一种高效率高精度的多输出开关变换器制造技术

本发明专利技术公开了一种高效率高精度的多输出开关变换器，属于开关电源技术领域。本发明专利技术中开关管M1的漏极与电源Vs的正极相连，M1的源极与T1第一副边绕组的异名端、T2原边绕组的同名端相连，M1的栅极与T1第一副边绕组的同名端相连；M2的源极与Vs的负极、T1第二副边绕组的异名端相连，M2的漏极与T2原边绕组的异名端相连，M2的栅极与T1第二副边绕组的同名端相连；在M1的漏极与T2原边绕组的异名端的接点间有RCD箝位电路；在M2的源极与T2原边绕组的同名端的接点间有RCD箝位电路；T2的两副边绕组分别与主输出电路、辅助输出电路相连。本发明专利技术使用双RCD箝位电路，能保证输入在较宽范围变化，且能实现辅助输出电压的精确调节。

【技术实现步骤摘要】


本专利技术涉及开关电源
，更具体地说，涉及一种高效率高精度的多输出开关变换器。

技术介绍

多输出开关电源能同时提供多组相互独立、电压等级相同或不同的直流电源。在需要多电压等级供电的系统中，与使用多个单输出开关电源相比，它具有性价比高、占地小、安装方便等优点。通常情况下，多输出开关电源以多个副边绕组获得多组输出电压，但只能选择一组输出作为反馈进行闭环控制，得到一组精确的电压输出，该组输出为主输出，其余均为辅助。
当前，辅助输出电压调整方法主要采用以下两种：第一种，调整辅助线圈的匝数；第二种，采用线性集成稳压块稳压。对于第一种方法，由于绕组只能以一匝为单位调整，主输出电压与匝数的比值为通过匝数可调的最小单位，所以很难精确得到要求电压。而第二种方法则会在稳压块上消耗大量能量，造成电源效率降低及发热量大等不良后果。
此外，现有单开关管DC-DC变换电路具有结构简单、低成本的优点。但是，由于开关管要承受过大的开关应力，所以故障易发稳定性不高。普通双管DC-DC变换电路与单管相比，单位开关管电压应力下降了一半。但是，PWM占空比不能超过50％，不能满足开关电源在高输入轻载工况下的调压需求。
为解决DC-DC变换电路高开关应力与低占空比的问题，顾亦磊，顾晓明等在《中国电机工程学报》上公开了论文《一种新颖的宽范围双管正激型DC/DC变换器》，其提出的双管正激型DC/DC变换器可以将占空比提高到57％左右，但该电路在低输入电压、重载情况下将不能进一步提高占空比获得稳定输出，且两开关管开关应力不同，第一主开关管关管时应力高于第二主开关管，而若选用同型号，则易造成第一主开关管过压烧毁或第二主开关管开关性能不能有效发挥等不足。
中国专利申请号200410016336.3，申请日为2004年2月13日，专利技术创造名称为：电阻、电容、二极管复位双管正激变换器；该申请案包括直流电源，变压器，两个主开关，第一主开关的漏极与电源的正极相连，第二复位支路是个二极管，或第一复位支路是个二极管，第二复位支路是由电阻和电容并联后再与二极管串联的电路，或两个复位支路均是由电阻和电容并联，源极与变压器原边的一端相连，第二主开关的源极与电源的负极相连，漏极与变压器原边绕组的另一端相连，变压器的副边与整流电路相连。在电源的正极和第二主开关漏极间接有第一复位支路，在电源的负极和第一主开关源极间接有第二复位支路，其中，第一复位支路是由电阻和电容并联后再与二极管串联的电路。该申请案主开关的电压应力低，占空比可大于50，电阻损耗低。但该申请案的开关管在低输入电压重载和高输入电压轻载两种极端不利条件时开关管开关应力不同，即该申请案在较恶劣的环境下使用时易出现开关管过压烧毁或开关性能不能有效发挥的问题，仍需进一步改进。

