本發(fā)明涉及供電電路，尤其涉及一種用于多接口pd電源的功率分配電路及分配算法。

背景技術(shù)：

1、隨著電子行業(yè)技術(shù)的不斷發(fā)展，越來越多的電子設(shè)備進入了人們的日常生活。隨之而來的問題是，外出時攜帶各種電子設(shè)備需要多種充電器，這不僅增加了攜帶的負擔(dān)，還占用了大量空間。通常情況下，每種電子設(shè)備都需要對應(yīng)的充電器，這使得人們不得不攜帶多種體積龐大的充電器。

2、為了滿足縮小充電器體積并一次滿足多種電子設(shè)備的充電需求，多接口pd電源應(yīng)運而生。多接口pd電源可以同時為手機、電腦、平板等多種電子設(shè)備充電，因此在終端消費電子領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。

3、為了實現(xiàn)一次滿足多種電子設(shè)備充電的目標，電子工程師多采用在原有的單一輸出pd電源上增加了多個輸出端口的方案。然而，現(xiàn)有的多接口pd電源技術(shù)通常在每一路輸出上使用降壓ic和濾波線路。雖然降壓ic和濾波線路的綜合理論效率最高可達到96%，但在pd電源降壓ic和濾波線路前的ac轉(zhuǎn)dc的電路效率最高只能做到92%，因此整個pd電源的效率最高只能達到88.32%。這種設(shè)計不僅限制了pd電源體積的進一步縮小，還限制了效率的進一步提高以及溫度的進一步降低。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供一種用于多接口pd電源的功率分配電路及分配算法，解決了現(xiàn)有的多接口pd電源電路成本高、體積大、效率低的技術(shù)問題。

2、為解決以上技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種用于多接口pd電源的功率分配電路，包括：功率轉(zhuǎn)換模塊、功率分配模塊和檢測反饋模塊，以及至少一個接口輸出模塊；

3、所述功率轉(zhuǎn)換模塊的輸入端與電源輸入端連接，輸出端與所述功率分配模塊連接，檢測端與所述檢測反饋模塊連接，用于將輸入電源進行電壓轉(zhuǎn)換輸出供電電壓；

4、所述功率分配模塊的輸出端與所述接口輸出模塊連接，用于根據(jù)接入負載確定目標輸出電壓，并通過所述檢測反饋模塊反饋至所述功率轉(zhuǎn)換模塊；

5、所述檢測反饋模塊，第一連接端與所述功率轉(zhuǎn)換模塊的檢測端連接，第二連接端與所述功率分配模塊的控制端連接，用于根據(jù)所述目標輸出電壓調(diào)整所述功率轉(zhuǎn)換模塊的檢測端電壓；

6、所述功率轉(zhuǎn)換模塊用于根據(jù)所述檢測端的檢測電壓，進行脈沖調(diào)制輸出目標輸出電壓；

7、所述檢測反饋模塊的第三連接端與所述功率轉(zhuǎn)換模塊的輸出端連接，用于獲取所述功率轉(zhuǎn)換模塊輸出的實際輸出電壓，并通過第三連接端反饋至所述功率分配模塊的控制端，驅(qū)動所述功率分配模塊執(zhí)行電壓輸出閉環(huán)控制；

