CN204068703U - 多路输出开关电源电路 - Google Patents

Abstract

一种多路输出开关电源电路，其包括接受输入电压的输出控制模块、与输出控制模块相连并进行输出的多个输出整流滤波模块及对多个输出整流滤波模块的输出分别进行采样并反馈到输出控制模块的反馈模块，所述输出控制模块根据反馈模块的反馈信号采用脉宽调制方法控制多个输出整流滤波模块的输出，所述反馈模块采集所述多个输出整流滤波模块的输出，并对采集到的信号进行加权处理后反馈给输出控制模块。

Description

多路输出开关电源电路

技术领域

本实用新型涉及一种电源电路，特别是涉及一种多路输出开关电源电路。

背景技术

开关电源具有体积小、重量轻、功耗小、效率高等特点，因此其广泛应用于工业自动化控制、军工设备、科研设备、LED照明、工控设备、通讯设备、电力设备、仪器仪表、医疗设备、半导体制冷制热、空气净化器、电子冰箱、液晶显示器、LED灯具、通讯设备、视听产品、安防监控、LED灯带、电脑机箱、数码产品和仪器类等领域。

在一些应用场合，常常需要实现系统的多路输出。目前主要的实现方案有以下几种：

(1)反激式开关电源多路输出，将多路输出反馈到反馈绕组，从而根据反馈绕组的电感控制各路的输出。这种方法，取决于反馈绕组漏感的精确度，对变压器的设计和绕制方式要求很高。由于变压器个体差异，无法保证个反馈绕组漏感的参数保持一致，所以这种方式只是优化交叉调整率，不能做到精确控制输出电压。

(2)采用外加DC/DC(直流/直流)的方式。此种方式绕组输出的电压不稳定，需通过DC/DC转换来保证最终的输出稳定性。这种方式一是增加了成本，二是很难采用LDO(low dropout regulator，低压差线性稳压器)实现，因为输入电压范围变化较大，输出电压不变，压差变大，LDO功耗过大。

实用新型内容

基于此，有必要提供一种多路输出开关电源电路，其具有成本低和输出控制精确的优点。

一种多路输出开关电源电路，包括接受输入电压的输出控制模块、与输出控制模块相连并进行输出的多个输出整流滤波模块及对多个输出整流滤波模块的输出分别进行采样并反馈到输出控制模块的反馈模块，所述输出控制模块根据反馈模块的反馈信号采用脉宽调制方法控制多个输出整流滤波模块的输出，所述反馈模块采集所述多个输出整流滤波模块的输出，并对采集到的信号进行加权处理后反馈给输出控制模块。

在其中一个实施例中，所述反馈模块包括多个光电耦合器，所述多个光电耦合器将采集到的输出整流滤波模块的输出信号分别进行耦合，所述多个光电耦合器耦合得到的信号进行加权处理后反馈给输出控制模块。

在其中一个实施例中，所述多个光电耦合器的输入端相互并联分别采集多路输出开关电源电路的输出信号。

在其中一个实施例中，所述反馈模块还包括误差放大器，所述误差放大器对光电耦合器耦合得到的信号进行放大处理后传输至输出控制模块。

在其中一个实施例中，所述多个光电耦合器的输出端相互串联，所述误差放大器将所述多个光电耦合器串联后得到的总输出信号进行放大处理后传输至输出控制模块。

在其中一个实施例中，所述反馈模块包括多个输出端相连的误差放大器，每一个光电耦合器的输出端分别连接至一个误差放大器的输入端，每一个误差放大器对每一个光电耦合器的输出进行放大处理后传输至输出控制模块。

在其中一个实施例中，所述反馈模块包括多个误差放大器，前一个误差放大器的输出端连接至后一个误差放大器的输入端，最后一个误差放大器的输出端连接至输出控制模块，每一个光电耦合器的输出端分别连接至一个误差放大器的输入端。

在其中一个实施例中，所述开关电源电路还包括对输入电压进行处理的输入保护和整流模块。

在其中一个实施例中，所述输入保护和整流模块包括起保护作用的雷击浪涌保护电路和电磁防护电路。

在其中一个实施例中，所述多路输出开关电源电路为正激拓扑开关电源电路或反激拓扑开关电源电路。

上述多路输出开关电源直接对多个输出整流滤波模块的多路输出进行采样，然后对采样信号进行加权处理后反馈给输出控制模块，输出控制模块据此对多个输出整流模块的输出进行调节。由于采样直接采集多个输出整流滤波模块的输出，然后进行加权处理反馈到输出控制模块的反馈方式，所以该多路输出开关电源无需采用反馈绕组进行输出的调整，具有相当较高的控制精度。另外，这种直接反馈然后进行加权处理的方法电路简单，有利于降低成本。

