CN106655778B - 多输出交换式电源转换器 - Google Patents

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Abstract

一种多输出交换式电源转换器，包括一变压器，一与一直流电源及变压器的初级侧绕组电耦接的初级侧电路，一用以对变压器的次级侧绕组产生的感应电压进行整流滤波，以输出一直流电压的整流滤波电路，一取得该直流电压，并根据一控制讯号，将该直流电压转换成不同准位的另一直流电压输出的稳压电路，一侦测该另一直流电压并产生一回授讯号的回授电路，以及一稳压控制电路，其接受该回授讯号，并据以产生该控制讯号给该稳压电路。借此，不需在变压器的次级侧绕设多个不同匝数的次级侧绕组，以及对应搭配整流滤波电路，即能产生多个不同准位的输出电压，不但简化变压器电路，降低变压器的制造成，而且使变压器体积相对缩小，有效节省电路空间。

Description

多输出交换式电源转换器
技术领域
本发明涉及一种交换式电源转换器，特别是涉及一种多输出交换式电源转换器。
背景技术
参见图1所示，传统一种多输出交换式电源转换器1具有一变压器T1，一与变压器T1的初级侧绕组Lp电耦接的初级侧电路11，一与变压器T1的第一次级侧绕组Ls1电耦接的第一整流滤波电路12，其对第一次级侧绕组Ls1产生的感应电压进行整流滤波以输出一第一电压V1(+12V)供给第一负载，一与变压器T1的第二次级侧绕组Ls2电耦接的第二整流滤波电路13，其对第二次级侧绕组Ls2产生的感应电压进行整流滤波以输出一第二电压V2(+5V)供给第二负载，以及一与变压器T1的第三次级侧绕组Ls3电耦接的第三整流滤波电路14，其对第三次级侧绕组Ls3产生的感应电压进行整流滤波以输出一第三电压V3(+3.3V)供给第三负载，且第三整流滤波电路14还电耦接一稳压电路15，其接受第三电压V3，并根据来自一稳压控制电路16的一控制讯号维持第三电压V3的稳定输出。且一回授电路17与稳压电路15的输出端电耦接，以侦测第三电压V3并产生一回授讯号给稳压控制电路16，使根据该回授讯号产生该控制讯号给稳压电路15。
然而上述多输出交换式电源转换器若要输出多个不同的电压，必须针对各种输出电压使用不同的次级侧绕组Ls1、Ls2、Ls3并对应搭配一个整流滤波电路12、13、14，使得变压器T1的次级侧绕组数目增多且电路更复杂，不但增加变压器T1的制造成本并使变压器T1的体积增加，而无法有效节省电路空间。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能简化电路、缩小电路体积并节省制造成本的多输出交换式电源转换器。
本发明多输出交换式电源转换器，用以将一直流电源转换成多种电压输出，并包括：一变压器，包含一初级侧绕组及至少一次级侧绕组；一初级侧电路，与该直流电源及该初级侧绕组电耦接，以控制该直流电源是否输入该初级侧绕组；一整流滤波电路，与该次级侧绕组电耦接，并对该次级侧绕组产生的一感应电压进行整流滤波，以输出一直流电压；一第一稳压电路，与该整流滤波电路电耦接以取得该直流电压，并根据一第一控制讯号，将该直流电压转换成一第一电压并输出，其中该第一电压的准位不同于该直流电压；一第一回授电路，与该第一稳压电路电耦接，以侦测该第一电压并产生一第一回授讯号；及一第一稳压控制电路，与该第一回授电路电耦接，以接收该第一回授讯号，并根据该第一回授讯号产生该第一控制讯号给该第一稳压电路。
