CN104270009A - 多输出的电源电路和空调器 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种多输出的电源电路和一种空调器，其中多输出的电源电路，包括：电源；串联连接的第一原边变压输出线圈、第一功率开关电路和第二原边变压输出线圈，第一原边输出线圈连接于电源；至少一个副边电路，包括:第一副边二极管、第二功率开关电路，第一副边二极管的阴极连接于第一负载输入端和第二负载输入端；第二功率开关电路，串联连接于第一副边二极管的阴极与第二负载输入端之间；以及副边变压输入线圈，串联连接于第一副边二极管的阳极，副边变压输入线圈与第一原边变压输出线圈构成第一隔离变压电路，副边变压输入线圈与第二原边变压输出线圈构成第二隔离变压电路。通过本发明技术方案，提高了电源电路多负载输出时的交叉调整率。
Description
技术领域
本发明涉及空调器技术领域，具体而言，涉及一种多输出的电源电路和一种空调器。
背景技术
在相关技术中，在空调应用中，需要12V，5V和15V的直流电压以给风扇，继电器，MCU和显示板供电。在传统的实现电路中，副边反馈技术由于其电路成熟输出稳定而得到广泛应用。
图1至图2示出了现有技术中的空调应器的电源电路的结构示意图。
如图1所示的副边反馈电路，该电路包括第一功率开关电路14，第一原边变压输出线圈12，第一副边二极管22，第二副边二极管46，15V负载电路的滤波电路由第一电容23，第一电感41和第二电容33组成，12V负载电路的滤波电路由第一原边电容组成，5V负载电路通过第二功率开关电路35，其中第二功率开关电路包括三端稳压器电路和第四电容34。
如图1所示的副边反馈电路虽然应用成熟且相对稳定，但是存在以下缺点：
(1)副边采样和反馈补偿电路所需要的器件多，设计复杂，成本昂贵；
(2)5V负载电路通过三端稳压器实现，其轻载和重载的效率都很低，轻载效率低不符合国家节能减排政策方向，重载效率低让电路损耗增大，温升过高降低系统可靠性；
(3)15V负载电路因为没有参与反馈，所以电压调整率很差。
原边反馈技术是近三年开始使用的技术，与传统副边反馈技术相比，不需要额外的反馈补偿电路，从而降低了成本。
如图2所示的原边反馈电路，该电路包括原边第一功率开关电路14，第一原边变压输出线圈12，副边整流滤波电路第一副边二极管22，第一电容23。
如图2所示的原边反馈电路完全没有隔离反馈和补偿电路，电路结构非常简单，但是存在以下缺点：
(1)该电路的输出电压精度差；
(2)多路输出时交叉调整率很差，电压输出精度在15％以上，因此不适合多路输出的情况。
综上所述，现有技术的多输出的电源电路均存在多负载输出时调整准确度低、稳定性差以及交叉调整率差等问题。
因此，如何设计多输出的电源电路以实现该电路调整准确度高、稳定性强以及具备良好的交叉调整率成为亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术或相关技术中存在的技术问题之一。
为此，本发明的一个目的在于提出了一种调整准确度高、稳定性强以及具备良好的交叉调整率的多输出的电源电路。
本发明的另一个目的在于提出了一种空调器。
为实现上述目的，根据本发明的第一方面的实施例，提出了一种多输出的电源电路，包括：电源；串联连接的第一原边变压输出线圈、第一功率开关电路和第二原边变压输出线圈，所述第一原边输出线圈连接于所述电源；至少一个副边电路，包括:第一副边二极管、第二功率开关电路，所述第一副边二极管的阴极连接于第一负载输入端和第二负载输入端；第二功率开关电路，串联连接于所述第一副边二极管的阴极与所述第二负载输入端之间；以及副边变压输入线圈，串联连接于所述第一副边二极管的阳极，所述副边变压输入线圈与所述第一原边变压输出线圈构成第一隔离变压电路，用于对所述电源的电压进行变压处理，所述副边变压输入线圈与所述第二原边变压输出线圈构成第二隔离变压电路，用于对所述第一负载输入端和/或所述第二负载输入端的电压进行变压处理。
