CN211296567U - 一种多路输出电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种多路输出电路，包括主路电路和n路辅路电路，主路电路结构为BUCKBOOST拓扑，实现主路输出电压的升降压和负输出；辅路电路结构为辅路副边绕组Ns1电联接到整流电路，主路原边绕组Np1与辅路副边绕组Ns1耦合，实现匝比电压转换关系、能量传输和隔离。本实用新型可实现主路和多条辅路的输出电压的升降压和稳定，以最少的外围器件搭建多路升降压稳压电路(多路隔离，一路非隔离)，且具有一路负输出，可符合多种场合的应用。

Description

一种多路输出电路

技术领域

本实用新型涉及一种多路输出电路，特别涉及FLY-BUCKBOOST的电路拓扑及其实现方案。

背景技术

如图1所示为一种现有的多路输出电路，其电路结构为一个BUCKBOOST电源模块和多个推挽电源模块输入端并联，此电路应用通过BUCKBOOST电源模块实现主路非隔离输出升降压，通过多个推挽电源模块实现多路辅路隔离输出升降压。

此电路应用所需器件较多，体积较大，成本较高，且辅路输出无法稳压，辅路输出电压会随着输入电压和输出电流的变化而变化。

FLY-BUCK电路为另一种现有的多路输出电路，FLY-BUCK电路结构主路为非隔离稳压正输出，多条辅路皆为隔离稳压输出。通过主路创建BUCK拓扑，实现主路输出电压的降压变换；通过变压器和辅路整流电路实现辅路输出的升降压；通过检测主路输出电压来进行反馈，以保证主路输出电压的稳定；通过主路的输出电压稳定，保证主路原边绕组上的伏秒积稳定，以保证多条辅路副边绕组的伏秒积稳定，保证多条辅路输出电压的稳定。

FLY-BUCK电路结构简单，主路原边绕组释能时同时向主路输出端和辅路副边绕组释能，通过检测主路输出电压的变化，以调节主路原边绕组的储能和释能的时间，以实现主路原边绕组的伏秒积平衡，从而实现多条辅路副边绕组的伏秒积平衡，实现辅路无需反馈即可稳压和所需器件少的优点，在一路需求大电流，另一路需求隔离的场合被广泛应用。

如图2为一种现有的FLY-BUCK电路原理图，包括变压器原边绕组Np1，副边绕组Ns1，高侧MOS管Q1，低侧MOS管Q2，输入电容C1，主路输出电容C3，辅路整流二极管D1和辅路输出电容C2。其工作原理为：第一阶段，高侧MOS管Q1导通，低侧MOS管Q2关断，原边绕组Np1和副边绕组Ns1激磁，辅路整流二极管D1关断，主路输出电容C3向主路输出端释能，辅路输出电容C2向辅路输出端释能；第二阶段，高侧MOS管Q1，低侧MOS管Q2均关断；第三阶段，高侧MOS管关断，低侧MOS管导通，原边绕组Np1和副边绕组Ns1去磁，辅路整流二极管D1导通，主路输出电容C3和辅路输出电容C2充能；第四阶段，高侧MOS管Q1，低侧MOS管Q2均关断；之后将重复以上操作。图2主路为BUCK拓扑，只能实现主路降压输出，主路输出电压只能小于输入电压；且要实现辅路的升压，即辅路输出电压大于主路输入电压，副边绕组需实现升压耦合，实现升压耦合时，主路原边绕组圈数需小于或远小于辅路副边绕组圈数，导致耦合程度较差，漏感较大，辅路负载调整率变差，且FLY-BUCK只能做正输出，不适用于需求负输出的电路应用场合。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型要解决的技术问题是：提供一种可实现主路和辅路升降压且主路负输出的方法，可降低对输入电压的范围要求，并且实现更多场合的应用，且实现辅路升压时，主路原边绕组圈数可大于或小于或等于辅路副边绕组圈数，主路原边绕组和辅路副边绕组耦合程度相对于FLY-BUCK更高，辅路负载调整率更优。

本实用新型解决上述技术问题的技术方案是：

一种多路输出电路，包括主路电路和至少一路辅路电路，主路电路结构为BUCKBOOST拓扑，辅路电路结构为辅路副边绕组Ns1电联接到整流电路，主路原边绕组Np1与辅路副边绕组Ns1耦合，实现匝比电压转换关系、能量传输和隔离。

作为上述主路电路结构的一种具体实施方式，BUCKBOOST拓扑包含输入电容C1，高侧MOS管Q1，低侧MOS管Q2，主路原边绕组Np1，主路输出电容C3，所述输入电容C1第一端子电联接到输入端正极，第二端子电联接到输入端负极，所述高侧MOS管Q1漏极电联接到输入端正极，所述高侧MOS管Q1栅极接入第一驱动信号，所述高侧MOS管Q1源极电联接主路原边绕组Np1同名端，主路原边绕组Np1异名端电联接到输入端负极，所述低侧MOS管Q2漏极电联接到高侧MOS管Q1源极，所述低侧MOS管Q2栅接入第二驱动信号，所述低侧MOS管Q2源极电联接到输出端负极，所述主路输出电容C3第一端子电联接到主路输出正极，第二端子电联接到主路输出负极。

