TW391080B - Circuit arrangement for switched-mode power supplies having a plurality of load-independent output voltages - Google Patents

Description

經濟部中央標準局貝工消費合作社印裝 A7 B7 五、發明説明（1 ) 發明背景 具有複數输出電壓之交換模態電力供應器最佳是使用 具有複數輪出嬈紐之變壓器實現。在此類交換模態電力 供應器之塲合中，一第一輸出電位電壓UA1是由用一換 流器（或轉換器）直接調整。其餘之輸出電壓UA2,----UAx ，均能自換流器之輸出接出並是在毎一場合中使用再調 節單元間接控制至為諸輸出終端配置之電路之需求。此 型交換模態電力供應器足以産生複數輸出電歷，且能僅 用一個換流器糸統産生。但是此電路裝置有一項不利， 如第1圖所表示者是待再調節之輸出電壓UAs{必須在毎 一場合中大於與負載匹配並在再調整單元NRx下游之輸 出電壓。 此項必要條件是非常難以維持，例如在當換流器之直 接諝整電路之待殊負載情況出現時。當負載不足時，待 別是開路時，在直接諏整之输出電路（例如UA1),就不 可能預定用於下游電路之換流器之其餘輸出終端所要之 電位電壓。 目前，習慣的對上述交換模態之電力供應器所引述之 不利的做法是下列二項之一。 -使用一預備負載插入直接調整電路所防止之，其結果 是在換流器之諸终端之輸出電壓UAi(i = 2,3,...)不會 在低負載之場合降落至一欲要電位之下，或 -適當的作成換流器之多澆組變壓器，用增加次级圈之 圈數，以保證輸出電位電壓UAi皆是充分的高，即使在 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS > Μ洗格（2丨Ο X 297公釐） I--------^、裝------訂-------線 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -. - A7 B7 經濟部中央橾準局貝工消费合作社印製 五、發明説明 ( 2 ) 1 直 接 調 整 之 電 路 之 待 殊 負 載 之 情 況 時 亦 是 如 此 0 1 1 在 上 節 中 引 述 之 第 一 項 電 路 變 型 留 下 有 不 利 情 況 資 使 1 1 在 預 備 負 載 電 阻 器 中 轉 換 之 電 力 損 失 了 〇 其 結 果 » 當 直 請 1 先 1 接 譌 整 電 路 在 低 負 載 下 時 其 效 率 是 實 質 地 降 低 0 閲 讀 1 第 二 項 電 路 變 型 所 遣 留 之 不 利 是 換 流 器 之 輸 出 終 端 所 背 1 | 之 1 增 加 之 輸 出 電 魅 經 常 是 出 現 在 再 調 節 單 元 〇 換 之 f 其 意 1 1 是 在 當 直 接 調 整 電 路 是 不 在 低 負 載 下 操 作 時 〇 此 電 路 組 事 項 1 1 再 I 態 之 不 利 是 換 流 器 之 效 率 發 生 —- 增 加 之 惡 化 f 總 之 當 填 窝 本 \ 裝 直 接 調 整 電 路 有 較 高 負 載 時 亦 然 〇 頁 1 I 上 文 引 述 之 電 路 變 型 是 使 用 於 S 前 之 最 佳 化 一 交 換 模 1 1 態 電 力 供 應 器 9 其 方 式 使 在 再 調 節 αο 早 元 中 之 損 失 已 保 持 1 | 在 - 選 定 負 載 範 圍 内 為 最 小 〇 雖 然 有 些 最 佳 化 * 某 些 應 1 訂 用 之 遭 受 更 為 不 利 1 使 由 再 調 節 0C3 早 元 調 整 之 全 部 電 路 之 I 可 能 输 出 電 力 必 需 是 小 於 直 接 調 整 之 電 路 9 設 若 交 換 模 1 | 態 電 力 供 應 仍 需 保 持 一 可 接 受 的 效 率 Ο 1 1 在 複 數 電 力 輸 出 電 壓 需 要 之 場 合 中 i 亦 是 需 要 使 用 - 1 1， 複 數 之 換 流 器 % 統 0 線 I 發 明 1 沭 1 I 本 發 明 偽 基 於 規 範 一 簡 單 之 電 路 裝 置 之 巨 的 其 中 上 文 1 引 述 之 不 利 皆 能 避 免 〇 此 百 的 是 利 用 本 專 利 之 Φ 請 專 利 1 I 範 圍 之 第 1 項 之 特 擞 而 達 成 〇 1 1 除 此 利 益 之 外 t 在 直 接 調 整 之 輸 出 電 壓 之 諸 終 端 有 極 1 1 ! 