CN108123604A - 谐振电源及电子设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种谐振电源及电子设备,其中该谐振电源包括电源输入端、驱动控制模块、第一开关模块、第二开关模块、谐振变换模块、第一电源输出模块、第二电源输出模块、第一反馈模块、第二反馈模块、第一电源输出端和第二电源输出端。驱动控制模块驱动第一开关模块或第二开关模块开通,谐振变换模块对应产生第一感应电压、第二感应电压,第一电源输出模块、第二电源输出模块分别将第一感应电压、第二感应电压转换为直流的第一电源电压和第二电源电压;第一反馈模块、第二反馈模块分别对第一电源电压、第二电源电压进行检测和反馈以校正第一电源电压和第二电源电压。本发明能够降低电源成本,提高电源可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及电源技术领域,尤其涉及一种谐振电源及电子设备。
背景技术
电子设备通常包含多种用电负载,且各用电负载对供电电源有不同的要求,因此,各用电负载需要独立的供电电源进行供电,这导致供电电源成本高。而且,传统电源只有一个反馈环路对输出电压或电流进行反馈,只能输出一路或多路相关联的电压,对于输出多路相关联的电压的情况,各路输出电压不能进行独立调控,当对某一路输出电压进行调控时必然会影响到其它路的输出电压,影响电源的可靠性。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种谐振电源,旨在实现单个电源输出多路不同且可独立调控的电源电压,降低电源成本,提高电源可靠性。
为了达到上述目的,本发明提供一种谐振电源,该谐振电源包括电源输入端、驱动控制模块、第一开关模块、第二开关模块、谐振变换模块、第一电源输出模块、第二电源输出模块、第一反馈模块、第二反馈模块、第一电源输出端和第二电源输出端;
所述驱动控制模块用于检测一方波信号,根据所述方波信号的高低电平状态驱动所述第一开关模块或所述第二开关模块开通;所述谐振变换模块用于在所述第一开关模块开通时产生第一感应电压,在所述第二开关模块开通时产生第二感应电压;所述第一电源输出模块用于将所述第一感应电压转换为直流的第一电源电压后输出至所述第一电源输出端;所述第二电源输出模块用于将所述第二感应电压转换为直流的第二电源电压后输出至所述第二电源输出端;所述第一反馈模块用于检测所述第一电源电压,并反馈第一检测信号给所述驱动控制模块,以校正所述第一电源电压;所述第二反馈模块用于检测所述第二电源电压,并反馈第二检测信号给所述驱动控制模块,以校正所述第二电源电压;
所述驱动控制模块的方波信号检测端经由所述第一开关模块与所述电源输入端连接,且经由所述第二开关模块接到初级地,所述驱动控制模块的第一驱动输出端与所述第一开关模块的受控端连接,所述驱动控制模块的第二驱动输出端与所述第二开关模块的受控端连接;所述谐振变换模块的初级侧经由所述第一开关模块与所述电源输入端连接,且经由所述第二开关模块接到初级地,所述谐振变换模块的次级侧分别与所述第一电源输出模块的输入端和所述第二电源输出模块的输入端连接;所述第一电源输出模块的输出端与所述第一电源输出端连接,所述第二电源输出模块的输出端与所述第二电源输出端连接;所述第一反馈模块的输入端与所述第一电源输出端连接,所述第一反馈模块的输出端与所述驱动控制模块的第一电压反馈端连接;所述第二反馈模块的输入端与所述第二电源输出端连接,所述第二反馈模块的输出端与所述驱动控制模块的第二电压反馈端连接。
优选地,所述驱动控制模块包括驱动控制器、第一PWM电源控制器和第二PWM电源控制器;所述驱动控制器用于检测一方波信号,根据所述方波信号的高低电平状态控制所述第一PWM电源控制器驱动所述第一开关模块开通,或者控制所述第二PWM电源控制器驱动所述第二开关模块开通;
所述驱动控制器的方波信号检测端与经由所述第一开关模块与所述电源输入端连接,且经由所述第二开关模块接到初级地,所述驱动控制器的第一控制输出端与所述第一PWM电源控制器的受控端连接,所述驱动控制器的第二控制输出端与第二PWM电源控制器的受控端连接;所述第一PWM电源控制器的驱动输出端与所述第一开关模块的受控端连接,所述第二PWM电源控制器的驱动输出端与所述第二开关模块的受控端连接。
优选地,所述第一开关模块包括第一MOS管,所述第二开关模块包括第二MOS管;
所述第一MOS管的栅极与所述驱动控制模块的第一驱动输出端连接,所述第一MOS管的漏极与所述电源输入端连接,所述第一MOS管的源极与所述谐振变换模块的初级侧连接,且与所述驱动控制模块的方波信号检测端连接;
所述第二MOS管的栅极与所述驱动控制模块的第二驱动输出端连接,所述第二MOS管的漏极与所述谐振变换模块的初级侧连接,且与所述驱动控制模块的方波信号检测端连接,所述第二MOS管的源极接到初级地。
