CN115118163A - 多路输出型电路、控制方法及电源 - Google Patents
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Abstract
本申请提供一种多路输出型电路、控制方法及电源，磁性器件的初级线圈的一端与电源模块的正极连接，另一端与开关模块连接；第一采样保护模块用于将采集到的开关模块的信号经模数转换后传输至控制模块，控制模块根据输入的信号生成控制信号，控制信号用于控制第一驱动模块对开关模块中第一开关管进行驱动及控制第二驱动模块对整流滤波模块中第二开关管进行驱动；对于磁性器件的每一次级线圈：次级线圈与整流滤波模块连接；整流滤波模块的输出端作为电路的输出端，整流滤波模块用于对次级线圈的输出电能信号进行整流滤波；第二采样保护模块用于将采集到的整流滤波后的电能信号经模数转换后传输至控制模块。本申请可降低电路成本。
Description
技术领域
本申请实施例涉及电子技术，尤其涉及一种多路输出型电路、控制方法及电源。
背景技术
双路输出型电路，由于其双路输出的特点，被普遍应用在电源控制场合，例如发光二极管(Light Emitting Diode，简称LED)电源等中小功率应用场合。
现有的既可恒压又可恒流的双路输出电路是使用两套独立的控制系统，这样就需要双倍的功率器件，从而导致电路的成本较高。
发明内容
本申请提供一种多路输出型电路、控制方法及电源，以降低电路成本。
第一方面，本申请实施例提供一种多路输出型电路，包括：用于为多路输出型电路供电的电源模块、开关模块、第一驱动模块、控制模块、第一采样保护模块和包含初级线圈和多个次级线圈的磁性器件，其中：
初级线圈的一端与电源模块的正极连接，初级线圈的另一端与开关模块连接；
第一采样保护模块，用于将采集到的开关模块的信号经模数转换后传输至控制模块，由控制模块根据输入的信号生成控制信号，控制信号用于控制第一驱动模块对开关模块中第一开关管进行驱动，以及控制第二驱动模块对整流滤波模块中第二开关管进行驱动；
对于多个次级线圈中的每一次级线圈：
次级线圈与整流滤波模块连接；
整流滤波模块的输出端作为多路输出型电路的一输出端，整流滤波模块用于对次级线圈的输出电能信号进行整流滤波；
第二采样保护模块，用于将采集到的整流滤波后的电能信号经模数转换后传输至控制模块。
第二方面，本申请实施例提供一种电源，包括：至少一负载和如第一方面所述的多路输出型电路。其中，多路输出型电路的输出端与负载连接。
第三方面，本申请实施例提供一种多路输出型电路的控制方法，用于控制如第一方面所述的多路输出型电路。该方法包括：在第一预设时间段内，控制模块控制第一开关管导通、第二开关管关断；在第二预设时间段内，控制模块控制所述第一开关管关断，对应第二开关管导通。
本申请提供的多路输出型电路、控制方法及电源中，磁性器件的初级线圈的一端与电源模块的正极连接，另一端与开关模块连接；第一采样保护模块用于将采集到的开关模块的信号经模数转换后传输至控制模块，由控制模块根据输入的信号生成控制信号，控制信号用于控制第一驱动模块对开关模块中第一开关管进行驱动及控制第二驱动模块对整流滤波模块中第二开关管进行驱动；对于磁性器件的每一次级线圈：次级线圈与整流滤波模块连接；整流滤波模块的输出端作为电路的输出端，整流滤波模块用于对次级线圈的输出电能信号进行整流滤波；第二采样保护模块用于将采集到的整流滤波后的电能信号经模数转换后传输至控制模块。本申请实施例通过一个磁性器件就可以实现多路输出的单独控制，从而可降低电路成本。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1示出一种双路输出型电路的结构示意图；
图2示出另一种双路输出型电路的结构示意图；
图3示出又一种双路输出型电路的结构示意图；
图4为本申请一实施例提供的多路输出型电路的原理框图；
图5为本申请另一实施例提供的多路输出型电路的原理框图；
图6为本申请一实施例提供的多路输出型电路的主电路拓扑示意图；
图7为本申请一实施例提供的驱动模块的原理框图；
图8为本申请一实施例提供的隔离/驱动模块的原理框图；
图9为本申请一实施例提供的电压采样模块的原理框图；
图10为本申请一实施例提供的电流采样模块的原理框图；
图11为本申请一实施例提供的控制模块的原理框图；
图12为本申请一实施例提供的多路输出型电路的结构框图；
图13为本申请一实施例提供的波形示意图。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上部”、“上”、“下”、“前”、“后”等指示的方位或者位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或者暗示所指的装置或者元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非是另有精确具体地规定。
