CN103427654A

CN103427654A - 零交叉调整率的双路输出dc/dc电源实现电路

Info

Publication number: CN103427654A
Application number: CN2012101601872A
Authority: CN
Inventors: 董晖; 陶健; 安百俊; 虞洋; 魏一鸣; 孟颖悟
Original assignee: AVIC No 631 Research Institute
Current assignee: AVIC No 631 Research Institute
Priority date: 2012-05-22
Filing date: 2012-05-22
Publication date: 2013-12-04

Abstract

本发明涉及一种零交叉调整率的双路输出DC/DC电源实现电路，包括直流电压输入端、输入滤波电路、第一功率转换电路、第一直流电压输出端、控制电路、第二功率转换电路以及与第二功率转换电路相连的第二直流电压输出端；直流电压输入端、输入滤波电路、第一功率转换电路以及第一直流电压输出端依次连接；直流电压输入端经输入滤波电路后分别接入第一功率转换电路以及第二功率转换电路；控制电路同时用于控制第一功率转换电路以及第二功率转换电路的功率转换。本发明能够从根本上消除交叉调整率的影响、可提高双路输出电源在负载不对称或动态变化的用电环境中的交叉调节性能以及具有较高的推广应用价值。

Description

零交叉调整率的双路输出DC/DC电源实现电路

技术领域

本发明属于开关电源技术领域，涉及一种输出电源的实现电路，尤其涉及一种零交叉调整率的双路输出DC/DC电源实现电路。

背景技术

随着电子设备需求的增加、性能的提升以及数字处理技术的快速发展，在许多负载不平衡的用电环境备中，输出调整性能好的多路输出变换器越来越受到业界的青睐。交叉调整率是评估多路输出开关电源的重要性能指标之一。它是指一路输出负载从空载到满载变化时，对其它路输出电压的影响，该影响越小越好。

目前，市场上的双路输出DC/DC电源模块的稳压方式主要有两种。一种是变压器副边双绕组实现双路输出，其中一路主输出闭环（PWM控制），另一路辅助输出通过间接稳压的方式实现；另一种技术是通过正、负电压联合采样的方式实现。对于第一种技术，由于只对主输出进行闭环控制，占空比的改变对辅助输出影响较大，尤其是轻载到满载变化时，交叉调节率差（通常＞5%）。而进行二次稳压（如线性稳压）则电路复杂且效率损失严重，体积也随输出电流增加而明显增大；对于第二种技术，当两路输出负载相同且固定时，稳压效果好，但在两路负载不对称或动态变化的情况下，交叉调节率明显变差。

发明内容

为了解决背景技术中存在的上述技术问题，本发明提供了一种能够从根本上消除交叉调整率的影响、可提高双路输出电源在负载不对称或动态变化的用电环境中的交叉调节性能以及具有较高的推广应用价值的零交叉调整率的双路输出DC/DC电源实现电路。

本发明的技术解决方案是：本发明提供了一种零交叉调整率的双路输出DC/DC电源实现电路，包括直流电压输入端、输入滤波电路、第一功率转换电路、第一直流电压输出端以及控制电路；所述直流电压输入端、输入滤波电路、第一功率转换电路以及第一直流电压输出端依次连接；其特殊之处在于：所述零交叉调整率的双路输出DC/DC电源实现电路还包括第二功率转换电路以及与第二功率转换电路相连的第二直流电压输出端；所述直流电压输入端经输入滤波电路后分别接入第一功率转换电路以及第二功率转换电路；所述控制电路同时用于控制第一功率转换电路以及第二功率转换电路的功率转换。

上述第一功率转换电路以及第二功率转换电路均包括功率开关、变压器、整流电路以及输出滤波电路；所述变压器包括变压器原边以及变压器次边；所述功率开关与变压器原边串联；所述变压器次边与整流电路串联后接入输出滤波电路。

上述控制电路包括采样隔离反馈电路、控制芯片以及驱动电路；所述采样隔离反馈电路通过控制芯片与驱动电路相连；所述采样隔离反馈电路分别接入第一功率转换电路以及第二功率转换电路中的整流电路；所述驱动电路分别接入第一功率转换电路以及第二功率转换电路中的功率开关。

上述控制芯片是UCC2810。

上述控制芯是UCC2810时，所述控制芯片的个数是一个或多个，所述控制芯片是多个时，所述多个UCC2810控制芯片并联。

上述输入滤波电路或输出滤波电路包括但并不限于一个或多个电容，所述滤波电路是多个电容时，所述多个电容并联在一起。

上述采样隔离反馈电路包括但并不限于采样隔离控制芯片，所述采样隔离控制芯片是UC29432可调精度模拟控制器。

上述直流电压输入端包括正向直流电压输入端以及接地端；所述正向直流电压输入端以及接地端分别接入输入滤波电路。

上述第一直流电压输出端包括正向直流电压输出端以及接地端；所述第一功率转换电路分别接入正向直流电压输出端以及接地端；所述第二直流电压输出端包括负向向直流电压输出端以及接地端；所述第二功率转换电路分别接入负向直流电压输出端以及接地端。