优选地,所述谐振变换模块包括变压器和第一电容;所述变压器包括初级线圈、第一次级线圈和第二次级线圈;
所述初级线圈的同名端经由所述第一开关模块与所述电源输入端连接,且经由所述第二开关模块接到初级地,所述初级线圈的异名端与所述第一电容的正极连接,所述第一电容的负极接到初级地;
所述第一次级线圈的同名端与所述第一电源输出模块的输入端连接,所述第一次级线圈的异名端接到次级地;所述第二次级线圈的异名端与所述第二电源输出模块的输入端连接,所述第二次级线圈的同名端接到次级地。
优选地,所述第一电源输出模块包括第一二极管和第二电容;
所述第一二极管的阳极与所述第一次级线圈的同名端连接,所述第一二极管的阴极与所述第二电容的正极连接,且与所述第一电源输出端连接,所述第二电容的负极接到次级地。
优选地,所述第二电源输出模块包括第二二极管和第三电容;
所述第二二极管的阳极与所述第二次级线圈的异名端连接,所述第二二极管的阴极与所述第三电容的正极连接,且与所述第二电源输出端连接,所述第三电容的负极接到次级地。
优选地,所述第一反馈模块包括电流取样电阻、第一误差放大器和第一光电耦合器;
所述电流取样电阻的第一端用于通过由所述第一电源电压供电的用电负载与所述第一电源输出端连接,所述电流取样电阻的第二端接到次级地;所述第一误差放大器的输入端与所述电流取样电阻的第一端连接,所述第一误差放大器的输出端与第一光电耦合器中发光二极管的阴极连接;所述第一光电耦合器中发光二极管的阳极与所述第二电源输出端连接,所述第一光电耦合器中光电三极管的集电极与所述驱动控制模块的第一电压反馈端连接,所述第一光电耦合器中光电三极管的发射极接到初级地。
优选地,所述第二反馈模块包括第二误差放大器和第二光电耦合器;
所述第二误差放大器的输入端与所述第二电源输出端连接,所述第二误差放大器的输出端与所述第二光电耦合器中发光二极管的阴极连接;所述第二光电耦合器中发光二极管的阳极与所述第二电源输出端连接,所述第二光电耦合器中光电三极管的集电极与所述驱动控制模块的第二电压反馈端连接,所述第一光电耦合器中光电三极管的发射极经由所述谐振变换模块的初级侧接到初级地。
优选地,所述电源输入端经由一第四电容接到初级地。
本发明还提供一种电子设备,该电子设备包括谐振电源,该谐振电源包括电源输入端、驱动控制模块、第一开关模块、第二开关模块、谐振变换模块、第一电源输出模块、第二电源输出模块、第一反馈模块、第二反馈模块、第一电源输出端和第二电源输出端;
所述驱动控制模块用于检测一方波信号,根据所述方波信号的高低电平状态驱动所述第一开关模块或所述第二开关模块开通;所述谐振变换模块用于在所述第一开关模块开通时产生第一感应电压,在所述第二开关模块开通时产生第二感应电压;所述第一电源输出模块用于将所述第一感应电压转换为直流的第一电源电压后输出至所述第一电源输出端;所述第二电源输出模块用于将所述第二感应电压转换为直流的第二电源电压后输出至所述第二电源输出端;所述第一反馈模块用于检测所述第一电源电压,并反馈第一检测信号给所述驱动控制模块,以校正所述第一电源电压;所述第二反馈模块用于检测所述第二电源电压,并反馈第二检测信号给所述驱动控制模块,以校正所述第二电源电压;
所述驱动控制模块的方波信号检测端经由所述第一开关模块与所述电源输入端连接,且经由所述第二开关模块接到初级地,所述驱动控制模块的第一驱动输出端与所述第一开关模块的受控端连接,所述驱动控制模块的第二驱动输出端与所述第二开关模块的受控端连接;所述谐振变换模块的初级侧经由所述第一开关模块与所述电源输入端连接,且经由所述第二开关模块接到初级地,所述谐振变换模块的次级侧分别与所述第一电源输出模块的输入端和所述第二电源输出模块的输入端连接;所述第一电源输出模块的输出端与所述第一电源输出端连接,所述第二电源输出模块的输出端与所述第二电源输出端连接;所述第一反馈模块的输入端与所述第一电源输出端连接,所述第一反馈模块的输出端与所述驱动控制模块的第一电压反馈端连接;所述第二反馈模块的输入端与所述第二电源输出端连接,所述第二反馈模块的输出端与所述驱动控制模块的第二电压反馈端连接。
本发明提供的谐振电源,通过驱动控制模块根据检测到的方波信号的高低电平状态驱动第一开关模块和第二开关模块不同时开通,谐振变换模块在第一开关模块开通时产生第一感应电压,在第二开关模块开通时产生第二感应电压,第一电源输出模块将第一感应电压转换为直流的第一电源电压后输出至第一电源输出端,第二电源输出模块将第二感应电压转换为直流的第二电源电压后输出至第二电源输出端;而且,第一反馈模块检测第一电源输出端输出的第一电源电压,并反馈第一检测信号给驱动控制模块,以校正第一电源电压;第二反馈模块检测第二电源输出端输出的第二电源电压,并反馈第二检测信号给驱动控制模块,以校正所述第二电源电压。从而本发明通过一个谐振电源输出两路不同的电源电压同时给不同供电需求的用电负载供电,而且,分别对两路电源电压进行单独检测和反馈,能够对两路输出电压进行独立调控,单个电源实现了传统两个电源功能,降低了电源成本,也提高了电源的可靠性。
