本發(fā)明屬于電源，涉及一種高效率、高精度隔離型多路輸出電源結(jié)構(gòu)及工作方法。

背景技術：

1、隨著電子技術的發(fā)展，現(xiàn)代各種電子設備日趨復雜，需要的供電電壓從2.5v到12v各異，早期人們將幾個獨立的dc/dc變換器組合在一起獲得多路輸出電源，這種方式不但成本高而且體積龐大，不能滿足現(xiàn)代電子設備模塊化和小型化的需要，因此，多路輸出技術被廣泛采用。小型化多路輸出電源設計方案有單端反激和flybuck兩種。單端反激拓撲結(jié)構(gòu)線路簡單，元器件數(shù)量少，變壓器原邊不需要額外的磁復位電路，能夠滿足小型化的要求。在多路輸出環(huán)境下通常將低壓大電流的一路作為主回路進行反饋，輔路輸出僅通過變壓器匝數(shù)的控制來穩(wěn)壓。如圖1為兩路輸出的單端反激開關電源，vo1為主路輸出，vo2為輔路輸出，當vo1的輸入電壓或負載變化時，通過反饋回路去改變占空比從而使vo1具有較高的穩(wěn)壓精度；而vo2為開環(huán)系統(tǒng)，其輸入電壓或負載發(fā)生變化時不能改變占空比，輸出電壓將發(fā)生漂移，無法滿足高精度輸出電壓的要求。flybuck多路輸出線路方案如圖2所示，可以使用多繞組的變壓器產(chǎn)生多繞組的隔離輸出，具有簡單易用、外部元器件少的特點。flybuck可對一次輸出進行穩(wěn)壓，而二次隔離式輸出可“跟隨”穩(wěn)壓后的一次輸出。輸入輸出電壓占空比以及變壓器漏感等因素會降低二次輸出穩(wěn)壓性能，該方案僅使用于輸入電壓、輸出電壓滿足一定占空比的場合。

2、現(xiàn)有的單端反激多路輸出方案適用于各路負載平衡使用的場合，僅對主路輸出進行反饋控制，其余輸出根據(jù)變壓器繞組電壓平衡關系保持相對穩(wěn)定。當多路負載不平衡時，輔路輸出電壓將出現(xiàn)較大偏差，不能滿足高精度的輸出電壓要求；flybuck多路輸出方案簡單易用，便于小型化集成，但二次輸出穩(wěn)壓性能受輸入輸出占空比、變壓器漏感等因素制約。

技術實現(xiàn)思路

1、針對現(xiàn)有技術中存在的問題，本發(fā)明提供一種高效率、高精度隔離型多路輸出電源結(jié)構(gòu)及工作方法，設計出多路輸出環(huán)境下，各路負載不平衡使用時的線路方案，滿足高精度輸出電壓要求及較好的交叉調(diào)整率，同時考慮產(chǎn)品小型化集成的要求，線路結(jié)構(gòu)要求最簡。

2、本發(fā)明是通過以下技術方案來實現(xiàn)：

3、一種高效率、高精度隔離型多路輸出電源結(jié)構(gòu)，包括，

4、固定占空比輸出的方波電路，開關mos管q1、復位二極管d4、第一變壓器t1、第二變壓器t2、第三變壓器t3以及三路輸出電路單元；

5、所述固定占空比輸出的方波電路與驅(qū)動器u2的一端連接，所述驅(qū)動器u2的另一端與開關mos管q1的柵極連接，所述開關mos管q1的漏極分別與第一變壓器t1、第二變壓器t2和第三變壓器t3的初級繞組一側(cè)的6端連接；

6、所述第一變壓器t1和第二變壓器t2的初級繞組一側(cè)的5端與輸入電壓端vin連接；

7、所述第一變壓器t1、第二變壓器t2和第三變壓器t3的次級繞組側(cè)分別與每一路輸出電路單元的輸入端連接；每一路輸出電路單元的輸出端連接至輸出電壓端；

8、所述第一變壓器t1、第二變壓器t2和第三變壓器t3的初級繞組二側(cè)的2端與復位二極管d4的陽極連接；所述復位二極管d4的陰極與第三變壓器t3的初級繞組一側(cè)的5端連接，所述三路輸出電路單元中設置有同步降壓buck芯片。

9、優(yōu)選的，所述固定占空比輸出的方波電路包括多諧振蕩器u1、外圍電阻以及第一電容c1；

10、所述第一電容c1的一端與輸入電壓端?vin連接，所述第一電容c1的另一端接地gndin；

11、所述多諧振蕩器u1一端與輸入電壓端?vin連接，所述多諧振蕩器u1另一端與驅(qū)動器u2連接；所述多諧振蕩器u1與外圍電阻連接。

12、優(yōu)選的，所述輸出電路單元包括第一路輸出電路單元，第二路輸出電路單元和第三路輸出電路單元；

13、所述第一路輸出電路單元的一端與第一變壓器t1的次級繞組側(cè)連接，所述第一路輸出電路單元的另一端與第一電壓輸出vo1端連接；

14、所述第二路輸出電路單元的一端與第二變壓器t2的次級繞組側(cè)連接，所述第一路輸出電路單元的另一端與第二電壓輸出vo2端連接；

15、所述第三路輸出電路單元的一端與第三變壓器t3的次級繞組側(cè)連接，所述第三路輸出電路單元的另一端與第三電壓輸出vo3端連接。

16、優(yōu)選的，所述第一路輸出電路單元包括第一整流管d1、第一同步降壓buck芯片u3、第一濾波電容c6以及第二電容c12；

17、所述第一整流管d1的陰極與第一濾波電容c6一端和第一同步降壓buck芯片u3連接；

18、第一整流管d1陽極與第一變壓器t1的次級繞組側(cè)的3端連接；所述第一變壓器t1的次級繞組側(cè)4端與第一濾波電容c6另一端、第一同步降壓buck芯片u3、第二電容c12一端以及第一電壓輸出vo1負端連接；所述第一同步降壓buck芯片u3、第二電容c12另一端連接第一電壓輸出vo1正端。

19、優(yōu)選的，所述第二路輸出電路單元包括第二整流管d2、第二同步降壓buck芯片u4、第二濾波電容c7以及第三電容c13；

20、所述第二整流管d2的陰極與第二濾波電容c7一端和第二同步降壓buck芯片u4連接；

21、第二整流管d2陽極與第二變壓器t2的次級繞組側(cè)的3端連接；所述第二變壓器t2的次級繞組側(cè)4端與第二濾波電容c7另一端、第二同步降壓buck芯片u4、第三電容c13一端以及第二壓輸出vo2負端連接；所述第二同步降壓buck芯片u4、第三電容c13另一端連接第二電壓輸出vo2正端。

22、優(yōu)選的，所述第三路輸出電路單元包括第三整流管d3、第三同步降壓buck芯片u5、第三濾波電容c8以及第四電容c14；

23、所述第三整流管d3的陰極與第三濾波電容c8一端和第三同步降壓buck芯片u5連接；

24、所述第三整流管d3陽極與第三變壓器t3的次級繞組側(cè)的3端連接；所述第三變壓器t3的次級繞組側(cè)4端與第三濾波電容c8另一端、第三同步降壓buck芯片u5、第四電容c14一端；以及第三電壓輸出vo3負端連接；所述第三同步降壓buck芯片u5、第四電容c13另一端連接第三電壓輸出vo3正端。

25、優(yōu)選的，所述第一變壓器t1、第二變壓器t2和第三變壓器t3的初級繞組二側(cè)的1端接地。

26、優(yōu)選的，所述多路輸出電源結(jié)構(gòu)采用兩級級聯(lián)結(jié)構(gòu)，第一級實現(xiàn)電源多路低阻抗隔離輸出，第二級實現(xiàn)各路穩(wěn)壓控制。

27、優(yōu)選的，所述多路輸出電源結(jié)構(gòu)采用單端正激拓撲結(jié)構(gòu)。

28、一種高效率、高精度隔離型多路輸出電源結(jié)構(gòu)的工作方法，包括，

29、固定占空比輸出的方波電路經(jīng)驅(qū)動器u2驅(qū)動后，控制開關mos管q1的開通與關斷，

30、當固定占空比輸出的方波電路輸出為高電平時，開關mos管q1導通，第一變壓器t1、第二變壓器t2以及第三變壓器t3的能量由初級繞組側(cè)傳遞到次級繞組側(cè)，次級繞組側(cè)的感應電壓經(jīng)三路輸出電路單元的整流和濾波后，通過同步降壓buck芯片輸出高精度的輸出電壓；

31、當固定占空比輸出的方波電路輸出為低電平時，控制開關mos管q1截止，第一變壓器t1、第二變壓器t2以及第三變壓器t3的同名端為低電平，復位二極管d4導通，第一變壓器t1、第二變壓器t2以及第三變壓器t3的磁芯復位，第一變壓器t1、第二變壓器t2以及第三變壓器t3的次級繞組側(cè)的整流截止，由三路輸出電路單元的同步降壓buck芯片輸出端放電，提供穩(wěn)定的輸出電壓。

32、與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有以下有益的技術效果：

33、本發(fā)明提供一種高效率、高精度隔離型多路輸出電源結(jié)構(gòu)，包括固定占空比輸出的方波電路，開關mos管q1、復位二極管d4、第一變壓器t1、第二變壓器t2、第三變壓器t3以及三路輸出電路單元，三路輸出電路單元中設置有同步降壓buck芯片，采用該線路結(jié)構(gòu)解決了三路輸出間負載不平衡的問題，三路輸出可單獨加載或空載，輸出電壓精度高；后級采用同步降壓buck芯片，轉(zhuǎn)換效率高，產(chǎn)品損耗??；同時線路結(jié)構(gòu)簡化，所用元器件數(shù)量少，便于電路的小型化集成。本發(fā)明根據(jù)單端正激拓撲結(jié)構(gòu)進行改進，省略儲能電感和續(xù)流二極管，采用固定占空比信號驅(qū)動。由于單端正激功率拓撲僅保留輸出整流二極管，當前級功率開關導通時，原邊電源能量首先經(jīng)變壓器繞組耦合，再通過整流二極管直接輸出，具有極小的輸入阻抗，負載變化對該輸出電壓影響最小，特別適用于級聯(lián)拓撲中前級功率輸出。在固定占空比下第一級隔離功率變換的輸出電壓會隨輸入電壓變化，因此采用高效率同步降壓buck芯片進行二次穩(wěn)壓，相比線性穩(wěn)壓具有極高的轉(zhuǎn)換效率。

34、進一步，本發(fā)明采用兩級級聯(lián)結(jié)構(gòu)，第一級實現(xiàn)電源多路低阻抗隔離輸出，第二級實現(xiàn)各路穩(wěn)壓控制，不僅提高了電源管理的效率和穩(wěn)定性，還增強了系統(tǒng)的適應性和可靠性。