一種單電感四輸出升壓型開關(guān)電源的制作方法
【專利摘要】本實用新型屬于開關(guān)電源技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種單電感四輸出升壓型開關(guān)電源。該電源具體結(jié)構(gòu)包括：輸入濾波模塊、功率變化模塊、邏輯控制電路、驅(qū)動電路、輸出濾波；整個系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計；其中：輸入濾波模塊主要由大小兩組電容組成，用于對輸入電源的噪聲濾波；功率變化模塊主要由儲能電感、開關(guān)管、續(xù)流二極管組成,用于控制各路輸出的選通，形成穩(wěn)定的輸出電壓；邏輯控制電路主要由PWM脈寬調(diào)制芯片組成，其結(jié)合輸出電壓反饋信號產(chǎn)生輸出五路開關(guān)控制信號驅(qū)動信號；驅(qū)動電路主要由變壓器Tn、電容Cn、電阻Rn和Rm及二極管Dn組成；輸出濾波模塊主要由電容組成，用于輸出噪聲濾波，并穩(wěn)定輸出電壓。本實用新型在小型化、輕量化、低成本等方面具有優(yōu)勢。
【專利說明】
一種單電感四輸出升壓型開關(guān)電源
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型屬于開關(guān)電源技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種單電感四輸出升壓型開關(guān)電源。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著信息技術(shù)快速發(fā)展，移動終端成為便攜式電子產(chǎn)品發(fā)展的主要方向。便攜性要求其續(xù)航能量強(qiáng)、低成本、體積小和重量輕等。這些要求都是供電電源多路輸出，目前大部分開關(guān)電源器件多、體積大及重量重，使其在應(yīng)用中受到很多制約。單電感多輸出開關(guān)電源基于這種需要得到發(fā)展和應(yīng)用，從而小型化供電模塊在電子產(chǎn)品中的體積和重量比。這種單電感多輸出的電源多集中在單電感雙輸出降壓型的開關(guān)電源，在某些對體積和重量要求嚴(yán)格的電子產(chǎn)品中還是無法滿足要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了能獲取體積小、重量輕、多輸出、種類多的供電電源，更好滿足移動終端電子產(chǎn)品發(fā)展對功率模塊的要求，本實用新型提供一種單電感四輸出升壓型開關(guān)電源，該儀器不僅能得提供四路升壓電源輸出，而且整個系統(tǒng)只需單個電感。從而在體積小、重量輕、低成本及多種類輸出方面做到了進(jìn)一步優(yōu)化。
[0004]本實用新型提供的單電感四輸出升壓型開關(guān)電源，其結(jié)構(gòu)包括:輸入濾波模塊、功率變化模塊、邏輯控制電路、驅(qū)動電路、輸出濾波;整個系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計;其中:
[0005]所述輸入濾波模塊，主要是由大小兩組電容組成，用于對輸入電源的噪聲濾波，濾除共模噪聲和差模噪聲。大電容以3uH/W原則作為選擇依據(jù)，小電容以開關(guān)最高頻率作為選擇依據(jù)。
