CN212627697U - 一种多路输出供电系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种多路输出供电系统，包括功率变换电路、第一输出电路和第二输出电路，其中第一输出电路包括开关和控制电路，开关的第一端耦接功率变换电路的输出端，开关的第二端耦接第一电压输出端，开关的控制端耦接控制电路；第二输出电路耦接功率变换电路的输出端，其输出端耦接第二电压输出端，其中第二电压输出端进一步耦接控制电路的供电端。本实用新型提供的多路输出供电系统能用于提供对多路输出分别进行控制的多路供电电源，且系统具有简单的结构和较高的效率。

Description

一种多路输出供电系统

技术领域

本实用新型涉及电子领域，具体但不限于涉及一种多路输出供电系统。

背景技术

在电子供电系统中，往往需要针对系统中的不同负载提供不同的供电电源。一种传统的方法是针对不同负载提供分别设置独立的供电电源，但这种方式其整合度较低，系统电源成本较高。为了提高供电系统的整合度，降低供电电源的成本，对多路输出的供电系统提出了需求。

传统的多路输出供电系统往往在电压变换电路系统中设置一路主路输出和一路辅路输出。主路输出通过传统的电压变换拓扑提供。辅路输出通过在主路输出端设置低压差线性稳压电路(LDO)。但这个方法中，由于辅路输出电压值和主路输出电压值之间的差值以及输出电流较大，LDO功耗较高，系统效率较低。

有鉴于此，需要提供一种新的结构或控制方法，以期解决上述至少部分问题。

实用新型内容

针对现有技术中的一个或多个问题，本实用新型提出了一种多路输出供电系统。

根据本实用新型的一个方面，一种多路输出供电系统，包括：功率变换电路，具有输入端和输出端，功率变换电路包括功率器件；第一输出电路，包括开关和控制电路，开关的第一端耦接功率变换电路的输出端，开关的第二端耦接第一电压输出端，开关的控制端耦接控制电路；第二输出电路，其输入端耦接功率变换电路的输出端，其输出端耦接第二电压输出端，其中第二电压输出端耦接控制电路的供电端。

在一个实施例中，功率变换电路具有一个输出端，该输出端耦接第一输出电路和第二输出电路。

在一个实施例中，功率变换电路具有至少两个输出端，这两个输出端分别耦接第一输出电路和第二输出电路。

在一个实施例中，功率变换电路包括反激式电压变换电路，反激式电压变换电路包括：原边绕组，耦接功率变换电路的输入端；功率器件，耦接原边绕组；第一副边绕组，与原边绕组耦合，第一副边绕组耦接开关的第一端；以及第二副边绕组，与原边绕组耦合，第二副边绕组耦接第二输出电路。

在一个实施例中，第一输出电路进一步包括第一整流管，耦接在第一副边绕组和开关之间。

在一个实施例中，第二输出电路包括第二整流管，耦接在第二副边绕组和第二电压输出端之间。

在一个实施例中，功率变换电路包括反激式电压变换电路，反激式电压变换电路包括原边绕组，耦接原边绕组的功率器件以及与原边绕组耦合的副边绕组；其中第一输出电路进一步包括第一整流管，第一整流管的第一端耦接副边绕组，第一整流管的第二端耦接开关的第一端；第二输出电路包括第二整流管，第二整流管耦接副边绕组，用于提供第二输出电压。

在一个实施例中，功率变换电路包括开关降压电路，开关降压电路包括：功率器件、整流器件和电感，其中电感具有第一端和第二端，电感的第一端耦接功率器件；第二输出电路包括第二整流管，第二整流管耦接电感的第二端，用于提供第二输出电压。

在一个实施例中，控制电路包括低压差线性电路，用于将第二输出电压转换成供电电压，用于为控制电路供电。

在一个实施例中，控制电路包括环路控制电路，环路控制电路基于第一输出电压控制开关。

在一个实施例中，如上任一实施例所述的多路输出供电系统，包括整流电路，其中整流电路的输入接收市电交流电源，整流电路的输出耦接功率变换电路的输入端。

本实用新型提出的多路输出供电系统，能用于提供对多路输出分别进行控制的多路供电电源，且系统具有简单的结构和较高的效率。

附图说明

图1示出了根据本实用新型一实施例的多路输出供电系统框图示意图；

图2示出了根据本实用新型一实施例的含反激式电压变换电路的多路输出供电系统电路示意图；

图3示出了根据本实用新型一实施例的另一拓扑的含反激式电压变换电路的多路输出供电系统电路示意图；

图4示出了根据本实用新型另一实施例的含开关降压电路的多路输出供电系统电路示意图。

不同示意图中相同的标号代表相同或相似的部件或组成。

具体实施方式

为了进一步理解本实用新型，下面结合实施例对本实用新型优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本实用新型的特征和优点，而不是对本实用新型权利要求的限制。