优选的，第一驱动信号和第二驱动信号为互补驱动信号，BUCKBOOST拓扑根据高侧开关管Q1和低侧开关管Q2的互补导通关断，实现主路原边绕组的储能释能，确定主路原边绕组储能和释能的伏秒积平衡。

作为上述辅路电路结构的一种具体实施方式，辅路电路结构包括辅路副边绕组Ns1、整流二极管D1和辅路输出电容C2，辅路副边绕组Ns1的异名端电联接到整流二极管D1的阳极，辅路副边绕组Ns1的同名端电联接到辅路输出端负极，整流二极管D1的阴极电联接到辅路输出端正极，辅路输出电容C2第一端电联接到辅路输出正极，辅路输出电容C2第二端电联接辅路输出负极。

优选的，用MOS管代替整流二极管，实现半波、全波、全桥、桥式、倍压整流，将辅路副边绕组上的交变电压整流得到稳定的直流电压。

作为辅路电路结构的一种进一步改进，包括n路辅路电路，n个辅路副边绕组Ns1到Nsn耦合到主路原边绕组Np1上，n个辅路副边绕组Ns1到Nsn的异名端电联接到n个整流二极管D1-1到D1-n的阳极，n个辅路副边绕组Ns1到Nsn的同名端电联接到n个辅路输出端Vo2-1到Vo2-n的负极，n个整流二极管D1-1到D1-n的阴极电联接到n个辅路输出端Vo2-1到Vo2-n的正极，所述n个辅路输出电容C2-1到C2-n并联在n个辅路输出端Vo2-1到Vo2-n的正极和负极之间，n为大于等于1的正整数。

优选的，辅路电路结构为隔离开环稳压输出，根据主路原边绕组的伏秒积平衡，以实现耦合在主路原边绕组上的辅路副边绕组的伏秒积平衡，辅路副边绕组通过整流电路以实现辅路输出电压的隔离开环稳压输出。

主路电路结构为非隔离闭环稳压负输出，采用BUCKBOOST拓扑，根据BUCKBOOST的输入输出电压比实现主路输出电压的升降压，通过检测主路输出电压来进行反馈，以保证主路输出电压的稳定；

n个辅路电路结构皆为隔离开环稳压输出，辅路电路通过辅路副边绕组和辅路整流电路实现辅路输出的升降压，辅路输出电压的升降压根据辅路副边绕组和主路原边绕组的匝比关系来确定；通过主路的输出电压稳定，保证主路原边绕组上的伏秒积稳定，以保证辅路副边绕组的伏秒积稳定，保证辅路输出电压的稳定。

所述的高侧MOS管Q1根据输入电压与主路原边绕组之间的连接确定，高侧MOS管Q1导通时，输入电压连接到主路原边绕组，高侧MOS管Q1关断时，输入电压与主路原边绕组断开；所述的低侧MOS管Q2根据输出电压与主路原边绕组之间的连接确定，低侧MOS管Q2导通时，输出电压连接到主路原边绕组，低侧MOS管Q2关断时，输出电压与主路原边绕组断开。

本实用新型的具有如下有益效果：

1、使用更少的器件实现多路输出电路应用方案，可实现主路升降压和主路负输出；

2、多条辅路输出电压的稳定性高，调整率好；

3、辅路耦合程度高，可实现辅路输出电压高或低于主路输出电压，且做升压耦合时，漏感较小，辅路负载调整率高；

4、体积小，成本低。

附图说明

图1为一种现有的多路输出电路原理图；

图2为一种现有的FLY-BUCK电路原理图；

图3为本实用新型的多路输出电路第一实施例电路原理图；

图4为本实用新型的多路输出电路第二实施例电路原理图。

具体实施方式

本实用新型基于主路BUCKBOOST电路结构，高侧MOS管Q1和低侧MOS管Q2互补导通关断，进而使主路原边绕组Np1储能、释能。高侧MOS管Q1导通，低侧MOS管Q2关断时，主路原边绕组Np1伏秒积为VIN*Ton；高侧MOS管Q1关断，低侧MOS管Q2导通时，主路原边绕组Np1伏秒积为-Vo1*Toff；即主路输出电压Vo1＝-Vin*D/(1-D)，实现主路输出电压的升降压。主路原边绕组Np1释能时，主路原边绕组两端电压为Vo1，通过辅路副边绕组Ns1和主路原边绕组Np1的匝比N的关系，辅路副边绕组电压为Vo1/N，实现辅路输出电压Vo2的升降压。主路通过检测主路输出电压实现反馈调节，使主路输出电压保持稳定，从而使主路原边绕组释能时的两端电压稳定，进一步使辅路副边绕组电压稳定，进一步使辅路输出电压稳定。