在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连通”、“连接”应作广义理解，例如，可以使固定连接，也可以是通过中介媒介间相连，可以是两个元件内部的连通或者两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例，例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些产品或设备固有的其它单元。
描述包括对形成详细描述的一部分的附图的参考。附图示出了根据示例性实施方式的图示。在本文中也可被称为“示例”的这些实施方式被足够详细地描述，以使本领域中的技术人员能够实践本文所描述的所要求保护的主题的实施方式。在不偏离所要求保护的主题的范围和精神的情况下，可组合实施方式，可使用其它实施方式，或可做出结构、逻辑和电气改变。应理解的是，本文中所描述的实施方式并不旨在限制主题的范围，而是使本领域中的技术人员能够实践、制作和/或使用该主题。
首先，通过对本申请涉及的传统双路输出型电路进行阐述，以引出本申请的构思。
图1示出一种双路输出型电路的结构示意图。参考图1，该双路输出型电路为双路输出型反激式电路，包括电源VDC11、MOS管Q11、变压器T11、二极管D11、二极管D12、电容Co11、电容Co12、负载Ro11和负载Ro12，其中连接关系如图1所示。
图2示出另一种双路输出型电路的结构示意图。参考图2，该双路输出型电路为双路输出型半桥式电路，包括电源VDC21、MOS管Q21、MOS管Q22、电感Lr、电感Lm、电容Cr、变压器T21、二极管D21、二极管D22、二极管D23、二极管D24、电容Co21、电容Co22、负载Ro21和负载Ro22，其中连接关系如图2所示。
在图1和图2所示的电路中，都是利用变压器的匝比关系，实现对双路输出vo1和vo2的大小控制。具体地，通过控制其中一路的输出(例如控制输出vo1的电压值)，另外一路的输出(例如输出vo2的电压值)根据变压器的匝比要求来决定，若需要改变输出vo2，则需改变n2的匝比来实现。
上两种方案对变压器的定制化需求比较高，针对不同的输出条件需要不同的变压器来实现；且这两种方案只能实现一种控制方法，即恒压控制或恒流控制，针对既需要恒压控制又需要恒流控制的场合并不适用。
针对既需要恒压控制又需要恒流控制的场合，即两路输出实现不同的控制方法，则需要两套系统来完成，例如图3所示的双反激式的电源。参考图3，该双路输出型电路包括两套独立的系统，其中，一套系统包括电源VDC31、MOS管Q31、变压器T31、二极管D31、电容Co31和负载Ro31；另一套系统包括电源VDC32、MOS管Q32、变压器T32、二极管D32、电容Co32和负载Ro32，其中连接关系如图3所示。
因为图3所示的是两套独立的系统，两路输出vo1和vo2可以单独进行恒压、恒流或者恒功率控制。该方案的存在的问题是：需要两套独立的系统来完成，电路成本较高。
基于上述问题，本申请提供一种多路输出型电路、控制方法及电源，通过减少电路中包含的变压器的个数，低成本实现恒压控制和恒流控制，适用于既需要恒压控制又需要恒流控制的场合。
以下结合具体的实施例，对本申请提供的多路输出型电路、控制方法及电源进行解释说明。
图4为本申请一实施例提供的多路输出型电路的原理框图。参考图4，本申请实施例提供的多路输出型电路40包括：用于为多路输出型电路供电的电源模块41、开关模块42、第一驱动模块43、控制模块44、第一采样保护模块45和包含初级线圈和多个次级线圈的磁性器件46。其中，初级线圈的一端与电源模块41的正极连接，初级线圈的另一端与开关模块42连接。第一采样保护模块45用于将采集到的开关模块42的信号经模数转换后传输至控制模块44，由控制模块44根据输入的信号生成控制信号，控制信号用于控制第一驱动模块43对开关模块42中第一开关管进行驱动，以及控制第二驱动模块47对整流滤波模块48中第二开关管进行驱动。对于多个次级线圈中的每一次级线圈：次级线圈与整流滤波模块48连接；整流滤波模块48的输出端作为多路输出型电路40的一输出端，整流滤波模块48用于对次级线圈的输出电能信号进行整流滤波；第二采样保护模块49用于将采集到的整流滤波后的电能信号经模数转换后传输至控制模块44。
其中，电源模块41为整个电路的输入，用于将接入的市电经过整流桥的整流以及大电解电容的滤波后得到的直流电压，输出给磁性器件46；或者，电源模块41为直流电压源，例如电池组。次级线圈与初级线圈的匝比可根据实际情况进行设置，该示例中，次级线圈与初级线圈的匝比分别为n1:1和n2:1。
对于控制模块44根据输入的信号生成控制信号，可以理解控制模块44对采样得到的信号进行运算、比较等处理，得到控制信号。