根据本发明的实施例的空调器的控制方法，通过所述副边变压输入线圈与所述第一原边变压输出线圈构成第一隔离变压电路，用于对所述电源的电压进行变压处理，所述副边变压输入线圈与所述第二原边变压输出线圈构成第二隔离变压电路，用于对所述第一负载输入端和/或所述第二负载输入端的电压进行变压处理，将现有技术中的原边反馈技术和副边反馈技术结合并应用于多输出的电源电路，增强了电源电路的调整准确度和稳定性，进而提高了电源电路多负载输出时的交叉调整率。
另外，根据本发明上述实施例的多输出的电源电路，还可以具有如下附加的技术特征：
根据本发明的一个实施例，还包括：并联连接的第一副边电阻和第一电容，连接于所述第一个负载输入端和第一副边二极管的阴极端之间。
根据本发明的实施例的多输出的电源电路，通过并联连接的第一副边电阻和第一电容，连接于所述第一个负载输入端和第一副边二极管的阴极端之间，将多负载的输入电路共同连接于副边变压输入线圈，提高了多输出的电源电路的调整准确度，并且降低了多输出的电源电路的功耗。
根据本发明的一个实施例，所述第一功率开关电路，包括：第一功率管，连接于第一副边二极管的阴极；第一控制器，连接于所述第一功率管，用于对所述第一功率开关电路的电压的占空比进行设定。
根据本发明的实施例的多输出的电源电路，通过在多输出的电源电路设置第一功率管和第一控制器，实现了对电源以及反馈后电压的斩波调制，增强了多输出的电源电路的能动性和灵活调整性。
根据本发明的一个实施例，所述第一功率开关电路设置有逻辑地端，所述逻辑地端与所述地线连接。
根据本发明的一个实施例，所述第二功率开关电路，包括：第二功率管，连接于第一原边变压输出线圈；第二控制器，连接于所述第二功率管，用于对所述第二功率开关电路的电压的占空比进行设定。
根据本发明的实施例的多输出的电源电路，通过在多输出的电源电路设置第二功率管和第二控制器，实现了对副边电路的电压的斩波调制，进一步增强了多输出的电源电路的能动性和灵活调整性。
根据本发明的一个实施例，所述第一功率管包括绝缘栅双极型晶体管、三极管、金属氧化物半导体场效应晶体管中的任一种。
根据本发明的一个实施例，所述第二功率管包括绝缘栅双极型晶体管、三极管、金属氧化物半导体场效应晶体管中的任一种。
根据本发明的一个实施例，所述第二功率开关设置有使能端、输出端、开关端、模拟地端、软启动端，还包括：串联连接的第一电阻和第二电阻，串联连接于所述第一副边二极管的阴极端和所述地线之间，所述第一电阻和所述第二电阻之间的连线的任一点连接于所述使能端；串联连接的第三电阻和第四电阻，串联连接于所述第二负载输入端和所述地线之间，所述第三电阻和所述第四电阻之间的连线的任一点连接于所述输出端；第二电容，连接于所述地线和所述软启动端；第一副边二极管的阴极端连接于所述输入端。串联连接的第三电容和第一电感，串联连接于所述第一副边二极管的阴极端与所述第二负载输入端之间，所述第三电容与所述第一电感之间的连线的任一点连接于所述开关端；第二副边二极管，串联连接于所述第二负载输入端与所述模拟之间；第四电容，串联连接于所述开关端和所述输入端之间。
根据本发明的一个实施例，所述第二电阻、所述第四电阻、所述第二电容、所述第四电容、所述模拟地端均与所述地线连接。
根据本发明第二方面的实施例，还提出了一种空调器，包括：如上述任一项技术方案所述的多输出的电源电路。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1示出了现有技术中的副边反馈电路的结构示意图；
图2示出了现有技术中的原边反馈电路的结构示意图；
图3示出了根据本发明实施例的多输出的电源电路的结构示意图。
