CN203827183U - 一种宽范围单电感多路输出变换器 - Google Patents
一种宽范围单电感多路输出变换器 Download PDFInfo
- Publication number
- CN203827183U CN203827183U CN201420225789.6U CN201420225789U CN203827183U CN 203827183 U CN203827183 U CN 203827183U CN 201420225789 U CN201420225789 U CN 201420225789U CN 203827183 U CN203827183 U CN 203827183U
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- output
- group
- switch pipe
- signal
- input
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Landscapes
- Dc-Dc Converters (AREA)
Abstract
本实用新型提供了一种宽范围单电感多路输出变换器，包括主功率电路，包括续流回路，当副边电流is下降到续流参考值时，开关管S2闭合，原边电流通过续流开关管S2和二极管Dfw续流维持为恒定值，直到开关管S1再次导通；开关元件，用于控制电路通断，保证电路工作于伪连续导电模式，同时使所有输出支路分时复用一个变压器；反馈控制电路，与开关元件和主功率电路均连接，用于反馈控制调节各输出支路的输出电压或电流，使输出电压或电流保持恒定。该变换器结构简单、体积小、器件少、成本低，能够实现宽范围输出并且各输出支路间无交叉影响，有利于提高生产效率。
Description
技术领域
本实用新型涉及电力供电设备，尤其是需要多种等级供电电压并且不同等级供电电压之间需要避免交叉影响的供电设备，具体涉及一种宽范围单电感多路输出变换器。
背景技术
移动电话等便携式电子产品需要多个不同等级的供电电压，然而采用多输出绕组的多路输出开关变换器，各路输出间存在严重的交叉影响。单电感多输出开关变换器的所有输出支路共用一个磁性元件，可以实现所有输出支路的精确调节，减少了变换器的体积和成本。变换器的工作特性与工作模式有关，当单电感多输出变换器工作于断续导电模式时，输出支路间不存在交叉影响，但是重载条件下存在电感电流纹波和应力大的缺点，连续导电模式多输出变换器，具有带载能力强，但输出支路间存在交叉影响。因此，研究能够避免输出支路间的交叉影响且带载能力强的单电感多输出变换器具有重要的理论研究和实用价值。
实用新型内容
实用新型目的：本实用新型的目的在于针对现有技术的不足，提供一种可以工作于伪连续导电模式的多输出电源。该电源的各输出支路间避免了交叉影响，同时，电源具有更强的带负载能力。
技术方案：为了达到上述实用新型目的，本实用新型提供了一种宽范围单电感多路输出变换器，包括：
主功率电路，包括变压器FT、开关管S1、二极管Dfw、续流开关管S2、一组副边支路二极管Doa(a＝1～n)、一组副边支路开关管Sob(b＝1～n)、一组输出滤波电容Coc(c＝1～n)；变压器FT原边一端与二极管Dfw阴极相接，二极管Dfw阳极与续流开关管S2的漏极连接，开关管S1的源极与续流开关管S2相接，变压器FT原边另一端与续流开关管S2和开关管S1的公共端连接；变压器FT副边一端分别与一组副边支路二极管Doa(a＝1～n)漏极相连，变压器FT副边另一端与副边公共端相连，一组副边支路二极管Doa(a＝1～n)分别与一组副边支路开关管Sob(b＝1～n)的源极相连，一组副边支路开关管Sob(b＝1～n)与负载的一端连接，一组输出滤波电容Coc(c＝1～n)分别与负载两端连接；
反馈控制电路，包括一组误差放大器EAi(i＝1～n)、一组基准电压产生电路Vrefj(j＝1～n)、一组电压比较器COMPk(k＝1～n)、一组SR触发器、时分复用信号产生器、电流比较器COMP；所述一组误差放大器EAi(i＝1～n)的反向输入端分别与一组副边支路开关管Sob(b＝1～n)、一组输出滤波电容Coc(c＝1～n)的公共端连接，其正向输入端分别与一组基准电压产生电路Vrefj(j＝1～n)连接；一组电压比较器COMPk(k＝1～n)的反向输入端分别与一组误差放大器EAi(i＝1～n)的输出端连接、正向输入端输入三角载波；与三角载波同步的脉冲信号作为时分复用信号产生器的输入，时分复用信号产生器产生时分复用信号；一组电压比较器COMPk(k＝1～n)的输出和时分复用信号作为选择器S的输入，选择器S的输出作为开关管S1的驱动信号；电流比较器COMP的反向输入端输入副边电流的采样信号、正向输入端输入参考电流信号Idc，电流比较器COMP的输出端连接SR触发器的S端，当is下降到参考电流时，SR触发器置位，选择器S的输出连接SR触发器的复位信号，SR触发器的输出信号作为续流开关管S2的驱动信号。
