一种隔离式多路输出电源电路的制作方法

1.本实用新型涉及电子领域，具体但不限于涉及一种隔离式多路输出电源电路。


背景技术：

2.在电子供电系统中，往往需要针对系统中的不同负载提供不同的供电电源。例如在家电领域，对不同部件如电机、处理单元等部件需要采用不同的供电电源。一种传统的方法是针对不同负载提供分别设置独立的供电电源，但这种方式其整合度较低，系统电源成本较高。为了提高供电系统的整合度，降低供电电源的成本，对多路输出的供电系统提出了需求。
3.一种供电方法是在隔离式电源的副边设置两路输出电路，其中每路输出电路包括独立的副边绕组和其他分立器件或控制电路等。为了降低多路输出电源电路的成本，一种改进方法是采用同一副边绕组，副边绕组的一端分别耦接分立器件用于提供多路输出。
4.有鉴于此，有必要提供更简化的结构或控制方法，以期解决上述至少部分问题。


技术实现要素：

5.针对现有技术中的一个或多个问题，本实用新型提出了一种隔离式多路输出电源电路。
6.隔离式多路输出电源电路包括：原边电路，包括原边开关；变压器，包括原边绕组和副边绕组，其中原边绕组耦接原边开关，副边绕组具有第一端和第二端，副边绕组的第一端耦接副边地；第一整流器件，具有第一端和第二端，其中第一整流器件的第一端耦接副边绕组的第二端；开关管，具有第一端、第二端和控制端，其中开关管的第一端耦接第一整流器件的第二端，开关管的第二端耦接第一电容用于形成第一电压输出端，其中第一电容的另一端耦接副边地；以及第二整流器件，具有第一端和第二端，其中第二整流器件的第一端耦接第一整流器件的第二端，第二整流器件的第二端耦接第二电容用于形成第二电压输出端，其中第二电容的另一端耦接副边地。
7.在一个实施例中，第一整流器件包括第一二极管，第二整流器件包括第二二极管。
8.在一个实施例中，第一整流器件包括第一金属氧化物半导体场效应管(mosfet)，开关管包括第二mosfet，第二整流器件包括二极管。
9.在一个实施例中，原边绕组具有第一端和第二端，其中原边绕组的第一端耦接输入电压，原边绕组的第二端耦接原边开关。
10.在一个实施例中，隔离式多路输出电源电路包括整流电路，整流电路具有第一输入端、第二输入端、第一输出端和第二输出端，其中整流电路的第一输入端和第二输入端分别耦接市电交流电源的第一端和第二端，整流电路的第一输出端耦接原边绕组的第一端，整流电路的第二输出端耦接原边地。
11.在一个实施例中，隔离式多路输出电源电路进一步包括低压差线性稳压电路，低压差线性稳压电路具有第一端、第二端和控制端，其中低压差线性稳压电路的第一端耦接
开关管的第二端，低压差线性稳压电路的输出端形成第三电压输出端。
12.本实用新型提出的隔离式多路输出电源电路可用于减少耐高压器件的数量，降低系统的成本。
附图说明
13.附图用来提供对本发明的进一步理解，与说明描述一起用于解释本发明的实施例，并不构成对本发明的限制。在附图中：
14.图1示出了根据本实用新型一实施例的隔离式多路输出电源电路；
15.图2示出了根据一对比例的隔离式多路输出电源电路；
16.图3示出了根据本实用新型另一实施例的隔离式多路输出电源电路；
17.图4示出了根据本实用新型又一实施例的隔离式多路输出电源电路。
具体实施方式
18.为了进一步理解本实用新型，下面结合实施例对本实用新型优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本实用新型的特征和优点，而不是对本实用新型权利要求的限制。
19.该部分的描述只针对几个典型的实施例，本实用新型并不仅局限于实施例描述的范围。不同实施例的组合、不同实施例中的一些技术特征进行相互替换，相同或相近的现有技术手段与实施例中的一些技术特征进行相互替换也在本实用新型描述和保护的范围内。
20.说明书中的“耦接”或“连接”既包含直接连接，也包含间接连接。间接连接为通过中间媒介进行的连接，如通过电传导媒介如导体的连接，其中电传导媒介可含有寄生电感或寄生电容，也可通过说明书中实施例所描述的中间电路或部件的连接；间接连接还可包括可实现相同或相似功能的基础上通过其他有源器件或无源器件的连接，如通过开关、信号放大电路、跟随电路等电路或部件的连接。“多个”或“多”表示两个或两个以上。
21.图1示出了根据本实用新型一实施例的隔离式多路输出电源电路。隔离式多路输出电源电路包括原边电路、变压器t和副边电路，其中变压器t包括原边绕组l1和副边绕组l2，分别和原边电路和副边电路相耦接。在图示的实施例中，隔离式多路输出电源电路包括反激式电压变换电路，其原边电路包括原边开关qp，其中原边绕组l1的第一端耦接直流输入电压vin，原边绕组l1的第二端耦接原边开关qp的第一端、原边开关qp的第二端耦接原边地pgnd。直流输入电压vin可以为任意波形的直流电压源。在一个实施例中，直流输入电压vin为将交流输入电源进行全桥整流或进行整流并滤波后的母线电压。原边开关qp的第二端和原边地pgnd之间可进一步包括采样电阻等器件。副边电路包括第一整流器件d1、开关管q1和第二整流器件d2。其中副边绕组l2的第一端耦接副边地sgnd。副边绕组l2的第二端耦接第一整流器件d1的第一端，第一整流器件d1的第二端耦接开关管q1的第一端和第二整流器件d2的第一端，开关管q1的第二端耦接第一电容c1形成第一电压输出端用于提供第一输出电压v1，其中第一电容c1的另一端耦接副边地sgnd。第二整流器件d2的第二端耦接第二电容c2形成第二电压输出端用于提供第二输出电压v2，其中第二电容c2的另一端耦接副边地sgnd。第一整流器件d1和第二整流器件d2分别为第一二极管d1和第二二极管d2。