在本发明的一实施例中，该多输出交换式电源转换器，还包括：一第二稳压电路，与该第一稳压电路电耦接，以取得该第一电压，并根据一第二控制讯号，将该第一电压转换成一第二电压并输出，其中该第二电压的准位不同于该第一电压及该直流电压；一第二回授电路，与该第二稳压电路电耦接，以侦测该第二电压并产生一第二回授讯号；及一第二稳压控制电路，与该第二回授电路电耦接，以接收该第二回授讯号，并根据该第二回授讯号产生该第二控制讯号给该第二稳压电路。
在本发明的一实施例中，该变压器具有一第一次级侧绕组及一第二次级侧绕组，且该多输出交换式电源转换器具有一第一整流滤波电路及一第二整流滤波电路，该第一整流滤波电路与该第一次级侧绕组电耦接，并对该第一次级侧绕组产生的感应电压进行整流滤波，以输出一第一直流电压，该第二整流滤波电路与该第二次级侧绕组电耦接，并对该第二次级侧绕组产生的感应电压进行整流滤波，以输出一第二直流电压，其中该第二直流电压的准位不同于该第一直流电压，且该第一稳压电路与该第二整流滤波电路电耦接，并根据该第一控制讯号，将该第二直流电压转换成该第一电压并输出，其中该第一电压的准位不同于该第一直流电压及该第二直流电压。
在上述实施例中，该多输出交换式电源转换器，还包括：一第二稳压电路，与该第一稳压电路电耦接，以取得该第一电压，并根据一第二控制讯号，将该第一电压转换成一第二电压并输出，其中该第二电压的准位不同于该第一电压、该第一直流电压及该第二直流电压；一第二回授电路，与该第二稳压电路电耦接，以侦测该第二电压并产生一第二回授讯号；及一第二稳压控制电路，与该第二回授电路电耦接，以接收该第二回授讯号，并根据该第二回授讯号产生该第二控制讯号给该第二稳压电路。
或者，在本发明的另一实施例中，该多输出交换式电源转换器，还包括：一第二稳压电路，与该第一整流滤波电路电耦接，以取得该第一直流电压，并根据一第二控制讯号，将该第一直流电压转换成一第二电压并输出，其中该第二电压的准位不同于该第一电压、该第一直流电压及该第二直流电压；一第二回授电路，与该第二稳压电路电耦接，以侦测该第二电压并产生一第二回授讯号；及一第二稳压控制电路，与该第二回授电路电耦接，以接收该第二回授讯号，并根据该第二回授讯号产生该第二控制讯号给该第二稳压电路。
或者，在本发明的另一实施例中，该多输出交换式电源转换器还包括一与该第二整流滤波电路电耦接的稳压电路、一回授电路及一稳压控制电路，该稳压电路取得该第二直流电压，并根据来自该稳压控制电路的一控制讯号，对该第二直流电压进行稳压，该回授电路与该稳压电路电耦接，以侦测该第二直流电压并产生一回授讯号，该稳压控制电路与该回授电路电耦接，以接收该回授讯号，并根据该回授讯号产生该控制讯号给该稳压电路。
且在本发明的一实施例中，该多输出交换式电源转换器可以是顺向式电路架构或返驰式电路架构。
本发明的有益效果在于：借由稳压电路取得与次级侧绕组连接的整流滤波电路输出的一直流电压，并将其转换成默认的另一直流电压输出，并借由回授电路侦测稳压电路的输出电压，将侦测结果提供给稳压控制电路，使据以产生控制讯号控制稳压电路对其输出电压进行稳压。借此，当需要多个不同的输出电压时，不需在变压器的次级侧绕设多个不同匝数的次级侧绕组，以及对应搭配整流滤波电路，即能产生多个不同准位的输出电压，除了能简化变压器电路，降低变压器的制造成本外，还能使变压器体积相对缩小，而有效节省电路空间。
附图说明
图1是传统一种多输出交换式电源转换器的电路示意图。
图2是本发明多输出交换式电源转换器的第一实施例的电路示意图。
图3是第一实施例采用返驰式电路架构的电路示意图。
图4是本发明多输出交换式电源转换器的第二实施例的电路示意图。
