CN215817934U - 一种输出反馈加权系数可变的多路输出电源 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种输出反馈加权系数可变的多路输出电源，包括依次连接的AC/DC整流器和反激变换器，所述反激变换器包括至少两个直流输出端，加权器对各直流输出端的输出电压进行加权系数调整生成反馈电压Vf，电源控制器根据所述反馈电压Vf生成PWM驱动信号以驱动反激变换器中的功率开关Qs；采用本实用新型在多路输出各路电压误差大小不同时，加权器的加权系数可以加大误差较大一路的加权系数；因加权系数可动态调整，在多路输出时，负载突变可以保证电源的输出的准确；在不同输出端电压下都能动态控制的加权系数，可以减小稳态下的交叉调整率。

Description

一种输出反馈加权系数可变的多路输出电源

技术领域

本实用新型涉及直流电源，尤其涉及一种多路输出DC-DC恒压电源，该电源的可根据各路实际输出的误差调整加权系数，可保证为多路负载供电时输出电压的准确。

背景技术

当前，电源多路输出结构常用于各类供电场所，如变电站、车载电源，可以实现一个DC-DC电源装置同时为多个设备进行供电。在不同场景下，负载所需功率有所不同，这就需要电源装置能在多路输出时每路都能保持稳定供能。

在实际应用中，这类电源装置一般采用反激式拓扑电路，而这类电路都通过同一个变压器原边电路为副边的多个电路进行供电，这就会导致控制某一路输出时影响其他路输出的稳定性，即加权系数的不合适导致加权大的电路容易稳定，而小的却不易稳定。如专利号为CN201210545990.8，可多路输出不同的电压等级为负载供电，但无法同时进行对多路输出的加权系数进行调整。

总结上述现有电源方案可知，现有方案存在如下问题：1）多路输出电路的加权系数无法改变，易导致交叉调整率较大，影响各路的电压稳定输出；2）在某一路负载突变时无法保证对该路的快速控制，严重时将因过电流烧毁负载或驱动电源；3）因加权系数是固定值，电源系统在稳态下运行时，无法较好的降低静态误差。

因此，设计一种输出反馈加权系数可变的多路输出电源是业界亟待解决的技术问题。

实用新型内容

为了解决现有技术中存在的上述缺陷，本实用新型提出一种输出反馈加权系数可变的多路输出电源。

本实用新型采用的技术方案是设计一种输出反馈加权系数可变的多路输出电源，包括依次连接的AC/DC整流器和反激变换器，所述反激变换器包括至少两个直流输出端，加权器对各直流输出端的输出电压进行加权系数调整生成反馈电压Vf，电源控制器根据所述反馈电压Vf生成PWM驱动信号以驱动反激变换器中的功率开关Qs。

所述加权器包括加权支路、误差处理模块和控制信号调制模块，所述加权支路串接在所述直流输出端与电源控制器之间，加权支路包括加权开关，加权开关受PWM加权信号控制进行工作；所述误差处理模块连接在所述直流输出端与控制信号调制模块之间，将直流输出端的电压与基准电压比较后生成误差电压；所述控制信号调制模块连接在误差处理模块与加权开关之间，将误差电压与三角载波VM进行比较，生成PWM加权信号，用PWM加权信号控制加权开关进行工作。

所述反激变换器包括第一直流输出端和第二直流输出端，所述加权器包括第一加权支路、第二加权支路、第一误差处理模块、第二误差处理模块、第一控制信号调制模块、第二控制信号调制模块，所述第一直流输出端、第一加权支路、第一误差处理模块、第一控制信号调制模块构成一个控制回路，所述第二直流输出端、第二加权支路、第二误差处理模块、第二控制信号调制模块构成另一个控制回路。

所述第一加权支路包括串联的第一加权开关Q1和第一电阻R1，第一加权支路串接在第一直流输出端的正极与电源控制器输入端之间；所述第二加权支路包括串联的第二加权开关Q2和第二电阻R2，第二加权支路串接在第二直流输出端的正极与电源控制器输入端之间。