端 設 定 之 情 況 之 事 件 時 » 其 餘 輸 出 電 壓 將 維 持 在 其 輸 出 1 I 電 壓 之 規 範 值 Ο 本 發 明 更 4 進 步 提 供 之 利 益 是 産 生 較 少 1 1 1 1 1 本紙張尺度適用中國固家標準（CNS ) Μ規格（210X 297公釐〉 經濟部中央標準局貝工消费合作社印裝 A7 B7 五、發明説明（3 ) 於已説明之解決方法之場合之損失，而其結果是效率有 決定性的增加。 本發明提供之利益是本電路裝置能設定大小為再調節 電路之輸出電力是較高於直接調整電路之電力。此點提 供另外的利益，使在此交換模態電力供應器内之其他換 流器条統皆予免除及該交換模態電力供應器之生産成本 有顯箸的減小之結果。 本發明之進一步改良提供之利益是經常可能在換流器 之輸出終端接出充足之電壓電位，而且再調節之輸出電 壓ϋΑί(ί=2,3____)是獨立於在直接調整電路之負載變 化。 本發明之再進一步改良提供之利益，待別是在直接調 整之輸出電路之開路事件時，換流器之輸出電壓不會發 生低頻振盪。 本發明有利益之發展均規範於申請專利範圍之附樣項 中。 本發明之其他特別特擞是由下文之模範實施例之更詳: 細之解説並參考圖示而明白。 匾式匮單_1兒吸_ 第la圖顯示一具有複數輸出電睡之交換模態之電力供 應器， 第lb, lc圖顯示交換模態之電力供應器之電路組態， 第2圖顯示一直接調整之電路之組態， 第3圖顯示一整合在直接調整電路之模組之電路實現， 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐〉 -----------裝------訂------^威 '(請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 五、發明説明（4 ) 第4圖 第5圖 幕佯奮掄 顯示另一模範 顯示另一模範 例註紬說明 A7 B7 具有複 組之變壓 是由在換 。然而雖 壓是可由 數輸出電壓之 器實現。用此 流器之輸出與 則在換流器之 反餓變更，其 匹配至一消耗機件或一 此種型式之電路足供 一個換流器条統産生。 器之輸出電壓是作為一 經濟部中央標準局貝工消费合作社印製 位相比較 一控制量 值之偏差 第1圖 明之前文 之第一輸 因此並亦 輸出電壓 A X匹配至 入在換流 間。在此 電位比較 ，而電壓電位 至換流器。換 增大或減小。 解說之電路裝 中提出。在此 出A1接出之電 預置呈現在換 ，UA2至 UΑχ 〇 各別負載情況 器II之輸出終 直接調整之控 被執行及自此 實施例之方塊圖，以及 實施例之電路組態。 換流器最佳是用具有複數輸出嬈 型式之電路至少有一艏輸出電壓 輪入入間之一反餓電路直接調整 諸輪出端子所接出之其餘輸出電 並能個別利用再調節單元間接地 負載。 之利益為複數之輸出電壓能僅用 在有直接反餓之控制電路中換流 實際電壓電位與一所要之電壓電 之差是經由一調整單元反饋作為 流器之諸輸出電壓係根據與所要 置代表先前技藝並是已經在本說 電路裝置之場合中能在換流器U 壓電位UA1是用於調整換流器（J, 流器U之輸出Α2.....Αχ之其他 為了改良在換流器U之終端Α2至 之目的各別之再調節單元NR是介 端Α2至連接在該處之電路之 制電路中，一實際與欲要之電壓 比較造成之電位差是反饋為一控 請 閱 Λ 之 注 意 事 項 再 填I裝 頁 訂 本紙張尺度適用中S國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） 經濟部中央樣準局貝工消费合作社印製 A7 B7 五、發明説明（5 ) 制電位S經一特別設計為一積分器之諝整簞元R至換流 器ϋ〇 第lb圖代表一返馳（flyback)換流器而第lc圍代表一 前向（formard)換流器均能整合於換流器U中。 第2圖解説一諝整單元R ,用於直接調整之電路。此 調整單元R是分割為艏別的功能單元； -類如欲要值形成單元SW,其具有一電流測量單元S1用 以指定一差分電壓電位值UDIF, DESIRED, —驅動單 元TA,用於控制元件T,及 -一模組S2,其是呈現於横過控制元件T,用於決定横 跨此控制元件T之差分電壓UDIF。 誨整單元R之輸人側终端對EH及輸出终端對AN二者皆 是分別連接至電容器Cp及Co。諝整單元R之輸出電壓電 位UA1是用於換流器U之控制電壓S之實際電壓電位。 能在輸出終端對AN接出之電壓電位是在缠合點SU從一所 要之電壓電位值UDESIRED減去。其差數是作為一控制量 S,經一調整器RE反饋至換流器。一具有一 I成分之調整 器能用作調整器RE。為了要能充分的供醮此輸出電壓UAx ，在當該直接調整之電路有一低負載或一開路時，就要 分離的再補充一電位電壓，該電壓電位就增加了。 