为了使本实用新型更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

第一实施例

如图3所示为本第一实施例种多路输出电路的原理图，电路包含输入电容C1，高侧MOS管Q1，低侧MOS管Q2，主路原边绕组Np1，主路输出电容C3，辅路副边绕组Ns1，辅路整流二极管D1，辅路输出电容C2。所述输入电容C1并联到输入端，所述高侧MOS管Q1漏极连接到输入端正极，所述高侧MOS管Q1栅极连接到PWM芯片HDRV脚，输入第一驱动信号，所述高侧MOS管Q1源极连接主路原边绕组Np1同名端，主路原边绕组Np1异名端连接到输入端负极，所述低侧MOS管Q2漏极连接到高侧MOS管Q1源极，所述低侧MOS管Q2栅极连接到PWM芯片LDRV脚，输入第二驱动信号，所述低侧MOS管Q2源极连接到输出端负极，所述主路输出电容C3并联到主路输出端，辅路副边绕组Ns1的异名端连接到整流二极管D1的阳极，辅路副边绕组Ns1的同名端连接到辅路输出端负极，整流二极管D1的阴极连接到辅路输出端正极，辅路输出电容C2并联到辅路输出端。

第一驱动信号和第二驱动信号为互补驱动信号。

电路正常工作时，第一阶段高侧MOS管Q1导通，低侧MOS管Q2关断，主路原边绕组Np1充能，辅路输出电容C2向辅路输出端释能，主路输出电容C3向主路输出释能，主路原边绕组Np1伏秒积为Vin*Ton＝Vin*D*T，辅路副边绕组Ns1伏秒积为Vin/N*Ton＝Vin/N*D*T；第二阶段高侧MOS管Q1和低侧MOS管Q2关断；第三阶段高侧MOS管Q1关断，低侧MOS管Q2导通，主路原边绕组Np1向辅路副边绕组Ns1和主路输出电容C3释能，主路原边绕组Np1伏秒积为-Vo*Toff＝-Vo1*(1-D)*T，辅路副边绕组Ns1通过辅路整流二极管D1向辅路输出电容C2释能，辅路副边绕组Ns1伏秒积为Vo2*Toff＝Vo2*(1-D)T；第四阶段高侧MOS管Q1和低侧MOS管Q2均关断，之后重复以上工作。即主路输出电压Vo1＝-Vin*D/(1-D)，辅路输出电压Vo2＝Vin/N*D/(1-D)。

第二实施例

如图4所示为本第一实施例种多路输出电路的原理图，第二实施例的多路输出电路与第一实施例的多路输出电路的不同之处在于：第一实施例中的多路输出电路只包含了两路，一路非隔离主路和一路隔离辅路，而第二实施例的多路输出电路包含了n路隔离辅路，具体以实际情况需要设置辅路的路数，其工作原理与第一实施例相同，在此不做赘述。

另外，非隔离主路不做输出电路进行输出带载，只做耦合和反馈作用，也是本实用新型的一种实施方式。

本实用新型的实施方式不限于此，按照本实用新型的上述内容，利用本领域的普通技术知识和惯用手段，在不脱离本实用新型上述基本技术思想前提下，本实用新型还可以做出其它多种形式的修改、替换或变更，均落在本实用新型权利保护范围之内。

Claims (6)

1.一种多路输出电路，其特征在于：包括主路电路和至少一路辅路电路，主路电路结构为BUCKBOOST拓扑，辅路电路结构为辅路副边绕组Ns1电联接到整流电路，主路原边绕组Np1与辅路副边绕组Ns1耦合。

2.根据权利要求1所述的多路输出电路，其特征在于：BUCKBOOST拓扑包含输入电容C1、高侧MOS管Q1、低侧MOS管Q2、主路原边绕组Np1、主路输出电容C3，所述输入电容C1第一端子电联接到输入端正极，第二端子电联接到输入端负极，所述高侧MOS管Q1漏极电联接到输入端正极，所述高侧MOS管Q1栅极接入第一驱动信号，所述高侧MOS管Q1源极电联接主路原边绕组Np1同名端，主路原边绕组Np1异名端电联接到输入端负极，所述低侧MOS管Q2漏极电联接到高侧MOS管Q1源极，所述低侧MOS管Q2栅极电联接到PWM芯片LDRV脚接入第二驱动信号，所述低侧MOS管Q2源极电联接到输出端负极，所述主路输出电容C3第一端子电联接到主路输出正极，第二端子电联接到主路输出负极。

3.根据权利要求2所述的多路输出电路，其特征在于：第一驱动信号和第二驱动信号为互补驱动信号。

4.根据权利要求1所述的多路输出电路，其特征在于：整流电路为整流二极管或MOS管。

5.根据权利要求4所述的多路输出电路，其特征在于：辅路电路结构包括辅路副边绕组Ns1、整流二极管D1和辅路输出电容C2，辅路副边绕组Ns1的异名端电联接到整流二极管D1的阳极，辅路副边绕组Ns1的同名端电联接到辅路输出端负极，整流二极管D1的阴极电联接到辅路输出端正极，辅路输出电容C2第一端子电联接到辅路输出正极，辅路输出电容C2第二端子电联接辅路输出负极。

6.根据权利要求5所述的多路输出电路，其特征在于：包括n路辅路电路，n个辅路副边绕组Ns1到Nsn耦合到主路原边绕组Np1上，n为大于等于1的正整数。

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