CN102084581B - 单电感多输出转换器 - Google Patents

单电感多输出转换器 Download PDF

Info

Publication number
CN102084581B
CN102084581B CN200980125242.0A CN200980125242A CN102084581B CN 102084581 B CN102084581 B CN 102084581B CN 200980125242 A CN200980125242 A CN 200980125242A CN 102084581 B CN102084581 B CN 102084581B
Authority
CN
China
Prior art keywords
voltage
inductor
terminal
capacitor
cycle
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN200980125242.0A
Other languages
English (en)
Other versions
CN102084581A (zh
Inventor
马丁·威尔逊
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
SnapTrack Inc
Original Assignee
SnapTrack Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by SnapTrack Inc filed Critical SnapTrack Inc
Publication of CN102084581A publication Critical patent/CN102084581A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN102084581B publication Critical patent/CN102084581B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/02—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac
    • H02M3/04—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/10—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M3/145—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/155—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/156—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators
    • H02M3/158—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators including plural semiconductor devices as final control devices for a single load
    • H02M3/1582—Buck-boost converters
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/02—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac
    • H02M3/04—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/10—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M3/145—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/155—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/156—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators
    • H02M3/158—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators including plural semiconductor devices as final control devices for a single load
    • H02M3/1588—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators including plural semiconductor devices as final control devices for a single load comprising at least one synchronous rectifier element
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/02—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac
    • H02M3/16—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by dynamic converters
    • H02M3/18—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by dynamic converters using capacitors or batteries which are alternately charged and discharged, e.g. charged in parallel and discharged in series
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J2207/00—Indexing scheme relating to details of circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J2207/20—Charging or discharging characterised by the power electronics converter
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/0083—Converters characterised by their input or output configuration
    • H02M1/009—Converters characterised by their input or output configuration having two or more independently controlled outputs
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B70/00—Technologies for an efficient end-user side electric power management and consumption
    • Y02B70/10—Technologies improving the efficiency by using switched-mode power supplies [SMPS], i.e. efficient power electronics conversion e.g. power factor correction or reduction of losses in power supplies or efficient standby modes

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)

Abstract

公开了一种包括电压生成装置的降压‑升压转换器，该电压生成装置包括：电压源(110)；电感器(108)，其中电感器的第一端子以能够开关的方式连接到所述电压源；以及多个电容器(202)，所述多个电容器以能够开关的方式连接到电感器的第二端子(116)，其中，跨该多个电容器形成了相应的多个电压Vi。

