一种变换器反馈控制电路及包含该电路的变换器的制作方法

本实用新型涉及变换器的反馈控制，特别涉及相互隔离的多路输出的变换器的反馈控制。

背景技术：

目前，广泛应用的开关电源拓扑主要有单端反激式、单端正激式、半桥式、全桥式、推挽式等类型。多路输出电源大多采用其中一路作为主路进行反馈，而其它为辅路输出工作于开环状态。辅路输出的开环并不意味着没有稳压，只是以增加TVS管和假负载的形式和通过变压器的耦合去对辅路输出进行稳压。由于辅路并不像主路一样，辅路缺少了精密稳压源对输出的监控，因此辅路的负载调整率和电压精度都不能得到保证。当主路输出重载并且辅路输出轻载时，辅路输出电压会因为实际占空比比它自身需要的占空比大而升高。反之，当主路输出轻载而辅路输出重载时，辅路输出电压会降低。因此，当主辅路的负载变化比较大时会使得辅路的输出电压变化范围变宽，甚至使得辅路输出的下一级电路不能正常工作。虽然，把多路输出的扰动信号进行加权运算的思想早被提出，但都应用在多路输出共地的情况，对于相互隔离的多路输出，则无法应用现有技术来提高辅路输出的负载调整率和电压精度。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型提供一种反馈控制电路及包含该电路的变换器，该反馈控制电路能解决上述传统技术的负载调整率差和电压精度差的问题，缩小输出电压的变化范围，使得相互隔离的多路输出变换器辅路输出更加稳定。

为实现上述目的，本实用新型提供一种变换器反馈控制电路，包括：n个子反馈单元和加权运算单元，n为＞1的自然数；各子反馈单元均包括一个反馈输入端和一个扰动信号端；加权运算单元包括n个信号输入端和一个信号输出端；各子反馈单元用于采集变换器对应各路的输出电压，并输出采样电压至加权运算单元各对应的信号输入端；加权运算单元用于对各采样电压进行加权求和，并输出反馈控制量。

作为各子反馈单元的一种具体的实施方式，包括一个精密稳压源、一个光电耦合器和四只电阻；第二只电阻的一端通过第三只电阻接对应路的输出地；第二只电阻的另一端通过第一只电阻与光电耦合器的发光二极管阳极连接；光电耦合器的发光二极管的阴极与精密稳压源的阴极连接；精密稳压源的阳极接对应路的输出地；精密稳压源的控制端与第二只电阻和第三只电阻的公共连节点连接；第一只电阻与第二只电阻的公共连接节点作为该子反馈单元的反馈输入端；光电耦合器的光敏三极管的集电极与一个基准电压源连接；光电耦合器的光敏三极管的发射极通过第四只电阻接输入地并以发射极与第四只电阻的公共连接节点作为该子反馈单元的扰动信号端。

作为加权运算单元的一种具体的实施方式，包括一个同相加法器与一个三极管，同相加法器的同相输入端同时作为加权运算单元的各信号输入端，同相加法器的反相输入端接输入地，同相加法器的输出端连接三极管的基极，三极管的发射极接输入地，三极管的集电极作为加权运算单元的信号输出端。

作为同相加法器的一种具体的实施方式，包括一个运算放大器和4+n只电阻，子反馈单元1的信号扰动端1通过第1只电阻与运算放大器的同相输入端相接，……，子反馈单元n的信号扰动端n通过第n只电阻与运算放大器的同相输入端相接；第1只电阻至第n只电阻的公共连接节点通过第n+1只电阻接输入地；运算放大器的反相输入端通过第n+2只电阻接输入地；运算放大器的输出端通过第n+3只电阻与三极管的基极相接；运算放大器的输出端通过第n+4只电阻与运算放大器的反相输入端相接。

本实用新型提供包含上述反馈控制电路的变换器为：各子反馈单元的反馈输入端与变换器主功率电路单元的各输出端一一对应相连，加权运算单元的信号输出端与主功率电路单元的控制端相连。

