多路输出DC/DC变换器的分类_DC/DC变换器的多路输出技术电路图

　　在开关电源中使用多路输出变换器可以降低成本，提高效率。介绍了多路输出DC/DC变换器的分类，并结合几种典型的拓扑结构讨论了变换器多路输出的实现方法和每一种电路的优缺点。指出了变换器多路输出技术的实质和新发展

　　多路输出变换器的分类

　　1）交叉调节式

　　变换器对一路或少数几路输出电压做到精确调节，而其他各路的输出电压的调节精度都较低。

　　2）精确调节式

　　变换器对全部各路输出电压都做到精确调节。

　　带有变压隔离器的DC/DC变换器，其输出与输入由变压器隔离，可以通过增加变压器副边绕组数目的办法来实现多路输出。通常是利用正激型或反激型DC/DC变换器，增加变压器副边绕组数目便可实现多路输出。

　　DC/DC变换器的多路输出技术电路图

　　1、多副边绕组式

　　多副边绕组式是最简单的、应用最早的一种多路输出技术。选择一路输出作为主输出，对其进行闭环负反馈控制，使其达到稳压精度的要求。而其他各路只经整流、滤波输出，稳压精度和纹波等技术指标都较低。

　　2、耦合电感式

　　耦合电感式多路输出DC/DC变换器的原理图如图1所示。图中只画出了两路输出。其输出电压Uo2除由变压器调节外，还受两个耦合电感L1和L2的调节。输出电压Uo1由PWM来控制开关管的关断和导通，以期达到Uo1的稳压精度的要求。由变换器本身引起的Uo1的变化，同样也引起Uo2的变化。对Uo1调节效果，通过变压器和耦合电感器反映到对Uo2的调节效果。这种调节方式，对主输出以外的各路输出电压的稳定性具有一定的改善作用，尤其是各辅助输出的动态响应速度大大提高。但是，变压器和耦合电感器的漏电感与绕组电阻会使各路辅助输出存在较大的交叉调节误差。这就要求各辅助输出的输出电压不能太低，否则交叉调节误差的绝对影响太大。图1中，U。：通过PWM能得到较高的稳压精度，但由于M=1，N=2，不满足M≥N的条件，所以U。：无法得到精确调节。

　　

　　3、电压加权反馈式

　　电压加权反馈式多路输出DC/DC变换器的原理图如图2所示。图中仅画出了两路输出。该电路对变换器的各路输出进行电压加权反馈控制，使各路的输出电压得到一定的调节。通过迭代的方法找出适宜的加权系数，使各路输出电压在设计所限定的范围内变化。如果找不到满意的加权系数，就得降低设计要求，重新选定加权系数。

　　

　　加权反馈式的主要优点是每路俞出的稳压精度都会有所改善，电路的结构也比较简单，辅助输出电压不像耦合电感式那样输出太低，而是可以做到输出电压在5V左右。但是，由于反馈控制信号是每路输出的加权和，所以，所有各路输出都做不到准确调节，它只能通过改变加权系数来改变输出误差在各路输出的分配，而不能消除误差。在图2中，由于M=l，N=2，不满足M≥N的条件，所以每路输出均无法得到精确调节。

　　4、同步整流式

　　同步整流式多路输出DC/DC变换器的原理图如图3所示。各路结构相同，图中仅画出了第i路。其中Vi1为主开关管，Vi2和Vi3为同步整流开关管，T为有i个副边绕组的变压隔离器，Lil为去耦电感，，LioCio为输出滤波器。Vil的控制信号ugVil对输入电压Vcc实施斩波控制，Vi2与Vi1同步，即两个开关管同时导通或关断。Vi3受PWM反馈控制。

　　

　　

　　图4是图3电路的开关管控制信号的时序图。从图中可以看出，在Vil和Vi2同时导通的时段内，有一个时段与Vi3导通相重合，这个重合时段为变换器的死区时间Di。因为在死区时间内，电流iLil通过副边绕组Nis、去耦电感Li1、开关管Vi3和Vi2形成环路，不能将能量传输到负载。因此，改变死区时间Di便可改变第i路的输出电压值。

　　由于每路输出是独立控制的，不存在交叉问题，所以每路输出均可得到精确调节。输出电压可以做得很低，最低可达1V左右。主开关管Vil受变压器T的原边绕组的前馈信号控制，所以对于输入电压的变化，变换器能够有较快的动态响应。该电路的输人和输出之间是隔离的，并且不存在反馈回路，所以其可靠性较高。该电路M=N+1，所以实现每路输出都精确稳压。但是，由于每路输出是独立控制，所以当路数较多时，电路的成本较高。同步整流技术的采用、设计控制电路、降低死区损耗，均使得该电路的设计要求更加严格。这限制了同步整流式多路输出DC/DC变换器在普通开关稳压电源中的应用。

　　5、磁放大器式

　　从20世纪80年代起，高频磁性材料的研发和生产有了飞速的发展，在多路输出高频开关稳压电源中，出现了利用高频可控饱和电感，即磁放大器来调节其中一路的输出。磁放大器式多路输出DC/DC变换器的原理图如图5所示。图中，Uo1为主路输出，用PWM来进行反馈调节。Uo2为辅助输出，用磁放大器进行反馈调节。磁放大器由控制器和饱和电感LT组成，LT的一端接到变压器副边绕组N2，另一端接整流二极管V4，再经L2C2组成的滤波器给负载提供能量。如果LT的磁滞回线具有良好的矩形特性（如图6所示），要求LT用具有较高剩余磁感应强度Br的磁性材料来制作。这样，可将LT视为一个“可控磁开关”。当磁心的工作点沿B-H回线增磁时，“磁开关”相当于开路;当磁心进入饱和状态时，“磁开关”相当于短路。控制器由误差放大器和复位电路组成，误差放大器取样输出电压Uo2的变化，控制“磁开关”LT，而复位电路产生的复位信号崩米便进入饱和的LT复位。这样以来，便可精确调节Uo2。

　　

　　

　　磁放大器式的优点是电路比较简单，可以做到精确调节输出电压。一般用于中电流场合，如几安培到几十安培。但是由于“磁开关”L-r具有非线性特性，控制反馈电路的设计难度较大。在图5所示的电路中，M=2，N=2，可以实现每路输出的精确控制。