在輪出終端A2.....An之輸出電壓，UA2.....UAn之 增加能由使用一電晶體T以構建一差分電壓 UDIF=UA1-UA1於該直接調整之反饋電路而逹成。由於 電壓UA1經常是調整為相同之電壓值，横過換流器ϋ之 本紙張尺度適用中國國家樣準（CNS ) Α4規格（210 X 297公釐） I— —I I I ,、裝 I— I I 訂 I n n ^ (請，先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) ·. 經濟部中央樣率局貝工消费合作社印裝 之組 R 模 元於 單合 整整 調是 在TP 付器 對波 以濾 器通 衡低 緩 一-之 ，0c 佳化 _ 較變 一 載 供負 提然 能突 要之 於AN 由出 输 A7 B7 五、發明説明（6 ) 變釅器鐃组及横過脈衝形成電容器Cp之電IS電位是設定 為iTTI + USIF值：換流器ϋ之其他输出上之霣壓S位UAi( i=2,3...)是大約以一與輸出電壓UA1之相同比率增加 。U D I F , D E S I R E D之所要值是決定如負載電流I A1之一函 數，其公式為： UDIF , DESIRED= f ( IA1), 同時並在較大之IA1時等於零。附加損失（UDIF, DESIRED *ΙΑ1)因此是小的，並是在開路事件中等於零。 第3圖代表第2圖中以方塊多説是電路裝置R之電路 組態。 在此設計中，模組Sl，S2分別有放大器元件OPS, OPD ，而模組D具有一有反餓之蓮算放大器〇PC。模組Η T主 要是由配置在其輸入之電容器C P U L S E , C 0IIΤ及配置在這 些電容器間之一可控制之控制元件形成。 輸出®壓ΙΑ1是用配置在模組NT之输出之一測量分流 器S而轉換成一等值之電壓電位。自此電®霍位，一用 於獨立負載之差分霣壓電位UDIF, DESIRED之所要之電壓 電位值於是形成。一可能逹成此項之手段是由下列之連 缠函數代表，其形式為： U D I F , D E S I R E D = U R E F - U S 1 〇 此線性關俗能由一减法電路S1來達成，此減法霄路係 自電阻器RSI, RS2. RS3, RS4及蓮算放大器OPS形成。 本紙張尺度適用t國國家螵準（CNS ) A4規格（210X297公釐） ---------ί裝------訂------線 (請t閲讀背面之注$項再填寫本頁) 經濟部中央標隼局負工消费合作社印裝 A7 B7 五、發明説明（7 ) S1與一放大器元件S2之間。此模組TP之元件RT1, RT2, DT及CT 一方面在模組HT之輪出An有突然加載之事件時致 使此電®電位上升並無延遲地前送至下游電路元件，而 在另一方面在終端之負載減少之事件時致使一電壓下降 並有一延遅再前送至下游電路元件。由電阻器RD1, RD2 ,RD3和RD4及蓮算放大器OPD形成之第二減法器電路S2 是提供用於測量（1 D I F , D E S I R E D。一連接於第二減法器 電路之下游之•模組D是由電阻器RC1, RC2和一運算放大 器OPC形成。可使用任何所要之調整器型式，例如，如 一 PID調整器。調整器最佳亦可包括P調整器（解說於模 組D)之使用。用於控制元件T之驅動電路TA,例如一 MOSFED電晶體T在當調整器D之運算放大器OPC之輸出 電壓是不夠大時是有需要。最簡單實現此驅動單元是一 共射極電晶體。 第4圖解說一方塊電路裝置之交換模態之電力供應器 ，其中表示有換流器ϋ之調整單元R(已有說明）。在本 實施例之場合中，再加以考慮的是諝整糸統之相位（轉 移函數（UA1/USM0D))卽使在低激勵頻率時仍是足夠的 大，所以不能發生低頻振盪。此係由反饋UA1或一與控 制倍號S成比例之電壓（例如跨過初级倒之一輔肋繞組） 而逹成。 此交換單元SV當在R之電壓終端為一小負載或無負載 連接至直接調整電路之輸出終端AN時是待別的有利。如 上述說明。調整單元R致使換流器U之其他輸出電壓ϋΑ2 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS > A4規格（210X 297公釐） I n *1T-^ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局負工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（8 ) .....UAn是充分地提供有一電壓電位，卽使當在直接調 整電路之輪出有一低負載時亦然。用於增加調整系統之 相位邊限之電路實現是表示於第4圖及第5圖中解説之 電路裝置。 第5圖表示第4圖中解說之電路裝置之模範實施例之 電路實現實際與欲要之電壓電位比較是在此執行於由 諏整單元R再調整之轉換器U之輸出電壓，例如FT!