可自动调整半控制状态下最小固定输出电流的DC/DC变换器制造技术

本发明专利技术提供了一种可自动调整半控制状态下最小固定输出电流的DC/DC变换器，利用集成电路TL431阴极电压可以跳变的特性，赋予其新的功能。在DC/DC变换器多路输出的半控制次级回路中，通过监控分压电阻上电压的变化，从而引起集成电路TL431阴极电压的变化，使串联在输出正负之间的固定功率电阻和PNP三极管工作状态发生变化，达到可自动调整半控制状态下最小固定输出电流的要求。本发明专利技术解决了现阶段DC/DC变换器多路输出的半控制次级回路中输出电压不稳定解决方案在精度、稳定度、复杂度、效率、“傻瓜型”等方面，只能各自侧重某一或二个方面不能综合照顾的不足，提供一种在小型体积和满足技术指标的要求下综合各个方面考量的技术方案。

【技术实现步骤摘要】
可自动调整半控制状态下最小固定输出电流的DC/DC变换器
本专利技术涉及模拟电子技术DC/DC变换器技术。
技术介绍
现代电子系统的发展趋势是越来越趋于小型化复杂化，对于其内部供电设备也随之要求小型化，多部位多层次供电逐渐集中于一个模块中，多路DC/DC变换器由于其体积小、成本低等特点广泛应用于小功率的电子设备中。 传统的多路DC/DC变换器，采用低电压大电流的一路作为主回路，对其进行采样反馈控制，电压输出精度很高；其余小电流高电压输出作为辅路输出，输出电压受控于变压器匝比和主回路的占空比，属于半控制状态。半控制状态下的辅路输出电压精度不高，随主回路的负载状态和本身的负载状态发生变化，如图1所示。 为了解决半控制状态下的辅路输出电压精度不高、调整率较大问题，目前主要的解决方法分有源和无源两种。 有源的方法主要是在半控制状态回路中增加线性稳压器，如图2所示。或开关稳压器，如图3所示或高频磁放大器线路，如图4所示，其优点是电压精度很高，缺点是电路复杂、可靠性低、元器件占用体积大、成本高、效率低。 无源一般解决方案1:输出电压加权双路或多路反馈控制，如图5所示，该方案根据加权原理按照主回路和半控制回路的电压和功率进行采样反馈比例分配，使所有回路都能将输出电压的变化反馈回PWM控制器中。该方案实际上是将所有回路的电压稳定度进行折中处理，虽然半控制回路的输出电压稳定度有了很大的改善，但主回路的电压稳定度下降了许多；该方案不会同时改善所有回路输出电压的稳定性，或者维持一路的精度和稳定度不变而提闻另一路的精度和稳定度。 无源一般解决方案2:输出滤波电感的I禹合,如图6所不。输出滤波电感按输出电压的比例作为电感匝比进行绕制，其能改善半控制回路的输出电压稳定度的原理是，通过电感耦合使各路的电流变化相互感应，改善电流变化脉动，达到输出电压稳定性提高的目的。该方案提高输出电压稳定性的效果较小，但没有增加线路，所以一般配合其他方案进行。 无源一般解决方案3:变压器各绕组耦合优化 对多路输出的DC/DC变换器，输出阻抗的大小影响着输出电压的变化，而变压器绕制形成的漏感影响着输出阻抗，因此，优化变压器各绕组耦合，可以改善半控制回路中输出电压的稳定度。该方案在产品设计调试过程中作为优先要解决的问题，在此基础上再进行其他解决方案的优化。该方案一般配合其他方案进行。 无源一般解决方案4:在半控制回路中加假负载，如图7所示。 该方案是最简单的改善半控制回路中输出电压稳定度的方法，其优点是简单、易操作，缺点是影响效率和半控制状态下的最小电流固定。 以上四种无源的解决方案都较为简单，其优点是电路简单、可靠性高、体积小、成本低；其缺点是半控制状态回路中输出电压精度较低、调整率较大，适用范围有限制，受整机负载状态影响很大，不能实现通用。尤其是现在的电子系统不仅将体积规定的很小，而且一般会将其中一路的精度要求的很高，另一路稍低一点；同时客户出于使用方便的目的，要求多路DC/DC变换器为“傻瓜型”的，即在不超过产品最大电流的情况下，能适用不同负载下的整机状态。 综上所述，在整机要求小体积、高可靠性、低成本、“傻瓜型”、主路精度很高辅路精度稍差的情况下，有源的方法不适应小体积、低成本等要求；上述无源的方法不适应“傻瓜型”、主路精度很高辅路精度稍差等要求。
技术实现思路
本专利技术的目的就是克服现阶段方案的不足，提供一种可自动调整半控制状态下最小固定电流的DC/DC变换器，该技术方案可以满足上述的要求。 本专利技术的技术方案是:一种可自动调整半控制状态下最小固定输出电流的DC/DC变换器，其特征是固定功率电阻(Rl)与PNP三极管(Tl)的发射极相连接，集电极接到输出负上，基极接到集成电路TL431 (ICl)的阴极上，同时接一限流电阻(R2)到输出正上，集成电路TL431的阳极接到输出地上，其基准分别接两个分压电阻(R3、R4)在输出正负之间，在TL431的基准端和阴极之间接一个电容(C)。 其中半控制次级回路可以有多个，但至少有一个。 其中固定功率电阻的位置可以在输出正和PNP三极管发射极上，也可以在集电极和输出负上。 其中固定功率电阻(Rl)至少有一个、限流电阻(R2)至少有一个、上分压电阻(R3)至少有一个，下分压电阻(R4)至少有一个。 其中PNP三极管基极上有无电阻都可以。 本专利技术具有如下优点: 优点一:体积小、成本低、可靠性高。 相对于有源的方法，本专利技术所用的元器件较少并且成本很低，因此具有体积小成本低可靠性高等特点。 优点二:“傻瓜型” 相对于上述无源的方法，本专利技术由于可以随着主回路负载状态的变化自动调整半控制状态下的最小固定输出电流，使半控制回路的输出电压精度和稳定度达到一个可以满足要求的状态。 优点三:降低变压器次级的峰值电压，保护次级整流器件 在DC/DC电源中，尤其是在反激式电源中，次级峰值电压一般很高，特别是在轻载时，如果处理不当会将次级的整流器件损毁，本专利技术可以降低变压器次级的峰值电压，保护次级整流器件。 优点四:最小固定电流的可调了减小不必要的功率消耗 在客户应用中有的整机状态所需的最小固定电流较小，如果是固定不变的话，会引起额外的功率消耗，本专利技术最小固定电流的可调了减小不必要的功率消耗。 【附图说明】 图1是常见的PWM型多路DC/DC变换器的变压器次级整流输出模式。 图2是半控制回路中后接线性稳压器的PWM型多路DC/DC变换器。 图3是半控制回路中后接开关稳压器的PWM型多路DC/DC变换器。 图4是半控制回路中后接高频磁放大器的PWM型多路DC/DC变换器。 图5是输出电压加权双路反馈控制PWM型多路DC/DC变换器。 图6是输出滤波电感耦合的PWM型多路DC/DC变换器。 图7是半控制回路中后接假负载的PWM型多路DC/DC变换器。 图8是本专利技术的DC/DC变换器。 图9是应用本专利技术的多路DC/DC变换器。 【具体实施方式】 下面通过实施例，并结合附图，对本专利技术作进一步地描述。 参见说明书附图8。本专利技术利用集成电路TL431阴极电压可以跳变的特性，赋予其新的功能。在DC/DC变换器多路输出的半控制次级回路中，通过监控分压电阻上电压的变化，从而引起集成电路TL431阴极电压的变化，使串联在输出正负之间的固定功率电阻和PNP三极管工作状态发生变化，达到可自动调整半控制状态下最小固定输出电流的要求。 在多路DC/DC变换器中，主路输出电压Vqi = VIN* (N2MhD1，半控制回路输出电压V02 = VIN* (N3ZiN1RD1，其中D1为主路采样反馈后确定的前级PWM控制器占空比,N1为变压器初级匝数，N2变压器主回路次级匝数，N3为变压器半控制回路次级匝数，上述公式是考虑变压器和二极管理想情况下的关系式。从公式中可以看出，主回路因为有采样反馈电路，输出电压的精度和稳定度会很高；半控制回路的输出电压精度和稳定度受控于自身匝比和主路的负载状态，当主路负载状态发生变化时，占空比随之改变，此时半控制回路的输出电压将会发生较大的波动。 [0041 ] 本专利技术中当主路负载加重时占空比D1变大半控制回路输出电压本文档来自技高网...

