CN214069813U - 一种多通道供电补偿*** - Google Patents

Abstract

本实用新型所公开的一种多通道供电补偿***，包括主绕组L1和辅助绕组L2，主绕组L1上设置有第一电压输出端，辅助绕组L2上设置有第二电压输出端；与主绕组L1相连的电压控制模组，其根据第一电压输出端的电压信号进行控制调整第一电压输出端的电压信号输出稳定；功率补偿电路，其分别与第一电压输出端和第二电压输出端相连，以在辅助绕组L2供能不足时，将主绕组L1的能量供给至辅助绕组L2，保证第二电压输出端输出正常驱动负载工作的电压。其充分利用多绕组输出的特性和磁路特点，增加能量补偿电路，很好的解决了辅助绕组带载受限的问题，且使用可靠，成本低，以满足使用需求。

Description

一种多通道供电补偿***

技术领域

本实用新型涉及一种各类恒流恒压的带多绕组输出的开关电源应用技术领域，尤其是一种多通道供电补偿***。

背景技术

目前，对于需要隔离以及非隔离应用的供电且又需要单独辅助供电的应用，采用方法有三种，一种是增加一个单独的绕组(或者从次级主绕组L1中加抽头)来实现需求的电压，第二种直接从次级主输出端经过DC-DC电源的处理得到需求的电压，第三种另外增加一路独立的供电电源；然而对于上述所提到的两种方法，如果是所需要的辅助供电功率较大，而且主输出端的负载变化也很大，比如空载、轻载、满载经常切换，那么这两种方式都有严重缺陷：其一增加一个单独绕组的方法，在主输出为空载的时候，没办法保证辅助供电这边满载输出；即使把输出反馈检测点放到辅助这边，又会引起主输出那边的电压飘高而引起其电解耐压的问题以及其假负载的泄放功率偏大以至于整机效率偏低问题。第二、三种使用DC-DC开关型电源从主功率环路(可以是初级母线，也可以是次级母线)取电，这个方法在技术上可以很好的解决这些问题，但是此方法的成本压力很大，同时会增加很多元器件，导致PCB设计、产品加工和可靠性都受到很大影响。

另外，在近年来智能照明上的快速普及，产品的成本压力越加明显；比如在使用智能调光模块，都需要增加一个独立的稳定的低压供电，对于红外、2.4G和普通的无线遥控模块时，此时的问题都不大，但是对于高端的WiFi和蓝牙模块，稳定供电问题就特别突出，比如WiFi 模块，它可以实现在单个终端(手机或者电脑等控制平台)可以实现多灯实时并联控制，它需要每个电源(灯具)自带一个WiFi模块。有此模块的瞬间启动电流高达400mA(3.3V)，即使正常工作时也需要100+mA的电流，那么单纯的增加一个辅助绕组L2已经不能应对此类应用了，而使用DC-DC的电源，这会使整套照明***(多灯应用场景)的成本剧增；从而基于上述情况均无法在成本和性能上同时满足使用需求，所以有鉴于上述常见的缺点，实用新型人针对前述缺点的研究改进之道，终于有本实用新型的产生。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了解决上述技术的不足而设计的一种使用可靠，且成本低，以满足使用需求的一种多通道供电补偿***。

本实用新型所设计的一种多通道供电补偿***，包括：

主绕组L1和辅助绕组L2，主绕组L1上设置有第一电压输出端，辅助绕组L2上设置有第二电压输出端；

与主绕组L1相连的电压控制模组，其根据第一电压输出端的电压信号进行控制调整第一电压输出端的电压信号输出稳定；

功率补偿电路，其分别与第一电压输出端和第二电压输出端相连，以在辅助绕组L2供能不足时，将主绕组L1的能量供给至辅助绕组L2，保证第二电压输出端输出正常驱动负载工作的电压。

