一种上电时序可控的多路输出直流-直流变换器制造技术

为了解决以往多路输出DC/DC变换器存在的稳压精度低、上电时序难以控制的问题，本发明专利技术提给出了一种上电时序可控的多路输出DC/DC变换器开关电源的拓扑架构，采用本发明专利技术的多路输出DC/DC变换器开关电源具备每路输出电压均独立精确稳压，输出电压上电时序可控制的优点。此外，本发明专利技术的多路输出DC/DC变换器开关电源还具有电路简单可靠、元器件数量少等优点，可应用于对输出电压精度和上电时序有较高要求的用电设备中。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及开关电源领域，尤其涉及一种可控制输出电压上电时序的多路输出直流-直流变换器。 
技术介绍
目前的电子设备对开关电源的供电品质要求越来越严格，例如对于多路输出的供电电源，经常要求其每路的输出电压均需达到1%的稳定度。同时对输出电压的上电时序也有明确的要求，例如对于一个+3.3V、5V以及±12V的四路输出电源系统，要求其+3.3V内核供电电压要最先启动，其次是-12V供电电压，随后才是+5V和+12V才陆续启动。专利文献1（中国专利公开号：CN101521460A一种多路输出直流-直流变换器）应用于大功率输出场合，通过移相调节实现了软开关，使得电源的效率高、结构简单。但是并不涉及中小功率的多路输出电源，也不涉及多路输出上电时序控制电路，以及达到每路输出均能精确稳压的系统结构。专利文献2（中国专利公开号：CN101197540A一种直流变换器）通过加入软开关技术和同步整流技术，使电源的效率高、动态响应速度快、纹波小，EMC性能好，同时减少了磁性元件的数量，提高功率密度。但是，该文献针对的是单路输出的电源，且其中涉及的时序控制电路，主要是进行PWM信号的移相控制。专利文献3（中国专利公开号：CN101345479A，无光耦隔离的数字DC/DC反激变器及控制方法）虽然涉及到多路输出，但是，没有上电时序控制电路，无法控制多路输出中每一路建立的时序。由上面的分析可见，传统的单芯片控制多路输出DC/DC变换器由于系统中只有一个主PWM控制开关，因此多路输出电压只能同时建立，无法实现上电时序控制。如果要实现多路输出电压的上电控制，只能采用多个独立的DC/DC变换器组合在一起，再分别控制其启动时间。这会导致整个电源电路过于复杂，不适合应用在尺寸和重量都受到较严格限制的中小功率DC/DC变换器中。多个独立的DC/DC变换器组合在一起还要考虑同步、拍频干扰等问题，增大了设计的复杂度。 
技术实现思路
              为了解决以往多路输出DC/DC变换器存在的稳压精度低、上电时序难以控制的问题，本专利技术提出了一种适用于多路输出DC/DC直流变换器开关电源，具备每路输出电压均独立精确稳压，输出电压上电时序可控制的优点。为了达到上述目的，本专利技术采取了以下技术方案：一种上电时序可控的多路输出直流-直流变换器，包括前级DC/DC变换器拓扑电路、时序控制电路2至n、后级稳压电路2至n，上述三部分电路以级联的形式连接；所述前级DC/DC变换器拓扑电路将输入电压转化为与其隔离的多路输出的前级电压1至前级电压n；其中前级电压1是主输出电压，前级DC/DC变换器拓扑电路对前级电压1采样，并完成闭环控制，且此路输出电压是最先建立的；所述时序控制电路2至n分别连接前级电压2至n，通过对所述时序控制电路参数的设定使经过时序控制电路之后的各路输出电压分别滞后于前级电压1一定的时间；所述后级稳压电路2至n分别连接所述时序控制电路2至n，将稳定度较低的前级电压稳定至预定的稳定度，作为最终的输出电压2至n。