作为改进，所述开关元件为MOS管。
有益效果：本实用新型提供的宽范围单电感多路输出变换器结构简单、体积小、器件少、成本低，能够实现宽范围输出并且各输出支路间无交叉影响，有利于提高生产效率。
本实用新型电路结构增加了续流开关管S2和二极管Dfw，变换器工作于伪连续导电模式，同时具备断续导电模式单电感多输出变换器无交叉影响特性和连续导电模式单电感多输出变换器带负载能力强、纹波电压小的优点。
具体而言，本实用新型提供的一种宽范围单电感多路输出变换器，包括主功率电路，包括续流回路，当副边电流is下降到续流参考值时，开关管S2闭合，原边电流通过续流开关管S2和二极管Dfw续流维持为恒定值，直到开关管S1再次导通；开关元件，用于控制电路通断，保证电路工作于伪连续导电模式，同时使所有输出支路分时复用一个变压器；反馈控制电路，与开关元件和主功率电路均连接，用于反馈控制调节各输出支路的输出电压或电流，使输出电压或电流保持恒定。由于本实用新型变换器仅使用一个电感，所有的输出支路共用同一个电感，通过时分复用技术实现所有输出支路的独立精确调节。与单输入单输出供电方式比，减少了储能电感的数量，可以降低电源的体积和成本。不同于传统单电感多输出拓扑，该电源增加了续流回路，因而能够工作于伪连续导电模式，不同输出支路可以避免交叉影响，且拓宽了负载范围。
附图说明
图1是本实用新型的电路原理图；
图2是本实用新型的工作过程图；
图3本实用新型稳态工作波形，即PCCM SIDO反激变换器的稳态实验波形图；其中，图3(a)为输出电压Voa、Vob波形图，图3(b)为开关时序图，图3(c)为原、副边电流图；
图4本实用新型负载跳变波形，即Ioa=280mA时，b输出支路负载跳变瞬态实验结果；其中，图4(a)为b输出支路加载，图4(b)为b输出支路减载。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型做出进一步说明。
宽范围单电感多路输出变换器，包括：
主功率电路，包括变压器FT、开关管S1、二极管Dfw、续流开关管S2、一组副边支路二极管Doa(a＝1～n)、一组副边支路开关管Sob(b＝1～n)、一组输出滤波电容Coc(c＝1～n)；变压器FT原边一端与二极管Dfw阴极相接，二极管Dfw阳极与续流开关管S2的漏极连接，开关管S1的源极与续流开关管S2相接，变压器FT原边另一端与续流开关管S2和开关管S1的公共端连接；变压器FT副边一端分别与一组副边支路二极管Doa(a＝1～n)漏极相连，变压器FT副边另一端与副边公共端相连，一组副边支路二极管Doa(a＝1～n)分别与一组副边支路开关管Sob(b＝1～n)的源极相连，一组副边支路开关管Sob(b＝1～n)与负载的一端连接，一组输出滤波电容Coc(c＝1～n)分别与负载两端连接；即变压器FT副边一端分别与副边支路二极管Do1、副边支路二极管Do2……副边支路二极管Don相连，副边支路二极管Do1、副边支路开关管So1、负载Ro1依次串联，副边支路二极管Do2、副边支路开关管So2、负载Ro2依次串联……副边支路二极管Do3、副边支路开关管So3、负载Ro3依次串联，输出滤波电容Co1、输出滤波电容Co2……输出滤波电容Con的两端分别与负载Ro1、负载Ro2……Ron连接；当副边电流下降到续流参考值时，变压器励磁电感电流通过续流开关管S2和二极管Dfw续流，维持为恒定值，直到下一路开始工作；当副边电流is下降到续流参考值时，开关管S2闭合，原边电流通过续流开关管S2和二极管Dfw续流维持为恒定值，直到开关管S1再次导通；
反馈控制电路，包括一组误差放大器EAi(i＝1～n)、一组基准电压产生电路Vrefj(j=1～n)、一组电压比较器COMPk(k＝1～～n)、一组SR触发器、时分复用信号产生器、电流比较器COMP；所述一组误差放大器EAi(i＝1～n)的反向输入端分别与一组副边支路开关管Sob(b＝1～n)、一组输出滤波电容Coc(c＝1～n)的公共端连接，其正向输入端分别与一组基准电压产生电路Vrefj(j＝1～n)连接；一组电压比较器COMPk(k＝1～n)的反向输入端分别与一组误差放大器EAi(i＝1～n)的输出端连接、正向输入端输入三角载波；与三角载波同步的脉冲信号作为时分复用信号产生器的输入，时分复用信号产生器产生时分复用信号；一组电压比较器COMPk(k＝1～n)的输出和时分复用信号作为选择器S的输入，选择器S的输出作为开关管S1的驱动信号；电流比较器COMP的反向输入端输入副边电流的采样信号、正向输入端输入参考电流信号Idc，电流比较器COMP的输出端连接SR触发器的S端，当is下降到参考电流时，SR触发器置位，选择器S的输出连接SR触发器的复位信号，SR触发器的输出信号作为续流开关管S2的驱动信号；即误差放大器EA1的反向输入端分别与副边支路开