CN105515376B - 基于单电感多输出的电压调节电路及其控制方法 - Google Patents

基于单电感多输出的电压调节电路及其控制方法 Download PDF

Info

Publication number
CN105515376B
CN105515376B CN201511030698.2A CN201511030698A CN105515376B CN 105515376 B CN105515376 B CN 105515376B CN 201511030698 A CN201511030698 A CN 201511030698A CN 105515376 B CN105515376 B CN 105515376B
Authority
CN
China
Prior art keywords
output
current
signal
road
control
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.)
Active
Application number
CN201511030698.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN105515376A (zh
Inventor
杭开郎
孙良伟
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.)
Hangzhou Silergy Semiconductor Technology Ltd
Original Assignee
Hangzhou Silergy Semiconductor Technology Ltd
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 Hangzhou Silergy Semiconductor Technology Ltd filed Critical Hangzhou Silergy Semiconductor Technology Ltd
Priority to CN201511030698.2A priority Critical patent/CN105515376B/zh
Publication of CN105515376A publication Critical patent/CN105515376A/zh
Priority to US15/387,872 priority patent/US10348201B2/en
Application granted granted Critical
Publication of CN105515376B publication Critical patent/CN105515376B/zh
Priority to US16/426,126 priority patent/US11251700B2/en
Active 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
    • 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
    • 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
    • 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
    • H02M1/38—Means for preventing simultaneous conduction of switches
    • 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
    • H02M1/0003—Details of control, feedback or regulation circuits
    • 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
    • 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
    • H02M3/1557—Single ended primary inductor converters [SEPIC]

Landscapes

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

Abstract

本发明公开了一种基于单电感多输出的电压调节电路及其控制方法，对于需要保持独立性的输出端，用流经该输出端的电流进行采样积分的方式来产生对应的电流参考信号，这种采样方式可以使反馈补偿信号和输出电流相对应；在其他路的负载在变化，当前路的反馈补偿信号也可以保持不变，即可消除其他路产生的串扰的问题。同时，积分采样的方法可以保持积分后的信号的斜率为正，就无需因采样补偿负斜率而叠加斜坡信号。

