CN102857101A - 一种多输入单输出dc/dc转换器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多输入单输出DC/DC转换器，其包括输出电路和电感电流分段控制电路。所述输出电路包括第一输入电源和第二输入电源。所述电感电流分段控制电路包括反馈控制单元和逻辑驱动单元，所述反馈控制单元采样所述输出电路的输出电压，并根据所述输出电压以及一个参考电压生成周期性的脉宽调制信号。对第一输入电源的供电优先级高于第二输入电源的供电优先级，当第一输入电源提供的电流达到预定电流阈值且对负载供电不足时，启动第二输入电源进行供电，从而满足系统供电的即时需要。

Description

一种多输入单输出DC/DC转换器

【技术领域】

本发明涉及降压DC/DC转换器领域，特别是涉及一种多输入单输出DC/DC转换器。

【背景技术】

降压DC/DC转换器（Buck DC/DC Converter）是一种常见的、应用广泛的电源管理电路。请参考图1所示，其示出了现有技术中单输入单输出降压型DC/DC转换器的电路示意图。所述降压DC/DC转换器100包括降压输出电路110和反馈控制电路120。所述降压输出电路110包括输入电源VIN、第一功率开关K1、第二功率开关K2、电感L1和电容C1，所述输入电源VIN通过依次串联的第一功率开关K1和第二功率开关K2接地，电感L1和电容C1依次串联的连接于第一功率开关K1和第二功率开关K2之间的连接节点和地之间，电感L1和电容C1之间的连接节点作为所述降压输出电路110的输出端VO。所述降压输出电路110通过第一功率开关K1和第二功率开关K2的导通和关断将输入电源VIN的电压进行降压以得到输出电压VO。所述反馈控制电路120包括与第一功率开关K1的控制端相连的第一输出端和与第二功率开关K2的控制端相连的第二输出端，其根据所述降压输出电路110的输出电压VO通过第一输出端输出控制第一功率开关K1导通或者关断的第一控制信号和通过第二输出端输出控制第二功率开关K2导通或者关断的第二控制信号，使第一功率开关K1和第二功率开关K2交替导通，从而将输出电压VO调整到某个设定值。

请参考图2所示，其示出了图1中的单输入单输出降压型DC/DC转换器稳态时，电感L1上的电流IL和负载电流Io的波形示意图。从图中可以看出电感电流IL为锯齿形的三角波形，负载电流Io为水平的直线波形，且电感电流IL的平均值等于负载电流Io的平均值。稳态时，电感电流IL上升的斜率等于(VIN-VO)/L1，其中VIN为输入电源VIN的电压值，VO为所述降压输出电路110的输出电压，L1为电感L1的电感值。电感电流IL的下降斜率等于VO/L1，其中，VO为所述降压输出电路110的输出电压，L1为电感L1的电感值。

请参考图3所示，其示出了现有技术中多输入单输出降压型DC/DC转换器的电路示意图。所述降压DC/DC转换器200包括降压输出电路210、第一反馈控制电路A220、第二反馈控制电路B230和选择电路240。

所述降压输出电路210和所述图1中的降压输出电路110的区别在于，所述降压输出电路210还包括第二输入电源VIN2和第三功率开关K3，所述第二输入电源VIN2通过第三功率开关K3与第一功率开关K1和第二功率开关K2之间的连接节点相连。

所述反馈控制电路A220包括与所述降压输出电路210的输出端相连的输入端、第一输出端K1A和第二输出端K2A。所述反馈控制电路A230包括与所述降压输出电路210的输出端相连的输入端、第一输端K3B和第二输出端K2B。

所述选择电路240的第一输入端和第二输入端分别与所述反馈控制电路A220的第一输出端K1A和第二输出端K2A相连；其第三输入端和第四输入端分别与所述反馈控制电路A230第一输端K3B和第二输出端K2B相连；其第一输出端与第一功率开关K1的控制端相连，其第二输出端与第二功率开关K2的控制端相连，其第三输出端与第三功率开关K3的控制端相连。