其中，图1至图3中的标号及其对应结构为：1原边电路，2副边第一负载电路，3副边第二负载电路，4第二负载保护电路，11电源，12第一原边变压输出线圈，13第二原边变压输出线圈，14第一功率开关电路，21副边变压输入线圈，22第一副边二极管，23第一电容，24第一负载输入端，30输出端，31第一电阻，32第二电阻，33第二电容，34第四电容，35第二功率开关电路，36模拟地端，37开关端，38使能端，39软启动端，41第一电感，42第三电容，43第二负载输入端，44第四电阻，45第三电阻，46第二副边二极管。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。
图3示出了根据本发明实施例的多输出的电源电路的结构示意图。
如图3所示，根据本发明实施例的多输出的电源电路，包括：电源11；串联连接的第一原边变压输出线圈12、第一功率开关电路14和第二原边变压输出线圈13，所述第一原边输出线圈连接于所述电源11；至少一个副边电路，包括:第一副边二极管22、第二功率开关电路35，所述第一副边二极管22的阴极连接于第一负载输入端24和第二负载输入端43；第二功率开关电路35，串联连接于所述第一副边二极管22的阴极与所述第二负载输入端43之间；以及副边变压输入线圈21，串联连接于所述第一副边二极管22的阳极，所述副边变压输入线圈21与所述第一原边变压输出线圈12构成第一隔离变压电路，用于对所述电源11的电压进行变压处理，所述副边变压输入线圈21与所述第二原边变压输出线圈13构成第二隔离变压电路，用于对所述第一负载输入端24和/或所述第二负载输入端43的电压进行变压处理。
根据本发明的实施例的空调器的控制方法，通过所述副边变压输入线圈21与所述第一原边变压输出线圈12构成第一隔离变压电路，用于对所述电源11的电压进行变压处理，所述副边变压输入线圈21与所述第二原边变压输出线圈13构成第二隔离变压电路，用于对所述第一负载输入端24和/或所述第二负载输入端43的电压进行变压处理，将现有技术中的原边反馈技术和副边反馈技术结合并应用于多输出的电源11电路，增强了电源11电路的调整准确度和稳定性，进而提高了电源11电路多负载输出时的交叉调整率。
另外，根据本发明上述实施例的多输出的电源电路，还可以具有如下附加的技术特征：
根据本发明的一个实施例，还包括：并联连接的第一副边电阻和第一电容23，连接于所述第一个负载输入端和第一副边二极管22的阴极端之间。
根据本发明的实施例的多输出的电源电路，通过并联连接的第一副边电阻和第一电容23，连接于所述第一个负载输入端和第一副边二极管22的阴极端之间，将多负载的输入电路共同连接于副边变压输入线圈21，提高了多输出的电源11电路的调整准确度，并且降低了多输出的电源11电路的功耗。
根据本发明的一个实施例，所述第一功率开关电路14，包括：第一功率管，连接于第一副边二极管22的阴极；第一控制器，连接于所述第一功率管，用于对所述第一功率开关电路14的电压的占空比进行设定。
根据本发明的实施例的多输出的电源电路，通过在多输出的电源11电路设置第一功率管和第一控制器，实现了对电源11以及反馈后电压的斩波调制，增强了多输出的电源11电路的能动性和灵活调整性。
根据本发明的一个实施例，所述第一功率开关电路14设置有逻辑地端，所述逻辑地端与所述地线连接。
根据本发明的一个实施例，所述第二功率开关电路35，包括：第二功率管，连接于第一原边变压输出线圈12；第二控制器，连接于所述第二功率管，用于对所述第二功率开关电路35的电压的占空比进行设定。
根据本发明的实施例的多输出的电源电路，通过在多输出的电源11电路设置第二功率管和第二控制器，实现了对副边电路的电压的斩波调制，进一步增强了多输出的电源电路的能动性和灵活调整性。
根据本发明的一个实施例，所述第一功率管包括绝缘栅双极型晶体管、三极管、金属氧化物半导体场效应晶体管中的任一种。
