调节有多个输出电压的变压器的开关模式直流电源的方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种用于调节具有变压器的开关模式电源的方法，所述变压器具有多 个输出电压。
[0002] 本发明还设及运一种由该方法调节的、包括具有多个输出电压的变压器的开关模 式直流电源，W及其在特别是安装在机动车辆中的系统中的使用。
【背景技术】
[0003] 开关模式电源已经在许多应用领域中替代线性电源，运是由于所述开关模式电源 的紧凑性，特别是在噪声不是缺点的数字电子装置的电力供给中。
[0004] 当在从单个直流源得到多个直流电压的情况中时，开关模式电源通常是仅有的解 决方案，特别是当输出电压高于直流源的电压时。
[0005] 多个输出电压的调节提出了选择将被调节的输出电压的问题、W及将从属于其或 不从属于其的电压的问题。
[0006] 如果一个输出被优选地调节，那么其他输出的精度将是怎样的？
[0007] 如果交叉调节的质量不满足调节性能方面的要求，则通常有必要修改初始设计、 或将电子部件添加到已有电源：
[0008] -将由线性调节器形成的后调节装置添加至从属输出，W便于改进相关输出的精 度（引起损失的昂贵解决方案）；
[0009] -将由磁放大器或开关调节器形成的后调节装置添加到从属输出，W便于改进相 关输出的精度（不引起任何损失、但非常昂贵并且具有关于电磁干扰（EMI)的噪声的解决 方案）；
[0010] -选择更适用于良好的交叉调节性能的开关模式电源结构；
[0011] -对于给定的结构，改进输出之间的禪合；
[0012] -添加名义负载（电阻），使得转换器从不W运样的方式工作：从属输出都不在没 有负载的情况下运转（引发损失的解决方案）；
[0013] -借助"重屯、"或"加权调节"类型的解决方案，将全部输出组合，W产生意图为被 调节的等效名义（notional)输出（廉价并且没有损失）。
[0014] 一般地，上文所述的各种解决方案已经引发了非常大量的专利申请，通常设及设 计细节，并且引发了非常多的技术文献，特别是源自MOSFET类型的功率半导体的制造商。
[0015] 关于具有变压器开关的直流到直流转换器，并且特别是反激类型（flyback type) 的转换器，当初级电路打开时通过将初级能量转移至次级而运行，下列文献US 5008794, US 6078509(交叉调节），或US 5663874, US 6057607和US 6504267(后调节）可W被举为示 例。
[0016] 由于它们的简单性和它们的经济性优势重屯、"或"加权调节"类型的解决方案已 引发很多的理论研究，即在静态模式中又在小信号模式中。
[0017] 在作者为 Chen Q ;Lee F C Jovanovic M M.的、发表在 1993 年举行的 APEC' 93 的 Eighth Annual Applied Power Electronics Conference and Exposition 上的文章 "Analysis and design of weighted voltage-mode control for a multiple-output 化rward converter"中，作者提出用于优化多输出直流到直流转换器的重屯、电压调节器的 加权参数的程序，W便于满足给定的规格。
[0018] 对于双电源示例，给出了明确的结果，但是运些结果并不在精确值的范围内。
[0019] 相同的作者QienQ;Lee F C Jovanovic M M.发表在 1993年举行的24th Annual IEEE Power Electronics Specialists Conference 上的文章"Small-signal analysis and design of weighted voltage-mode control for a multiple-output forward convener"中，发表了相同类型转换器的小信号分析。
[0020] 小信号分析使作者能够确定变压器的次级绕组之间禪合的效果。所述研究在具有 n个输出的转换器的一般情况中进行。
