可实现磁集成和器件复用的多路输出电源系统及控制方法

本发明涉及开关电源和电源控制方法，特别涉及一种可实现磁集成和器件复用的多路输出电源系统及控制方法。

背景技术：

1、在多路输出电源系统中，格鲁输出回路一般只共用同一个输入电源，各自的器件仅可作用于对应的回路。

2、随着输出回路的增多，电源系统的器件数量会明显增多，pcb整板面积和电源重量都会明显增加；系统的整体效率也仅能由各回路的效率共同决定，不能进一步提升。

技术实现思路

1、本发明的主要目的在于提出一种可实现磁集成和器件复用的多路输出电源系统及控制方法，旨在通过将多路输出回路的输出电感耦合至同一磁芯中并令正激回路复用两路同步buck的开关，实现磁集成和器件复用，提高系统整体效率。

2、为实现上述目的，本发明提供了一种可实现磁集成和器件复用的多路输出电源系统，所述系统包括：由同步buck电路buck1、同步buck电路buck2和双管正激电路构成的磁集成模块；

3、所述同步buck电路buck1包括开关q1、开关q4，输出电感l1和负载r1；所述同步buck电路buck2包括开关q2、开关q3，输出电感l2和负载r2；所述双管正激电路包括开关q1、开关q2、开关q3、开关q4、二极管dc、二极管d1、二极管d2、变压器t、输出电感l3和负载r3；所述输出电感l1、所述输出电感l2和所述输出电感l3耦合至同一磁芯中；所述输出电感l1的同名端接所述开关q4的漏极，另一端接buck1的输出电容c1正端和所述负载r1一端；所述输出电感l2的同名端接所述开关q3的漏极，另一端接buck2的输出电容c2正端和所述负载r2一端；所述输出电感l3的同名端接所述二极管d1的阴极和所述二极管d2的阴极，另一端接双管正激的输出电容c3正端和所述负载r3一端；

4、所述开关q1的漏极与电源相连，所述开关q1的源极与所述开关q4的漏极和所述变压器t的原边异名端相连，所述开关q4的源极接地；所述开关q2的漏极与电源相连，所述开关q2的源极与所述开关q3的漏极和所述二极管dc的阳极相连，所述开关q3的源极接地；

5、所述二极管dc的阳极与所述开关q2的源极相连，所述二极管dc的阴极与所述变压器t的原边同名端相连；所述二极管d1的阳极与所述变压器t的副边同名端相连，所述二极管d1的阴极与所述二极管d2的阴极相连，所述二极管d2的阳极接地；所述变压器t的副边异名端接地；所述输出电容c1、所述输出电容c2、所述输出电容c3负端和所述负载r1、所述负载r2、所述负载r3的另一端接地。

6、本发明进一步的技术方案是，所述双管正激电路中复用所述开关q1、所述开关q2、所述开关q3、所述开关q4以实现器件复用。

7、本发明进一步的技术方案是，所述双管正激电路中的二极管dc保证变压器一个周期内的总励磁量为零。

8、本发明进一步的技术方案是，所述述双管正激电路中，正向励磁支路由所述开关q2、所述开关q4、所述二极管dc构成；反向励磁支路由所述开关q1、所述开关q3、所述二极管dc构成；

9、所述开关q1和所述开关q4是互补的，为防止电源短路需要合理设置死区，所述开关q2和所述开关q3是互补的，为防止电源短路需要合理设置死区。

10、本发明进一步的技术方案是，所述同步buck电路buck1中，通过控制所述开关q1的占空比调节所述同步buck电路buck1的输出电压，所述同步buck电路buck2中，通过控制所述开关q2的占空比调节所述同步buck电路buck2的输出电压。

11、本发明进一步的技术方案是，所述双管正激电路中，通过控制所述开关q1和所述开关q2的移相角调节变压器的正向励磁时间；其中，正向励磁时间不大于0.5个周期；通过控制所述变压器的正向励磁时间和变压器变比来调节所述双管正激电路的输出电压。

12、本发明进一步的技术方案是，所述开关q1的导通时间大于所述开关q2的导通时间，所述开关q2的导通时间大于所述变压器的正向励磁时间。

13、本发明进一步的技术方案是，所述开关q1的导通时刻固定为周期开始时刻，关断时刻由所述开关q1的占空比决定；所述开关q2的导通时刻由需要的变压器正向励磁时间决定，关断时刻由所述开关q2的占空比决定。

14、本发明进一步的技术方案是，所述开关q1导通时，由于所述开关q2导通以及所述二极管d2的钳位作用，所述开关q1可以实现zvs；所述开关q3导通时，由于所述开关q3体二极管的钳位作用，所述开关q3可以实现zvs；所述开关q4导通时，由于所述开关q4体二极管的钳位作用，所述开关q4可以实现zvs。

