專利名稱：一種半定向調(diào)節(jié)電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及基本電子電路技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種半定向調(diào)節(jié)電路。

背景技術(shù)：
目前，業(yè)界應(yīng)用的多路輸出電源中，由于變壓器匝數(shù)只能取整數(shù)匝及其它因素的存在，特別是變壓器匝數(shù)取整(對于少數(shù)特殊應(yīng)用的變壓器可能可以取半匝，但取半匝的變壓器對磁芯的氣隙模式、繞組的分布、或繞組引出線方式就有特殊要求，會增加變壓器的繞制成本)，變壓器的各輸出繞組具體匝數(shù)一般都進(jìn)行四舍五入的取整，且各繞組取整的入與舍可能不一致，各輔路繞組取整的電壓匝數(shù)比與主路的取整的電壓匝數(shù)比也可能不一致。使得各繞組的設(shè)計輸出電壓就會與各路額定的電壓有差異，可能偏高或偏低，這樣對各路輸出的穩(wěn)壓精度要求就大為提高，一般情況下變壓器副邊每匝對應(yīng)的電壓可能是零點幾伏到幾伏不等。相同條件下，功率越大對應(yīng)各繞組的匝數(shù)就越少，每匝對應(yīng)的電壓就越高，目前業(yè)界中小功率多路輸出電源上，在考慮綜合性價比前提下，一般變壓器副邊每匝對應(yīng)的電壓為0.5V到2V伏左右。對于目前器件對電源的電壓精度要求越來越高，而工作電流相對越來越穩(wěn)定的應(yīng)用環(huán)境下，這種情況是十分不利的。
針對上述情況提出過一種電感調(diào)壓技術(shù)，在輸出濾波前加一能量遲滯電路，通過減小本路輸出的能量來減小本路輸出電壓，其減小的能量通過變壓器自動補償?shù)礁髀份敵鲋?包括帶反饋的主路輸出中)。
這種電感調(diào)壓技術(shù)的具體電路見附圖1，在輸出濾波前加一能量遲滯電路實現(xiàn)的新型電感調(diào)壓技術(shù)是指在輸出整流濾波前加一電感，這個電感是單一電感，與其它繞組所加電感是相互獨立的，它利用的是電源輸出整流濾波前的電壓和電流是高頻變化而電感上的電流是不能突變的，當(dāng)電流上升時，電感上就會產(chǎn)生一個反電動勢，這上反電動勢方向與本路輸出對應(yīng)變壓器繞組上從原邊耦合來的電壓方向相反，從而抵消了本路變壓器繞組部分輸出電壓，使部分能量不能送到輸出端，本路輸出電壓因而下降，達(dá)到調(diào)壓目的.同時由于這部分能量能過變壓器轉(zhuǎn)送到了其它各繞組，包括主路，但由于能量較小，主路占空比只能輕微調(diào)節(jié)或不調(diào)節(jié)，這樣，其它路輸出電路均有小幅上升這種調(diào)壓技術(shù)雖然具有無損耗、簡單、可靠、低成本等優(yōu)點，但依然存在以下不足 1、當(dāng)某路輸出采用這種電感調(diào)壓技術(shù)，其減小的能量補償?shù)狡溆喔髀份敵鲋腥?，包括本來輸出偏高但穩(wěn)壓精度未超標(biāo)的其它輸出路，這就可能導(dǎo)致這些輸出路的輸出電壓穩(wěn)壓精度因而超標(biāo)； 2、當(dāng)某路輸出采用這種電感調(diào)壓技術(shù)，其減小的能量補償?shù)狡溆喔髀份敵鲋腥?，包括帶反饋的主路輸出，?dāng)主路輸出電壓受到一定影響時，必然會引起占空比的調(diào)節(jié)，因此，這種調(diào)壓技術(shù)對輸出偏低的輸出路補償有限； 3、當(dāng)某路輸出采用這種電感調(diào)壓技術(shù)，其它輸出路得到的補償是與變壓器有關(guān)，基本上固定的，無法進(jìn)行按需補償。