本发明的优点是：

本发明所提供的零交叉调整率的双路输出DC/DC电源实现电路，采用UCC2810作为核心控制芯片，直接对两路功率转换电路进行控制，由于UCC2810是一款高速Bi CMOS双通道同步PWM控制芯片，其内部包含了两组误差放大器，电流检测放大器及PWM锁存器，其内部使用同一个振荡器，同步两路PWM输出信号；通过调节RT、CT可方便的得到两路频率固定、前沿同时开启的PWM信号，来控制两路完全相同的变换电路，大大降低了电磁干扰（EMI）；UCC2810内部两路调制器均采用交替工作的双稳态触发电路，使得每路PWM输出最大脉宽限定在50%，确保充分的关断时间使磁芯复位；同时，UCC2810是电流型PWM控制芯片。它在单闭环电压控制系统的基础上增加了电感电流反馈控制环节，构成电压、电流双闭环控制；因此它具有电压调整率高、负载调整率高和瞬态响应快等优点。因此，基于UCC2810作为核心控制芯片所形成的零交叉调整率的双路输出DC/DC电源实现电路是与目前使用较多的双路输出DC/DC模块相比较，采用本方案研制的双路输出DC/DC变换器，交叉调整率从5%降到0；特别适用于负载不平衡和动态变化的应用环境，大大减小了多路输出之间的干扰和影响；变换器设计参数一致性高、所使用的元器件相同，简化了设计和维护工作。双变换器彼此同步工作，降低了电磁干扰，具有较高的推广应用价值。通过外同步端子（SYNS）可实现UCC2810的并联使用，从而将两路输出方便的扩展为多路，从而应用于更复杂的用电环境中。

附图说明

图1是本发明所提供的零交叉调整率的双路输出DC/DC电源实现电路的框架原理图；

图2是本发明所采用的UCC2810的内部结构框图；

图3是本发明所提供的较佳实施例电路示意图。

具体实施方式

参见图1，本发明提供了一种零交叉调整率的双路输出DC/DC电源实现电路，该电路包括直流电压输入端、输入滤波电路、第一功率转换电路、第一直流电压输出端以及控制电路；直流电压输入端、输入滤波电路、第一功率转换电路以及第一直流电压输出端依次连接；除此之外，本发明所提供的零交叉调整率的双路输出DC/DC电源实现电路还包括第二功率转换电路以及与第二功率转换电路相连的第二直流电压输出端；直流电压输入端经输入滤波电路后分别接入第一功率转换电路以及第二功率转换电路；控制电路同时用于控制第一功率转换电路以及第二功率转换电路的功率转换；第一功率转换电路以及第二功率转换电路均包括功率开关、变压器、整流电路以及输出滤波电路；变压器包括变压器原边以及变压器次边；功率开关与变压器原边串联；变压器次边与整流电路串联后接入输出滤波电路；控制电路包括采样隔离反馈电路、控制芯片以及驱动电路；采样隔离反馈电路通过控制芯片与驱动电路相连；采样隔离反馈电路分别接入第一功率转换电路以及第二功率转换电路中的整流电路后端；驱动电路分别接入第一功率转换电路以及第二功率转换电路中的功率开关，本发明所采用的控制芯片是UCC2810，本发明还可以采用外同步端子（SYNS）可实现UCC2810的并联使用，从而将两路输出方便的扩展为多路，从而应用于更复杂的用电环境中。

输入滤波电路或输出滤波电路包括但并不限于一个或多个电容，滤波电路是多个电容时，多个电容并联在一起。

采样隔离反馈电路包括但并不限于采样隔离控制芯片，采样隔离控制芯片是UC29432可调精度模拟控制器。

直流电压输入端包括正向直流电压输入端以及接地端；正向直流电压输入端以及接地端分别接入输入滤波电路。

第一直流电压输出端包括正向直流电压输出端以及接地端；第一功率转换电路分别接入正向直流电压输出端以及接地端；第二直流电压输出端包括负向向直流电压输出端以及接地端；第二功率转换电路分别接入负向直流电压输出端以及接地端。

本发明采用两组完全相同的变换电路、控制电路及保护电路作为主电路，用UCC2810作为核心控制芯片，为两路变换电路提供同步的PWM控制信号，从而实现电源每路输出都独立闭环、互不干扰，从根本上消除交叉调整率的影响。

参见图2，本发明所采用的控制芯是UCC2810，该芯片是一款高速Bi CMOS双通道同步PWM控制芯片，其内部包含了两组误差放大器，电流检测放大器及PWM锁存器，其内部使用同一个振荡器，同步两路PWM输出信号；通过调节RT、CT可方便的得到两路频率固定、前沿同时开启的PWM信号，来控制两路完全相同的变换电路，大大降低了电磁干扰（EMI）；UCC2810内部两路调制器均采用交替工作的双稳态触发电路，使得每路PWM输出最大脉宽限定在50%，确保充分的关断时间使磁芯复位；同时，UCC2810是电流型PWM控制芯片。它在单闭环电压控制系统的基础上增加了电感电流反馈控制环节，构成电压、电流双闭环控制；