附图说明

图1为本实用新型一个实施方式的多路输出开关电源电路的模块示意图；

图2为图1所示多路输出开关电源电路的电路图；

图3为本实用新型另一个实施方式的多路输出开关电源电路的示意图。

具体实施方式

请参考图1，本实用新型的一个实施方式提供一种多路输出开关电源电路100。该多路开关电源100包括对输入电压进行处理的输入保护和整流模块110、接受输入电压的输出控制模块120、与输出控制模块120相连并进行输出的多个输出整流滤波模块130及对多个输出整流滤波模块130的输出分别进行采样并反馈到输出控制模块120的反馈模块140。

其中，输入保护和整流模块110包括起保护作用的雷击浪涌保护电路112和电磁防护电路114，以及对输入电压进行处理的整流电路114。输出控制模块120根据反馈模块140的反馈信号采用脉宽调制方法控制多个输出整流滤波模块140的输出。输出控制模块120包括开关电源常用的脉宽调制控制器122和功率变换模块124。也就是说，输出控制模块120采用常用的开关电源的控制方式，在此不再赘述。输出整流滤波模块140对输出电压进行整流和滤波使输出电压能够更好的满足需要。反馈模块140采集多个输出整流滤波模块130的输出，并对采集到的信号进行加权处理后反馈给输出控制模块。反馈模块140包括信号采样模块142和加权处理模块144。信号采样模块142对多个输出整流滤波模块130的输出电压分别进行采集，然后将采集到的信号传输至加权处理模块144，加权处理模块对其进行加权处理后传输至输出控制模块120。信号采样模块142可以采用对输出电压进行采样的方式，也可以采用对输出电流进行采用的方式。

请参考图2，在该实施方式中，该多路开关电源100的反馈模块140包括多个光电耦合器，多个光电耦合器将采集到的输出整流滤波模块130的输出信号分别进行耦合，多个光电耦合器耦合得到的信号进行加权处理后反馈给输出控制模块120。多个光电耦合器分别是第一光电耦合器DT11、第二光电耦合器DT12以及低n个光电耦合器DT1n。此处是以n个光电耦合器为例进行介绍的，图2中仅画出了三个。n个光电耦合器的输入端(光电耦合器的二极管)相互并联在一起，输出端(光电耦合器的三极管)相互串联在一起。该实施方式采用光电耦合器进行信号的反馈可以使该多路开关电源100具有输出电压精度高，隔离效果好的优点。另外，每一个反馈回来均具有一个光点耦合器，这样可以实现每路都进行隔离。

下面以第一路输出为例介绍一下反馈模块140的反馈过程。第一光电耦合器DT11的输入端与第三电阻R31、第一电阻R11、第二电阻R21相串联。其中第一电阻R11与第二电阻R21对输出整流滤波模块130的输出电压进行分压，第三电阻R31将采集到的电压信号反馈到第一光电耦合器DT11中。这样第一光电耦合器就能将输出整流滤波模块130的输出信号耦合到第一光电耦合器DT11的输出端。

在该实施方式中，反馈模块140包括误差放大器U2，多个光电耦合器的输出端相互串联在一起，误差放大器U2将多个光电耦合器串联后得到的总输出信号进行放大处理后传输至输出控制模块120。这样可以对多个光电耦合器的输出信号进行加权处理。经过加权处理的信号输出至误差放大器U2，然后误差放大器U2将经过放大处理的信号输出给输出控制模块120。可以理解的是，此处可以根据需要决定是否采用误差放大器U2，以及决定误差放大器U2的放大倍数。

下面将具体介绍一下该多路输出开关电源电路100的工作过程。

该多路输出开关电源电路100上电时，首先启动电路供电，输入保护和整流模块110对输入先进行处理。然后，脉宽调制控制器122开始工作，输出整流滤波模块130所输出电压由0V开始升高。输出带载最轻的一路首先达到输出电压设定值，假设是VOUT1先达到设定值。输出达到设定值时，对应的光电耦合器开始动作，此处是第一光电耦合器RT11开始动作。如果此时其它路的任何一个光电耦合器均没有动作，由于多个光电耦合器的输出端(即光电耦合器的三极管)是串联方式，则脉宽调制控制器122的反馈端收不到任何信号，脉宽调制控制器122将持续调整。由于在理论计算变压器时，匝比已经固定，即使此时没有立即调整VOUT1，此路电压也不会偏离过多而影响后级电路。在整个启动过程中，带载最重的一路光电耦合器最后动作，当所有光电耦合器都开始工作时，脉宽调制控制器122持续调整，直至每一路输出电压平稳。