Description

单电感多输出转换器
技术领域
本发明旨在提供多个电压，更具体地，涉及用于从单个电压源提供多个电源电压的有效电源管理方法和装置。
背景技术
在现代的第四代无线手持设备解决方案中，期望电源管理集成电路(PMIC：powermanagement integrated circuit)将生成一组具有不同值的电压以向例如包括数字核心、输入/输出设备、模拟电路和功率放大级等不同单元供电。这些单元将具有不同的电压要求。将要求从具有代表值为2.6V和5.5V的端电压的单个锂离子电池中生成电压。
为了满足这种需求，提供了图1所示的所谓的H桥降压-升压拓扑。
参考图1，示出了电压生成级100。电压源(一般为电池)在线112上提供输入电压。开关元件包括由开关102和103形成的降压部104和由开关105和106形成的升压部109。电容器107是电容存储元件，并且电感器108是电感存储元件。电压源110具有2.5V的示例电压源。如果输出电压被要求大于2.5V，则电源级100必须在降压模式和升压模式之间切换。
在升压模式中，电压源110(一般为电池)具有比输出端的期望电压低的值。在降压模式中，电压源具有比在输出端的期望电压高的值。
如图1所示的拓扑的问题在于，针对每一个要求的电压，必须使用单独的电压生成级100。因而，必须针对每一个要求的电压来复制图1的整个电路。这就造成了多个降压-升压电路和与之相关联的电感器的增生。这增加了成本，占用了空间并产生了干扰。
为了克服这些问题，之前已经提出了改进电源管理IC的方法。这些方法包括：设置片上(on-chip)电感器；开关电容器方案；以及多绕组变压器。
通过将电感器制作在芯片上，能够获得某种程度的尺寸缩小。但是，片上电感 器具有高串阻，这妨碍了它们在高电流电源中的用途。另外，多个电源将会需要可观的IC面积。
开关电容器使得不需要单电感器就能够创建切换模式电源。这些电源总体上在低电流时工作得非常好，但是在高电流时，所需要的电容器的值决定了芯片制作面积。如果使用片外电容器，则片上开关和片外电容器之间的线路电感变成严重的问题，并且在大多数切换电容器元件浮置时，则产生了严重的电磁感应(EMI)。由于需要多个开关元件，效率通常低于基于电感器的降压-升压电源。
现有技术的多绕组变压器技术是变压器耦合正激或反激式转换器，其具有被整流以提供一组直流电压的多个绕组或多个抽头。然而，这样的方案存在多个问题。独立地调整每一个电源是困难的。需要缠绕专用变压器，而不是能够使用现成的电感器。该装置并不灵活：如果需要改变电源电压中的一个，则需要重新设计变压器。
本发明的目的是提供一种用于提供多个电压电平的改进的电源管理方案。
发明内容
在本发明的一个方面，本发明提供了一种电压生成装置，该电压生成装置包括：电压源；电感器，其中，所述电感器的第一端子以能够开关的方式连接到所述电压源；以及多个电容器，所述多个电容器以能够开关的方式连接到所述电感器的第二端子，其中，跨所述多个电容器形成了相应的多个电压。
所述多个电容器中的每一个都可以电接地。
所述多个电容器中的每一个都可以连接到第二电压，所述第二电压是在所述多个电压中选出的一个电压。在这样的方案中，一个电容器的所述第二电压可以电接地。
所述电感器的所述第二端子还可以以能够开关的方式电接地。所述电感器的第一端子还可以以能够开关的方式电接地。所述电压生成电路还可以包括用于控制一组开关的控制装置，所述一组开关提供能够以开关方式进行控制的功能。
所述控制装置可以适于在电压升压周期中在所述多个电容器中任意电容器连接到所述电感器的所述第二端子时将所述电感器的所述第二端子与所述电接地断开连接。
所述控制装置还可以适于在电压升压周期中将所述电感器的所述第二端子接地并将全部所述多个电容器与所述电感器的所述第二端子断开连接以对所述电感器预 充电。所述控制装置还可以适于在电压升压周期中将所述电感器的所述第一端子连接到所述电压源并将所述电感器的所述第二端子与电接地断开连接。
所述控制装置还可以适于在电压降压周期中将所述电感器的所述第二端子与电接地断开连接。所述控制装置还可以适于在电压降压周期中将所述电感器的所述第一端子选择性地连接到所述电压源或电接地。
所述多个电容器中的每一个都可以在周期中连接到所述电感器的所述第二端子。
所述控制装置可以适于在各个周期的开始时在降压周期和升压周期之间进行选择。所述选择可以取决于标准。
根据本发明，还提供了一种在电压生成装置中生成多个电压的方法，该方法包括以下步骤：选择性地将电压源连接到电感器的第一端子；选择性地将多个电容器中的一个连接到所述电感器的第二端子，其中，跨所述多个电容器上形成相应的多个电压。
该方法还可以包括将所述多个电容器中的每一个都电接地的步骤。
该方法还可以包括选择性地将所述电感器的所述第二端子电接地的步骤。
该方法还可以包括选择性地将所述电感器的第一端子电接地的步骤。
该方法还可以包括对提供以开关方式可控的功能的一组开关进行控制的步骤。
该方法还可以包括将每个电容器依次连接到所述电感器的所述第二端子的步骤。
该方法还可以包括以下步骤：在电压升压周期中，在所述多个电容器中的任意电容器连接到所述电感器的所述第二端子时，将所述电感器的所述第二端子与所述电接地断开连接。
该方法还可以包括以下步骤：在电压升压周期中，将所述电感器的所述第二端子接地并将全部所述多个电容器与所述电感器的所述第二端子断开连接以对所述电感器预充电。
该方法还可以包括以下步骤：在电压升压周期中，将所述电感器的所述第一端子连接到所述电压源并将所述电感器的所述第二端子与电接地断开连接。
该方法还可以包括以下步骤：在电压降压周期中，将所述电感器的所述第二端子与电接地断开连接。
该方法还可以包括以下步骤：在电压降压周期中，选择性地将所述电感器的所述第一端子连接到所述电压源或电接地。
该方法还可以包括在周期中将所述多个电容器中的每一个都连接到所述电感器的所述第二端子的步骤。
该方法还可以包括在各个周期的开始时在降压周期和升压周期之间进行选择的步骤。
该方法还可以包括根据标准在降压周期和升压周期之间进行选择的步骤。
该方法或该装置可以包括选择性地将多个电容器中的一个连接到所述电感器的第二端子的步骤，该步骤包括以下步骤：针对给定的电压电平，生成表示当前输出的电压电平与基准电平之间的差异的误差信号；和将所述误差信号与斜坡信号进行比较，其中，根据该比较步骤来选择性地连接针对所述电压电平的电容器。
该方法或该装置可以包括选择性地将多个电容器中的一个连接到所述电感器的第二端子的步骤，该步骤包括以下步骤：针对给定的电压电平，生成表示当前输出的电压电平与基准电平之间的差异的误差信号；和将所述误差信号与所述电感器中的当前电平进行比较，其中，根据该比较步骤来选择性地连接针对所述电压电平的电容器。
可以在所述比较步骤开始时连接所述电容器，并且在根据指示变化的比较步骤来断开与所述电容器的连接。
附图说明
现在将参考附图来描述本发明，在附图中：
图1例示了现有技术中已知的降压-升压转换器；
图2例示了实现本发明的原理的降压-升压转换器；
图3例示了图2的降压-升压转换器的升压模式中的PWM周期；
图4例示了图2的降压-升压转换器的降压模式中的PWM周期；
图5例示了图2的降压-升压转换器的用于电压控制模式中的升压操作的电压控制电路；
图6例示了图2的降压-升压转换器的用于电流/充电控制模式中的升压操作的电压控制电路；以及
图7例示了优选实施方式中用于在降压和升压模式之间进行选择的控制电路。
具体实施方式
现在将参考示例性实施方式以示例的方式来描述本发明。本领域的技术人员将会理解，对实施方式的描述是为了容易理解本发明，并且本发明并不限于所述的任一个实施方式的细节。本发明的范围由所附的权利要求来限定。
在下面的描述中，在不同的图中使用了相同的标号，这些标号表示一幅图中与另一幅图中的要素相对应的要素。
参考图2，例示了根据本发明的一种实施方式的电压电源级。
本发明提供了开关和电容器的单个总成与单个电感器的组合以从单个电压源产生多个电源电压。
参考图2，电源级包括包含开关102和103的降压级104和升压级209。升压级包括开关106和开关阵列201。提供了图1中的电感器108。以p个电容器2021至202p来替代图1中的电容器107。开关阵列201在其输入端将线116上的信号连接到p条输出线2041至204p中的一条。电容器2021至202p中的每一个都连接在输出线2041至204p与接地之间。