技术实现思路

1.专利技术要解决的技术问题
本专利技术针对上述情况，提出一种基于饱和电抗器的无损调压策略来解决多输出开关电源的辅助输出调压效果不理想的问题；本专利技术主要具有以下两个优点：第一、使用双RCD箝位电路，能保证输入在较宽范围变化，尤其是低输入重载时，可以进一步提高占空比得到稳定输出；第二、辅助输出采用磁控无损调节技术，能实现辅助输出电压的精确调节。
2.技术方案
为达到上述目的，本专利技术提供的技术方案为：
本专利技术的一种高效率高精度的多输出开关变换器，包括直流电源Vs，变压器T1、T2，开关管M1、M2，开关管M1的漏极与直流电源Vs的正极相连，开关管M1的源极分别与变压器T1第一副边绕组的异名端、变压器T2原边绕组的同名端相连，开关管M1的栅极与变压器T1第一副边绕组的同名端相连；开关管M2的源极分别与直流电源Vs的负极、变压器T1第二副边绕组的异名端相连，开关管M2的漏极与变压器T2原边绕组的异名端相连，开关管M2的栅极与变压器T1第二副边绕组的同名端相连；在开关管M1的漏极与变压器T2原边绕组的异名端的接点间有第一RCD箝位电路；在开关管M2的源极与变压器T2原边绕组的同名端的接点间有第二RCD箝位电路；变压器T2的副边主绕组与主输出电路相连，主输出电路与变压器T1的原边绕组之间设有隔离与PWM控制电路；变压器T2的副边辅助绕组与辅助输出电路相连，所述的辅助输出电路包括一饱和电抗器SR和一磁控电路，饱和电抗器SR和磁控电路配合实现对辅助输出电压的闭环反馈调节。
更进一步地，所述的第一RCD箝位电路由复位电阻R1和箝位电容C1并联后再与二极管D1串联而成，二极管D1的正极接于变压器T2原边绕组的异名端；所述的第二RCD箝位电路由复位电阻R2和箝位电容C2并联后再与二极管D2串联而成，二极管D2的负极接于变压器T2原边绕组的同名端。
更进一步地，所述的主输出电路包括二极管D3、D4，电感L1，电容C3和电阻RL1，二极管D3的正极与变压器T2副边主绕组的同名端相连，二极管D3、电感L1和电阻RL1依次串联，电阻RL1的另一端与变压器T2副边主绕组的异名端相连，电容C3并联于电阻RL1两端，二极管D4的正极与变压器T2副边主绕组的异名端相连，二极管D4的负极与二极管D3的负极相连。
更进一步地，所述的辅助输出电路中饱和电抗器SR的同名端与变压器T2副边辅助绕组的同名端相连，饱和电抗器SR的异名端与二极管D5的正极相连，二极管D5、电感L2和电阻RL2依次串联，电阻RL2的另一端与变压器T2副边辅助绕组的异名端相连，电容C4并联于电阻RL2的两端，二极管D6的正极与变压器T2副边辅助绕组的异名端相连，二极管D6的负极与二极管D5的负极相连；所述磁控电路的N1节点与二极管D7的正极相连，二极管D7的负极接饱和电抗器SR的异名端，磁控电路的N2节点与变压器T2副边辅助绕组的异名端相连，磁控电路的N3节点与电感L2相连。
更进一步地，所述的磁控电路包括电阻R3、R4、R5，电容C5、C6、稳压二极管D8和运算放大器U1，电阻R5和稳压二极管D8组成稳压电路，提供参考电压Vr给运算放大器U1正输入端，磁控电路应满足以下关系：
V n 1 - V r V n 3 - V r = - R 4 + 1 SC 6 R 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高效率高精度的多输出开关变换器，其特征在于：包括直流电源Vs，变压器T1、T2，开关管M1、M2，开关管M1的漏极与直流电源Vs的正极相连，开关管M1的源极分别与变压器T1第一副边绕组的异名端、变压器T2原边绕组的同名端相连，开关管M1的栅极与变压器T1第一副边绕组的同名端相连；开关管M2的源极分别与直流电源Vs的负极、变压器T1第二副边绕组的异名端相连，开关管M2的漏极与变压器T2原边绕组的异名端相连，开关管M2的栅极与变压器T1第二副边绕组的同名端相连；在开关管M1的漏极与变压器T2原边绕组的异名端的接点间有第一RCD箝位电路；在开关管M2的源极与变压器T2原边绕组的同名端的接点间有第二RCD箝位电路；变压器T2的副边主绕组与主输出电路相连，主输出电路与变压器T1的原边绕组之间设有隔离与PWM控制电路；变压器T2的副边辅助绕组与辅助输出电路相连，所述的辅助输出电路包括一饱和电抗器SR和一磁控电路，饱和电抗器SR和磁控电路配合实现对辅助输出电压的闭环反馈调节。