第一驱动模块43对控制模块44发出的控制信号进行放大，以此来驱动开关模块42中第一开关管的导通和关断；相应地，第二驱动模块47对控制模块44发出的控制信号进行放大，以此来驱动整流滤波模块48中的第二开关管的导通和关断。其中，第一开关管为初级线圈的开关管，第二开关管为控制次级线圈输出的开关管。
整流滤波模块48，用于将次级线圈的输出电能信号(包括电压信号和电流信号)进行整流滤波，输出近似直流的电压或电流。
示例地，磁性器件46包含绕组，绕组包含初级线圈(原边)及次级线圈(副边)。其中，磁性器件46可以具体为隔离变压器，用于隔离初级线圈(原边)及次级线圈(副边)，且通过隔离变压器匝比，将原副边进行对应的电压电流转换，用于原副边能量的传递。
在图4所示的电路结构中，第一采样保护模块45将采集到的开关模块42的信号经模数转换后传输至控制模块44，该信号可反映流经初级线圈的电压或电流的大小；第二采样保护模块49将采集到的整流滤波后的信号经模数转换后传输至控制模块44，该信号可反映流经次级线圈的电压或电流的大小。之后，由控制模块44对这些信号进行判断、运算等操作，生成控制信号来控制开关管的导通和关断，控制模块44是整个电路的核心控制器。示例地，该控制信号可以具体为PWM信号，控制模块通过改变输出PWM信号的占空比等来控制开关管的导通和关断。这里的开关管包括开关模块42中的第一开关管和整流滤波模块48中的第二开关管。其中，当第一开关管导通时，初级线圈处于充电状态，当第一开关管关断时，初级线圈将能量传递给次级线圈；当第一开关管关断，且第二开关管导通时，对应次级线圈为其负载提供能量。
需说明的是，图4所示结构是以两路输出(vo1和vo2)为例进行说明，但本申请实施例不以此为限制，可以通过增加次级线圈的个数适应增加对应的电路部分；另外，本申请图示是以N沟道MOS管为例说明，P沟道MOS管理论上也可以使用，但一般P沟道MOS管的耐电压较低，开关电源中大功率器件较少使用；且，模数转换包括但不限于低电平转换。
该多路输出控制电路即可实现恒压控制又可实现恒流控制，适合在一些LED电源、消费类电子电源等既需要恒压控制又需要恒流控制的应用场景使用；对比图3需要两个独立电路拓扑的方案，该多路输出控制电路更加简单，极大地降低了成本。
本申请实施例中，磁性器件的初级线圈的一端与电源模块的正极连接，另一端与开关模块连接；第一采样保护模块用于将采集到的开关模块的信号经模数转换后传输至控制模块，由控制模块根据输入的信号生成控制信号，控制信号用于控制第一驱动模块对开关模块中第一开关管进行驱动及控制第二驱动模块对整流滤波模块中第二开关管进行驱动；对于磁性器件的每一次级线圈：次级线圈与整流滤波模块连接；整流滤波模块的输出端作为电路的输出端，整流滤波模块用于对次级线圈的输出电能信号进行整流滤波；第二采样保护模块用于将采集到的整流滤波后的电能信号经模数转换后传输至控制模块。本申请实施例通过一个磁性器件就可以实现多路输出的单独控制，从而可降低电路成本。
一些实施例中，初级线圈的另一端与开关模块42的第一端连接；开关模块42的第二端与第一驱动模块43的输出端连接；第一采样保护模块45的输入端与开关模块42的第三端连接，第一采样保护模块45的输出端与控制模块44的第一输入端连接，第一采样保护模块45用于将采集到的开关模块42的第三端的信号经模数转换后传输至控制模块44；控制模块44的输出端，分别连接至第一驱动模块43的输入端以及第二驱动模块47的输入端；对于每一次级线圈：
次级线圈的一端与整流滤波模块48的第一输入端连接；次级线圈的另一端接绕组的零电位参考点(地)；整流滤波模块48的第二输入端与第二驱动模块47的输出端连接，且整流滤波模块48的输出端与第二采样保护模块49的输入端连接；第二采样保护模块49的输出端与控制模块44的第二输入端连接。
通过图4所示结构，提供一种通过一个磁性器件实现多路输出的实现方式。
可选地，如图5所示，在上述结构的基础上，多路输出型电路50还可以包括：第一隔离模块51和/或第二隔离模块52。其中，第一隔离模块51设置在第二采样保护模块49与控制模块44之间，用于将第二采样保护模块49输出的采样信号转换为控制模块44的输入信号，即将副边信号传递至原边；第二隔离模块52设置在第二驱动模块47与控制模块44之间，用于将控制模块44输出的控制信号转换为次级线圈的驱动信号，即将原边信号传输至副边。一种示例中，第一隔离模块51或第二隔离模块52可以为隔离变压器，其匝比可以根据副边所需电压调整。
本申请实施例通过第一隔离模块将第二采样保护模块输出的采样信号转换为控制模块的输入信号，即将副边信号传递至原边；和/或，通过第二隔离模块将控制模块输出的控制信号转换为次级线圈的驱动信号，即将原边信号传输至副边。
以下分别对上述模块的内部结构进行示例说明。