[0006]所述功率變化模塊，主要是由儲能電感、開關(guān)管、續(xù)流二極管等組成，開關(guān)管在儲能電感與續(xù)流二極管之間，起到各路輸出的選通控制，形成穩(wěn)定的輸出電壓。單電感設(shè)計即指此電感設(shè)計。儲能電感作為電路唯一的電感，其主要用于能量暫存，其一端與輸入電源直接連接，實現(xiàn)了升壓功能，因為在放電的過程中電感另外一端的電壓會反向；開關(guān)管結(jié)合邏輯控制電路實現(xiàn)四路輸出的放電過程，續(xù)流二極管主要作用為形成電感放電續(xù)流回路和防止輸出電壓反向充電。在穩(wěn)定工作情況下，為使電流工作在連續(xù)模式下，即CCM模式，設(shè)計電感電流在上升階段的變化量應(yīng)與下降階段的電流變化量總和相等，即:
[0007]Δ Ι=Δ Il+Δ Ι2+Δ Ι3+Δ 14
[0008]所述邏輯控制電路，主要由PWM脈寬調(diào)制芯片組成，其主要作用是，結(jié)合輸出電壓反饋信號產(chǎn)生輸出五路開關(guān)控制信號驅(qū)動信號，其中，驅(qū)動信號QO對應(yīng)的是開關(guān)管QO的驅(qū)動信號，依次地，驅(qū)動信號01、02、03、04對應(yīng)的是開關(guān)管叭、02、03、04的驅(qū)動信號，五路輸出PWM信號周期為Τ，即為電源工作的開關(guān)頻率，根據(jù)各路輸出電壓幅值及功率大小，邏輯控制器產(chǎn)生不同占空比的信號，選取四路輸出的一路電壓信號作為反饋控制信號，邏輯控制器輸出的占空比根據(jù)反饋信號的幅值每個周期都產(chǎn)生調(diào)制，使得輸出電壓穩(wěn)定，形成了閉環(huán)控制系統(tǒng)，其余三路電壓根據(jù)設(shè)定的參數(shù)穩(wěn)定在預(yù)設(shè)電壓幅值。
[0009]所述驅(qū)動電路，主要由變壓器Tn、電容Cn、電阻Rn和Rm及二極管Dn組成(參見圖4)，邏輯控制器輸出驅(qū)動信號與隔離驅(qū)動的變壓器Tn原邊連接，變壓器Tn的副邊輸出與電阻Rn連接，電容Cn并聯(lián)在電阻Rn兩端，兩者共同作用加速開關(guān)管Qn的導(dǎo)通，進(jìn)而減小由于導(dǎo)通時間過長帶來的功率損耗，這里開關(guān)管Qn是指邏輯控制電路中的開關(guān)管，η的取值有O，I，2，3，4;電阻Rm—端連接于功率變化模塊中的開關(guān)管柵極，另一端連接于該開關(guān)管源級，其作用是加速該開關(guān)管關(guān)斷，目的為了減小由于開關(guān)管關(guān)斷時間過長帶來的關(guān)斷功率損耗;二極管Dn并聯(lián)在電阻Rm兩端，其作用防靜電，目的防止功率變換開關(guān)管被靜電擊穿導(dǎo)致系統(tǒng)失效。
[0010]所述輸出濾波模塊，主要由電容組成，該模塊主要起到兩個作用，其一就是輸出噪聲濾波;其二作為輸出儲能電容，使輸出電壓穩(wěn)定。其容值選取依據(jù)3uH/W原則，根據(jù)輸出各路輸出功率選擇相應(yīng)的合適電容。
[0011]本實用新型的有益效果是，針對便攜式電子產(chǎn)品發(fā)展對供電系統(tǒng)的需求，提供了一種單電感四輸出升壓型開關(guān)電源，系統(tǒng)在小型化、輕量化、低成本等方面具有很強(qiáng)的優(yōu)勢。
【附圖說明】
[0012]圖1是本實用新型的系統(tǒng)組成框圖。
[0013]圖2是本實用新型的拓?fù)潆娐吩韴D。
[0014]圖3是本實用新型的開關(guān)邏輯控制信號圖。
[0015]圖4是本實用新型采用的驅(qū)動電路原理圖。
[0016]圖5是本實用新型采用的電感電流波形圖。
【具體實施方式】
[0017]單電感四輸出升壓型開關(guān)電源在輸出為5￥的情況下，輸出電壓￥1、￥2、￥3、￥4依次為12￥、15￥、9￥、6￥。此設(shè)計電感選取的是82沾;輸入電容選取的為22沾和0.11^;開關(guān)管00、