关管So1、输出滤波电容Co1的公共端连接，其正向输入端分别与基准电压产生电路Vref1连接，电压比较器COMP1的反向输入端分别与误差放大器EA1的输出端连接、正向输入端输入三角载波；误差放大器EA2的反向输入端分别与副边支路开关管So2、输出滤波电容Co2的公共端连接，其正向输入端分别与基准电压产生电路Vref2连接，电压比较器COMP2的反向输入端分别与误差放大器EA2的输出端连接、正向输入端输入三角载波；……误差放大器EAn的反向输入端分别与副边支路开关管Son、输出滤波电容Con的公共端连接，其正向输入端分别与基准电压产生电路Vrefn连接，电压比较器COMPn的反向输入端分别与误差放大器EAn的输出端连接、正向输入端输入三角载波；反馈控制电路与开关元件和主功率电路均连接，用于反馈控制调节各输出支路的输出电压或电流，使输出电压或电流保持恒定。
其控制方法可采用平均电流控制等其他控制方法，仍对变压器FT原边励磁电流进行续流，可以实现各输出支路无交叉影响的特性。
本实用新型提供的宽范围单电感多路输出变换器，采用时分复用技术，在一个工作周期内各输出支路在各自复用时间内工作过程如下：
下面以输出支路复用时间内变换器工作过程为例介绍本实用新型提供的宽范围单电感多路输出变换器的工作原理，见图2。
图2中，Vsa为开关管Sa的驱动信号，Vsn为开关管Sn的驱动信号，Vs1和Vs2为开关管S1和S2的驱动信号，ip为原边电流，is为副边电流。由图1和图2知，各输出时分复用信号Φi用以控制在一个工作周期内相应输出支路i的复用时间，每条支路在各自复用时间内工作工程相同。
采用时分复用技术，在一个工作周期内各输出支路在各自复用时间内工作过程如下：
模态1：开关管S1和S2同时导通，输入电压Vin给变压器原边励磁电感Lm充电，原边电流ip上升；
模态2：开关管S1和S2同时关断，励磁电感向第i条输出支路放电，i输出支路副边电流isi下降；
模态3：当输出支路i的副边电流isi下降到参考值Idc时，开关管S2导通，S1维持关断状态，励磁电感电流通过开关管S2和续流二极管Dfw续流，Vp＝0。
以单电感双输出为例，稳态工作波形和负载跳变波形见图3和图4。
图3为伪连续导电模式单电感双输出反激变换器稳态波形，由图3可知，实现了两路的恒压输出。并且由图3(b)和(c)知变化器工作于伪连续导电模式。
图4为伪连续导电模式单电感双输出反激变换器a路负载恒定b路负载跳变实验结果，从图4可以看出a路负载跳变时，b路不受影响。说明伪连续导电模式多输出变换器输出支路间不存在交叉影响。
如上所述，尽管参照特定的优选实施例已经表示和表述了本实用新型，但其不得解释为对本实用新型自身的限制。在不脱离所附权利要求定义的本实用新型的精神和范围前提下，可对其在形式上和细节上作出各种变化。
Claims (2)
1.一种宽范围单电感多路输出变换器，其特征在于，包括：
主功率电路，包括变压器FT、开关管S1、二极管Dfw、续流开关管S2、一组副边支路二极管Doa(a＝1～n)、一组副边支路开关管Sob(b＝1～n)、一组输出滤波电容Coc(c＝1～n)；变压器FT原边一端与二极管Dfw阴极相接，二极管Dfw阳极与续流开关管S2的漏极连接，开关管S1的源极与续流开关管S2相接，变压器FT原边另一端与续流开关管S2和开关管S1的公共端连接；变压器FT副边一端分别与一组副边支路二极管Doa(a＝1～n)漏极相连，变压器FT副边另一端与副边公共端相连，一组副边支路二极管Doa(a＝1～n)分别与一组副边支路开关管Sob(b＝1～n)的源极相连，一组副边支路开关管Sob(b＝1～n)与负载的一端连接，一组输出滤波电容Coc(c＝1～n)分别与负载两端连接；
反馈控制电路，包括一组误差放大器EAi(i＝1～n)、一组基准电压产生电路Vrefj(j＝1～n)、一组电压比较器COMPk(k＝1～n)、一组SR触发器、时分复用信号产生器、电流比较器COMP；所述一组误差放大器EAi(i＝1～n)的反向输入端分别与一组副边支路开关管Sob(b＝1～n)、一组输出滤波电容Coc(c＝1～n)的公共端连接，其正向输入端分别与一组基准电压产生电路Vrefj(j＝1～n)连接；一组电压比较器COMPk(k＝1～n)的反向输入端分别与一组误差放大器EAi(i＝1～n)的输出端连接、正向输入端输入三角载波；与三角载波同步的脉冲信号作为时分复用信号产生器的输入，时分复用信号产生器产生时分复用信号；一组电压比较器COMPk(k＝1～n)的输出和时分复用信号作为选择器S的输入，选择器S的输出作为开关管S1的驱动信号；电流比较器COMP的反向输入端输入副边电流的采样信号、正向输入端输入参考电流信号Idc，电流比较器COMP的输出端连接SR触发器的S端，当is下降到参考电流时，SR触发器置位，选择器S的输出连接SR触发器的复位信号，SR触发器的输出信号作为续流开关管S2的驱动信号。