图6为本申请一实施例提供的多路输出型电路的主电路拓扑示意图。该多路输出型电路为反激式双周期双路输出型电路。参考图6所示，在多路输出型电路60中，磁性器件T包括初级线圈和两个次级线圈。其中，初级线圈的一端与电源模块VDC的正极连接，初级线圈的另一端与MOS管Q1的漏极连接，MOS管Q1的栅极与第一驱动模块62的输出端连接，MOS管Q1的源极与第一采样保护模块63的输入端连接，且MOS管Q1的源极经第一电阻R1接地。当MOS管Q1导通时，电源模块VDC给初级线圈(原边的电感)充电；MOS管Q1关断时，初级线圈(原边)的能量将传递到次级线圈(副边)。
该示例中，开关模块61包括MOS管Q1和第一电阻R1，也即开关模块中的第一开关管为MOS管Q1。
可替换地，第一开关管还可以为三极管。此时，第一开关管的基极为开关模块的第二端，第一开关管的集电极为开关模块的第一端，第一开关管的发射极为开关模块的第三端，且第一开关管的发射极经第一电阻接地。
或者，第一开关管为继电器。其中，第一开关管的控制端为开关模块的第二端，第一开关管的输入端为开关模块的第一端，第一开关管的输出端为开关模块的第三端，且第一开关管的输出端经第一电阻接地。
上述实施例提供了三种开关模块的具体结构，但本申请不以此为限制，例如，还可以将第一电阻拆分成两个或更多的电阻，等等。
一种示例性实施方式中，仍参考图6，整流滤波模块64可以包括：二极管D1、第二开关管S1和第一电容C1。其中，二极管D1的输入端为整流滤波模块64的第一输入端，二极管D1的输出端与第二开关管S1的漏极连接，第二开关管S1的栅极为整流滤波模块64的第二输入端，第二开关管S1的源极为整流滤波模块64的输出端，且第二开关管S1的源极经第一电容C1接地。该结构中，第一电容C1为输出滤波电容，用于滤除输出端的高频干扰信号。
图6以第二开关管为MOS管为例进行说明，但本申请不以此为限制。可替换地，第二开关管还可以为三极管。此时，二极管的输入端为整流滤波模块的第一输入端，二极管的输出端与第二开关管的集电极连接，第二开关管的基极为整流滤波模块的第二输入端，第二开关管的源极为所述整流滤波模块的输出端，且第二开关管的发射极经第一电容接地。
通过上述实施例，说明整流滤波模块的具体实现。其中，第二开关管可以为MOS管或三极管。
在上述实施例中，第一驱动模块和第二驱动模块的内部结构可以是相同的，这里将其统称为驱动模块，即驱动模块包括第一驱动模块和第二驱动模块。如图7所示，该驱动模块70可以包括：共基极的NPN型三极管71和PNP型三极管72、第二电阻73和稳压二极管74。其中，NPN型三极管71和PNP型三极管72的基极为驱动模块70的输入端；NPN型三极管71的集电极接第一预设电压值，此处的第一预设电压值为+12V，但本申请不以此为限制；NPN型三极管71的发射极分别与PNP型三极管72的集电极及第二电阻73的一端连接；PNP型三极管72的发射极接地，且PNP型三极管72的与稳压二极管74的输入端连接；稳压二极管74的输出端与第二电阻73的另一端连接，作为驱动模块70的输出端。
在图7所示结构中，NPN型三极管71和PNP型三极管72组成推挽式的电路，该推挽电路由+12V直接供电，推挽电路的输出端包含一个驱动电阻和稳压管(即第二电阻73和稳压二极管74)，这样就可以将控制模块输出的较小驱动波形放大成驱动能力较强的驱动波形，从而对第一开关管和第二开关管进行驱动。
若第二隔离模块为隔离变压器，则控制模块输出的控制信号经图8所示的结构传输至整流滤波模块。如图8所示，控制模块82的输出端与隔离变压器81的初级线圈的一端连接，初级线圈的另一端接地；隔离变压器81的次级线圈的一端与驱动模块70的输入端连接，次级线圈的另一端接地。
通过上述实施例，说明驱动模块的具体实现。
一些实施例中，第一采样保护模块和/或第二采样保护模块为电压采样模块；或者，第一采样保护模块和/或第二采样保护模块为电流采样模块。可以理解，对应不同的次级线圈，第二采样保护模块可以为电流采样模块，也可以为电压采样模块。示例地，磁性器件包括次级线圈A和次级线圈B，其中，次级线圈A对应的第二采样保护模块为电流采样模块，次级线圈B对应的第二采样保护模块为电压采样模块。
图9示出一种电压采样模块结构。参考图9，电压采样模块90包括：第一光耦隔离电路91、第二电容92、第三电容93、第三电阻94、第四电阻95、第五电阻96、第六电阻97和稳压控制芯片98。其中，第一光耦隔离电路91中感光三极管的集电极与第二电容92的一端连接，作为电压采样模块90的输出端Comp；感光三极管的发射极接地，第二电容92的另一端接地；第一光耦隔离电路91中发光二极管与第四电阻95并联，且发光二极管的阳极与第三电阻94的一端连接，第三电阻94的另一端作为电压采样模块90的输入端Vo1+(Vo2+)；发光二极管的阴极，与第三电容93的一端连接，第三电容93的另一端经第五电阻96与第三电阻94的另一端连接；稳压控制芯片98的地端(a)接地，稳压控制芯片98的输入端(k)与发光二极管的阴极连接，稳压控制芯片98的输出端(r)与第三电容93的另一端连接，且稳压控制芯片98的输出端(r)经第六电阻97接地。
