CN104702104A - Dcdc转换装置 - Google Patents

Abstract

一种DCDC转换装置，包括至少两路输出电路和滤波模块；至少两路输出电路的输出端共接形成共同输出端；至少两路输出电路的共同输出端耦接滤波模块；各输出电路包括：控制模块，适于输出调制信号；输出级，适于输出DCDC信号；前级驱动模块，耦接于控制模块和输出级之间，适于根据各输出电路中前级驱动模块的输出信号以及本路输出电路中控制模块输出的调制信号，向本路输出电路的输出级提供对应的驱动信号。传统方案多路输出电路在并联后，由于输出级导通和关闭不同步而使输出级同时开启，导致DCDC转换装置的芯片中从电源到地的电流增大，使DCDC转换装置效率下降，本方案解决了上述问题，提高了DCDC转换装置的输出效率。

Description

DCDC转换装置

技术领域

本发明涉及电子电路技术领域，尤其涉及一种DCDC转换装置。

背景技术

直流电源到直流电源（Direct Current-Direct Current，DCDC）转换装置是用于将输入电压改变为固定输出电压的电压转换装置，具有重量轻，体积小，转化效率高等优点，因此被广泛使用于各种电子设备中。

对于要求实现大电流，高效率，低纹波输出的应用，采用多路输出的DCDC转换装置是一种较好的解决实现方案。但目前常用的多路输出DCDC转换装置在设计上比较呆板，不能根据应用的需要做灵活的扩展，实现多路并联输出和大电流输出。

发明内容

本发明实施例解决的问题是实现DCDC转换装置的多路并联输出。

为解决上述问题，本发明实施例提供了一种DCDC转换装置，其中，包括至少两路输出电路和滤波模块；所述至少两路输出电路的输出端共接形成共同输出端；所述至少两路输出电路的共同输出端耦接所述滤波模块；其中，各所述输出电路包括：控制模块，适于输出调制信号；输出级，适于输出DCDC信号；前级驱动模块，耦接于所述控制模块和输出级之间，适于根据各所述输出电路中前级驱动模块的输出信号以及本路输出电路中控制模块输出的调制信号，向本路输出电路的所述输出级提供对应的驱动信号。

可选的，所述输出级包括：PMOS管以及漏极与所述PMOS管的漏极耦接的NMOS管；所述PMOS管的漏极形成所述输出级的输出端；所述PMOS管与所述NMOS管的栅极分别与所述调制电路的输出端耦接；所述PMOS管的源极与电源耦接，所述NMOS管的源极接地。

可选的，所述前级驱动模块包括第一控制单元和第二控制单元；所述第一控制单元适于根据各路所述输出电路中第二控制单元的导通控制信号以及本路所述输出电路中所述控制模块的输出信号，选择导通本路输出电路中所述输出级的PMOS管；所述第二控制单元适于根据各路所述输出电路中第一控制单元的导通控制信号以及本路所述输出电路中所述控制模块的输出信号，选择导通本路输出电路中所述输出级的NMOS管。

可选的，所述第一控制单元包括：第一开关子单元，第一控制器；所述第一开关子单元的输入端耦接各所述输出电路中第二控制单元的输出端以及本路所述输出电路中所述控制模块的输出，所述第一开关子单元的输出端耦接本路输出电路中第一控制器的控制端；所述第一控制器的输出端作为所述第一控制单元的输出端，耦接所述输出级中的PMOS管。

可选的，所述第一开关子单元为与非门逻辑电路。

可选的，所述第一控制器为PMOS管。

可选的，所述第二控制单元包括：第二开关子单元，第二控制器；所述第二开关子单元的输入端耦接各所述输出电路中第一控制单元输出端以及本路所述输出电路中所述控制模块的输出，所述第一开关子单元的输出端耦接本路输出电路中第一控制器的控制端；所述第二控制器的输出端作为所述第二控制单元的输出端，耦接所述输出级中的NMOS管。