8、所述功率分配模塊還用于對比所述實際輸出電壓和所述目標輸出電壓，判斷是否重新調(diào)制，若否將輸出電壓分配到對應(yīng)的所述接口輸出模塊上；

9、所述接口輸出模塊的輸出端與負載連接，用于向負載進行分配供電。

10、本基礎(chǔ)方案，設(shè)置檢測反饋模塊的第一連接端與功率轉(zhuǎn)換模塊的檢測端連接，第二連接端與功率分配模塊的控制端連接，用于根據(jù)目標輸出電壓調(diào)整功率轉(zhuǎn)換模塊的檢測端電壓，實現(xiàn)輸出反饋控制；檢測反饋模塊的第三連接端與功率轉(zhuǎn)換模塊的輸出端連接，用于獲取功率轉(zhuǎn)換模塊輸出的實際輸出電壓，并通過第三連接端反饋至功率分配模塊的控制端，驅(qū)動功率分配模塊執(zhí)行電壓輸出閉環(huán)控制；檢測反饋模塊配合功率分配模塊，用以同時兼顧至少一個接口輸出模塊上的負載供電，支持多種充電協(xié)議，使得高頻變壓器次級輸出到負載的效率理論上最高可達到99%，利用高效的功率分配和管理顯著提高了輸出效率。

11、在進一步的實施方案中，所述檢測反饋模塊包括驅(qū)動控制模塊和驅(qū)動檢測模塊：

12、所述驅(qū)動控制模塊的輸入端與所述功率轉(zhuǎn)換模塊的輸出端連接，輸出端作為第二連接端與所述功率分配模塊的控制端連接，其受控端與所述驅(qū)動檢測模塊連接，用于在所述驅(qū)動檢測模塊的控制下根據(jù)所述目標輸出電壓調(diào)整所述功率轉(zhuǎn)換模塊的檢測端電壓；

13、所述驅(qū)動檢測模塊的采集端作為第一連接端與所述功率轉(zhuǎn)換模塊的輸出端連接，其內(nèi)回路向外引出與所述功率分配模塊連接的第三連接端，所述第三連接端與其內(nèi)回路的交點作為驅(qū)動端與所述受控端連接；所述驅(qū)動檢測模塊通過采集端獲取所述功率轉(zhuǎn)換模塊輸出的實際輸出電壓并通過第三連接端反饋至所述功率分配模塊的控制端，所述功率分配模塊還用于通過第三連接端輸入改變其驅(qū)動端的輸出，進而驅(qū)動所述驅(qū)動控制模塊根據(jù)所述目標輸出電壓調(diào)整所述功率轉(zhuǎn)換模塊的檢測端電壓。

14、本方案在進行輸出電壓檢測時，僅從驅(qū)動檢測模塊的第三連接端進行電壓采集；而在需要進行反饋控制時，同樣基于驅(qū)動檢測模塊，功率分配模塊向驅(qū)動檢測模塊施加驅(qū)動電壓，使驅(qū)動檢測模塊在驅(qū)動端的控制下導(dǎo)通執(zhí)行反饋控制，電路利用率高、功耗低，能夠有效提高電路的輸出效率。

15、在進一步的實施方案中，所述驅(qū)動控制模塊包括光耦和可控穩(wěn)壓源；

16、所述光耦包括具有光配合的光輸出端和光接收端；

17、所述光輸出端的1腳與所述功率轉(zhuǎn)換模塊的輸出端連接，2腳與所述可控穩(wěn)壓源的陰極連接；所述可控穩(wěn)壓源的陽極接地，參考極作為受控端與所述驅(qū)動檢測模塊的驅(qū)動端連接；

18、所述光接收端的4腳作為第二連接端與所述功率分配模塊的控制端連接，3腳接地；

19、所述可控穩(wěn)壓源用于在所述驅(qū)動端的電壓超過參考電壓時，導(dǎo)通所述光輸出端，驅(qū)動所述光耦啟動，進行電壓反饋控制所述功率轉(zhuǎn)換模塊執(zhí)行脈沖調(diào)制。

20、本方案基于可控穩(wěn)壓源的導(dǎo)通特性，通過改變其參考極的電壓實現(xiàn)對光耦的導(dǎo)通控制，轉(zhuǎn)換速度快、功耗小，?電源的效率可以大幅度提高；且采用光耦隔離反饋，隔離耐壓高、?抗干擾能力強、?傳輸信號范圍廣泛，電路穩(wěn)定性好。