附图说明
图1为本发明谐振电源一实施例的原理结构示意图;
图2为本发明谐振电源一具体实施例的电路结构示意图。
本发明的目的、功能特点及优点的实现,将结合实施例,并参照附图作进一步说明。
具体实施方式
应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
本发明提供一种谐振电源。
参照图1,图1为本发明谐振电源一实施例的原理结构示意图。
本发明一实施例中,如图1所示,本发明谐振电源包括电源输入端VB、驱动控制模块10、第一开关模块20、第二开关模块30、谐振变换模块40、第一电源输出模块50、第二电源输出模块60、第一反馈模块70、第二反馈模块80、第一电源输出端VOUT1和第二电源输出端VOUT2。
所述驱动控制模块10用于检测一方波信号,根据所述方波信号的高低电平状态驱动所述第一开关模块20或所述第二开关模块30开通;所述谐振变换模块40用于在所述第一开关模块20开通时产生第一感应电压,在所述第二开关模块30开通时产生第二感应电压;所述第一电源输出模块50将所述第一感应电压转换为直流的第一电源电压后输出至所述第一电源输出端VOUT1;所述第二电源输出模块60用于将所述第二感应电压转换为直流的第二电源电压后输出至所述第二电源输出端VOUT2;所述第一反馈模块70用于检测所述第一电源电压,并反馈第一检测信号给所述驱动控制模块10,以校正所述第一电源电压;所述第二反馈模块80用于检测所述第二电源电压,并反馈第二检测信号给所述驱动控制模块10,以校正所述第二电源电压。
所述驱动控制模块10的方波信号检测端经由所述第一开关模块20与所述电源输入端VB连接,且经由所述第二开关模块30接到初级地,所述驱动控制模块10的第一驱动输出端与所述第一开关模块20的受控端连接,所述驱动控制模块10的第二驱动输出端与所述第二开关模块30的受控端连接;所述谐振变换模块40的初级侧经由所述第一开关模块20与所述电源输入端VB连接,且经由所述第二开关模块30接到初级地,所述谐振变换模块40的次级侧分别与所述第一电源输出模块50的输入端和所述第二电源输出模块60的输入端连接;所述第一电源输出模块50的输出端与所述第一电源输出端VOUT1连接,所述第二电源输出模块60的输出端与所述第二电源输出端VOUT2连接;所述第一反馈模块70的输入端与所述第一电源输出端VOUT1连接,所述第一反馈模块70的输出端与所述驱动控制模块10的第一电压反馈端连接;所述第二反馈模块80的输入端与所述第二电源输出端VOUT2连接,所述第二反馈模块80的输出端与所述驱动控制模块10的第二电压反馈端连接。
在本实施例中,驱动控制模块10检测一方波信号,当该方波信号为低电平时,驱动控制模块10驱动第一开关模块20开通,当该方波信号为高电平时,驱动控制模块10驱动第二开关模块30开通。在第一开关模块20开通时,电源输入端VB、第一开关模块20和谐振变换模块40形成充电回路,电源输入端VB的输入电压通过第一开关模块20给谐振变换模块40的初级侧充电,此时谐振变换模块40在次级侧产生第一感应电压;第一电源输出模块50对谐振变换模块40产生的第一感应电压进行交流电转直流电处理后,将交流的第一感应电压转换为直流的第一电源电压输出到第一电源输出端VOUT1,通过第一电源输出端VOUT1将第一电源电压输出给由第一电源电压供电的用电负载供电。在第二开关模块30开通时,谐振变换模块40的初级侧和第二开关模块30形成放电回路,谐振变换模块40的初级侧放电,此时谐振变换模块40在次级侧产生第二感应电压;第二电源输出模块60对谐振变换模块40产生的第二感应电压进行交流电转直流电处理后,将交流的第二感应电压转换为直流的第二电源电压输出到第二电源输出端VOUT2,通过第二电源输出端VOUT2输出第二电源电压给由第二电源电压供电的用电负载供电。
而且,第一反馈模块70对第一电源输出端VOUT1输出的第一电源电压进行检测,具体地,第一反馈模块70在第一电源电压给对应的用电负载供电时,对流过该用电负载的电流进行取样并获得相应的取样电压,第一反馈模块70在检测到该取样电压高于预设取样电压时,输出第一反馈信号至驱动控制模块10,通过驱动控制模块10控制第二开关模块30的开通时间减小,且维持第一开关模块20的开通时间不变。由于第一开关模块20的开通时间不变,第二开关模块30的开通时间减小,使得谐振变换模块40在第一开关模块20开通时产生的第一感应电压降低,从而使得经过第一电源输出模块50的处理后输出的直流的第一电源电压降低,从而通过第一电源输出端VOUT1输出的第一电源电压得到校正,即使得流过由第一电源电压供电的用电负载的电流得到校正,使得第一电源输出端VOUT1输出的第一电源电压稳定,实现了对第一电源输出端VOUT1的输出电压的独立调控。