可选的，所述第二开关子单元为或非门逻辑电路。

可选的，所述第二控制器为NMOS管。

可选的，所述滤波模块包括电感和电容；所述电感的一端耦接所述输出级的输出端，另一端耦接所述电容的一端，并形成所述滤波模块的输出端；所述电容的另一端接地。

可选的，所述DCDC转换装置为BUCK型DCDC转换装置、BOOST型DCDC转换装置或BUCK-BOOST型转换装置。

与现有技术相比，本发明实施例的技术方案具有以下优点：

前级驱动模块根据控制模块的控制信号以及其他各路输出电路中前级驱动模块的驱动控制信号驱动本路的输出级，解决了传统方案中多路输出电路在并联后，由于输出级导通和关闭不同步而使输出级同时开启，导致DCDC转换装置的芯片中从电源到地的电流增大，使DCDC转换装置效率下降的问题，提高了DCDC转换装置在并联后的输出效率。同时，本发明的一种DCDC转换装置还以实现器件共用。

附图说明

图1为一种DCDC转换装置的电路结构示意图；

图2为本发明实施例中一种DCDC转换装置的结构示意图；

图3为本发明实施例中另一种DCDC转换装置的结构示意图。

具体实施方式

图1为一种DCDC转换装置的电路结构示意图。图1所示的DCDC转换装置中包括两路结构相同的输出电路，为第一路输出电路1和第二路输出电路2。其中，第一路输出电路1中包括控制模块11，前级驱动模块12，以及由两个MOS管组成的输出级电路13。控制模块11向前级驱动模块12输出脉宽调制信号（Pulse Width Modulation，PWM），使前级驱动模块12驱动输出级13。第二路输出电路2与第一路输出电路1为相同结构。在实际使用中，第一路输出电路1和第二路输出电路2为相互独立的输出电路，形成多路输出。由于各路输出电路各自所要用到的外围设备较多，例如电感，因此会造成器件浪费。此外这种DCDC转换装置的独立架构也不能根据实际应用的需要做灵活的扩展，形成大电流输出。

传统方案中，多路输出电路在并联后，由于输出级导通和关闭不同步而使输出级同时开启，会导致DCDC转换装置的芯片中从电源到地的电流增大，使DCDC转换装置效率下降。本发明的实施例解决了上述问题，因此提高了DCDC转换装置的输出效率，可以根据应用需要配置任意的多路输出，增强了DCDC转换装置配置的灵活性。同时，本发明的一种DCDC转换装置还以实现器件共用。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。

本发明的一种DCDC转换装置，包括至少两路输出电路和滤波模块，如图2所示，可以包括第一路输出电路1、第二路输出电路2……第N路输出电路N。以第一路输出电路1为例，其中包括：控制模块11，适于输出调制信号；输出级13，适于输出DCDC信号；前级驱动模块12，耦接于控制模块11和输出级13之间，适于根据各输出电路中前级驱动模块的输出信号以及本路输出电路1中控制模块11输出的调制信号，向本路输出电路1的输出级13提供对应的驱动信号。多路输出电路各输出级的输出端共接形成共同输出端LX。多路输出电路的共同输出端LX耦接一滤波模块，形成输出端Vout。

图2中各路输出电路的前级驱动模块之间相互耦接，例如，以第一路输出电路1为例，前级驱动模块12由In2、In3......InN分别接收第二路输出电路2的前级驱动模块22、第三路输出电路3的前级驱动模块32……以及第N路输出电路N的前级驱动模块N2的输出信号，并由Out1向输出级13输出控制信号。其他各路输出电路的前级驱动模块与上述第一路输出电路1的前级驱动模块12的结构类似。

在具体实施中，上述的输出级可以包括：PMOS管以及漏极与PMOS管的漏极耦接的NMOS管；PMOS管的漏极形成输出级的输出端；PMOS管与NMOS管的栅极分别与前级驱动模块的输出端耦接；PMOS管的源极与电源耦接，NMOS管的源极接地。当PMOS管导通时，输出级的输出波形为上升沿输出；而当NMOS导通时，输出级的输出端接地，从而实现输出级的下降沿输出。因此，输出级的PMOS管和NMOS管不能同时导通。

参照图2和图3，在上述的实例中，与输出级13相对应的，第一路输出电路1的前级驱动模块12可以包括第一控制单元121和第二控制单元122；第一控制单元121适于根据各路输出电路中第二控制单元的导通控制信号以及本路输出电路中控制模块的输出信号，选择导通第一路输出电路中输出级13的PMOS管131；第二控制单元122适于根据各路输出电路中第一控制单元的导通控制信号以及第一路输出电路1中控制模块11的输出信号，选择导通本路输出电路中输出级的NMOS管132。第二路输出电路2的前级驱动模块22为相似结构。