Description

基于单电感多输出的电压调节电路及其控制方法
技术领域
本发明涉及电力电子技术领域，具体涉及一种基于单电感多输出的电压调节电路及其控制方法。
背景技术
现有技术中，由于需要考虑多个不同的输出电压，为了不过多地增加电路，通过将单电感多输出的结构应用于电压调节电路，可以解决上述技术问题。
然而，在单电感多输出的电压调节电路中，具有多路输出端，且多路输出端共用一个电感，每一个开关周期都需要将电感的能量分配给多路输出以实现多路的电压稳定。以单电感多输出的降压型电路为例，如图1所示：
开关管Q1和Q2是降压型电路的主控管，采用固定频率和峰值电流控制，当固定频率的Clock到达时，使开关管Q1导通；开关管Q1的峰值电流采样信号(ISENSE_Q1)叠加斜坡信号Q1_RAMP之后和参考信号VC_MAIN比较，用来关断开关管Q1并使开关管Q2导通。其中VC_MAIN是由三路的输出电压反馈补偿信号VC1、VC2和VC3加权之后所得到。开关管Q3、Q4和Q5分别控制电感电流给后级的能量传递。设定为开关管Q3最先导通，当Q3的峰值电流采样信号(ISENSE_Q3)叠加斜坡信号Q3_RAMP比反馈补偿信号VC1高时则关断开光管Q3，同时使开关管Q4导通。同样地，当开关管Q4的峰值电流采样信号(ISENSE_Q4)叠加斜坡信号Q4_RAMP比VC2高时则关断开关管Q4，同时使开关管Q5导通。开关管Q5一直导通至当前开关周期结束。
开关管Q3和Q4的关断是由比较器的结果来决定的，这就需要对开关管Q3和Q4的峰值电流采样。但是开关管Q3和Q4电流并不总是保持上升的趋势，如果达到比较点位时开关管Q1已经关断，开关管Q2导通，此时电感电流是下降的趋势，此时开关管Q3和Q4的相应比较器就无法发生翻转，从而导致无法工作。为了解决这个技术问题，只能在开关管Q3和Q4的电流采样信号之上再叠加一个斜坡信号RAMP，来补偿掉Q3和Q4可能出现的负斜率。
在实际应用中的拓扑结构主环路的带宽有限，开关管Q1和Q2的占空比不会突变，所以每一个周期电感能量是固定的。以图1结构为例，也就是说，当buck的主控环路响应之前，Vout1，Vout2和Vout3在每个周期内的能量总和是固定的，当输出的某一路负载发生了变化，就一定会引起其他两路能量发生变化，从而引起其他两路输出电压发生跳变，导致相互干扰的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种基于单电感多输出的电压调节电路及其控制方法，用以解决现有技术存在的需要斜坡补偿以及多路相互干扰的技术问题。
本发明的技术解决方案是，提供一种以下结构的基于单电感多输出的电压调节电路，包括单电感功率级电路和多路输出端，所述的多路输出端均连接有相应的输出控制开关，以控制该路的导通时间，每一路输出端均包括输出开关控制电路，用以控制输出控制开关的通断，所述的电压调节电路为定频控制模式；
至少一路输出端的输出开关控制电路包括输出电压反馈补偿电路和输出电流积分电路；所述的输出电压反馈补偿电路采样当前路的输出电压，得到输出电压采样信号，将输出电压采样信号与相应的电压参考信号作误差处理后，并经补偿模块进行补偿，得到反馈补偿信号；所述的输出电流积分电路采用表征该路实时输出电流的电流源对电容充电，得到电流参考信号；
当所述的电流参考信号达到所述的反馈补偿信号时，则产生关断信号，所述的关断信号用于关断当前路的输出控制开关。
优选地，所述多路输出端共有N路，所述的至少一路为按照导通顺序位于前N-1路中的其中一路，采用时钟信号控制第一路输出端的导通和第N路输出端的关断。
优选地，所述的输出电流积分电路还包括放电开关，所述的放电开关与所述电容并联，所述的电流源自当前路输出端导通时刻开始对所述电容充电，所述的放电开关在当前路输出端导通期间断开，在当前路输出端断开期间闭合以对所述电容放电。
优选地，所述多路输出端的第2路至第N路中，上一路输出端的关断信号作为相邻下一路输出端的开通信号。
优选地，所述的单电感功率级电路包括第一开关管、第二开关管和电感，所述的第一开关管的第一端接收输入电压，第一开关管的第二端与电感的第一端、第二开关管的第一端连接，所述的第二开关管的第二端接地，所述电感的第二端与所述多路输出端连接。
优选地，所述多路输出端的反馈补偿信号作加权平均，得到单电感功率级电路的参考信号，采用第一开关管导通期间的电感电流，得到电流采样信号，所述的参考信号与所述的电流采样信号比较，得到重置信号，根据所述的重置信号与所述时钟信号控制第一开关管和第二开关管的开关状态。
优选地，所述的时钟信号用于控制所述第一开关管导通以及第二开关管关断，当所述的电流采样信号达到所述的参考信号时，所述的重置信号控制第一开关管关断以及第二开关管导通。
本发明的另一技术解决方案是，提供一种以下步骤的基于单电感多输出的电压调节电路的控制方法，所述的电压调节电路包括单电感功率级电路和多路输出端，所述的多路输出端均连接有相应的输出控制开关，以控制该路的导通时间，每一路输出端均包括输出开关控制电路，用以输出控制开关的通断，所述的电压调节电路为定频控制模式；
