本发明专利技术公开了一种限流条件下实现瞬时大电流的电源装置，它包括储能电容、限流模块、开关电源和开关电源转换器，输入电压通过所述限流模块的第一输出端依次连接所述开关电源转换器和所述开关电源的第一输入端，所述开关电源的输出端输出输出电压并与负载连接，所述储能电容的一端连接在所述开关电源转换器的输出端和所述开关电源的第一输入端之间，所述储能电容的另一端接地，所述限流模块的第二输出端与所述开关电源的第二输入端连接；在正常工作、瞬时大电流和储能电容储能三个工作状态，分别由不同通路产生的电流为负载供电，采用更小的储能电容，得到更高的工作效率和输出功率，实现本发明专利技术的目的。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种电源装置，特别涉及一种在限流条件下实现瞬时大电流的电源装置。
技术介绍
现在，很多模块或者设备在应用中需要瞬时大电流，而为模块或者设备供电的电源的额定电流是有限的，所以，一般需要一个储能电容能在瞬时提供所需的电流。 如图1所示，现有的电源装置的系统工作方式中，VIN表示输入电压，VC表示储能电容电压，V0UT表示输出电压，C表示储能电容，Current Limit表示限流模块，BUCK表示开降压型的直流转换的开关电源，Load表示需要供电的负载。 电源装置的正常工作状态的正常电流为从输入电压VIN流通到输出电压VOUT的 电流Il，当电源装置需要瞬时大电流时，除了从输入电压VIN流通到输出电压VOUT的电流 II夕卜，还包含有一个从储能电容电压VC流通到输出电压VOUT的电流12，随着电流12的释 放储能电容电压VC的电压会逐步降低。 以单个USB 口给上网卡供电为例，其中输入电压VIN为5V，输出电压V0UT为3. 6V， 单个USB端口的供电电流最大为500mA，即从输入电压VIN流通到输出电压VOUT的电流11 为500mA，为而上网卡瞬时需要的电流可以高达2A，持续时间0. 57ms，即上网卡需要的瞬时 大电流为2A。 根据DC/DC的输入输出电流电压公式，满足如下 VOIIN* n = V0UT*I0UT n表示DC/DC的效率 I IN = 11+12 AQ = AVC*C = 12* A t 储能电容电压VC会随着电流I2的流出而变小，由于储能电容电压VC和输出电压VOUT的压差恰好接近效率，可以假设VC* n = VOUT， 于是IIN = IOUT = 2A 12 = IIN-I1 = 1. 5A C = 12* A t/AVC A VC < VIN-VOUT = 1. 4V C>0.61mF 通过上述计算可知，在上述例子中，理论上储能电容C需要用l个700uF的大电容 才能保证单个USB 口给上网卡能提供持续O. 57ms的2A电流；而在实际使用中，由于储能电 容C的体积和成本的综合考虑(体积小的成本太高，成本低的体积太大)，储能电容C采用 700uF的电容代价太大。 由于储能电容C采用700uF的电容代价太大，而储能电容C要采用更小的电容来 储存更多的电能，就需要把储能电容C的电压升高，而目前耐压不超过36V的低压电容并不曰虫 卬贝o 因此，在限流模块Current Limit与储能电容C之间增加一个升压型开关电源转 换器BOOST是一个较好的解决方案，根据电容储能公式E = QU/2 = CU2/2，储存相同的能量， 电压升高比电容升高更有效果。 如图2所示，另一种现有的电源装置的系统工作方式中，VIN表示输入电压，VC表 示储能电容电压，VOUT表示输出电压，C表示储能电容，Current Limit表示限流模块，BUCK 表示开降压型的直流转换的开关电源，Load表示需要供电的负载，BOOST表示升压型开关 电源转换器。 与图l所示的现有的电源装置不同，在图2中通过一个5倍升压的升压型开关电 源转换器BOOST给储能电容C充电，在不考虑升压型开关电源转换器BOOST的转换效率的 前提下，如果原来的储能电容C需要700uF的电容提供瞬时大电流，现在则仅需700/(5*5) =28uF就可以储存足够的能量。 但是，虽然如图2所示的结构能够利用很小的储能电容C储存足够的能量，但是不 足之处在于，限流模块Current Limit会限制峰值电流，升压型开关电源转换器BOOST本身 的电流纹波大约为几十到上百毫安，所以升压型开关电源转换器BOOST工作的平均电流就 低于限流模块Current Limit限制的峰值电流几十毫安，而升压型开关电源转换器BOOST 本身也有转换效率，这样，升压型开关电源转换器BOOST在正常工作时能输出的功率就打 了很大的折扣，同时整个电源装置的转换效率还很低。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种限流条件下实现瞬时大电流的电源装置，解决现有的 电源装置所存在的不足和缺陷，采用更小的储能电容，得到更高的工作效率和输出功率。 