三个开关102、103、106以及电感器108与图1中的常规降压-升压装置中的开关102、103、106以及电感器108相同。开关102选择性地将电压源(电池110)连接到电感器的第一端子。开关103选择性地将电感器108的第一端子接地。开关106选择性地将电感器108的第二端子电接地。开关阵列201替代了图1中的开关105，如上所述。开关阵列201被控制为轮流将电容器2021至202p中的每一个连接到线116上的电感器108的第二端子。
不管连接了电容器2021至202p中的哪一个，电感器108的电感都使得电流流动。当开关201从电源断开时，相关的电源电容器将使电流流入连接到各个输出线2041至204p的各个负载中。
电容器2021至202p中的任一个连接到电感器108的时间越长，则各条输出线2041至204p上的各个电源电压就上升得越高。因此，提供了在线2041至204p上调整各个单独的电源的范围。
在实践中，当开关阵列201被连接以对特定电容器充电时，在相关的输出线上形成的电压受到监控并与基准电平进行比较。当该电压到达基准电平(基准电平可以 对应于期望的电压电平)时，开关阵列可以切换以对下一个电容器充电。
在任一条电压输出线上形成输出电压都优选地与材料带隙的额定版本进行比较，并且接着可以将该输出电压变得非常精确并易于改变。
已知以电压模式控制或电流模式控制来使用降压-升压转换器。首先根据电压模式控制来描述根据本发明的降压-升压转换器，然后根据专门为本发明的拓扑设计的更加先进的电流或充电控制方法来描述本发明的降压-升压转换器。
如上所述，该转换器在降压模式或升压模式中工作。降压模式与升压模式之间的边界由以下关系来限定：
-式1
其中：
Vbatt是电池(或电源)电压；
Vn是第n个电压输出；
tn是在第n个电压输出上花费的时间；
tcycle是循环周期；
p是使用的电源电压的数量。
因而，可以理解，式1对电池电压与所有输出线上的平均电压进行比较。
降压-升压转换器根据上述关系自动地在降压模式和升压模式中进行切换，这是本发明的实施方式的优选特征。在每个PWM周期开始时，根据式1的状态来优选地发起升压或降压模式。
现在将针对操作的升压模式来描述电压模式控制中的优选实施方式。
在升压模式中，开关102持续地“导通”，而开关103持续地“截止”。因而，电池110在升压周期中连接到电感器108的第一端子。
还应当注意，图2中的装置(各个电容器都连接在输出线(或输出电压)与接地之间)是示例性的。例如在另选装置中，各个电容器可以连接在较高的电源电平与较低的电压电平之间。在一个装置中，每一个电容器都连接在高电压电平与相邻的低电压电平之间，其中一个电容器连接在最低的电压电平与接地之间。
因而，参考图2，在另选装置中，电容器202p可以连接在线204p与204p-1之间；电容器202p-1可以连接在线204p-1与2043之间；电容器2023可以连接在线2043与2042 之间；电容器2022可以连接在输出线2042与2041之间；并且电容器2021可以连接在输出线2041与电接地之间。
图3是开关阵列201的操作次序的例证。周期以开关阵列201的所有开关均截止而开关106导通为开始。图3示出了该连接从时间t0保持到时间t1。在被称为预充电时段的时间中，电感器108被预充电。
为了说明的简单起见，在这里所给出的简单示例中，假定按照V1到Vp的次序将电压升压。这表示了给定的电压次序，但并未暗示基于电压电平的顺序。对p个电压的升压可以按照任何期望的顺序。可以按照对各个电压源的计划负载优选的方式来对实际的电压次序排序。
在此参考图3，在余下的升压周期中，开关106被截止。线116上的信号接着从时间t1到t2连接到输出线2021；然后线116上的信号接着从时间t2到t3连接到输出线2022；然后线116上的信号接着从时间t3到t4连接到输出线2023。该序列继续直到在时间t4到t5之间将线116上的信号连接到输出线202p-1；并且在时间t5到t6之间，线116上的信号连接到输出线202p。
图3表示了升压阶段或周期的从时间t0到t6的PWM周期。每一个充电状态都在PWM周期结尾处终止。
在PWM周期的各个时段中，除了预充电周期以外，当开关阵列201中的开关在线116上将输出线2041至204p中的相应一条连接到电感器108的第二端子时，对相应的电容器2021至202p进行充电。
尽管描述了按照V1到Vp的顺序对电容器进行充电，但是该顺序并不是必须的。唯一的要求是，在给定的PWM升压周期中，对与各个电压电平相关联的电容器充电并另外对电感器进行预充电。
针对开关阵列201，在每一个开关状态中花费的时间长度(即，对每一个电容器进行充电的时间长度和预充电周期的时间长度)是通过对在输出线204上形成的实际电压和期望输出的电压进行比较来确定的。因而，PWM升压周期的每一个时间周期的长度根据针对给定输出电压而将要达到的标准来变化。所要求的电压电平越高，则将电容器升压所需的时间长度就越长。
已经描述了用于电压控制的操作的升压模式，现在针对操作的降压模式来描述电压模式控制中的优选实施方式。
图4例示了降压模式中的开关操作。降压模式与升压模式相似，但略去了预充电周期。对于所述的示例来说，按照针对图1而描述的升压模式的示例，输出线的充电按照从V1到Vp的顺序发生。
在降压模式中，开关106持续地截止。将开关102和103的控制与开关阵列201的切换结合起来。
只要超过了式1的PWM降压斜坡标准，降压级104就接地。通过合上开关103以将该开关导通并打开开关‘102’以将其截止，降压级接地。开关102和103互补：当一个开关合上时，另一个开关打开，而当一个开关打开时，另一个开关合上。
开闭接地开关103以将电感器108的输入接地的时间长度由开关阵列201的输出端当前连接到的电压信号的误差来决定。在降压模式中，误差是指电池电压对于期望的电压电平来说太高。
在所述示例中，在周期结束前，针对电压Vp而通往电容器202p的连接在该序列中最后一个发生，连接到Vp的时间长度是在PWM周期截止前剩下的残余时间。
在降压模式中，开关阵列201像在升压模式中那样受到控制以在电容器间切换。按照与升压模式相同的方式来决定将每一个电容器连接到电感器108的第二端子的时间长度。
因而，在升压模式和降压模式中，将所生成的输出电压与基准电压进行比较以确定每一个单独的电容器被开关阵列201连接到电感器108多长时间。
图5示出了用于上面讨论的电压控制操作的示例性控制架构。针对图5的目的，假定需要生成四个电压电平V1到V4(即，p＝4)。
总体上，提供了p+1个电压控制块。第一电压控制块(以标号5000表示)与升压周期中的预充电操作相关联。余下的电压控制块(以标号5001到5004表示)分别与升压周期或降压周期中针对与电压V1到V4相关的电压输出而进行的充电或放电相关联。
如以上参考图3所述，在升压操作中，提供了预充电周期，并且其后跟随有针对电压V1到V4的连续的充电周期。在降压周期中，取消了预充电周期，并且存在针对电压V1到V4的连续的放电周期。鉴于升压和降压周期的连续性质，在优选方案中，电压控制块500高效地以级联的方式设置，使得一个电压控制块在另一个电压控制块终止时启动。
继续参考图5，现在将描述电压控制块的操作。
用于在升压周期中提供预充电的电压控制块5000包括积分器5020、比较器5040和斜坡生成器5060。斜坡生成器5060接收线515上的输入信号，该输入信号指示PWM周期的开始。因而，线515上对斜坡生成器5060的输入信号启动了升压周期。积分器5020在前一个PWM周期的结尾处在第一输入线5114上接收电压V4，另外在第二输入线5134上接收表示电压V4的期望电压电平的基准电压V4ref。积分器5020在其输出线5050上提供误差信号，该误差信号表示实际电压电平是在期望的电压电平之上还是之下，并因此提供具有关于电压电平V4中的误差的信息的误差信号。比较器5040接收线5050上的误差信号和斜坡生成器5060在线5070上的输出。在线5090上提供了比较器输出。在预充电周期中，比较器的输出对开关106和开关阵列201进行控制。在预充电周期中，开关106导通，而开关阵列201的所有开关都截止(或断开)。在预充电完成的时间点上，线5090上的信号改变状态并且开关106截止，并且开关阵列201启用。
当线515上的信号启动了PWM周期以及导致的线5070上的斜坡的开始时，积分器5040生成脉冲的正沿。脉冲的负沿在比较器的输入改变时产生，使得比较器的输出改变状态。因而，比较器5040在线5090上产生的脉冲的长度确定了预充电周期的持续时间。
比较器5040在线5090上产生的负沿触发了与电压V1相关联的电压控制块5001，稍后将在下面进一步描述。
电压控制块5001到5003中的每一个都包括积分器5021到5023、比较器5041到5043和斜坡发生器5061到5063。
