CN119482878A - 一种自适应电源适配器及其调节方法 - Google Patents

Abstract

一种自适应电源适配器，由输入模块将接收的交流电转换为稳定电压的直流电，通过主控模块根据充电接口发送的充电请求，生成与目标充电电压成第一比例关系的第一控制信号，以及与目标充电电流成第二比例关系的第二控制信号，并且基于第一控制信号驱动多模式转换模块在升压或降压模式下动态转换，将输入电压转换为与目标充电电压匹配的输出电压，第二控制信号能够驱动输出调节模块将输出电流调节为与目标充电电路匹配的输出电流，以确定输出电压和输出电流与待充电设备的充电需求匹配；进一步通过结合待充电设备的目标充电电流上限，对第二控制信号进行动态优化，以防止超载或热失控，确保充电过程的高效、安全和可靠。

Description

一种自适应电源适配器及其调节方法

技术领域

本发明属于电源技术领域，尤其涉及一种自适应电源适配器及其调节方法。

背景技术

在实际应用中，电子设备通常需要通过电源适配器进行充电。具体地，在充电过程中，电子设备可以通过充电接口与电源适配器连接，电源适配器可以与外部电源连接，电源适配器可以对外部电源输出的充电电能进行降压等处理，并将处理后的充电电能通过充电接口输出至电子设备中，为电子设备进行充电。

然而，市面上有多种不同输出功率的适配器。由于不同的电子设备对充电功率的需求各异，如何根据电子设备的需求合理控制适配器输出的充电功率并确保充电过程的高效、安全和可靠，成为亟待解决的技术问题。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供了一种自适应电源适配器及其调节方法，旨在提供一种能够自适应调节并精确控制输出功率的电源适配器，以适应不同电子设备对充电功率需求的同时，确保充电过程的高效、安全和可靠。

本发明实施例的第一方面提供了一种自适应电源适配器，包括：输入模块、主控模块、多模式转换模块、输出调节模块和充电接口；输入模块，用于接收交流电并将交流电转换为具有稳定输入电压的直流电；主控模块，用于接收待充电设备通过充电接口发送的充电请求，并根据充电请求生成与目标充电电压成第一比例关系的第一控制信号，第一控制信号用于控制多模式转换模块在升压或降压模式下动态转换；根据充电请求生成与目标充电电流成第二比例关系的第二控制信号，并结合待充电设备的目标充电电流上限，对第二控制信号进行动态优化；向多模式转换模块发送第一控制信号，以及向输出调节模块发送第二控制信号；多模式转换模块，与输入模块和主控模块连接，用于根据第一控制信号将输入电压转换为与目标充电电压匹配的输出电压；输出调节模块，与主控模块连接，用于根据第二控制信号将输入电流调节为与目标充电电流匹配的输出电流；充电接口，用于将输出电压和输出电流传输至待充电设备。

在一实施例中，输入模块包括AC-DC转换器。

在一实施例中，主控模块，用于接收待充电设备通过充电接口发送的充电请求，解析充电请求携带的目标充电参数，提取目标充电电压和目标充电电流；根据目标充电电压生成第一控制信号，根据目标充电电流生成第二控制信号。

在一实施例中，多模式转换模块包括模式选择电路以及电压转换电路；

模式选择电路与主控模块连接，用于根据第一控制信号，动态选择并激活适合目标充电电压的电压转换电路；电压转换电路，用于对输出电压进行转换，得到目标充电电压。

在一实施例中，第一控制信号表示为：；其中，为第一比例系数，取大于等于1的整数，为目标充电电压，为输入电压。

在一实施例中，电压转换电路包括升压转换电路和降压转换电路。

在一实施例中，输出调节模块包括晶体管和驱动电路，晶体管的控制端通过驱动电路与主控模块连接，通过驱动电路接收第二控制信号并调节晶体管的偏置电流，将输出电流调节为目标充电电流。