图9给出了电压采样及光耦隔离的原理图，该电路通过采集输入端Vo1+或者输入端Vo2+的电压信号，通过信号传递及环路控制，实现输出电压的恒定。其中，稳压控制芯片98是恒压控制芯片，用以保证r端的电压恒定在2.5V，稳压控制芯片98会实时采集r端的电压信号，并判断该电压信号的电压值是否为2.5V，如果不是2.5V，则通过加大和减小第一光耦隔离电路91发射极的电流来告知控制模块，以使控制模块增大输出电压或者减小输出电压，来满足使得r端维持在2.5V。因此，在设计时，通过设定第五电阻96和第六电阻97的阻值，即可实现Vo1/Vo2的大小固定，即恒压。
具体地，电压控制环路的流程如下：
电压采样模块不断采集多路输出型电路的输出端的电压信号，通过第五电阻96和第六电阻97分压可以得到稳压控制芯片98的r端的电压维持在2.5V，若r端的电压大于2.5V，则流过第一光耦隔离电路91的电流会减小，通过该电压采样模块传递给控制模块的电流信号减小，控制模块在检测到电流信号减小时，减小其输出的控制信号的占空比来使多路输出型电路输出的电压降低，从而使稳压控制芯片98的r端的电压减小，以维持在2.5V；若r端的电压小于2.5V，则流过第一光耦隔离电路91的电流会增大，通过该电压采样模块传递给控制模块的电流信号增大，控制模块在检测到电流信号增大时，增大其输出的控制信号的占空比来使多路输出型电路输出的电压升高，从而使稳压控制芯片98的r端的电压增大，以维持在2.5V，由此循环往复。
本申请实施例通过图9所示结构，说明电压采样模块的具体实现。
图10示出一种电流采样模块结构。参考图10，电流采样模块10包括：第二光耦隔离电路11、第四电容12、第五电容13、第一低通滤波器14、第二低通滤波器15、第七电阻16、第八电阻17、第九电阻18、运算放大器19以及并联在运算放大器19的输出端与反相输入端之间的反馈调节电路20。其中，第二光耦隔离电路11中感光三极管的集电极与第四电容12的一端连接，作为电流采样模块的输出端Comp；感光三极管的发射极接地，第四电容12的另一端接地；第二光耦隔离电路11中发光二极管与第七电阻16并联，且发光二极管的阳极与第八电阻17的一端连接，第八电阻17的另一端接第二预设电压值Vcc；发光二极管的阴极与第五电容13的一端连接，第五电容的另一端接地；发光二极管的阴极还与运算放大器19的输出端连接；运算放大器19的反相输入端(-)经第一低通滤波器14接参考电压信号Ref；运算放大器19的正相输入端(+)经第二低通滤波器15接电流采样模块10的输入端Vo1+(Vo2+)；电流采样模块10的输入端Vo1+(Vo2+)还与第九电阻18的一端连接，第九电阻18的另一端接地。
在图10所示结构中，各部分的工作原理如下：
第九电阻18，为电流采样电阻，输出端的电流信号会在第九电阻18上形成一个压降，转换成电压信号被识别；
第二低通滤波器15，用于滤除采样的电压信号的高频噪声；
参考电压信号Ref，为参考电压点，这部分可以是一个恒定的电压也可以是可变占空比的外部方波输入信号，主要作用是作为运算放大器19的基准电压，和采样的电流信号进行比对，形成闭环；
第一低通滤波器14，用于滤除参考电压信号Ref的高频噪声；
第八电阻17，为第二光耦隔离电路11的限流电阻；
第七电阻16，为第二光耦隔离电路11的分流电阻；
第五电容13，运算放大器19的输出端的滤波电容；
第四电容12，为第二光耦隔离电路11的输出端Comp的补偿电容；
第二预设电压值Vcc，为外部供电电源；
第二光耦隔离电路11的输出端Comp，为连接到控制模块的反馈控制引脚。
具体地，电流控制环路的流程如下(请确定以下描述是否准确，谢谢)：
电流采集模块不断采集多路输出型电路的输出端的电流信号，在第九电阻18上形成压降，运算放大器19对比其输入端的两个信号是否相等，即对比第九电阻18上的电压是否等于参考电压信号Ref的电压值，若两个信号相等则维持输出。若第九电阻18上的电压大于参考电压信号Ref的电压值，则流过第二光耦隔离电路11的电流会减小，通过该电流采样模块传递给控制模块的电流减小，控制模块在检测到电流信号减小时，减小其输出的控制信号的占空比来使多路输出型电路输出的电压降低，从而降低输出电压，这样输出电流就会减小，以使第九电阻18上的电压等于参考电压信号Ref的电压值。若第九电阻18上的电压小于参考电压信号Ref的电压值，则流过第二光耦隔离电路11的电流会增大，通过该电流采样模块传递给控制模块的电流增大，控制模块在检测到电流信号增大时，增大其输出的控制信号的占空比来使多路输出型电路输出的电压升高，从而升高输出电压，这样输出电流就会增大，以使第九电阻18上的电压等于参考电压信号Ref的电压值。
