一種開關電源及其工作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及電源技術領域，尤其涉及一種開關電源及其工作方法。
【背景技術】
[0002]一般電子設備都配備有開關電源，將直流電源輸出的電壓轉換為電子設備的工作電壓。開關電源一般按照DCM模式供電，DCM模式供電時存在空閑的間隙時間，在該間隙時間內(nèi)開關電源不進行供電工作，如果能利用開關電源在該間隙時間實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸功能，則能夠節(jié)省掉電子設備中另外設置數(shù)據(jù)輸出緩沖器，能夠有效降低設備成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有開關電源不能在供電間隙傳輸數(shù)據(jù)的技術問題，提供了一種開關電源，其在供電間隙時間內(nèi)能夠傳輸數(shù)據(jù)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)輸出緩沖器的功能，有效降低了成本。
[0004]為了解決上述問題，本發(fā)明采用以下技術方案予以實現(xiàn):
本發(fā)明的一種開關電源，包括控制器、電壓電流檢測模塊、電壓輸入端口、電壓輸出端口、數(shù)據(jù)輸入端口、數(shù)據(jù)輸出端口、開關管SWl、開關管SW2、開關管SW4、開關管SW5、電感L、電容Cl和電容C2，所述電壓輸入端口與開關管SWl的第一導通端電連接，開關管SWl的第二導通端與開關管SW2的第一導通端、電壓電流檢測模塊的第一檢測端和電感L的第一導通端電連接，電感L的第二導通端與電壓電流檢測模塊的第二檢測端、開關管SW4的第一導通端、開關管SW5的第一導通端、電容Cl的上極板和數(shù)據(jù)輸出端口電連接，開關管SW5的第二導通端與電容C2的上極板和電壓輸出端口電連接，開關管SW2的第二導通端、開關管SW4的第二導通端、電容Cl的下極板和電容C2的下極板都接地，所述控制器分別與數(shù)據(jù)輸入端口、電壓電流檢測模塊的數(shù)據(jù)輸出端、開關管SWl的控制端、開關管SW2的控制端、開關管SW4的控制端和開關管SW5的控制端電連接。
[0005]上電后，開關電源按照DCM模式給負載供電。供電時，控制器、電壓電流檢測模塊、電源E、開關管SWl、開關管SW2、開關管SW4、開關管SW5、電感L和電容C2組成直流電源，該直流電源在控制器的控制下按照DCM模式供電，電壓輸出端口輸出電壓給負載供電。
[0006]在DCM模式的供電間隙時間內(nèi)，開關電源停止供電，并發(fā)送N個數(shù)據(jù)。在輸入信號Din從低電平跳變到高電平，再由高電平跳變到低電平的過程中，開關電源工作分為D1、D2、D4、D5和D6五個階段。
[0007]當輸入信號Din從低電平跳變到高電平時，進入Dl階段，控制器控制開關管SW1、開關管SW4導通，控制開關管SW2、開關管SW5斷開，電源E給電感L和電容Cl充電。接著進入D2階段，控制器控制開關管SW2導通，控制開關管SW1、開關管SW4、開關管SW5斷開，電感L上的能量轉移到電容Cl上，在D2階段結束時，電感L中的電流變?yōu)?，開關電源的數(shù)據(jù)輸出端口穩(wěn)定輸出數(shù)據(jù)“I”。
[0008]當輸入信號Din從高電平跳變到低電平時，進入D4階段，控制器控制開關管SW2導通，控制開關管SW1、開關管SW4、開關管SW5斷開，電容Cl上的能量轉移到電感L中，在D4階段結束時，電容Cl上的電壓為O，電感L中的電流達到最大值。接著進入D5階段，控制器控制開關管SW1、開關管SW4導通，控制開關管SW2、開關管SW5斷開，電感L中的能量轉移到電源E中，D5階段結束時，電感L中的電流變?yōu)镺。接著進入D6階段，控制器控制開關管SW4導通，控制開關管SWl、開關管SW2、開關管SW5斷開，電容Cl上的電壓被加強到O，開關電源的數(shù)據(jù)輸出端口穩(wěn)定輸出數(shù)據(jù)“O”。
[0009]作為優(yōu)選，所述一種開關電源還包括開關管SW3和開關管SW6，所述開關管SW3的第一導通端與電壓輸入端口電連接，開關管SW3的第二導通端與電感L的第二導通端、開關管SW6的第一導通端電連接，開關管SW6的第二導通端與數(shù)據(jù)輸出端口電連接，開關管SW3的控制端和開關管SW6的控制端分別與控制器電連接。
