一种新型独立调节式多路输出变换器的研究与设计

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对于多路输出开关电源,一般都希望只要负载不超过电源最大值,无论系统的各路负载特性如何变化,各路电源电压依然精确无误。但目前绝大多数的多路输出开关电源由于控制环节的原因,往往使得电源只有一路电压可以精确调节,而其它支路问存在交叉调节误差,无法精确稳压。因此,要实现各路电源精确稳压,必须适当增加控制环节,以便对每个输出支路进行单独调节。 基于近年来多路输出技术的研究现状,文章提出一种新型多路输出变换器,并从拓扑结构与控制方法的角度,对其进行研究。 在拓扑结构上,该变换器应用同步整流技术,并在副边整流电路增加解耦电感,改变了传统正激变换器的拓扑结构,克服了电路反馈控制中的出现的短路问题,保障了独立反馈控制电路的正常工作。 在控制方法上,该变换器运用独立的反馈控制环,即每条输出支路都有一个独立的反馈控制回路,通过调节副边两个同步整流管共同导通的时间即电路的有效占空比来实现电压调节。支路问的电压解耦,消除交叉调节,使得各支路精确稳压,解决了一般多路输出电压调节不够精确的问题。为满足输出电压对输入变化动态响应迅速的要求,主开关采用了前馈控制的方案,致使各反馈控制回路相似,这便简化了控制回路设计,并易于扩展为多个输出支路。 在电路设计上,采用模块化的设计思路,完成了变换器各功能模块包括主电路和控制回路的设计,运用Simetrix4.2仿真软件进行电路仿真。其中,在副边支路的控制环节中,分别运用集成控制芯片uc3842以及分立元件搭建不同的控制电路进行电路的计算机仿真,仿真结果都验证了理论分析的正确性。 在硬件制作上,副边控制回路采用分立元件构建。实验结果表明,在输入电压变化时,主开关管的控制脉宽随着发生变化,前馈控制回路工作良好。对于副边电路,在各自负载发生变化时,各个控制回路能使各自的输出电压稳定,而且对其他支路不产生影响,支路间不存在交叉调节。 新型独立调节式多路输出变换器是在传统正激变换器的基础之上,结合同步整流技术,运用新的控制方法,实现输出电压的精确调节。实验样机验证了本文提出的新型变换器理论分析的正确性以及该新方案的可行性。
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