至少一路输出端的输出开关控制电路包括输出电压反馈补偿电路和输出电流积分电路；所述的输出电压反馈补偿电路采样当前路的输出电压，得到输出电压采样信号，将输出电压采样信号与相应的电压参考信号作误差处理后，并经补偿模块进行补偿，得到反馈补偿信号；所述的输出电流积分电路采用表征该路实时输出电流的电流源对电容充电，得到电流参考信号；
当所述的电流参考信号达到所述的反馈补偿信号时，则产生关断信号，所述的关断信号用于关断当前路的输出控制开关。
优选地，所述多路输出端共有N路，所述的至少一路为按照导通顺序位于前N-1路中的其中一路，采用时钟信号控制第一路输出端的导通和第N路输出端的关断。
优选地，所述的输出电流积分电路还包括放电开关，所述的放电开关与所述电容并联，所述的电流源自当前路输出端导通时刻开始对所述电容充电，所述的放电开关在当前路输出端导通期间断开，在当前路输出端断开期间闭合以对所述电容放电。
采用本发明的电路结构和方法，与现有技术相比，具有以下优点：对于需要保持独立性的输出端，用流经该输出端的电流进行采样积分的方式来产生对应的电流参考信号，这种采样方式可以使反馈补偿信号和输出电流相对应；在其他路的负载在变化，当前路的反馈补偿信号也可以保持不变，即可消除其他路产生的串扰的问题。同时，积分采样的方法可以保持积分后的信号的斜率为正，就无需因采样补偿负斜率而叠加斜坡信号。
附图说明
图1为现有技术的基于单电感多输出的电压调节电路的结构示意图；
图2为本发明的基于单电感多输出的电压调节电路的结构示意图；
图3为本发明的基于单电感多输出的电压调节电路的工作波形图；
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行详细描述，但本发明并不仅仅限于这些实施例。本发明涵盖任何在本发明的精神和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。
为了使公众对本发明有彻底的了解，在以下本发明优选实施例中详细说明了具体的细节，而对本领域技术人员来说没有这些细节的描述也可以完全理解本发明。
在下列段落中参照附图以举例方式更具体地描述本发明。需说明的是，附图均采用较为简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
参考图2所示，示意了本发明的基于单电感多输出的电压调节电路的一个实施例，包括单电感功率级电路和多路输出端，且以降压型拓扑为例，但不限于降压型拓扑，还可以采用升压型拓扑、降压升压型拓扑，等等，因为本申请的主要改进点在于多路输出端，至于采用何种拓扑结构对多路输出端的影响不大。
所述的单电感功率级电路包括第一开关管Q1、第二开关管Q2和电感L，所述的第一开关管Q1一端接收输入电压VIN，第一开关管Q1的第二端与电感L的第一端、第二开关管Q2的第一端连接，所述的第二开关管Q2的第二端接地，所述电感L的第二端与所述多路输出端连接。
本实施例中的，输出端设置成三路，每一路均连接有相应的输出控制开关，以控制该路的导通时间，三路输出端的输出电压分别为VOUT1、VOUT2和VOUT3，相应的输出控制开关分别为Q3、Q4和Q5。每一路输出端均包括输出开关控制电路，用以控制输出控制开关的通断。所述的电压调节电路为定频控制模式。
至少一路输出端(本实施例中设置为前面两路)的输出开关控制电路包括输出电压反馈补偿电路和输出电流积分电路，以第一路为例，第一路的导通由时钟信号Clock控制，即开关周期开始时刻，时钟信号Clock控制输出控制开关Q3导通。所述的输出电压反馈补偿电路采样当前路的输出电压VOUT1，得到输出电压采样信号FB1，将输出电压采样信号FB1与相应的电压参考信号Vref1作误差处理后(由误差放大器gm实现)，并经补偿模块Zs进行补偿，得到反馈补偿信号VC1；所述的输出电流积分电路采用表征该路实时输出电流IQ3的电流源k*IQ3对电容C1充电，得到电流参考信号VSENSE1。当对于采用这种输出开关控制电路，能够使该路保持相对独立性，且无需斜坡补偿。
当所述的电流参考信号VSENSE1达到所述的反馈补偿信号VC1时，则产生关断信号Q3_OFF，所述的关断信号Q3_OFF用于关断当前路的输出控制开关Q3。输出开关控制电路包括电流源k*IQ3、电容C1和放电开关S1，所述的放电开关S1与电容C1并联，所述的电流源k*IQ3表征该路实时输出电流IQ3，自当前路输出端导通时刻开始对所述电容C1充电，所述的放电开关S1在当前路输出端导通期间断开，在当前路输出端断开期间闭合以对所述电容放电，放电开关S1既可以保持在当前路输出端断开期间均保持闭合，也可以瞬间闭合放电后又再次断开(由于此时该路处于断开状态，即使再次断开，也不会在电容C1上充电)。
