CN106787716A - 单电感器多输出dc-dc转换器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及单电感器多输出DC-DC转换器。单电感器DC-DC转换器在两个电容器处生成两个DC输出电压。该转换器选择性地将能量从电池传送到电感器或从电感器传送到所选的电容器。当转换器仍在稳定时，仅基于更不足的DC输出电压对转换器进行调节。转换器已经稳定后，基于两个DC输出电压的共模电压对转换器进行调节。通过仅基于更不足的DC输出电压而不是共模电压调节仍在稳定的转换器，避免了已经更不足的DC输出电压产生更大的不足。

Description

单电感器多输出DC-DC转换器
背景技术
本发明涉及一种DC-DC转换器，并且更具体地，涉及单电感器多输出DC-DC转换器。
已知的是单电感器多输出DC-DC转换器使用单个电感器产生两个不同的DC输出电压，例如，在美国专利No.6,204,651和No.6,977,447中公开的。
′447专利的图4示出了单电感器多输出DC-DC升压转换器。该升压转换器在能量从电池传送到电感器的阶段和能量从电感器传送到产生两个DC输出电压的两个电容器中的一个的阶段之间交替。此外，该升压转换器在向与第一DC输出电压相关联的第一电容器充电的周期和向与第二DC输出电压相关联的第二电容器充电的周期之间根据这两个DC输出电压与其期望电压电平相比哪一个相对更加不足而交替。
′447专利的图6示出了单电感器多输出DC-DC降压转换器。该降压转换器在电感器和产生两个DC输出电压的两个电容器之一由电池充电的阶段和电感器放电的阶段之间交替。此外，该降压转换器在向与第一DC输出电压相关联的第一电容器充电的周期和向与第二DC输出电压相关联的第二电容器充电的周期之间根据这两个DC输出电压与其期望电压电平相比哪一个相对更加不足而交替。
在这两个转换器中，根据两个DC输出电压的共模电压来调节控制向电感器供给能量的充电信号的占空比。
附图说明
本发明的实施例从下面的详细描述、所附权利要求书和附图中将变得非常清晰，在附图中类似的附图标记标识相似或相同的元件。
图1A为根据本发明的一个实施例的单电感器多输出DC-DC转换器的开关模块的示意性电路图；
图1B是用于图1的开关模块的控制电路的示意性电路图；以及
图2是图1B的稳定(settling)检测功能的一部分的框图。
具体实施方式
本文中公开了本发明的详细的说明性实施例。然而，这里公开的具体结构和功能细节仅仅为了描述本发明示例性实施例的目的的代表性的。本发明可实现为许多替代形式，并且不应被构建为仅限于本文阐述的实施例。此外，这里使用的术语仅用于描述具体实施例的目的，并非意在限制本发明的示例的实施例。
本文所用的单数形式“一”和“该”也意在包括复数形式，除非使用上下文另外明确指出。进一步可以理解的是，术语“包括”、“包括的”、“包含”和/或“包含的”规定所述特征、步骤、或元件的存在，但不排除存在或添加一个或多个其他特征、步骤或元件。还应当指出的是，在一些替代实现方式中，提到的功能/动作可能不按在图中提到的顺序发生。例如，连续显示的两个图可实际上基本同时执行、或者有时可以以相反的顺序执行，这取决于涉及的功能/动作。
如本文所使用的，在指使得控制信号、状态位、或其他相关的功能性特征或元素进入逻辑真状态与逻辑假状态时分别使用术语“断言”(assert)和“非断言”(de-assert)。如果逻辑真状态是电压电平1(即，高)，则逻辑假状态是电压电平0(即，低)。可替代地，如果逻辑真状态是电压电平0，则逻辑假状态是电压电平1。
在各种替代的实施例中，本文描述的每个逻辑信号可以使用正或负的逻辑电路来生成。例如，在负逻辑信号的情况下，信号是低电平有效，而逻辑真状态对应于电压电平0。可替代地，在正逻辑信号的情况下，信号为高电平有效，而逻辑真状态对应于电压电平1。