第二反馈模块80对第二电源输出端VOUT2输出的第二电源电压进行检测,具体地,第二反馈模块80对第二电源输出端VOUT2输出的第二电源电压进行采样,第二反馈模块80在检测第二电源电压高于预设输出电压时,输出第二反馈信号至驱动控制模块10,通过驱动控制模块10控制第一开关模块20的开通时间减小,且维持第二开关模块30的开通时间不变。由于第一开关模块20的开通时间减小,第二开关模块30的开通时间不变,使得谐振变换模块40在第二开关模块30开通时产生的第二感应电压降低,从而使得经过第二电源输出模块60的处理后输出的第二电源电压降低,从而通过第二电源输出端VOUT2输出的第二电源电压进行校正,使得第二电源输出端VOUT2输出的第二电源电压稳定,实现了对第二电源输出端VOUT2的输出电压的独立调控。
相对于现有技术,本发明谐振电源通过驱动控制模块10根据检测到的方波信号的高低电平状态驱动第一开关模块20和第二开关模块30不同时开通,谐振变换模块40在第一开关模块20开通时产生第一感应电压,在第二开关模块30开通时产生第二感应电压,第一电源输出模块50将第一感应电压转换为直流的第一电源电压后输出至第一电源输出端VOUT1,第二电源输出模块60将第二感应电压转换为直流的第二电源电压后输出至第二电源输出端VOUT2;而且,第一反馈模块70检测第一电源输出端VOUT1输出的第一电源电压,并反馈第一检测信号给驱动控制模块10,以校正第一电源电压;第二反馈模块80检测第二电源输出端VOUT2输出的第二电源电压,并反馈第二检测信号给驱动控制模块10,以校正所述第二电源电压。本发明通过一个谐振电源输出两路不同的电源电压同时给不同供电需求的用电负载供电,而且,分别对两路电源电压进行单独检测和反馈,能够对两路输出电压进行独立调控,单个电源实现了传统两个电源功能,降低了电源成本,提高了电源转换效率,也提高了电源的可靠性。
再参照图2,图2为本发明谐振电源一具体实施例的电路结构示意图。
如图2所示,驱动控制模块10包括驱动控制器U1、第一PWM电源控制器U2和第二PWM电源控制器U3;所述驱动控制器U1用于检测一方波信号,根据所述方波信号的高低电平状态控制所述第一PWM电源控制器U2驱动所述第一开关模块20开通,或者控制所述第二PWM电源控制器U3驱动所述第二开关模块30开通。
所述驱动控制器U1的方波信号检测端Vi与经由所述第一开关模块20与所述电源输入端VB连接,且经由所述第二开关模块30接到初级地,所述驱动控制器U1的第一控制输出端Vo1与所述第一PWM电源控制器U2的受控端Con1连接,所述驱动控制器U1的第二控制输出端Vo2与第二PWM电源控制器U3的受控端Con2连接;所述第一PWM电源控制器U2的驱动输出端Dr1与所述第一开关模块20的受控端连接,所述第二PWM电源控制器U3的驱动输出端Dr2与所述第二开关模块30的受控端连接。
如图2所示,所述第一开关模块20包括第一MOS管Q1,所述第二开关模块30包括第二MOS管Q2。本实施例优选地,第一MOS管Q1和第二MOS管Q2均为NMOS管,在一变形的实施例中,第一MOS管Q1和第二MOS管Q2可以用PMOS管代替,此处不作限制。
所述第一MOS管Q1的栅极与所述驱动控制模块10的第一驱动输出端连接,具体如图2中,第一MOS管Q1的栅极与第一PWM电源控制器U2的驱动输出端Dr1连接,所述第一MOS管Q1的漏极与所述电源输入端VB连接,所述第一MOS管Q1的源极与所述谐振变换模块40的初级侧连接,且第一MOS管Q1的源极与所述驱动控制模块10的方波信号检测端连接,具体如图2中,第一MOS管Q1的源极与驱动控制器U1的方波信号检测端Vi连接。
所述第二MOS管Q2的栅极与所述驱动控制模块10的第二驱动输出端连接,具体如图2中,第二MOS管Q2的栅极与第二PWM电源控制器U3的驱动输出端Dr2连接,所述第二MOS管Q2的漏极与所述谐振变换模块40的初级侧连接,且第二MOS管Q2的漏极与所述驱动控制模块10的方波信号检测端连接,具体如图2中,第二MOS管Q2的漏极与驱动控制器U1的方波信号检测端Vi连接,所述第二MOS管Q2的源极接到初级地。
如图2所示,所述谐振变换模块40包括变压器T1和第一电容C1;所述变压器T1包括初级线圈N1、第一次级线圈N2和第二次级线圈N3。
