CN102969902A - 低交叉调整率的多路输出模块电源分组控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种低交叉调整率的多路输出模块电源分组控制方法，该方法控制过程中，将多路输出分为2~3组，并为每组配一个控制器，分别控控制各组的输出；分组时将输出功率相近或是工作模式相同的一路或多路输出分为一组；对于一组中有二路及以上输出的，采用加权反馈。其特点是将输出功率相近或是工作模式相同的输出组合在一个变压器中，以降低变压器的高度、减小变压器漏感。不同分组可以相对独立的进行闭环控制或多路加权反馈控制，以提高多路输出的电压精度和交叉调整率。

Description

低交叉调整率的多路输出模块电源分组控制方法

技术领域

本发明涉及一种低交叉调整率的低压输入多路输出模块电源分组控制方法，应用于低压输入多路输出的直直模块电源系统，属于功率电子变换技术的范畴。

背景技术

多路输出调节技术是直直模块电源中的一项关键技术，变换器的多路输出一般采用变压器多副边绕组的方式，它有以下优点：1) 变压器的引入使得原副边相互隔离，因此安全性高；2) 各路输出相互独立，避免了电源地线间较大电流产生的噪声和交叉耦合干扰；3）减小了电源模块的体积，提高了功率密度。在多路输出模块电源的设计中，实现良好的交叉调整率十分重要，这是一个难点。所谓交叉调整率，是指在多路输出模块电源中，其中任何一路负载发生变化引起自身及其他各路输出电压变化的百分比。在模块电源的设计中，对交叉调整率的要求将会直接关系到电源设计方案的选取。

对低压输入小功率多路输出电源而言，工业界最常用的拓扑是正激变换器和反激变换器，其主要优点是结构简单，成本低，适合多路输出。在小功率三路以上输出场合，两种拓扑相比较而言，正激变换器的器件数量较多，体积增大较为明显；反激变换器的宽输入适应性好，小功率应用中的结构最为简单。常规的反激变换器多路输出技术只精确控制其中输出功率最大一路的输出电压，然后直接利用拓扑本身的性能对其它各路的输出电压进行调节。其主要优点是结构简单，生产成本低，但这种控制方式中各辅路的输出电压调整率受变压器副边漏感大小、副边功率元器件参数一致性及电路工作模式的影响很大。因此，它通常用于对辅路电源稳压精度不高的场合。当对多路输出各路的输出精度和交叉调整率均有严格要求时，可以对辅路采用线性稳压模块调节的方式来实现。这种方案成本低，结构简单，但是限制了变换器功率密度的提升，并且随着路数的增多，变压器的优化设计难度增大。

由上述分析可知，在对多路输出模块电源的各路输出精度和交叉调整率都有较高要求的高品质电源应用场合，提出一种简单实用的、具有良好交叉调整率的方法具有十分重要的实际应用价值。

发明内容

本发明的目的是针对低压输入的多路输出模块电源，提出一种低交叉调整率的多路输出模块电源分组控制方法，提高多路输出各路的交叉调整率。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种低交叉调整率的多路输出模块电源分组控制方法，其特征是：

控制过程中，将多路输出分为2~3组，并为每组配一个控制器，分别控控制各组的输出；对于一组中有二路及以上输出的，采用加权反馈。

其中分组按输出功率或工作模式进行分组。分组时将输出功率相近或是工作模式相同的一路或多路输出分为一组。 

对于低压输入三路输出模块电源分为2组进行控制，其中给主要设备供电的5V输出分为一组并配备一个控制器单独进行控制；将给辅助设备供电的+15V输出和-15V输出分为另一组并配备一个控制器，+15V输出和-15V输出在控制中采用加权反馈。

其中按输出功率进行分组是指输出功率属于同一个数量级之内，且各路之间的相对数量关系不超过1.5倍分为一组。如5W和7W；13W和17W属输出功率相近。

其中按工作模式进行分组是指负载对象为主要设备或是辅助设备，同是主要设备分为一组；同是辅助设备的分为一组。

本发明的输出分组控制方法，将输出功率相近或是工作模式相同的输出组合在一个变压器中，这样有利于降低变压器的高度、减小变压器漏感。不同分组进行相对独立的闭环控制或多路加权反馈控制，以提高多路输出的电压精度和交叉调整率。

本发明与现有技术相比主要特点如下：

与半控型多路输出方案相比，本发明增加了控制变量，实现了所有输出相对独立的闭环调节；与全控型多路输出方案相比，本发明结构和控制非常简单，容易实现，成本低廉。

附图说明

附图1是输出分组控制的反激变换器变换器。

其中V _in 是输入电压，Q ₁、Q ₂为开关管，C ₁、L ₁、C ₂构成输入滤波器，D ₁、D ₂、D ₃为整流二极管，T ₁、T ₂为变压器，K ₁、K ₂为加权反馈的加权系数，V _o1、V _o2、V _o3为三路输出的输出电压。