21、在進一步的實施方案中，所述驅(qū)動檢測模塊包括第一分壓電阻和第二分壓電阻，所述第一分壓電阻的一端作為第一連接端與所述功率轉(zhuǎn)換模塊的輸出端連接，另一端通過所述第二分壓電阻接地；

22、所述第一分壓電阻的另一端還作為驅(qū)動端與所述驅(qū)動控制模塊的受控端連接，用于輸出驅(qū)動信號，控制所述驅(qū)動控制模塊執(zhí)行電壓輸出閉環(huán)控制；

23、所述第一分壓電阻的另一端作為第三連接端與所述功率分配模塊的控制端連接，用于接收所述功率分配模塊的電壓輸入以調(diào)整所述第二分壓電阻的兩端電壓，進而執(zhí)行電壓輸出閉環(huán)控制；或者，采集所述功率轉(zhuǎn)換模塊的實際輸出電壓，通過第三連接端反饋至所述功率分配模塊的控制端，判斷是否與所述目標輸出電壓相同，若是則根據(jù)預(yù)設(shè)規(guī)則導(dǎo)通對應(yīng)的所述接口輸出模塊向相應(yīng)的負載供電。

24、本方案設(shè)置簡單串聯(lián)的兩個電阻，一方面配合功率轉(zhuǎn)換模塊進行輸出電壓的實時檢測，檢測成本低、效率高；另一方面，在第一分壓電阻和第二分壓電阻之間的節(jié)點接入驅(qū)動控制模塊的受控端，配合功率轉(zhuǎn)換模塊的輸出調(diào)整所述第二分壓電阻的兩端電壓，進而實現(xiàn)對驅(qū)動控制模塊的導(dǎo)通控制，使其進入輸出反饋的閉環(huán)控制，結(jié)構(gòu)緊湊、有利于小型化設(shè)計。

25、在進一步的實施方案中，所述功率分配模塊包括pd芯片，所述pd芯片內(nèi)置與所述接口輸出模塊一一對應(yīng)連接的多路輸出；

26、所述pd芯片還設(shè)有通信腳，所述通信腳與所述接口輸出模塊的輸出端連接，用于獲取至少一個接入負載的充電需求，確定至少一個目標輸出電壓并依次序的反饋至所述功率轉(zhuǎn)換模塊；

27、所述pd芯片的控制端在檢測到實際輸出電壓時，對比所述實際輸出電壓與對應(yīng)的所述目標輸出電壓是否一致，若是則根據(jù)所述目標輸出電壓控制對應(yīng)的所述接口輸出模塊導(dǎo)通并輸出。

28、本方案的pd芯片基于預(yù)設(shè)規(guī)則，執(zhí)行對每一用電負責(zé)的定時分配，去除了每一路輸出使用的降壓ic，同時簡化了濾波線路，從而顯著降低了整體成本，并顯著提高電路效率（理論上最高可達到99%）。此外，由于減少了元器件的數(shù)量和復(fù)雜度，充電器的整體體積也得以進一步縮小。

29、在進一步的實施方案中，所述接口輸出模塊包括第一開關(guān)管和第一電容，所述第一開關(guān)管串聯(lián)在負載輸入端與所述功率分配模塊的輸出端之間，所述第一電容的一端接入所述第一開關(guān)管與負載之間，另一端接地；

30、所述第一開關(guān)的第一端作為輸出端與負載連接，第二端與所述功率分配模塊的輸出端連接，第三端與所述功率分配模塊連接；

31、當負載接入所述第一開關(guān)的第一端時，所述功率分配模塊通過通信腳獲取接入負載的充電需求；當所述功率分配模塊確定輸出電壓正常時，驅(qū)動所述第一開關(guān)導(dǎo)通，進而導(dǎo)通供電回路向?qū)?yīng)負載供電。

32、本方案配合pd芯片的統(tǒng)一化管理，簡化每一路負載對應(yīng)的輸出接口模塊，僅采用第一開關(guān)管對供電回路導(dǎo)通進行控制，并設(shè)置第一電容進行濾波輸出，能夠進一步降低成本、縮小pd電源體積。