该部分的描述只针对几个典型的实施例，本实用新型并不仅局限于实施例描述的范围。不同实施例的组合、不同实施例中的一些技术特征进行相互替换，相同或相近的现有技术手段与实施例中的一些技术特征进行相互替换也在本实用新型描述和保护的范围内。

说明书中的“耦接”或“连接”既包含直接连接，也包含间接连接。间接连接为通过中间媒介进行的连接，如通过电传导媒介如导体的连接，其中电传导媒介可含有寄生电感或寄生电容，也可通过说明书中实施例所描述的中间电路或部件的连接；间接连接还可包括可实现相同或相似功能的基础上通过其他有源器件或无源器件的连接，如通过信号放大电路、跟随电路等电路或部件的连接。“多个”或“多”表示两个或两个以上。

图1示出了根据本实用新型一实施例的多路输出供电系统框图示意图。多路输出供电系统包括功率变换电路11、第一输出电路12和第二输出电路13，其中功率变换电路11包括功率器件Q，功率变换电路11基于功率器件Q的状态调节输出能量，该输出能量用于分配给多路输出。多路输出包括第一输出电路12和第二输出电路13，分别用于为第一负载和第二负载供电。其中第一输出电路12包括开关K和控制电路120，开关K的第一端耦接功率变换电路11，开关K的第二端耦接第一电压输出端OUT1用于提供第一输出电压Vout1，开关K的控制端耦接控制电路120，通过控制电路120对开关K进行控制用于控制传递到第一电压输出端OUT1的能量从而控制对应的输出电压。第二输出电路13也耦接功率变换电路11，用于在第二电压输出端OUT2提供第二输出电压Vout2，其中第二输出电压Vout2大于第一输出电压Vout1。第二电压输出端OUT2耦接控制电路120的供电端VDD，用于利用第二输出电压Vout2为控制电路120供电。

优选地，第二输出电压Vout2通过基于表征第二输出电压Vout2的反馈信号对功率器件Q的控制而调节，第一输出电压Vout1通过基于表征第一输出电压Vout1的反馈信号对开关K的控制而调节。在一个实施例中，第二输出电压Vout2通过副边控制技术(SSR)将表征第二输出电压Vout2的反馈信号反馈至原边控制电路进行调节。这样，能同时实现对第一输出电压Vout1和第二输出电压Vout2的精确调节和控制。使得系统通过一个功率器件Q即实现为两路或多路输出提供能量，而无需采用额外的复杂度较高的功率变换电路或功耗较高的功率变换电路。

在另一个实施例中，多路输出供电系统可进一步具有更多的输出电路，其输出端和对应的开关串联，通过开关的状态调节对应的输出电压。如多路输出供电系统进一步包括第三输出电路，第三输出电路包括第三开关用于调节第三输出电压，第三开关的控制电路可耦接第二电压输出端OUT2实现对该控制电路进行供电。第三开关的控制电路的供电端也可耦接第一电压输出端OUT1以利用第一输出电压Vout1对该控制电路进行供电，其中第三路的输出电压低于第一输出电压Vout1。

因为为控制电路120提供供电电源的第二输出电压Vout2大于第一输出电压Vout1，将第二输出电压Vout2为控制电路120供电，开关K将得到可靠地驱动。且第二输出电压Vout2相对母线电压等具有较低的电压值，用于进行电源供电时可以采用第二输出电压Vout2直接为控制电路120供电，因此系统损耗低，效率高。在一个实施例中，第二输出电压为12伏特，第一输出电压为5伏特，第二输出电压可直接用于为控制电路120供电。通过这样的控制，控制电路无需额外需要供电电源，降低了系统复杂度，提高了电源效率。在另一个实施例中，控制电路包括低压差稳压电路(LDO)，用于将第二输出电压Vout2转化成更控制电路的供电电压，但由于第二输出电压Vout2相对母线电压较低，且控制电路的工作电流较低，其系统损耗亦较低。

