[发明专利]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

说明书

技术领域

本发明涉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。

本发明还涉及这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，以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

开关模式电源已经在许多应用领域中替代线性电源，这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。

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。

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、以及将从属于其或不从属于其的电压的问题。

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？

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：

-将由线性调节器形成的后调节装置添加至从属输出，以便于改进相关输出的精度(引起损失的昂贵解决方案)；

-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，以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)；

-选择更适用于良好的交叉调节性能的开关模式电源结构；

-对于给定的结构，改进输出之间的耦合；

-添加名义负载(电阻)，使得转换器从不以这样的方式工作：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)；

-借助“重心”或“加权调节”类型的解决方案，将全部输出组合，以产生意图为被调节的等效名义(notional)输出(廉价并且没有损失)。

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，通常涉及设计细节，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。

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(flybacktype)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US5008794，US6078509(交叉调节)，或US5663874，US6057607和US6504267(后调节)可以被举为示例。

由于它们的简单性和它们的经济性优势，“重心”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。

在作者为ChenQ；LeeFC；JovanovicMM.的、发表在1993年举行的APEC’93的EighthAnnualAppliedPowerElectronicsConferenceandExposition上的文章“Analysisanddesignofweightedvoltage-modecontrolforamultiple-outputforwardconverter”中，作者提出用于优化多输出直流到直流转换器的重心电压调节器的加权参数的程序，以便于满足给定的规格。

对于双电源示例，给出了明确的结果，但是这些结果并不在精确值的范围内。

相同的作者ChenQ；LeeFC；JovanovicMM.发表在1993年举行的24thAnnualIEEEPowerElectronicsSpecialistsConference上的文章“Small-signalanalysisanddesignofweightedvoltage-modecontrolforamultiple-outputforwardconverter”中，发表了相同类型转换器的小信号分析。

小信号分析使作者能够确定变压器的次级绕组之间耦合的效果。所述研究在具有n个输出的转换器的一般情况中进行。

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

鉴于在高竞争汽车领域的应用，本发明的目的是提供允许“重心”类型的开关模式直流电源的改进的新方法。

根据第一方面，本发明涉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，所述方法是这样的类型，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。