本申请实施例通过图10所示结构，说明电流采样模块的具体实现。
图11示出一种控制模块结构。参考图11，控制模块100包括核心控制器101、与外部电源连接的电源引脚102、与第一采样保护模块连接的输入端103、至少一个与第二采样保护模块连接的输入端104、与第一驱动模块连接的输出端105、至少一个与第二驱动模块连接的输入端106。其中，控制模块100输出的控制信号的形式包括但不限于方波信号。具体地，通过外部电源为控制模块100提供电源供给；经输入端103输入的信号通过运算放大器107转换成核心控制器101可以识别的信号；经输入端104输入的信号是一个反馈信号，该反馈信号输入到核心控制器101用于运算和判断处理。
仍参考图6，其中磁性器件T的原边包含MOS管Q1和原边电感；输入电压为VDC，磁性器件T的副边由两个次级线圈(绕组)组成，匝比分别为n1:1和n2:1。两个次级线圈的二极管分别为标识为D1和D2，二极管后端还有第二开关管分别标识为S1和S2，第一电容分别标识为C1和C2，负载分别标识为Ro1和Ro2，输出电压分别标识为vo1和vo2，输出电流分别为Io1和Io2(未示出)。
本申请实施例通过图11所示结构，说明控制模块的具体实现。
图12为本申请一实施例提供的多路输出型电路的结构框图。参考图12，其中各部分组成及原理可参考前述实施例，此处不再赘述。
图13给出了如图12所示实例的电流波形图。该实例中，假设双路输出电压和负载不相同，因此其电流波形也不相同。下面分时间模态分析：
第一开关周期：
t0～t1时段：
在第一开关周期内的t0时刻，MOS管Q1开关管导通，第二开关管S1和第二开关管S2关断。此时，磁性器件T的初级线圈中电流iL开始上升，根据磁性器件T“同名端”的方向可知，二极管D1和二极管D2截止，初级线圈开始储能，次级线圈无电流输出。
t1～t2时段：
t1时刻，MOS管Q1关断，此时控制第二开关管S1导通，第二开关管S2关断。此时，二极管D1开始导通，初级线圈储存的能量开始传递到匝比为n1:1的次级线圈，二极管D1的电流iD1如图13所示。
第二开关周期：
t2～t3时段：
t2时刻开始，进入第二开关周期，t2时刻，MOS管Q1继续导通，第二开关管S1和第二开关管S2关断。此时，初级线圈中电流iL开始上升，根据磁性器件T“同名端”的方向可知，二极管D1和二极管D2截止，初级线圈开始储能，次级线圈无电流输出。
t3～t4时段：
t3时刻，MOS管Q1关断，此时控制第二开关管S2导通，第二开关管S1关断。此时，二极管D2开始导通，初级线圈储存的能量开始传递到匝比为n2:1的次级线圈，二极管D2的电流iD2如图13所示。
后续的工作状态和t0～t4时段完全相同，不再叙述。
从图13所示波形可知，由于两个次级线圈所带的负载不相同，因此其电流波形也不相同，而匝比为n1:1的次级线圈的电流平均值等于Io1，而匝比为n2:1的次级线圈的电流平均值等于Io2。
这样就实现了双周期型控制系统对双路输出的控制，从波形和工作状态可知，次级线圈的工作周期时长是初级线圈的工作周期时长的2倍。
需明确的是，上述实例是以两个次级线圈为例进行说明的，若磁性器件包含m个次级线圈，则次级线圈的工作周期时长是初级线圈的工作周期时长的m倍；且，针对不同次级线圈，控制模块输出的控制信号的占空比可以是不同的。
本申请实施例还提供一种电源，包括：至少一负载和如上述任一实施例所述的多路输出型电路。其中，多路输出型电路的输出端与负载连接。
本申请实施例还提供一种多路输出型电路的控制方法，用于控制如上述任一实施例所述的多路输出型电路。开关周期包含第一预设时间段和第二预设时间段，其中第一预设时间段是每一开关周期起始时刻的预设时间段，第一预设时间段与第二预设时间段不重叠。该方法包括：
在第一预设时间段内，控制模块控制第一开关管导通，第二开关管关断；
在第二预设时间段内，控制模块控制第一开关管关断，对应第二开关管导通。
在第一开关管关断，第二开关管导通期间，控制模块检测从第二采样保护模块输入的电流是否减小，在检测到电流减小时，减小其输出的控制信号的占空比；或者，在检测到电流增大时，增大其输出的控制信号的占空比。示例地，增大或减小的规律可以是根据输入输出的比值增益来调整的。
需要说明的是，应理解以上装置的各个模块的划分仅仅是一种逻辑功能的划分，实际实现时可以全部或部分集成到一个物理实体上，也可以物理上分开。且这些模块可以全部以软件通过处理元件调用的形式实现；也可以全部以硬件的形式实现；还可以部分模块通过处理元件调用软件的形式实现，部分模块通过硬件的形式实现。例如，处理模块可以为单独设立的处理元件，也可以集成在上述装置的某一个芯片中实现，此外，也可以以程序代码的形式存储于上述装置的存储器中，由上述装置的某一个处理元件调用并执行以上处理模块的功能。其它模块的实现与之类似。此外这些模块全部或部分可以集成在一起，也可以独立实现。这里的处理元件可以是一种集成电路，具有信号的处理能力。在实现过程中，上述方法的各步骤或以上各个模块可以通过处理器元件中的硬件的集成逻辑电路或者软件形式的指令完成。