15、为实现上述目的，本发明还提出一种可实现磁集成和器件复用的多路输出电源系统的控制方法，所述方法包括以下步骤：

16、在所述可实现磁集成和器件复用的多路输出电源系统启机后，软启动所述可实现磁集成和器件复用的多路输出电源系统；

17、在所述可实现磁集成和器件复用的多路输出电源系统软启动后，判断是否达到启机结束条件；

18、如果没有达到启机结束条件，则返回执行软启动步骤；

19、如果达到启机结束条件，则计算所述可实现磁集成和器件复用的多路输出电源系统各路输出下一周期各路输出所需要的有效占空比d1、有效占空比d2和有效占空比d3；

20、根据所述有效占空比d1决定所述开关q1的关断时刻，根据所述有效占空比d2决定所述开关q2的关断时刻，所述开关q1的导通时刻固定为周期开始时刻，所述开关q3的导通时刻由所述开关q3决定；

21、根据所述开关q1的导通时刻和关断时刻合理配置死区时间，根据所述开关q2的导通时刻和关断时刻合理配置死区时间。

22、本发明可实现磁集成和器件复用的多路输出电源系统及控制方法，将多路输出电源系统中不同输出回路的开关进行复用，并将各路的输出电感耦合至同一磁芯中并令正激回路复用两路同步buck的开关，再对各开关加以合适的控制，可保证电源系统不仅可以明显提高功率密度，同时具有更高的系统整体效率。本发明可实现磁集成和器件复用的多路输出电源系统的控制系统，结构简单，设计调节灵活，控制方法简易，具有较强的实用性。

技术特征：

1.一种可实现磁集成和器件复用的多路输出电源系统，其特征在于，所述系统包括：由同步buck电路buck1、同步buck电路buck2和双管正激电路构成的磁集成模块；

2.根据权利要求1所述的可实现磁集成和器件复用的多路输出电源系统，其特征在于，所述双管正激电路中复用所述开关q1、所述开关q2、所述开关q3、所述开关q4以实现器件复用。

3.根据权利要求1所述的可实现磁集成和器件复用的多路输出电源系统，其特征在于，所述双管正激电路中的二极管dc保证变压器一个周期内的总励磁量为零。

4.根据权利要求1所述的可实现磁集成和器件复用的多路输出电源系统，其特征在于，所述述双管正激电路中，正向励磁支路由所述开关q2、所述开关q4、所述二极管dc构成；反向励磁支路由所述开关q1、所述开关q3、所述二极管dc构成；

5.根据权利要求1所述的可实现磁集成和器件复用的多路输出电源系统，其特征在于，所述同步buck电路buck1中，通过控制所述开关q1的占空比调节所述同步buck电路buck1的输出电压，所述同步buck电路buck2中，通过控制所述开关q2的占空比调节所述同步buck电路buck2的输出电压。

6.根据权利要求1所述的可实现磁集成和器件复用的多路输出电源系统，其特征在于，所述双管正激电路中，通过控制所述开关q1和所述开关q2的移相角调节变压器的正向励磁时间；其中，正向励磁时间不大于0.5个周期；通过控制所述变压器的正向励磁时间和变压器变比来调节所述双管正激电路的输出电压。

7.根据权利要求1所述的可实现磁集成和器件复用的多路输出电源系统，其特征在于，所述开关q1的导通时间大于所述开关q2的导通时间，所述开关q2的导通时间大于所述变压器的正向励磁时间。

8.根据权利要求1所述的可实现磁集成和器件复用的多路输出电源系统，其特征在于，所述开关q1的导通时刻固定为周期开始时刻，关断时刻由所述开关q1的占空比决定；所述开关q2的导通时刻由需要的变压器正向励磁时间决定，关断时刻由所述开关q2的占空比决定。

9.根据权利要求1所述的可实现磁集成和器件复用的多路输出电源系统，其特征在于，所述开关q1导通时，由于所述开关q2导通以及所述二极管d2的钳位作用，所述开关q1可以实现zvs；所述开关q3导通时，由于所述开关q3体二极管的钳位作用，所述开关q3可以实现zvs；所述开关q4导通时，由于所述开关q4体二极管的钳位作用，所述开关q4可以实现zvs。

10.一种可实现磁集成和器件复用的多路输出电源系统的控制方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

技术总结本发明公开了一种可实现磁集成和器件复用的多路输出电源系统及控制方法，本发明将多路输出电源系统中不同输出回路的开关进行复用，并将各路的输出电感耦合至同一磁芯中并令正激回路复用两路同步Buck的开关，再对各开关加以合适的控制，可保证电源系统不仅可以明显提高功率密度，同时具有更高的系统整体效率。此外，本发明结构简单，设计调节灵活，控制方法简易，具有较强的实用性。技术研发人员：谷雨,张文佳,张兴,童超,郭胜厚受保护的技术使用者：哈尔滨工业大学（深圳）（哈尔滨工业大学深圳科技创新研究院）技术研发日：技术公布日：2024/7/25