[0010]開關電源的電壓輸入端口與電源E正極電連接，電源E負極接地，開關電源的電壓輸出端口與負載正極電連接，負載負極接地。電源E為直流電源。開關管SW1、開關管SW2、開關管SW4、開關管SW5、電感L、電容C2、電壓電流檢測模塊和控制器組成了傳統(tǒng)開關電源部分。電源E、開關管SWl、開關管SW2、開關管SW3、開關管SW4、開關管SW6、電感L、電容Cl、電壓電流檢測模塊和控制器組成了無損數(shù)據(jù)發(fā)送部分。
[0011]上電后，開關電源按照DCM模式給負載供電。供電時，控制器控制開關管SW3和開關管SW6恒斷開，控制器、電壓電流檢測模塊、電源E、開關管SW1、開關管SW2、開關管SM、開關管SW5、電感L和電容C2組成直流電源，該直流電源在控制器的控制下按照DCM模式供電，電壓輸出端口輸出電壓給負載供電。DCM模式供電的供電周期為時間T，一個供電周期內(nèi)供電時間為TI，供電間隙時間T2，T=T I +T2，在供電時間TI內(nèi)開關電源按照如下方法工作:
Pl階段:控制器控制開關管SW1、開關管SW4導通，控制開關管SW2、開關管SW3、開關管SW5、開關管SW6斷開，電源E對電感L充電；
P2階段:當電感L中電流達到最大值時，控制器控制開關管SW2、開關管SW5導通，控制開關管SWl、開關管SW3、開關管SW4、開關管SW6斷開，電感L中的能量轉移到電容C2中給負載供電，當電感L中電流減小到O時跳轉至Pl階段。
[0012]在DCM模式的供電間隙時間T2內(nèi)，開關電源停止供電，并發(fā)送N個數(shù)據(jù)，每個數(shù)據(jù)的發(fā)送時間為T3，T2多NXT3。在輸入信號Din從低電平跳變到高電平，再由高電平跳變到低電平的過程中，開關電源工作分為D1、D2、D3、D4、D5和D6六個階段。
[0013]當輸入信號Din從低電平跳變到高電平時，進入Dl階段，控制器控制開關管SW1、開關管SW4導通，控制開關管SW2、開關管SW3、開關管SW5、開關管SW6斷開，電源E給電感L充電，在Dl階段結束時，電感L中的電流能量等于電容Cl上電壓為電源E的電壓VE時的電容儲能。接著進入D2階段，控制器控制開關管SW2、開關管SW6導通，控制開關管SW1、開關管SW3、開關管SW4、開關管SW5斷開，電感L上的能量轉移到電容Cl上，在D2階段結束時，電感L中的電流變?yōu)镺。接著進入D3階段，控制器控制開關管SW3、開關管SW6導通，控制開關管SWl、開關管SW2、開關管SW4、開關管SW5斷開，電源E將電容Cl上的電壓加強到電源E的電壓VE，開關電源的數(shù)據(jù)輸出端口穩(wěn)定輸出數(shù)據(jù)“I”。
[0014]當輸入信號Din從高電平跳變到低電平時，進入D4階段，控制器控制開關管SW2、開關管SW6導通，控制開關管SWl、開關管SW3、開關管SW4、開關管SW5斷開，電容Cl上的能量轉移到電感L中，在D4階段結束時，電容Cl上的電壓為O，電感L中的電流達到最大值。接著進入D5階段，控制器控制開關管SWl、開關管SW4、開關管SW6導通，控制開關管SW2、開關管SW3、開關管SW5斷開，電感L中的能量轉移到電源E中，D5階段結束時，電感L中的電流變?yōu)镺。接著進入D6階段，控制器控制開關管SW4、開關管SW6導通，控制開關管SW1、開關管SW2、開關管SW3、開關管SW5斷開，電容Cl上的電壓被加強到O，開關電源的數(shù)據(jù)輸出端口穩(wěn)定輸出數(shù)據(jù)“O”。
[0015]本發(fā)明的一種開關電源的工作方法，開關電源的電壓輸入端口與電源E正極電連接，電源E負極接地，包括以下步驟；
51:開關電源按照DCM模式給負載供電:供電時，控制器控制開關管SW3和開關管SW6恒斷開，控制器、電壓電流檢測模塊、電源E、開關管SW1、開關管SW2、開關管SW4、開關管Sff5,電感L和電容C2組成直流電源，該直流電源在控制器的控制下按照DCM模式供電，電壓輸出端口輸出電壓給負載供電；
52:在DCM模式的供電間隙時間T2內(nèi)，開關電源發(fā)送N個數(shù)據(jù)，發(fā)送數(shù)據(jù)的方法包括以下步驟:
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