本实用新型的实用新型构思如下：

与传统技术的只对一路输出进行闭环反馈相比，本实用新型提供的相互隔离的多路输出反馈方式，是把所有输出路的扰动信号以加权运算的方式，进行闭环反馈。每一路输出的扰动误差被加权求和后得出一个包含各路反馈信息的反馈控制量，该反馈控制量被输出至主功率电路单元的控制器，主功率电路单元的控制器输出能够使得每一路都获得相应精确度较高的PWM信号。所有的输出路可以像上述的传统技术的主路一样，得到了监控。因此，所有输出路的负载调整率和电压精度得到了一定的保证。

术语解释：

加权求和：若n个数x1、x2，……、xn的权分别为k1、k2、……、kn，那么x1*k1+x2*k2+……+xn*kn就叫做这n个数的加权求和，n为＞1的自然数，本申请中k1至kn为正数即可，k1至kn之和可以大于1。

本实用新型通过采用加权运算单元与变压器输入原边共地，以及多个光耦进行隔离反馈的方式，使得相互隔离的多路之间分别实现稳压输出。

本实用新型的有益效果为：1)能提高相互隔离的多路输出变换器每一路的电压精度、负载调整率；2)能改善辅路输出的纹波噪声。

附图说明

图1为本实用新型的反馈控制电路连接框图；

图2为包含本实用新型反馈控制电路基于单端反激拓扑的隔离型两路输出变换器电路图；

图3为同相加法器的原理图。

具体实施方式

图1示出的为本实用新型的反馈控制电路连接框图，该反馈控制电路包括：子反馈单元1至自反馈单元n，以及加权运算单元；子反馈单元1包括反馈输入端1和扰动信号端1，……，子反馈单元n包括反馈输入端n和扰动信号端n；加权运算单元包括信号输入端1至信号输入端n，以及一个信号输出端；各子反馈单元的反馈输入端用于与变换器主功率电路单元的输出端1至输出端n一一对应相连，各子反馈单元的扰动信号端与加权运算单元的各信号输入端一一对应相连，加权运算单元的信号输出端用于与主功率电路单元的控制端相连。

为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现以单端反激两路输出电路作为实施例说明。

图2示出了包含本实用新型反馈控制电路基于单端反激拓扑的隔离型两路输出变换器的原理框图，遵循上述图1的连接关系，现把第一输出路命名为输出a路，第二输出路命名为输出b路。

上述的单端反激两路输出变换器的控制模块采用通用的控制器，如可采用Intersil公司的型号为ISL6840的控制器，并把控制模块的反馈控制脚(该脚的电压能实现控制占空比)引出作为主功率电路单元的控制端。

图2包含两路输出a、b，以及两个子反馈单元；与输出端a相连的子反馈单元命名为子反馈单元a，与输出端b相连的子反馈单元命名为子反馈单元b；a路输出由输出端a和地GND-1输出该路电压，b路输出由输出端b和地GND-2输出该路电压。

子反馈单元a包括一个精密稳压源U1a、一个光电耦合器OCa和四个电阻，分别是电阻R1a、R2a、R3a和R4a。其中，电阻R2a的一端通过电阻R3a接地GND-1；电阻R2a的另一端通过电阻R1a与光电耦合器OCa的发光二极管阳极连接。光电耦合器OCa的发光二极管的阴极与精密稳压源U1a的阴极连接。精密稳压源U1a的阳极接地GND-1。精密稳压源U1a的控制端与电阻R2a和电阻R3a的公共连节点连接。电阻R1a与电阻R2a的公共连接节点作为子反馈单元a的反馈输入端a，并与输出端a连接；光电耦合器OCa的光敏三极管的集电极与一个基准电压源Vref连接；光电耦合器OCa的光敏三极管的发射极通过电阻R4a接地并以发射极与电阻R4a的公共连接节点作为扰动信号端a。

子反馈单元b跟子反馈单元a类似，包括一个精密稳压源U1b、一个光电耦合器OCb和四个电阻，分别是电阻R1b、R2b、R3b、R4b。其中，电阻R2b的一端通过电阻R3b接地GND-2；电阻R2b的另一端通过电阻R1b与光电耦合器OCb的发光二极管阳极连接。光电耦合器OCb的发光二极管的阴极与精密稳压源U1b的阴极连接。精密稳压源U1b的阳极接地GND-2。精密稳压源U1b的控制端与电阻R2b和电阻R3b的公共连节点连接。电阻R1b与电阻R2b的公共连接节点作为子反馈单元b的反馈输入端b，并与输出端b连接；光电耦合器OCb的光敏三极管的集电极与一个基准电压源Vref连接；光电耦合器OCb的光敏三极管的发射极通过电阻R4b接地并以发射极与电阻R4b的公共连接节点作为扰动信号端b。

加权运算单元由同相加法器与一个三极管Q2组成。同相加法器包括一个运算放大器U2和六个电阻，分别是电阻R5、R6、R7、R8、R9、R10。其中，子反馈单元a的信号扰动端a通过电阻R6与运算放大器U2的同相输入端相接；子反馈单元b的信号扰动端b通过电阻R5与运算放大器U2的同相输入端相接；电阻R6与电阻R5的公共连接节点通过电阻R7接地GND。运算放大器U2的反相输入端通过电阻R8接地GND。运算放大器U2的输出端通过电阻R9与三极管Q2的基极相接。运算放大器U2的输出端通过电阻R10与运算放大器U2的反相输入端相接。三极管Q2的发射极接地GND。三极管Q2的集电极作为加权运算单元的信号输出端并与控制模块的反馈控制脚，即主功率电路单元的控制端相接。

结合图2所示具体电路讲述其工作过程如下：

变换器上电后，输出a路的电压逐渐上升，通过采样电阻R2a、R3a进行采样后，输入精密稳压源U1a中。采样后的的电压与精密稳压源U1a内部的参考电平进行比较，使得精密稳压源U1a的阴极电位出现变化，改变通过光耦OCa的发光二极管的电流Ica。因此，通过光耦OCa的内部光敏三极管的电流同样发生变化，使得R4a的压降出现变化，可通过下文的公式一得到工作原理所述的输出a路的扰动误差uca。扰动误差uca通过电阻R6进入同相加法器U2进行加权运算。

变换器上电后，相应的，输出b路的电压逐渐上升，通过采样电阻R2b、R3b进行采样后，输入精密稳压源U1b中。采样后的的电压与精密稳压源U1b内部的参考电平进行比较，使得精密稳压源U1b的阴极电位出现变化，通过改变光耦OCb的发光二极管的电流Icb。因此，通过光耦Ocb的内部光敏三极管的电流同样发生变化，使得R4b的压降出现变化，可通过下文的公式二计算得到输出b路的扰动误差ucb。扰动误差ucb通过电阻R5进入同相加法器U2进行加权运算。

假设光耦OCa、OCb为同一型号，并且电流传输比皆为k，光耦OCa的发光二极管中流过的电流变化值为ΔIca，光耦OCa的发光二极管中流过的电流变化值为ΔIcb。

则有：

uca＝k△Ica................................公式一

ucb＝k△Icb................................公式二

如图3所示，根据同相加法器的电路原理可以得到以下公式：

根据公式三，电阻R5、R6、R7的取值设计会影响输出a路、b路的扰动误差的权重比例。电阻R8、R10则影响运放的输出电压幅值大小。运放的输出电压ucontrol通过电阻R9加到三极管Q2的基极，直接控制三极管Q2基极电流，影响三极管Q2集电极与发射极之间的电流。三极管Q2集电极与发射极之间的电流作用于控制器反馈控制脚，影响反馈控制脚电平幅值；控制器根据反馈控制脚电平幅值控制占空比大小，进而控制输出电压，保证每一路的输出电压精度。

虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本实用新型，本实用新型所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本实用新型的精神和范围内，可做各种的更动与润饰。因此，本实用新型的保护范围当时权利要求书所界定者为准。