通過雙電阻分壓器網(wǎng)絡(luò)的使用調(diào)節(jié)電壓變化

諸如反激之類的源自變壓器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)允許電源通過在變壓器上增加次級繞組來輕松產(chǎn)生多個輸出電壓。這就造成了一種情況，您必須選擇要調(diào)節(jié)的輸出電壓，這并不總是那么容易。它可能是功率最高的輸出，也可能是需要嚴(yán)格調(diào)節(jié)的低壓輸出。
選擇輸出后，該電壓將用作控制器的反饋。直接反饋僅對特定輸出提供出色的調(diào)節(jié)，而對其他輸出（或多個輸出）進(jìn)行“寬松”調(diào)節(jié)。在許多情況下，未穩(wěn)壓電壓可能會在很大范圍內(nèi)變化，這很大程度上取決于變壓器的漏感。為了加強(qiáng)調(diào)節(jié)，一種可能的解決方案是增加電壓并添加一個線性調(diào)節(jié)器。但這增加了成本和熱量，并降低了系統(tǒng)效率。在本電源技巧中，我將研究雙電阻分壓器網(wǎng)絡(luò)的使用，該網(wǎng)絡(luò)可使兩個輸出電壓共享電壓調(diào)節(jié)。
圖1顯示了具有雙輸出的反激式轉(zhuǎn)換器的簡化原理圖。輸出電壓V1和V2饋入一個雙向電阻分壓器，控制器將其用于反饋。該方法通常稱為“加權(quán)平均”，因?yàn)槊總€輸出電壓都會對控制器的占空比產(chǎn)生一定的影響。有效的結(jié)果是，每個電壓可以根據(jù)在連接到每個輸出（R1和R2）的電阻器中流動的電流相對于R3中的總電流的百分比而變化。如果R3的大部分電流流向R1，則輸出V1的變化最?。ㄒ?yàn)闄?quán)重很大），而V2可能會有很大的不同。如果每個輸出電壓提供R3電流的一半，則每個輸出電壓應(yīng)變化大約相同的百分比。但是，在極端負(fù)載差異下的電壓調(diào)節(jié)在很大程度上取決于變壓器的漏感，元件寄生效應(yīng)，甚至是印刷電路板的布局。因此，您可以預(yù)期會有一些偏差。

圖1雙反饋電阻R1和R2提供加權(quán)平均。
加權(quán)平均的最常見應(yīng)用是松開一個電壓，以拉緊另一個電壓。例如，最好不要使一個電壓具有±3％的容差（調(diào)節(jié)），而使第二個電壓具有±20％的容差（未調(diào)節(jié)），而最好使每個電壓的變化幅度為±10％。
確定R1，R2和R3的值僅需要根據(jù)兩個輸出所需的平衡來確定權(quán)重百分比目標(biāo)。
請按照以下步驟選擇分壓電阻R1和R2：
為R3選擇所需的值。

圖2為圖1所示的雙反饋網(wǎng)絡(luò)繪制了4條計(jì)算得出的調(diào)節(jié)線。這些線根據(jù)上述第6步中的公式繪制了可能的輸出電壓。在此示例中，V1和V2的標(biāo)稱輸出電壓分別為3.35 V和9 V，這由變壓器T1的匝數(shù)比確定。四行代表分配給V1的權(quán)重，分別等于100％，90％，70％和50％。100％的權(quán)重與使用單個輸出電壓進(jìn)行調(diào)節(jié)相同。由于在3.35-V輸出上的權(quán)重為100％，因此不考慮第二個輸出，因此所畫的線是水平的，而9-V輸出則獨(dú)立變化。

圖2輸出電壓相互依賴，并且必須落在特定的調(diào)節(jié)線上。
對于其他三條調(diào)節(jié)線，僅特定的調(diào)節(jié)電壓組滿足控制器的反饋。如果輸出負(fù)載很重，其電壓將趨于因電壓降的增加而下降。如果第二個輸出輕載，則其輸出電壓可能會浮動得遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其標(biāo)稱值。這造成一種情況，其中一個輸出低于標(biāo)稱值，而另一個輸出則比標(biāo)稱值高得多。
像往常一樣，控制器嘗試通過調(diào)整占空比進(jìn)行補(bǔ)償，這會迫使兩個輸出同時(shí)升高或降低。R3中的電流會一直調(diào)節(jié)，直到反饋電壓等于控制器的內(nèi)部VFB參考電壓，并且兩個輸出電壓都與調(diào)節(jié)線上的一個點(diǎn)相交為止。對于平衡負(fù)載和低泄漏變壓器，電壓將趨于保持在曲線的收斂點(diǎn)附近，接近其標(biāo)稱值。但是，輸出電壓的極端交叉負(fù)載以及松散耦合的變壓器繞組將使調(diào)節(jié)電壓進(jìn)一步偏離標(biāo)稱值。
圖3圖1顯示了與圖1相似的反激式轉(zhuǎn)換器的測量數(shù)據(jù)。標(biāo)繪數(shù)據(jù)與圖2的計(jì)算數(shù)據(jù)非常匹配，只有很小的變化，這主要是由于電阻和VFB容差所致。每條繪制的線由??四個數(shù)據(jù)點(diǎn)組成，這些數(shù)據(jù)點(diǎn)表示兩個輸出轉(zhuǎn)換器上的四個可能的輸出電壓極限值（最大值/最大值，最大值/最小值，最小值/最大值和最小值/最小值）。平衡負(fù)載（即最大/最大和最小/最小）可提供更嚴(yán)格的調(diào)節(jié)，并位于線路的中心部分附近。端點(diǎn)代表最大/最小和最小/最大條件下的調(diào)節(jié)極限。在此示例中，最小值是無負(fù)載。該負(fù)載確定了輸出電壓容差的外邊界。比較畫線

圖3測得的數(shù)據(jù)與圖2相關(guān)性很好，但范圍有限。
預(yù)算限制并不總是讓您對多路輸出轉(zhuǎn)換器中的每個輸出電壓進(jìn)行精確的調(diào)節(jié)，但是某些輸出電壓可能不需要嚴(yán)格的調(diào)節(jié)。例如，場效應(yīng)晶體管柵極驅(qū)動器可以在±30％的松散電壓下工作。通過增加一個電阻，如果允許另一個電阻具有更大的容差，則可以將非常松散調(diào)節(jié)的電壓恢復(fù)到規(guī)格范圍。因此，在多路輸出轉(zhuǎn)換器上進(jìn)行加權(quán)平均的無損技術(shù)可能是電源工具箱中的另一個有用工具。
John Betten是德州儀器（TI）的應(yīng)用工程師和集團(tuán)技術(shù)人員高級成員。