图5是第二实施例采用返驰式电路架构的电路示意图。
图6是本发明多输出交换式电源转换器的第三实施例的电路示意图。
图7是第三实施例采用返驰式电路架构的电路示意图。
图8是本发明多输出交换式电源转换器的第四实施例的电路示意图。
图9是第四实施例采用返驰式电路架构的电路示意图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明进行详细说明。
参见图2所示，是本发明多输出交换式电源转换器的第一实施例，其采用顺向式拓朴电路架构，用以将一直流电源Vdc转换成多种直流电压输出，并主要包括一变压器T2、一初级侧电路21、一整流滤波电路22、一第一稳压电路23、一第一回授电路24及一第一稳压控制电路25。
其中变压器T2包含一个初级侧绕组Lp及一个次级侧绕组Ls。初级侧电路21与直流电源Vdc及初级侧绕组Lp电耦接，用以控制直流电源Vdc是否输入初级侧绕组Lp，其中主要包括一与直流电源Vdc并联的电容C1，以及一电耦接在初级侧绕组Lp一端与直流电源Vdc一端之间的功率开关Q1，且功率开关Q1受一控制电路20控制，以控制直流电源Vdc是否输入初级侧绕组Lp。整流滤波电路22与次级侧绕组Ls电耦接，并对次级侧绕组Ls产生的一感应电压进行整流滤波，以输出一直流电压V1(例如+12V)。
第一稳压电路23与整流滤波电路22及第一稳压控制电路25电耦接，以根据第一稳压控制电路23提供的一第一控制讯号，将直流电压V1调整成默认的一不同于直流电压V1的第一电压V2(例如+5V)并输出，且同时对第一电压V2进行稳压，以输出稳定的第一电压V2。
第一回授电路24与第一稳压电路23及第一稳压控制电路25电耦接，以侦测第一稳压电路23输出的第一电压V2并产生一第一回授讯号给第一稳压控制电路25，使第一稳压控制电路25根据该第一回授讯号产生该第一控制讯号给第一稳压电路23，借此，让第一稳压电路23能够稳定输出固定的第一电压V2，使不致受外界因素(例如输入电压变动或负载轻重)影响而波动。
因此，本实施例借由设置第一稳压电路23、第一回授电路24及第一稳压控制电路25，从整流滤波电路22的输出端取得第一直流电压V1，并将其转换成第一电压V2输出，而不需要在变压器T2的次级侧再绕设另一个次级侧绕组并对应搭配一个整流滤波电路，即能产生另一个输出电压(即第一电压V2)，使得变压器T2的电路较为简单，除了降低变压器T2的制造成本，并使变压器T2的体积相对缩小，而有效节省电路空间。
再参见图3所示，第一实施例亦可采用返驰式拓朴电路架构，其与图2不同处在于图2顺向式拓朴电路架构中的变压器T2是依照次级侧绕组Lp与初级侧绕组Ls的匝数比，将直流电源Vdc按比例转移到次级侧并由整流滤波电路22的输出电感L1储存电能，而图3返驰式拓朴电路架构中的变压器T2’则可以储存电能并转移电能给整流滤波电路22’。
参见图4所示，是本发明多输出交换式电源转换器的第二实施例，其采用顺向式拓朴电路架构，且其与第一实施例不同处在于还包括一第二稳压电路26、一第二回授电路27及一第二稳压控制电路28，其中第二稳压电路26与第一稳压电路23的输出端电耦接，以取得该第一电压V2，且第二稳压电路26根据第二稳压控制电路28提供的一第二控制讯号，将取得的第一电压V2转换成默认的一不同于第一电压V2及直流电压V1的第二电压V3(例如+3.3V)并输出，并同时对第二电压V3进行稳压，以使输出的第二电压V3维持在一固定值。
