CN112436734A - 一种副边pwm整流多路输出电路 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种副边PWM整流多路输出电路,其包括:逆变控制电路、隔离变换电路和去磁电路、副边PWM调制电路。本发明在正激变压器的副边对输出电压进行同步调制,可满足多路输出电压的稳定,满足各路输出不同负载功率条件下输出电压的交叉调整率。变压器的原边输入电压为固定频率及占空比的信号,根据变压器的耦合特性,副边各路的输出也为固定频率及占空比的信号,对该信号进行PWM斩波调制,配合各路的输出电感、电容可实现对输出电压的控制,同时各路电压的调制是彼此独立的,避免产生相互之间的影响。

Description

一种副边PWM整流多路输出电路
技术领域
本发明属于DC/DC电源变换器技术领域,涉及一种副边PWM整流多路输出电路,具体地说是一种用于多路输出电压调制的副边PWM控制拓扑电路,实现正激电路和BUCK电路功能的有效结合。
背景技术
在一些电路板上存在着不同用电规格的元器件,为满足这些不同电压需求,DC/DC电源变换器就需要输出多种规格的电压。DC/DC电源变换器通常采取在隔离变压器的副边设置多个不同匝数的绕组来实现多路不同电压的输出,在其中选择一路作为反馈绕组对原边的输入电压PWM占空比进行调制。但这种方法存在输出电压交叉调整率较差的缺陷,当非反馈绕组中任意的一路输出满负载而其它路输出空载条件下,满载输出的电压降低较多,而空载输出的电压则会升高较多,造成输出电压的波动较大。
发明内容
(一)发明目的
本发明的目的是:提供一种副边PWM整流多路输出电路,解决多路输出电源带载时交叉调整率较差的问题。
(二)技术方案
为了解决上述技术问题,本发明提供一种副边PWM整流多路输出电路包括逆变控制电路、隔离变换电路和去磁电路、副边PWM调制电路,逆变控制电路输入端连接外部输入直流电源,将输入直流电源变换为高频的交流电源;隔离变换电路和去磁电路,采用正激的拓扑结构,隔离变压器在原边绕组输入电压为高电平时同时向次级多个绕组传送能量,次级绕组输出与原边绕组电压波形一致的电压;多路副边PWM调制电路,分别连接隔离变换电路,根据输出电压幅值对变压器副边输出电压波形进行二次斩波。
上述电路共划分为三个部分:
第一部分:隔离变压器原边输入控制电路,由控制电路提供一个固定占空比的信号,用于对MOS管进行高频开关控制,将直流输入电源变换为高频的交流电源。将直流电源转换为高频交流电源后从而可以利用铁氧体隔离变压器进行能量传递,将原边的能量传递至副边的多个绕组;
第二部分:隔离变换电路和去磁电路,采用正激的拓扑结构,隔离变压器在原边绕组输入电压为高电平时同时向次级多个绕组传送能量,次级绕组输出与原边绕组电压波形一致的电压。由于采用正激的拓扑结构,隔离变压器在激磁期间同时向次级传送能量,在截止期间需要通过复位绕组向输入电源回馈能量来实现磁复位;
第三部分:隔离变压器副边PWM调制电路,有多路,多路副边PWM调制电路并联设置,图1中仅示出了三路的示例,每个副边PWM调制电路由两个MOS管反串构成,该电路根据输出电压幅值对变压器副边输出电压波形进行二次斩波,MOS管的PWM控制信号上升沿保持与变压器副边绕组输出电压波形的上升沿一致,频率也需要与变压器原边MOS管开关信号频率一致。当输出电压高于设置电压值时,降低副边MOS管的PWM信号占空比,反之当输出电压低于设置电压值时,提高副边MOS管的PWM信号占空比。
(三)有益效果
上述技术方案所提供的副边PWM整流多路输出电路,电路原边输入电压提供一个固定频率固定占空比的交流输入信号,在副边各绕组产生一个相同的固定频率固定占空比的交流输出信号,副边对每个输出信号均进行独立的PWM闭环调制,彼此之间没有相互的影响,从而保证输出电压的稳定性。
附图说明
图1是本发明一种副边PWM整流多路输出电路的原理框图。
图2是本发明一种副边PWM整流多路输出电路的电路图。
图3是本发明一种副边PWM整流多路输出控制信号时序图。
具体实施方式
为使本发明的目的、内容和优点更加清楚,下面结合附图和实施例,对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。
当电源变换器需要多路输出时,由于某一路负载的变化对其它路的输出电压造成影响,使重载输出路的电压降低较多,而轻载输出路的电压又升高较多,导致多路输出电源的交叉调整率较差。
本发明设计一种副边PWM整流多路输出电路,以解决多路输出电源带载时交叉调整率较差的问题,从而实现电源变换器的每路输出进行单独的闭环PWM调制,不受其它路输出功率大小的影响。
参照图1所示,本发明副边PWM整流多路输出电路包括逆变控制电路、隔离变换电路和去磁电路、副边PWM调制电路,逆变控制电路输入端连接外部输入直流电源,将输入直流电源变换为高频的交流电源;隔离变换电路和去磁电路,采用正激的拓扑结构,隔离变压器在原边绕组输入电压为高电平时同时向次级多个绕组传送能量,次级绕组输出与原边绕组电压波形一致的电压;多路副边PWM调制电路,分别连接隔离变换电路,根据输出电压幅值对变压器副边输出电压波形进行二次斩波。
上述电路共划分为三个部分:
第一部分:隔离变压器原边输入控制电路,由控制电路提供一个固定占空比的信号,用于对MOS管进行高频开关控制,将直流输入电源变换为高频的交流电源。将直流电源转换为高频交流电源后从而可以利用铁氧体隔离变压器进行能量传递,将原边的能量传递至副边的多个绕组;
第二部分:隔离变换电路和去磁电路,采用正激的拓扑结构,隔离变压器在原边绕组输入电压为高电平时同时向次级多个绕组传送能量,次级绕组输出与原边绕组电压波形一致的电压。由于采用正激的拓扑结构,隔离变压器在激磁期间同时向次级传送能量,在截止期间需要通过复位绕组向输入电源回馈能量来实现磁复位;
第三部分:隔离变压器副边PWM调制电路,有多路,多路副边PWM调制电路并联设置,图1中仅示出了三路的示例,每个副边PWM调制电路由两个MOS管反串构成,该电路根据输出电压幅值对变压器副边输出电压波形进行二次斩波,MOS管的PWM控制信号上升沿保持与变压器副边绕组输出电压波形的上升沿一致,频率也需要与变压器原边MOS管开关信号频率一致。当输出电压高于设置电压值时,降低副边MOS管的PWM信号占空比,反之当输出电压低于设置电压值时,提高副边MOS管的PWM信号占空比。
参照图2所示,给出了两路副边PWM调制电路的示例,记为A路和B路。在实际应用过程中,副边PWM调制电路的数量可以根据需要并列扩展即可。
本发明电路的组成及连接关系为:
(1)N沟道MOS管Q1负责隔离变压器原边绕组的开通和关断,其栅极连接至一个可产生固定50%占空比固定频率控制信号的发生电路,将输入到隔离变压器原边绕组的直流电源转换为固定50%占空比固定频率的交流电源。
(2)隔离变压器将输入绕组上的能量传递至次级绕组,在次级绕组上产生与输入绕组上电压波形一致的输出电压。
(3)变压器副边的PWM控制电路输出电压值与预设电压进行差分放大,根据误差放大器的输出电压调整副边整流的PWM控制信号占空比大小,当输出电压高于预设电压时,误差放大器输出电压变低,副边整流的PWM控制信号占空比变小,流过电感的电流变小,输出电压变低。当输出电压低于预设电压时,误差放大器输出电压变高,副边整流的PWM控制信号占空比变大,流过电感的电流变大,输出电压变高。
(4)当副边的PWM控制电路监测到变压器副边绕组输出电压的上升沿后,同步开启整流MOS管Q2、Q3和Q4、Q5,根据第(3)节中PWM信号的占空比大小来控制整流MOS管的关断时刻,整流MOS管一个周期中开启的最大时间不超过变压器副边绕组输出高电平的时间。本实施例中
(5)当MOS管Q1关断后,隔离变压器中的磁复位绕组通过向输入电源回馈能量来实现磁复位,为变压器的下一个工作周期最好准备。
图3为本发明的控制信号时序图。
第一行红色波形为变压器输入端的电压波形,该电压为50%固定占空比固定频率的交流电压,为变压器原边绕组提供激励,使变压器的副边多个绕组也输出一个与原边波形相同的电压。
第二行包含两个电压波形,绿色的为A路输出反馈电压与基准电压进行差值放大后输出的电压,紫色的后峰锯齿波为PWM基准波。
第三行为A路的PWM调制信号,该信号根据第二行的两个信号进行比较生成。
第四行和第五行为B路的信号,其工作形势与A路相同,但独立于A路。
由上述技术方案可以看出,本发明具有以下显著特点:
当电源变换器具有多路输出时,由于各路输出均使用同一组隔离变压器磁芯,彼此之间具有紧密的磁耦合,当各路输出的负载大小不一时,任意一路的输出电压会受到其它路负载大小的影响。本发明可实现在不大幅增加功率器件的前提下对电源变换器的多路输出进行单独闭环控制,实现正激电路与BUCK电路功能的有效结合,确保在任何负载条件下输出电压的稳定性。
以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明技术原理的前提下,还可以做出若干改进和变形,这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种副边PWM整流多路输出电路,其特征在于包括:逆变控制电路、隔离变换电路和去磁电路、副边PWM调制电路,逆变控制电路输入端连接外部输入直流电源,将输入直流电源变换为高频的交流电源;隔离变换电路和去磁电路采用正激的拓扑结构,隔离变换电路包括隔离变压器,隔离变压器在原边绕组输入电压为高电平时同时向次级多个绕组传送能量,次级绕组输出与原边绕组电压波形一致的电压;多路副边PWM调制电路,分别连接隔离变换电路,根据输出电压幅值对变压器副边输出电压波形进行二次斩波。
2.如权利要求1所述的副边PWM整流多路输出电路,其特征在于,所述隔离变压器原边输入逆变控制电路,由逆变控制电路提供一个固定占空比的信号,用于对隔离变压器中的MOS管进行高频开关控制,将直流输入电源变换为高频的交流电源。
3.如权利要求2所述的副边PWM整流多路输出电路,其特征在于,所述隔离变压器副边设置多个相同的PWM调制电路,每个副边PWM调制电路由两个整流MOS管反串构成,整流MOS管的PWM控制信号上升沿保持与变压器副边绕组输出电压波形的上升沿一致,频率与变压器原边MOS管开关信号频率一致。
4.如权利要求3所述的副边PWM整流多路输出电路,其特征在于,所述逆变控制电路包括N沟道MOS管Q1,负责隔离变压器原边绕组的开通和关断,其栅极连接至一个产生固定50%占空比固定频率控制信号的发生电路,将输入到隔离变压器原边绕组的直流电源转换为固定50%占空比固定频率的交流电源。