【技术特征摘要】
1.一种高效率高精度的多输出开关变换器，其特征在于：包括直流电源Vs，变压器T1、
T2，开关管M1、M2，开关管M1的漏极与直流电源Vs的正极相连，开关管M1的源极分别
与变压器T1第一副边绕组的异名端、变压器T2原边绕组的同名端相连，开关管M1的栅极
与变压器T1第一副边绕组的同名端相连；开关管M2的源极分别与直流电源Vs的负极、变
压器T1第二副边绕组的异名端相连，开关管M2的漏极与变压器T2原边绕组的异名端相连，
开关管M2的栅极与变压器T1第二副边绕组的同名端相连；在开关管M1的漏极与变压器
T2原边绕组的异名端的接点间有第一RCD箝位电路；在开关管M2的源极与变压器T2原边
绕组的同名端的接点间有第二RCD箝位电路；变压器T2的副边主绕组与主输出电路相连，
主输出电路与变压器T1的原边绕组之间设有隔离与PWM控制电路；变压器T2的副边辅助
绕组与辅助输出电路相连，所述的辅助输出电路包括一饱和电抗器SR和一磁控电路，饱和
电抗器SR和磁控电路配合实现对辅助输出电压的闭环反馈调节。
2.根据权利要求1所述的一种高效率高精度的多输出开关变换器，其特征在于：所述的
第一RCD箝位电路由复位电阻R1和箝位电容C1并联后再与二极管D1串联而成，二极管
D1的正极接于变压器T2原边绕组的异名端；所述的第二RCD箝位电路由复位电阻R2和箝
位电容C2并联后再与二极管D2串联而成，二极管D2的负极接于变压器T2原边绕组的同
名端。
3.根据权利要求2所述的一种高效率高精度的多输出开关变换器，其特征在于：所述的
主输出电路包括二极管D3、D4，电感L1，电容C3和电阻RL1，二极管D3的正极与变压器
T2副边主绕组的同名端相连，二极管D3、电感L1和电阻RL1依次串联，电阻RL1的另一
端与变压器T2副边主绕组的异名端相连，电容C3并联于电阻RL1两端，二极管D4的正极
与变压器T2副边主绕组的异名端相连，二极管D4的负极与二极管D3的负极相连。
4.根据权利要求3所述的一种高效率高精度的多输出开关变换器，其特征在于：所述的
辅助输出电路中饱和电抗器SR的同名端与变压器T2副边辅助绕组的同名端相连，饱和电抗
器SR的异名端与二极管D5的正极相连，二极管D5、电感L2和电阻RL2依次串联，电阻
RL2的另一端与变压器T2副边辅助绕组的异名端相连，电容C4并联于电阻RL2的两端，二
极管D6的正极与变压器T2副边辅助绕组的异名端相连，二极管D6的负极与二极管D5的
负极相连；所述磁控电路的N1节点与二极管D7的正极相连，二极管D7的负极接饱和电抗
器SR的异名端，磁控电路的N2节点与变压器T2副边辅助绕组的异名端相连，磁控电路的
N3节点与电感L2相连。
5.根据权利要求4所述的一种高效率高精度的多输出开关变换器，其特征在于：所述的
磁控电路包括电阻R3、R4、R5，电容C5、C6、稳压二极管D8和运算放大器U1，电阻R5

\t和稳压二极管D8组成稳压电路，提供参考电压Vr给运算放大器U1正输入端，磁控电路应
满足以下关系：
V n 1 - V r V n 3 - V r = - R 4 + 1 SC 6 ...

【专利技术属性】
技术研发人员：宁平华，吴彩林，张庆丰，夏兴国，周敏，黄传球，
申请(专利权)人：马鞍山职业技术学院，
类型：发明
国别省市：安徽;34