一種寬范圍單電感多路輸出變換器的制造方法
【專利摘要】本實用新型提供了一種寬范圍單電感多路輸出變換器，包括主功率電路，包括續(xù)流回路，當副邊電流is下降到續(xù)流參考值時，開關管S2閉合，原邊電流通過續(xù)流開關管S2和二極管Dfw續(xù)流維持為恒定值，直到開關管S1再次導通；開關元件，用于控制電路通斷，保證電路工作于偽連續(xù)導電模式，同時使所有輸出支路分時復用一個變壓器；反饋控制電路，與開關元件和主功率電路均連接，用于反饋控制調(diào)節(jié)各輸出支路的輸出電壓或電流，使輸出電壓或電流保持恒定。該變換器結(jié)構簡單、體積小、器件少、成本低，能夠?qū)崿F(xiàn)寬范圍輸出并且各輸出支路間無交叉影響，有利于提高生產(chǎn)效率。
【專利說明】—種寬范圍單電感多路輸出變換器
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及電力供電設備，尤其是需要多種等級供電電壓并且不同等級供電電壓之間需要避免交叉影響的供電設備，具體涉及一種寬范圍單電感多路輸出變換器。
【背景技術】
[0002]移動電話等便攜式電子產(chǎn)品需要多個不同等級的供電電壓，然而采用多輸出繞組的多路輸出開關變換器，各路輸出間存在嚴重的交叉影響。單電感多輸出開關變換器的所有輸出支路共用一個磁性元件，可以實現(xiàn)所有輸出支路的精確調(diào)節(jié)，減少了變換器的體積和成本。變換器的工作特性與工作模式有關，當單電感多輸出變換器工作于斷續(xù)導電模式時，輸出支路間不存在交叉影響，但是重載條件下存在電感電流紋波和應力大的缺點，連續(xù)導電模式多輸出變換器，具有帶載能力強，但輸出支路間存在交叉影響。因此，研究能夠避免輸出支路間的交叉影響且?guī)лd能力強的單電感多輸出變換器具有重要的理論研究和實用價值。
實用新型內(nèi)容
[0003]實用新型目的:本實用新型的目的在于針對現(xiàn)有技術的不足，提供一種可以工作于偽連續(xù)導電模式的多輸出電源。該電源的各輸出支路間避免了交叉影響，同時，電源具有更強的帶負載能力。
[0004]技術方案:為了達到上述實用新型目的，本實用新型提供了一種寬范圍單電感多路輸出變換器，包括:
[0005]主功率電路，包括變壓器FT、開關管S1、二極管Dfw、續(xù)流開關管S2、一組副邊支路二極管Dm(a = I?η)、一組副邊支路開關管Stjb(b = I?η)、一組輸出濾波電容= I?η);變壓器FT原邊一端與二極管Dfw陰極相接，二極管Dfw陽極與續(xù)流開關管S2的漏極連接，開關管S1的源極與續(xù)流開關管S2相接，變壓器FT原邊另一端與續(xù)流開關管S2和開關管S1的公共端連接；變壓器FT副邊一端分別與一組副邊支路二極管Dm(a = I?η)漏極相連，變壓器FT副邊另一端與副邊公共端相連，一組副邊支路二極管DM(a = I?η)分別與一組副邊支路開關管StJb = I?η)的源極相連，一組副邊支路開關管StJb = I?η)與負載的一端連接，一組輸出濾波電容= I?η)分別與負載兩端連接；
[0006]反饋控制電路，包括一組誤差放大器EAiQ = I?η)、一組基準電壓產(chǎn)生電路Vrefj (j = I?η)、一組電壓比較器COMPk (k = I?η)、一組SR觸發(fā)器、時分復用信號產(chǎn)生器、電流比較器COMP ;所述一組誤差放大器EAi (i = I?η)的反向輸入端分別與一組副邊支路開關管Stjb (b = I?η)、一組輸出濾波電容C。。(c = I?η)的公共端連接,其正向輸入端分別與一組基準電壓產(chǎn)生電路VrefjU = I?η)連接；一組電壓比較器COMPk(k = I?η)的反向輸入端分別與一組誤差放大器EAi (i = I?η)的輸出端連接、正向輸入端輸入三角載波；與三角載波同步的脈沖信號作為時分復用信號產(chǎn)生器的輸入，時分復用信號產(chǎn)生器產(chǎn)生時分復用信號；一組電壓比較器COMPk (k = I?η)的輸出和時分復用信號作為選擇器S的輸入,選擇器S的輸出作為開關管S1的驅(qū)動信號；電流比較器COMP的反向輸入端輸入副邊電流的米樣信號、正向輸入端輸入?yún)⒖茧娏餍盘朓d。，電流比較器COMP的輸出端連接SR觸發(fā)器的S端，當is下降到參考電流時，SR觸發(fā)器置位，選擇器S的輸出連接SR觸發(fā)器的復位信號，SR觸發(fā)器的輸出信號作為續(xù)流開關管S2的驅(qū)動信號。