所述第一误差处理模块包括第一运算放大器U1，第一直流输出端的输出电压Vo1与地之间串接第一分压电阻Rf1和第二分压电阻Rf2，第一分压电阻Rf1和第二分压电阻Rf2的接点连接第一运算放大器U1的反相输入端、第二十一电容C21和第二十二电容C22的一端，第一运算放大器U1的同相输入端连接第一基准电压Vref1，第二十一电容C21的另一端连接第二十一电阻R21的一端，第一运算放大器U1的输出端连接第二十二电容C22和第二十一电阻R21的另一端、并送出第一误差电压Verr1;所述第二误差处理模块包括第二运算放大器U2，第二直流输出端的输出电压Vo2与地之间串接第三分压电阻Rf3和第四分压电阻Rf4，第三分压电阻Rf3和第四分压电阻Rf4的接点连接第二运算放大器U2的反相输入端、第二十三电容C23和第二十四电容C24的一端，第二运算放大器U2的同相输入端连接第二基准电压Vref2，第二十三电容C23的另一端连接第二十二电阻R22的一端，第二运算放大器U2的输出端连接第二十四电容C24和第二十二电阻R22的另一端、并送出第二误差电压Verr2。

所述第一控制信号调制模块包括第三运算放大器U3，所述第一误差电压Verr1与地之间串接第八电阻R8和第九电阻R9，第八电阻R8和第九电阻R9的接点连接第三运算放大器U3的同相输入端和第十一电阻R11的一端，第三运算放大器U3的反相输入端通过第十电阻R10连接三角载波VM，第三运算放大器U3的输出端连接第十一电阻R11的另一端、并送出第一PWM加权信号，所述第一PWM加权信号用以控制第一加权开关Q1；所述第二控制信号调制模块包括第四运算放大器U4，所述第二误差电压Verr2与地之间串接第十二电阻R12和第十三电阻R13，第十二电阻R12和第十三电阻R13的接点连接第四运算放大器U4的同相输入端和第十五电阻R15的一端，第四运算放大器U4的反相输入端通过第十四电阻R14连接三角载波VM，第四运算放大器U4的输出端连接第十五电阻R15的另一端、并送出第二PWM加权信号，所述第二PWM加权信号用以控制第二加权开关Q2。

所述电源控制器包括光电耦合器U7、第五运算放大器U5和第六运算放大器U6，所述反馈电压Vf与地之间串接第六电阻R6和第七电阻R7，第六电阻R6和第七电阻R7的接点连接第五运算放大器U5的反相输入端、第二十三电阻R23和第四电容C4的一端，第五运算放大器U5的同相输入端连接反馈基准电压Vref3，第二十三电阻R23的另一端连接第五电容R5的一端，第五运算放大器U5的输出端连接光电耦合器U7的阴极、第四电容C4和第五电容R5的另一端，光电耦合器U7的阳极通过第四电阻R4接直流电源VCC,直流电源VCC连接第五电阻R5的一端，第五电阻R5的另一端连接第六运算放大器U6的反向输入端和光电耦合器U7的集电极，光电耦合器U7的发射极接地，第六运算放大器U6的同相输入端接三角载波VN，第六运算放大器U6的输出端输出所述PWM驱动信号。

所述反激变换器包括变压器T，变压器T的初级绕组Np和功率开关Qs串接在AC/DC整流器正、负输出端之间，所述初级绕组Np两端之间串联续流二极管D3和第三电容C3，所述第三电容C3与第三电阻R3并联，所述变压器T包括第一副边绕组Ns1和第二副边绕组Ns2，第一副边绕组Ns1通过第一二极管D1向第一直流输出端送电，第二副边绕组Ns2通过第二二极管D2向第二直流输出端送电。

本实用新型提供的技术方案的有益效果是：

1）在多路输出各路电压误差大小不同时，加权器的加权系数可以加大误差较大一路的加权系数。

2）因加权系数可动态调整，在多路输出时，负载突变可以保证电源的输出的准确。

3）在不同输出端电压下都能动态控制的加权系数，可以减小稳态下的交叉调整率。

附图说明

下面结合实施例和附图对本实用新型进行详细说明，其中：

图1是本实用新型系统框图；

图2是反激变换器电路和加权支路的电路图；

图3是电源控制器电路图；

图4是第一误差处理模块电路图；

图5是第二误差处理模块电路图；

图6是第一控制信号调制模块电路图；

图7是第二控制信号调制模块电路图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

本实用新型公开了一种输出反馈加权系数可变的多路输出电源，参看图1示出的系统框图，本电源包括依次连接的AC/DC整流器和反激变换器，所述反激变换器包括至少两个直流输出端，加权器对各直流输出端的输出电压进行加权系数调整生成反馈电压Vf，电源控制器根据所述反馈电压Vf生成PWM驱动信号以驱动反激变换器中的功率开关Qs。在多路输出各路电压误差大小不同时，加权器的加权系数可以加大误差较大一路的加权系数；并在负载突变时可以保证电源的输出的准确。