作为优选，主绕组L1通过引线连接第一电压输出端和第一接地端，辅助绕组L2通过引线连接第二电压输出端和第二接地端，第二电压输出端的引线和第二接地端的引线之间并联有电容CE2。

作为优选，功率补偿电路包括限流电阻R1、电阻R2、电阻R3和N型MOS管Q1,电阻R2和电阻R3相互串联，电阻R2的一端与第一电压输出端引线相连，电阻R3的一端与第一接地端的引线相连；N型MOS管Q1的栅极连接在电阻R2和电阻R3之间，其漏极通过限流电阻R1 与第一电压输出端的引线相连，其源极分别与辅助绕组L2、第二电压输出端和电容CE2相连。

作为优选，N型MOS管Q1替换为双极结型晶体管BJT，双极结型晶体管BJT的基极连接在电阻R2和电阻R3之间，其集电极通过限流电阻R1与第一电压输出端的引线相连，其发射极分别与辅助绕组L2、第二电压输出端和电容CE2相连。

作为优选，功率补偿电路包括限流电阻R1、电阻R2、电阻R3和P型MOS管Q1,电阻R2和电阻R3相互串联，电阻R2的一端与第二电压输出端引线相连，电阻R3的一端与第二接地端的引线相连；P型MOS管Q1的栅极连接在电阻R2和电阻R3之间，其漏极通过限流电阻R1 与第一电压输出端的引线相连，其源极与第一接地端的引线相连。

作为优选，P型MOS管Q1替换为双极结型晶体管BJT，双极结型晶体管BJT的基极连接在电阻R2和电阻R3之间，其集电极通过限流电阻R1与第一电压输出端的引线相连，其发射极与第一接地端的引线相连。

作为优选，控制模组包括控制芯片和MOS管Q2，控制芯片的引脚GD与MOS管Q2的栅极相连，MOS管Q2的漏极连接有主绕组L3，主绕组L3与主绕组L1相互组合形成变压器T1。

作为优选，主绕组L1的第一电压输出端的反馈点所连接的光耦输出部UA与控制芯片的引脚FB所连接的光耦输入部UB相互耦合进行将第一电压输出端的电压信号传输至控制芯片。

作为优选，控制模组包括控制芯片和MOS管Q2，控制芯片的引脚GD与MOS管Q2的栅极相连，MOS管Q2的漏极与主绕组L1相连。

作为优选，控制芯片的引脚FB分别通过电阻与第二接地端的接线和第一电压输出端相连，以进行获取主绕组L1的第一电压输出端的电压信号，且主绕组L1和辅助绕组L2均采用耦合绕组。

本实用新型所设计的一种多通道供电补偿***，其充分利用多绕组输出的特性和磁路特点，增加能量补偿电路，很好的解决了辅助绕组带载受限的问题，同时不会影响到正常的电源各项性能指标，且更不会增加设计、生产、物料成本、可靠性方面的压力，从而产生了如下有益效果：

1、当辅助绕组L2供能不足的时候，才会使用补偿电路进行供能。同时又有一定的自动调整补偿能力大小的能力。

2、不管是在待机、半功率输出、全功率输出，只要辅助绕组L2供电是充足的，此补偿电路完全不工作，也不会消耗能量，对整个电源的功耗和效率都不会有任何影响，充分保障了电源的认证要求和客户的要求，进一步解决了在主绕组L1上的负载仅在0％-10％(主绕组 L1的当前输出功率大小与最大输出功率的比值)的输出功率时而导致辅助绕组L2供电不足的技术问题。

3、电路简单而巧妙，制作成本较低，同时又不会对电源的设计、生产、工艺和可靠性产生负担，且运行性能较佳。

4、辅助绕组L2的第二电压输出端会随着其输出功率大小而进行反比例调整(辅助绕组 L2输出功率越大，第二电压输出端会相应的变小)，特别对于后面使用线性电源(LDO)的负载具有非常好的效果，使线性电源的功耗始终维持在一个较低的水平，从侧面也提升了整机的效率。