图2示出了根据本实用新型一实施例的多路输出供电系统电路示意图。多路输出供电系统包括整流电路20、功率变换电路21、第一输出电路22和第二输出电路23。其中功率变换电路包括反激式电压变换电路21，反激式电压变换电路21包括：原边绕组L1，用于接收输入电压Vin；功率器件Q，耦接原边绕组L1，通过控制功率器件Q1的导通和关断，可以控制输出至副边的能量；第一副边绕组L2，与原边绕组L1耦合，其中第一副边绕组L2耦接第一输出电路22，具体的耦接开关K的第一端，开关K的第二端耦接第一电压输出端OUT1，用于提供第一输出电压Vout1；以及第二副边绕组L3，与原边绕组L1耦合，第二副边绕组L3耦接第二输出电路23。在另一个实施例中，开关K也可耦接在副边参考地和第一副边绕组L2的另一端之间，此时开关的第二端耦接副边参考地，即第一输出电压Vout1的低位电压输出端。

其中第一输出电路22包括第一整流管D1，开关K和控制电路220。控制电路220的供电端VDD耦接第二电压输出端，利用第二输出电压Vout2为第一输出电路22中的控制电路220供电。第一整流管D1包括二极管，耦接在第一副边绕组L2和开关K的第一端之间。第一整流管D1也可以为开关K的体二极管，即第一整流管D1和开关K制作在同一晶体管中。一个实施例中，开关K包括金属氧化物半导体场效应晶体管。当然开关K也可以为其它类型的器件，如结型场效应管。在另外的实施例中，第一输出电路22可不具有第一整流管，通过控制开关K的导通和关断控制电流通过开关K，用于提供第一输出电压Vout1。

第二输出电路23包括第二整流管D2，第二整流管D2耦接在第二副边绕组L3和第二电压输出端之间用于提供第二输出电压Vout2。在另外的实施例中，第二整流管D2也可以作为低位整流管耦接第二副边绕组L3的另一端。第二整流管D2用于通过第二副边绕组L3的续流电流，用于在第二电压输出端提供第二输出电压Vout2。

当然，第一副边绕组L2也可视为第一输出电路的一部分。第二副边绕组L3可视为第二输出电路的一部分。

整流电路20的输入端耦接市电电源用于接收市电交流电Vac，整流电路20的输出端用于提供反激式电压变换电路21的输入电压Vin。多路输出供电系统可进一步包括位于整流电路20输出端的滤波电路，用于平滑输入电压Vin。在另外的实施例中，直流输入电压Vin也可由其他电源提供。

图3示出了根据本实用新型一实施例的另一拓扑的含反激式电压变换电路的多路输出供电系统电路示意图，其中功率变换电路包括反激式电压变换电路31，反激式电压变换电路31包括用于接收输入电压Vin的原边绕组L1，耦接原边绕组L1的功率器件Q以及与原边绕组L1耦合的副边绕组L2。副边绕组L2耦接串联的第一整流管D1和开关K，用于提供第一输出电压Vout1，其中第一整流管D1的第一端耦接副边绕组L2，第一整流管D2的第二端耦接开关K的第一端，开关K的另一端用于提供第一输出电压Vout1。副边绕组L2进一步耦接第二整流管D2用于提供第二输出电压Vout2。在一个实施例中，第二输出电压Vout2通过将信号反馈回原边电路，如通过光耦器件将输出信号反馈回原边电路，通过控制功率器件Q来实现对第二输出电压Vout2的精确控制，而第一输出电压Vout1通过反馈至控制电路320，通过控制开关K实现对Vout1的精确控制。第一输出电路32包括第一整流管D1、开关K和控制电路320，其中控制电路320耦接第二输出电路33的输出端，利用第二电压输出端提供的第二输出电压Vout2为其供电。

图4示出了根据本实用新型另一实施例的多路输出供电系统。在这个实施例中，功率变换电路包括开关降压电路(Buck)41。开关降压电路41包括：用于接收输入电压Vin的功率器件Q、整流器件D0和电感L，其中电感L具有第一端和第二端，电感L的第一端耦接功率器件Q。第一输出电路42包括开关K和控制电路420，其中开关K的第一端耦接电感L的第二端，开关K的第二端耦接第一电压输出端用于提供第一输出电压Vout1。开关K受控制电路420控制。第二输出电路包括第二整流管D2，第二整流管D2耦接电感L的第二端，用于在第二电压输出端提供第二输出电压Vout2。其中第二输出电路的第二电压输出端耦接控制电路420的电源供电端VDD，第二输出电压Vout2用于为控制电路420供电。