第二回授电路27与第二稳压电路26及第二稳压控制电路28电耦接，以侦测第二稳压电路26输出的第二电压V3并产生一第二回授讯号给第二稳压控制电路28，使第二稳压控制电路28根据该第二回授讯号产生该第二控制讯号给第二稳压电路26。借此，让第二稳压电路26能够稳定输出固定的第二电压V3，使不致受外界因素(例如输入电压变动或负载轻重)影响而波动。
同理，由上述说明可知，当要产生另一个(或更多个)与前述直流电压V1、第一电压V2、第二电压V3不同的直流电压时，只要再从整流滤波电路22、第一稳压电路23或第二稳压电路26的输出端取得直流电压V1、第一电压V2或第二电压V3，并将其输入另一个(或更多个相对应的)稳压电路，使根据另一个(或更多个相对应的)稳压控制电路提供的控制讯号，将输入电压转换成与前述直流电压V1、第一电压V2、第二电压V3不同的直流电压，并借由另一个(或更多个相对应的)回授电路提供侦测结果给该另一个(或更多个相对应的)稳压控制电路，使产生该控制讯号给该另一个(或更多个相对应的)稳压电路，即可在不须对应增加变压器T2的次级侧绕组数目以及相对应的整流滤波电路的情况下，产生另一个(或更多个)不同准位的输出电压。
且如图5所示，第二实施例亦可采用返驰式电路架构来实现。其与图4不同处在于图4顺向式拓朴电路架构中的变压器T2是依照次级侧绕组Lp与初级侧绕组Ls的匝数比，将直流电源Vdc按比例转移到次级侧，并由整流滤波电路22的输出电感L1储存电能，而图5返驰式拓朴电路架构中的变压器T2’则可以储存电能并转移电能给整流滤波电路22’。
参见图6所示，是本发明多输出交换式电源转换器的第三实施例，其采用顺向式拓朴电路架构，且其与第一实施例不同处在于变压器T3具有匝数不同的一第一次级侧绕组Ls1及一第二次级侧绕组Ls2，且本实施例包括与第一次级侧绕组Ls1电耦接的第一整流滤波电路221，以及与第二次级侧绕组Ls2电耦接的第二整流滤波电路222，其中第一整流滤波电路221对第一次级侧绕组Ls1产生的感应电压进行整流滤波，以输出一第一直流电压V1’(例如+12V)，第二整流滤波电路222对第二次级侧绕组Ls2产生的感应电压进行整流滤波，以输出一与第一直流电压V1’不同的第二直流电压V2’(例如+5V)，且第一稳压电路23与第二整流滤波电路222电耦接，并根据第一稳压控制电路25提供的第一控制讯号，将第二直流电压V2’转换成一不同于第一直流电压V1’及第二直流电压V2’的第一电压V2(例如+3.3V)并输出，且同时对第一电压V2进行稳压。
且在本实施例中，还可在第二整流滤波电路222的输出端电耦接一稳压电路31，使稳定第二整流滤波电路222输出的第二直流电压V2’，且稳压电路31是根据一稳压控制电路33提供的一控制讯号而运作，并且一回授电路32侦测第二直流电压V2’并提供侦测结果给稳压控制电路33，使据以产生该控制讯号。
此外，如图7所示，第三实施例亦可采用返驰式电路架构来实现。其与图6不同处在于图6顺向式拓朴电路架构中的变压器T3是依照第一次级侧绕组Ls1及第二次级侧绕组Ls2与初级侧绕组Ls的匝数比，将直流电源Vdc按比例转移到次级侧，并由相对应的第一整流滤波电路221及第二整流滤波电路222的输出电感L1及L2储存电能，而图7返驰式拓朴电路架构中的变压器T3’则可以储存电能并转移电能给相对应的第一整流滤波电路221’及第二整流滤波电路222’。