当所述选择电路240选择将反馈控制电路A220接入所述降压输出电路210时，所述反馈控制电路220比较所述降压输出电路210的输出电压VO和参考电压（图中未示出），通过输出端K1A输出控制第一功率开关K1导通或者关断的第一控制信号，通过输出端K2A输出控制第二功率开关K2导通或者关断的第二控制信号，从而使第一输入电源VIN1独立供电以产生输出电压VO。当所述选择电路240选择将反馈控制电路A230接入所述降压输出电路210时，所述反馈控制电路230比较所述降压输出电路210的输出电压VO和参考电压（图中未示出），通过输出端K2B输出控制第二功率开关K2导通或者关断的第二控制信号，通过输出端K3B输出控制第三功率开关K3导通或者关断的第三控制信号，从而使第二输入电源VIN2独立供电以产生输出电压VO。

图3中的DC-DC转换器具有两个输入电压，但是功率开关K1和K3不会在一个控制周期内同时导通，其可以由第一输入电源VIN1独立供电，也可以由第二输入电源VIN2独立供电，其电感电流和负载电流的波形与图2相似，只是当VIN1独立供电时，电感电流的上升斜率为(VIN1-VO)/L，下降斜率为VO/L，其中VIN1为输入电压VIN1的电压值，VO为输出电压，L为电感L1的电感值。当VIN2独立供电时，电感电流的上升斜率为(VIN2-VO)/L，下降斜率为VO/L，其中VIN2为输入电压VIN2的电压值，VO为输出电压，L为电感L1的电感值。

可以看出，如图3所示的多输入单输出降压型DC/DC转换器具有多个输入电压选择，可以通过输入选择信号，指定某个输入电压单独供电，以方便用户根据需要选择切换。其中一个应用例子是新型平电脑，其同时存在来自适配器(Adapter)电源电压和来自锂电池的输入电源电压，其可以选择通过适配器供电或者选择电池供电。在实际应用中，当插入适配器时，系统希望优先用适配器供电，这样有助于延长适配器被移除时，电池所支持的工作时间和待机时间。但便携适配器又要求尺寸小而限制其最大输出电流能力，有时会出现其最大输出电流无法满足系统瞬间大电流需求，从而给用户带来不便。

为此，有必要提供一种新的技术方案来解决上述问题。

【发明内容】

本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。

本发明的目的在于提供一种多输入单输出DC/DC转换器，其可以按照优先顺序在多个输入电源之间进行切换供电。

为了达到本发明的目的，本发明提出一种多输入单输出DC/DC转换器，其包括输出电路和电感电流分段控制电路。所述输出电路包括第一输入电源、第二输入电源、第一功率开关、第二功率开关、第三开关器件、电感和电容，第一输入电源通过第一功率开关与所述电感的第一连接端相连，所述电感的第一连接端通过第三开关器件接地，第二输入电源通过第二功率开关与所述电感的第一连接端相连，所述电感的第二连接端通过所述电容接地，所述电感的第二连接端作为所述输出电路的输出端。所述电感电流分段控制电路包括反馈控制单元和逻辑驱动单元，所述反馈控制单元采样所述输出电路的输出电压，并根据所述输出电压以及一个参考电压生成周期性的脉宽调制信号。在脉宽调制信号的一个周期中，当脉宽调制信号为第一逻辑电平时，所述第三开关器件关断，所述逻辑驱动单元先控制第一功率开关导通和第二功率开关关断，此时如果所述电感的电流达到预定电流阈值，那么所述逻辑驱动单元控制第一功率开关关断和第二功率开关导通；当脉宽调制信号为第二逻辑电平时，所述第三开关器件导通，所述逻辑驱动单元控制第一功率开关关断和第二功率开关关断。

与现有技术相比，本发明的多输入单输出DC/DC转换器的多个输入电源之间存在供电优先级，在当前级输入电源的电感电流达到了预定电流阈值时，启动更高一级的输入电源供电，从而满足系统供电的即时需要。