在一个实施例中，第二输出电路提供的第二输出电压Vout2直接为控制开关K的控制电路420供电。

在另一个实施例中，控制开关K的控制电路420包括低压差线性电路，用于将第二输出电路提供的第二输出电压Vout2转换成供电电压，用于为控制电路420供电。

在一个实施例中，控制开关K的控制电路包括环路控制电路，环路控制电路基于第一输出电路提供的第一输出电压Vout1控制开关K，使得第一输出电压跟随参考信号。在一个实施例中，环路控制电路包括比较电路，用于将表征第一输出电压的反馈信号与一参考信号进行比较，基于比较控制开关K的导通和关断。在另一个实施例中，环路控制电路包括误差放大电路，用于将表征第一输出电压的反馈信号和参考信号的差值进行误差放大，并基于该误差放大信号控制开关K，用于使第一输出电压跟随参考信号。

功率变换电路的输入端可耦接一输入电容，用于使输入电压稳定。第一输出电路、第二输出电路等输出电路可各在其输出端耦接一输出电容，用于稳定其输出电压。

这里本实用新型的描述和应用是说明性的，并非想将本实用新型的范围限制在上述实施例中。说明书中所涉及的效果或优点等相关描述可因具体条件参数的不确定或其它因素影响而可能在实际实验例中不能体现，效果或优点等相关描述不用于对实用新型范围进行限制。这里所披露的实施例的变形和改变是可能的，对于那些本领域的普通技术人员来说实施例的替换和等效的各种部件是公知的。本领域技术人员应该清楚的是，在不脱离本实用新型的精神或本质特征的情况下，本实用新型可以以其它形式、结构、布置、比例，以及用其它组件、材料和部件来实现。在不脱离本实用新型范围和精神的情况下，可以对这里所披露的实施例进行其它变形和改变。

Claims (9)

1.一种多路输出供电系统，其特征在于，包括：

功率变换电路，具有输入端和输出端，功率变换电路包括功率器件；

第一输出电路，包括开关和控制电路，开关的第一端耦接功率变换电路的输出端，开关的第二端耦接第一电压输出端，开关的控制端耦接控制电路；

第二输出电路，其输入端耦接功率变换电路的输出端，其输出端耦接第二电压输出端，其中第二电压输出端耦接控制电路的供电端。

2.如权利要求1所述的多路输出供电系统，其特征在于，功率变换电路包括反激式电压变换电路，反激式电压变换电路包括：

原边绕组，耦接功率变换电路的输入端；

功率器件，耦接原边绕组；

第一副边绕组，与原边绕组耦合，第一副边绕组耦接开关的第一端；以及

第二副边绕组，与原边绕组耦合，第二副边绕组耦接第二输出电路。

3.如权利要求2所述的多路输出供电系统，其特征在于，第一输出电路进一步包括第一整流管，耦接在第一副边绕组和开关之间。

4.如权利要求2所述的多路输出供电系统，其特征在于，第二输出电路包括第二整流管，耦接在第二副边绕组和第二电压输出端之间。

5.如权利要求1所述的多路输出供电系统，其特征在于，功率变换电路包括反激式电压变换电路，反激式电压变换电路包括原边绕组，耦接原边绕组的功率器件以及与原边绕组耦合的副边绕组；其中第一输出电路进一步包括第一整流管，第一整流管的第一端耦接副边绕组，第一整流管的第二端耦接开关的第一端；第二输出电路包括第二整流管，第二整流管耦接副边绕组，用于提供第二输出电压。

6.如权利要求1所述的多路输出供电系统，其特征在于，功率变换电路包括开关降压电路，开关降压电路包括：功率器件、整流器件和电感，其中电感具有第一端和第二端，电感的第一端耦接功率器件；第二输出电路包括第二整流管，第二整流管耦接电感的第二端，用于提供第二输出电压。

7.如权利要求1所述的多路输出供电系统，其特征在于，控制电路包括低压差线性电路，用于将第二输出电压转换成供电电压，用于为控制电路供电。

8.如权利要求1所述的多路输出供电系统，其特征在于，控制电路包括环路控制电路，环路控制电路基于第一输出电压控制开关。

9.如权利要求1-8任一项所述的多路输出供电系统，其特征在于，进一步包括整流电路，其中整流电路的输入接收市电交流电源，整流电路的输出耦接功率变换电路的输入端。

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