本专利技术所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现 —种限流条件下实现瞬时大电流的电源装置，它包括储能电容、限流模块、开关电 源和开关电源转换器，其特征在于，输入电压通过所述限流模块的第一输出端依次连接所 述开关电源转换器和所述开关电源的第一输入端，所述开关电源的输出端输出输出电压并 与负载连接，所述储能电容的一端连接在所述开关电源转换器的输出端和所述开关电源的 第一输入端之间，所述储能电容的另一端接地，所述限流模块的第二输出端与所述开关电 源的第二输入端连接；在正常工作状态时，由输入电压通过流经所述限流模块的第二输出 端和所述开关电源的第二输入端至输出电压产生的第一电流为负载供电；在需要瞬时大电 流时，由输入电压通过流经所述限流模块的第一输出端、所述开关电源转换器、所述开关电 源的第一输入端至输出电压产生的第二电流及由所述储能电容的储能电容电压流经所述 开关电源的第一输入端至输出电压产生的第三电流为负载供电；在所述储能电容储能时， 由输入电压通过流经所述限流模块的第一输出端、所述开关电源转换器、所述开关电源的 第一输入端至输出电压产生的第二电流继续给负载供电，由输入电压通过流经所述限流模 块的第一输出端和所述开关电源转换器至所述储能电容的储能电容电压给所述储能电容 进行充电。 在本专利技术的一个实施例中，所述开关电源转换器由电感Ll、开关SO和开关Sl构 成，所述开关电源由开关S2、开关S3、开关S4、电感L2和电容C2构成；输入电压分别连接 电感Ll的一端和开关S3的一端，电感Ll的另一端分别连接开关S0的一端和开关Sl的一端，开关SI的另一端接地，开关SO的另一端分别连接储能电容CI的一端和开关S2的一端， 储能电容CI的另一端接地，开关S3的另一端分别连接开关S2的另一端、开关S4的一端和 电感L2的一端，开关S4的另一端接地，电感L2的另一端连接电容C2的一端，电容C2的另 一端接地，由电感L2的另一端输出输出电压。 在本专利技术的一个实施例中，所述开关电源转换器由电感L1、肖特基二极管D1和 MOS开关Ml构成，所述开关电源由MOS开关M2、M0S开关M3、M0S开关M4、电感L2和电容C2 构成；输入电压分别连接电感Ll的一端和MOS开关M3的源端，电感Ll的另一端分别连接 肖特基二极管Dl的正极和M0S开关Ml的漏端，M0S开关Ml的源端接地，肖特基二极管Dl 的负极分别连接储能电容Cl的一端和M0S开关M2的源端，储能电容Cl的另一端接地，MOS 开关M3的漏端分别连接M0S开关M2的漏端、M0S开关M4的漏端和电感L2的一端，M0S开 关M4的源端接地，电感L2的另一端连接电容C2的一端，电容C2的另一端接地，由电感L2 的另一端输出输出电压。 在本专利技术的一个实施例中，所述开关电源转换器由电感L1、肖特基二极管D1和 M0S开关M1构成，所述开关电源由M0S开关M2、 M0S开关M3、肖特基二极管D2、电感L2和 电容C2构成；输入电压分别连接电感L1的一端和M0S开关M本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种限流条件下实现瞬时大电流的电源装置，它包括储能电容、限流模块、开关电源和开关电源转换器，其特征在于，输入电压通过所述限流模块的第一输出端依次连接所述开关电源转换器和所述开关电源的第一输入端，所述开关电源的输出端输出输出电压并与负载连接，所述储能电容的一端连接在所述开关电源转换器的输出端和所述开关电源的第一输入端之间，所述储能电容的另一端接地，所述限流模块的第二输出端与所述开关电源的第二输入端连接；在正常工作状态时，由输入电压通过流经所述限流模块的第二输出端和所述开关电源的第二输入端至输出电压产生的第一电流为负载供电；在需要瞬时大电流时，由输入电压通过流经所述限流模块的第一输出端、所述开关电源转换器、所述开关电源的第一输入端至输出电压产生的第二电流及由所述储能电容的储能电容电压流经所述开关电源的第一输入端至输出电压产生的第三电流为负载供电；在所述储能电容储能时，由输入电压通过流经所述限流模块的第一输出端、所述开关电源转换器、所述开关电源的第一输入端至输出电压产生的第二电流继续给负载供电，由输入电压通过流经所述限流模块的第一输出端和所述开关电源转换器至所述储能电容的储能电容电压给所述储能电容进行充电。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：白建雄，吴珂，
申请(专利权)人：启攀微电子上海有限公司，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]
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