【技术保护点】
可自动调整半控制状态下最小固定输出电流的DC/DC变换器，其特征是在DC/DC变换器的半控制次级回路中，固定功率电阻(R1)接在PNP三极管发射极和输出正上，集电极接到输出负上，基极接到集成电路TL431(IC1)的阴极上，同时接一限流电阻(R2)到输出正上，集成电路TL431(IC1)的阳极接到输出地上，其基准分别接两个分压电阻(R3、R4)在输出正负之间，在TL431(IC1)的基准端和阴极之间接一个电容(C)。

【技术特征摘要】
1.可自动调整半控制状态下最小固定输出电流的DC/DC变换器，其特征是在DC/DC变换器的半控制次级回路中，固定功率电阻(Rl)接在PNP三极管发射极和输出正上，集电极接到输出负上，基极接到集成电路TL431 (ICl)的阴极上，同时接一限流电阻(R2)到输出正上，集成电路TL431(IC1)的阳极接到输出地上，其基准分别接两个分压电阻(R3、R4)在输出正负之间，在TL431(IC1)的基准端和阴极之间接一个电容(C)。2.如权利要求1所述的可自动调整半控制状态下最小固定输出电流的DC/DC变换...

【专利技术属性】
技术研发人员：毛国华，张登峰，王金婵，孟晓娟，
申请(专利权)人：陕西华经微电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西;61