一种具有过流保护功能的电源适配器及其控制方法与流程

1.本发明涉及电源适配器技术领域，具体为一种具有过流保护功能的电源适配器及其控制方法。


背景技术：

2.由于终端用电设备在开机瞬间或在业务最大状态的条件下会有一段时间需要电源提供非常大的电流，一般情况下都是额定电流的二倍以上，大电流的持续时间非常短。但大部分电源短时间内能达到的最大功率，通常仅能维持30ms左右的时间,峰值功率在50%左右。
3.由于人工智能及智能家居领域的极大发展，未来，ai技术将进一步渗透到各个行业，推动行业发展和变革，启动状态下所需要的能量远远大于其正常工作时的数值，因此系统经常利用这一缓冲为设备提供启动所需的电流，启动到全速后就会恢复到正常水平，以保护产品的元器件不被过电流损坏。
4.以下是产品无峰值电流的几种不良现象：1-产品一次侧受大电流负载冲击，零件瞬间过热损坏；2-导致终端产品无法启动，或大负荷运行时无法正常工作；3-pwm ic烧毁内置mosfet，甚至烧毁电路板；4-由于负荷增大，变压器瞬出现饱和现象，产品出现损坏或其它可靠性问题。
5.在作为手机的电源适配器使用时，电源适配器通常以正常输出电流为1a进行设计，峰值电流为1.5a，输出电压在
±
5v的范围内。为使得能够得到峰值电流而不损毁电源适配器，以往的做法是将变压器做得比较大，输出二极管要损耗大电流，输出二极管的数值也比较大，从成本和生产可制造性上而言，对生产厂家都是不利的。