虽然仅仅已经对本申请的某些部件和实施例进行了图示并且描述，但是在不实际脱离在权利要求书中的范围和精神的情况下，本领域技术人员可以想到许多修改和改变(例如，各个元件的大小、尺寸、结构、形状和比例、安装布置、材料使用、颜色、取向等的变化)。而且，为了提供对示例性实施例的简洁说明，可能尚未描述实际实施方式的所有部件。应该了解，在任何这种实际实施方式的开发中，如在任何工程或者设计项目中一样，可能进行若干具体实施决策。这种开发工作可能是复杂的且耗时的，但对受益于本申请的那些普通技术人员来说，仍将是设计、加工和制造的例行程序，而无需过多实验。
可以理解的是，在本申请的实施例中涉及的各种数字编号仅为描述方便进行的区分，并不用来限制本申请的实施例的范围。在本申请的实施例中，上述各过程的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本申请的实施例的实施过程构成任何限定。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围。
Claims (14)
1.一种多路输出型电路，其特征在于，包括：用于为所述多路输出型电路供电的电源模块、开关模块、第一驱动模块、控制模块、第一采样保护模块和包含初级线圈和多个次级线圈的磁性器件，其中：
所述初级线圈的一端与所述电源模块的正极连接，所述初级线圈的另一端与所述开关模块连接；
所述第一采样保护模块，用于将采集到的所述开关模块的信号经模数转换后传输至控制模块，由所述控制模块根据输入的信号生成控制信号，所述控制信号用于控制所述第一驱动模块对所述开关模块中第一开关管进行驱动，以及控制第二驱动模块对整流滤波模块中第二开关管进行驱动；
对于所述多个次级线圈中的每一次级线圈：
所述次级线圈与所述整流滤波模块连接；
所述整流滤波模块的输出端作为所述多路输出型电路的一输出端，所述整流滤波模块用于对所述次级线圈的输出电能信号进行整流滤波；
第二采样保护模块，用于将采集到的整流滤波后的电能信号经模数转换后传输至所述控制模块。
2.根据权利要求1所述的多路输出型电路，其特征在于，所述初级线圈的另一端与所述开关模块的第一端连接；所述开关模块的第二端与所述第一驱动模块的输出端连接；
所述第一采样保护模块的输入端与所述开关模块的第三端连接，所述第一采样保护模块的输出端与所述控制模块的第一输入端连接，所述第一采样保护模块用于将采集到的所述开关模块的第三端的信号经模数转换后传输至所述控制模块；
所述控制模块的输出端，分别连接至所述第一驱动模块的输入端以及第二驱动模块的输入端；
对于每一所述次级线圈：
所述次级线圈的一端与所述整流滤波模块的第一输入端连接，所述次级线圈的另一端接地；
所述整流滤波模块的第二输入端与所述第二驱动模块的输出端连接，且所述整流滤波模块的输出端与第二采样保护模块的输入端连接；
所述第二采样保护模块的输出端与所述控制模块的第二输入端连接。
3.根据权利要求2所述的多路输出型电路，其特征在于，所述开关模块还包括第一电阻；
所述第一开关管为MOS管，所述第一开关管的栅极为所述开关模块的第二端，所述第一开关管的漏极为所述开关模块的第一端，所述第一开关管的源极为所述开关模块的第三端，且所述第一开关管的源极经所述第一电阻接地；
或者，所述第一开关管为三极管，所述第一开关管的基极为所述开关模块的第二端，所述第一开关管的集电极为所述开关模块的第一端，所述第一开关管的发射极为所述开关模块的第三端，且所述第一开关管的发射极经所述第一电阻接地；
或者，所述第一开关管为继电器，所述第一开关管的控制端为所述开关模块的第二端，所述第一开关管的输入端为所述开关模块的第一端，所述第一开关管的输出端为所述开关模块的第三端，且所述第一开关管的输出端经所述第一电阻接地。
4.根据权利要求2所述的多路输出型电路，其特征在于，所述整流滤波模块包括：二极管、第二开关管和第一电容；其中：
所述第二开关管为MOS管，所述二极管的输入端为所述整流滤波模块的第一输入端，所述二极管的输出端与所述第二开关管的漏极连接，所述第二开关管的栅极为所述整流滤波模块的第二输入端，所述第二开关管的源极为所述整流滤波模块的输出端，且所述第二开关管的源极经所述第一电容接地；
或者，所述第二开关管为三极管，所述二极管的输入端为所述整流滤波模块的第一输入端，所述二极管的输出端与所述第二开关管的集电极连接，所述第二开关管的基极为所述整流滤波模块的第二输入端，所述第二开关管的源极为所述整流滤波模块的输出端，且所述第二开关管的发射极经所述第一电容接地。