电压控制块5001到5003中的每一个都配置成分别在线5111到5113和线5131到5133上接收电压信号和电压基准信号作为对积分器5021到5023的输入。比较器5041到5043中的每一个都接收积分器5021到5023在线5051到5053上的输出和斜坡发生器5061到5063在线5071到5073上的输出作为输入。斜坡发生器5061到5063在输入5151到5153处接收初始化信号作为输入。电压控制块5001到5003中的每一个都在线5091到5093上生成输出。
电压控制块5001到5003的斜坡发生器5061到5063的输入处的初始化信号由指示升压周期的开始的控制信号提供。电压控制块5001到5003分别接收线5091到5093 上的输入作为初始化信号。
各个积分器5021到5023对在信号线5111到5113上接收到的期望的输出电压V1到V3和基准信号(在信号线5131到5133上接收到的V1ref到V3ref)之间的电压误差求积分。因此，各个积分器5021到5023在其线5051到5053上的输出中生成代表期望输出电压和实际输出电压之间的误差的信号。
斜坡发生器5061到5063中的每一个都由用于前一个控制级的升压周期的终止来触发。当前一个电压控制级被终止时，斜坡发生器5061到5063在输出线5071到5073上发起斜坡。生成的斜坡具有预定的固定上升速度。
响应于斜坡发生器的启动，在线5091到5093上生成了脉冲信号的上升沿。
当比较器5041到5043检测到线5071到5073上的斜坡已经与线5051到5053上的积分器输出交叉时，在比较器5041到5043在线5091到5093上的输出处产下降沿。这表示了电压电平已经被充分地升压。则针对给定电压电平终止升压阶段，并且开关继续下一个连续的电压电平。
开关控制器根据输出线5091到5093来改变开关阵列201中的开关的状态。
将会理解，图5中的电压控制块500中的每一个都依次工作，因而任一时间仅有一个电压控制块生成输出。因而，在电压控制块5000提供的预充电操作后，依次由电压控制块5001激活了对电压V1的升压。在对电压V1的升压终止时，电压控制块5002被激活以对电压V2进行升压。在对电压V2的升压终止时，电压控制块5003被激活以对电压V3进行升压。
在对电压V3的升压终止(由比较器5043在线5093上的输出处的下降沿表示)时，启用与电压V4相关联的电压控制块5004。
对电压V4的升压是PWM周期中的最后一次升压。因而，在优选的方案中，在PWM周期的余下时间中提供了对电压V4的升压。PWM周期的终止触发了对电压V4的升压的终止。
因而，在优选的方案中，电压控制块5004包括D型寄存器520。D型寄存器520接收电压控制级5003在线5093上的输出作为输入。通过线5093上的下降沿来设置D型寄存器520，以在其在线5094上的输出上提供上升沿以开始针对电压V4的升压操作。然后，这持续了PWM周期的剩余时间。
由线515上的PWM周期开始信号在PWM周期开始时将D型寄存器520复位， PWM周期开始信号是被提供以启动预充电电压控制电路5000的斜坡发生器5060的同一个信号。
图5中的电路针对每一个电压电平确定电容器应充电多长时间(即，确定开关阵列201在升压操作期间选择开关多长时间)。
在升压操作中，升压预充电开关106导通的时间长度由积分器5020的输出电平决定。但是，如果线5050上的积分器输出为负，则可以跳过升压预充电阶段，并且取而代之地启用降压放电开关103。当积分器5020的输出的绝对值大于线5070上的斜坡时，这可以成为可能。由积分器输出5020的符号来确定转换器是处于降压模式还是升压模式。当103导通时，这可以与对电压V1到V4进行升压同时发生，而106不能在对电压V1到V4进行升压时同时导通。下面参考图7进一步讨论了在升压模式和降压模式之间切换的控制操作。
参考图5描述的方案生成了对一组电源电压的准确地调整的电源。但是，该方案的瞬态响应没有被最大化。这是由于两个问题。首先，在输出上存在作为电感器-电容器谐振的结果的复杂的极对。其次，存在右平面零点。
第一个问题为开关模式电源设计领域的技术人员所公知，并且通常通过如电流模式控制的更加先进的控制技术来加以解决。
第二个问题是将电压控制与多电源输出组合起来的结果。当需要电压上升时，多个时段中的一个时段扩展，这意味着缩短预充电周期以维持PWM周期的整个时段。缩短的预充电周期导致较低的电压输出。在多个周期后，所有降低的电压的影响馈通，使得预充电时间再次增加，并且电压最终恢复到正确的水平。减少输出并接着将其增加的动作再次将不能补偿的右平面零点引入响应中。它的出现是由于最终输出是超过一种状态的函数，并且所有状态都是相互依赖的。具有右平面零点这种效果是为了促使更多的补偿，导致了更慢的响应。
解决该问题的最佳解决方案是去除右平面零点。这可以通过确保控制变量不具有任何其它的依从关系来完成。这是以根据本发明优选实施方式的更加先进的控制技术来实现的。
通过将电荷增加到输出存储电容器2021至202p中来提高电压。因此，控制变量是电荷。如果需要更多的电压输出，则可以简单地增加进入电容器中的电荷。通过测量电容器被导通时进入到电容器中的电流(即，电感器108的电流)来计算电荷。对 电感器电流的积分生成了表示电荷的斜坡。该斜坡在积分器输出到达积分的电压误差时终止。如果需要更多的电荷以达到正确的电压，则增加了到该电容器的开关的导通时间。以这样的方式，每一个电压都仅仅依赖于连接电容器的时间长度，而不依赖于任何其它状态。
但是，电荷在所有前几级上增加的效果降低了最高电压级Vp。如果将充电控制用于该级，则其与所有其它级的充电控制冲突。因此，对最终电压使用不同的控制方法。如在现有技术的升压转换器中那样测量预充电周期中的电流，而不对电荷进行测量。将开关闭合导致了电流增大。在电流变量等于误差电压的积分输出前，电流一直增大。预充电周期被终止。但是，这里存在着相互依从的关系。如果从电感器输出的电荷增加，这将从提供误差电压所需的电流中减去。这将引入右半平面零点，但是其在大小方面与现有技术的升压转换器所生成的右半平面零点相似。
对Vp级的电流控制与电流控制单输出调制器的相似之处在于，预充电电流在由输出电压中的误差设定的阈值电平处终止。超过该阈值，电流松开输出开关以连接到输出而不是接地。当在周期在升压周期的结尾处终止时，开关被反转。
但是，在多输出电源的情况下，电感器电流分布发生变化。误差控制来自于最高电压Vp。当在升压周期中时，终止了预充电电流，输出连接到线204p上的Vp。与单输出调制器相同，该周期在Vp升压的结尾处终止。不同之处在于，在该周期的预充电部分终止后，轮流连接其它输出。对于电流控制来说，其它输出(Vp-1到V1)形成了该周期的放电部分的一部分。中间电压由已经描述的电荷控制来设定。这意味着所有状态将被一次近似分离。Vp由预充电终止电流设定。Vp-1到V1中的每一个都由流出到各个电容器中的电荷来设定。如果需要更多的电荷，则增加连接Vp-1到V1的时间长度。这促使连接Vp的时间长度缩短，导致了与常规升压转换器相似的响应。
参考图6，现在对电流/电荷控制操作的示例性控制架构进行说明。图6的控制架构对应于图5的控制架构，其中使用电压控制块6000到6004来替代图5中的每一个电压控制块5000到5004。此外在图6中，为了便于引用和描述的简要起见，如果图中示出的要素对应于图5中示出的要素并因此以相同方式工作，则使用相同的标号。
如图6所示，通过以积分器6040到6043来替代图5中的斜坡生成块5060到5063 来相对于图5中的电压控制块5000到5004调整图6中的电压控制块6000到6004中的每一个。
积分器6040到6043中的每一个都接收公共输入线602上的电流信号。该电流信号是在电感器108中流动的电流I1。线606上的开始PWM周期信号提供了对电压控制块6000的积分器6040的第二输入。电压控制块6001到6003的积分器6041到6043中的每一个都接收相应的线5151到5153上的初始信号作为第二输入。
在相应的线6070到6073上提供各个电压控制块6000到6003的积分器6040到6043的输出，并且这些输出形成了对相应的比较器5040到5043的第二输入。与图5的方案一致，比较器5040到5043的另一个输入由积分器5020到5023的输出提供。如在图5中那样，比较器5040到5043中的每一个都在输出线5090到5093上生成输出信号来控制降压-升压转换器的开关。