發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于，提供一種半定向調(diào)節(jié)電路，以實現(xiàn)對包括電源在內(nèi)的多種信號源多路輸出信號的調(diào)節(jié)。
本發(fā)明提出一種半定向調(diào)節(jié)電路，用于對信號源的至少一路輔路輸出信號進(jìn)行調(diào)節(jié)，半定向調(diào)節(jié)電路包括一互感器，互感器包括至少兩繞組，在信號源的輸出主路上串連互感器的第一繞組，在需要進(jìn)行信號調(diào)節(jié)的至少一輸出輔路上串連互感器的至少另一繞組?；ジ衅鞯牡谝焕@組和至少另一繞組的同名端與主路和至少一路輸出輔路的信號流向相同，使第一繞組和至少另一繞組在互感器中產(chǎn)生的磁通方向想同。調(diào)節(jié)至少一輸出輔路串連的互感器繞組的匝數(shù)，使至少一路輔路輸出信號偏強時，半定向調(diào)節(jié)電路使至少一路輸出輔路信號減弱，其余未接互感器繞組的輸出輔路信號增強；當(dāng)所有輔路輸出信號均偏強時，半定向調(diào)節(jié)電路使所有輔路輸出信號均減弱。調(diào)節(jié)至少一輸出輔路串連的互感器繞組的匝數(shù)，使至少一路輔路輸出偏弱時，半定向調(diào)節(jié)電路使至少一路輸出輔路信號增強，其余未接互感器繞組的輸出輔路信號增強；當(dāng)所有輔路輸出信號均偏弱時，半定向調(diào)節(jié)電路使所有輔路輸出信號均增強。上述信號源包括電源、脈沖信號源或其他信號源。
半定向調(diào)節(jié)電路包括濾波電容，信號源的至少一信號輸出端串接互感器至少一繞組后與濾波電容的一端連接，濾波電容的另一端與至少一信號輸出端的另一極連接。還包括至少一整流二極管，整流二極管串接在需要進(jìn)行信號調(diào)節(jié)的至少一信號輸出端與互感器至少一繞組的一端之間，或串接在至少一信號輸出端與濾波電容之間，或串接在互感器至少一繞組的一端與濾波電容之間。半定向調(diào)節(jié)電路中的互感器為電感器、變壓器、其它磁耦合器件或其它信號耦合器件。通過互感器將輸出輔路的信號變化傳送到輸出主路，通過輸出主路對占空比的調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)輔路信號。半定向調(diào)節(jié)電路應(yīng)用于包括降壓式、升壓式、升降壓式、反激式、正激式、半橋式、全橋式、推挽式在內(nèi)的多種信號源拓樸中。
采用本發(fā)明提供的半定向調(diào)節(jié)電路技術(shù)，調(diào)壓幅值可以較大，又不增加損耗，有利于電原效率的提高，同時可靠性也得到提高；半定向補償能量可以通過主路調(diào)占空比來控制，不受具體的輔路輸出偏高量或偏低量限制；能實現(xiàn)對所有輔路輸出偏低的情況下進(jìn)行整體補償；調(diào)壓幅度可直接量化計算，且不受占空比影響；調(diào)壓成本低，性價比較高；還可改善相關(guān)輸出路的電磁兼容特性。



圖1是本發(fā)明現(xiàn)有技術(shù)的電路示意圖； 圖2是本發(fā)明第一實施例的電路示意圖； 圖3-1是本發(fā)明第一實施例在一輸出輔路上的調(diào)壓效果示意圖； 圖3-2是本發(fā)明第一實施例在另一輸出輔路上的調(diào)壓效果示意圖； 圖4是本發(fā)明第二實施例的電路示意圖； 圖5是本發(fā)明第三實施例的電路示意圖； 圖6是本發(fā)明第四實施例的電路示意圖； 圖7是本發(fā)明第五實施例的電路示意圖； 圖8是本發(fā)明第六實施例的電路示意圖。
本發(fā)明目的的實現(xiàn)、功能特點及優(yōu)點將結(jié)合實施例，參照附圖做進(jìn)一步說明。