附图说明

图1是非隔离电源应用的补偿机制电路结构示意图(一)；

图2是非隔离电源应用的补偿机制电路结构示意图(二)；

图3是隔离电源应用的补偿机制电路结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例1：

如附图所示，本实施例所描述的一种多通道供电补偿***，包括主绕组L1、辅助绕组L2、与主绕组L1相连的电压控制模组、以及功率补偿电路，主绕组L1通过引线连接第一电压输出端和第一接地端，辅助绕组L2通过引线连接第二电压输出端和第二接地端，第二电压输出端的引线和第二接地端的引线之间并联有电容CE2，电容CE1的一端与第一电压输出端的引线相连，电容CE1的另一端接地，设置的电容的目的是在对负载进行供电时进行储能；与主绕组L1相连的电压控制模组，其根据第一电压输出端的电压信号进行控制调整第一电压输出端的电压信号输出稳定；功率补偿电路分别与第一电压输出端和第二电压输出端相连，以在辅助绕组L2供能不足时，将主绕组L1的能量供给至辅助绕组L2，保证第二电压输出端输出正常驱动负载工作的电压，其中，功率补偿电路包括限流电阻R1、电阻R2、电阻R3和N型 MOS管Q1,电阻R2和电阻R3相互串联，电阻R2的一端与第一电压输出端引线相连，电阻 R3的一端与第一接地端的引线相连；N型MOS管Q1的栅极连接在电阻R2和电阻R3之间，其漏极通过限流电阻R1与第一电压输出端的引线相连，其源极分别与辅助绕组L2、第二电压输出端和电容CE2相连；控制模组包括控制芯片和MOS管Q2，控制芯片的引脚GD与MOS管Q2的栅极相连，MOS管Q2的漏极连接有主绕组L3，主绕组L3与主绕组L1相互组合形成变压器T1，其中由于主绕组L1和辅助绕组L2同属一个磁路中，那么他们的关系属于伏匝比例关系，及第一电压输出端VO1+/第二电压输出端VO2+＝主绕组L1/辅助绕组L2，所以辅助绕组 L2输出的功率大小就极其受制于L1的功率输出大小影响，主绕组L1输出功率越大，那么辅助L2的输出功率上限值也就越大，反之就同时变小。

当辅助绕组L2出现供能不足时，第二电压输出端VO2+开始下降，随着主绕组L1的输出功率越来越小，此时第二电压输出端VO2+也越来越小，当第二电压输出端VO2+到了维持后面负载的最低电压前，这个MOS管Q1开通，主绕组L1的能量通过限流电阻R1给到辅助绕组 L2上，而此时主绕组L1的输出功率也会微量增大，然后辅助绕组L2由磁路中获得所需功率来输出，这样辅助绕组L2在磁路能量增加和主绕组L1支援的情况下，能量不会再继续变小；反之当第二电压输出端VO2+上升到一定值且可以自主供能时，MOS管Q1又会关闭，这样不会影响正常的工作，也不会对电源性能指标造成影响。限流电阻R1是对主绕组L1向辅助绕组 L2供能的限流电阻，可以根据需要补充能量的多少来调整限流电阻R1的阻值，比如辅助绕组L2的带载功率较大，那么限流电阻R1的阻值需要减小，反之增加；电阻R2和电阻R3是用来设置MOS管Q1开启的电压点，当MOS管Q1的栅极与源极的差值大于MOS管Q1阈值时， MOS管Q1就会自动打开，差值小于阈值时就会关闭；举个例子，比如当第二电压输出端VO2+ 低于5V时，电阻R2和电阻R3设置点为8V，此时MOS管Q1的栅极对源极的电压差值(3V) 大于阈值，则开启MOS管Q1对辅助绕组L2进行能量补偿，第二电压输出端VO2+电压继续低， MOS管Q1开启的程度越大，限流电阻R1补偿的电流也会相应的增加一些，反之，当第二电压输出端VO2+的电压大于5V时，MOS管Q1的栅极对源极的差值小于阈值，则关闭，补偿停止。

