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(多图) 一种新型的改善多路输出电源交叉调整率的解决方案

王红蕾?? 王跃庆?? 无锡东电化兰达电子有限公司(TDK-Lambda)?? 2014年08月13日 ?? 收藏0
多路输出的开关电源因其体积小、性价比高广泛应用于小功率的各种复杂电子系统中。然而伴随着现代电子系统发展,其对多路输出电源的要求越来越高,如体积、效率、输出电压精度、负载能力(输出电流)、交叉调整率、纹波和噪声等。其中,交叉调整率是指当多路输出电源的一路负载电流变化时整个电源各路输出电压的变化率,是考核多路输出电源的重要性能指标。受变压器各个绕组间的漏感、绕组的电阻、电流回路寄生参数等影响,多路输出电源的交叉调整率一直以来是多路输出开关电源的设计重点。

目前改进交叉调整率的方法可分为无源和有源两类。有源的方法需要增加额外的线性稳压或开关稳压电路,虽然可以得到较高的交叉调整率,但却是以牺牲电源的效率、成本为代价的,且从可靠性和复杂性也不如无源的方法好。提起无源交叉调整率优化方法,有经验的工程师首先会想到输出电压加权反馈控制,其次如果选用反激电路还会通过优化变压器各绕组耦合以及优化嵌位电路来进一步优化交叉调整率,如果选用的是正激电路则会将各路输出滤波电感耦合在一起来进一步优化交叉调整率。可是当以上优化措施均已采用了,还是无法满足设计要求时,通常只好无奈地添加假负载用效率来换取交叉调整率,或改选为成本较高的有源的优化设计方案。

下面介绍一种TDK-Lambda新型的改善交叉调制率的多路输出解决方案,此方案可以使得用无源方法进一步提高交叉调整率。

如图1所示,对于匝数相等的两个输出绕组(Ns1=Ns2),我们在两个跳变的同名端跨接一个电容C1,这样可以很好地改善交叉调整率。

图1
图1

对于图1所示的反激变换器,考虑其各绕组的漏感,可等效为图2所示电路,Lleak1、Lleak2和Lleak3分别绕组Ns1、Ns2和Np的漏感。

图2
图2

由于Ns1=Ns2,在电源整个工作过程中,始终有Vs1=Vs2,所以电路可以等效为图3所示,其中Is1和Is2分别为流过绕组Ns1和Ns2的电流。

图3
图3

电源稳定工作时,电感Lleak1和Lleak2两端的平均电压为0V,所以电容C1两端的平均直流电压也为0V。随着电容C1容值的增大,电容上的纹波电压会越来越小,所以Vo1会越来越接近Vo2,即电源的交叉调整率随着C1容值的增大会越来越好。

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开关电源? 多路输出? 交叉调整率?

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