关断信号Q3_OFF同时作为第二路中输出控制开关Q4的开通信号。同理，在第二路中，输出开关控制电路包括电流源k*IQ4、电容C2和放电开关S2，所述的放电开关S2与电容C2并联，所述的电流源k*IQ4表征第二路实时输出电流IQ4，自当前路输出端导通时刻开始对所述电容C1充电，得到电流参考信号VSENSE2，所述的放电开关S2在当前路输出端导通期间断开，在当前路输出端断开期间闭合以对所述电容放电。当所述的电流参考信号VSENSE2达到所述的反馈补偿信号VC2时，则产生关断信号Q4_OFF，所述的关断信号Q4_OFF用于关断当前路的输出控制开关Q4。反馈补偿信号VC2的产生是根据输出电压采样信号FB2与相应的电压参考信号Vref2作误差处理后(由误差放大器gm实现)，并经补偿模块Zs进行补偿而得到的。
需要注意的是，对于第一路和第二路，本实施例中均采用了本发明提出的输出开关控制电路，但实际上可以根据需要，选择其中一路采用本发明的相应控制电路也可以实现本发明的目的。按照本实施例的设计，第一路和第二路均具有相对独立性，但若第一路本身发生负载变化，则第一路自身还是会受到影响，但不会影响第二路，也就是说，保持当前路的独立性是针对其他路的影响而言的。
由于在某一路发生负载变化的情况下，输出的能量基本还是保持不变的，因此，若第一路发生负载变化，而第二路保持较为稳定的输出，那么，第一路的负载变化所产生的影响势必会传递至第三路，可见，第三路往往是“承接”这种变化的。在其他多路结构中，最后一路就是起到平衡作用，负载变化会被传递至最后一路。
本实施例中，第三路为最后一路，仍然采用上一路(即第二路)的关断信号Q4_OFF，作为第三路的开通信号。由于第三路为最后一路，在定频控制模式下，因此还是采用时钟信号Clock来控制输出控制开关Q5关断，可以通俗地说，最后一路导通至多路输出端的能量释放完。可见，在最后一路中，无需使用输出电压反馈来控制该路的关断，但是仍需要考虑最后一路在单电感功率级电路中的参考作用。输出电压采样信号FB3与相应的电压参考信号Vref3作误差处理后(由误差放大器gm实现)，并经补偿模块Zs进行补偿而得到的反馈补偿信号VC3。
在对单电感功率级电路的控制中，对所述多路输出端的反馈补偿信号作加权平均，VC_MAIN＝(k1*VC1+k2*VC2+k3*VC3)/3，根据具体输出的重要程度，设定相应系数k的权重，为了简化，图2中k1、k2、k3均取1。VC_MAIN作为单电感功率级电路的参考信号，采用第一开关管导通期间的电感电流IL，得到电流采样信号ISENSOR_Q1，所述的参考信号VC_MAIN与所述的电流采样信号ISENSOR_Q1比较，得到重置信号VR，根据所述的重置信号VR与所述时钟信号Clock控制第一开关管Q1和第二开关管Q2的开关状态。
所述的时钟信号Clock用于控制所述第一开关管Q1导通以及第二开关管Q2关断，当所述的电流采样信号ISENSOR_Q1(考虑到电路工作的稳定性，在电流采样信号ISENSOR_Q1上叠加斜坡信号Q1_RAMP)达到所述的参考信号VC_MAIN时，所述的重置信号VR控制第一开关管Q1关断以及第二开关管Q2导通。
参考图3所示，示意了图2中相关信号的工作波形图。根据图3中的波形，进一步阐释本发明电流积分获得参考信号的原理，图中的Q3、Q4和Q5的波形分别表征了相应路的导通时间。本发明的特点在于第一路和第二路的电流参考信号不是直接采样输出控制开关Q3和Q4的电流得到，而是由输出控制开关Q3和Q4的电流经过积分之后得到。这样采样的优势在于：
1.无论流经输出控制开关Q3或Q4的电流信号本身是正斜率还是负斜率，所得到的电流参考信号均为正值，也就是说流经Q3和Q4的电流信号经过积分之后的信号一定是正斜率。这就避免了由于采样信号的负斜率，而需要额外加入的斜坡信号予以补偿，使得电路设计变得简单。
2.对于各路相互串扰的问题，采用积分信号作为电流参考信号也可以得到极大的改善，原因在于：
对于第一路输出而言，输出电流就是流经Q3的平均值为:
当Vsense1达到到信号VC1时，有公式：
由以上两个公式可以看出，VC1的函数中的变量只有IOUT1一个变量。也就是说，当IOUT1固定时，VC1就是一个固定的值，不随着电感电流的与其他两路负载电流的变化而变化。VOUT1就不会受到其他两路的干扰。
同理，第二路当中，IOUT2和VC2也存在这样的关系，所以第二路也不会受到其他各路的干扰。
以上所述的实施方式，并不构成对该技术方案保护范围的限定。任何在上述实施方式的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在该技术方案的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种基于单电感多输出的电压调节电路，包括单电感功率级电路和多路输出端，所述的多路输出端均连接有相应的输出控制开关，以控制该路的导通时间，每一路输出端均包括输出开关控制电路，用以控制输出控制开关的通断，所述的电压调节电路为定频控制模式；其特征在于：
至少一路输出端的输出开关控制电路包括输出电压反馈补偿电路和输出电流积分电路；所述的输出电压反馈补偿电路采样当前路的输出电压，得到输出电压采样信号，将输出电压采样信号与相应的电压参考信号作误差处理后，并经补偿模块进行补偿，得到反馈补偿信号；所述的输出电流积分电路采用表征该路实时输出电流的电流源对电容充电，得到电流参考信号；所述的输出电流积分电路还包括放电开关，所述的放电开关与所述电容并联，所述的电流源自当前路输出端导通时刻开始对所述电容充电，所述的放电开关在当前路输出端导通期间断开，在当前路输出端断开期间闭合以对所述电容放电；
当所述的电流参考信号达到所述的反馈补偿信号时，则产生关断信号，所述的关断信号用于关断当前路的输出控制开关。
2.根据权利要求1所述的基于单电感多输出的电压调节电路，其特征在于：所述多路输出端共有N路，所述的至少一路为按照导通顺序位于前N-1路中的其中一路，采用时钟信号控制第一路输出端的导通和第N路输出端的关断。
3.根据权利要求2所述的基于单电感多输出的电压调节电路，其特征在于：所述多路输出端的第二路至第N路中，上一路输出端的关断信号作为相邻下一路输出端的开通信号。
4.根据权利要求2所述的基于单电感多输出的电压调节电路，其特征在于：所述的单电感功率级电路包括第一开关管、第二开关管和电感，所述的第一开关管的第一端接收输入电压，第一开关管的第二端与电感的第一端、第二开关管的第一端连接，所述的第二开关管的第二端接地，所述电感的第二端与所述多路输出端连接。
5.根据权利要求4所述的基于单电感多输出的电压调节电路，其特征在于：所述多路输出端的反馈补偿信号作加权平均，得到单电感功率级电路的参考信号，采用第一开关管导通期间的电感电流，得到电流采样信号，所述的参考信号与所述的电流采样信号比较，得到重置信号，根据所述的重置信号与所述时钟信号控制第一开关管和第二开关管的开关状态。
6.根据权利要求5所述的基于单电感多输出的电压调节电路，其特征在于：所述的时钟信号用于控制所述第一开关管导通以及第二开关管关断，当所述的电流采样信号达到所述的参考信号时，所述的重置信号控制第一开关管关断以及第二开关管导通。
7.一种基于单电感多输出的电压调节电路的控制方法，所述的电压调节电路包括单电感功率级电路和多路输出端，所述的多路输出端均连接有相应的输出控制开关，以控制该路的导通时间，每一路输出端均包括输出开关控制电路，用以输出控制开关的通断，所述的电压调节电路为定频控制模式；其特征在于：
至少一路输出端的输出开关控制电路包括输出电压反馈补偿电路和输出电流积分电路；所述的输出电压反馈补偿电路采样当前路的输出电压，得到输出电压采样信号，将输出电压采样信号与相应的电压参考信号作误差处理后，并经补偿模块进行补偿，得到反馈补偿信号；所述的输出电流积分电路采用表征该路实时输出电流的电流源对电容充电，得到电流参考信号；所述的输出电流积分电路还包括放电开关，所述的放电开关与所述电容并联，所述的电流源自当前路输出端导通时刻开始对所述电容充电，所述的放电开关在当前路输出端导通期间断开，在当前路输出端断开期间闭合以对所述电容放电；
当所述的电流参考信号达到所述的反馈补偿信号时，则产生关断信号，所述的关断信号用于关断当前路的输出控制开关。
8.根据权利要求7所述的基于单电感多输出的电压调节电路的控制方法，其特征在于：所述多路输出端共有N路，所述的至少一路为按照导通顺序位于前N-1路中的其中一路，采用时钟信号控制第一路输出端的导通和第N路输出端的关断。
CN201511030698.2A 2015-12-31 2015-12-31 基于单电感多输出的电压调节电路及其控制方法 Active CN105515376B (zh)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201511030698.2A CN105515376B (zh) 2015-12-31 2015-12-31 基于单电感多输出的电压调节电路及其控制方法
US15/387,872 US10348201B2 (en) 2015-12-31 2016-12-22 Voltage regulation circuit of single inductor and multiple outputs and control method
US16/426,126 US11251700B2 (en) 2015-12-31 2019-05-30 Voltage regulation circuit of single inductor and multiple outputs and control method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201511030698.2A CN105515376B (zh) 2015-12-31 2015-12-31 基于单电感多输出的电压调节电路及其控制方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN105515376A CN105515376A (zh) 2016-04-20
CN105515376B true CN105515376B (zh) 2018-06-29

Family

ID=55723113

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201511030698.2A Active CN105515376B (zh) 2015-12-31 2015-12-31 基于单电感多输出的电压调节电路及其控制方法

Country Status (2)

Country Link
US (2) US10348201B2 (zh)
CN (1) CN105515376B (zh)

Families Citing this family (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105515376B (zh) 2015-12-31 2018-06-29 矽力杰半导体技术(杭州)有限公司 基于单电感多输出的电压调节电路及其控制方法
CN106125815A (zh) * 2016-07-22 2016-11-16 张其发 一种电压调整器
US10622889B2 (en) * 2016-08-24 2020-04-14 Samsung Electronics Co., Ltd. Voltage converting apparatus and method of controlling voltage converting apparatus
CN106253666B (zh) * 2016-08-25 2018-07-06 西南交通大学 单电感双输出开关变换器变频控制方法及其控制装置
CN106253662B (zh) * 2016-08-25 2018-07-10 西南交通大学 开关变换器定频v2c动态续流控制方法及其控制装置
US11038422B2 (en) * 2016-12-23 2021-06-15 U-Blox Ag Single inductor multiple output regulators
EP3432454B1 (en) * 2017-07-21 2023-07-19 Solaredge Technologies Ltd. Multiple-output converter and control thereof
TWI644193B (zh) * 2017-10-20 2018-12-11 群光電能科技股份有限公司 多輸出控制系統
CN108429459A (zh) * 2018-03-07 2018-08-21 北京亿华通科技股份有限公司 一种直流升压变换器控制方法
JP7051246B2 (ja) * 2019-06-04 2022-04-11 矢崎総業株式会社 電源装置
US10622900B1 (en) * 2019-06-20 2020-04-14 BravoTek Electronics Co., Ltd. Single-inductor multiple-output DC-DC converter
KR20210015333A (ko) 2019-08-01 2021-02-10 삼성전자주식회사 복수의 전압 레귤레이터들을 포함하는 전자 시스템
CN110492738B (zh) * 2019-08-08 2020-06-19 华南理工大学 一种单电感多输出dc-dc降压变换器
CN115485958A (zh) * 2020-06-26 2022-12-16 英特尔公司 Simo dc-dc转换器
IT202000017224A1 (it) * 2020-07-15 2022-01-15 St Microelectronics Srl Circuito convertitore, dispositivo e procedimento corrispondenti
CN114079376A (zh) * 2020-08-12 2022-02-22 华为技术有限公司 电压转换电路及方法、电源管理芯片和移动终端
CN115208190B (zh) * 2022-09-13 2022-12-20 深圳英集芯科技股份有限公司 Dcdc变换器、开关电源及电子设备
CN116111833B (zh) * 2022-12-23 2023-09-26 华南理工大学 一种伪LDO辅助的SIMO Buck DC-DC变换器

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8049472B2 (en) * 2008-07-29 2011-11-01 Cosmic Circuits Private Limited Single inductor multiple output switching devices
CN102857093A (zh) * 2011-06-27 2013-01-02 联发科技股份有限公司 电压转换器与电压转换方法
CN103701307A (zh) * 2013-12-31 2014-04-02 成都芯源系统有限公司 单电感多输出降压变换器及其控制电路和控制方法
CN103828231A (zh) * 2011-09-30 2014-05-28 科莱韦奇公司 资源池放大器
CN104022640A (zh) * 2013-02-21 2014-09-03 德州仪器公司 基于共振的单个电感器输出驱动的dc-dc转换器及方法
CN105119482A (zh) * 2015-07-22 2015-12-02 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

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5617015A (en) * 1995-06-07 1997-04-01 Linear Technology Corporation Multiple output regulator with time sequencing
KR20020029941A (ko) * 2000-07-06 2002-04-20 롤페스 요하네스 게라투스 알베르투스 Ｄｃ/ｄｃ 변환기 및 이를 포함하는 전원 및 전자 장치
US7432614B2 (en) * 2003-01-17 2008-10-07 Hong Kong University Of Science And Technology Single-inductor multiple-output switching converters in PCCM with freewheel switching
US7061214B2 (en) 2003-11-25 2006-06-13 Texas Instruments Incorporated Single inductor dual output buck converter with frequency and time varying offset control
US7256568B2 (en) 2004-05-11 2007-08-14 The Hong Kong University Of Science And Technology Single inductor multiple-input multiple-output switching converter and method of use
US7560914B2 (en) * 2005-02-22 2009-07-14 Artesyn Technologies, Inc. Current-fed multiple-output power converter
US20080231115A1 (en) * 2007-03-16 2008-09-25 Gyuha Cho Multiple-Output DC-DC Converter
US8674669B2 (en) 2008-10-16 2014-03-18 Silergy Semiconductor Technology (Hangzhou) Ltd Switching regulator with a single inductor in a multiple output power supply configuration
US8749213B2 (en) * 2009-06-09 2014-06-10 Silergy Technology Mixed mode control for switching regulator with fast transient responses
US20110187189A1 (en) 2010-02-02 2011-08-04 Intersil Americas Inc. System and method for controlling single inductor dual output dc/dc converters
TWI402805B (zh) * 2010-04-20 2013-07-21 Chunghwa Picture Tubes Ltd 應用於背光模組之電壓轉換器及其驅動方法
EP2518878B1 (en) * 2011-04-29 2018-10-17 STMicroelectronics S.r.l. DC-DC converter, method for operating the DC-DC converter, environmental energy harvesting system comprising the DC-DC converter, and apparatus comprising the energy harvesting system
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
KR101284976B1 (ko) * 2011-12-13 2013-07-15 고려대학교 산학협력단 단일 인덕터 다중 출력 직류―직류 변환기 및 그 제어 방법
TWI434498B (zh) * 2012-03-01 2014-04-11 Novatek Microelectronics Corp 切換式轉換器與相關控制方法
CN104202876B (zh) 2014-09-01 2016-10-05 矽力杰半导体技术(杭州)有限公司 一种单电感的led驱动电路及驱动方法
US9471077B2 (en) * 2014-10-30 2016-10-18 Dialog Semiconductor (Uk) Limited Method to pre-set a compensation capacitor voltage
US9698674B1 (en) * 2015-12-30 2017-07-04 Silicon Laboratories Inc. Timing based approach for efficient switched mode power conversion
CN105515376B (zh) * 2015-12-31 2018-06-29 矽力杰半导体技术(杭州)有限公司 基于单电感多输出的电压调节电路及其控制方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8049472B2 (en) * 2008-07-29 2011-11-01 Cosmic Circuits Private Limited Single inductor multiple output switching devices
CN102857093A (zh) * 2011-06-27 2013-01-02 联发科技股份有限公司 电压转换器与电压转换方法
CN103828231A (zh) * 2011-09-30 2014-05-28 科莱韦奇公司 资源池放大器
CN104022640A (zh) * 2013-02-21 2014-09-03 德州仪器公司 基于共振的单个电感器输出驱动的dc-dc转换器及方法
CN103701307A (zh) * 2013-12-31 2014-04-02 成都芯源系统有限公司 单电感多输出降压变换器及其控制电路和控制方法
CN105119482A (zh) * 2015-07-22 2015-12-02 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

Also Published As

Publication number Publication date
US20170194857A1 (en) 2017-07-06
US10348201B2 (en) 2019-07-09
US20190280594A1 (en) 2019-09-12
CN105515376A (zh) 2016-04-20
US11251700B2 (en) 2022-02-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105515376B (zh) 基于单电感多输出的电压调节电路及其控制方法
CN108092513B (zh) 直流-直流转换器
CN110545040A (zh) 一种三电平Buck电路及其控制方法
CN105978337B (zh) 一种基于cot控制模式的失调电压消除电路
CN107834844A (zh) 一种开关电容变换电路、充电控制系统及控制方法
CN104065266B (zh) 用于电压转换器的控制电路
DE102009037859B4 (de) Eingangsschaltung für ein elektrisches Gerät, Verwendung einer Eingangsschaltung und elektrisches Gerät
CN104901534B (zh) 一种斜坡补偿电路及dc‑dc转换装置
CN109327131A (zh) 一种限流开关电路以及开关电源装置
CN108777479A (zh) 直流母线微电网系统
CN109149937A (zh) 一种SIDO buck开关变换器及其数字控制方法
CN108809071A (zh) 一种开关电源的软启动控制电路以及开关电源
CN110247546A (zh) 非隔离型双开关降压电路及直流-直流变换器
CN103650600B (zh) 射频拉远单元和相关设备
CN206313477U (zh) 一种支持qc2.0功能的多通道车载快充芯片
CN106410910B (zh) 一种三电平双向充放电电路
CN109617407A (zh) 一种升压式串并联全谐振开关电容变换器
CN209419304U (zh) 供电装置及系统
CN106571742A (zh) 一种升压转换器
CN107431431A (zh) 具有飞电容器的dc/dc转换器
CN104682687B (zh) 基于软启动的电压调节电路及其软启动方法
CN207426739U (zh) 一种智能车载供电电路
CN105811756B (zh) 一种混合控制的buck型电源转换器
CN105471045B (zh) 一种多电压快速充电电路及多电压快充一体化芯片
CN104914911A (zh) 电压调节器及受电装置

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
CP02 Change in the address of a patent holder

Address after: 310051 No. 6 Lianhui Street, Xixing Street, Binjiang District, Hangzhou City, Zhejiang Province

Patentee after: Silergy Semiconductor Technology (Hangzhou ) Co., Ltd.

Address before: 310012 Wensanlu Road, Hangzhou Province, No. 90 East Software Park, science and technology building A1501

Patentee before: Silergy Semiconductor Technology (Hangzhou ) Co., Ltd.

CP02 Change in the address of a patent holder