【附图说明】

结合参考附图及接下来的详细描述，本发明将更容易理解，其中同样的附图标记对应同样的结构部件，其中：

图1为现有技术中单输入单输出DC/DC转换器的电路示意图；

图2为图1中的单输入单输出DC/DC转换器稳态时，电感电流IL和负载电流Io的波形图；

图3为现有技术中多输入单输出降压型DC/DC转换器的电路示意图；

图4为本发明中的多输入单输出DC/DC转换器在一个实施例中的结构示意图；

图5为图4中的多输入单输出DC/DC转换器稳态时，电感电流IL和负载电流的波形图；

图6为图4中的电感电流分段控制电路在一个实施例中的电路示意图；

图7描述了根据本发明图6实施方式的各节点信号的波形时序示意图；

图8为图4中的电感电流分段控制电路在另一个实施例中的电路示意图；

图9为本发明中的多输入单输出DC/DC转换器在另一个实施例中的结构示意图；

图10为本发明的另一个实施例的多输入单输出DC/DC转换器稳态时，电感电流IL和负载电流的波形图。

【具体实施方式】

本发明的详细描述主要通过程序、步骤、逻辑块、过程或其他象征性的描述来直接或间接地模拟本发明技术方案的运作。为透彻的理解本发明，在接下来的描述中陈述了很多特定细节。而在没有这些特定细节时，本发明则可能仍可实现。所属领域内的技术人员使用此处的这些描述和陈述向所属领域内的其他技术人员有效的介绍他们的工作本质。换句话说，为避免混淆本发明的目的，由于熟知的方法、程序、成分和电路已经很容易理解，因此它们并未被详细描述。

此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。此外，表示一个或多个实施例的方法、流程图或功能框图中的模块顺序并非固定的指代任何特定顺序，也不构成对本发明的限制。

本发明的多输入单输出DC/DC转换器的多个输入电源之间存在供电优先级，在当前级输入电源提供的电感电流达到了该输入电源设定的电流上限(也可以称之为预定电流阈值)时，启动更高一级的输入电源供电，从而满足系统供电的即时需要。

请参考图4所示，其为本发明中的多输入单输出DC/DC转换器在一个实施例中的结构示意图。所述多输入单输出DC/DC转换器包括输出电路410和电感电流分段控制电路420。

所述输出电路410包括第一输入电源VIN1、第二输入电源VIN2、第一功率开关K1、第二功率开关K2、第三功率开关K3、电感L1和电容C1。第一输入电源VIN1通过依次串联的第一功率开关K1、第三功率开关K3接地；电感L1和电容C1依次串联的连接于第一功率开关K1和第三功率开关K3的连接节点与地之间；第二输入电源VIN2通过第二功率开关K2与第一功率开关K1和第三功率开关K3的连接节点相连，电感L1和电容C1的连接节点作为所述输出电路410的输出端VO。

所述电感电流分段控制电路420包括反馈控制单元422和逻辑驱动单元424。所述反馈控制单元422采样所述输出电路的输出电压VO，并根据所述输出电压以及一个参考电压生成周期性的脉宽调制信号PWMO。所述逻辑驱动单元424包括第一输出端、第二输出端和第三输出端，其第一输出端与第一功率开关K1的控制端相连，第二输出端与第二功率开关K2的控制端相连，第三输出端与第三功率开关K3的控制端相连。在脉宽调制信号PWMO的一个周期中，当脉宽调制信号PWMO为第一逻辑电平(比如高电平或低电平)时，所述第三功率开关K3关断，所述逻辑驱动单元424先控制第一功率开关K1导通和第二功率开关K2关断，此时如果所述电感L1的电流IL达到预定电流阈值，那么所述逻辑驱动单元424控制第一功率开关K1关断和第二功率开关K2导通；当脉宽调制信号PWMO为第二逻辑电平(比如低电平或高电平)时，所述第三开关器件K3导通，所述逻辑驱动单元424控制第一功率开关K1关断和第二功率开关K2关断。

