出电压持续降低，输出电压在 R15上的分压又继续降低，继续减小至输出电压在R9上的分压V2以下时(V1 ＞V2)，说明该适配器无法带动外部的负载，或者说外部的负载出现了类似 短路的状况，而导致了电流过大，此时电路就会关断适配器的输出，并且通 过发光二极管LED2点亮，提示适配器不能带动外部的负载了。而如果正常 对外供电的时候，LED1长亮，LED2不亮。

所述电源适配器的具体实现流程如下：

交流电从AC_INPUT输入后，经过变压器U3的降压，然后经过整流器 进行整流后，输入到芯片U1，U5的输入端，然后U1被使能，输出电压给 负载；所述输出电压根据对应的芯片U1，U5的具体输出电压通过R2/R1， R10/R6两组电阻进行设定。

例如：芯片U1，U5的输出电压设定为V_SET，则所述预设电压V1，V2电压 与所述V_SET的关系是0＜V2＜V_SET,V2＝V1

需要说明的是，V2＝V1，可以通过电阻R8/R9，R16/R15的阻值的配合 选择，使得当R9上分压为V2和当R15上分压为V1的时，对应的V_OUT不 同，R9上的电压等于V2时候V_OUT小于当R15上的分压等于V1时候的V_OUT。

当电源适配器电路启动后，芯片U1，U5输出电压很快就达到VSET， 在这个过程中输出电压很快就超过了使得R9上的分压等于V2的V_OUT和使 得R15上的分压等于V1的V_OUT。

这样在电源适配器正常工作的过程中，U5未使能；U1使能，开关管Q4， Q3关断；开关管Q1，Q2导通；LED1亮，LED2灭。

当输出的电流过大，超过了芯片U1保持稳定运行的最大的电流值的时 (即设最大的电流值为I_SET1)，就会拉低输出电压，这样当输出电压V_OUT减 小至使得R15上的分压＜V1的时候，U7-B就会输出高电平，使能U5，U5 和U1同时对外输出进行供电。

如果输出电流继续增大，使得输出电压V_OUT继续减小至使得R9上的电 压＜V2的时候，就视为该电源适配器不能带动外部的负载，U7-A就输出高 电平，使得开关管Q4导通，Q3导通，于是LED2点亮，Q2关断，LED1灭， 然后就可以由LED的显示状态确定此时的适配器是否能够足以带动外部的 负载了。

需要说明的是，电阻R17/R18为限流电阻，避免流过LED的电流过大，烧 坏LED；所述限流电阻R4，避免Q3，Q4的基极电流过大，损坏开关管Q3， Q4；所述电阻R13和稳压管D2，配合设定一个稳定的参考电压VD，分别接 在U7-A和U7-B的同相端；所述电阻R8与R9，R15与R16组合设定采样的电压， 使得V1＝V2＝V_TH+VD；

调整R8/R9，R15/R16的阻值，使得V1＝V2＝VT_H+VD；

比如设定V_OUT1＝4.5V；V_OUT2＝4.2V；VD+V_TH＝3V；

V_TH是使得运放U7输出电平发生翻转的最小的同相和反相端的压差；

需要说明的是，以上所述参数VTH是运放一个特性参数，一旦大于这个压 差，运放的输出就会发生电平由高变低或者由低变高的翻转。

VD为稳压二极管D2的稳压值；

R9/(R8+R9)＝2:3；R15/(R15+R16)＝5:7；

则V1＝V_OUT1*[R15/(R15+R16)]＝V_OUT1*2/3，

V2＝V_OUT2*[R9/(R8+R9)]＝V_OUT2*5/7

一旦V_OUT＝V_OUT1时，V1＝4.5V*2/3＝3V。所以当V_OUT2＜V_OUT＜V_OUT1时， V1就小于3V，U7-B就输出高电平了，就使能U5；

一旦V_OUT＝V_OUT2时，V2＝4.2V*5/7＝3V。所以当V_OUT＜V_OUT2时，V2就小 于3V，U7-A就输出高电平了，Q3，Q4导通；Q1，Q2关断；LED2亮，LED1 灭。

如图3所示，为本发明实施例提供的一种电源系统；该电源系统包括： 如上所述的任一所述的电源适配器。

本发明的技术方案通过双路直流转换输出去路为负载提供输出电压，从 而使得电源适配器的带载能力提高，且通过发光提示显示电源适配器所带负 载的供电状态是否正常。具体的讲就是，本方案电源适配器，可以根据负载 的情况来选择一个直流转换输出去路还是两个直流转换输出去路输出，并且 一旦负载输出端输出电流超出了最大的设定值就会关断两个直流转换输出去 路输出，并且对每个状态都有相应的LED指示。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范 围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均 包含在本发明的保护范围内。