具体实施方式

附图1以包含5V、±15V三路输出为例，给出了一个低压输入三路输出模块电源的电路原理图。其中主电路拓扑结构采用反激变换器拓扑，电容C ₁并接于输入电压V _in 两端，电感L ₁一端接于输入电压，另一端与电容C ₂连接，电容C ₂的另一端接输入电压的负端。变压器T ₁ 的原边绕组的同名端与L ₁和C ₂的公共端相连，非同名端与开关管Q ₁的漏极连接，Q ₁的源极接于输入电压的负端。T ₁ 副边绕组的非同名端与二极管D ₁的阳极相连，同名端与电容C ₃ 的一端相连，C ₃ 的另一端与D ₁的阴极相连，构成输入电压V _o1的正向参考端，V _o1的负向参考端与T ₁ 副边绕组的同名端相连。V _o1通过PWM控制器1后输出一个控制信号至原边开关管Q ₁的栅极。变压器T ₂ 的原边绕组同名端与T ₁ 原边绕组的同名端相连，T ₂ 原边绕组的非同名端与开关管Q ₂的漏极相连，Q ₂的源极接至输入电压的负端。T ₂ 的副边绕组为中心抽头形式，其中非同名端与二极管D ₂的阳极相连，同名端与二极管D ₃的阴极相连，二极管D ₂的阴极和二极管D ₃的阳极分别与电容C ₄ 和C ₅ 的一端相连，电容C ₄ 和电容C ₅ 的另一端相互连接，并与T ₂ 的副边中心抽头相连。输出电压V _o2和V _o3并接于电容C ₄ 和电容C ₅ 两端，其公共端与T ₂ 副边中心抽头相连。输出电压V _o2和V _o3通过加权系数K ₁和K ₂加权反馈，送入PWM控制器2，其输出送至开关管Q ₂的栅极。

由于5V输出的功率较大，而±15V输出的功率较小，并且工作模式相近，因此，将5V输出和±15V输出分为两组。其中，5V输出采用独立的变压器进行功率传输且采用独立的闭环控制保证输出电压稳定；±15V输出共用一个变压器进行功率传输并结合加权反馈控制对输出电压进行调节，保证输出电压的波动在允许范围内，提高电路的交叉调整率。

本发明的具体实例如下，其主要性能参数为：

l       输入电压：28 V(16~40 V)；

l       输出电压/电流：5 V/1.5 A、±15 V/0.25 A(单路最大0.33 A)；

l       输出电压纹波：ΔV_5V≤60 mV、ΔV_±15V≤120 mV；

l       输入电流纹波：ΔI_{in_p-p} ≤50 mA；

l       交叉调整率：σ_u≤2% (最小负载0.025 W)；

l       模块尺寸：60.4×37.10×14.50 mm³（含机壳）。

 

由以上描述可知，本发明提出的一种低交叉调整率的低压输入多路输出模块电源的输出分组控制方法具有如下优点：

1、各路输出都实现闭环调节、相对独立；输出电压精度高、交叉调整率好；

2、电路实现简单，成本低廉。

Claims (5)

1.一种低交叉调整率的多路输出模块电源分组控制方法，其特征是：

控制过程中，将多路输出分为2~3组，并为每组配一个控制器，分别控控制各组的输出；对于一组中有二路及以上输出的，采用加权反馈。

2.根据权利要求1所述的低交叉调整率的多路输出模块电源分组控制方法，其特征是：其中分组按输出功率或工作模式进行分组。

3.根据权利要求1或2所述的低交叉调整率的多路输出模块电源分组控制方法，其特征是：对于低压输入三路输出模块电源分为2组进行控制，其中给主要设备供电的5V输出分为一组并配备一个控制器单独进行控制；将给辅助设备供电的+15V输出和-15V输出分为另一组并配备一个控制器，+15V输出和-15V输出在控制中采用加权反馈。

4.根据权利要求2所述的低交叉调整率的多路输出模块电源分组控制方法，其特征是：其中按输出功率进行分组是指输出功率属于同一个数量级之内，且各路之间的相对数量关系不超过1.5倍分为一组。

5.根据权利要求2所述的低交叉调整率的多路输出模块电源分组控制方法，其特征是：其中按工作模式进行分组是指负载对象为主要设备或是辅助设备，同是主要设备分为一组；同是辅助设备的分为一组。

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