0 引言
多路輸出技術(shù)中一個(gè)重要性能指標(biāo)就是負(fù)載交叉調(diào)整率的問(wèn)題，我們通常采用變壓器副邊多個(gè)繞組的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)多路輸出。但是這種方法一般只采樣一路主輸出進(jìn)行反饋調(diào)節(jié)控制，因此交叉調(diào)整性能較差。改善多路輸出開關(guān)電源交叉調(diào)整率的方法可分為無(wú)源和有源兩類。本文首先介紹了幾種傳統(tǒng)的多路輸出技術(shù)，并對(duì)其進(jìn)行了簡(jiǎn)單的分析和總結(jié)。重點(diǎn)介紹了兩種新的多路輸出技術(shù)：恒流源實(shí)現(xiàn)多路輸出和PWM—PD多路輸出技術(shù)。結(jié)合典型拓?fù)涮接懥薖WM—PD技術(shù)的應(yīng)用前景。
l 傳統(tǒng)的多路輸出方法
1)無(wú)源調(diào)節(jié)
無(wú)源調(diào)節(jié)通過(guò)在次級(jí)增加一些簡(jiǎn)單的無(wú)源器件可以使負(fù)載交叉調(diào)整率得到一定的改善。無(wú)源調(diào)節(jié)包括耦合電感調(diào)節(jié)控制和加權(quán)電壓反饋調(diào)節(jié)控制兩種，如圖1所示。前者通過(guò)將輸出電感L1、L2繞在同一磁芯上，相當(dāng)于增大了濾波電感，使輔輸出穩(wěn)壓，從而使負(fù)載交錯(cuò)性能得到一定改善。加權(quán)電壓反饋調(diào)節(jié)同時(shí)檢測(cè)反饋幾路輸出電壓加權(quán)和到控制電路中，通過(guò)合理設(shè)計(jì)各路輸出反饋電壓的加權(quán)因子，調(diào)整各路輸出電壓。這兩種方法都存在調(diào)節(jié)誤差。但它們實(shí)現(xiàn)起來(lái)比較簡(jiǎn)單，不增加電路的復(fù)雜性，適用于對(duì)輸出電壓精度要求較低的場(chǎng)合。
2)有源調(diào)節(jié)
有源調(diào)節(jié)也可稱為次級(jí)后置裝置調(diào)節(jié)，即通過(guò)在變壓器副邊加入一級(jí)有源調(diào)節(jié)裝置對(duì)次級(jí)整流電路進(jìn)行調(diào)整來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)輔輸出電壓的調(diào)整。以正激電路為例，圖2給出了五種不同類型的次級(jí)后置裝置調(diào)節(jié)方式，他們具有各自的優(yōu)缺點(diǎn)。表l給出了不同類型調(diào)節(jié)方式在電路結(jié)構(gòu)、效率、性價(jià)比、調(diào)整率以及應(yīng)用場(chǎng)合等方面的特性比較。
2 新穎的多路輸出技術(shù)
1)恒流源實(shí)現(xiàn)多路輸出技術(shù)
傳統(tǒng)的多路輸出技術(shù)存在交叉調(diào)整率較差或者電路過(guò)于復(fù)雜等問(wèn)題，恒流源多路輸出技術(shù)通過(guò)對(duì)幾個(gè)控制開關(guān)的簡(jiǎn)單控制可很好的實(shí)現(xiàn)對(duì)不同負(fù)載的供電。
(1)工作原理
圖3給出了恒流源實(shí)現(xiàn)多路輸出的基本工作原理。如圖所示，多個(gè)平行負(fù)載分別通過(guò)一個(gè)輸出控制開關(guān)接在恒流源的后級(jí)，采用分時(shí)復(fù)用(TM)的方法，每個(gè)輸出開關(guān)在一個(gè)開關(guān)周期內(nèi)只有一段間隔時(shí)間與電流源連接，通過(guò)控制開關(guān)的開通和關(guān)斷時(shí)間可以控制每路輸出電容上的電壓值，實(shí)現(xiàn)多路輸出電壓。該恒流源可以用平均電流控制型Buck，Buck—Boost，SEPIC，反激等單電感PWM DC—DC變換器來(lái)實(shí)現(xiàn)，如果輸入輸出需要電氣隔離則可用正激變換器拓?fù)洹８鶕?jù)不同的電路拓?fù)洌娐房晒ぷ髟跀嗬m(xù)(DCM)模式，也可工作在連續(xù)(CCM)模式，還能實(shí)現(xiàn)輸出的雙極性。
(2)控制方法
輸出開關(guān)S1、S2、S3的占空比控制有幾種控制方法。一種是滯后控制，如圖4所示。t1時(shí)間內(nèi)第一路輸出電壓Uo1低于其下限值時(shí)，S1導(dǎo)通，電流源對(duì)輸出電容C1充電，輸出電壓逐漸升高，當(dāng)達(dá)到它的上限電壓值時(shí)，S1關(guān)斷。當(dāng)S1、S2、S3都關(guān)斷，沒(méi)有任何負(fù)載與恒流源接通時(shí)，Sr導(dǎo)通，恒流源通過(guò)Sr續(xù)流。每路輸出與恒流源的導(dǎo)通時(shí)間在一定范圍內(nèi)取決于它的滯后帶寬。采用滯后控制的功率開關(guān)管開關(guān)頻率是不斷變化的，不利于電路參數(shù)的設(shè)計(jì)。
電壓反饋控制是另一種更可取的方法，對(duì)各個(gè)開關(guān)進(jìn)行恒頻脈寬調(diào)制控制，各路輸出開關(guān)的控制信號(hào)應(yīng)選用同一斜坡信號(hào)以保持同步。以兩路輸出的Buck變換器為例，如圖5所示。VT1和VT2，VTr和VT1，VTr和VT2的驅(qū)動(dòng)信號(hào)之間須有一定的死區(qū)。
恒流源實(shí)現(xiàn)多路輸出技術(shù)的方法電路磁性元器件少，控制電路簡(jiǎn)單，如開關(guān)占空比留有一定的死區(qū)時(shí)間則各路輸出之間完全不存在負(fù)載交叉調(diào)整率的問(wèn)題，但輕載時(shí)效率較低，比較適用于便攜數(shù)字電路系統(tǒng)中的儲(chǔ)備電源。