请参考图5所示，其示出了图4中的多输入单输出DC/DC转换器稳态时，电感L1上的电流IL(电感电流)波形图。当脉宽调制信号PWMO为第一逻辑电平时，先使得第一功率开关K1导通，第三功率开关K3关断和第二功率开关K2关断，此时电感电流IL以(VIN1-VO)/L的斜率上升。在电感电流上升过程中，如果电感电流IL达到了输入电源VIN1的预定电流（预定电流阈值），那么使得第一功率开关K1关断，第三功率开关K3关断，第二功率开关K2导通，此时电感电流以(VIN2-VO)/L的斜率上升。当脉宽调制信号PWMO为第二逻辑电平时，使得第一功率开关K1关断、第二功率开关K2关断、第三功率开关K3导通，电感电流下降，其斜率为-VO/L，其中负号表示电流下降。这里，VIN1为第一输入电源VIN1的电压值，VIN2为第二输入电源VIN2的电压值，VO为输出电压值，L为电感L1的电感值。第一功率开关K1导通的时段和第二功率开关K2导通的时段，电感L1都处于继续储能状态；当第三功率开关K3导通时段，电感L1处于释放能量状态。

现有技术中，一个开关周期内，电感仅有一个时段进行储能和仅有一个时段释放能量。而本发明在一个开关周期内存在两个或多个时段由不同的输入电源进行储能，释放能量也仅有一个时间段，从而可以优化多输入单输出DC/DC转换器的供电状态。

请参考图6所示，其为图4中的电感电流分段控制电路在一个实施例中的电路示意图。图7描述了根据本发明图6实施方式的各节点信号的波形时序示意图。所述电感电流控制电路包括反馈控制单元610和逻辑驱动单元。所述反馈控制单元610包括反馈电路、误差放大器EA、脉宽调制(PWM:PulseWidth Modulation)比较器PWMC。

所述反馈电路采样所述输出电路的输出电压V0得到一反馈电压FB，所述误差放大器EA对所述反馈电压FB和参考电压REF的差进行放大以输出误差放大信号EAO，所述脉宽调制比较器PWMC比较三角波信号RAMP和所述误差放大信号EAO以得到所述脉宽调制信号PWMO。在此例中，所述反馈电路为电阻R1和R2形成的分压电路。

在一些实施例中，误差放大器中还包含环路补偿电路，来保证反馈环路稳定，在另一些实施例中，电阻R1还并联了一个电容，来改善反馈环路稳定性。

在一个实施中，所述反馈控制单元610还包括过流检测电路(未图示)和振荡器(未图示)。所述过流检测电路用于检测电感电流是否大于预定电流阈值，并输出过流检测信号OCP。在过流检测信号OCP为有效(高电平或低电平)时，表示已经过流，在过流检测信号为无效(低电平或高电平)时，表示没有过流。

所述振荡器产生所述三角波信号RAMP、最大占空比信号MAX、最小占空比信号MIN，最大占空比信号MAX的低电平时间对应三角波信号的下降沿时间，最小占空比信号MIN的上升沿与最大占空比信号的上升沿对齐，并对应三角波信号RAMP开始上升的时刻，基于三角波信号RAMP产生的脉宽调制信号的上升沿与最大占空比信号的上升沿对齐，此例中第一逻辑电平为高电平，第二逻辑电平是低电平，OCP信号高电平有效，低电平无效。

所述逻辑驱动单元包括第一逻辑驱动电路620、第二逻辑驱动电路630和第三逻辑驱动电路640。

参照图7所示，示出了在此实施例中的误差放大信号EAO、三角波信号RAMP、最大占空比信号MAX、最小占空比信号MIN、过流检测信号OCP、脉宽调制信号PWMO、第一驱动信号K1G、第二驱动信号K3G、第三驱动信号K3G、电感电流IL的时序波形，其中第一驱动信号K1G、第二驱动信号K3G、第三驱动信号K3G分别由下面提到的第一控制信号K1A、第二控制信号K2A、第三控制信号K3A驱动后得到，它们的逻辑相同或真好相反。

第一逻辑驱动电路620根据最小占空比信号MIN和过流检测信号OCP得到控制第一功率开关K1的第一控制信号KIA，在最小占空比信号MIN的上升沿时，所述第一控制信号MIN的逻辑电平被切换以开始控制所述第一功率开关K1导通，在所述过流检测信号OCP为有效或所述脉宽调制信号PWMO的下降沿时，所述第一控制信号K1A的逻辑电平被切换以开始控制所述第一功率开关K1关断。