具體實施例方式 參照圖2示出本發(fā)明的第一實施例，本實施例是對一個四路輸出的反激式多路電源進(jìn)行調(diào)節(jié)，該信號源有一路輔路輸出電壓較其額定值偏高。
如圖2所示，輸出輔路Vo2電壓偏高，輸出輔路Vo3、Vo4路電壓偏低，現(xiàn)在我們在Vo2路與帶主反饋的輸出主路Vo1間整流濾波前加一兩繞組互感器，兩繞組分別串聯(lián)在兩個輸出回路中，兩繞組電流流入方向與互感器同名端相同?；ジ衅鱈1串在Vo1路的繞組假定為L1a，匝數(shù)為Na，L1a上的電壓為VL1a；互感器L1串在Vo2路的繞組假定為L1b，匝數(shù)為Nb，L1b上的電壓為VL1b；L1互感器的磁芯的電感系數(shù)為AL?；ジ衅鲀衫@組間為全耦合即互感系數(shù) D為原邊開關(guān)管導(dǎo)通占空比，為方便說明，在下面計算中我們忽略了二極管正向?qū)▔航?，主變壓器對?yīng)原邊繞組合匝數(shù)為NP，對應(yīng)副邊各繞組匝數(shù)相應(yīng)為NS1、NS2、NS3、NS4，VIN為變壓器原邊輸入直流電壓。下面對兩路的輸出電壓進(jìn)行分析。
對應(yīng)圖3-1和圖3-2，對未加互感器調(diào)壓之前兩路的輸出電壓分別為 Vo1old＝(ULs1-VD1)(1-Ds)＝ULs1*(1-Ds) Vo2old＝(ULs2-VD2)(1-Ds)＝ULs2*(1-Ds) 對加互感器調(diào)壓之后假設(shè)主反饋輸出路開環(huán)，則兩路的輸出電壓分別為 從上面公式中可知，開環(huán)時對于Vo1、Vo2路中輸出，輸出電壓均下降，Vo1路輸出電壓下降量為AL*Na(Nb*ΔIls2+Na*ΔIls1)。而正常工作時主反饋輸出路Vo1是閉環(huán)的，為保持本路輸出電壓的穩(wěn)定，當(dāng)主路電壓下降時，通過反饋環(huán)調(diào)節(jié)原邊開關(guān)管的導(dǎo)通占空比。
加互感器前對應(yīng)原占空比時Vo1的輸出電壓要與加互感器后對應(yīng)新占空比的Vo1的輸出電壓要相等，則有 Vo1″＝ULs1(1-Dn)-AL×Na(Nb×ΔILs2+Na×ΔILs1) ＝Vo1＝ULs1(1-Ds) 對應(yīng)于反激式拓樸，有 式中Ulsi表示第I路輸出對應(yīng)變壓器繞組兩端的耦合電壓。
可得出新占空比為 對應(yīng)新占空比，除Vo1輸出電壓不變外，其余各路輸出的電壓分別為 從上式可知，Vo3、Vo4路輸出電壓上升，即得到了補償。而Vo2輸出電壓與Vo2和Vo1對應(yīng)的變壓器繞組匝數(shù)和所加互感器繞組匝數(shù)有關(guān)，即NS2*Na＜NS1*Nb時就可達(dá)Vo2路輸出電壓下降，這樣就達(dá)到了對Vo2路輸出電壓定向調(diào)節(jié)的目的。也就是按照來設(shè)計所串接的互感器繞組匝數(shù)就可實現(xiàn)上述半定向調(diào)壓目的，由于NS1與NS2是確定的，故此條件是可實現(xiàn)的。
同樣，對于所有輸出輔路電壓都較額定值偏低的情況下，只要采用本發(fā)明技術(shù)在其中一路輔路輸出串聯(lián)加入的互感器匝數(shù)與本路輸出對應(yīng)變壓器繞組匝數(shù)之比大于在主路輸出串聯(lián)加入的互感器繞組匝數(shù)與主路對應(yīng)變壓器繞組匝數(shù)之比時(如第二路與第一路間加互感器調(diào)壓要滿足即可)，則能實現(xiàn)所有輸出電壓均上調(diào)的目的，相當(dāng)于上面Vo2”的式中，NS2*Na-NS1*Nb為正，Vo2”的電壓是大于未加入互感器前的電壓Vo2的。