技术实现要素：

6.本发明为克服上述情况不足，旨在提供一种能解决上述问题的技术方案。
7.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种具有过流保护功能的电源适配器控制方法，包括步骤一，在单片机u1的程序存储器中装载cs端电流超过第一电流阀值及不超过第二电流阀值鉴别程序模块、cs端电流持续超过第一电流阀值及不超过第二电流阀值计时程序模块、cs端电流超过第二电流阀值鉴别程序模块、一级ocp控制程序模块、二级ocp控制程序模块，所述各个程序模块的指令适于由单片机u1的主控处理器加载并执行；步骤二，在输入整流滤波单元的两个交流输入端通电；步骤三，单片机u1获得cs端的电流值；步骤四，当cs端的电流超过第一电流阀值且不超过第二电流阀值时，启动一级ocp控制程序模块；步骤五，当cs端的电流超过第一电流阀值且不超过第二电流阀值，持续时间超过
设定的时间阀值时，启动二级ocp控制程序模块；步骤六，当cs端的电流超过第二电流阀值时，启动二级ocp控制程序模块，步骤七，持续运行，转步骤三；如停止运行，转步骤八；步骤八，结束。
8.作为本发明进一步方案：第一电流阀值为1a，第二电流阀值为1.5a，时间阀值为1s。
9.作为本发明进一步方案：一级ocp控制程序模块对应为允许输出当前电流，二级ocp控制程序模块对应工作在打嗝模式。
10.本发明提供如下技术方案：一种具有过流保护功能的电源适配器，包括输入整流滤波单元，用于将输入的交流电整流为直流电，同时将后端的锯齿波电流整形为接近正弦包络的电流波形，包括半波整流二极管d4、半波整流二极管d5、启动电阻r3、启动电阻r4、启动电阻r5；输入滤波单元，用于整流后平滑滤波，包括滤波电容c1、滤波电容c2、吸收回路阻容器件r6、阻容器件r7、吸收电容c3、吸收电容c4及阻尼二极管d1；输入检测控制单元，用于侦测输入电压波形，以用于确定输出电压及作为频率检测的参考，包括单片机u1、整流二极管d2、限流电阻r10、限流电阻r11及滤波电容c5、滤波电容c6；输出滤波单元，为后级电路提供一个稳定的直流电平，包括用于整流的输出二极管d3、电解电容c13、电解电容c11、次级吸收路电容c14、电容c15 及电阻r18、电阻r19；输出电压检测单元，用于侦测输出电压并提供反馈信息，包括电阻r12、电阻r14、电阻r13、贴片电容c7；高频干扰信号抑制单元，包括变压器t1，通过pwm控制单片机u1调频，其中，在单片机u1的程序存储器中装载cs端电流超过第一电流阀值及不超过第二电流阀值鉴别程序模块、cs端电流持续超过第一电流阀值及不超过第二电流阀值计时程序模块、cs端电流超过第二电流阀值鉴别程序模块、一级ocp控制程序模块、二级ocp控制程序模块，所述各个程序模块的指令适于由单片机u1的主控处理器加载并执行。
11.作为本发明进一步方案：通过pwm控制单片机u1调频的方式为：单片机u1通过检测输入电压及输出功率，通过变频方式改变输出频率。
12.作为本发明进一步方案：第一电流阀值为1a，第二电流阀值为1.5a，cs端电流持续超过第一电流阀值及不超过第二电流阀值计时程序模块的时间阀值为1s。
13.作为本发明进一步方案：一级ocp控制程序模块对应为允许输出当前电流，二级ocp控制程序模块对应工作在打嗝模式。
14.与现有技术相比，本发明的有益效果如下：在输出峰值电流时，电源适配器可以进行一级ocp控制，cs端电流持续超过第一电流阀值及不超过第二电流阀值计时程序模块和二级ocp控制程序模块的设置，使得持续输出峰值电流的时间可以得到限制，在满足终端用电设备供大电流的情况下，通过时间阀值的限制，使得“大电流发热的时间”同样受到限制，不易因长时间受大电流影响而导致电器件损坏，通过上述设置，变压器的尺寸无需使用较大的尺寸，输出二极管可以从传统的插件方式改善为贴片方式，在成本和生产可制造性上均有较好的改进；
在作为手机的电源适配器使用时，一方面能够保证手机能够获得所需的峰值电流，另一方面，电源适配器的制造成本、体积均能有效缩减。
15.本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
16.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，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。
17.图1是本发明的电路原理图；图2是本发明的控制方法流程图。
具体实施方式
18.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
19.本发明实施例中，请参阅图1-2，一种具有过流保护功能的电源适配器，包括输入整流滤波单元、输入滤波单元、输入检测控制单元、输出滤波单元、输出电压检测单元和高频干扰信号抑制单元。
20.输入整流滤波单元用于将输入的交流电整流为直流电，同时将后端的锯齿波电流整形为接近正弦包络的电流波形，包括半波整流二极管d4、半波整流二极管d5、启动电阻r3、启动电阻r4、启动电阻r5。
