[發明專利]基于功率分配控制的多路輸出反激變換器設計方法

有效

• 申請號: 201410103195.2
• 申請日: 2014-03-19
• 公開（公告）號: CN103840668A
• 公開（公告）日: 2014-06-04
• 發明（設計）人: 程紅麗;吳軍營
• 申請（專利權）人: 西安科技大學
• 主分類號: H02M3/28
• 分類號: H02M3/28
• 代理公司: 西安文盛專利代理有限公司 61100
• 代理人: 佘文英

技術領域

本發明涉及開關電源設計領域，具體來說就是一種設計多路輸出反激式開關電源的新方法。

背景技術

反激變換器由于其體積小、重量輕、結構簡單而廣泛應用于電源場合，一般情況下，多路輸出反激變換器中只對主路輸出進行反饋控制使得主路在電壓突變或負載變化的情況下都能夠穩定輸出，而輔路保持開環；對主路的閉環反饋調節會直接影響到輔路輸出的電壓精度，就會出現交叉調整率的問題，它使得電源的穩定性變差。

多路輸出反激變換器的實現關鍵是解決多路輸出之間交叉調整率的問題，否則電源的性能將會受到極大的影響。在這方面，已有的方法通過電壓加權反饋控制控制、變壓器各繞組耦合、鉗位電路的設計等方法來改善交叉調整率。

加權電壓控制是將輸出各路的電壓按一定規則以一定比例相加反饋到輸入端，去控制主開關管開通與關斷的時間，這樣使得輔助回路的輸出電壓也能在一定程度上調整控制脈沖占空比，從而提高了交叉調整率。

在設計開關電源中，高頻變壓器參數的選擇對開關電源的性能影響很大，對于多路輸出電源其輸出阻抗的大小直接決定了輸出電壓的變化，輸出阻抗與繞組間的漏感成正相關，而且初、次級的繞組的耦合緊密程度對輸出阻抗也有很大影響，并且輸出電流較大的繞組要與初級緊密耦合，這些都會有助于交叉調整率的提高。

變壓器漏感的存在會使得變壓器電壓產生尖峰，這種尖峰對反激變換器會直接引起輔助輸出輕載時電壓上升，若果能保持鉗位電壓的大小略高于次級反射電壓，則反激變換器的交叉調整將會很大程度上得到改善。這種鉗位電路一般是在初級繞組并上RC充放電回路，這種方法會引起電路損耗變大，或者采用LCD鉗位電路。從而在一定程度上改善了交叉調整率。

以上各種方法均是只能在一定程度上改善交叉調整率，并不能從根本上解決交叉調整率的問題。

發明內容

本發明的目的是提供一種基于功率分配控制的多路輸出反激變換器設計方法，該方法能夠同時滿足每一路輸出電壓的穩定輸出，從根本上解決了交叉調整率的問題。

用于實現上述目的的技術方案是：一種基于功率分配控制的多路輸出反激變換器設計方法，其特征是

1)要實現基于功率分配的多路輸出反激變換開關電源，首先要通過實時采樣輸出的每一路電壓電流從而得出各路的實時負載電阻大小；

2）再根據每一路額定電壓計算出各路在一個周期中的額定平均功率，從而確定在一個周期中輸入提供給變壓器的平均功率，即輸入總功率等于輸出總功率除以轉換效率；

3）根據所需輸入總功率、工作模式和原邊電感值確定主開關管導通時間長度及占空比，由控制器輸出相應的脈沖控制主開關管的開通與關斷；

4）根據輸入電壓和各路輸出的額定電壓確定變壓器的匝比；

5）根據第一步中確定的每路輸出的額定功率、工作模式和副邊電感值確定副邊整流管的導通時間長度；

6）由控制器提供相同周期、不同相位、不同占空比的驅動脈沖，分別驅動主開關管和各路整流管的開通和關斷，控制在一個周期內輸入總功率和每一路的輸出平均功率，實現無交叉調整的穩壓輸出；

7）為了方便計算和控制，選擇合適的硬件參數使反擊變換器工作在不連續導電模式。

目前已有的改善多路輸出反激變換器的交叉調整率方法有輸出電壓加權控制、變壓器的設計優化、鉗位電路的設計等方法，但是這些方法都是從改善交叉調整率的角度出發，不能從根本上減少誤差，只是對誤差做了均衡，雖然在一定程度上對交叉調整率有所改善，但是并沒有從根本上解決交叉調整率的問題。與已有技術相比，本發明的優點是：（1）多路輸出的每一路電壓輸出都有較高的電壓精度；（2）采用功率分配的控制策略，有效地解決了交叉調整率的問題；（3）結構簡單容易實現。

附圖說明

圖1是本發明實施方案的整機系統原理圖。

圖2是使用Saber進行仿真實驗所得到仿真圖。

圖3是本發明的程序流程圖。

具體實施方式

以下將結合附圖和實例對發明的內容做進一步說明。

如圖1所示，高頻變壓器T1連接在輸入端與兩路輸出端之間，L為原邊電感，L1，L2分別為副邊電感，S1連接在原邊電感與地之間，Us為輸入電壓源，S2連接在L1與電容C1之間，濾波電容C1連接在輸出端與地之間，一路5V輸出端負載RL1連接在輸出端與地之間，S3連接在L2與電容C2之間，輸出濾波電容C2連接在輸出端與地之間，另一路輸出端負載RL2連接在輸出端與地之間。