在一个实施例中，本发明是一种单电感器多输出DC-DC转换器，用于产生至少两个DC输出电压。该转换器能够连接到DC电源、电感器以及对应于各不同DC输出电压的不同的电容器。该转换器包括：(a)开关模块，开关模块基于开关控制信号选择性地将能量(i)从DC电源传送到电感器或(ii)从电感器传送到电容器的所选择的一个，和(b)控制电路，控制电路确定转换器是否仍在稳定或已经稳定。如果控制电路确定该转换器仍在稳定，那么控制电路仅基于所述至少两个DC输出电压中被选的一个生成开关控制信号。如果控制电路确定该转换器已经稳定，则该控制电路基于所述至少两个DC输出电压生成开关控制信号。
如果′447专利的升压转换器或降压转换器中任一个转换器的两个DC输出电压节点之一比另一个DC输出电压节点明显被更重地负载，并且如果转换器从高的初始电压电平稳定，那么被更重地负载的节点的电压电平会由于这样的事实而显著跌落，这样的事实是充电信号的占空比是基于共模电压电平被调节的，而差模环控制选择与具有相对较低电平的DC输出电压对应的电容器为由该电感器充电的电容器。
本发明的实施例通过转换器仍在稳定的时候，仅基于相对最不足的DC输出电压电平而不是基于共模电压来调节转换器的操作，而解决这个问题。转换器已经稳定之后，转换器的操作可以有效地基于如′447专利中所述的共模电压而被调节。
图1A和1B是根据本发明的一个实施例的单电感器多输出DC-DC转换器100的示意性电路图。具体地，图1A示出了用于转换器100的开关模块110，而图1B示出了用于图1A的开关模块110的控制电路120。
转换器100同时产生两种不同的DC输出电压vdd1和vdd2。在一个可能的应用中，转换器100在集成电路(IC)上实现，该集成电路包括其他电路(未示出)，其中DC输出电压vdd1和vdd2的每个分别施加到其他电路的至少一些上。如下面所解释的，转换器100可以选择性地配置为操作为升压转换器或降压转换器以产生DC输出电压vdd1和vdd2。
如图1A中所示，转换器100可以在I/O焊盘Pad_dcdc_lp和Pad_dcdc_ln处连接到电感器Lext。所述转换器100还可以在I/O焊盘Pad_dcdc_batt处连接到电池或其它DC电源(未示出)。所述转换器100还可以在：在I/O焊盘Pad_dcdc_vdd1处连接到第一电容器Cext1；在I/O焊盘Pad_dcdc_vdd2处连接到第二电容器Cext2；以及在I/O焊盘Pad_dcdc_gnd处连接到地电压。如下面进一步解释的，DC输出电压vdd1出现在Pad_dcdc_vdd1，而DC输出电压vdd2出现在Pad_dcdc_vdd2。
在一个可能的实现方式中，电感器Lext、电池、电容器Cext1和Cext2都被实现在其上实现转换器100的IC的外部。在这样的实现方式中，IC可以安装在印刷电路板(PCB)上且电连接到电感器Lext、电池、电容器Cext1和Cext2，它们也安装在PCB上。在其他可能的实现方式中，电感器Lext、电池、电容器Cext1和Cext2的一个或多个和可能全部都在IC上实现。
转换器100包括开关模决110，开关模块110基于施加到以下5种基于晶体管的开关的以下5种开关控制信号来选择性地将能量从电池传送到电感器Lext或从电感器Lext传送到电容器Cext1和Cext2中的选择的一个：(i)P型电池开关Spbt，其基于开关控制信号gatepbt选择性地将Pad_dcdc_batt处的电池连接到Pad_dcdc_lp处的电感器Lext；(ii)N型降压开关Snbu，其基于开关控制信号gatenbu选择性地将Pad_dcdc_gnd处的地电压连接到Pad_dcdc_lp处的电感器Lext；(iii)N型升压开关Snbo，其基于开关控制信号gatenbo选择性地将Pad_dcdc_gnd处的地电压连接到Pad_dcdc_ln处的电感器Lext；(iv)P型vdd1开关S1，其基于开关控制信号gate1选择性地将Pad_dcdc_vdd1处的第一电容器Cext1连接到Pad_dcdc_ln处的电感器Lext；及(v)P型vdd2开关S2，其基于开关控制信号gate2选择性地将Pad_dcdc_vdd2处的第二电容器Cext2连接到Pad_dcdc_ln处的电感器Lext。