第二逻辑驱动电路630根据第一控制信号K1A和脉宽调制信号PWMO得到控制第二功率开关K2的第二控制信号K2A，在所述第一控制信号K1A的逻辑电平被切换以开始控制所述第一功率开关K1关断时，所述第二控制信号K2A的逻辑电平被切换以开始控制所述第二功率开关K2导通，在所述脉宽调制信号PWMO的下降沿时，所述第二控制信号K2A的逻辑电平被切换以开始控制所述第二功率开关关断。

所述第三逻辑驱动电路640根据脉宽调制信号PWMO和最小占空比信号MIN得到控制第三功率开关K3的第三控制信号K3A，在所述脉宽调制信号PWMO的下降沿时，所述第三控制信号K3A的逻辑电平被切换以开始控制所述第三功率开关K3导通，在最小占空比信号MIN的上升沿时，所述第三控制信号K3A的逻辑电平被切换以开始控制所述第三功率开关K3关断。

在本实施例中，所述第一逻辑驱动电路620包括第一反向器INV1、第一与门AND1、第一D触发器DFF1和第一驱动器DRV1。所述第一与门AND1的一个输入端接最大占空比信号MAX，另一个输入端通过反向器INV1接过流检测信号OCP，所述第一D触发器DFF1的数据端D接电源电压VDD，时钟端CK接最小占空比信号MIN，复位端RST接第一与门AND1的输出端，其通过输出端Ｑ输出第一控制信号K1A，所述第一驱动器DRV1的输入端连接第一控制信号K1A，并输出第一驱动信号K1G，其可以增强K1A信号的驱动能力，以便驱动第一功率开关K1。D触发器DFF1是上升沿置位，低电平复位的D触发器，即时钟信号CK上升沿时，DFF1将数据端D的信号置位到输出端Q，即输出端Q被置位为高电平（VDD），当第一D触发器DFF1的复位端RST接收到的复位信号RST1为低电平时，输出端Q被复位为低电平。如图7所示，在一个脉宽调制信号PWMO周期中，在最小占空比信号MIN上升沿时（即脉宽调制信号PWMO开始输出高电平时），第一D触发器DFF1的输出Q(K1A信号)被置位为高电平，所述第一驱动器DRV1输出第一驱动信号K1G。当出现过流检测信号OCP信号时，即过流检测信号OCP为高电平时，过流检测信号OCP的反相信号OCPB经过第一与门AND1后，产生的复位信号RST1也为低电平，该复位信号RST1将第一D触发器DFF1的输出Q(K1A信号)复位为低电平，所述第一驱动器DRV1输出第一驱动信号K1G信号。这样就产生了一个周期内的K1A信号和K1G信号。

在一些实施例中，第一功率开关K1可以为PMOS开关，则其栅极（控制端）为低电平时，PMOS开关导通；当其栅极为高电平时，PMOS开关关断。这与上述描述的逻辑电平相反，可将K1A信号反相后再输入第一驱动器DRV1即可。

所述第二逻辑驱动电路630包括第二与门AND2、第二D触发器DFF2和第二驱动器DRV2。所述第二与门AND2的一个输入端接最大占空比信号MAX，另一个输入端接脉宽调制信号PWMO。所述第二D触发器DFF2的数据端D端接电源电压VDD，时钟端CK接第一逻辑驱动电路的输出端Q，复位端RST接第二与门AND2的输出端，其通过输出端Q输出第二控制信号K2A，所述第二驱动器DRV2的输入端连接第二控制信号K2A，并输出第二驱动信号K2G，其可以增强K3A信号的驱动能力，以便驱动第二功率开关K2。第二D触发器DFF2为下降沿触发置位，低电平复位的D触发器，即时钟信号CK下降沿时，第二DFF2将数据端D的信号置位到输出端Q，即输出端Q被置位为高电平（VDD），当第二D触发器DFF2的复位端RST接收到的复位信号RST2为低电平时，输出端Q被复位为低电平。如图7所示，在一个脉宽调制信号PWMO周期中，当最大占空比信号MAX为低电平时，第二D触发器DFF2的输出Q(K2A)被复位为低电平，当第一逻辑驱动电路630输出的第一控制信号K1A的下降沿来临时，第二D触发器DFF2的输出Q(K2A信号)被置位为高电平。脉宽调制信号PWMO为低电平时，第二与门AND2输出RST2信号变为低电平，将第二D触发器DFF2的输出信号K2A复位为低电平。第二驱动器DRV2输出第二驱动信号K2G信号，这样就产生了一个周期内的K2A信号和K3G信号。