5.根据权利要求2所述的多路输出型电路，其特征在于，驱动模块包括所述第一驱动模块和所述第二驱动模块，所述驱动模块包括：共基极的NPN型三极管和PNP型三极管、第二电阻和稳压二极管，其中：
所述NPN型三极管和所述PNP型三极管的基极为所述驱动模块的输入端；
所述NPN型三极管的集电极接第一预设电压值；
所述NPN型三极管的发射极分别与所述PNP型三极管的集电极及所述第二电阻的一端连接；
所述PNP型三极管的发射极接地，且所述PNP型三极管的与所述稳压二极管的输入端连接；
所述稳压二极管的输出端与所述第二电阻的另一端连接，作为所述驱动模块的输出端。
6.根据权利要求2所述的多路输出型电路，其特征在于，所述第一采样保护模块和/或所述第二采样保护模块为电压采样模块，所述电压采样模块包括：第一光耦隔离电路、第二电容、第三电容、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻和稳压控制芯片；
所述第一光耦隔离电路中感光三极管的集电极与所述第二电容的一端连接，作为所述电压采样模块的输出端；
所述感光三极管的发射极接地，所述第二电容的另一端接地；
所述第一光耦隔离电路中发光二极管与所述第四电阻并联，且所述发光二极管的阳极与所述第三电阻的一端连接，所述第三电阻的另一端作为所述电压采样模块的输入端；
所述发光二极管的阴极，与所述第三电容的一端连接，所述第三电容的另一端经所述第五电阻与所述第三电阻的另一端连接；
所述稳压控制芯片的地端接地，所述稳压控制芯片的输入端与所述发光二极管的阴极连接，所述稳压控制芯片的输出端与所述第三电容的另一端连接，且所述稳压控制芯片的输出端经所述第六电阻接地。
7.根据权利要求2所述的多路输出型电路，其特征在于，所述第一采样保护模块和/或所述第二采样保护模块为电流采样模块，所述电流采样模块包括：第二光耦隔离电路、第四电容、第五电容、第一低通滤波器、第二低通滤波器、第七电阻、第八电阻、第九电阻、运算放大器以及并联在所述运算放大器的输出端与反相输入端之间的反馈调节电路；
所述第二光耦隔离电路中感光三极管的集电极与所述第四电容的一端连接，作为所述电流采样模块的输出端；
所述感光三极管的发射极接地，所述第四电容的另一端接地；
所述第二光耦隔离电路中发光二极管与所述第七电阻并联，且所述发光二极管的阳极与所述第八电阻的一端连接，所述第八电阻的另一端接第二预设电压值；
所述发光二极管的阴极，与所述第五电容的一端连接，所述第五电容的另一端接地；
所述发光二极管的阴极，还与所述运算放大器的输出端连接；
所述运算放大器的反相输入端经所述第一低通滤波器接参考电压信号；
所述运算放大器的正相输入端经所述第二低通滤波器接所述电流采样模块的输入端；
所述电流采样模块的输入端还与所述第九电阻的一端连接，所述第九电阻的另一端接地。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的多路输出型电路，其特征在于，还包括：第一隔离模块和/或第二隔离模块，其中：
所述第一隔离模块，设置在所述第二采样保护模块与所述控制模块之间，用于将所述第二采样保护模块输出的采样信号转换为所述控制模块的输入信号；
所述第二隔离模块，设置在所述第二驱动模块与所述控制模块之间，用于将所述控制模块输出的驱动信号转换为次级线圈的驱动信号。
9.根据权利要求8所述的多路输出型电路，其特征在于，所述第一隔离模块为隔离变压器，和/或，所述第二隔离模块为隔离变压器。
10.根据权利要求1至7中任一项所述的多路输出型电路，其特征在于，针对不同次级线圈，所述控制模块输出的控制信号的占空比不同。
11.一种电源，其特征在于，包括：至少一负载和如权利要求1至10中任一项所述的多路输出型电路；
其中，所述多路输出型电路的输出端与所述负载连接。
12.根据权利要求11所述的电源，其特征在于，还包括外部供电源；在电池充电模式时，所述多路输出型电路与所述外部供电源连接。
13.一种多路输出型电路的控制方法，其特征在于，用于控制如权利要求1至10中任一项所述的多路输出型电路，所述方法包括：
在第一预设时间段内，所述控制模块控制所述第一开关管导通、所述第二开关管关断；
在第二预设时间段内，所述控制模块控制所述第一开关管关断，对应第二开关管导通。
14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，还包括：
在第一开关管关断，第二开关管导通期间，所述控制模块检测从对应第二采样保护模块输入的电流是否减小，并在检测到电流减小时，减小其输出的控制信号的占空比；或者，在检测到电流增大时，增大其输出的控制信号的占空比。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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