在较佳实施例中，所述加权器包括加权支路、误差处理模块和控制信号调制模块，所述加权支路串接在所述直流输出端与电源控制器之间，加权支路包括加权开关，加权开关受PWM加权信号控制进行工作；所述误差处理模块连接在所述直流输出端与控制信号调制模块之间，将直流输出端的电压与基准电压比较后生成误差电压；所述控制信号调制模块连接在误差处理模块与加权开关之间，将误差电压与三角载波VM进行比较，生成PWM加权信号，用PWM加权信号控制加权开关进行工作。通过调整各加权支路中加权开关的占空比，可以调整其输出电压的比例，实现加权处理。

参看图2示出的反激变换器电路和加权支路的电路图，所述反激变换器包括第一直流输出端和第二直流输出端，所述加权器包括第一加权支路、第二加权支路、第一误差处理模块、第二误差处理模块、第一控制信号调制模块、第二控制信号调制模块，所述第一直流输出端、第一加权支路、第一误差处理模块、第一控制信号调制模块构成一个控制回路，所述第二直流输出端、第二加权支路、第二误差处理模块、第二控制信号调制模块构成另一个控制回路。需要指出，图2是较佳实施例，在其他实施例中，反激变换器可以有多路输出，其加权调控原理是一样的。

参看图2示出的较佳实施例，所述第一加权支路包括串联的第一加权开关Q1和第一电阻R1，第一加权支路串接在第一直流输出端的正极与电源控制器输入端之间；所述第二加权支路包括串联的第二加权开关Q2和第二电阻R2，第二加权支路串接在第二直流输出端的正极与电源控制器输入端之间。第一加权开关Q1和第二加权开关Q2采用PWM控制模式，各自调整其占空比，就可以调整各自输出电压的比例，实现加权处理。

参看图4示出的第一误差处理模块电路图，所述第一误差处理模块包括第一运算放大器U1，第一直流输出端的输出电压Vo1与地之间串接第一分压电阻Rf1和第二分压电阻Rf2，第一分压电阻Rf1和第二分压电阻Rf2的接点连接第一运算放大器U1的反相输入端、第二十一电容C21和第二十二电容C22的一端，第一运算放大器U1的同相输入端连接第一基准电压Vref1，第二十一电容C21的另一端连接第二十一电阻R21的一端，第一运算放大器U1的输出端连接第二十二电容C22和第二十一电阻R21的另一端、并送出第一误差电压Verr1。

参看图5示出的第二误差处理模块电路图，所述第二误差处理模块包括第二运算放大器U2，第二直流输出端的输出电压Vo2与地之间串接第三分压电阻Rf3和第四分压电阻Rf4，第三分压电阻Rf3和第四分压电阻Rf4的接点连接第二运算放大器U2的反相输入端、第二十三电容C23和第二十四电容C24的一端，第二运算放大器U2的同相输入端连接第二基准电压Vref2，第二十三电容C23的另一端连接第二十二电阻R22的一端，第二运算放大器U2的输出端连接第二十四电容C24和第二十二电阻R22的另一端、并送出第二误差电压Verr2。

需要指出，在第一、第二直流输出端输出电压相同负载相同的情况下，第一基准电压Vref1和第二基准电压Vref2的电压值是可以相同的；在第一、第二直流输出端输出电压不相同的情况下，第一基准电压Vref1和第二基准电压Vref2的电压值也是不相同的。

参看图6示出的第一控制信号调制模块电路图，所述第一控制信号调制模块包括第三运算放大器U3，所述第一误差电压Verr1与地之间串接第八电阻R8和第九电阻R9，第八电阻R8和第九电阻R9的接点连接第三运算放大器U3的同相输入端和第十一电阻R11的一端，第三运算放大器U3的反相输入端通过第十电阻R10连接三角载波VM，第三运算放大器U3的输出端连接第十一电阻R11的另一端、并送出第一PWM加权信号，所述第一PWM加权信号用以控制第一加权开关Q1。

参看图7示出的第二控制信号调制模块电路图，所述第二控制信号调制模块包括第四运算放大器U4，所述第二误差电压Verr2与地之间串接第十二电阻R12和第十三电阻R13，第十二电阻R12和第十三电阻R13的接点连接第四运算放大器U4的同相输入端和第十五电阻R15的一端，第四运算放大器U4的反相输入端通过第十四电阻R14连接三角载波VM，第四运算放大器U4的输出端连接第十五电阻R15的另一端、并送出第二PWM加权信号，所述第二PWM加权信号用以控制第二加权开关Q2。