與 欲要電位值UDESIRED之間。自實際與所要電壓電位比較 所造成之一電位電壓是前送至一諝整器RE,其在此模範 實施例中，例如亦有一 I成分。整合之比較電壓是作為 一控制量S經另外的模組SV施加回送至換流器U之輸入 ES。一具有反饋之蓮算放大器OPR是配置在模組SV中。 蓮算放大器OPR之電源供應，在換流器U是非直流去耦 合結構時能直接自UA1接出，或者與UA1成比例之電壓 USV在換流器U内之輸入與输出電壓間是直流去耦合時 能在輪出Α接出。一電容器CSV是插入在終端Α之二線 間並是為平滑輸出電路USV。在換流器U内是DC去耦合 時，模組SV之電壓電位供應能，例如在換流器之初级側 之補肋繞組接出。 配置在模組SV中之蓮算放大器OPR之第一輸入是經一 電阻器RR3連接至換流器U之輸出終端A之一參考接地 電位，並是經一另外之電阻器RR4連接至調整電路R之 輪出。蓮算放大器OPR之第二輪入是經電阻器RR2建接至 換流器II之該電壓電位，其能在输出終端A接出。呈現 -10- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS )八4規格（2丨ΟΧ 297公釐） ---------ί ^------、玎-------線 (木先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) A7 B7 五、發明説明（9) 在此模組之輸出之控制信號S是前送至換流器U之輸入 Es 〇 模組SV之採用保證轉移函數ϋΑΙ/USMOD之相位總是夠 大，因此不會發生低頻振盪。 t /、.裝 訂^ 、(請£閱讀背面之注意事項再填寫本頁) " · 經濟部中央橾準局貝工消费合作社印裝 -11- 本紙張尺度逋用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐）

Claims (1)

1. κ、申請專利範圍 1. 一種具有複數輸出整流器電路之電路裝置，其用於調 整一換流器（U)之複數輸出電壓，其中之一第一输出 電壓（UA1)利用一第一輸出信號（S)以控制該換流器（U) ,且至少一另外輪出電Κ (ϋ Αχ)是由一各自重調節元 件（HRn)而保持不變，其待擞在於：其中提供有一調 整單元（R),其是連接至第一輸出整流器電路並調整 該第一輸出電壓（UA1)， 其中該調整單元（R)是提供有一第一模组，用於決定 横過一測量分流器之一第一電壓電位（UDIF, DESIRED) ，其是配置為與控制元件（T)串聯，並與一第二模組 (ST)決定横過交換元件（T)之一第二電壓電位（UDIF), 其中該第一模組（SI)之輸出是連接至一第一輸.入而該 第二模組（S2)之輸出是連接至一第三模組（D)之第二 輸入作差分值之形成，及 其中該第三模組（D)之輸出是連接至該控制元件（T)之 控制輸入。 2. 如申請專利範圍第1項之電路裝置，其中該第一及第 二模組（SI, S2)皆是減法電路。 經濟部中央標準局貝工消費合作社印裝 Γ請先閲讀背面之注$項再填寫本頁) 3. 如申請專利範圍第1項之電路裝置，其中該第三模組 (D)是一 P ID調整器。 4. 如申請專利範圍第1項之電路裝置，其中該第三模組 (D)是一 P型調整器。 5. 如申請專利範圍第1項之電路裝置，其中該控制元件 (T)是一 MOSFET電晶體。 -12- A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 6. 如申請專利範圍第1至5項中任一項之電路裝置，其中 一低通濾波器（TP)是配置在該第一模紐（S1)之輸出與 該第三模組（D)之第一輸入之間。 7. 如申請專利範圍第1至5項中任一項之電路裝置，其中 一第一電容器（CPULSE)是配置在該調整單元U)之一 輪入終端對（EN)之間，及一第二電容器（COUT)是配置 在該控制元件（T)之输出與調整單元（R)之一輸出終端 對之一之間。 8. 如申請專利範圍第1至5項中任一項之電路装置，其中 一相位調整單元（SV)是配置在形成在用於該換流器（10 之調整信號（S)之反饋電路中。 9. 如申請專利範圍第1至5項中任一項之電路裝置，其中 該相位諏整單元（SV)是與一減法放大器形成。 ~一 -·---.....-——~··—*————— 三模組（D)之第一輸入- 10. 如申請專利範圍第1至5項中任一項之電路裝置，其中 該相位調整元件（SV)之電壓供應能直接在該換流器（ϋ) 接出。 ---------v I裝------訂--------線 、i請先閲讀背面之注意Ϋ項再填寫本頁) " 經濟部中央標準局員工消費合作社印裝 13-