如在图5中的方案中那样，将电压控制电路6004实现为D型寄存器520，使用电压控制块6003的输出来启动D型寄存器520。
图6的架构按照与图5的架构相似的方式工作，其中预充电周期后跟随有与独立电源电压相关联的连续周期。因而，在升压周期中提供了预充电，其后跟随有针对电压V1到V4的升压周期。在降压周期中，略去了预充电，并且只存在针对电压V1到V4中的每一个的放电周期。
总体上，对于图6的级6000到6003中的每一个来说，在积分器5020到5023中对线5110到5113上的电压Vn与线5130到5133上的电压Vrefn之间的差异求积分。这形成了单极点传递函数。
如果需要更高阶的控制周期函数，则可以插入额外的积分器和比例元件。
比较器5040到5043分别将输入线5050到5053上的信号与由积分器6040到6043在线6070到6073上生成的斜坡进行比较。线6070到6073上的斜坡是通过对通过设置在输入线602上的电感器116到的各个积分器6020到6023的电流I1求积分而产生的。在线606或线5151到5153上的信号发起时由积分器6020到6023执行该积分。
在周期的开始处，将积分器6040到6043设为零。当该周期开始时，允许积分器6040到6043的输出斜坡上升。一旦达到阈值，则比较器5040到5043改变状态，开关阵列201恰当地开闭。
在线5090到5093上从比较器5040到5043的输出中得到发起控制信号，该信号发起Vn充电控制周期(或者，如果n＝1，预充电周期)。积分器6040到6043被放电，并且电路等候直到下一个充电控制周期开始为止。
图6的电路允许升压模式或降压模式中的控制。
根据所期望的控制级，可以使用积分器阵列和比例元件来替代积分器5020到5023。当电感器电流I1达到与积分器5020到5023的电流相同水平时，则认为达到了阈值，并且比较器5040到5043改变状态。
本发明的实施方式的重要特征是：从降压模式到升压模式的转换的发生是透明的，并且由转换器到达阈值电流的能力来决定。这意味着可以在没有外部干预的情况下无缝地操作转换器并且改变模式。
但是，如果降压模式在升压模式之前结束，则电流将沿着明显不同的路径到达升压模式。这将导致闭合回路响应中的间隙。这将导致不需要的滞后振荡。
为了避免这个问题，通常只在升压周期的预充电阶段导通的接地开关106，优选的是，即使在降压模式中也将接地开关106导通最小时间窗。
参考图7，现在描述优选实施方式中用于在操作的降压模式和升压模式之间进行选择的控制电路。图7中的标号700总体上标识控制块，该控制块包括控制逻辑702。
除了控制逻辑702以外，该控制块还包括积分器704和比较器706。积分器704接收线5111上的电压V1作为第一输入，并且接收线5131上的基准电压Vlref。总体上，积分器704可以适用于接收电压V1到V4中的任一个作为输入并接收与其相关联的基准信号。积分器704在输出线708上生成表示在输入处的两个电压之间的误差的电压信号。线708上的误差电压形成了对比较器706的第一输入，对比较器706的第二输入由线602上的电感器电流I1提供。
在图7中，以对图6中的充电/电流方案的控制为背景描述了控制电路。在图5的电压控制方案中，控制块700总体上可以与图7所示的相同的方式来实现，但线602将接地而不是将线602上的电感器电流提供给比较器706的输入。
线707上的比较器706的输出有效地决定需要升压周期还是降压周期。将感测到的电流与积分器的输出进行比较，如果比较结果显示感测电流小于电压信号，则需要升压周期。如果比较结果显示感测电流大于电压信号，则需要降压周期。因而，线 707上的比较器706的输出指出了是需要降压周期还是升压周期。
图7的控制逻辑702以升压模式或降压模式控制图6中的电压控制级6000和6001正确地工作。此外，控制逻辑702还控制图2中的降压-升压转换器的切换以保证正确的操作。
控制逻辑702包括D型寄存器710、异或非门714、逆变器721、与门720、与门718、逆变器716、与门724以及或门726。
由线708上提供的PWM开始信号对D型寄存器710提供时钟脉冲。因而，在PWM信号开始时，寄存器被时钟脉冲为将相应输入上的状态记录到输出。D型寄存器710只不过是锁存比较器706的输出的装置，比较器706的输出决定了是降压周期还是升压周期。
根据如比较器706的输出所决定的是需要降压操作模式还是升压操作模式，信号707上对控制逻辑702的输入将是高或低。
当PWM信号在线718上对D型寄存器710提供时钟脉冲后，如果比较器706改变状态，则异或非门714将检测到状态的改变。提供异或非门是为了推断D型寄存器的输入和输出何时相同(即，在比较器706的输出改变状态前)，并且启用降压/升压。
与门720的第一输入由D型寄存器710的输出提供，而与门718的第一输入通过反转D型寄存器的输出(经由逆变器721)来提供。与门718和720中每一个的第二输入都从异或非门714的输出得到。因而，与门718和720中的每一个都接收由D型寄存器710的输出提供的第一公共输入，而提供给相应与门718和720的第二输入从同一来源得到，但是其中一个经过反转。因而，一旦D型寄存器710转变为高状态，则与门718和720中只有一个将在其输出处设定信号。以这种方式，根据异或非门714的输出，与门718或与门720的输出被设定为逻辑高状态。基于异或非门714的输出，在需要降压操作模式时将与门720的输出设置为高，并且在需要升压操作模式时将与门718的输出设置为高。
与门718和720将降压/升压启用状态传递到降压/升压开关(即，图2中的开关102、103和106)。这就选择了降压开关状态(102截止，103导通)或升压开关状态(106导通)。
线740上的与门718的输出用于在升压操作时启用图6中的块6000。此外，线740上的信号用于针对预充电操作而控制图2中的降压-升压转换器的开关的配置。
在降压操作的情况下，线730上的与门720的输出处的信号相似地用于控制图3中的降压-升压转换器中的切换。
D型寄存器710的经过反转(通过逆变器721)的输出形成了与门724的第一输入。与门724的第二输入由异或非门714的、经过逆变器716反转的输出提供。与门724的输出在降压操作模式或升压操作模式中对或门726提供输入，或门726在线728上提供信号，该信号是图6中的方案的块6001的初始化信号。
在降压状态中时，推断与门720的输出并通过或门726来传输以启用下一级。在升压状态中时，不推断与门720的输出。但是，逆变器712意味着在升压模式中推断与门724的一个输入。逆变器716意味着在比较器706改变状态时在升压预充电结束时推断与门724的另一个输入。这意味着在升压预充电周期结束时在线728上传递发起信号。
因而，逻辑702这样工作，即，在降压操作模式情况下，在需要时在检测到降压操作模式后立即设置线728上的发起信号。但是，在检测到升压操作模式的情况下，该逻辑允许将线728上的初始化信号延迟至预充电操作完成后。
因而，线740上的与门718的输出发起了预充电周期，但是在预充电周期后，与门724的输出控制图6中的块6001中的第一升压的初始化。图6中的块6000和6001之间从预充电到电压升压周期的切换由改变状态的比较器706的输出决定。
因而，可以理解，图7的控制块允许自动地检测应执行降压操作模式还是升压操作模式。从降压模式到升压模式或从升压模式到降压模式的转变仅在PWM周期转变时发生。一旦PWM周期在降压模式或升压模式中开始，则该PWM周期在其整个过程中保留在该模式中。
从以上参考图7的讨论中可以理解，关于执行降压操作模式还是升压操作模式的决定响应于PWM开始信号在PWM周期的开始时做出。响应于PWM开始信号，对比较器706的输出进行评估以决定需要升压还是降压。在升压操作中，进一步监控比较器的输出以确定预充电何时完成以开始各个电压电平的升压。在升压周期中，比较器的输出的任何进一步变化都不具有对PWM周期的输入。此外，在降压操作模式中，一旦初始化结束以开始降压PWM周期，则比较器的输出状态的任何变化都不对当前的PWM周期造成任何影响。
应当注意，图7中的选择将比较器706的积分器704所提供的积分和比较基于电压电平V1与其相关的基准电压上是任意的。可以选择任何特定的电压电平以确定应当发起操作的降压模式还是升压模式。
为了例示本发明及其实施方式的目的，已经通过参考特定示例和实施方式的形式描述了本发明。本发明并不限于这里描述的实施方式的细节。无一例外，任一个实施方式的任何特征都可以与其它实施方式的特征组合。本发明的范围由所附权利要求限定。