所述初级线圈N1的同名端经由所述第一开关模块20与所述电源输入端VB连接,且经由所述第二开关模块30接到初级地,具体如图2中,初级线圈N1的同名端与第一MOS管Q1的源极连接,经由第一MOS管Q1与所述电源输入端VB连接,且初级线圈N1的同名端与第二MOS管Q2的漏极连接,经由第二MOS管Q2接到初级地。所述初级线圈N1的异名端与所述第一电容C1的正极连接,所述第一电容C1的负极接到初级地。
所述第一次级线圈N2的同名端与所述第一电源输出模块50的输入端连接,所述第一次级线圈N2的异名端接到次级地;所述第二次级线圈N3的异名端与所述第二电源输出模块60的输入端连接,所述第二次级线圈N3的同名端接到次级地。
如图2所示,所述第一电源输出模块50包括第一二极管D1和第二电容C2。
所述第一二极管D1的阳极与所述第一次级线圈N2的同名端连接,所述第一二极管D1的阴极与所述第二电容C2的正极连接,且与第一电源输出端VOUT1连接,所述第二电容C2的负极接到次级地。
如图2所示,所述第二电源输出模块60包括第二二极管D2和第三电容C3。
所述第二二极管D2的阳极与所述第二次级线圈N3的异名端连接,所述第二二极管D2的阴极与所述第三电容C3的正极连接,且与所述第二电源输出端VOUT2连接,所述第三电容C3的负极接到次级地。
如图2所示,电源输入端VB经由第四电容C4接到初级地,第四电容C4可对电源输入端VB输入的输入电压进行滤波,且存储电能。
如图2所示,所述第一反馈模块70包括电流取样电阻RS、第一误差放大器U4和第一光电耦合器U5。
所述电流取样电阻RS的第一端用于通过由所述第一电源电压供电的用电负载与所述第一电源输出端VOUT1连接,所述电流取样电阻RS的第二端接到次级地;所述第一误差放大器U4的输入端与所述电流取样电阻RS的第一端连接,所述第一误差放大器U4的输出端与第一光电耦合器U5中发光二极管的阴极连接;所述第一光电耦合器U5中发光二极管的阳极与所述第二电源输出端VOUT2连接,所述第一光电耦合器U5中光电三极管的集电极与所述驱动控制模块10的第一电压反馈端连接,具体如图2中,第一光电耦合器U5中光电三极管的集电极与第二PWM电源控制器U3的电压反馈端FB1连接,所述第一光电耦合器U5中光电三极管的发射极接到初级地。
如图2所示,所述第二反馈模块80包括第二误差放大器U6和第二光电耦合器U7。
所述第二误差放大器U6的输入端与所述第二电源输出端VOUT2连接,所述第二误差放大器U6的输出端与所述第二光电耦合器U7中发光二极管的阴极连接;所述第二光电耦合器U7中发光二极管的阳极与所述第二电源输出端VOUT2连接,所述第二光电耦合器U7中光电三极管的集电极与所述驱动控制模块10的第二电压反馈端连接,具体如图2中,第二光电耦合器U7中光电三极管的集电极与第一PWM电源控制器U2的电压反馈端FB2连接,所述第一光电耦合器U5中光电三极管的发射极经由所述谐振变换模块40的初级侧接到初级地,具体如图2中,第一光电耦合器U5中光电三极管的发射极经由变压器T1的初级线圈N1、第一电容C1接到初级地。
如图1和图2所示,本发明谐振电源的工作原理具体描述如下:
在谐振电源启动时,图2中A点处输入一方波信号。在谐振电源正常工作过程中,驱动控制模块10中的驱动控制器U1通过其方波信号检测端Vi检测A点处的方波信号的高低电平状态,根据A点处的方波信号的高低电平状态控制第一PWM电源控制器U2驱动第一MOS管Q1导通,或者控制第二PWM电源控制器U3驱动第二MOS管Q2导通,使得第一MOS管Q1和第二MOS管Q2不同时导通。
下面以当驱动控制器U1检测到A点处为低电平信号时,控制第二PWM电源控制器U3驱动第二MOS管Q2导通;当驱动控制器U1检测到A点处为高电平信号时,控制第一PWM电源控制器U2驱动第一MOS管Q1导通为例进行具体说明:
当驱动控制器U1检测到A点处为低电平信号时,驱动控制器U1通过其第一控制输出端Vo1输出第一控制信号至第一PWM电源控制器U2的受控端Con1,同时通过其第二控制输出端Vo2输出第二控制信号至第二PWM电源控制器U3的受控端Con2。第二PWM电源控制器U3检测到驱动控制器U1输出的第二控制信号后,第二PWM电源控制器U3通过其驱动输出端Dr2输出高电平的驱动信号至第二MOS管Q2的栅极,使得第二MOS管Q2导通;同时,第一PWM电源控制器U2检测到驱动控制器U1输出的第一控制信号后,第一PWM电源控制器U2通过其驱动输出端Dr1输出低电平的驱动信号至第一MOS管Q1的栅极,使得第一MOS管Q1处于关断状态。
