一种节能控制电路及开关电源的制作方法_2

文档序号:9977332阅读:来源:国知局
路一一对应的开关管,本实用新型实施例提供的节能控制电路根据开关电源的负载情况,控制开关管的开闭,进而控制负载稳压电路的开启或休眠。
[0043]该节能控制电路包括:电流采样器1、节能控制器2和脉冲宽度调制器3 ;
[0044]电流采样器I分别与节能控制器2及开关电源的负载稳压电路连接,电流采样器I实时采集负载稳压电路的输出电流,并将输出电流输入给节能控制器2 ;
[0045]脉冲宽度调制器3分别与节能控制器2及开关电源的开关管连接,节能控制器2通过脉冲宽度调制器3和开关管,控制开关电源的负载稳压电路的开启或休眠。
[0046]上述电流采样器I可以为A/D (Analog/Digital,模拟/数字)转换器。
[0047]在本实用新型实施例中,在开关电源中包括多路负载稳压电路,以及与多路负载稳压电路一一对应的开关管,可以通过控制开关管的开闭来控制负载稳压电路的开启或休眠。在图1A中只示意性地画出一个开关管与一个负载稳压电路,且开关管与负载稳压电路之间的连接用虚线表示出来。
[0048]上述电流采样器I与开关电源的所有负载稳压电路连接,采集负载稳压电路上的输出电流,将采集的输出电流传输给节能控制器2。节能控制器2根据该输出电流和预设满载电流,计算开关电源的当前负载率,当前负载率可以为该输出电流与预设满载电流的比值。其中,预设满载电流为预先设置的开关电源满载时的电流,预设满载电流可以为开关电源的额定电流。
[0049]节能控制器2判断当前负载率是否满足预设负载率条件,若满足,则不进行后续操作,若不满足,则根据当前负载率确定应开启的负载稳压电路的开启数量,根据该开启数量控制脉冲宽度调制器3发送控制脉冲给开关电源的开关管,该控制脉冲可以控制开关管的闭合或断开,通过开关管的闭合或断开来实现控制开关电源中开启的负载稳压电路的数量为上述开启数量。
[0050]上述预设负载率条件可以为预设的负载率区间,如预设负载率条件可以为负载率区间[40%,80%]。当开关电源的负载率满足预设负载率条件时,表明开关电源的工作效率很高,带载损耗和空载损耗在可接受范围内。
[0051]当开关电源的当前负载率很低时,节能控制电路控制开关电源减少开启的负载稳压电路的数量,来提尚开关电源的负载率,提尚开关电源的工作效率,降低开关电源的空载损耗和带载损耗,节省电能。
[0052]如图1B所示,节能控制器2包括负载率计算元件21和负载控制元件22 ;
[0053]负载率计算元件21分别与电流采样器I和负载控制元件22连接,负载控制元件22与脉冲宽度调制器3连接。
[0054]负载率计算元件21接收电流采样器I传输的输出电流,根据预设满载电流和输出电流,计算开关电源的当前负载率,将当前负载率输入给负载控制元件22。负载控制元件22判断当前负载率是否满足预设负载率条件,当判断出当前负载率不满足预设负载率条件时,根据当前负载率,确定负载稳压电路的开启数量,根据该开启数量控制开启该开启数量的负载稳压电路。
[0055]上述负载率计算元件21和负载控制元件22的功能可以通过节能控制器2中的单片机或芯片来实现。负载率计算元件21接收到电流采样器I传输的输出电流后,计算输出电流与预设满载电流的比值,将该比值确定为开关电源的当前负载率。
[0056]当开关电源的负载率满足预设负载率条件时,表明开关电源的工作效率很高,带载损耗和空载损耗在可接受范围内。负载控制元件22接收负载率计算元件21输入的当前负载率,判断当前负载率是否满足预设负载率条件,若满足,则确定开关电源的工作效率很高,不再进行后续控制操作。若不满足,则确定开关电源的工作效率低,需要调整开启的负载稳压电路的数量来提高工作效率,负载控制元件22根据当前负载率确定负载稳压电路的开启数量,然后根据该开启数量控制开关电源只开启该开启数量个负载稳压电路,将其它的负载稳压电路休眠,这样减少了工作的负载稳压电路的数量,使工作的负载稳压电路的数量与实际负载需求相适应,提高了开关电源的负载率和工作效率。
[0057]如图1C所示,节能控制电路还包括时钟驱动器4,该时钟驱动器4分别与电流采样器I和节能控制器2连接;
[0058]时钟驱动器4对电流采样器I和节能控制器2进行同步时钟驱动,以使电流采样器I和节能控制器2实时同步地运行。
[0059]通过上述时钟驱动器4同步驱动电流采样器I和节能控制器2。在此过程中,电流采样器I和节能控制器2实时同步的将采集到的信号进行处理运算,并通过节能控制器2输出到脉冲宽度调制器3,从而实现负载稳压电路在休眠和工作模式两种状态之间切换。
[0060]如图1D所示,节能控制器2内置电流控制芯片23,可以通过电流控制芯片23实现上述负载率计算元件21和负载控制元件22的功能。该电流控制芯片23包括比较器231、锁存器232和功率管233 ;
[0061]比较器231分别与电流采样器I和锁存器232连接,锁存器232分别与时钟驱动器4和功率管233连接,功率管233与脉冲宽度调制器3连接。
[0062]上述锁存器232接收时钟驱动器4输入的时钟脉冲时置位并输出驱动脉冲,驱动功率管233导通,使电源回路中电流脉冲幅度增大。当电源回路中的电流脉冲幅度达到预设触发电平时,触发比较器231状态翻转,以及触发锁存器232复位,驱动功率管233截止。
[0063]在本实用新型实施例中,电流控制芯片23内部电路可以为如图1E所示的电路图,当锁存器232驱动功率管233导通时,整个电路内的电流将不断增大,当电流达到预设触发电平时,比较器231状态翻转,锁存器232复位,功率管233截止。电流控制芯片23通过该内部电路来控制输出,以对开关电源进行节能控制。
[0064]时钟驱动器4输出恒频时钟脉冲给锁存器232,锁存器232接收到该时钟脉冲时置位,并输出驱动脉冲驱动功率管233导通。功率管233导通后,电源回路中的电流脉冲幅度逐步增大,当电流脉冲幅度达到预设触发电平时,电流脉冲触发比较器231的状态翻转,以及触发锁存器232复位。锁存器232复位后,其对功率管233的驱动撤除,功率管233截止。电流控制芯片23就是这样逐个地检测和调节电流脉冲,达到控制输出的目的。
[0065]上述比较器231还接收电流采样器I传输的输出电流,比较输出电流与预设满载电流,若输出电流与预设满载电流相同,则确定此时开关电源处于满载情况,不需要对工作的负载稳压电路的数量进行调整。若输出电流与预设满载电流不相同,则通过锁存器232和功率管233将输出电流输入给节能控制器2,以使节能控制器2根据输出电流对开关电源的负载稳压电路进行控制。
[0066]如图1F所示,节能控制电路还包括延时轮休器5,该延时轮休器5分别与开关电源的负载稳压电路及节能控制器2连接;
[0067]延时轮休器5记录已开启的负载稳压电路的开启时间,并触发节能控制器2对开关电源的负载稳压电路进行轮休控制。
[0068]上述延时轮休器5记录已开启的负载稳压电路的开启时间,并判断负载稳压电路的开启时间是否达到预设时间段,当判断出开启时间达到预设时间段时,触发节能控制器2从未开启的负载稳压电路中开启负载稳压电路,以及触发节能控制器2关闭开启时间达到预设时间段的负载稳压电路。
[0069]例如,假设开关电源共有8路负载稳压电路,当前开启的负载稳压电路的数量为2个,预设时间段为lh。延时轮休器5记录当前开启的这2个负载稳压电路的开启时间,当这2个负载稳压电路的开启时间达到Ih时,从开关电源未开启的6路负载稳压电路中随机开启2路负载稳压电路,并开始记录刚开启的这2路负载稳压电路的开启时间,然后将开启时间已经达到Ih的2路负载稳压电路休眠。
[0070]在本实用新型实施例中,还可以设置负载稳压电路的休眠时间和休眠次序,使各负载稳压电路轮换休眠,维持各负载稳压电路的工作时长平均,提高各负载稳压电路的使用寿命。
[0071]在通过延时轮休器5实现负载稳压电路的轮休控制时,还需要采取一定的安全措施,以保证特殊情况下开关电源工作的可靠性。如应至少保证预设数量的负载稳压电路工作,该预设数量可以为2或3等。当开关电源出现负载稳压电路故障、节能控制器2失效、市电异常或电池均充等特殊情况时,节能控制电路应自动关闭延时轮休器5的功能。当异常情况消失且开关电源处于浮充状态时,再启动延
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