由于输出级中的PMOS管和NMOS管不能同时导通，而多路输出电路中各输出级的输出端共接后，形成一个共同的输出端LX，因此需要保证各路输出电路并联后，所有输出级中的PMOS管和NMOS管都不会同时导通。本实例在前级驱动模块中设置第一控制单元和第二控制单元，使其他输出电路中PMOS管和NMOS管的导通或截止信号可以参与控制本路输出级中PMOS管和NMOS管的导通或截止，使并联后的输出电路中各输出级的PMOS管和NMOS管不会同时导通，以防止多路输出电路在并联后，由于输出级的PMOS管和NMOS管同时开启，导致DCDC转换装置的芯片中从电源到地的电流增大，消耗DCDC转换装置的输出效率。

为了说明方便，图3中仅示出了DCDC转换装置在两路输出电路并联情况下的示例。可以理解的是，DCDC转换装置还可以包括更多路并联设置的输出电路。其中，每一路输出电路的第一控制单元均耦接各路输出电路的第二控制单元，每一路输出电路的第二控制单元均耦接各路输出电路的第一控制单元。由于各路输出电路的耦接关系以及实现原理与两路输出电路并联的情况类似，因此此处不再赘述。

在具体应用中，可以有多种电路实现方式用于前级驱动模块对输出级的逻辑控制。作为一种示例，上述的第一控制单元121可以包括：第一开关子单元，第一控制器；第一开关子单元的输入端耦接各输出电路中第二控制单元122的输出端以及第一路输出电路1中控制模块11的输出，第一开关子单元的输出端耦接第一路输出电路1中第一控制器的控制端；第一控制器的输出端作为第一控制单元121的输出端，耦接输出级13中的PMOS管131。第一开关子单元适于根据控制模块11的使能信号以及其他输出电路中输出级NMOS管的导通信号，选择向第一控制器发出导通或截止信号，进而由第一控制器向第一路输出电路1输出级13中的PMOS管131发出导通或截止信号。

第二控制单元122可以与上述第一控制单元121呈相对应的结构特征。其中，第二控制单元122可以包括：第二开关子单元，第二控制器；第二开关子单元的输入端耦接各输出电路中第一控制单元输出端以及本路输出电路中控制模块11的输出，第一开关子单元的输出端耦接本路输出电路中第一控制器11的控制端；第二控制器的输出端作为第二控制单元122的输出端，耦接输出级中13的NMOS管132。

可以通过多种器件选择实现上述的示例。例如，上述的第一开关子单元可以是与非门逻辑电路，上述的第一控制器可以是PMOS管；上述的第二开关控制管可以是或非门逻辑电路，上述的第二控制器可以是NMOS管，并且第一控制单元121的输出端经过反向器耦接其他输出电路第二控制单元的输入端，第二控制单元122的输出端耦接其他输出电路第一路控制单元的输入端。

可以理解的是，上述的与非门逻辑电路的输入端还分别耦接其他输出电路中的第二控制单元的输出端，上述的或非门逻辑电路的输入端还分别耦接其他输出电路中第一控制单元的输出端。

以下对上述实例的实现原理做简要说明。当上述的与非门逻辑电路输出高电平时，第一控制器PMOS管截止，第一控制单元121输出低电平，从而使输出级13的PMOS管131导通；同时，第一控制单元121的输出信号经过反相器反向输出，向或非门逻辑电路输入高电平，因此或非门逻辑电路输出低电平，使第二控制器NMOS管截止，进而使输出级13的NMOS管132截止。因此，DCDC转换装置输出级13中的PMOS管131导通时，各路输出电路输出级的NMOS管132截止。

当上述的或非门逻辑电路输出高电平时，第二控制器NMOS管导通，第二控制单元122输出高电平，从而使输出级13的NMOS管132导通；同时，第二控制单元122的高电平信号输入与非门逻辑电路，使与非门逻辑电路输出低电平，第一控制器PMOS管导通，进而使输出级13的PMOS管131截止。因此，DCDC转换装置输出级13中的NMOS管132导通时，各路输出电路输出级的PMOS管131截止。

