通过加权电压反馈减少电压变化

变压器衍生的拓扑(例如反激式)允许电源通过向变压器添加次级绕组来轻松创建多个输出电压。这就造成了您必须选择要调节的输出电压的情况，这并不总是那么容易。它可能是具有最高功率的输出，或者是需要严格调节的低压输出。

选择输出后，该电压将用作控制器的反馈。直接反馈仅对特定输出提供出色的调节，而对其他输出(或多个输出)进行“宽松”调节。在许多情况下，未调节的电压可能会在不期望的宽范围内变化，这主要取决于变压器的漏感。为了加强调节，一种可能的解决方案是增加电压并添加线性调节器。但这会增加成本和热量，并降低系统效率。在本电源技巧中，我将研究双电阻分压器网络的使用，该网络使两个输出电压能够共享电压调节。

图 1显示了具有双输出的反激式转换器的简化原理图。输出电压 V 1和 V 2馈入控制器用于反馈的双向电阻分压器。这种方法通常称为“加权平均”，因为每个输出电压对控制器的占空比都有一定的贡献。有效的结果是，每个电压都会根据连接到每个输出(R1 和 R2)的电阻器中流动的电流相对于 R3 中总电流的百分比而变化。如果 R3 的大部分电流流经 R1，则输出 V 1 的变化最小(因为它的权重很大)，而 V 2可能会有很大差异。如果每个输出电压提供 R3 电流的一半，则每个输出电压应变化大约相同的百分比。然而，极端负载差异下的电压调节在很大程度上取决于变压器漏感、元件寄生甚至印刷电路板布局。因此，您可以预期会出现一些偏差。

图 1双反馈电阻器 R1 和 R2 提供加权平均。

加权平均最常见的应用是放松一个电压以收紧另一个电压。例如，与其让一个电压具有 ±3% 容差(调节)，另一个电压具有 ±20%(未调节)，不如使每个电压变化 ±10%。

要确定 R1、R2 和 R3 的值，您只需根据两个输出所需的平衡情况确定一个重量百分比目标。

请按照以下步骤选择分压电阻 R1 和 R2：

00001.

1. 选择所需的 R3 值。

00001.

1. 计算 R3 中的电流：

。

00001.

1. 指定您希望应用于 V 1 的介于 0 和 1 之间的加权百分比 (p) 。

00001.

1. 计算R1：

(V 1等于其标称值)。

00001.

1. 计算R2：

(V 2等于其标称值)。

1. 对于任何预期的 V 1电压：

2.

图 2绘制了图 1 所示双反馈网络的 4 条计算调节线。这些线根据上述步骤 6 中的方程绘制了可能的输出电压。在此示例中，V1 和 V2 的标称输出电压分别为 3.35 V 和 9 V，由变压器 T1 的匝数比确定。四行代表分配给 V1 的权重，分别为 100%、90%、70% 和 50%。 100%的权重与使用单一输出电压进行调节相同。由于 3.35V 输出的 100% 权重不考虑第二个输出，因此绘制的线是水平的，并且 9V 输出独立变化。

图 2输出电压相互依赖，并且必须落在特定的调节线上。

对于其他三个调节线，只有特定的调节电压组才能满足控制器的反馈。如果输出负载很重，其电压会因电压降的增加而下降。如果第二个输出轻载，其输出电压可能会浮动得远高于其标称值。这就造成了一种情况，即一个输出低于标称值，而另一个则高得多。

像往常一样，控制器尝试通过调整占空比来进行补偿，这会迫使两个输出一起更高或更低。 R3 中的电流不断调整，直到反馈电压等于控制器的内部 VFB 参考电压，并且两个输出电压均与调节线上的一点相交。对于平衡负载和低泄漏变压器，电压往往保持在曲线的收敛点附近，接近其标称值。然而，输出电压的极端交叉负载以及松散耦合的变压器绕组将使调节电压进一步偏离标称值。

图3显示了类似于图 1 所示的反激式转换器的测量数据。绘制的数据与图 2 的计算数据非常匹配，只有很小的变化，这主要是由于电阻和 VFB 容差造成的。每条绘制线由四个数据点组成，代表双输出转换器上四种可能的输出电压负载极限(最大/最大、最大/最小、最小/最大和最小/最小)。平衡负载(即最大/最大和最小/最小)提供更严格的调节，并位于线路的中心部分附近。端点代表最大/最小和最小/最大条件下的调节限值。在此示例中，最小值是无负载。该负载决定了输出电压容差的外边界。比较绘制的线，您可以看到，较重的称重会收紧一个电压的容差，但会牺牲另一个电压的容差。

图 3测量数据与图 2 相关性很好，但范围有限。

预算限制并不总能让您为多输出转换器中的每个输出电压设计精确调节，但某些输出电压可能不需要严格调节。例如，场效应晶体管栅极驱动器可以在松散至 ±30% 的电压下工作。通过添加一个电阻器，如果您可以允许另一个电阻器具有更宽的容差，则您可以将非常宽松的调节电压恢复到规格范围内。因此，多输出转换器上的无损加权平均技术可以成为电源工具箱中的另一个有用工具。