在第二MOS管Q2导通期间,从第一电容C1、变压器T1的初级线圈N1、第二MOS管Q2到初级地形成放电回路,第一电容C1通过变压器T1的初级线圈N1、第二MOS管Q2放电,此时流过变压器T1的初级线圈N1中的电流是从初级线圈N1的异名端流向初级线圈N1的同名端。相应地,在变压器T1的第一次级线圈N2及第二次级线圈N3均上产生相应的感应电压,而且流过变压器T1的第一次级线圈N2中的电流也是从第一次级线圈N2的异名端流向第一次级线圈N2的同名端,流过变压器T1的第二次级线圈N3中的电流也是从第二次级线圈N3的异名端流向第二次级线圈N3的同名端,从而,第一次级线圈N2产生的感应电压给第一二极管D1的阳极加上负向电压,使得第一二极管D1关断,第二次级线圈N3产生的感应电压给第二二极管D2的阳极加上正向电压,使得第二二极管D2导通。
在第二二极管D2导通期间,第二二极管D2对变压器T1的第二次级线圈N3产生的交流感应电压进行整流后转换为直流电压,第三电容C3对该直流电压进行滤波,将经滤波后的直流电压,即上述第二电源电压输出至第二电源输出端VOUT2。从而,通过第二电源输出端VOUT2可输出第二电源电压给由第二电源电压供电的用电负载供电。
由于第二PWM电源控制器U3的驱动输出端Dr2输出的驱动信号是PWM信号,因此,在第二PWM电源控制器U3输出高电平的驱动信号驱动第二MOS管Q2导通一段时间后,第二PWM电源控制器U3输出的驱动信号将变为低电平,控制第二MOS管Q2关断。
根据上述描述可知,在第二MOS管Q2导通期间,变压器T1的初级线圈N1中有电流流过,流过变压器T1的初级线圈N1中的电流是从初级线圈N1的异名端流向初级线圈N1的同名端,而由于变压器T1的初级线圈N1是电感元件,电感具有电流不能突变的特性,从而,在第二MOS管Q2从导通到关断瞬间,变压器T1的初级线圈N1还会有电流流过,而且电流方向不变,此时,变压器T1的初级线圈N1中的电流从初级线圈N1、A点、第一MOS管Q1流向电源输入端VB。
由于电流从A点流向电源输入端VB,此时A点处的方波信号由低电平变为高电平。从而,此时输入到驱动控制器U1的方波信号检测端Vi的方波信号为高电平,驱动控制器U1检测到该高电平信号后,驱动控制器U1通过其第一控制输出端Vo1输出第一控制信号至第一PWM电源控制器U2的受控端Con1,同时通过其第二控制输出端Vo2输出第二控制信号至第二PWM电源控制器U3的受控端Con2。第一PWM电源控制器U2检测到驱动控制器U1输出的第一控制信号后,第一PWM电源控制器U2通过其驱动输出端Dr2输出高电平的驱动信号至第一MOS管Q1的栅极,使得第一MOS管Q1导通;同时,第二PWM电源控制器U3检测到驱动控制器U1输出的第二控制信号后,第二PWM电源控制器U3通过其驱动输出端Dr2输出低电平的驱动信号至第二MOS管Q2的栅极,使得第二MOS管Q2关断。
在第一MOS管Q1导通期间,从电源输入端VB、第一MOS管Q1、变压器T1的初级线圈N1、第一电容C1到初级地形成充电回路,电源输入端VB输入的输入电压通过第一MOS管Q1、变压器T1的初级线圈N1给第一电容C1充电,此时流过变压器T1的初级线圈N1中的电流是从初级线圈N1的同名端流向初级线圈N1的异名端。相应地,在变压器T1的第一次级线圈N2及第二次级线圈N3均上产生相应的感应电压,而且流过变压器T1的第一次级线圈N2中的电流也是从第一次级线圈N2的同名端流向第一次级线圈N2的异名端,流过变压器T1的第二次级线圈N3中的电流也是从第二次级线圈N3的同名端流向第二次级线圈N3的异名端,从而,第一次级线圈N2产生的感应电压给第一二极管D1的阳极加上正向电压,使得第一二极管D1导通,第二次级线圈N3产生的感应电压给第二二极管D2的阳极加上负向电压,使得第二二极管D2关断。
在第一二极管D1导通期间,第一二极管D1对变压器T1的第一次级线圈N2产生的交流感应电压进行整流后转换为直流电压,第二电容C2对该直流电压进行滤波,并将经滤波后的直流电压,即上述第一电源电压输出至第一电源输出端VOUT1。从而,通过第一电源输出端VOUT1可输出第一电源电压给由第一电源电压供电的用电负载供电。
同理,由于第一PWM电源控制器U2的驱动输出端Dr1输出的驱动信号也是PWM信号,因此,在第一PWM电源控制器U2输出高电平的驱动信号驱动第一MOS管Q1导通一段时间后,第一PWM电源控制器U2输出的驱动信号将变为低电平,控制第一MOS管Q1关断。如此,谐振电源进入下一个工作周期,重复上述工作原理,此处不再赘述。