2.根据权利要求1所述的宽范围单电感多路输出变换器，其特征在于：所述开关元件为MOS管。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201420225789.6U CN203827183U (zh) | 2014-04-30 | 2014-04-30 | 一种宽范围单电感多路输出变换器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201420225789.6U CN203827183U (zh) | 2014-04-30 | 2014-04-30 | 一种宽范围单电感多路输出变换器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN203827183U true CN203827183U (zh) | 2014-09-10 |
Family
ID=51482643
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201420225789.6U Expired - Fee Related CN203827183U (zh) | 2014-04-30 | 2014-04-30 | 一种宽范围单电感多路输出变换器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN203827183U (zh) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103929066A (zh) * | 2014-04-30 | 2014-07-16 | 杨飏 | 一种宽范围单电感多路输出变换器 |
| CN106230260A (zh) * | 2016-09-27 | 2016-12-14 | 武汉大学 | 一种伪连续导电模式Buck变换器梯度参考电流控制系统及方法 |
| CN107846147A (zh) * | 2017-11-07 | 2018-03-27 | 上海电力学院 | 一种单输入多输出dc‑dc开关变换器 |
| CN111082667A (zh) * | 2020-01-22 | 2020-04-28 | Msj系统有限责任公司 | 一种多路输出开关电源 |
| CN112398342A (zh) * | 2021-01-21 | 2021-02-23 | 四川大学 | 组合型单电感双输出开关变换器变频控制装置、方法 |
| WO2021146981A1 (zh) * | 2020-01-22 | 2021-07-29 | Msj系统有限责任公司 | 一种多路输出开关电源 |
-
2014
- 2014-04-30 CN CN201420225789.6U patent/CN203827183U/zh not_active Expired - Fee Related
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103929066A (zh) * | 2014-04-30 | 2014-07-16 | 杨飏 | 一种宽范围单电感多路输出变换器 |
| CN106230260A (zh) * | 2016-09-27 | 2016-12-14 | 武汉大学 | 一种伪连续导电模式Buck变换器梯度参考电流控制系统及方法 |
| CN107846147A (zh) * | 2017-11-07 | 2018-03-27 | 上海电力学院 | 一种单输入多输出dc‑dc开关变换器 |
| CN111082667A (zh) * | 2020-01-22 | 2020-04-28 | Msj系统有限责任公司 | 一种多路输出开关电源 |
| WO2021146981A1 (zh) * | 2020-01-22 | 2021-07-29 | Msj系统有限责任公司 | 一种多路输出开关电源 |
| CN112398342A (zh) * | 2021-01-21 | 2021-02-23 | 四川大学 | 组合型单电感双输出开关变换器变频控制装置、方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN203827183U (zh) | 一种宽范围单电感多路输出变换器 | |
| CN102946194B (zh) | 一种高增益交错并联升压型变换器 | |
| CN103929066A (zh) | 一种宽范围单电感多路输出变换器 | |
| CN103138574B (zh) | 均流系统 | |
| CN102969893A (zh) | 一种高增益升压型直流变换器 | |
| DE102014103450A1 (de) | Leistungswandlerschaltung, die wenigstens eine Batterie aufweist | |
| CN104201882A (zh) | 一种非隔离稳压均流电路和供电系统 | |
| CN103560666A (zh) | 具有低纹波的四开关升降压变换器及其控制方法 | |
| CN104218801A (zh) | 一种非隔离型高增益dc/dc变换器 | |
| CN104052307A (zh) | 一种桥式模块化多电平双向开关电容交流-交流变换器 | |
| CN109450260A (zh) | 一种电容串接式交错并联反激电路 | |
| CN204068701U (zh) | 一种非隔离型高降压比dc/dc变换器 | |
| CN102347688A (zh) | 一种dcdc电源转换控制装置及开关电源 | |
| CN202150803U (zh) | 一种调压稳压装置 | |
| CN204068702U (zh) | 一种非隔离型高增益dc/dc变换器 | |
| CN105207515A (zh) | 一种重复频率脉冲功率电流源 | |
| CN202565159U (zh) | 可灵活升压的pfc控制电路 | |
| CN104167916A (zh) | 一种多输出电平功率变换器 | |
| CN109639132B (zh) | 一种谐振开关电容变换器 | |
| CN109713905A (zh) | CCM/DCM复用的单耦合电感多输出buck变换器 | |
| CN101222181B (zh) | 一种伏秒控制电路 | |
| CN105811755B (zh) | 一种提高瞬态响应的降压型开关稳压器 | |
| CN103337957A (zh) | 一种低纹波四开关升降压直流变换器及其控制方法 | |
| CN103441681B (zh) | 原边反馈电源变换器中动态响应加速电路 | |
| CN203340358U (zh) | 太阳能供电且电压可控的led恒流驱动电源 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| ASS | Succession or assignment of patent right |
Free format text: FORMER OWNER: HE YINGYING Effective date: 20150407 Owner name: NANJING ZIQIANG RAILROAD VEHICLE PARTS CO., LTD. Free format text: FORMER OWNER: YANG YANG Effective date: 20150407 |
|
| C41 | Transfer of patent application or patent right or utility model | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information |
Inventor after: Huang Jiuhua Inventor after: Yang Yang Inventor after: He Yingying Inventor before: Yang Yang Inventor before: He Yingying |
|
| COR | Change of bibliographic data |
Free format text: CORRECT: INVENTOR; FROM: YANG YANG HE YINGYING TO: HUANG JIUHUA YANG YANG HE YINGYING |
|
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20150407 Address after: 211299 Lishui Economic Development Zone, Jiangsu, Nanjing Patentee after: Improve oneself railway vehicle fittings Co., Ltd in Nanjing Address before: Lishui District of Nanjing City, Jiangsu province 211299 Yong Yang Town Natural Bridge Road No. 688 Lishui District Branch Center Patentee before: Yang Yang Patentee before: He Yingying |
|
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20140910 Termination date: 20160430 |