Claims (20)

1.一种电压生成装置，该电压生成装置包括：
电压源；
电感器，具有通过第一开关连接到所述电压源并且通过第四开关电接地的第一端子，并且具有通过第三开关电接地的第二端子；
多个电容器，每个电容器都具有第一端子，所述第一端子以能够开关的方式连接到所述电感器的所述第二端子，其中，跨所述多个电容器形成了相应的多个电压，其中，在周期中将所述多个电容器中的每一个轮流电连接到所述电感器的所述第二端子；
控制器，用于根据所述电压源的电源电压与在所述周期的时段中跨所述多个电容器的所述多个电压的加权平均值之间的关系，在每个周期的开始时在降压模式与升压模式之间进行选择，其中，所述加权平均值利用在所述多个电压中的每个电压的输出上花费的时间作为权重。
2.根据权利要求1所述的电压生成装置，其中，所述多个电容器中的至少一个具有连接到所述多个电容器中的另一个的第一端子的第二端子。
3.根据权利要求1或2所述的电压生成装置，其中，所述控制器适于将每个电容器依次连接到所述电感器的所述第二端子。
4.根据权利要求3所述的电压生成装置，其中，所述控制器还适于在升压模式中在所述多个电容器中任意电容器连接到所述电感器的所述第二端子时将所述电感器的所述第二端子与电接地断开连接。
5.根据权利要求3所述的电压生成装置，其中，所述控制器还适于在升压模式中将所述电感器的所述第二端子接地并将全部所述多个电容器与所述电感器的所述第二端子断开连接以对所述电感器预充电。
6.根据权利要求1或2所述的电压生成装置，其中，所述控制器还适于在升压模式中将所述电感器的所述第一端子连接到所述电压源并将所述电感器的所述第二端子与电接地断开连接。
7.根据权利要求3所述的电压生成装置，其中，所述控制器还适于在降压模式中将所述电感器的所述第二端子与电接地断开连接。
8.根据权利要求7所述的电压生成装置，其中，所述控制器还适于在降压模式中将所述电感器的所述第一端子选择性地连接到所述电压源或电接地。
9.根据权利要求1所述的电压生成装置，其中，所述选择取决于标准。
10.一种在电压生成装置中生成多个电压的方法，该方法包括以下步骤：
选择性地将电压源连接到电感器的第一端子；
选择性地将所述电感器的第二端子电接地；
选择性地将所述电感器的所述第一端子电接地；
选择性地将多个电容器中的一个连接到所述电感器的所述第二端子，其中，跨所述多个电容器形成相应的多个电压；
在周期中将所述多个电容器中的每一个轮流电连接到所述电感器的所述第二端子；以及
根据所述电压源的电源电压与在所述周期的时段中跨所述多个电容器的所述多个电压的加权平均值之间的关系，在每个周期的开始时在降压模式与升压模式之间进行选择，其中，所述加权平均值利用在所述多个电压中的每个电压的输出上花费的时间作为权重。
11.根据权利要求10所述的方法，该方法还包括以下步骤：将每个电容器依次连接到所述电感器的所述第二端子。
12.根据权利要求11所述的方法，该方法还包括以下步骤：在升压模式中，在所述多个电容器中的任意电容器连接到所述电感器的所述第二端子时，将所述电感器的所述第二端子与电接地断开连接。
13.根据权利要求11或12所述的方法，该方法还包括以下步骤：在升压模式中，将所述电感器的所述第二端子接地并将全部所述多个电容器与所述电感器的所述第二端子断开连接以对所述电感器预充电。
14.根据权利要求11或12所述的方法，该方法还包括以下步骤：在升压模式中，将所述电感器的所述第一端子连接到所述电压源并将所述电感器的所述第二端子与电接地断开连接。
15.根据权利要求11或12所述的方法，该方法还包括以下步骤：在降压模式中，将所述电感器的所述第二端子与电接地断开连接。
16.根据权利要求15所述的方法，该方法还包括以下步骤：在降压模式中，选择性地将所述电感器的所述第一端子连接到所述电压源或电接地。
17.根据权利要求10所述的方法，该方法还包括以下步骤：根据标准在降压模式与升压模式之间进行选择。
18.根据权利要求10到12中任一项所述的方法，其中，所述选择性地将所述多个电容器中的一个连接到所述电感器的所述第二端子包括以下步骤：针对给定的电压电平：
生成表示当前输出的电压电平与基准电平之间的差异的误差信号；和
将所述误差信号与斜坡信号进行比较，其中，根据该比较来选择性地连接针对所述电压电平的电容器。
19.根据前述权利要求10到12中任一项所述的方法，其中，所述选择性地将所述多个电容器中的一个连接到所述电感器的所述第二端子包括以下步骤：针对给定的电压电平：
生成表示当前输出的电压电平与基准电平之间的差异的误差信号；和
将所述误差信号与所述电感器中的当前电平进行比较，其中，根据该比较来选择性地连接针对所述电压电平的电容器。
20.根据权利要求18所述的方法，其中，在所述比较开始时连接所述电容器，并且根据指示变化的所述比较来断开与所述电容器的连接。
CN200980125242.0A 2008-05-15 2009-05-15 单电感多输出转换器 Expired - Fee Related CN102084581B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
GB0808873.4 2008-05-15
GB0808873.4A GB2460072B (en) 2008-05-15 2008-05-15 Multiple voltage level supply stage
PCT/EP2009/055951 WO2009138505A1 (en) 2008-05-15 2009-05-15 Single inductor multiple output converter