[0007]作為改進，所述開關元件為MOS管。
[0008]有益效果:本實用新型提供的寬范圍單電感多路輸出變換器結(jié)構簡單、體積小、器件少、成本低，能夠?qū)崿F(xiàn)寬范圍輸出并且各輸出支路間無交叉影響，有利于提高生產(chǎn)效率。
[0009]本實用新型電路結(jié)構增加了續(xù)流開關管S2和二極管Dfw，變換器工作于偽連續(xù)導電模式，同時具備斷續(xù)導電模式單電感多輸出變換器無交叉影響特性和連續(xù)導電模式單電感多輸出變換器帶負載能力強、紋波電壓小的優(yōu)點。
[0010]具體而言，本實用新型提供的一種寬范圍單電感多路輸出變換器，包括主功率電路，包括續(xù)流回路，當副邊電流is下降到續(xù)流參考值時，開關管S2閉合，原邊電流通過續(xù)流開關管S2和二極管Dfw續(xù)流維持為恒定值，直到開關管S1再次導通；開關元件，用于控制電路通斷，保證電路工作于偽連續(xù)導電模式，同時使所有輸出支路分時復用一個變壓器；反饋控制電路，與開關元件和主功率電路均連接，用于反饋控制調(diào)節(jié)各輸出支路的輸出電壓或電流，使輸出電壓或電流保持恒定。由于本實用新型變換器僅使用一個電感，所有的輸出支路共用同一個電感，通過時分復用技術實現(xiàn)所有輸出支路的獨立精確調(diào)節(jié)。與單輸入單輸出供電方式比，減少了儲能電感的數(shù)量，可以降低電源的體積和成本。不同于傳統(tǒng)單電感多輸出拓撲，該電源增加了續(xù)流回路，因而能夠工作于偽連續(xù)導電模式，不同輸出支路可以避免交叉影響，且拓寬了負載范圍。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1是本實用新型的電路原理圖；
[0012]圖2是本實用新型的工作過程圖；
[0013]圖3本實用新型穩(wěn)態(tài)工作波形，即PCCM SIDO反激變換器的穩(wěn)態(tài)實驗波形圖；其中，圖3(a)為輸出電壓Voa、Vob波形圖，圖3(b)為開關時序圖，圖3(c)為原、副邊電流圖；
[0014]圖4本實用新型負載跳變波形，即IM=280mA時，b輸出支路負載跳變瞬態(tài)實驗結(jié)果；其中，圖4(a)為b輸出支路加載，圖4(b)為b輸出支路減載。
【具體實施方式】
[0015]下面結(jié)合附圖對本實用新型做出進一步說明。
[0016]寬范圍單電感多路輸出變換器，包括:
[0017]主功率電路，包括變壓器FT、開關管S1、二極管Dfw、續(xù)流開關管S2、一組副邊支路二極管Dm(a = I?η)、一組副邊支路開關管Stjb(b = I?η)、一組輸出濾波電容= I?η);變壓器FT原邊一端與二極管Dfw陰極相接，二極管Dfw陽極與續(xù)流開關管S2的漏極連接，開關管S1的源極與續(xù)流開關管S2相接，變壓器FT原邊另一端與續(xù)流開關管S2和開關管S1的公共端連接；變壓器FT副邊一端分別與一組副邊支路二極管Dm(a = I?η)漏極相連，變壓器FT副邊另一端與副邊公共端相連，一組副邊支路二極管Dm (a = I?η)分別與一組副邊支路開關管StJb = I?η)的源極相連，一組副邊支路開關管StJb = I?η)與負載的一端連接，一組輸出濾波電容CtJc = I~η)分別與負載兩端連接；即變壓器FT副邊一端分別與副邊支路二極管Dtjl、副邊支路二極管Dtj2……副邊支路二極管Dm相連，副邊支路二極管Dtjl、副邊支路開關管Stjl、負載Rtjl依次串聯(lián)，副邊支路二極管Dtj2、副邊支路開關管Stj2、負載Rtj2依次串聯(lián)……副邊支路二極管Dtj3、副邊支路開關管Stj3、負載Rtj3依次串聯(lián)，輸
出濾波電容Ctjl、輸出濾波電容Ctj2......輸出濾波電容Cm的兩端分別與負載Rtjl、負載R&......Rm連接；當副邊電流下降到續(xù)流參考值時，變壓器勵磁電感電流通過續(xù)流開關管S2和二極管Dfw續(xù)流，維持為恒定值，直到下一路開始工作；當副邊電流is下降到續(xù)流參考值時，開關管S2閉合，原邊電流通過續(xù)流開關管S2和二極管Dfw續(xù)流維持為恒定值，直到開關管S1再次導通；
[0018]反饋控制電路，包括一組誤差放大器EAiQ = I~η)、一組基準電壓產(chǎn)生電路Vrefj (j=l~η)、一組電壓比較器COMPk (k = I~~η)、一組SR觸發(fā)器、時分復用信號產(chǎn)生器、電流比較器COMP ;所述一組誤差放大器EAi (i = I~η)的反向輸入端分別與一組副邊支路開關管Stjb (b = I~η)、一組輸出濾波電容C。。(c = I~η)的公共端連接,其正向輸入端分別與一組基準電壓產(chǎn)生電路VrefjU = I~η)連接；一組電壓比較器COMPk(k = I~η)的反向輸入端分別與一組誤差放大器EAi (i = I~η)的輸出端連接、正向輸入端輸入三角載波；與三角載波同步的脈沖信號作為時分復用信號產(chǎn)生器的輸入，時分復用信號產(chǎn)生器產(chǎn)生時分復用信號；一組電壓比較器COMPk (k = I~η)的輸出和時分復用信號作為選擇器S的輸入,選擇器S的輸出作為開關管S1的驅(qū)動信號；電流比較器COMP的反向輸入端輸入副邊電流的米樣信號、正向輸入端輸入?yún)⒖茧娏餍盘朓d。，電流比較器COMP的輸出端連接SR觸發(fā)器的S端，當is下降到參考電流時，SR觸發(fā)器置位，選擇器S的輸出連接SR觸發(fā)器的復位信號，SR觸發(fā)器的輸出信號作為續(xù)流開關管S2的驅(qū)動信號；即誤差放大器EA1的反向輸入端分別與副邊支路開關管Stjl、輸出濾波電容Ctjl的公共端連接,其正向輸入端分別與基準電壓產(chǎn)生電路Vref1連接，電壓比較器COMP1的反向輸入端分別與誤差放大器EA1的輸出端連接、正向輸入端輸入三角載波；誤差放大器EA2的反向輸入端分別與副邊支路開關管Stj2、輸出濾波電容Ctj2的公共端連接，其正向輸入端分別與基準電壓產(chǎn)生電路Vref2連接，電壓比較器COMP2的反向輸入端分別與誤差放大器EA2的輸出端連接、正向輸入端輸入三角載波；……誤差放大器EAn的反向輸入端分別與副邊支路開關管Sm、輸出濾波電容Cm的公共端連接，其正向輸入端分別與基準電壓產(chǎn)生電路Vrefn連接，電壓比較器COMPn的反向輸入端分別與誤差放大器EAn的輸出端連接、正向輸入端輸入三角載波；反饋控制電路與開關元件和主功率電路均連接，用于反饋控制調(diào)節(jié)各輸出支路的輸出電壓或電流，使輸出電壓或電流保持恒定。
[0019]其控制方法可采用平均電流控制等其他控制方法，仍對變壓器FT原邊勵磁電流進行續(xù)流，可以實現(xiàn)各輸出支路無交叉影響的特性。
[0020]本實用新型提供的寬范圍單電感多路輸出變換器，采用時分復用技術，在一個工作周期內(nèi)各輸出支路在各自復用時間內(nèi)工作過程如下:
[0021]下面以輸出支路復用時間內(nèi)變換器工作過程為例介紹本實用新型提供的寬范圍單電感多路輸出變換器的工作原理，見圖2。
[0022]圖2中，Vsa為開關管Sa的驅(qū)動信號，Vsn為開關管Sn的驅(qū)動信號，Vsl和Vs2為開關管S1和S2的驅(qū)動信號，ip為原邊電流，is為副邊電流。由圖1和圖2知，各輸出時分復用信號Oi用以控制在一個工作周期內(nèi)相應輸出支路i的復用時間，每條支路在各自復用時間內(nèi)工作工程相同。
[0023]采用時分復用技術，在一個工作周期內(nèi)各輸出支路在各自復用時間內(nèi)工作過程如下:
[0024]模態(tài)1:開關管S1和S2同時導通,輸入電壓Vin給變壓器原邊勵磁電感Lm充電,原邊電流ip上升；
[0025]模態(tài)2:開關管S1和S2同時關斷，勵磁電感向第i條輸出支路放電，i輸出支路副邊電流isi下降；
[0026]模態(tài)3:當輸出支路i的副邊電流isi下降到參考值Id。時，開關管S2導通，S1維持關斷狀態(tài)，勵磁電感電流通過開關管S2和續(xù)流二極管Dfw續(xù)流，Vp = O。
[0027]以單電感雙輸出為例，穩(wěn)態(tài)工作波形和負載跳變波形見圖3和圖4。
[0028]圖3為偽連續(xù)導電模式單電感雙輸出反激變換器穩(wěn)態(tài)波形，由圖3可知，實現(xiàn)了兩路的恒壓輸出。并且由圖3(b)和(C)知變化器工作于偽連續(xù)導電模式。
[0029]圖4為偽連續(xù)導電模式單電感雙輸出反激變換器a路負載恒定b路負載跳變實驗結(jié)果，從圖4可以看出a路負載跳變時，b路不受影響。說明偽連續(xù)導電模式多輸出變換器輸出支路間不存在交叉影響。
[0030]如上所述，盡管參照特定的優(yōu)選實施例已經(jīng)表示和表述了本實用新型，但其不得解釋為對本實用新型自身的限制。在不脫離所附權利要求定義的本實用新型的精神和范圍前提下，可對其在形式上和細節(jié)上作出各種變化。
【權利要求】
1.一種寬范圍單電感多路輸出變換器，其特征在于，包括: 主功率電路，包括變壓器FT、開關管S1、二極管Dfw、續(xù)流開關管S2、一組副邊支路二極管Doa(a = I?η)、一組副邊支路開關管Stjb(b = I?η)、一組輸出濾波電容= I?η)；變壓器FT原邊一端與二極管Dfw陰極相接，二極管Dfw陽極與續(xù)流開關管S2的漏極連接，開關管S1的源極與續(xù)流開關管S2相接，變壓器FT原邊另一端與續(xù)流開關管S2和開關管S1的公共端連接；變壓器FT副邊一端分別與一組副邊支路二極管Dm(a = I?η)漏極相連，變壓器FT副邊另一端與副邊公共端相連，一組副邊支路二極管DM(a = I?η)分別與一組副邊支路開關管StJb = I?η)的源極相連，一組副邊支路開關管StJb = I?η)與負載的一端連接，一組輸出濾波電容C。。(c = I?η)分別與負載兩端連接； 反饋控制電路，包括一組誤差放大器EAiQ = I?η)、一組基準電壓產(chǎn)生電路VrefjG=I?η)、一組電壓比較器COMPk (k= I?η)、一組SR觸發(fā)器、時分復用信號產(chǎn)生器、電流比較器COMP ;所述一組誤差放大器EAi (i = I?η)的反向輸入端分別與一組副邊支路開關管Stjb (b = I?η)、一組輸出濾波電容C。。(c = I?η)的公共端連接,其正向輸入端分別與一組基準電壓產(chǎn)生電路Vrefj (j = I?η)連接；一組電壓比較器COMPk (k = I?η)的反向輸入端分別與一組誤差放大器EAi (i = I?η)的輸出端連接、正向輸入端輸入三角載波；與三角載波同步的脈沖信號作為時分復用信號產(chǎn)生器的輸入，時分復用信號產(chǎn)生器產(chǎn)生時分復用信號；一組電壓比較器COMPk(k = I?η)的輸出和時分復用信號作為選擇器S的輸入，選擇器S的輸出作為開關管S1的驅(qū)動信號；電流比較器COMP的反向輸入端輸入副邊電流的采樣信號、正向輸入端輸入?yún)⒖茧娏餍盘朓d。，電流比較器COMP的輸出端連接SR觸發(fā)器的S端，當is下降到參考電流時，SR觸發(fā)器置位，選擇器S的輸出連接SR觸發(fā)器的復位信號，SR觸發(fā)器的輸出信號作為續(xù)流開關管S2的驅(qū)動信號。
2.根據(jù)權利要求1所述的寬范圍單電感多路輸出變換器，其特征在于:所述開關元件為MOS管。
【文檔編號】H02M3/335GK203827183SQ201420225789
【公開日】2014年9月10日 申請日期:2014年4月30日 優(yōu)先權日:2014年4月30日
【發(fā)明者】楊飏, 何瑩瑩 申請人:楊飏, 何瑩瑩