22.在第一时间阶段，原边开关qp导通，原边电流上升，原边绕组l1上承受电压为vin，
副边绕组l2由于感应，承受电压为n*vin，其中第一二极管d1的阳极电压为-n*vin。在一个实施例中，此时第一开关管q1为导通状态，第一二极管d1截止，此时第一二极管d1两端承受的电压差为v1+n*vin，第二二极管d2上承受电压差为v2-v1。在一实施例中，vin为市电经整流后的高达几百伏的高压源，v1电压约为3-20伏特，v2电压约为5-30伏特。因此，第一二极管d1需要承受的电压差较高，第一二极管d1需要采用高压二极管，而第二二极管d2只需要采用耐压值较低的普通二极管，其体积和成本均较低。同时开关管q1耐压也不高。
23.在一个对比方案中，如图2所示，隔离式多路输出电源电路分别在第一输出电路和第二输出电路中各采用一个二极管d3和d3，其中第一二极管d3和第二二极管d4分别耦接副边绕组，用于生成第一输出电压v1和第二输出电压v2。然而，跟图1实施例中所示的二极管相比，图2中的第一二极管d3和第二二极管d4分别需要承受v1+n*vin和v2+n*vin的高压。因此二极管d3和二极管d4均需要采用耐高压的二极管，其成本较高。
24.与对比方案相比，图1所示实施例中仅需要采用一个高压二极管，降低了系统的成本。同时，开关管q1上的耐压要求也相应较低，开关管q1的成本也相应可降低。
25.图1中的隔离式多路输出电源采用单端反激式电压变换电路。在其他的实施例中，隔离式多路输出电源电路可采用其它类型的隔离式变换电源，如正激式变换电路，隔离式半桥型或全桥型直流电源等。如当隔离式多路输出电源包括正激式变换电路时，开关管的第二端可进一步耦接第三整流管的阴极和第一电感的第一端，其中电感的第二端耦接第一电容，开关管的第二端通过第一电感耦接第一电容用于提供第一输出电压。同时第二整流器件的第二端也进一步耦接第四整流管的阴极和第二电感的第一端，第二电感的第二端耦接第二电容，第二整流器件的第二端通过第二电感耦接第二电容用于提供第二输出电压。
26.图3示出了根据本实用新型一实施例的隔离式多路输出电源电路。与图1中实施例相比，图3中的第一整流器件d1包括第一金属氧化物半导体场效应管(mosfet)，采用同步整流，以降低第一整流器件d1上的功耗。开关管q1可包括第二mosfet。第二整流器件d2依旧可采用普通的二极管。
27.图4示出了根据本实用新型一实施例的隔离式多路输出电源电路。在这个实施例中，隔离式多路输出电源电路进一步包括第三路输出电路用于提供第三输出电压v3。与图1中隔离式多路输出电源电路相比，隔离式多路输出电源电路进一步包括整流电路44、控制电路40和第三输出电容c3。其中整流电路44具有第一输入端、第二输入端、第一输出端和第二输出端，其中整流电路44的第一输入端和第二输入端分别耦接市电交流电源vac的第一端和第二端，整流电路44的第一输出端耦接原边绕组l1的第一端，整流电路44的第二输出端耦接原边地pgnd，整流电路44用于为隔离式多路输出电源电路提供直流输入电压。控制电路40除了包括控制开关管q1的第一控制模块41外，还进一步包括低压差线性稳压电路43和控制低压差线性稳压电路43的第二控制模块42。低压差线性稳压电路43具有第一端、第二端和控制端，其中低压差线性稳压电路43的第一端耦接开关管q1的第二端，其中开关管q1的第一端耦接第一二极管d1的阴极，低压差线性稳压电路43的输出端耦接第三电容c3形成第三电压输出端，用于提供第三输出电压v3。在一个实施例中，当原边开关qp关断时，第一控制模块41控制开关管q1处于导通状态，副边电流通过第一二极管d1向第一电容c1充电，第一输出电压v1上升，当第一输出电压v1达到预设阈值时，第一控制模块41控制开关管q1关断，剩余能量用于为第二电容c2充电。然后进入下一个原边开关导通周期。ldo器件43
在第二控制模块42的控制下输出控制更精确的第三输出电压v3。在一个实施例中，控制电路40制作在一半导体芯片中。图4所示的隔离式多路输出电源电路用于通过简单的结构、较少数量的器件和仅一个高压器件d1提供多路输出电压，使电路系统具有较小的体积和较低的成本。
28.这里本实用新型的描述和应用是说明性的，并非想将本实用新型的范围限制在上述实施例中。说明书中所涉及的效果或优点等相关描述可因具体条件参数的不确定或其它因素影响而可能在实际实验例中不能体现，效果或优点等相关描述不用于对实用新型范围进行限制。这里所披露的实施例的变形和改变是可能的，对于那些本领域的普通技术人员来说实施例的替换和等效的各种部件是公知的。本领域技术人员应该清楚的是，在不脱离本实用新型的精神或本质特征的情况下，本实用新型可以以其它形式、结构、布置、比例，以及用其它组件、材料和部件来实现。在不脱离本实用新型范围和精神的情况下，可以对这里所披露的实施例进行其它变形和改变。