第三逻辑驱动电路640包括第二反向器INV2、第三D触发器DFF3和第三驱动器DRV3。所述第三D触发器的D端接电源电压VDD，时钟端CK接脉宽调制信号PWMO，复位端RST通过第二反向器INV2接最小占空比信号MIN，其输出端Q输出第三控制信号K3A。第三D触发器DFF3也为下降沿触发置位、低电平复位的D触发器。当最小占空比信号MIN为高电平，其反相信号MINB为低电平时，将第三D触发器DFF3的输出信号K3A复位为低电平。当脉宽调制信号PWMO下降沿来临时，将第三D触发器DFF3的输出信号K3A置位为高电平。第三驱动器DRV3的输入端连接第三控制信号K3A，并输出第三驱动信号K3G，其可以增强K3A信号的驱动能力，以便驱动第三功率开关K3。

再次综合图6和图7所示，在脉宽调制信号PWMO的一个周期中，在脉宽调制信号PWMO的上升沿时，第一逻辑驱动电路620输出的第一驱动信号K1G切换为高电平，开始驱动第一功率开关K1导通，第二逻辑驱动电路630输出的第二驱动信号K2G为低电平，驱动第二功率开关K2关断，第三逻辑驱动电路640输出的第三驱动信号切换为低电平，开始驱动第三功率开关K3关断。在电感电流IL超过预定电流阈值时，所述过流检测信号OCP有效，第一驱动信号K1G切换为低电平，开始驱动第二功率开关K1关断，第二驱动信号K2G切换为高电平，开始驱动第二功率开关K2导通，第三驱动信号仍然保持低电平，驱动第三功率开关K3关断。在脉宽调制信号PWMO的下降沿时，第三驱动信号K3G切换为高电平，开始驱动第三功率开关K3导通，第二驱动信号K2G切换为低电平，开始驱动第二功率开关K2关断，第一驱动信号K1G仍然为低电平，驱动第一功率开关K1关断。

在其他的实施例中，根据各个功率开关的类型，可以根据需要调整各个驱动信号的逻辑电平，只要能保证各个功率开关的开关逻辑关系即可。

请参考图8所示，其为图4中的电感电流分段控制电路在另一个实施例中的电路示意图。其描述了图6的一种改进型电感电流分段控制电路的实现方式。与图6的区别在于第一逻辑驱动电路中增加第三与门AND3，该第三与门AND3的一个输入端接第一D触发器的输出端Q，其另一个输入端接脉宽调制信号PWMO，其输出端接第一驱动器DRV1的输入端，第一D触发器的输出端Q还是与第二D触发器的时钟端CK连接。

图6的工作方式需要每个周期内K1A信号的下降沿都比脉宽调制信号PWMO的下降沿早，这适用于脉宽调制信号PWMO的占空比较大，而第一功率开关K1的过流检测值较低的情况。而图8的实现方式具有更广泛的适用性。当K1A信号的下降沿比脉宽调制信号PWMO的上升沿早时，其工作过程与图6完全相同，如前所述。当第一功率开关K1的过流检测值较高，导致K1A信号的下降沿比脉宽调制信号PWMO的下降沿晚时，第三与门AND3的输出K1D信号等于PWMO信号，K1G信号根据K1D信号来控制第一功率开关K1的导通和关断。对于第二D触发器DFF2来说，由于脉宽调制信号PWMO下降沿比K1A信号下降沿早，而D触发器的复位信号优先级比置位信号高，所以在整个周期内K2A信号都不会被置位高电平，而总是保持为低电平，所以K2G始终为低电平，第二功率开关K2保持为关断状态。当脉宽调制信号PWMO变为低电平时，K3A信号被置位为高电平，K3G为高电平，第三功率开关K3导通。也就是说当第一功率开关K1未出现过流时，第二功率开关K2不导通，由第一功率开关K1和第三功率开关K3交替导通，其工作方式与图1所示的单输入单输出降压型DC/DC转换器相同。