该多路输出开关电源电路100正常工作时，假如其中任何一路电压升高，光电耦合器的输入端(即光电耦合器中的二极管)的电流增大，则光电耦合的输出端(即光电耦合器的集电极和发射极之间)的电压差将变大，反馈信号变大。此时，通过该多路输出开关电源电路100的内部调节电路来调节脉宽调制控制器122的信号输出，使输出电压降低。当此路输出电压低于设定值时，光电耦合器的输入端的输入电流变小，对应光电耦合器的输出端的电压差变小，反馈信号变小，通过该多路输出开关电源电路100的内部调节电路来调节脉宽调制控制器122的信号输出，使输出电压增大，回到原来的设定值。每一路的电压值升高或降低均遵循这个工作过程。

该多路输出开关电源电路100下电时，带载最重的一路光电耦合器先停止工作，接着脉宽调制控制器122的反馈信号丢失，脉宽调制控制器122将试图调整输出，由于该多路输出开关电源电路100本身是下电动作，高压电容的电压很快下降，在脉宽调制控制器122还能工作之前，输出电压会有稍微调整，随后整个多路输出开关电源电路100下电。

通过该多路输出开关电源电路100可以实现多路输出电压的精确控制，光电耦合器可以实现多路隔离。另外，光电耦合器的输入端采用并联的方式，并将光电耦合器的输出进行加权处理然后进行反馈，光电耦合器的三极管的集电极和发射极饱和电压最大值一般是35V，所以可以在保证每个光电耦合器工作在线性区时，使多个光电耦合器的三极管串联。从而使该多路输出开关电源电路100能够实现多路输出的精确控制。

另外，该多路输出开关电源电路100中与反馈信号比较的参考电压VREF(即误差放大器U2的参考电压)是可以根据实际需求可以设定的，相对于常用的反馈回路的反馈信号均是与控制器的参考电压(而此参考电压被固定)进行比较的方式，该多路输出开关电源电路100中与反馈信号比较的参考电压VREF并不依赖于控制器的参考电压。这样，多个光电耦合器的三极管串联时，为了保证每个光电耦合器工作在线性区，就可以设置较高的参考电压，从而实现真正的多路输出反馈控制。

该多路输出开关电源100无需采用反馈绕组进行输出的调整，具有相当较高的控制精度。另外，这种直接反馈然后进行加权处理的方法电路设计简单，有利于降低成本。

请参考图3，本实用新型的又一个实施方式提供一种多路输出开关电源电路200。该多路开关电源200与上一个实施方式的多路开关电源电路100相类似，其也包括对输入电压进行处理的输入保护和整流模块210、接受输入电压的输出控制模块220、与输出控制模块220相连并进行输出的多个输出整流滤波模块230及对多个输出整流滤波模块230的输出分别进行采样并反馈到输出控制模块220的反馈模块240。

其中，输入保护和整流模块210包括起保护作用的雷击浪涌保护电路212和电磁防护电路214，以及对输入电压进行处理的整流电路214。输出控制模块220根据反馈模块240的反馈信号采用脉宽调制方法控制多个输出整流滤波模块240的输出。输出控制模块220包括开关电源常用的脉宽调制控制器222和功率变换模块224。也就是说，输出控制模块220采用常用的开关电源的控制方式，在此不再赘述。输出整流滤波模块140对输出电压进行整流和滤波使输出电压能够更好的满足需要。反馈模块240采集多个输出整流滤波模块230的输出，并对采集到的信号进行加权处理后反馈给输出控制模块。

本实施方式的多路开关电源电路200与上一个实施方式的多路开关电源电路100不同之处在于，本实施方式的多路开关电源200的反馈模块240与上一个实施方式的多路开关电源电路100的反馈模块140不同。具体如下。