5.如权利要求4所述的副边PWM整流多路输出电路,其特征在于,所述PWM调制电路还包括PWM控制电路,PWM控制电路输出电压值与预设电压进行差分放大,根据误差放大器的输出电压调整副边整流的PWM控制信号占空比大小,当输出电压高于预设电压时,误差放大器输出电压变低,副边整流的PWM控制信号占空比变小,流过电感的电流变小,输出电压变低;当输出电压低于预设电压时,误差放大器输出电压变高,副边整流的PWM控制信号占空比变大,流过电感的电流变大,输出电压变高。
6.如权利要求5所述的副边PWM整流多路输出电路,其特征在于,所述隔离变压器选用铁氧体隔离变压器。
7.如权利要求6所述的副边PWM整流多路输出电路,其特征在于,每个所述PWM调制电路中,包括整流MOS管Q2、整流MOS管Q3、二极管D2、电感L1、电容C1;整流MOS管Q2、整流MOS管Q3反串连接,整流MOS管Q2发射极、整流MOS管Q3发射极同时连接至PWM控制电路的一个输入端,整流MOS管Q2基极、整流MOS管Q3基极同时连接至PWM控制电路的另一个输入端,整流MOS管Q2集电极连接隔离变压器副边一个绕组的一端,整流MOS管Q3集电极连接二极管D2负极、电感L1一端,二极管D2负极连接隔离变压器副边一个绕组的另一端和接地端,电感L1一端连接PWM控制电路的输出端作为电压输出端,电压输出端和接地端之间连接电容C1。
8.如权利要求7所述的副边PWM整流多路输出电路,其特征在于,每个所述PWM控制电路监测到变压器副边绕组输出电压的上升沿后,同步开启整流MOS管Q2、整流MOS管Q3,根据PWM信号的占空比大小来控制整流MOS管的关断时刻,整流MOS管一个周期中开启的最大时间不超过变压器副边绕组输出高电平的时间。
9.如权利要求8所述的副边PWM整流多路输出电路,其特征在于,当所述MOS管Q1关断后,隔离变压器中设置的磁复位绕组通过向输入电源回馈能量来实现磁复位,为变压器的下一个工作周期最好准备。
10.如权利要求1-9中任一项所述的副边PWM整流多路输出电路在DC/DC电源变换器技术领域中的应用。
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Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20010028570A1 (en) * 2000-02-25 2001-10-11 Mullett Charles E. Converter output regulation via channel resistance modulation of synchronous rectifiers
CN1389971A (zh) * 2002-07-16 2003-01-08 艾默生网络能源有限公司 一种多路输出直流/直流变换器及变换方法
US20050135127A1 (en) * 2003-12-19 2005-06-23 Silent Power, Inc. Power converter with improved output switching timing
CN1926752A (zh) * 2004-12-08 2007-03-07 三垦电气株式会社 多输出电流谐振型dc-dc变换器
CN103997221A (zh) * 2014-04-22 2014-08-20 深圳三星通信技术研究有限公司 一种多路输出直流-直流变换器以及相应的无线射频单元
CN106787772A (zh) * 2017-03-03 2017-05-31 西京学院 一种双路输出dc‑dc变换器系统及其控制方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20010028570A1 (en) * 2000-02-25 2001-10-11 Mullett Charles E. Converter output regulation via channel resistance modulation of synchronous rectifiers
CN1389971A (zh) * 2002-07-16 2003-01-08 艾默生网络能源有限公司 一种多路输出直流/直流变换器及变换方法
US20050135127A1 (en) * 2003-12-19 2005-06-23 Silent Power, Inc. Power converter with improved output switching timing
CN1926752A (zh) * 2004-12-08 2007-03-07 三垦电气株式会社 多输出电流谐振型dc-dc变换器
CN103997221A (zh) * 2014-04-22 2014-08-20 深圳三星通信技术研究有限公司 一种多路输出直流-直流变换器以及相应的无线射频单元
CN106787772A (zh) * 2017-03-03 2017-05-31 西京学院 一种双路输出dc‑dc变换器系统及其控制方法

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