一种多路输出的非对称式反激电源

本发明涉及开关电源，具体是一种多路输出的非对称式反激电源。

背景技术：

1、开关电源又称开关变换器，是一种通过高频率开关的通断来转换电能的设备。通过控制功率开关管开通关断的时间占比来调控输出值的大小。开关电源的功率管工作在导通区与截至区，导通时间较小，所以自身散热小，效率有显著提高，保证了系统的高效性和稳定性。且对电网的适应能力也比较高，可以进行ac/dc变换和dc/dc变换。

2、为了满足电子设备多电压等级的需要，开关电源多输出技术一直是研究热点。反激变换器由于结构简单、外围电路元器件少，被广泛应用于中、低功率的开关电源场合。反激变换器是通过变压器把初级侧能量转换到次级侧，然后再经过次级侧整流二极管后输出到外部负载为其供能。由于整流二极管的导通压降，其在整流时会造成一定的功率损耗，特别是在低压大电流输出时，整流损耗更高，这就限制了电源效率的提升。多输出隔离式的开关电源每增加一路输出只需要增加一个高频变压器绕组、后级的整流二极管和lc滤波电路，这样组成的多输出电源系统成本迅速降低、体积也大大减小。对于具有多个输出的反激变换器，通常只有一路输出由反馈控制严格调节。由于隔离式的多路输出电源往往只对主输出回路进行闭环反馈控制，当负载变化时，辅输出回路只能通过变压器的匝比进行稳压控制，得不到精确地反馈控制，导致辅输出回路的电压发生变动。

3、从理论上讲，如果变压器被认为是理想的（漏感和绕组电阻足够低）并且整流管的压降可忽略，那有反馈控制严格调节的主输出路与无反馈控制调节的辅输出路电压之比是稳定的。但是，由于变压器漏感和变换器中其他寄生参数的影响，辅助输出的变化将很大，这就会导致交叉调整率问题的出现。

4、非对称式半桥反激变换器能够在主回路中达成谐振状态，从而实现软开关，减小开关管的损耗，可以极大程度的提升电源的转换效率。

技术实现思路

1、针对上述技术问题，本发明提供了一种多路输出的非对称式反激电源，在基于非对称式半桥反激拓扑结构下增加了额外的输出回路，并提供了一种可以有效减小多路输出电源交叉调整率的控制方法。

2、为实现上述目的，本发明提供以下技术方案：一种多路输出的非对称式反激电源，包括变压器，所述变压器具有一路初级绕组和两路次级绕组；

3、第一电感的一端与所述变压器的初级绕组的一端相连，另一端与第一开关管的源极以及第二开关管的漏极相连；

4、第一电容的一端与所述变压器的初级绕组的另一端相连，另一端与第二开关管的源极以及输入直流电源的参考地相连；

5、第一开关管的漏极与输入直流电源的正极相连；

6、第三开关管的漏极连接于第一路次级绕组的一端，源极与第二电容的一端以及第一路输出的参考地相连；

7、第四开关管的漏极连接于第二路次级绕组的一端，源极与第三电容的一端和第二路输出的参考地相连；

8、控制电路，用于生成分别控制各个开关管的控制信号，其中所述控制电路包括：隔离反馈单元、开关管驱动单元。

9、进一步地，一种多路输出的非对称式反激电源，控制电路包括：

10、隔离反馈单元，用于分别采样所述多路输出电源的各路输出信号，包括：输出电压、输出电流；

11、开关管驱动单元，用于产生控制开关管状态的pwm驱动信号；

12、进一步地，一种多路输出的非对称式反激电源，隔离反馈单元包括：

13、电流采样单元，用于对所述多路输出的非对称式反激电源的输出电流进行采样；

14、电压采样单元，用于对所述多路输出的非对称式反激电源的输出电压进行采样。

15、进一步地，一种多路输出的非对称式反激电源，开关管驱动单元包括：

16、补偿计算单元，用于将所述的隔离反馈单元所采样的信号进行补偿计算；

17、多路互补信号发生单元，用于将所述的补偿计算单元得到的计算结果转换成可以作用于各开关管的互补pwm信号。

18、进一步地，一种多路输出的非对称式反激电源中，补偿计算单元包括：第一限幅器、第二限幅器、参考单元、第二加法器、第三加法器、第一调节器、第二调节器。其中，参考单元与第二加法器的正输入端相连，第二加法器的输出端与第一调节器的输入端相连，第一调节器的输出端与第一限幅器的输入端相连，第一限幅器的输出与第三加法器的负输入端相连，第三加法器的正输入端与所述的电流采样单元的输出相连，第二加法器的负输入端与电压采样单元的输出端相连。

19、进一步地，一种多路输出的非对称式反激电源中，所述的补偿计算单元可以根据输出端数量的增加而增加。

20、进一步地，一种多路输出的非对称式反激电源中，多路互补信号发生单元包括：锯齿波发生器、第一加法器、第一比较器、第二比较器、逻辑异或门和逻辑非门。其中，第一比较器的正输入端与第一限幅器的输出端相连，第一比较器的负输入端与锯齿波发生器的输出端相连，第一比较器的输出端与逻辑异或门的输入端相连，第一加法器的正输入端与第一限幅器的输出端相连，第一加法器的另一正输入端与第二限幅器的输出端相连，第一加法器的输出端与第二比较器的正输入端相连，第二比较器的负输入端与锯齿波发生器的输出端相连，第二比较器的输出端与逻辑异或门的另一输入端相连，逻辑非门的输入端与第二比较器的输出端相连。

21、进一步地，一种多路输出的非对称式反激电源中，所述的多路互补信号发生单元可以根据输出端数量的增加进行。

22、进一步地，一种多路输出的非对称式反激电源中，所述的第三开关管、第四开关管的关断电压均为负电压，以用于实现励磁电感电流在输出回路的阻断。

23、与现有技术相比 ，本发明的有益效果是：

24、1.本发明将多路输出的反激式电源中副边的整流二极管替换成用于同步整流的gan hemt，并利用gan hemt负栅极驱动电压实现反向截至的特性，以实现对各路输出的独立控制，从而改善多路输出电源的交叉调节的问题。

25、2.本发明实施例的多路输出的非对称式反激电源在励磁电感电流连续导通模式下实现了低交叉调节率，具有低输出电流纹波，高输出精度的优点。

26、3.本发明实施例的多路输出的非对称式反激电源在多路输出均可控的情况下，初级侧开关管实现了软开关，提升了电源的转换效率。

技术特征：

1.一种多路输出的非对称式反激电源，其中包括：

2.根据权利要求1所述一种多路输出的非对称式反激电源，其特征在于，所述的第三开关管和第四开关管必须是氮化镓（gan）高电子迁移率晶体管（hemt）。

3.根据权利要求1所述一种多路输出的非对称式反激电源，其特征在于，所述控制电路的隔离反馈单元，具有与输出端数量相等的回路个数，且均与初级绕组侧实现电气上的隔离。

4.根据权利要求1所述一种多路输出的非对称式反激电源，其特征在于， 所述控制电路的开关管驱动单元包括：补偿计算单元、多路互补信号发生单元。

5.根据权利要求2所述一种多路输出的非对称式反激电源，其特征在于，第三开关管和第四开关管必须具有负栅极关断电压。

6.根据权利要求4所述一种多路输出的非对称式反激电源，其特征在于，所述的多路互补信号发生单元包括：锯齿波发生器、第一加法器、第一比较器、第二比较器、逻辑异或门和逻辑非门，

7.根据权利要求4所述一种多路输出的非对称式反激电源，其特征在于，所述的补偿计算单元包括：限幅器、参考单元、第二加法器、调节器，

技术总结
本发明公开了一种多路输出的非对称式反激电源，涉及开关电源技术领域，包括：变压器、第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管，第一电容、第二电容、第三电容、第一电感以及控制电路。所述控制电路，用于生成分别控制各个开关管的PWM控制信号，通过较少的器件和较为简单的控制方式实现了多路输出，实现了初级测开关管的软开关，改善了多路输出电源的交叉调节的问题。

技术研发人员：牛军浩,陈健宝,崔丽丽,嵇文麟,康子健,龚昊卓
受保护的技术使用者：桂林电子科技大学
技术研发日：
技术公布日：2024/4/22