上述的能量补偿是自动调整，仅在需要时开启，以使得对于各类负载使用要求有很大的积极作用，比如在一些适配器、LED电源中，认证需求会对电源最大功率运行时，测试其效率，温度，带载情况等，而此时补偿电路是不会动作的，也就不会影响电源的其他参数和性能，并且上述补偿机制仅针对第一电压输出端VO1+大于第二电压输出端VO2+时的各类应用，同时主要通过限流电阻R1泄放和磁路能量增加对辅助绕组L2增加供能，并且可应用在隔离电源中。

另外，针对上述结构的设置，其中N型MOS管Q1替换为双极结型晶体管BJT，双极结型晶体管BJT的基极连接在电阻R2和电阻R3之间，其集电极通过限流电阻R1与第一电压输出端的引线相连，其发射极分别与辅助绕组L2、第二电压输出端和电容CE2相连，其所描述的是采用另一种晶体管所形成的补偿电路。

实施例2：

如附图所示，本实施例所描述的一种多通道供电补偿***，其大致结构工作原理与实施例1大致相同，但仅区别在于：功率补偿电路包括限流电阻R1、电阻R2、电阻R3和P型MOS 管Q1,电阻R2和电阻R3相互串联，电阻R2的一端与第二电压输出端引线相连，电阻R3的一端与第二接地端的引线相连；P型MOS管Q1的栅极连接在电阻R2和电阻R3之间，其漏极通过限流电阻R1与第一电压输出端的引线相连，其源极与第一接地端的引线相连，其通过增加磁路能量来对辅助绕组L2进行增加供能。

另外，针对本实施例结构的设置，P型MOS管Q1替换为双极结型晶体管BJT，双极结型晶体管BJT的基极连接在电阻R2和电阻R3之间，其集电极通过限流电阻R1与第一电压输出端的引线相连，其发射极与第一接地端的引线相连，其所描述的是采用另一种晶体管所形成的补偿电路。

本实施例中所描述的一种多通道供电补偿***，适用于第一电压输出端VO1+小于第二电压输出端VO2+的电源，并且可应用在隔离电源中，比如主绕组L1输出5V，而辅助绕组L2需要输出12V电压。

实施例3：

如附图所示，本实施例所描述的一种多通道供电补偿***，其大致结构工作原理与实施例1和实施例2一致，但仅区别在于：主绕组L1的第一电压输出端的反馈点所连接的光耦输出部UA与控制芯片的引脚FB所连接的光耦输入部UB相互耦合进行将第一电压输出端的电压信号传输至控制芯片,主绕组L1输出第一电压输出端VO1+,辅助绕L2输出第二电压输出端 VO2+；电源运行的输出反馈点在第一电压输出端VO1+上，通过光耦输出部UA和光耦输入部 UB直接把输出电压信号给到控制芯片,故可以保证VO1+的各种工况下电压的稳定。

实施例4：

如附图所示，本实施例所描述的一种多通道供电补偿***，其大致结构工作原理与实施例1和实施例2一致，但仅区别在于：控制模组包括控制芯片和MOS管Q2，控制芯片的引脚 GD与MOS管Q2的栅极相连，MOS管Q2的漏极与主绕组L1相连，控制芯片的引脚FB分别通过电阻与第二接地端的接线和第一电压输出端相连，以进行获取主绕组L1的第一电压输出端的电压信号，且主绕组L1和辅助绕组L2均采用耦合绕组；其当主绕组L1输出能量时，辅助绕组L2也会具有能量输出能力，由于辅助绕组L2和主绕组L1是耦合关系，那么是遵循伏匝比定律的可以在辅助绕组L2功能不足时利用主绕组L1的能量供给至辅助绕组L2，以保证辅助绕组L2输出正常驱动负载工作的电压，其电路结构适用于非隔离电源。