本發(fā)明也可用于輸出全部偏高的情況下，將各輸出繞組整流濾波前各串聯(lián)加入一互感器的一個繞組，各輸出回路電流方向與相應(yīng)互感器繞組的同名端相同，就可實現(xiàn)所有輔路輸出電壓下降的目的。
本發(fā)明提供的半定向調(diào)壓方式可用于輸出輔路信號全部偏強、全部偏弱，或部分偏強部分偏弱的情況，通過控制所加互感器的匝比來實現(xiàn)信號加強、減弱或部分加強部分減弱。
第一實施例是本發(fā)明在一路輔路輸出電壓偏高，其它多路輔路電壓偏低情況下的反激式拓樸半定向調(diào)節(jié)電路。在第一實施例基礎(chǔ)上可以進(jìn)行多種變化，產(chǎn)生其他具體實施例。
本實施例提供的調(diào)壓電路中，多路輸出電源的輸出主路Vo1和輸出輔路Vo2可以分別包括濾波電容C1和濾波電容C2，濾波電容C1和濾波電容C2的兩端分別連接輸出輔路的兩極之間，互感器L1的繞組L1a和繞組L1b分別連接在濾波電容C1和濾波電容C2之前。
本實施例可以包括整流二極管D1和整流二極管D2，整流二極管D1和整流二極管D2串接在輸出輔路上。針對不同具體情況，本實施例提供的調(diào)壓電路電路可以進(jìn)行多種變形，產(chǎn)生多種變形電路。
圖4、圖5和圖6分別示出第二、第三和第四實施例，第一、二、三、四實施例之間的區(qū)別主要在于互感器LI、整流二極管D1和/或整流二極管D2串聯(lián)的位置不同，其原理和等效電路是一樣的，都可實現(xiàn)對輔路輸出的升/降壓調(diào)壓。根據(jù)實際情況，還可以不使用濾波電容和/或整流二極管。
上述第一、二、三、四實施例提出的調(diào)壓方案可同時用于三路輸出或更多路輸出間的調(diào)壓。
圖7示出本發(fā)明的第五實施例，是本發(fā)明應(yīng)用在正激式拓樸中，包含多路輸出輔路，其中一路輔路輸出偏高，其余輔路輸出偏低情況下的半定向調(diào)節(jié)電路。如圖7所示D2、D3、Dm是整流二極管，D1、D4、Dn是副邊各相應(yīng)繞組續(xù)流二極管，D5是原消磁繞組防反二極管。其余電路中二極管均為整流二極管。
圖8示出本發(fā)明的第六實施例，是本發(fā)明應(yīng)用在橋式拓樸中，一路輔路輸出偏高，其余輔路輸出偏低情況下的半定向調(diào)節(jié)電路。
本發(fā)明的應(yīng)用范圍是輔路輸出電壓偏低，或雖有電壓偏高的輸出路但能量不足以補償輸出電壓偏低的部分輸出路的情況，利用的原理是通過一互感器將輔路電壓變化情況傳送到輸出主路，通過主路對占空比的調(diào)節(jié)，達(dá)到相應(yīng)調(diào)壓的目的。本發(fā)明對串聯(lián)了互感器繞組的輔路電壓進(jìn)行調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)效果可升可降，對未串聯(lián)互感器繞組的其它輔路輸出的電壓是只能起上升作用，故稱為一種半定向調(diào)壓技術(shù)。
本發(fā)明提出的電壓補償原理與變壓器的原理不同。在本領(lǐng)域現(xiàn)有技術(shù)中，變壓器主要功能是傳輸能量，當(dāng)在電源變壓器副邊整流濾波之前加電感會引起輸出電壓下降，降低變壓器傳輸能量的效率；同時由于正常情況下由于磁芯特性的一致性在生產(chǎn)制造時較難控制，造成漏感的一致性較差，這就使輸出電壓一致性不好。特別是反激式拓樸，輸出繞組因變壓器磁芯加了氣隙而電感量較小，在整流濾波前加電感相當(dāng)于間接增加副邊繞組的漏感，當(dāng)漏感量較大時會使輸出電壓不穩(wěn)定，因此在正常生產(chǎn)制造時都會盡量控制變壓器的漏感量，以防止影響輸出。而本發(fā)明卻正是利用漏感對輸出的影響，同時利用互感器的感應(yīng)原理，將一輸出繞組間的信息傳遞到另一繞組，使其相互影響，通過控制互感器間的匝比，使各輸出所受影響中有利的部分被放大利用，不利的部分進(jìn)行抵消或削弱，變不利為有利。