参看图3示出的电源控制器电路图，所述电源控制器包括光电耦合器U7、第五运算放大器U5和第六运算放大器U6，所述反馈电压Vf与地之间串接第六电阻R6和第七电阻R7，第六电阻R6和第七电阻R7的接点连接第五运算放大器U5的反相输入端、第二十三电阻R23和第四电容C4的一端，第五运算放大器U5的同相输入端连接反馈基准电压Vref3，第二十三电阻R23的另一端连接第五电容R5的一端，第五运算放大器U5的输出端连接光电耦合器U7的阴极、第四电容C4和第五电容R5的另一端，光电耦合器U7的阳极通过第四电阻R4接直流电源VCC,直流电源VCC连接第五电阻R5的一端，第五电阻R5的另一端连接第六运算放大器U6的反向输入端和光电耦合器U7的集电极，光电耦合器U7的发射极接地，第六运算放大器U6的同相输入端接三角载波VN，第六运算放大器U6的输出端输出所述PWM驱动信号。

参看图2示出的较佳实施例，所述反激变换器包括变压器T，变压器T的初级绕组Np和功率开关Qs串接在AC/DC整流器正、负输出端之间，所述初级绕组Np两端之间串联续流二极管D3和第三电容C3，所述第三电容C3与第三电阻R3并联，所述变压器T包括第一副边绕组Ns1和第二副边绕组Ns2，第一副边绕组Ns1通过第一二极管D1向第一直流输出端送电，第二副边绕组Ns2通过第二二极管D2向第二直流输出端送电。

下面结合附图1至7详述本实用新型工作原理：本实用新型用AC/DC整流器（也可以外接其他直流电源）为DC-DC反激变换器供电，同时将本电源的输出端与负载接好。直流电源正常供电后，采样本电源的两路输出端电压，将采样信号送至加权器。在加权器中，两路电压信号分别经过MOS管Q1、Q2后送至电源控制器。加权器的误差处理模块和控制信号调制模块则对加权器的MOS管Q1、Q2进行控制，当某一路电压偏差较大时，该路的控制信号调制模块（其实质为滞回比较器）所调制出来的控制信号的占空比越大，即加权系数越大，实现加权系数的动态调整。两路电压信号经过加权器处理后叠加为一路，之后送至电源控制器，以叠加后的反馈电压Vf作为输入，输出PWM驱动信号对反激变换器变压器T原边MOS管Qs进行驱动，实现本装置的闭环控制。

以上实施例仅为举例说明，非起限制作用。任何未脱离本申请精神与范畴，而对其进行的等效修改或变更，均应包含于本申请的权利要求范围之中。

Claims (8)

1.一种输出反馈加权系数可变的多路输出电源，包括依次连接的AC/DC整流器和反激变换器，其特征在于：所述反激变换器包括至少两个直流输出端，加权器对各直流输出端的输出电压进行加权系数调整生成反馈电压Vf，电源控制器根据所述反馈电压Vf生成PWM驱动信号以驱动反激变换器中的功率开关Qs。

2.如权利要求1所述的输出反馈加权系数可变的多路输出电源，其特征在于：所述加权器包括加权支路、误差处理模块和控制信号调制模块，

所述加权支路串接在所述直流输出端与电源控制器之间，加权支路包括加权开关，加权开关受PWM加权信号控制进行工作；

所述误差处理模块连接在所述直流输出端与控制信号调制模块之间，将直流输出端的电压与基准电压比较后生成误差电压；

所述控制信号调制模块连接在误差处理模块与加权开关之间，将误差电压与三角载波VM进行比较，生成PWM加权信号，用PWM加权信号控制加权开关进行工作。

3.如权利要求2所述的输出反馈加权系数可变的多路输出电源，其特征在于：所述反激变换器包括第一直流输出端和第二直流输出端，所述加权器包括第一加权支路、第二加权支路、第一误差处理模块、第二误差处理模块、第一控制信号调制模块、第二控制信号调制模块，所述第一直流输出端、第一加权支路、第一误差处理模块、第一控制信号调制模块构成一个控制回路，所述第二直流输出端、第二加权支路、第二误差处理模块、第二控制信号调制模块构成另一个控制回路。