本实用新型不局限于上述最佳实施方式，任何人在本实用新型的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是具有与本申请相同或相近似的技术方案，均落在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种多通道供电补偿***，其特征在于，包括：

主绕组L1和辅助绕组L2，主绕组L1上设置有第一电压输出端，辅助绕组L2上设置有第二电压输出端；

与主绕组L1相连的电压控制模组，其根据第一电压输出端的电压信号进行控制调整第一电压输出端的电压信号输出稳定；

功率补偿电路，其分别与第一电压输出端和第二电压输出端相连，以在辅助绕组L2供能不足时，将主绕组L1的能量供给至辅助绕组L2，保证第二电压输出端输出正常驱动负载工作的电压。

2.根据权利要求1所述的一种多通道供电补偿***，其特征在于，主绕组L1通过引线连接第一电压输出端和第一接地端，辅助绕组L2通过引线连接第二电压输出端和第二接地端，第二电压输出端的引线和第二接地端的引线之间并联有电容CE2。

3.根据权利要求2所述的一种多通道供电补偿***，其特征在于，功率补偿电路包括限流电阻R1、电阻R2、电阻R3和N型MOS管Q1,电阻R2和电阻R3相互串联，电阻R2的一端与第一电压输出端引线相连，电阻R3的一端与第一接地端的引线相连；N型MOS管Q1的栅极连接在电阻R2和电阻R3之间，其漏极通过限流电阻R1与第一电压输出端的引线相连，其源极分别与辅助绕组L2、第二电压输出端和电容CE2相连。

4.根据权利要求3所述的一种多通道供电补偿***，其特征在于，N型MOS管Q1替换为双极结型晶体管BJT，双极结型晶体管BJT的基极连接在电阻R2和电阻R3之间，其集电极通过限流电阻R1与第一电压输出端的引线相连，其发射极分别与辅助绕组L2、第二电压输出端和电容CE2相连。

5.根据权利要求2所述的一种多通道供电补偿***，其特征在于，功率补偿电路包括限流电阻R1、电阻R2、电阻R3和P型MOS管Q1,电阻R2和电阻R3相互串联，电阻R2的一端与第二电压输出端引线相连，电阻R3的一端与第二接地端的引线相连；P型MOS管Q1的栅极连接在电阻R2和电阻R3之间，其漏极通过限流电阻R1与第一电压输出端的引线相连，其源极与第一接地端的引线相连。

6.根据权利要求5所述的一种多通道供电补偿***，其特征在于，P型MOS管Q1替换为双极结型晶体管BJT，双极结型晶体管BJT的基极连接在电阻R2和电阻R3之间，其集电极通过限流电阻R1与第一电压输出端的引线相连，其发射极与第一接地端的引线相连。

7.根据权利要求1-6任一项所述的一种多通道供电补偿***，其特征在于，控制模组包括控制芯片和MOS管Q2，控制芯片的引脚GD与MOS管Q2的栅极相连，MOS管Q2的漏极连接有主绕组L3，主绕组L3与主绕组L1相互组合形成变压器T1。

8.根据权利要求7所述的一种多通道供电补偿***，其特征在于，主绕组L1的第一电压输出端的反馈点所连接的光耦输出部UA与控制芯片的引脚FB所连接的光耦输入部UB相互耦合进行将第一电压输出端的电压信号传输至控制芯片。

9.根据权利要求1-6任一项所述的一种多通道供电补偿***，其特征在于，控制模组包括控制芯片和MOS管Q2，控制芯片的引脚GD与MOS管Q2的栅极相连，MOS管Q2的漏极与主绕组L1相连。

10.根据权利要求9所述的一种多通道供电补偿***，其特征在于，控制芯片的引脚FB分别通过电阻与第二接地端的接线和第一电压输出端相连，以进行获取主绕组L1的第一电压输出端的电压信号，且主绕组L1和辅助绕组L2均采用耦合绕组。

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