對于上述第二、三、四、五、六實施例電路的具體調(diào)壓效果可以參考第一實施例中的計算方法進(jìn)行計算，具體是哪路或哪兩路輸出電壓上升，哪路或哪兩路輸出電壓下降，要根據(jù)各路輸出的綜合效果進(jìn)行計算設(shè)計。
上述各種半定向調(diào)壓實施例根據(jù)實際情況都可以選用濾波電容和/或整流二極管，也可不使用濾波電容和/或整流二極管，整流二極管可靈活排布在互感器的繞組之前、之后、或輸出電路的另一極上；濾波電容應(yīng)排布在互感器的繞組之后。本發(fā)明采用的互感器可以是電感器、變壓器、其它磁耦合器件或其它信號耦合器件如壓電陶瓷變壓器等。
上述各種半定向調(diào)壓實施例同樣可以應(yīng)用于其它拓樸形式的多路輸出電源中，如降壓式(BUCK)、升壓式(BOOST)、升降壓式、正激式、半橋式、全橋式等各種可應(yīng)用于多路輸出電源的拓樸中，對應(yīng)的變形電路與反激式類似，在此不一一列出。
本發(fā)明不僅僅局限于對電源的輸出電壓進(jìn)行調(diào)節(jié)，利用本發(fā)明技術(shù)還可對多種脈沖信號源的輸出信號進(jìn)行調(diào)節(jié)，使多路輸出信號增強、減弱或不變，原理同上述各實施例。
以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例，并非因此限制本發(fā)明的專利范圍，凡是利用本發(fā)明說明書及附圖內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)或等效電路變換，或直接或間接運用在其他相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域，均同理包括在本發(fā)明的專利保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種半定向調(diào)節(jié)電路，用于對信號源的至少一路輔路輸出信號進(jìn)行調(diào)節(jié)，其特征在于，所述半定向調(diào)節(jié)電路包括一互感器，所述互感器包括至少兩繞組，在所述信號源的輸出主路上串連所述互感器的第一繞組，在所述需要進(jìn)行信號調(diào)節(jié)的至少一輸出輔路上串連所述互感器的至少另一繞組。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種半定向調(diào)節(jié)電路，其特征在于，所述互感器的第一繞組和至少另一繞組的同名端與所述主路和至少一路輸出輔路的信號流向相同，使第一繞組和至少另一繞組在所述互感器中產(chǎn)生的磁通方向相同。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種半定向調(diào)節(jié)電路，其特征在于，調(diào)節(jié)所述至少一輸出輔路串連的互感器繞組的匝數(shù)，使所述至少一路輔路輸出信號偏強時，所述半定向調(diào)節(jié)電路使至少一路輸出輔路信號減弱，其余未接互感器繞組的輸出輔路信號增強；當(dāng)所有輔路輸出信號均偏強時，所述半定向調(diào)節(jié)電路使所述所有輔路輸出信號均減弱。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種半定向調(diào)節(jié)電路，其特征在于，調(diào)節(jié)所述至少一輸出輔路串連的互感器繞組的匝數(shù)，使所述至少一路輔路輸出偏弱時，所述半定向調(diào)節(jié)電路使至少一路輸出輔路信號增強，其余未接互感器繞組的輸出輔路信號增強；當(dāng)所有輔路輸出信號均偏弱時，所述半定向調(diào)節(jié)電路使所述所有輔路輸出信號均增強。