根据本发明的一个实施例，所述第二功率管包括绝缘栅双极型晶体管、三极管、金属氧化物半导体场效应晶体管中的任一种。
根据本发明的一个实施例，所述第二功率开关设置有使能端38、输出端30、开关端37、模拟地端36、软启动端39，还包括：串联连接的第一电阻31和第二电阻32，串联连接于所述第一副边二极管22的阴极端和所述地线之间，所述第一电阻31和所述第二电阻32之间的连线的任一点连接于所述使能端38；串联连接的第三电阻45和第四电阻44，串联连接于所述第二负载输入端43和所述地线之间，所述第三电阻45和所述第四电阻44之间的连线的任一点连接于所述输出端30；第二电容33，连接于所述地线和所述软启动端39；第一副边二极管22的阴极端连接于所述输入端。串联连接的第三电容和第一电感41，串联连接于所述第一副边二极管22的阴极端与所述第二负载输入端43之间，所述第三电容与所述第一电感41之间的连线的任一点连接于所述开关端37；第二副边二极管46，串联连接于所述第二负载输入端43与所述模拟之间；第四电容34，串联连接于所述开关端37和所述输入端之间。
所述第二电阻32、所述第四电阻44、所述第二电容33、所述第四电容34、所述模拟地端36均与所述地线连接。
下面结合图3进一步对多输出的电源电路和空调器的工作过程及结构进行说明，具体地，原边电路1采用AC-DC变换器技术，副边电路2采用DC-DC变换器技术，原边电路1的输入滤波电路主要是滤除输入的干扰和噪声，为后面系统提高一个可靠的电源，第一功率开关电路14是内置功率管MOSFET或者三极管或者IGBT的控制器，也可以是单独的控制器加上外置的功率管，它用来产生PWM控制信号，把输入电压斩波成高压方波。原边电路1还包括噪声吸收回路，用来吸收第一功率开关电路14在高频开关过程中产生的噪声，保证系统正常工作，变压器实现原边与副边的隔离，并通过调节第一原边变压输出线圈12的匝数Np1，第二原边变压输出线圈13的匝数Np2和副边变压输入线圈13的匝数Ns的比值得到设定的目标电压，原边电路1还包括电压采样模块，通过两个电阻分压得到第一功率开关电路14的基准电压，同时对第一功率开关电路14进行自身的反馈补偿控制，第一功率开关电路14和模拟地端36之间还包括一个电容，其作用是通过高频滤波以减少高频噪声对采样精度的影响与该电容并联的一个过流检测电阻，其作用是用来限制流过电路的最大电流和实现短路保护，第一功率开关电路14和第二原边变压输出线圈13之间还包括滤波和平滑模块，用来给第一功率开关电路14提供偏置电压，同时这里也可以作为原边电路1的输出模块。第一副边二极管22和第一负载输入端24之间包括另一个滤波和平滑电路，其作用是用来得到一个稳定的直流输出电压。
作为该发明的一个重点，和传统多路输出电路采用多个副边第一负载电路2的线性稳压方案不同，本发明提出从第一负载输入端24直接挂高效副边第二负载电路3，其中第二负载电路3为DC-DC变换器，来实现完全稳定输出，轻载和重载都高效率，彻底解决传统电路交叉调整率差的问题。
该DC-DC变换器是以第一功率开关电路14为核心的PWM(Pulse WideModulation，脉冲带宽调制)变化电路，本发明介绍的是降压应用Buck，但是不局限于降压应用，也可以包括升压电路Boost，升降压电路Buck-boost。
在该发明示例中，使能端38用以去除上电和断电过程中的震荡。软启动39用以使输出电压平稳建立，保证启动的时候没有过冲。
第一功率开关电路14是上述DC-DC变换器的主控芯片，它是内部集成MOSFET的PWM控制器，通过控制内部MOSFET来实现对输出电压(Vo2)控制。另外，输出电压大小由第三电阻45(R11)，以及第四电阻44(R12)的内部基准电压一起来设定，Vo2＝Vref(12V)*(R12+R11)/R12，所以输出电压(Vo2)完全可控，不存在交差调整率问题。第四电容34实现类似电压泵的功能以驱动第一功率开关电路14内部的MOSFET。第二负载保护电路4是续流和滤波平滑功能，把第一功率开关电路14斩波出来的方波变成直流输出电压。