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN102084581A CN102084581A (zh) 2011-06-01
CN102084581B true CN102084581B (zh) 2017-02-22

Family

ID=39595975

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN200980125242.0A Expired - Fee Related CN102084581B (zh) 2008-05-15 2009-05-15 单电感多输出转换器

Country Status (7)

Country Link
US (1) US9287781B2 (zh)
EP (1) EP2301141A1 (zh)
JP (1) JP5734845B2 (zh)
KR (1) KR20110011688A (zh)
CN (1) CN102084581B (zh)
GB (1) GB2460072B (zh)
WO (1) WO2009138505A1 (zh)

Families Citing this family (53)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2466953B (en) 2009-01-14 2013-11-27 Nujira Ltd Control of multi-level supply stage
GB2480614B (en) 2010-05-24 2017-04-12 Snaptrack Inc Switched arrangement for switched mode supply
US9172303B2 (en) 2010-09-30 2015-10-27 Stmicroelectronics International N.V. Power management unit systems and methods
US8797103B2 (en) 2010-12-07 2014-08-05 Skyworks Solutions, Inc. Apparatus and methods for capacitive load reduction
US8587377B2 (en) 2010-12-13 2013-11-19 Skyworks Solutions, Inc. Apparatus and methods for biasing a power amplifier
US8598950B2 (en) 2010-12-14 2013-12-03 Skyworks Solutions, Inc. Apparatus and methods for capacitive load reduction
WO2012083256A2 (en) 2010-12-17 2012-06-21 Skyworks Solutions, Inc. Apparatus and methods for oscillation suppression
US8989682B2 (en) 2011-02-07 2015-03-24 Skyworks Solutions, Inc. Apparatus and methods for envelope tracking calibration
WO2012125657A2 (en) 2011-03-15 2012-09-20 Skyworks Solutions, Inc. Apparatus and methods for capacitive load reduction
US8725218B2 (en) 2011-03-25 2014-05-13 R2 Semiconductor, Inc. Multimode operation DC-DC converter
DE102011015282B4 (de) 2011-03-28 2022-03-10 Austriamicrosystems Ag Gesteuerte Versorgungsschaltung
US8718188B2 (en) 2011-04-25 2014-05-06 Skyworks Solutions, Inc. Apparatus and methods for envelope tracking
US9099919B2 (en) * 2011-05-09 2015-08-04 The Hong Kong University Of Science And Technology Single-inductor-multiple-output regulator with synchronized current mode hysteretic control
KR101906895B1 (ko) * 2011-06-08 2018-10-11 엘에스산전 주식회사 태양광 전력 변환 장치
DE102011117455A1 (de) * 2011-10-31 2013-05-02 Austriamicrosystems Ag Gesteuerte Versorgungsschaltung
TWI434498B (zh) 2012-03-01 2014-04-11 Novatek Microelectronics Corp 切換式轉換器與相關控制方法
CN103312152B (zh) * 2012-03-09 2015-09-02 联咏科技股份有限公司 切换式转换器与相关控制方法
US9000690B2 (en) * 2012-06-13 2015-04-07 Texas Instruments Incorporated Driver for capacitive loads
EP2720363A1 (en) * 2012-10-12 2014-04-16 ST-Ericsson SA Independent output control for single-inductor, bipolar outputs, buck-boost converters
EP2720362A1 (en) * 2012-10-12 2014-04-16 ST-Ericsson SA Independent output control for single-inductor, bipolar outputs, buck-boost converters
CN103731031B (zh) * 2012-10-16 2018-01-02 中兴通讯股份有限公司 电源及电源调压方法
ITTO20130144A1 (it) * 2013-02-21 2014-08-22 St Microelectronics Srl Convertitore dc-dc migliorato, metodo per operare il convertitore dc-dc, sistema di raccolta di energia ambientale comprendente il convertitore dc-dc, e apparecchio comprendente il sistema di raccolta di energia
US9194896B2 (en) * 2013-04-05 2015-11-24 Texas Instruments Incorporated Tracking energy consumption using a sepic-converter technique
KR101738730B1 (ko) 2013-04-23 2017-05-22 스카이워크스 솔루션즈, 인코포레이티드 전력 증폭기 시스템에서의 엔벨로프 정형화 장치 및 방법
US9621021B2 (en) 2013-06-21 2017-04-11 Microchip Technology Inc. Auxiliary power supplies in parallel with a switch of a switching regulator
US9526140B2 (en) * 2013-09-19 2016-12-20 Philips Lighting Holding B.V. Compact driver for a light emitting diode having an auxiliary output
DE102013225140A1 (de) * 2013-12-06 2015-06-11 Conti Temic Microelectronic Gmbh Gleichspannungswandler und dessen Verwendung
CN103683923B (zh) * 2014-01-03 2015-12-09 东南大学 一种单电感四输出降压型开关电源的控制电路
WO2015119956A2 (en) * 2014-02-04 2015-08-13 Cirrus Logic, Inc. Switched mode amplifier
WO2015171931A1 (en) 2014-05-08 2015-11-12 Cirrus Logic, Inc. System with multiple signal loops and switched mode converter
US9445371B2 (en) 2014-08-13 2016-09-13 Skyworks Solutions, Inc. Apparatus and methods for wideband envelope tracking systems
US9602056B2 (en) 2014-09-19 2017-03-21 Skyworks Solutions, Inc. Amplifier with base current reuse
US9882472B2 (en) * 2014-09-25 2018-01-30 Intel Corporation Techniques for power supply topologies with capacitance management to reduce power loss associated with charging and discharging when cycling between power states
US9628033B2 (en) 2014-10-29 2017-04-18 Cirrus Logic, Inc. Power stage with switched mode amplifier and linear amplifier
TWI593222B (zh) * 2015-07-22 2017-07-21 茂達電子股份有限公司 用於磁滯電流控制模式的單電感雙輸出電源轉換器及其控制方法
CN105119482B (zh) 2015-07-22 2018-07-24 矽力杰半导体技术(杭州)有限公司 单电感多输出的升降压型电路及其控制方法
US10103693B2 (en) 2015-09-30 2018-10-16 Skyworks Solutions, Inc. Power amplifier linearization system and method
KR101981212B1 (ko) * 2016-01-11 2019-05-22 한국전자통신연구원 단일 인덕터 다중 출력 직류-직류 변환기, 그리고 그것의 동작 방법
US10110169B2 (en) 2016-09-14 2018-10-23 Skyworks Solutions, Inc. Apparatus and methods for envelope tracking systems with automatic mode selection
KR102644277B1 (ko) * 2016-11-25 2024-03-06 삼성전자주식회사 전원 변조기 및 이를 포함하는 통신 장치
US10236831B2 (en) 2017-05-12 2019-03-19 Skyworks Solutions, Inc. Envelope trackers providing compensation for power amplifier output load variation
TWI645277B (zh) * 2017-06-19 2018-12-21 瑞昱半導體股份有限公司 封包追蹤電源供應調控器
US10615757B2 (en) 2017-06-21 2020-04-07 Skyworks Solutions, Inc. Wide bandwidth envelope trackers
US10516368B2 (en) 2017-06-21 2019-12-24 Skyworks Solutions, Inc. Fast envelope tracking systems for power amplifiers
CN107390685B (zh) * 2017-07-14 2020-10-16 深圳市优必选科技有限公司 一种机器人的回充控制方法、机器人及机器人系统
KR102515751B1 (ko) 2018-02-14 2023-04-03 삼성전자주식회사 단일 유도성 소자를 이용하여 벅-부스트 변환을 수행하는 전자 회로
NL2020760B1 (en) * 2018-04-12 2019-10-23 Dutch Infinity Energy D I E B V A method for splitting power, a power splitting unit and a computer program product
WO2020003104A1 (en) * 2018-06-25 2020-01-02 Endura Technologies (International) Limited Voltage controlled current input and transimpedance regulator
CN110875730A (zh) * 2018-08-29 2020-03-10 三星电子株式会社 单电感多输出转换器及单电感多输出转换器的控制方法
US10291126B1 (en) * 2018-10-18 2019-05-14 BravoTek Electronics Co., Ltd. Single-inductor multiple-output DC/DC converters with pulse-skipping mode and deadtime switch control
US10790744B1 (en) 2019-03-19 2020-09-29 Analog Devices International Unlimited Company Single inductor multiple output adaptive loop control
CN110365211A (zh) * 2019-07-08 2019-10-22 杰华特微电子（杭州）有限公司 多路输出变换电路及其变换方法
KR20210015333A (ko) 2019-08-01 2021-02-10 삼성전자주식회사 복수의 전압 레귤레이터들을 포함하는 전자 시스템