4.如权利要求3所述的输出反馈加权系数可变的多路输出电源，其特征在于：所述第一加权支路包括串联的第一加权开关Q1和第一电阻R1，第一加权支路串接在第一直流输出端的正极与电源控制器输入端之间；所述第二加权支路包括串联的第二加权开关Q2和第二电阻R2，第二加权支路串接在第二直流输出端的正极与电源控制器输入端之间。

5.如权利要求4所述的输出反馈加权系数可变的多路输出电源，其特征在于：所述第一误差处理模块包括第一运算放大器U1，第一直流输出端的输出电压Vo1与地之间串接第一分压电阻Rf1和第二分压电阻Rf2，第一分压电阻Rf1和第二分压电阻Rf2的接点连接第一运算放大器U1的反相输入端、第二十一电容C21和第二十二电容C22的一端，第一运算放大器U1的同相输入端连接第一基准电压Vref1，第二十一电容C21的另一端连接第二十一电阻R21的一端，第一运算放大器U1的输出端连接第二十二电容C22和第二十一电阻R21的另一端、并送出第一误差电压Verr1；

所述第二误差处理模块包括第二运算放大器U2，第二直流输出端的输出电压Vo2与地之间串接第三分压电阻Rf3和第四分压电阻Rf4，第三分压电阻Rf3和第四分压电阻Rf4的接点连接第二运算放大器U2的反相输入端、第二十三电容C23和第二十四电容C24的一端，第二运算放大器U2的同相输入端连接第二基准电压Vref2，第二十三电容C23的另一端连接第二十二电阻R22的一端，第二运算放大器U2的输出端连接第二十四电容C24和第二十二电阻R22的另一端、并送出第二误差电压Verr2。

6.如权利要求5所述的输出反馈加权系数可变的多路输出电源，其特征在于：所述第一控制信号调制模块包括第三运算放大器U3，所述第一误差电压Verr1与地之间串接第八电阻R8和第九电阻R9，第八电阻R8和第九电阻R9的接点连接第三运算放大器U3的同相输入端和第十一电阻R11的一端，第三运算放大器U3的反相输入端通过第十电阻R10连接三角载波VM，第三运算放大器U3的输出端连接第十一电阻R11的另一端、并送出第一PWM加权信号，所述第一PWM加权信号用以控制第一加权开关Q1；

所述第二控制信号调制模块包括第四运算放大器U4，所述第二误差电压Verr2与地之间串接第十二电阻R12和第十三电阻R13，第十二电阻R12和第十三电阻R13的接点连接第四运算放大器U4的同相输入端和第十五电阻R15的一端，第四运算放大器U4的反相输入端通过第十四电阻R14连接三角载波VM，第四运算放大器U4的输出端连接第十五电阻R15的另一端、并送出第二PWM加权信号，所述第二PWM加权信号用以控制第二加权开关Q2。

7.如权利要求6所述的输出反馈加权系数可变的多路输出电源，其特征在于：所述电源控制器包括光电耦合器U7、第五运算放大器U5和第六运算放大器U6，所述反馈电压Vf与地之间串接第六电阻R6和第七电阻R7，第六电阻R6和第七电阻R7的接点连接第五运算放大器U5的反相输入端、第二十三电阻R23和第四电容C4的一端，第五运算放大器U5的同相输入端连接反馈基准电压Vref3，第二十三电阻R23的另一端连接第五电容R5的一端，第五运算放大器U5的输出端连接光电耦合器U7的阴极、第四电容C4和第五电容R5的另一端，光电耦合器U7的阳极通过第四电阻R4接直流电源VCC,直流电源VCC连接第五电阻R5的一端，第五电阻R5的另一端连接第六运算放大器U6的反向输入端和光电耦合器U7的集电极，光电耦合器U7的发射极接地，第六运算放大器U6的同相输入端接三角载波VN，第六运算放大器U6的输出端输出所述PWM驱动信号。

8.如权利要求3所述的输出反馈加权系数可变的多路输出电源，其特征在于：所述反激变换器包括变压器T，变压器T的初级绕组Np和功率开关Qs串接在AC/DC整流器正、负输出端之间，所述初级绕组Np两端之间串联续流二极管D3和第三电容C3，所述第三电容C3与第三电阻R3并联，所述变压器T包括第一副边绕组Ns1和第二副边绕组Ns2，第一副边绕组Ns1通过第一二极管D1向第一直流输出端送电，第二副边绕组Ns2通过第二二极管D2向第二直流输出端送电。

Images