再参见图8所示，是本发明多输出交换式电源转换器的第四实施例，其采用顺向式拓朴电路架构，且其与第三实施例不同处在于还包括一第二稳压电路26、一第二回授电路27及一第二稳压控制电路28，其中第二稳压电路26与第一稳压电路23的输出端电耦接，以取得该第一电压V2，且第二稳压电路26根据第二稳压控制电路28提供的一第二控制讯号，将取得的第一电压V2转换成预设的一不同于第一直流电压V1’、第二直流电压V2’及第一电压V2的第二电压V3(例如+2.5V)并输出，并且同时对第二电压V3进行稳压，使第二电压V3维持在一固定值。当然，第二稳压电路26亦可与第一整流滤波电路221的输出端电耦接，以取得第一直流电压V1’并转换成第二电压V3输出。
第二回授电路27与第二稳压电路26及第二稳压控制电路28电耦接，以侦测第二稳压电路26输出的第二电压V3并产生一第二回授讯号给第二稳压控制电路28，使第二稳压控制电路28根据该第二回授讯号产生该第二控制讯号给第二稳压电路26。借此，第二稳压电路26能够稳定输出固定的第二电压V3，使不致受外界因素(例如输入电压变动或负载轻重)影响而波动。
因此，由上述说明可知，当要产生另一个(或更多个)与前述第一直流电压V1’、第二直流电压V2’、第一电压V2、第二电压V3不同的直流电压时，仅需增设一组(或更多组)的稳压电路、稳压控制电路及回授电路，具体来说，只要从第一整流滤波电路221、第二整流滤波电路222、第一稳压电路23或第二稳压电路26的输出端取得输出电压，并将其输入另一个(或更多个相对应的)稳压电路，使根据另一个(或更多个相对应的)稳压控制电路提供的控制讯号，将输入的电压转换成与前述直流电压不同准位的电压，并借由另一个(或更多个相对应的)回授电路提供侦测结果给该另一个(或更多个相对应的)稳压控制电路，使产生控制讯号控制该另一个(或更多个相对应的)稳压电路进行稳压，即可在不须对应增加变压器T3的次级侧绕组数目以及相对应的整流滤波电路的情况下，产生另一个(或更多个)不同准位的输出电压。
且同样地，第四实施例亦可采用如图9所示的返驰式电路架构来实现。其与图8不同处在于图8顺向式拓朴电路架构中的变压器T3是依照第一次级侧绕组Ls1及第二次级侧绕组Ls2与初级侧绕组Ls的匝数比，将直流电源Vdc按比例转移到次级侧，并由相对应的第一整流滤波电路221及第二整流滤波电路222的输出电感L1及L2储存电能，而图9返驰式拓朴电路架构中的变压器T3’则可以储存电能并转移电能给相对应的第一整流滤波电路221’及第二整流滤波电路222’。
综上所述，上述实施例借由稳压电路从与次级侧绕组连接的整流滤波电路的输出端取得一直流电压，并将其转换成默认的另一直流电压输出，并借由回授电路侦测稳压电路的输出电压，将侦测结果提供给稳压控制电路，使据以产生控制讯号控制稳压电路对输出电压进行稳压。借此，当需要多个输出电压时，则不需在变压器的次级侧绕设多个不同匝数的次级侧绕组，以及对应搭配整流滤波电路，即能产生多个不同准位的输出电压，除了能让变压器的电路简单化，并能降低变压器的制造成本，并使变压器体积相对缩小，而有效节省电路空间，确实达到本发明的功效与目的。

Claims (8)

1.一种多输出交换式电源转换器，用以将一直流电源转换成多种直流电压输出；其特征在于：
该多输出交换式电源转换器包括：
一变压器，包含一个初级侧绕组及至少一个次级侧绕组；
一初级侧电路，与该直流电源及该初级侧绕组电耦接，以控制该直流电源是否输入该初级侧绕组；
一整流滤波电路，与该次级侧绕组电耦接，并对该次级侧绕组产生的一感应电压进行整流滤波，以输出一直流电压；
一第一稳压电路，与该整流滤波电路电耦接以取得该直流电压，并根据一第一控制讯号，将该直流电压转换成一第一电压并输出，其中该第一电压的准位不同于该直流电压；