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2848356A1 (fr) * 2002-12-05 2004-06-11 St Microelectronics Sa Procede de commande d'une alimentation a decoupage a un seul element inductif et plusieurs sorties, et alimentation correspondante, en particulier pour un telephone mobile cellulaire
US20040135562A1 (en) * 2003-01-13 2004-07-15 Oden Thomas Clark Single inductor multiple output switchmode power supply
KR100498484B1 (ko) * 2003-01-30 2005-07-01 삼성전자주식회사 넓은 주파수 대역에서 일정한 이득을 가지는 전압 제어발진기 및 그 방법
US20060176031A1 (en) * 2005-02-04 2006-08-10 Ess Technology, Inc. Dual output switching regulator and method of operation
EP1876694A1 (en) * 2006-07-03 2008-01-09 Siemens Aktiengesellschaft Booster circuit
GB2441358B (en) * 2006-08-31 2011-07-06 Wolfson Microelectronics Plc DC-DC converter circuits,and methods and apparatus including such circuits
US7843177B2 (en) * 2007-10-31 2010-11-30 Elite Semiconductor Memory Technology Inc. Control circuit and method for maintaining high efficiency in switching regulator
US7782032B2 (en) * 2007-12-03 2010-08-24 California Polytechnic Corporation System method and apparatus for a multi-phase DC-to-DC converter
US8823342B2 (en) * 2008-07-07 2014-09-02 Advanced Analogic Technologies Incorporated Multiple-output dual-polarity DC/DC converters and voltage regulators

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
《A Single Inductor Multiple Output Converter with Adaptive Delta Current Mode Control》;Sharma A et al;《INTRERNATIONAL SYMPOSIUM ON CIRCUITS AND SYSTEM，IEEE》;20060524;5643-5646 *
《INTEGRATED CHARGE-CONTROL SINGLE-INDUCTOR DUAL-OUPUT》;KOON S-C et al;《IEEE》;20050526;3071-3074 *
《Single-Inductor Multiple-Output Switching Converters with Bipolar Outputs》;DONGSHENG MA TE AL;《IEEE INTERNATIONAL SYMPOSUIM ON CIRCUITS AND SYSTEMS》;20010509;302-303 *
《Single-Inductor Multiple-Output Switching Converters》;WING-HUNG KI ET AL;《ANNUAL POWER ELECTRONICS SPECIALISTS CONFERENCE,IEEE》;20010621;227-229 *

Also Published As

Publication number Publication date
GB2460072B (en) 2013-01-23
CN102084581A (zh) 2011-06-01
US20120043947A1 (en) 2012-02-23
WO2009138505A9 (en) 2010-01-28
WO2009138505A1 (en) 2009-11-19
GB2460072A9 (en) 2012-12-26
EP2301141A1 (en) 2011-03-30
GB0808873D0 (en) 2008-06-25
US9287781B2 (en) 2016-03-15
GB2460072A (en) 2009-11-18
JP5734845B2 (ja) 2015-06-17
KR20110011688A (ko) 2011-02-08
JP2011521612A (ja) 2011-07-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102084581B (zh) 单电感多输出转换器
CN101369775B (zh) 电荷泵dc到dc转换器电路和方法
CN101090230B (zh) 升压电源电路及其控制方法和驱动器ic
CN100530915C (zh) 可编程序的电感电流控制dc-dc转换器
CN105226943B (zh) 电源变换器及开关电源装置
CN102882371B (zh) 用于降压-升压转换器的高效率pfm控制
CN102055357B (zh) 开关电源控制器电路及开关电源系统
US7312538B2 (en) Method and apparatus for regulating multiple outputs of a single inductor DC to DC converter
ITTO20070860A1 (it) Circuito e relativo metodo di auto-alimentazione per un convertitore di tensione
CN101540548A (zh) 控制处于不连续模式的dc-dc转换器的方法
CN105871214B (zh) 用于次级侧功率调节的系统及方法
CN104065263A (zh) 电压转换电路
CN107659150A (zh) Dcdc模块自动切换的直流电能变换方法和系统
CN105556794A (zh) 蓄电装置、蓄电控制装置和蓄电控制方法
CN106505847A (zh) 适用于升压型dc‑dc的分段软启动电路
CN109474037A (zh) 一种电池充电电路及其控制电路和控制方法
CN109412212A (zh) 一种两级变化的级联式高压电场感应供电电路
CN109067206A (zh) 一种ac-dc电源及其同步整流管的控制电路
CN206759312U (zh) Dcdc模块自动切换的直流电能变换系统
CN106849659A (zh) 控制电路
EP1635444B1 (en) Shutdown circuit for a charge pump
CN101599692B (zh) 切换式电源转换器的快速响应装置及方法
CN106505841A (zh) 开关电源及其初级控制芯片和环路补偿装置
CN206712679U (zh) 一种低成本大功率长脉冲高顶平的高压脉冲电源
CN106936330A (zh) 一种低成本大功率长脉冲高顶平的高压脉冲电源

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C41 Transfer of patent application or patent right or utility model
TA01 Transfer of patent application right

Effective date of registration: 20161012

Address after: American California

Applicant after: Snaptrack, Inc.

Address before: cambridge

Applicant before: Nujira Ltd.

C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20170222

Termination date: 20210515

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee