CN1059988C - 高效率多路输出电源 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种高效率多路输出电源，包括输入端、输出端以及变压器T、第一电子开关K1，在变压器T输入端并联一个储能电路1，其两端分别接变压器T的第一抽头T1和第二抽头T2；在变压器T的第二抽头T2和第一电子开关K1之间，串联一个电流检测电路RS；在变压器T的第一抽头T1和第一电子开关K1之间，串联一个电感L1。控制电路使第一电子开关K1断开时，第二电子开关K2导通。用本方案替代反激式电路，可以使变压器不开气隙，从而漏感大大减小，可以提高其负载调整率、效率和稳定度。

Description

高效率多路输出电源
本发明涉及一种高效率多路输出电源，特别是具有多路输出的直流电源。
现有的DC-DC直流电源，在三路以上输出的场合中，以单端反激电路的应用最为普遍。由于反激电路中变压器由于在开关导通期间要存储能量，所以一般开有气隙，故存在较大的漏感。理论分析表明，在两路输出电流变化的比值一定的情况下，以其中一路输出电压为主控制路时，其他路输出的变化量与变压器的漏感的大小成正比。因此，变压器漏感较大的开关电源的效率和负载调整率就不可能高。在公开号为CN1055451A、申请号为93100910.8、名称为《开关电源》的中国专利申请中，提到了利用变压器的一个绕组在变压器的休止期将副边电压值传回给原边的技术方案，即利用变压器的双向传输特性，把副边电压值信号回传原边绕组，利用特定的采样控制方式，把此信息采集起来去控制PWM(脉宽调制器)。但本文献中并未提出一个完整的提高多路输出电源效率的负载调整率的方案。
本发明的目的就是为了解决以上问题，提出一种高效率、高负载调整率的多路输出电源的解决方案。
本发明实现上述目的的方案是：一种高效率多路输出电源，包括输入端、输出端以及变压器T、第一电子开关K1，变压器T的第一抽头T1接输入端，第一电子开关K1一端接地，其特征是：在变压器T输入端并联一个储能电路(1)，其两端分别接变压器T的第一抽头T1和第二抽头T2；在变压器T的第二抽头T2和第一电子开关K1之间，串联一个电流检测电路RS；在变压器T的第一抽头T1和第一电子开关K1之间，并联一个电感L1；
所述储能电路主要由第三电容C3、第三二极管D3、第二电子开关K2组成，其中第二电子开关K2和第三二极管D3并联，并联后第三二极管D3阴极一端通过第三电容C3接电源输入端和变压器T的第一抽头T1，另一端接变压器T的第二抽头T2，并同时接到电流检测电路RS上。
由于采用了以上的方案，不采用反激电路方式，在开关导通期间的储能由新的储能电路1实现，只要第一电子开关K1和第二电子开关K2的电流波形满足一定的时序关系，就能实现同样的能量传递和电压转换功能；与此同时，变压器由于不需储能，从而可以不开气隙或气隙很小，漏感也就大大减小，根据有关理论，其效率和负载率就大大提高。
图1是现有技术中的常用电路形式的简化等效电路图。
图2是本发明实施例一的简化等效电路图。
图3是本发明实施例一的整体示意图。
图4是实施例一中两个开关的工作波形。
图5是本发明实施例二的简化等效电路图。
下面通过具体的实施例并结合附图对本发明作进一步详细的描述。
实施例一：见图2，所示为本实施例DC-DC直流电源的原理示意图，图3则是其整体示意图，图中对现有技术部分仅以方框图表示，但本领域的技术人员都可以将其中的内容具体化，而并不需要付出创造性工作；图中仅以两路输出为例，多路输出时的情况与此相同，故不再进一步举例。
本例的电源包括输入端、输出端以及变压器T、第一电子开关K1等，变压器T的第一抽头T1接输入端，第一电子开关K1一端接地，在变压器T输入端并联一个储能电路1，其两端分别接变压器T的第一抽头T1和第二抽头T2；在变压器T的第二抽头T2和第一电子开关K1之间，串联一个电流检测电路RS；在变压器T的第一抽头T1和第一电子开关K1之间，并联一个电感L1。