上述的器件类型和逻辑控制方式仅仅只是一种示例性的说明，任何其他能够防止输出级的PMOS管和NMOS管同时导通的实现方式，均属于本发明的保护范围之内。

在具体实施中，上述的滤波电路可以是LC滤波电路，其中，电感的一端耦接效率放大电路的输出端，另一端耦接电容，形成滤波电路的输出端；电容的另一端接地。DCDC转换装置通过上述的滤波电路对输出级中输出的波形信号进行滤波整流，得到滤波输出。由于各路输出电路输出级的输出端共接，并共用同一个滤波电路，所以通过器件共享，实现了降低成本，同时也简化了电路布局（layout）。

在具体实施中，上述的DCDC转换装置可以是BUCK型DCDC转换装置、BOOST型DCDC转换装置，也可以是BUCK-BOOST型转换装置。

虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (11)

1.一种DCDC转换装置，其特征在于，包括至少两路输出电路和滤波模块；

所述至少两路输出电路的输出端共接形成共同输出端；所述至少两路输出电路的共同输出端耦接所述滤波模块；其中，各所述输出电路包括：

控制模块，适于输出调制信号；

输出级，适于输出DCDC信号；

前级驱动模块，耦接于所述控制模块和输出级之间，适于根据各所述输出电路中前级驱动模块的输出信号以及本路输出电路中控制模块输出的调制信号，向本路输出电路的所述输出级提供对应的驱动信号。

2.如权利要求1所述的DCDC转换装置，其特征在于，所述输出级包括：PMOS管以及漏极与所述PMOS管的漏极耦接的NMOS管；其中，

所述PMOS管的漏极形成所述输出级的输出端；所述PMOS管与所述NMOS管的栅极分别与所述调制电路的输出端耦接；所述PMOS管的源极与电源耦接，所述NMOS管的源极接地。

3.如权利要求2所述的DCDC转换装置，其特征在于，所述前级驱动模块包括第一控制单元和第二控制单元；其中，

所述第一控制单元适于根据各路所述输出电路中第二控制单元的导通控制信号以及本路所述输出电路中所述控制模块的输出信号，选择导通本路输出电路中所述输出级的PMOS管；

所述第二控制单元适于根据各路所述输出电路中第一控制单元的导通控制信号以及本路所述输出电路中所述控制模块的输出信号，选择导通本路输出电路中所述输出级的NMOS管。

4.如权利要求3所述的DCDC转换装置，其特征在于，所述第一控制单元包括：第一开关子单元，第一控制器；其中，

所述第一开关子单元的输入端耦接各所述输出电路中第二控制单元的输出端以及本路所述输出电路中所述控制模块的输出，所述第一开关子单元的输出端耦接本路输出电路中第一控制器的控制端；

所述第一控制器的输出端作为所述第一控制单元的输出端，耦接所述输出级中的PMOS管。

5.如权利要求4所述的DCDC转换装置，其特征在于，所述第一开关子单元为与非门逻辑电路。

6.如权利要求5所述的DCDC转换装置，其特征在于，所述第一控制器为PMOS管。

7.如权利要求3所述的DCDC转换装置，其特征在于，所述第二控制单元包括：第二开关子单元，第二控制器；其中，

所述第二开关子单元的输入端耦接各所述输出电路中第一控制单元输出端以及本路所述输出电路中所述控制模块的输出，所述第一开关子单元的输出端耦接本路输出电路中第一控制器的控制端；

所述第二控制器的输出端作为所述第二控制单元的输出端，耦接所述输出级中的NMOS管。

8.如权利要求7所述的DCDC转换装置，其特征在于，所述第二开关子单元为或非门逻辑电路。

9.如权利要求8所述的DCDC转换装置，其特征在于，所述第二控制器为NMOS管。

10.如权利要求1所述的DCDC转换装置，其特征在于，所述滤波模块包括电感和电容；其中，

所述电感的一端耦接所述输出级的输出端，另一端耦接所述电容的一端，形成所述滤波模块的输出端；所述电容的另一端接地。

11.如权利要求1-10任一项所述DCDC转换装置，其特征在于，所述DCDC转换装置为BUCK型DCDC转换装置、BOOST型DCDC转换装置或BUCK-BOOST型转换装置。