如图2所示,第一反馈模块70中,电流取样电阻RS对用电负载的电流进行取样,在电流取样电阻RS上形成取样电压,该取样电压输入到第一误差放大器U4的输入端。当第一误差放大器U4检测到该取样电压高于预设取样电压,即流过用电负载的电流高于预设电流时,第一误差放大器U4将第一光电耦合器U5中发光二极管的阴极电压拉低,从而第一光电耦合器U5中的电流加大,第一光电耦合器U5中光电三极管的集电极电压也被拉低,即反馈到第二PWM电源控制器U3的电压反馈端FB1的电压降低,此时第二PWM电源控制器U3输出到第二MOS管Q2的驱动信号中高电平所占的时间减少,即第二PWM电源控制器U3的驱动输出端Dr2输出的驱动信号的占空比减小,使得第二MOS管Q2的导通时间变短。由于A点电压是方波信号,而且第二MOS管Q2的导通时间变短,而第一MOS管Q1的导通时间不变,即A点处方波信号的低电平所占时间变短,高电平所占时间不变,因此A点处方波信号的占空比会增大。由于第一电容C1上的平均电压Vc1=DA*VB,其中,DA为A点处方波信号占空比,VB为电源输入端输入的输入电压,因此第一电容C1上的平均电压升高。从而,在第二MOS管Q2关断后,切换到第一MOS管Q1导通时,第一电容C1充电的充电电压变小,使得加在变压器T1的初级线圈N1上的电压降低,相应地,变压器T1的第一次级线圈N2上产生的感应电压降低,进而该感应电压经过第一二极管D1的整流,以及第二电容C2的滤波后输出的第一电源电压降低,从而使得第一电源输出端VOUT1输出的第一电源电压降低,第一电源输出端VOUT1输出的第二电源电压得到校正,即使得流过用电负载的电流减小,用电负载中的电流得到校正,实现对第一电源输出端VOUT1的输出电压进行独立调控。
如图2所示,第二反馈模块80中,当第二误差放大器U6检测到第二电源输出端输出的第二电源电压高于预设电压时,第二误差放大器U6将第二光电耦合器U7中发光二极管的阴极电压拉低,从而第二光电耦合器U7中的电流加大,第二光电耦合器U7中光电三极管的集电极电压也被拉低,即反馈到第一PWM电源控制器U2的电压反馈端FB2的电压降低,此时第一PWM电源控制器U2输出到第一MOS管Q1的驱动信号中高电平所占的时间减少,即第一PWM电源控制器U2输出的驱动信号的占空比减小,使得第一MOS管Q1的导通时间变短。由于A点电压是方波信号,而且第一MOS管Q1的导通时间变短,而第二MOS管Q2的导通时间不变,即A点处方波信号的高电平所占时间变短,低电平所占时间不变,因此A点处方波信号的占空比会减小。由于第一电容C1上的平均电压Vc1=DA*VB,其中DA为A点处方波信号占空比,VB为电源输入端输入的输入电压,因此第一电容C1上的平均电压降低。从而,在第一MOS管Q1关断后,切换到第二MOS管Q2导通时,第一电容C1放电的放电电压变小,使得加在变压器T1的初级线圈N1上的电压降低,相应地,变压器T1的第二次级线圈N3上产生的感应电压降低,进而该感应电压经过第二二极管D2的整流,以及第三电容C3的滤波后输出的第二电源电压降低,从而使得第二电源输出端VOUT2输出的第二电源电压降低,第二电源输出端VOUT2输出的第二电源电压得到校正,实现对第二电源输出端VOUT2的输出电压进行独立调控。
本发明还提供一种电子设备,该电子设备包括谐振电源,该谐振电源的结构、工作原理以及所带来的有效果均参照上述实施例,此处不再赘述。
在一具体实施例中,本发明电子设备可以是LED背光电视机,谐振电源输出的第一电源电压和第二电源电压可分别给LED背光灯条和电视机芯供电,LED背光电视机通过单个谐振电源提供两路不同的电源电压分别驱动背光和机芯。
以上所述仅为本发明的优选实施例,并非因此限制本发明的专利范围,凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换,或直接或间接运用在其他相关的技术领域,均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (10)
1.一种谐振电源,其特征在于,包括电源输入端、驱动控制模块、第一开关模块、第二开关模块、谐振变换模块、第一电源输出模块、第二电源输出模块、第一反馈模块、第二反馈模块、第一电源输出端和第二电源输出端;
所述驱动控制模块用于检测一方波信号,根据所述方波信号的高低电平状态驱动所述第一开关模块或所述第二开关模块开通;所述谐振变换模块用于在所述第一开关模块开通时产生第一感应电压,在所述第二开关模块开通时产生第二感应电压;所述第一电源输出模块用于将所述第一感应电压转换为直流的第一电源电压后输出至所述第一电源输出端;所述第二电源输出模块用于将所述第二感应电压转换为直流的第二电源电压后输出至所述第二电源输出端;所述第一反馈模块用于检测所述第一电源电压,并反馈第一检测信号给所述驱动控制模块,以校正所述第一电源电压;所述第二反馈模块用于检测所述第二电源电压,并反馈第二检测信号给所述驱动控制模块,以校正所述第二电源电压;