21.输入滤波单元用于整流后平滑滤波，包括滤波电容c1、滤波电容c2、吸收回路阻容器件r6、阻容器件r7、吸收电容c3、吸收电容c4及阻尼二极管d1。
22.输入检测控制单元用于侦测输入电压波形，以用于确定输出电压及作为频率检测的参考，包括单片机u1、整流二极管d2、限流电阻r10、限流电阻r11及滤波电容c5、滤波电容c6。
23.输出滤波单元为后级电路提供一个稳定的直流电平，包括用于整流的输出二极管d3、电解电容c13、电解电容c11、次级吸收路电容c14、电容c15 及电阻r18、电阻r19。
24.输出电压检测单元，用于侦测输出电压并提供反馈信息，包括电阻r12、电阻r14、电阻r13、贴片电容c7。
25.高频干扰信号抑制单元，包括变压器t1，通过pwm控制单片机u1调频。
26.在单片机u1的程序存储器中装载cs端电流超过第一电流阀值及不超过第二电流阀值鉴别程序模块、cs端电流持续超过第一电流阀值及不超过第二电流阀值计时程序模块、cs端电流超过第二电流阀值鉴别程序模块、一级ocp控制程序模块、二级ocp控制程序模块，所述各个程序模块的指令适于由单片机u1的主控处理器加载并执行。
27.通过pwm控制单片机u1调频的方式为：单片机u1通过检测输入电压及输出功率，通
过变频方式改变输出频率。
28.如图1所示，启动电阻r3、启动电阻r4、启动电阻r5依次串接后，其一端通过电感l1接在半波整流二极管d4的阴极上，另一端通过限流电阻r10接在单片机u1的vdd端上，半波整流二极管d4的阳极与l线连接，半波整流二极管d5的阳极通过电感l2接地，半波整流二极管d5的阴接通过热敏电阻ntc1与n线连接。
29.优选地，第一电流阀值为1a，第二电流阀值为1.5a，时间阀值为1s。当电流大于1a，且小于1.5a时，进行一级ocp控制，在一级ocp控制下，当“大于1a，且小于1.5a”的持续时间超过1s时，进行二级ocp控制。
30.在输出峰值电流时，电源适配器可以进行一级ocp控制，cs端电流持续超过第一电流阀值及不超过第二电流阀值计时程序模块和二级ocp控制程序模块的设置，使得持续输出峰值电流的时间可以得到限制。
31.一级ocp控制程序模块对应为允许输出当前电流，二级ocp控制程序模块对应工作在打嗝模式。
32.在满足终端用电设备供大电流的情况下，通过时间阀值的限制，使得“大电流发热的时间”同样受到限制，不易因长时间受大电流影响而导致电器件损坏。通过上述设置，变压器的尺寸无需使用较大的尺寸，输出二极管可以从传统的插件方式改善为贴片方式，在成本和生产可制造性上均有较好的改进。
33.在作为手机的电源适配器使用时，一方面能够保证手机能够获得所需的峰值电流，另一方面，电源适配器的制造成本、体积均能有效缩减。
34.本发明实施例中，请参阅图1-2，一种具有过流保护功能的电源适配器控制方法，应用于前述实施例的具有过流保护功能的电源适配器中，控制方法包括步骤一，在单片机u1的程序存储器中装载cs端电流超过第一电流阀值及不超过第二电流阀值鉴别程序模块、cs端电流持续超过第一电流阀值及不超过第二电流阀值计时程序模块、cs端电流超过第二电流阀值鉴别程序模块、一级ocp控制程序模块、二级ocp控制程序模块，所述各个程序模块的指令适于由单片机u1的主控处理器加载并执行；步骤二，在输入整流滤波单元的两个交流输入端通电；步骤三，单片机u1获得cs端的电流值；步骤四，当cs端的电流超过第一电流阀值且不超过第二电流阀值时，启动一级ocp控制程序模块；步骤五，当cs端的电流超过第一电流阀值且不超过第二电流阀值，持续时间超过设定的时间阀值时，启动二级ocp控制程序模块；步骤六，当cs端的电流超过第二电流阀值时，启动二级ocp控制程序模块，步骤七，持续运行，转步骤三；如停止运行，转步骤八；步骤八，结束。
35.进行一级ocp控制时，其可以是允许输出当前电流。
36.进行二级ocp控制时，其工作在打嗝模式。
37.在输出峰值电流时，电源适配器可以进行一级ocp控制，cs端电流持续超过第一电流阀值及不超过第二电流阀值计时程序模块和二级ocp控制程序模块的设置，使得持续输出峰值电流的时间可以得到限制，在满足终端用电设备供大电流的情况下，通过时间阀值
的限制，使得“大电流发热的时间”同样受到限制，不易因长时间受大电流影响而导致电器件损坏。通过上述设置，变压器的尺寸无需使用较大的尺寸，输出二极管可以从传统的插件方式改善为贴片方式，在成本和生产可制造性上均有较好的改进。
38.优选地，第一电流阀值为1a，第二电流阀值为1.5a，时间阀值为1s。当电流大于1a，且小于1.5a时，进行一级ocp控制，在一级ocp控制下，当“大于1a，且小于1.5a”的持续时间超过1s时，进行二级ocp控制。
39.在作为手机的电源适配器使用时，一方面能够保证手机能够获得所需的峰值电流，另一方面，电源适配器的制造成本、体积均能有效缩减。
40.对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