一第一回授电路，与该第一稳压电路电耦接，以侦测该第一电压并产生一第一回授讯号；及
一第一稳压控制电路，与该第一回授电路电耦接，以接收该第一回授讯号，并根据该第一回授讯号产生该第一控制讯号给该第一稳压电路。
2.根据权利要求1所述的多输出交换式电源转换器，其特征在于：该多输出交换式电源转换器，还包括：
一第二稳压电路，与该第一稳压电路电耦接，以取得该第一电压，并根据一第二控制讯号，将该第一电压转换成一第二电压并输出，其中该第二电压的准位不同于该第一电压及该直流电压；
一第二回授电路，与该第二稳压电路电耦接，以侦测该第二电压并产生一第二回授讯号；及
一第二稳压控制电路，与该第二回授电路电耦接，以接收该第二回授讯号，并根据该第二回授讯号产生该第二控制讯号给该第二稳压电路。
3.根据权利要求1所述的多输出交换式电源转换器，其特征在于：该变压器具有一第一次级侧绕组及一第二次级侧绕组，且该多输出交换式电源转换器具有一第一整流滤波电路及一第二整流滤波电路，该第一整流滤波电路与该第一次级侧绕组电耦接，并对该第一次级侧绕组产生的感应电压进行整流滤波，以输出一第一直流电压，该第二整流滤波电路与该第二次级侧绕组电耦接，并对该第二次级侧绕组产生的感应电压进行整流滤波，以输出一第二直流电压，其中该第二直流电压的准位不同于该第一直流电压，且该第一稳压电路与该第二整流滤波电路电耦接，并根据该第一控制讯号，将该第二直流电压转换成该第一电压并输出，其中该第一电压的准位不同于该第一直流电压及该第二直流电压。
4.根据权利要求3所述的多输出交换式电源转换器，其特征在于：该多输出交换式电源转换器，还包括：
一第二稳压电路，与该第一稳压电路电耦接，以取得该第一电压，并根据一第二控制讯号，将该第一电压转换成一第二电压并输出，其中该第二电压的准位不同于该第一电压、该第一直流电压及该第二直流电压；
一第二回授电路，与该第二稳压电路电耦接，以侦测该第二电压并产生一第二回授讯号；及
一第二稳压控制电路，与该第二回授电路电耦接，以接收该第二回授讯号，并根据该第二回授讯号产生该第二控制讯号给该第二稳压电路。
5.根据权利要求3所述的多输出交换式电源转换器，其特征在于：该多输出交换式电源转换器，还包括：
一第二稳压电路，与该第一整流滤波电路电耦接，以取得该第一直流电压，并根据一第二控制讯号，将该第一直流电压转换成一第二电压并输出，其中该第二电压的准位不同于该第一电压、该第一直流电压及该第二直流电压；
一第二回授电路，与该第二稳压电路电耦接，以侦测该第二电压并产生一第二回授讯号；及
一第二稳压控制电路，与该第二回授电路电耦接，以接收该第二回授讯号，并根据该第二回授讯号产生该第二控制讯号给该第二稳压电路。
6.根据权利要求3所述的多输出交换式电源转换器，其特征在于：该多输出交换式电源转换器还包括一与该第二整流滤波电路电耦接的稳压电路、一回授电路及一稳压控制电路，该稳压电路取得该第二直流电压，并根据来自该稳压控制电路的一控制讯号，对该第二直流电压进行稳压，该回授电路与该稳压电路电耦接，以侦测该第二直流电压并产生一回授讯号，该稳压控制电路与该回授电路电耦接，以接收该回授讯号，并根据该回授讯号产生该控制讯号给该稳压电路。
7.根据权利要求1至6其中任一所述的多输出交换式电源转换器，其特征在于：该多输出交换式电源转换器是采用顺向式电路架构。
8.根据权利要求1至6其中任一所述的多输出交换式电源转换器，其特征在于：该多输出交换式电源转换器是采用返驰式电路架构。
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