进一步地，所述前级DC/DC变换器拓扑电路根据输入电压的大小、输出功率的大小、体积重量、效率的要求进行选择，采用正激、反激或者推挽拓扑电路。进一步地，对于小功率应用场合所述前级DC/DC变换器拓扑电路采用由单PWM控制的前级DC/DC变换器拓扑电路。进一步地，所述时序控制电路由开关管Q1、Q2及其外围电路构成; 开关管Q1由参考电压控制触发导通，通过并联电容，使得Q1缓慢导通；Q1导通后触发Q2导通，通过并联电容，使得Q2缓慢导通；Q2完全导通之后，输入电压才逐渐建立起来。其中，参考电压为连接到Q2前端的输入电压，或者是外部控制信号，或者是电源内部的一个参考电平。本专利技术的有益效果是：本专利技术解决了以往多路输出DC/DC变换器存在的稳压精度低、上电时序难以控制的问题，本专利技术的多路输出DC/DC直流变换器开关电源，具备每路输出电压均独立精确稳压，输出电压上电时序可控制的优点。此外，本专利技术的多路输出DC/DC直流变换器开关电源还具有电路简单可靠、元器件数量少等优点，可应用于对输出电压精度和上电时序有较高要求的用电设备中。 附图说明图1是本专利技术的上电时序可控的多路输出直流-直流变换器的框图；图2是本专利技术的多路输出直流-直流变换器中时序控制电路的第一实施例电路图；图3是图2的时序控制电路的几个关键点的波形图；图4是本专利技术的多路输出直流-直流变换器中时序控制电路的第二实施例电路图。  具体实施方式下面结合附图说明及具体实施方式对本专利技术进一步说明。如附图1，本专利技术的上电时序可控的多路输出直流-直流变换器可分为三个部分，三部分电路以级联的形式连接：第一部分是一个由单PWM控制芯片控制的前级DC/DC变换器拓扑电路，它的功能是将输入电压转化为与其隔离的多路输出的前级电压1至前级电压n。其中前级电压1也是主输出电压，前级DC/DC变换器拓扑电路对前级电压1采样，并完成闭环控制，使得前级电压1的稳定度达到1%，并且此路输出电压是最先建立的。采用单PWM控制芯片的前级DC/DC变换器拓扑电路可以降低设计复杂度、减少器件数量，适用于中小功率的开关电源。前级电压2至n是耦合控制的，因此其稳定度无法达到1%，建立时间与前级电压1一致。第二部分为时序控制电路2至n，通过电路参数的设定使经过时序控制电路之后的各路输出电压分别滞后于前级电压1一定的时间。通过此部分电路实现对前级电压2至前级电压n建立时序上的控制。第三部分为后级稳压电路2至n，它可以将稳定度较低的前级电压稳定至1%的稳定度，作为最终的输出电压2至n。其中，前级DC/DC变换器拓扑电路可根据输入电压的大小、输出功率的大小、体积重量、效率等方面的要求进行选择，例如正激、反激、推挽拓扑等。对于小功率应用场合可以采用单PWM控制的多路输出拓扑。附图2给出了本专利技术的多路输出DC/DC变换器的第二部分——时序控制电路的一个具体实施例，它主要由开关管Q1、Q2及其外围电路构成。Q1由参考电压控制触发导通，此参考电压可以连接到Q2前端的输入电压，也可以是外部控制信号，或者是电源内部的一个参考电平。设置参考电压值相同可以确保多路输出的上电时序更为精确。参考电压通过电阻R1和R2进行分压，产生能够触发Q1导通的电平。C1与R2并联，由于C1的存在，R2两端的电压是一个缓慢建立的过程，因此Q1也会在参考电压给入后延迟一段时间才会导通。Q1导通后会使R4接地，从而触发Q2导通，设定R5和R4的阻值，使其可以可靠触发Q2导通。C2与R5并联，由于C2的存在R5的电压也是缓慢建立的，从而使Q2缓慢导通，达到了软启动的目的。Q2完全导通之后，输入电压才逐渐建立起来。附图3给出了附图2电路中各关键点的波形示意图。可以看出输出电压与输入电压的时序关系，通过调节R1、R2、C1以及R4、R5、C2的值可以控制输出电压的延时时间t1和建立时间t2。Q1和Q2可根据电路的实际需要选本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种上电时序可控的多路输出直流‑直流变换器，其特征在于，所述多路输出直流‑直流变换器包括前级DC/DC变换器拓扑电路、时序控制电路2至n、后级稳压电路2至n，上述三部分电路以级联的形式连接；所述前级DC/DC变换器拓扑电路将输入电压转化为与其隔离的多路输出的前级电压1至前级电压n；其中前级电压1是主输出电压，前级DC/DC变换器拓扑电路对前级电压1采样，并完成闭环控制，且此路输出电压是最先建立的；所述时序控制电路2至n分别连接前级电压2至n，通过对所述时序控制电路参数的设定使经过时序控制电路之后的各路输出电压分别滞后于前级电压1一定的时间；所述后级稳压电路2至n分别连接所述时序控制电路2至n，将稳定度较低的前级电压稳定至预定的稳定度，作为最终的输出电压2至n。

【技术特征摘要】
1.一种上电时序可控的多路输出直流-直流变换器，其特征在于，所述多路输出直流-直流变换器包括前级DC/DC变换器拓扑电路、时序控制电路2至n、后级稳压电路2至n，上述三部分电路以级联的形式连接；所述前级DC/DC变换器拓扑电路将输入电压转化为与其隔离的多路输出的前级电压1至前级电压n；其中前级电压1是主输出电压，前级DC/DC变换器拓扑电路对前级电压1采样，并完成闭环控制，且此路输出电压是最先建立的；所述时序控制电路2至n分别连接前级电压2至n，通过对所述时序控制电路参数的设定使经过时序控制电路之后的各路输出电压分别滞后于前级电压1一定的时间；所述后级稳压电路2至n分别连接所述时序控制电路2至n，将稳定度较低的前级电压稳定至预定的稳定度，作为最终的输出电压2至n。
2.根据权利要求1所述的多路输出直流-直流变换器，其特征在于：所述前级DC/DC变换器拓扑电路根据输入电压的大小、输出功率的大小、体积重量、效率的要求进行选择，采用正激、反激或者推挽拓扑电路。
3.根据权利要求1所述的多路输出直流-直流变换器，其特征在于：对于小功率应用场合所述前级DC/DC变换器拓扑电路采用由单PWM控制的前级DC/DC变换器拓扑电路。
4.根据权利要求1所述的多路输出直流-直流变换器，其特征在于：所述时序控制电路由开关管Q1、Q2及其外围电路构成; 开关管Q1由参考电压控制触发导通，通过并联电容，使得Q1缓慢导通；Q1导通后触发Q2导通，通过并联电容，使得Q2缓慢导通；Q2完全导通之后，输入电压才逐渐建立起来。
5.根据权利要求4所述的多路输出直流-直流变换器，其特征在于：参考电压为连接到Q2前端的输入电压，或者是外部控制信号，或者是电源内部的一个参考电平。
6.根据权利要求5所述的多路输出直流-直流变换器，其特征在于：开关管Q1为NPN三极管，开关管Q2为P沟道MOSFET管；R1的一端接参考电压，另一端接R2，R2的一端接R1，另一端接地；参考电压经过电阻R1、R2的分压，R2的一端与Q1基极相连，另一端接地，电容C1与R2并联，Q1的发射极接地；Q2的源极与输入电压相连，漏极与输出电压相连，栅极通过电阻R4与Q1的集电极相连；...

【专利技术属性】
技术研发人员：佟强，王磊，王晨，
申请(专利权)人：深圳航天科技创新研究院，
类型：发明
国别省市：广东;44