所述储能电路主要由第三电容C3、第三二极管D3、第二电子开关K2组成，其中第二电子开关K2和第三二极管D3并联，并联后第三二极管D3阴极一端通过第三电容C3接电源输入端和变压器T的第一抽头T1，另一端接变压器T的第二抽头T2，并同时接到电流检测电路RS上。在实际的电路中，电子开关K1、K2可以用晶体管还MOS管实现，而第三二极管D3可以是二极管，但也可以寄生于电子开关K2的MOS管中。
所述电流检测电路RS检测电路信号，通过电流比较装置、触发器、驱动电路等，控制开关第二电子开关K2的驱动波形和电流波形；见图3。开关第二电子开关K2的工作波形与第一电子开关K1的工作波形控制在如图4所示的情形，就可以使本电路成为一个高效率、高负载调整率电源。具体分析如下：
(1)第一电子开关K1导通的状态与普通的PWM控制方式的开关导通状态完全一样。
(2)当第一电子开关K1关断时，第二电子开关K2反向导通，对第三电容C3储能。同时，第一二极管D1、第二二极管D2导通对第一电容C1、第二电容C2储能，随着电感L1所储存的能量逐渐释放，第二电子开关K2关断之前将第三电容C3上储存的能量通过变压器T转送给第一电容C1、第二电容C2。
(3)第二电子开关K2关断后，电感L1、变压器T与电路中的等效寄生电容处于自由振荡状态，直到第一电子开关K1第二次导通。
(4)由于第三电容C3上的电压比较稳定，任何一路输出电压下跌时，在该路漏感上电压差增大，从而使该路电流增大而达到自动分配功率的目的。
(2)由于第一抽头T1没有气隙，所以漏感L2、L3、L4很小，其上的压降相对于输出电压来说也非常小。故V3、V4(第三抽头T3、第四抽头T4处的电势)峰值基本保持变压器的匝比关系。
(3)由于第一二极管D1、第二二极管D2正向导通压降基本上是固定不变的，故Vo1与Vo2也基本上保持固定的比例关系，当V1、V2(第一抽头T1、第二抽头T2处的电势)任何一路下降时，另外一路也会同步下降，故此保证了Vo1、Vo2在各自负载变化范围很大时，仍然保持良好的比例关系，由于其中一路为主控制路，负载调整率得到保证，所以另外路的负载调整率也很高，由此实现了各路较高的负载调整率。
实施例二：见图5，与实施例一仅有的一点不同为：此例中所述电感L1是一个变压器，其初级线圈跨接于Vin和第一电子开关K1间，次级线圈一个抽头接Vin，另一个抽头接电流检测电路RS。本例与实施例一原理基本相同，故不赘述。

Claims (3)

1.一种高效率多路输出电源，包括输入端、输出端以及变压器T、第一电子开关K1，变压器T的第一抽头T1接输入端，第一电子开关K1一端接地，其特征是：在变压器T输入端并联一个储能电路(1)，其两端分别接变压器T的第一抽头T1和第二抽头T2；在变压器T的第二抽头T2和第一电子开关K1之间，串联一个电流检测电路RS；在变压器T的第一抽头T1和第一电子开关K1之间，并联一个电感L1；
所述储能电路主要由第三电容C3、第三二极管D3、第二电子开关K2组成，其中第二电子开关K2和第三二极管D3并联，并联后第三二极管D3阴极一端通过第三电容C3接电源输入端和变压器T的第一抽头T1，另一端接变压器T的第二抽头T2，并同时接到电流检测电路RS上。
2.如权利要求1所述的电源，其特征是：所述电流检测电路RS检测电路信号，通过电流比较装置、触发器、驱动电路等，控制开关第二电子开关K2的驱动波形和电流波形；
3、如权利要求1或2所述的电源，其特征是：所述电感L1是一个变压器，所述第一、二电子开关K1、K2是MOS管，所述第三二极管D3寄生于第二电子开关K2中。
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