33、在進一步的實施方案中，所述功率轉(zhuǎn)換模塊包括控制模塊和轉(zhuǎn)換模塊，所述控制模塊的輸入端與所述檢測反饋模塊的第一連接端連接，輸出端與所述轉(zhuǎn)換模塊連接；所述轉(zhuǎn)換模塊的輸入端與電源輸入端連接，輸出端與所述功率分配模塊的輸入端、所述檢測反饋模塊的第二連接端連接；

34、所述控制模塊包括依次連接的控制ic、初級側(cè)控制電路和第二開關(guān)管，所述控制ic的檢測端與所述檢測反饋模塊連接；所述第二開關(guān)管的第一端接地，第二端與所述轉(zhuǎn)換模塊連接，第三端與所述初級側(cè)控制電路的輸出端連接。

35、在進一步的實施方案中，所述轉(zhuǎn)換模塊包括變壓器、第一二極管和第二電容，所述變壓器包括原邊繞組和次級繞組；所述原邊繞組的一端與電源輸入端連接，另一端與所述第二開關(guān)管連接；所述次級繞組的輸出端與所述第一二極管的正極連接；所述第一二極管的負極與所述第三連接端、功率分配模塊的輸入端、第二電容的一端連接；所述第二電容的另一端接地。

36、本方案通過依次連接的控制ic、初級側(cè)控制電路和第二開關(guān)管，對變壓器的原邊繞組進行占空比調(diào)節(jié)以及頻率調(diào)節(jié)，以完成輸出功率的切換，由pd芯片執(zhí)行輸出控制分配，輸出穩(wěn)定可控。

37、本發(fā)明還提供一種用于多接口pd電源的功率分配算法，應(yīng)用于上述的一種用于多接口pd電源的功率分配電路，包括：

38、獲取接入負載的至少一個負載用電信息；

39、基于至少一個的所述負載用電信息，對應(yīng)生成至少一個目標輸出電壓；

40、根據(jù)預(yù)設(shè)規(guī)則整合所有所述目標輸出電壓得到輸出列表；

41、依次序讀取所述輸出列表上的每一目標輸出電壓，并執(zhí)行脈沖調(diào)制；

42、獲取實時輸出電壓，判斷是否與對應(yīng)的目標輸出電壓一致，若是則進入下一步，若否則重新執(zhí)行脈沖調(diào)制；

43、導(dǎo)通對應(yīng)負載的輸出接口，執(zhí)行負載供電。

44、本基礎(chǔ)方案基于多路輸出需求，對功率分配電路配置了對應(yīng)的功率分配算法，基于至少一個的所述負載用電信息，對應(yīng)生成至少一個目標輸出電壓；根據(jù)預(yù)設(shè)規(guī)則整合所有目標輸出電壓得到輸出列表；依次序讀取輸出列表上的每一目標輸出電壓，并執(zhí)行脈沖調(diào)制，從而僅用一路功率轉(zhuǎn)換模塊同時兼顧多路負載的用電需求，使得高頻變壓器次級輸出到負載的效率理論上最高可達到99%，帶來顯著的能耗減少和熱量降低，從而進一步提高了電源的可靠性和壽命。由于能量損失減少，散熱需求也相應(yīng)降低，進一步適配緊湊型的小型化設(shè)計。

45、在進一步的實施方案中，所述預(yù)設(shè)規(guī)則包括：

46、從負載用電信息中，獲取每一負載的接入時間，依據(jù)接入時間的先后順序整合所有所述目標輸出電壓得到輸出列表；

47、或者，從負載用電信息中，獲取每一負載的剩余電量，依據(jù)剩余電量的數(shù)值大小整合所有所述目標輸出電壓得到輸出列表。

48、本方案基于不同的用電分配需求，設(shè)置了多種預(yù)設(shè)規(guī)則，以適配不同用戶的多負載用電需求。