技术特征：
1.一种具有过流保护功能的电源适配器控制方法，其特征在于，包括步骤一，在单片机u1的程序存储器中装载cs端电流超过第一电流阀值及不超过第二电流阀值鉴别程序模块、cs端电流持续超过第一电流阀值及不超过第二电流阀值计时程序模块、cs端电流超过第二电流阀值鉴别程序模块、一级ocp控制程序模块、二级ocp控制程序模块，所述各个程序模块的指令适于由单片机u1的主控处理器加载并执行；步骤二，在输入整流滤波单元的两个交流输入端通电；步骤三，单片机u1获得cs端的电流值；步骤四，当cs端的电流超过第一电流阀值且不超过第二电流阀值时，启动一级ocp控制程序模块；步骤五，当cs端的电流超过第一电流阀值且不超过第二电流阀值，持续时间超过设定的时间阀值时，启动二级ocp控制程序模块；步骤六，当cs端的电流超过第二电流阀值时，启动二级ocp控制程序模块，步骤七，持续运行，转步骤三；如停止运行，转步骤八；步骤八，结束。2.根据权利要求1所述的一种具有过流保护功能的电源适配器控制方法，其特征在于，第一电流阀值为1a，第二电流阀值为1.5a，时间阀值为1s。3. 根据权利要求1-2任一项所述的一种具有过流保护功能的电源适配器控制方法，其特征在于，一级ocp控制程序模块对应为允许输出当前电流，二级ocp控制程序模块对应工作在打嗝模式。4.一种具有过流保护功能的电源适配器，其特征在于，包括输入整流滤波单元，用于将输入的交流电整流为直流电，同时将后端的锯齿波电流整形为接近正弦包络的电流波形，包括半波整流二极管d4、半波整流二极管d5、启动电阻r3、启动电阻r4、启动电阻r5；输入滤波单元，用于整流后平滑滤波，包括滤波电容c1、滤波电容c2、吸收回路阻容器件r6、阻容器件r7、吸收电容c3、吸收电容c4及阻尼二极管d1；输入检测控制单元，用于侦测输入电压波形，以用于确定输出电压及作为频率检测的参考，包括单片机u1、整流二极管d2、限流电阻r10、限流电阻r11及滤波电容c5、滤波电容c6；输出滤波单元，为后级电路提供一个稳定的直流电平，包括用于整流的输出二极管d3、电解电容c13、电解电容c11、次级吸收路电容c14、电容c15 及电阻r18、电阻r19；输出电压检测单元，用于侦测输出电压并提供反馈信息，包括电阻r12、电阻r14、电阻r13、贴片电容c7；高频干扰信号抑制单元，包括变压器t1，通过pwm控制单片机u1调频，其中，在单片机u1的程序存储器中装载cs端电流超过第一电流阀值及不超过第二电流阀值鉴别程序模块、cs端电流持续超过第一电流阀值及不超过第二电流阀值计时程序模块、cs端电流超过第二电流阀值鉴别程序模块、一级ocp控制程序模块、二级ocp控制程序模块，所述各个程序模块的指令适于由单片机u1的主控处理器加载并执行。5.根据权利要求4所述的一种具有过流保护功能的电源适配器，其特征在于，通过pwm控制单片机u1调频的方式为：
单片机u1通过检测输入电压及输出功率，通过变频方式改变输出频率。6.根据权利要求4所述的一种具有过流保护功能的电源适配器，其特征在于，第一电流阀值为1a，第二电流阀值为1.5a，cs端电流持续超过第一电流阀值及不超过第二电流阀值计时程序模块的时间阀值为1s。7.根据权利要求4-6任一项所述的一种具有过流保护功能的电源适配器，其特征在于，一级ocp控制程序模块对应为允许输出当前电流，二级ocp控制程序模块对应工作在打嗝模式。

技术总结
本发明公开了一种具有过流保护功能的电源适配器及其控制方法，涉及电源适配器技术领域，在输出峰值电流时，电源适配器可以进行一级OCP控制，CS端电流持续超过第一电流阀值及不超过第二电流阀值计时程序模块和二级OCP控制程序模块的设置，在满足终端用电设备供大电流的情况下，通过时间阀值的限制，使得大电流发热的时间同样受到限制，不易因长时间受大电流影响而导致电器件损坏；变压器的尺寸无需使用较大的尺寸，输出二极管可以从传统的插件方式改善为贴片方式，在成本和生产可制造性上均有较好的改进；在作为手机的电源适配器使用时，一方面能够保证手机能够获得所需的峰值电流，另一方面，电源适配器的制造成本、体积均能有效缩减。有效缩减。有效缩减。


技术研发人员：黄子田 黎晓君 黄韶添
受保护的技术使用者：东莞市石龙富华电子有限公司
技术研发日：2023.06.01
技术公布日：2023/8/13