该多路开关电源电路200的反馈模块240的多个光电耦合器的输出端均连接有一个误差放大器。前一个误差放大器的输出端连接至后一个误差放大器的输入端，最后一个误差放大器的输出端连接至输出控制模块120。这样，多个光电耦合器的输出信号经过加权处理后传输至输出控制模块120。当然，在其它实施方式中，也可以是每一个误差放大器的输入端均连接一个光电耦合器的输出端，而多个误差放大器之间相互并联在一起，多个误差放大器的输出端连接在一起。

该多路开关电源电路200所采用的反馈模块140能够满足更多路的输出要求。这是因为多路开关电源电路需要通过调整误差放大器VREF(参考电压)的电压值来实现多路的输出要求。而VREF的设计电压不可能过高，对于3-4路的设计，VREF设计在12V左右没有问题，误差放大器的供电也没有问题。如果有更多路的输出要求，极端情况例如10路以上，光电耦合器的三极管串联之后还要求工作在线性区，这个VREF的设计电压值就比较高了。普通的运算放大器也不行。对于这种极端情况，即可采用该多路开关电源电路200来实现。与上一个实施方式中的多路开关电源电路100不同的是一次侧的每路光电耦合器反馈后均连接一个误差放大器，每一路的输出作为下一路的输入，最终相当于每个光电耦合器串联，但是VREF的电压值可以设定在2.5V或5V，就不存在多个光电耦合器的三极管直接串联，并要求都工作在线性区，需要较大的VREF电压的问题。

可以理解的是本实用新型的多路输出开关电源电路可以为正激拓扑开关电源电路或反激拓扑开关电源电路。

本实用新型的多路输出开关电源直接对多个输出整流滤波模块的多路输出进行采样，然后对采样信号进行加权处理后反馈给输出控制模块，输出控制模块据此对多个输出整流模块的输出进行调节。由于采样直接采集多个输出整流滤波模块的输出，然后进行加权处理反馈到输出控制模块的反馈方式，所以该多路输出开关电源无需采用反馈绕组进行输出的调整，具有相当较高的控制精度。另外，这种直接反馈然后进行加权处理的方法电路简单，有利于降低成本。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种多路输出开关电源电路，包括接受输入电压的输出控制模块、与输出控制模块相连并进行输出的多个输出整流滤波模块及对多个输出整流滤波模块的输出分别进行采样并反馈到输出控制模块的反馈模块，所述输出控制模块根据反馈模块的反馈信号采用脉宽调制方法控制多个输出整流滤波模块的输出，其特征在于，所述反馈模块采集所述多个输出整流滤波模块的输出，并对采集到的信号进行加权处理后反馈给输出控制模块。

2.根据权利要求1所述的多路输出开关电源电路，其特征在于，所述反馈模块包括多个光电耦合器，所述多个光电耦合器将采集到的输出整流滤波模块的输出信号分别进行耦合，所述多个光电耦合器耦合得到的信号进行加权处理后反馈给输出控制模块。

3.根据权利要求2所述的多路输出开关电源电路，其特征在于，所述多个光电耦合器的输入端相互并联分别采集多路输出开关电源电路的输出信号。

4.根据权利要求3所述的多路输出开关电源电路，其特征在于，所述反馈模块还包括误差放大器，所述误差放大器对光电耦合器耦合得到的信号进行放大处理后传输至输出控制模块。

5.根据权利要求4所述的多路输出开关电源电路，其特征在于，所述多个光电耦合器的输出端相互串联，所述误差放大器将所述多个光电耦合器串联后得到的总输出信号进行放大处理后传输至输出控制模块。

6.根据权利要求4所述的多路输出开关电源电路，其特征在于，所述反馈模块包括多个输出端相连的误差放大器，每一个光电耦合器的输出端分别连接至一个误差放大器的输入端，每一个误差放大器对每一个光电耦合器的输出进行放大处理后传输至输出控制模块。

7.根据权利要求4所述的多路输出开关电源电路，其特征在于，所述反馈模块包括多个误差放大器，前一个误差放大器的输出端连接至后一个误差放大器的输入端，最后一个误差放大器的输出端连接至输出控制模块，每一个光电耦合器的输出端分别连接至一个误差放大器的输入端。

8.根据权利要求7所述的多路输出开关电源电路，其特征在于，所述开关电源电路还包括对输入电压进行处理的输入保护和整流模块。

9.根据权利要求8所述的多路输出开关电源电路，其特征在于，所述输入保护和整流模块包括起保护作用的雷击浪涌保护电路和电磁防护电路。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的多路输出开关电源电路，其特征在于，所述多路输出开关电源电路为正激拓扑开关电源电路或反激拓扑开关电源电路。