以上结合附图详细说明了本发明的技术方案，考虑到相关技术中如何设计多输出的电源电路以实现该电路调整准确度高、稳定性强以及具备良好的交叉调整率的技术问题，本发明提出一种调整准确度高、稳定性强以及具备良好的交叉调整率的多输出的电源电路。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种多输出的电源电路，其特征在于，包括：
电源；
串联连接的第一原边变压输出线圈、第一功率开关电路和第二原边变压输出线圈，所述第一原边输出线圈连接于所述电源；
至少一个副边电路，包括:
第一副边二极管、第二功率开关电路，所述第一副边二极管的阴极连接于第一负载输入端和第二负载输入端；
第二功率开关电路，串联连接于所述第一副边二极管的阴极与所述第二负载输入端之间；以及
副边变压输入线圈，串联连接于所述第一副边二极管的阳极，所述副边变压输入线圈与所述第一原边变压输出线圈构成第一隔离变压电路，用于对所述电源的电压进行变压处理，所述副边变压输入线圈与所述第二原边变压输出线圈构成第二隔离变压电路，用于对所述第一负载输入端和/或所述第二负载输入端的电压进行变压处理。
2.根据权利要求1所述的多输出的电源电路，其特征在于，还包括：
并联连接的第一副边电阻和第一电容，连接于所述第一个负载输入端和第一副边二极管的阴极端之间。
3.根据权利要求1所述的多输出的电源电路，其特征在于，所述第一功率开关电路，包括：
第一功率管，连接于第一副边二极管的阴极；
第一控制器，连接于所述第一功率管，用于对所述第一功率开关电路的电压的占空比进行设定。
4.根据权利要求3所述的多输出的电源电路，其特征在于，所述第一功率开关电路设置有逻辑地端，所述逻辑地端与地线连接。
5.根据权利要求1所述的多输出的电源电路，其特征在于，所述第二功率开关电路，包括：
第二功率管，连接于第一原边变压输出线圈；
第二控制器，连接于所述第二功率管，用于对所述第二功率开关电路的电压的占空比进行设定。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的多输出的电源电路，其特征在于，所述第一功率管包括绝缘栅双极型晶体管、三极管、金属氧化物半导体场效应晶体管中的任一种。
7.根据权利要求1至5中任一项所述的多输出的电源电路，其特征在于，所述第二功率管包括绝缘栅双极型晶体管、三极管、金属氧化物半导体场效应晶体管中的任一种。
8.根据权利要求1至5中任一项所述的多输出的电源电路，其特征在于，所述第二功率开关设置有使能端、输出端、开关端、模拟地端、软启动端，还包括：
串联连接的第一电阻和第二电阻，串联连接于所述第一副边二极管的阴极端和所述地线之间，所述第一电阻和所述第二电阻之间的连线的任一点连接于所述使能端；
串联连接的第三电阻和第四电阻，串联连接于所述第二负载输入端和所述地线之间，所述第三电阻和所述第四电阻之间的连线的任一点连接于所述输出端；
第二电容，连接于所述地线和所述软启动端；
第一副边二极管的阴极端连接于所述输入端。串联连接的第三电容和第一电感，串联连接于所述第一副边二极管的阴极端与所述第二负载输入端之间，所述第三电容与所述第一电感之间的连线的任一点连接于所述开关端；
第二副边二极管，串联连接于所述第二负载输入端与所述模拟之间；
第四电容，串联连接于所述开关端和所述输入端之间。
9.根据权利要求8所述的多输出的电源电路，其特征在于，所述第二电阻、所述第四电阻、所述第二电容、所述第四电容、所述模拟地端均与所述地线连接。
10.一种空调器，其特征在于，包括如权利要求1至9中任一项所述的多输出的电源电路。
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