所述驱动控制模块的方波信号检测端经由所述第一开关模块与所述电源输入端连接,且经由所述第二开关模块接到初级地,所述驱动控制模块的第一驱动输出端与所述第一开关模块的受控端连接,所述驱动控制模块的第二驱动输出端与所述第二开关模块的受控端连接;所述谐振变换模块的初级侧经由所述第一开关模块与所述电源输入端连接,且经由所述第二开关模块接到初级地,所述谐振变换模块的次级侧分别与所述第一电源输出模块的输入端和所述第二电源输出模块的输入端连接;所述第一电源输出模块的输出端与所述第一电源输出端连接,所述第二电源输出模块的输出端与所述第二电源输出端连接;所述第一反馈模块的输入端与所述第一电源输出端连接,所述第一反馈模块的输出端与所述驱动控制模块的第一电压反馈端连接;所述第二反馈模块的输入端与所述第二电源输出端连接,所述第二反馈模块的输出端与所述驱动控制模块的第二电压反馈端连接。
2.如权利要求1所述的谐振电源,其特征在于,所述驱动控制模块包括驱动控制器、第一PWM电源控制器和第二PWM电源控制器;所述驱动控制器用于检测一方波信号,根据所述方波信号的高低电平状态控制所述第一PWM电源控制器驱动所述第一开关模块开通,或者控制所述第二PWM电源控制器驱动所述第二开关模块开通;
所述驱动控制器的方波信号检测端与经由所述第一开关模块与所述电源输入端连接,且经由所述第二开关模块接到初级地,所述驱动控制器的第一控制输出端与所述第一PWM电源控制器的受控端连接,所述驱动控制器的第二控制输出端与第二PWM电源控制器的受控端连接;所述第一PWM电源控制器的驱动输出端与所述第一开关模块的受控端连接,所述第二PWM电源控制器的驱动输出端与所述第二开关模块的受控端连接。
3.如权利要求1所述的谐振电源,其特征在于,所述第一开关模块包括第一MOS管,所述第二开关模块包括第二MOS管;
所述第一MOS管的栅极与所述驱动控制模块的第一驱动输出端连接,所述第一MOS管的漏极与所述电源输入端连接,所述第一MOS管的源极与所述谐振变换模块的初级侧连接,且与所述驱动控制模块的方波信号检测端连接;
所述第二MOS管的栅极与所述驱动控制模块的第二驱动输出端连接,所述第二MOS管的漏极与所述谐振变换模块的初级侧连接,且与所述驱动控制模块的方波信号检测端连接,所述第二MOS管的源极接到初级地。
4.如权利要求1所述的谐振电源,其特征在于,所述谐振变换模块包括变压器和第一电容;所述变压器包括初级线圈、第一次级线圈和第二次级线圈;
所述初级线圈的同名端经由所述第一开关模块与所述电源输入端连接,且经由所述第二开关模块接到初级地,所述初级线圈的异名端与所述第一电容的正极连接,所述第一电容的负极接到初级地;
所述第一次级线圈的同名端与所述第一电源输出模块的输入端连接,所述第一次级线圈的异名端接到次级地;所述第二次级线圈的异名端与所述第二电源输出模块的输入端连接,所述第二次级线圈的同名端接到次级地。
5.如权利要求4所述的谐振电源,其特征在于,所述第一电源输出模块包括第一二极管和第二电容;
所述第一二极管的阳极与所述第一次级线圈的同名端连接,所述第一二极管的阴极与所述第二电容的正极连接,且与所述第一电源输出端连接,所述第二电容的负极接到次级地。
6.如权利要求4所述的谐振电源,其特征在于,所述第二电源输出模块包括第二二极管和第三电容;
所述第二二极管的阳极与所述第二次级线圈的异名端连接,所述第二二极管的阴极与所述第三电容的正极连接,且与所述第二电源输出端连接,所述第三电容的负极接到次级地。
7.如权利要求1所述的谐振电源,其特征在于,所述第一反馈模块包括电流取样电阻、第一误差放大器和第一光电耦合器;
所述电流取样电阻的第一端用于通过由所述第一电源电压供电的用电负载与所述第一电源输出端连接,所述电流取样电阻的第二端接到次级地;所述第一误差放大器的输入端与所述电流取样电阻的第一端连接,所述第一误差放大器的输出端与第一光电耦合器中发光二极管的阴极连接;所述第一光电耦合器中发光二极管的阳极与所述第二电源输出端连接,所述第一光电耦合器中光电三极管的集电极与所述驱动控制模块的第一电压反馈端连接,所述第一光电耦合器中光电三极管的发射极接到初级地。
8.如权利要求1所述的谐振电源,其特征在于,所述第二反馈模块包括第二误差放大器和第二光电耦合器;
所述第二误差放大器的输入端与所述第二电源输出端连接,所述第二误差放大器的输出端与所述第二光电耦合器中发光二极管的阴极连接;所述第二光电耦合器中发光二极管的阳极与所述第二电源输出端连接,所述第二光电耦合器中光电三极管的集电极与所述驱动控制模块的第二电压反馈端连接,所述第一光电耦合器中光电三极管的发射极经由所述谐振变换模块的初级侧接到初级地。
9.如权利要求1所述的谐振电源,其特征在于,所述电源输入端经由一第四电容接到初级地。
10.一种电子设备,其特征在于,包括权利要求1至9中任一项所述的谐振电源。
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RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |