一种通过自耦线圈实现辅助输出的buck电源的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及的是一种开关电源技术领域的电路，具体是指一种相对成本较低又需要多路输出的开关电源电路，尤其涉及一种以buck型开关电源作为电源电路的主输出，以中间抽头的方式实现储能电感，以与主输出储能电感自耦的线圈实现辅助的反激电源电路输出。
【背景技术】
[0002]buck型开关电源是现代电力电子技术中一种常用的电能变换方法，主要应用于计算机、精密测量仪器、通讯系统等高性能DC-DC直流开环电源中，他是现代电能变换中的一种重要方法，具有相对成本较低、电路结构简单的特点。
[0003]目前的开关电源拓扑中，正激式电路、反激式电路、推挽式电路、半桥电路、全桥电路都可以实现多路的直流电源输出，但是这几种电路的相对成本较高。使用buck型开关电源电路虽然成本较低，但是难于实现多路输出的辅助电源。
[0004]在开关电源电路中采用自耦升压的技术可以避免变压器式升压电源电路较大的耦合电感的尺寸，降低相对成本，同时也可以避免L-C耦合式或者开关式电容开关电源电路受寄生参数影响较大的问题，提升了开关电源电路的效率。这种反激式的开关电源电路具有结构简单、体积小、升压速度快且升压比大、铜耗和铁耗少、漏磁少等优点。但是这种电路同样难于在buck型开关电源电路的基础上实现。
【发明内容】
[0005]本发明提供一种通过自耦线圈实现辅助电源输出的buck型开关电源电路，以解决现有的多路输出的开关电源电路和升压式变换的开关电源电路普遍相对成本较高和现有的buck型开关电源电路难于提供多路电源输出以及不能实现升压式变换的问题。
[0006]本发明提供了一种带有辅助输出的buck型开关电源电路，包括作为电源电路主输出的buck型开关电源电路和由主输出控制且与其共地的在主输出线圈基础上通过自耦升压方式实现的反激开关电源电路。
[0007]其中，buck型开关电源电路包括输入滤波电容C2、整流开关管Ql、续流二极管D1、输出滤波电容C1、储能电感、控制电路、分压采样电阻Rl和R2，所述储能电感由中间抽头的电感实现。整流开关管Ql与输出电压Vol串联，它的导通时间与开关周期的比值，决定了输出电压Vol的大小，控制电路通过采样电阻R2上分得的电压，调整Ql导通时间与开关周期的比值，从而稳定Vol的输出。续流二极管Dl负责在整流开关管关断时保持用电电路中有持续的电流通过，此外，它还负责钳位整流开关管的漏极的电位，进而防止整流开关管被烧毁。控制电路包括误差放大器、PWM比较器、电流放大器、低压启动控制等部分。
[0008]与主输出串联的辅助反激开关电源电路，包括输入滤波电容C2、储能电感、整流二极管D2、输出滤波电容C3、控制电路是与主输出电路共用的。整流二极管D2和输出滤波电容C3将耦合电感输出的电压整流，得到与主输出共地的辅助电源电路。
[0009]作为本发明的进一步改进，所述储能电感为中间抽头的电感。
[0010]本发明的有益效果是:通过上述方案，电源电路的主输出采用的buck型电路，在保证相对成本较低的基础上，把普通buck型拓扑中的储能电感改为中间抽头的电感,实现了与主输出串联的反激型电源拓扑。电路结构简单、元器件用量少，可以应用于需要多路输出且对成本都有要求的情况。
【附图说明】
[0011]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的使用方式。在附图中:
[0012]图1为本发明的一个通过自耦线圈实现辅助电源输出的buck型开关电源实施例1的电路图；
[0013]图2为本发明的一个带有多路自耦升压反激输出的buck型开关电源实施例2的电路图；
[0014]图3为本发明的一个通过磁耦合实现反馈的实施例3的电路图。
【具体实施方式】
[0015]为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合本发明实施例附图，对本发明实施例中的技术方案做进一步清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明实施例的一种，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0016]图1为本发明的一个带有辅助输出的buck型开关电源电路实施例的电路图，如图1所示，该电路包括作为电源电路主输出的buck型开关电源电路和由主输出控制的与主输出串联的自耦升压辅助反激电源电路。
[0017]具体的，主输出buck型开关电源电路通过从输出端引出的反馈电压信号控制开关管Ql的通断时间，可以按工作过程分为两个阶段。
[0018]开关管Ql导通时，开关导通时输入电压加到由储能电感的NI段和输出电容Cl组成的LC滤波电路上，储能电感NI段上的电流以固定斜率线性上升，加在NI段两端的电压是Vin-Vol。在这个过程中，输入的能量一部分用于输出，一部分存储在储能电感的NI段上面。电流环路包括输入电压的正端、开关管Q1、储能电感的NI段、负载。
[0019]当开关断开时，由于电感线圈中的磁通不能突变，中间抽头电感的NI段电流通过续流二极管Dl续流，实现了对原先流过开关管电流的续流，电感中的电流以固定斜率下降。此时，储能电感的I端口的电位被钳位在比地电位低一个续流管的导通压降，NI段2端口的电位通过滤波电容Cl的稳压作用稳定在Vol，所以NI段在Ql关断时间内两端的电压是-0.4-Vol。同时，储能电感中的一部分能量向负载释放，还有一部分能量通过磁耦合的方式转移到储能电感的N2段。续流电流环包括:续流二极管D1、储能电感的NI段、负载。当开关再次导通时，续流二极管Dl迅速关断，电流从输入端和开关管Ql流过。
[0020]无论Ql断开还是导通，主输出电压Vol都由控制电路通过采样反馈回的电压信号来调整，不依赖于输入电压Vin。
[0021]假设储能电感NI段和N2段线圈的匝数分别是nl和n2。
[0022]由主输出控制且与其串联的反激开关电源电路在开关管Ql导通时，储能电感N2段两端的感应电压是(