另外根据本发明原理，图4中第三功率开关K3可以由一个二极管D1替代，构成多输入单输出异步DC-DC转换器，如图9所示，该二极管D1的阳极接地，阴极与第一功率开关K1和电感L1的连接的节点相连，而电感电流分段控制电路中的逻辑驱动单元也可以省去输出第三驱动信号K3G的第三逻辑驱动电路。在脉宽调制信号PWMO的一个周期中，当脉宽调制信号PWMO为高电平时，所述二极管D1截止，当脉宽调制信号PWMO为低电平时，所述二极管D1导通。在本文中，所述二极管D1和第三功率开关K3都可以被称为第三开关器件。

图4结合图6或图8的实现方式中，还可以对图6或图8稍做修改，变为带反向电流检测的实现方式。即增加一个反向电流检测单元，当第三开关器件导通时检测电感电流是否降为零，如果是则及时关闭第三功率开关K3或所述二极管D1。其电感电流波形如图10所示，所述电感电流可能保持为零一端时间。该实现方式常见于现有单输入单输出直流-直流转换器中，为了简化描述，此处省略详细描述。

综上所述，本发明的多输入单输出DC/DC转换器的多个输入电源之间存在供电优先级，在当前级输入电源产生的电感电流达到了该输入电源设定的电流上限时，启动更高一级的输入电源供电，从而满足系统供电的即时需要。

本文中的“若干”表示两个或两个以上。上述说明已经充分揭露了本发明的具体实施方式。需要指出的是，熟悉该领域的技术人员对本发明的具体实施方式所做的任何改动均不脱离本发明的权利要求书的范围。相应地，本发明的权利要求的范围也并不仅仅局限于所述具体实施方式。

Claims (11)

1.一种多输入单输出DC/DC转换器，其包括输出电路和电感电流分段控制电路，

所述输出电路包括第一输入电源、第二输入电源、第一功率开关、第二功率开关、第三开关器件、电感和电容，第一输入电源通过第一功率开关与所述电感的第一连接端相连，所述电感的第一连接端通过第三开关器件接地，第二输入电源通过第二功率开关与所述电感的第一连接端相连，所述电感的第二连接端通过所述电容接地，所述电感的第二连接端作为所述输出电路的输出端，

其特征在于，所述电感电流分段控制电路包括反馈控制单元和逻辑驱动单元，所述反馈控制单元采样所述输出电路的输出电压，并根据所述输出电压以及一个参考电压生成周期性的脉宽调制信号，

在脉宽调制信号的一个周期中，当脉宽调制信号为第一逻辑电平时，所述第三开关器件关断，所述逻辑驱动单元先控制第一功率开关导通和第二功率开关关断，此时如果所述电感的电流达到预定电流阈值，那么所述逻辑驱动单元控制第一功率开关关断和第二功率开关导通；当脉宽调制信号为第二逻辑电平时，所述第三开关器件导通，所述逻辑驱动单元控制第一功率开关关断和第二功率开关关断。

2.根据权利要求1所述的多输入单输出DC/DC转换器，其特征在于，所述第三开关器件为二极管，所述二极管的阳极接地，阴极与所述电感的第一连接端，当脉宽调制信号为第一逻辑电平时，所述二极管反向截止，当脉宽调制信号为第二逻辑电平时，所述二极管正向导通。

3.根据权利要求1所述的多输入单输出DC/DC转换器，其特征在于，所述第三开关器件为第三功率开关，当脉宽调制信号为第一逻辑电平时，所述逻辑驱动单元控制所述第三功率开关关断，当脉宽调制信号为第二逻辑电平时，所述逻辑驱动单元控制所述第三功率开关导通。

4.根据权利要求1-3任一所述的多输入单输出DC/DC转换器，其特征在于，所述反馈控制单元包括反馈电路、误差放大器、脉宽调制比较器，所述反馈电路采样所述输出电路的输出电压得到一反馈电压，所述误差放大器对所述反馈电压和所述参考电压的差进行放大以输出误差放大信号，所述脉宽调制比较器比较三角波信号和所述误差放大信号以得到所述脉宽调制信号。