具体而言，本发明所提供的实现电路的较佳实施例参见图3，本发明的具体工作原理简介如下：

C1、C2、C3构成电源滤波电路，对输入28V进行整流滤波。

三端稳压器N1构成内部辅助电源，用于给芯片N2（UCC2810）提供工作电压。

功率电路部分采用单端反激式拓扑结构。T1、Q1、R6、D3、R1、C5、C6、C7构成+15V功率转换、整流和滤波电路；D1、D2、L1、C4构成的箝位电路抑制开关管Q1两端的电压、电流应力，降低开关损耗；同理T2、Q2、R59、D6、R16、C17、C18、C19构成-15V功率转换、整流和滤波电路；D4、D5、L2、C16构成开关管Q2的箝位电路。

+15V隔离采样电路由N3（UC29432-可调精度模拟控制器）、R10、R11、R12、R13、C13、C11、N5（光耦）构成，用于将采样的输出电压的微小变化量隔离反馈到变压器原边；同理N4（UC29432）、R17、R18、R19、R20、C21、C21、N6（光耦）构成-15V隔离采样电路。

控制电路由N2（UCC2810）、R2、R3、R4、C10、R7、R14、R8、C12、R15、C14、C15、R5、R9构成；用来将采样到的反馈电压与基准电压比较，形成闭环负反馈，调节输出占空比，使电源各路输出保持稳定。

需要说明的是，本发明中所采用的滤波电路、功率开关、整流电路以及采样隔离反馈电路并不局限于本发明所指出或采用的电学部件构成，凡是在电学领域所常用的上述各种电路均可用于本发明。

本发明电源经过样机试制后，达到如下技术指标：输入直流电压：16―40VDC；输出直流电压：±15V/各1.5A；电压稳定度：≤0.1﹪；负载稳定度：≤0.1﹪；负载交叉调节：0；输出纹波电压峰峰值：≤100mV；效率：88﹪；功能：具有输出过流、短路及过压保护功能。

Claims

1.一种零交叉调整率的双路输出DC/DC电源实现电路，包括直流电压输入端、输入滤波电路、第一功率转换电路、第一直流电压输出端以及控制电路；所述直流电压输入端、输入滤波电路、第一功率转换电路以及第一直流电压输出端依次连接；其特征在于：所述零交叉调整率的双路输出DC/DC电源实现电路还包括第二功率转换电路以及与第二功率转换电路相连的第二直流电压输出端；所述直流电压输入端经输入滤波电路后分别接入第一功率转换电路以及第二功率转换电路；所述控制电路同时用于控制第一功率转换电路以及第二功率转换电路的功率转换。

2.根据权利要求1所述的零交叉调整率的双路输出DC/DC电源实现电路，其特征在于：所述第一功率转换电路以及第二功率转换电路均包括功率开关、变压器、整流电路以及输出滤波电路；所述变压器包括变压器原边以及变压器次边；所述功率开关与变压器原边串联；所述变压器次边与整流电路串联后接入输出滤波电路。

3.根据权利要求2所述的零交叉调整率的双路输出DC/DC电源实现电路，其特征在于：所述控制电路包括采样隔离反馈电路、控制芯片以及驱动电路；所述采样隔离反馈电路通过控制芯片与驱动电路相连；所述采样隔离反馈电路分别接入第一功率转换电路以及第二功率转换电路中的整流电路；所述驱动电路分别接入第一功率转换电路以及第二功率转换电路中的功率开关。

4.根据权利要求3所述的零交叉调整率的双路输出DC/DC电源实现电路，其特征在于：所述控制芯片是UCC2810。

5.根据权利要求4所述的零交叉调整率的双路输出DC/DC电源实现电路，其特征在于：所述控制芯是UCC2810时，所述控制芯片的个数是一个或多个，所述控制芯片是多个时，所述多个UCC2810控制芯片并联。

6.根据权利要求1或2或3或4或5所述的零交叉调整率的双路输出DC/DC电源实现电路，其特征在于：所述输入滤波电路或输出滤波电路包括但并不限于一个或多个电容，所述滤波电路是多个电容时，所述多个电容并联在一起。

7.根据权利要求6所述的零交叉调整率的双路输出DC/DC电源实现电路，其特征在于：所述采样隔离反馈电路包括但并不限于采样隔离控制芯片，所述采样隔离控制芯片是UC29432可调精度模拟控制器。

8.根据权利要求1所述的零交叉调整率的双路输出DC/DC电源实现电路，其特征在于：所述直流电压输入端包括正向直流电压输入端以及接地端；所述正向直流电压输入端以及接地端分别接入输入滤波电路。

9.根据权利要求1所述的零交叉调整率的双路输出DC/DC电源实现电路，其特征在于：所述第一直流电压输出端包括正向直流电压输出端以及接地端；所述第一功率转换电路分别接入正向直流电压输出端以及接地端；所述第二直流电压输出端包括负向向直流电压输出端以及接地端；所述第二功率转换电路分别接入负向直流电压输出端以及接地端。