01、02、03、04選取的是11^630;續(xù)流二極管01、02、03、04采樣的是謂5811;驅(qū)動變壓器匝比為12:12; Rn為1 Ω ; Cn為0.1 uF; Rm采用的是1K Ω ;控制器輸出五路控制邏輯信號占空比D0、D1、D2、D3、D4依次為53%、10%、15%、8%、14%的情況下，電源工作在電流連續(xù)模式下，正常穩(wěn)定輸出四路升壓電源。
【主權(quán)項】
1.一種單電感四輸出升壓型開關(guān)電源，其特征在于具體結(jié)構(gòu)包括:輸入濾波模塊、功率變化模塊、邏輯控制電路、驅(qū)動電路、輸出濾波;整個系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計;其中: 所述輸入濾波模塊，主要由大小兩組電容組成，用于對輸入電源的噪聲濾波，濾除共模噪聲和差模噪聲；其中，大電容以3UH/W原則作為選擇依據(jù)，小電容以開關(guān)最高頻率作為選擇依據(jù)； 所述功率變化模塊，主要由儲能電感、開關(guān)管、續(xù)流二極管組成，所述開關(guān)管在儲能電感與續(xù)流二極管之間，用于控制各路輸出的選通，形成穩(wěn)定的輸出電壓;所述儲能電感主要用于能量暫存，其一端與輸入電源直接連接，實現(xiàn)升壓功能;所述開關(guān)管結(jié)合邏輯控制電路實現(xiàn)四路輸出的放電過程;所述續(xù)流二極管主要用于形成電感放電續(xù)流回路和防止輸出電壓反向充電； 所述邏輯控制電路，主要由HVM脈寬調(diào)制芯片組成，其主要作用是，結(jié)合輸出電壓反饋信號產(chǎn)生輸出五路開關(guān)控制信號驅(qū)動信號，其中，驅(qū)動信號QO對應(yīng)的是開關(guān)管QO的驅(qū)動信號，依次地，驅(qū)動信號91、92、03、04對應(yīng)的是開關(guān)管叭、02、03、04的驅(qū)動信號，五路輸出13麗信號周期為T，即為電源工作的開關(guān)頻率，根據(jù)各路輸出電壓幅值及功率大小，邏輯控制器產(chǎn)生不同占空比的信號，選取四路輸出的一路電壓信號作為反饋控制信號，邏輯控制器輸出的占空比根據(jù)反饋信號的幅值每個周期都產(chǎn)生調(diào)制，使得輸出電壓穩(wěn)定，形成閉環(huán)控制系統(tǒng)，其余三路電壓根據(jù)設(shè)定的參數(shù)穩(wěn)定在預(yù)設(shè)電壓幅值； 所述驅(qū)動電路，主要由變壓器Tn、電容Cn、電阻Rn和Rm及二極管Dn組成，邏輯控制器輸出驅(qū)動信號與隔離驅(qū)動的變壓器Tn原邊連接，變壓器Tn的副邊輸出與電阻Rn連接，電容Cn并聯(lián)在電阻Rn兩端，兩者共同作用加速開關(guān)管Qn的導(dǎo)通，進(jìn)而減小由于導(dǎo)通時間過長帶來的功率損耗，這里開關(guān)管Qn是指邏輯控制電路中的開關(guān)管，η的取值有0，1，2，3，4;電阻Rm—端連接于功率變化模塊中的開關(guān)管柵極，另一端連接于該開關(guān)管源級，其作用是加速該開關(guān)管關(guān)斷;二極管Dn并聯(lián)在電阻Rm兩端，用于防靜電； 所述輸出濾波模塊，主要由電容組成，該模塊起到兩個作用，其一就是輸出噪聲濾波；其二作為輸出儲能電容，使輸出電壓穩(wěn)定。
【文檔編號】H02M3/155GK205610481SQ201620283538
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2016年4月7日
【發(fā)明人】袁亞飛, 李晶
【申請人】復(fù)旦大學(xué)