5.根据权利要求4所述的多输入单输出DC/DC转换器，其特征在于，其还包括有用于检测电感电流是否大于预定电流阈值的过流检测电路，其输出过流检测信号。

6.根据权利要求5所述的多输入单输出DC/DC转换器，其特征在于，其还包括有振荡器，所述振荡器产生所述三角波信号、最大占空比信号、最小占空比信号，最大占空比信号的低电平时间对应三角波信号的下降沿时间，最小占空比信号的上升沿与最大占空比信号的上升沿对齐，并对应三角波信号开始上升的时刻，基于三角波信号产生的脉宽调制信号的上升沿与最大占空比信号的上升沿对齐，第一逻辑电平为高电平，第二逻辑电平是低电平。

7.根据权利要求6所述的多输入单输出DC/DC转换器，其特征在于，所述逻辑驱动单元包括第一逻辑驱动电路、第二逻辑驱动电路和第三逻辑驱动电路，

所述第一逻辑驱动电路根据最小占空比信号和过流检测信号得到控制第一功率开关的第一控制信号，在最小占空比信号的上升沿，所述第一控制信号的逻辑电平被切换以开始控制所述第一功率开关导通，在所述过流检测信号为有效或所述脉宽调制信号的下降沿时，所述第一控制信号的逻辑电平被切换以开始控制所述第一功率开关关断，

所述第二逻辑驱动电路根据第一控制信号和脉宽调制信号得到控制第二功率开关的第二控制信号，在所述第一控制信号的逻辑电平被切换以开始控制所述第一功率开关关断时，所述第二控制信号的逻辑电平被切换以开始控制所述第二功率开关导通，在所述脉宽调制信号的下降沿时，所述第二控制信号的逻辑电平被切换以开始控制所述第二功率开关关断，

所述第三逻辑驱动电路根据脉宽调制信号和最小占空比信号得到控制第三功率开关的第三控制信号，在所述脉宽调制信号的下降沿时，所述第三控制信号的逻辑电平被切换以开始控制所述第三功率开关导通，在最小占空比信号的上升沿时，所述第三控制信号的逻辑电平被切换以开始控制所述第三功率开关关断。

8.根据权利要求7所述的多输入单输出DC/DC转换器，其特征在于，

所述第一逻辑驱动电路包括第一反向器、第一与门、第一D触发器和第一驱动器，第一与门的一个输入端连接最大占空比信号，所述过流检测信号经过第一反向器与第一与门的另一个输入端连接，第一D触发器的数据端接电源电压，时钟端接最小占空比信号，复位端接第一与门的输出端，输出端Ｑ输出第一控制信号给第一驱动器，第一D触发器是上升沿置位、低电平复位的D触发器，

第二逻辑驱动电路包括第二与门、第二D触发器和第二驱动器，第二与门的一个输入端接最大占空比信号，另一个输入端接所述脉宽调制信号；第二D触发器的数据端端接电源电压，时钟端接第一D触发器的输出端Q，复位端RST接第二与门的输出端，输出端Q输出第二控制信号给第二驱动器，第二D触发器为下降沿触发置位，低电平复位的D触发器，

第三逻辑驱动电路包括第二反向器、第三D触发器和第三驱动器，第三D触发器的数据端接电源电压，时钟端接所述脉宽调制信号，复位端通过第二反向器接最小占空比信号，输出端Q输出第三控制信号，第三D触发器为下降沿触发置位、低电平复位的D触发器。

9.根据权利要求8所述的多输入单输出DC/DC转换器，其特征在于，第一逻辑驱动电路还包括第三与门，第三与门的一个输入端与第一D触发器的输出端相连，另一输入端接脉宽调制信号，其输出端输出所述第一控制信号。

10.根据权利要求1所述的多输入单输出DC/DC转换器，其特征在于，其还包括反向电流检测单元，其用于在第三开关器件导通时检测所述电感的电流是否降为零，如果是，则及时控制第三开关器件关断。

11.根据权利要求1所述的多输入单输出DC/DC转换器，其特征在于，对第一输入电源的供电优先级高于第二输入电源的供电优先级，当第一输入电源提供的电流达到预定电流阈值且对负载供电不足时，启动第二输入电源对电感进行储能。

Images