在一实施例中，电源适配器还包括保护模块，用于监测电源适配器的运行状态，在异常情况下停止输出充电电压以保护电源适配器和待充电设备。

在一实施例中，电源适配器还包括识别模块，识别模块与主控模块连接，用于支持多种智能充电协议。

本申请实施例第二方面还提供一种自适应电源适配器的调节方法，应用于如上第一方面的自适应调节电源适配器，该方法，包括：接收待充电设备通过充电接口发送的充电请求，根据所述充电请求生成与目标充电电压成第一比例关系的第一控制信号，用于驱动多模式转换模块在升压或降压模式下动态转换；根据充电请求生成与目标充电电流成第二比例关系的第二控制信号；并结合待充电设备的目标充电电流上限，对第二控制信号进行动态优化；

向多模式转换模块发送第一控制信号，以及向输出调节模块发送第二控制信号，以使多模式转换模块根据第一控制信号将稳定电压转换为与目标充电电压匹配的输出电压，以及使输出调节模块根据第二控制信号将输出电流调节为与目标充电电流匹配的输出电路；其中，稳定电压为输入模块将接收的交流电转化为直流电的电压，输出电压和所述输出电流由所述充电接口传输至所述待充电设备。

本申请实施例的有益效果：由输入模块将接收的交流电转换为稳定电压的直流电，通过主控模块根据充电接口发送的充电请求，生成与目标充电电压成第一比例关系的第一控制信号，以及与目标充电电流成第二比例关系的第二控制信号，并且第一控制信号可以驱动多模式转换模块在升压或降压模式下动态转换，将输入电压转换为与目标充电电压匹配的输出电压，第二控制信号能够驱动输出调节模块将输出电流调节为与目标充电电流匹配的输出电流，以确保输出电压和输出电流与待充电设备的充电需求匹配；进一步通过结合待充电设备的目标充电电流上限，对第二控制信号进行动态优化，以防止超载或热失控，确保充电过程的高效、安全和可靠。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一实施例提供的自适应电源适配器的示意性框图；

图2为本申请一实施例提供的多模式转换模块的示意性框图；

图3为本申请一实施例提供的输出调节模块的示意性框图；

图4为本申请另一实施例提供的自适应电源适配器的示意性框图；

图5为本申请一实施例提供的自适应电源适配器的调节方法的流程示意图。

具体实施方式

下面将结合附图对本申请技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本申请的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本申请的保护范围。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同；本文中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请；本申请的说明书和权利要求书及上述附图说明中的术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。

在本申请实施例的描述中，技术术语“第一”“第二”等仅用于区别不同对象，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量、特定顺序或主次关系。在本申请实施例的描述中，“多个”的含义是两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。

在本申请实施例的描述中，术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

在本申请实施例的描述中，术语“多帧”指的是两个以上（包括两个）。

在本申请实施例的描述中，技术术语“中心”“纵向”“横向”“长度”“宽度”“厚度”“上”“下”“前”“后”“左”“右”“竖直”“水平”“顶”“底”“内”“外”“顺时针”“逆时针”“轴向”“径向”“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请实施例的限制。

本发明实施例提供了一种自适应电源适配器，该自适应电源适配器能够根据不同电子设备对充电功率的需求，自适应调节并精确控制输出功率。

参见图1所示，图1为本申请一实施例提供的自适应电源适配器的示意性框图。由图1可知，本申请实施例提供的自适应电源适配器，包括：输入模块100、主控模块200、多模式转换模块300、输出调节模块400和充电接口500。

输入模块100用于接收交流电并将交流电转换为稳定电压的直流电，主控模块200用于接收待充电设备通过充电接口500发送的充电请求，并根据充电请求生成与目标充电电压成第一比例关系的第一控制信号，通过该第一控制信号控制多模式转换模块300在升压或降压模式下动态转换；主控模块200还用于根据充电请求生成与目标充电电流成第二比例关系的第二控制信号，并结合待充电设备的目标充电电流上限，对第二控制信号进行动态优化；向多模式转换模块300发送第一控制信号，以及向输出调节模块400发送第二控制信号；多模式转换模块300与输入模块100和主控模块200连接，用于根据第一控制信号将稳定电压转换为与目标充电电压匹配的输出电压；输出调节模块400与主控模块200连接，用于根据第二控制信号将输出电流调节为与目标充电电流匹配的输出电流；充电接口500，用于将输出电压和输出电流传输至待充电设备。

在本实施例中，多模式转换模块300和输出调节模块400分别对输出电压和输出电流根据目标充电电压和目标充电电流进行调节，用于保证输出满足待充电设备充电需求的充电电压和充电电流，通过设置主控模块200根据充电请求生成第一控制信号，控制多模式转换模块300根据目标充电电压在升压或降压模式下动态转换，以提高电源适配器对宽范围电压的适应性，确保充电过程的高效进行；通过主控模块200结合待充电设备的目标充电电流上限，对第二控制信号进行动态优化，以确保输出调节模块400对输出电流进行调节，以解决充电过程中可能存在的超载或热失控问题，确保充电过程的安全可靠。

在具体应用中，输入模块100包括AC-DC转换器。通过AC-DC转换器将交流电转换为稳定电源的直流电，以确保为后续模块处理提供稳定电压的信号。具体地，本申请实施例对AC-DC转换器不做任何限定。

在一个实施例中，主控模块200用于接收待充电设备通过充电接口500发送的充电请求，解析充电请求携带的目标充电参数，提取目标充电电压和目标充电电流；根据目标充电电压生成第一控制信号，根据目标充电电流生成第二控制信号。

具体地，充电请求包括目标充电电压以及目标充电电流。

示例性地，第一控制信号可以表示为：；其中，为第一比例系数，取大于等于1的整数。优选地，在输入电压与目标充电电压的差异较小时，的取值为1，即可以通过计算输入电压与目标充电电压的比例来得到第一控制信号，对应表示为：/，其中，为目标充电电压，为输入电压。在输入电压与目标充电电压的差异较大时，取大于1的整数，以提高电压调整的效率。示例性，如果输入电压较低（小于），即大于1，表示需要升压；如果输入电压较高（大于），即小于1，表示需要降压。

主控模块200将第一控制信号发送至多模式转换模块300，多模式转换模块300根据第一控制信号选择适当的电压转换模式，并基于第一控制信号调整电压转换电路中开关元件的占空比。其中，占空比是开关元件（如MOSFET）打开的时间占整个周期的比例，通过调整开关元件的占空比，可以控制输出电压，将输入电压转换为目标充电电压。

在一实施例中，请参阅图2所示，图2为本申请一实施例提供的多模式转换模块的示意性框图。由图2可知，多模式转换模块300包括模式选择单元301以及电压转换电路302；其中，模式选择单元301与主控模块200连接，用于根据第一控制信号，动态选择并激活适合目标充电电压的电压转换电路302；电压转换电路302包括升压电路和降压电路，用于对输出电压进行转换，得到目标充电电压。

其中，模式选择单元301在第一控制信号大于1时，触发升压电路进行工作，此时升压电路中开关元件的占空比会增加，以便将输出电压提升至目标电压；模式选择单元301在第一控制信号小于1时，触发降压电路进行工作，此时降压电路中开关元件的占空比会降低，以便将输出电压降至目标电压。示例性地，在升压电路中，开关元件的占空比表示为：D=1-；在降压电路中，开关元件的占空比表示为：D=。

示例性地，升压电路和降压电路为DC-DC转换器。

在一个实施例中，请参阅图3所示，图3为本申请一实施例提供的输出调节模块的示意性框图。由图3可知，输出调节模块400包括晶体管401和驱动电路402，晶体管401的控制端通过驱动电路402与主控模块200连接，通过驱动电路402接收第二控制信号并调节晶体管401的偏置电流，将输出电流调节为目标充电电流。

第二控制信号表示为：，其中，为控制系数，为目标充电电流。在实际应用中，为了避免过充电或过电流情况，设置有目标充电电流上限，在目标充电电流大于目标充电电流上限时，需要根据目标充电电流上限动态调整第二控制信号，即，且此时的取值范围为大于0，小于等于1，以保证充电电流被限制在安全范围内；在目标充电电流小于目标充电电流上限时，无需调整电流限制，直接根据目标充电电流生成第二控制信号。

主控模块200通过第二控制信号向驱动电路402发送调节指令，驱动电路402接收到该信号后，会根据第二控制信号调节晶体管401的偏置电流。晶体管401的工作状态决定了电流通过的路径。当第二控制信号增大时，晶体管401的导通状态增强，电流的通路变宽，输出电流增大；当第二控制信号减小时，晶体管401的导通状态减弱，输出电流减小。通过根据第二控制信号调节晶体管401的偏置电流，可以精确地控制输出电流，以确保符合目标充电电流的需求。

通过输出调节模块利用晶体管和驱动电路的配合，根据主控模块发出的第二控制信号调节输出电流。第二控制信号与目标充电电流成比例，且可以根据目标充电电流上限进行动态优化。通过这种方式，能够保证充电电流始终保持在安全范围内，避免了过电流和过充电的风险，同时实现了精确的充电控制。

本申请实施例的有益效果：由输入模块将接收的交流电转换为稳定电压的直流电，通过主控模块根据充电接口发送的充电请求，生成与目标充电电压成第一比例关系的第一控制信号，以及与目标充电电流成第二比例关系的第二控制信号，并且第一控制信号可以驱动多模式转换模块在升压或降压模式下动态转换，将输入电压转换为与目标充电电压匹配的输出电压，第二控制信号能够驱动输出调节模块将输出电流调节为与目标充电电流匹配的输出电流，以确保输出电压和输出电流与待充电设备的充电需求匹配；进一步通过结合待充电设备的目标充电电流上限，对第二控制信号进行动态优化，以防止超载或热失控，确保充电过程的高效、安全和可靠。

此外，请参阅图4所示，图4为本申请另一实施例提供的自适应电源适配器的示意性框图。由图4可知，电源适配器还包括保护模块600，用于监测电源适配器的运行状态，在异常情况下停止输出充电电压以保护电源适配器和待充电设备。

进一步地，电源适配器还包括识别模块（图中未示出），识别模块与主控模块连接，用于支持多种智能充电协议。

请参阅图5，图5为本申请一实施例提供的自适应电源适配器的调节方法的流程示意图。应用于如上图1或图4实施例所示的自适应电源适配器。该自适应电源适配器的调节方法包括如下步骤：

S501：接收待充电设备通过充电接口发送的充电请求，根据充电请求生成与目标充电电压成第一比例关系的第一控制信号，用于驱动多模式转换模块在升压或降压模式下动态转换。

S502：根据充电请求生成与目标充电电流成第二比例关系的第二控制信号，结合待充电设备的目标充电电流上限，对第二控制信号进行动态优化。

S503：向多模式转换模块发送第一控制信号，以及向输出调节模块发送第二控制信号，以使多模式转换模块根据第一控制信号将稳定电压转换为与目标充电电压匹配的输出电压，以及使输出调节模块根据第二控制信号将输出电流调节为与目标充电电流匹配的输出电路；其中，稳定电压为输入模块将接收的交流电转化为直流电的电压，输出电压和输出电流由充电接口传输至待充电设备。

具体地，上述各步骤的具体实现过程可参考图1至图4中对应部分的具体描述，在此不再赘述。

本申请实施例的有益效果：由输入模块将接收的交流电转换为稳定电压的直流电，通过主控模块根据充电接口发送的充电请求，生成与目标充电电压成第一比例关系的第一控制信号，以及与目标充电电流成第二比例关系的第二控制信号，并且第一控制信号可以驱动多模式转换模块在升压或降压模式下动态转换，将输入电压转换为与目标充电电压匹配的输出电压，第二控制信号能够驱动输出调节模块将输出电流调节为与目标充电电流匹配的输出电流，以确保输出电压和输出电流与待充电设备的充电需求匹配；进一步通过结合待充电设备的目标充电电流上限，对第二控制信号进行动态优化，以防止超载或热失控，确保充电过程的高效、安全和可靠。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将装置的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。实施例中的各功能单元、模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。另外，各功能单元、模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本申请的保护范围。上述系统中单元、模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。

以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种自适应电源适配器，其特征在于，所述电源适配器包括输入模块、主控模块、多模式转换模块、输出调节模块和充电接口；

所述输入模块，用于接收交流电并将所述交流电转换为具有稳定输入电压的直流电；

所述主控模块，用于接收待充电设备通过所述充电接口发送的充电请求，并根据所述充电请求生成与目标充电电压成第一比例关系的第一控制信号，所述第一控制信号用于控制所述多模式转换模块在升压或降压模式下动态转换；根据所述充电请求生成与目标充电电流成第二比例关系的第二控制信号，结合所述待充电设备的目标充电电流上限，对所述第二控制信号进行动态优化；向所述多模式转换模块发送所述第一控制信号，以及向所述输出调节模块发送所述第二控制信号；

所述多模式转换模块与所述输入模块和所述主控模块连接，用于根据所述第一控制信号将所述输入电压转换为与所述目标充电电压匹配的输出电压；

所述输出调节模块与所述主控模块连接，用于根据所述第二控制信号将输入电流调节为与所述目标充电电流匹配的输出电流；

所述充电接口，用于将所述输出电压和所述输出电流传输至所述待充电设备。

2.如权利要求1所述的自适应电源适配器，其特征在于，所述输入模块包括AC-DC转换器。

3.如权利要求2所述的自适应电源适配器，其特征在于，所述主控模块，用于接收待充电设备通过所述充电接口发送的充电请求，解析所述充电请求携带的目标充电参数，提取所述目标充电电压和所述目标充电电流；根据所述目标充电电压生成所述第一控制信号，根据所述目标充电电流生成所述第二控制信号。

4.如权利要求3所述的自适应电源适配器，其特征在于，所述多模式转换模块包括模式选择电路以及电压转换电路；

所述模式选择电路与所述主控模块连接，用于根据所述第一控制信号，动态选择并激活适合所述目标充电电压的电压转换电路；

所述电压转换电路，用于对所述输出电压进行转换，得到所述目标充电电压。

5.如权利要求4所述的自适应电源适配器，其特征在于，所述第一控制信号表示为：；其中，为第一比例系数，取大于等于1的整数，为目标充电电压，为输入电压。

6.如权利要求5所述的自适应电源适配器，其特征在于，所述电压转换电路包括升压转换电路和降压转换电路。

7.如权利要求1所述的自适应电源适配器，其特征在于，所述输出调节模块包括晶体管和驱动电路，所述晶体管的控制端通过所述驱动电路与所述主控模块连接，通过所述驱动电路接收所述第二控制信号并调节所述晶体管的偏置电流，将所述输出电流调节为目标充电电流。

8.如权利要求7所述的自适应电源适配器，其特征在于，所述电源适配器还包括保护模块，用于监测所述电源适配器的运行状态，在异常情况下停止输出所述充电电压以保护所述电源适配器和待充电设备。

9.如权利要求7所述的自适应电源适配器，其特征在于，所述电源适配器还包括识别模块，所述识别模块与所述主控模块连接，用于支持多种智能充电协议。

10.一种自适应电源适配器的调节方法，其特征在于，应用于如权利要求1至9任一项所述自适应调节电源适配器，所述方法，包括：

接收待充电设备通过充电接口发送的充电请求，根据所述充电请求生成与目标充电电压成第一比例关系的第一控制信号，用于驱动多模式转换模块在升压或降压模式下动态转换；

根据所述充电请求生成与目标充电电流成第二比例关系的第二控制信号，结合所述待充电设备的目标充电电流上限，对所述第二控制信号进行动态优化；

向多模式转换模块发送所述第一控制信号，以及向输出调节模块发送所述第二控制信号，以使所述多模式转换模块根据所述第一控制信号将稳定电压转换为与所述目标充电电压匹配的输出电压，以及使所述输出调节模块根据所述第二控制信号将输出电流调节为与所述目标充电电流匹配的输出电路；其中，所述稳定电压为输入模块将接收的交流电转化为直流电的电压，所述输出电压和所述输出电流由所述充电接口传输至所述待充电设备。