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一權(quán)利要求所述的一種半定向調(diào)節(jié)電路，其特征在于，所述信號源包括電源、脈沖信號源或其他信號源。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種半定向調(diào)節(jié)電路，其特征在于，所述半定向調(diào)節(jié)電路包括濾波電容，所述信號源的至少一信號輸出端串接所述互感器至少一繞組后與所述濾波電容的一端連接，所述濾波電容的另一端與所述至少一信號輸出端的另一極連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種半定向調(diào)節(jié)電路，其特征在于，還包括至少一整流二極管，所述整流二極管串接在所述需要進(jìn)行信號調(diào)節(jié)的至少一信號輸出端與所述互感器至少一繞組的一端之間，或串接在所述至少一信號輸出端與所述濾波電容之間，或串接在互感器至少一繞組的一端與所述濾波電容之間。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一權(quán)利要求所述的一種半定向調(diào)節(jié)電路，其特征在于，所述互感器為電感器、變壓器、其它磁耦合器件或其它信號耦合器件。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一權(quán)利要求所述的一種半定向調(diào)節(jié)電路，其特征在于，通過所述互感器將所述輸出輔路的信號變化傳送到所述輸出主路，通過所述輸出主路對占空比的調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)輔路信號。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一權(quán)利要求所述的一種半定向調(diào)節(jié)電路，其特征在于，所述半定向調(diào)節(jié)電路應(yīng)用于包括降壓式、升壓式、升降壓式、反激式、正激式、半橋式、全橋式、推挽式在內(nèi)的多種信號源拓樸中。
全文摘要
本發(fā)明提出一種半定向調(diào)節(jié)電路，用于對信號源的至少一路輔路輸出信號進(jìn)行調(diào)節(jié)，半定向調(diào)節(jié)電路包括一互感器，互感器包括至少兩組繞組，在信號源的輸出主路上串連互感器的第一繞組，在需要進(jìn)行信號調(diào)節(jié)的至少一輸出輔路上串連互感器的至少另一繞組；采用本發(fā)明提供的半定向調(diào)節(jié)電路技術(shù)，調(diào)壓幅值可以較大，又不增加損耗，有利于電源效率的提高，同時可靠性也得到提高；半定向補償能量可以通過主路調(diào)占空比來控制，不受具體的輔路輸出偏高量或偏低量限制；能實現(xiàn)對所有輔路輸出偏低的情況下進(jìn)行整體補償；調(diào)壓幅度可直接量化計算，且不受占空比影響；調(diào)壓成本低，性價比較高；還可改善相關(guān)輸出路的電磁兼容特性。
文檔編號H02M3/28GK101212183SQ20061016829
公開日2008年7月2日 申請日期2006年12月25日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月25日
發(fā)明者吳連日 申請人:艾默生網(wǎng)絡(luò)能源系統(tǒng)有限公司