[0021] 然而，如在第一篇文章中，并没有提供用于设计满足给定规格的变压器的精确并 且简单的推荐。
【发明内容】
[0022] 鉴于在高竞争汽车领域的应用，本发明的目的是提供允许"重屯、"类型的开关模式 直流电源的改进的新方法。
[0023] 根据第一方面，本发明设及一种用于调节具有多个电压输出的开关模式直流电源 的方法，所述开关模式直流电源包括具有多个输出电压的变压器，所述方法是运样的类型， 即根据借助于具有电阻器的加法装置得到的输出电压的总和来控制变压器的初级电流的 斩波器的占空因数。
[0024] 根据本发明，输出电压被调节为使得输出电压相比较于名义电压的符号相对误差 的总和趋向于零值，并且等于由至少一个电压输出传送的总功率的给定百分比的功率耗散 由所述电阻器提供，W改进在最小负载处的输出电压的性能。
[00巧]运里应注意的是，借助于加法装置的电阻器而提供用于改进在电压输出的最小负 载处的性能的功率耗散消除了对于集成用于阻止输出电压无负载工作的名义负载的需要。 [00%] 根据另一特征，加法装置是由第一电阻器和第二电阻器形成的，所述第一电阻器 在第一端处升高至输出电压、并且在第二端处连接至共用连接点，所述第二电阻器将共用 连接点连接至零电位，使得：
[0028]-Ral、Ra2、Ra3、…Ra (n)是第一电阻器（22、23、27, 32)的第一值；
[0029]-V1、V2、V3、…、V(n)是名义电压；
[0030] -n是输出电压（VI、V2, V3, V4)的编号；
[0031] 根据另一特征，占空因数还取决于参考电压和共用连接点的比较电压之间的差， 并且每个第一值等于：
阳03引 -VUV2、…、V(n)是名义电压；
[0034] -Vref是参考电压；
[0035] -Rc是第二电阻器的第二值；
[0036] -n是输出电压的编号；
[0037] -i是标记每个名义电压W及每个对应的第一值的、从1到n的索引。
[003引根据又一特征，给定的百分比介于由输出电压传送的总功率的1 %到10%之间。 优选地，该百分比在由输出电压传送的总功率的3%到4%之间。
[0039] 根据另一方面，本发明还设及一种具有多个电压输出的开关模式直流电源，所述 开关模式直流电源包括具有多个输出电压的变压器，适用于实施如上文简要描述的方法， 所述开关模式直流电源是运样的类型，其包括：
[0040] -用于变压器的初级绕组中的初级电流的斩波器，W及在整流和滤波之后在输出 端子上产生输出电压的次级绕组；
[0041] -将输出电压加和的加法装置，所述加法装置由第一电阻器和第二电阻器形成，所 述第一电压在第一端处升高至输出电压、并且在第二端处连接至共用连接点，所述第二电 阻器将共用连接点连接至零电位接地平面；
[0042] -用于作为参考电压和在所述加法装置的输出处的比较电压之间的差的函数来控 制所述斩波器的占空因数的器件； 柳43]-参考电压源。
[0044] 根据本发明，第一电阻器的第一值每个等于：
[0046] -VI、V2、…、V(n)是输出电压的名义电压；
[0047] -Vref是参考电压； W4引 -Rc是第二电阻器的第二值； W例 -n是输出电压的编号；
[0050] -i是标记每个名义电压W及每个对应的第一值的、从1到n的索引。
[0051] 根据另一特征，电阻器的值还被计算为提供一功率消耗，所述功率耗散等于由输 出电压中的至少一个传送的总功率的给定百分比，W改进在最小负载处的运些输出电压的 性能。
[0052] 根据本发明的开关模式电源特别适于在安装的系统中使用，特别是在机动车辆 中。
[0053] 运些实质说明将使得对于本领域的技术人来说，由根据本发明的用于调节包括具 有多个输出电压的变压器的开关模式直流电源的方法、W及由对应的包括具有多个输出电 压的变压器的开关模式直流电源相比较于现有技术所带来的优势是明显的。
[0054] 本发明的详细说明在W下描述中参考附图给出。 阳化5] 应注意的是，运些附图的仅有目的是图示说明书的文本，并且所述附图不W任何 方式来构成对本发明范围的限制。
【附图说明】
[0056] 图la和化分别是本领域中已知的包括具有双输出电压的变压器的开关模式直流 电源、W及一变型例的块图，更精确地说是反激类型的。
[0057] 图2是根据本发明的包括