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多路輸出電源是一種能夠同時提供多個獨立輸出的電源解決方案。其中，恒流（CC）輸出和恒壓（CV）輸出是2種重要的形式。恒流輸出保證在負載變化時輸出電流保持恒定，而恒壓輸出則確保在負載變化時輸出電壓保持恒定。這種綜合的輸出能力使得多路輸出電源在各個應用場景中發揮著至關重要的作用。
恒流輸出使多路輸出電源能夠適應對穩定電流要求較高的應用。在一些特定的設備和系統中，如LED照明、激光器和電池充電設備，恒定的電流對于保證設備的正常運行和壽命的延長至關重要。恒壓輸出使多路輸出電源能夠應對穩定電壓要求較高的應用。在數字電路、通信設備和精密測量儀器等應用中，穩定的電壓輸出對于保證信號完整性和數據準確性至關重要。
本文從2個具體案例出發，包括液晶電視供電、LED照明，分析基于InnoMux?-2的電源設計特點和優勢。
當前市場上常見的電視使用的是液晶屏幕，由于液晶本身不發光，需要光源提供背光。液晶電視的光源目前常用的是LED光源。一個包含LED供電的液晶電視供電電路如下圖所示（該設計來自[1]）。
這是一個典型的LED液晶電視驅動電源的架構，包括從電網輸入到最終為LED背光和液晶電視主板提供所需電能的所有步驟。
各部分的主要功能如下：
1、交流輸入：通常來自AC電源插座，用于接收來自電網的交流電。
2、EMI：EMI（電磁干擾）濾波器用于減少電源線中的高頻噪聲，防止這些噪聲干擾其他電子設備，并滿足EMC（電磁兼容性）標準。
3、整流濾波電路：整流濾波的作用是將輸入的交流電轉換為直流電。通常使用橋式整流器和電解電容來完成這一過程。
4、功率因數校正（PFC）電路：功率因數校正電路用于提高電源的功率因數，減少無功功率，提高電能的利用效率。
5、高頻變換器：這是電源的核心部分，是一個DC/DC反激變壓器，輸入是385V，輸出包括2路，1路是恒壓輸出，另1路是恒流輸出。
（1）12V輸出電路：12V恒壓輸出用于電視機主電路板的供電。
（2）700mA輸出電路：700mA恒流輸出用于LED輸入電流，LED背光的供電電壓不定，但需要電流恒定，以保證發光穩定。?
我們重點關注這2路輸出的原理圖，主板驅動電路的原理圖如下所示，其核心是LD7537R控制器。
LED驅動電路使用LD7531芯片實現，其內部結構如下圖所示。
完整的電源方案還包括大量細節電路，主要由分立元件構成，測試板的實物圖如下圖所示。
可以看到由于用了較多的芯片和分立元件，整版面積較大，調試比較復雜。
我們重點關注該設計的效率，滿載的效率測試如下表所示。
?室溫19攝氏度時，主要器件的最高溫度超過80攝氏度。
我們再來分析基于InnoMux?-2的液晶電視電源。該設計同樣具備1路恒壓輸出和1路恒流輸出（該方案來自PI Design Example Report 714）[2]。其原理圖如下圖所示。
我們可以發現，該電路圖相比使用多個芯片的方案簡化了不少，主芯片僅使用了一顆InnoMux2-EP。該設計包含了完整的電路，輸入是90-265V的交流電，輸出包含1路12V的恒壓輸出，1路380mA的LED恒流輸出。
測試板的實物圖如下圖所示。
我們仍然重點關注該設計的效率，滿載的效率測試如下圖所示。
各輸入電壓情況下，不同負載下的效率如下圖所示。
可以看到InnoMux?-2具有較高的效率。其平均效率在85%左右，最低效率84.1%，最高效率86.2%，230V輸入時，效率為86.2%。在低負載時，效率也不低于80%。
室溫23攝氏度時，主芯片的溫度為71攝氏度，溫升約50攝氏度。
經過對比，我們發現InnoMux?-2設計包含1路恒壓和1路恒流輸出的液晶電視電源具有明顯的優勢。相比傳統的方案，具有電路結構簡單，功能完善，效率高，發熱低的優點。
InnoMux?-2也可以用于多路恒流輸出的場合，用于驅動大量LED，典型的應用場景是顯示器。使用InnoMux?-2實現4組恒流輸出，并帶有1組恒壓輸出的案例如下圖所示（該方案來自PI Design Example Report 715）[3]。
簡化的原理圖如下圖所示。
其核心芯片是InnoMux2-BL，該芯片集成度很高，因此外圍電路非常簡單。測試板的實物圖如下圖所示。
當然，我們也可以嘗試用獨立的模擬和數字芯片去實現功率動態分配的電源。一個3路輸出的恒流源設計如下圖所示（該設計來自[4]）。
該電路有3路電流輸出，額定電流分別是0.35A、0.7A和1.05A，交叉調整率和負載調整率都不高于2%，電源效率不低于85%。
該電路的實物圖如下圖所示。
該電路設計需要采樣4路電壓信號和3路電流信號，并輸出4路PWM信號控制開關。為了能實現實時的系統控制，該電路引入了一顆數字信號處理芯片TMS320F280049C。其數字電路部分原理圖如下圖所示：
系統主函數的軟件流程圖如下圖所示。
該程序的調試比較困難，由于分立元件較多，系統誤差來源也較多，影響了電流輸出的精度和電源穩定性。好在數字信號處理器的程序反復調整較為容易，在系統軟件流程圖中，det就是系統的矯正因子，其值為0.001。該方案的設計者還指出，該方案雖然各項指標都較優，但在量產時仍需重點考慮PCB布局布線問題，解決電磁干擾問題，引腳排布問題。需要采用其他方式降低電流紋波。此外，可以用FPGA來代替數字信號處理器，以增加系統的控制靈活性。
可見，使用獨立的模擬和數字器件來實現多路輸出反激式電源的功率動態分配思路雖然是公開且明確的，但實際應用時，還是存在大量的工程問題難以解決，成本也不好控制。作為原理分析和測試，我們可以做出少量樣機。但是量產時，使用InnoMux?-2的電路方案更加可靠、好調試、且具有明顯的成本優勢。
本文通過2個案例分析展示了InnoMux?-2多路高精度輸出反激電源在液晶電視供電和LED照明中的應用優勢，通過與傳統電路方案的對比，可以發現InnoMux?-2方案具有高效率、低發熱、簡化電路設計、易于調試的特點。InnoMux?-2為現代電子設備提供了一種高效、穩定且成本效益高的電源解決方案，有望在未來的電源設計應用中發揮更加重要的作用。
相關閱讀：無DC-DC變換實現多路高精度輸出反激電源的訣竅
參考文獻
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