为了配置转换器100操作为升压转换器，电池开关Spbt闭合(即，通过将低开关控制信号gatepbt施加到电池开关Spbt的栅极而导通)，且降压开关Snbu断开(即，通过将低开关控制信号gatenbu施加到降压开关Snbu的栅极而关断)。当转换器100被如此配置以操作为升压转换器时，开关Snbo、S1和S2被有效控制(即，通过将适当的开关控制信号gatenbo、gate1和gate2分别施加给开关Snbo、S1、和S2的栅极)，以从电池到电感器Lext、再根据哪个电容器更需要再次充电而从电感器Lext到第一电容器Cext1或第二电容器Cext2，依次传送能量。具体地，为了将能量从电池传送到电感器Lext，升压开关Snbo闭合，并且vdd1开关S1和vdd2开关S2断开。为了将能量从电感器Lext传送给第一电容器Cext1，vdd1开关S1闭合，升压开关Snbo和vdd2开关S2断开。为了将能量从电感器Lext传送到第二电容器Cext2中，vdd2开关S2闭合，而升压开关Snbo和vdd1开关S2断开。
如果转换器100作为升压转换器操作时，当再次对第一电容器Cext1充电时，vdd2开关S2保持关断，且升压开关Snbo和vdd1开关S1被彼此异相地切换导通和关断，以在向电感器Lext供给能量的阶段和向第一电容器Cext1供给能量的阶段之间交替。同样，再次对第二电容器Cext2充电时，vdd1开关S1保持关断，且升压开关Snbo和vdd2开关S2在被彼此异相地切换导通和关断，以在向电感器Lext供给能量的阶段和向第二电容器Cext2供给能量的阶段之间交替。如下面进一步解释的，基于施加到那些晶体管开关的栅圾的相应的开关控制信号的占空比来控制这些阶段的持续时间和因此传送的能量的量。
如图1B中所示，开关控制信号gatebpt、gatenbu、gatenbo、gate1和gate2由控制(例如，数字的)模块130生成。控制模块130执行负载选择功能132，其选择转换器100是再次对第一电容器Cext1充电还是再次对第二电容器Cext2充电并因此生成vdd1和vdd2开关控制信号gate1和gate2。具体地，如果负载选择功能132选择向第一电容器Cext1再次充电，那么vdd1开关控制信号gate1在低和高之间切换以导通和关断p型开关S1，而vdd2开关控制信号gate2被驱动为高以关断p型开关S2。相反地，如果负载选择功能132选择对第二电容器Cext2再次充电，那么vdd1开关控制信号gate1被驱动为高以关断p型开关S1，而vdd2开关控制信号gate2在低和高之间切换以导通和关断p型开关S2。
控制模块130的负载选择功能132由负载选择电压比较器cmp_2_gt_1生成的负载选择信号2_gt_1驱动，负载选择电压比较器cmp_2_gt_1比较两个缩放电压信号sns1和sns2，这在下面进一步描述。一般情况下，如果电压信号sns1小于电压信号sns2，那么第一电容器Cext1比第二电容器Cext2更需要再次充电。在这种情况下，负载选择信号2_gt_1将为高，且负载选择功能132将生成开关控制信号gate1和gate2以使转换器100对第一电容器Cext1再次充电。相反地，如果电压信号sns1大于电压信号sns2，那么第二电容器Cext2比第一电容器Cext1更需要再次充电。在这种情况下，负载选择信号2_gt_1将为低，负载选功能132将生成开关控制信号gate1和gate2以使转换器100对第二电容器Cext2再次充电。
控制模块130还执行模式控制功能134，模式控制功能134生成开关控制信号gatepbt、gatenbu和gatenbo以(i)选择转换器100是操作为升压转换器还是操作为降压转换器和(ii)选择电感器Lext是从电池接收能量还是将能量传送给电容器Cext1和Cext2中被选择的一个(由如上所述的负载选择功能132选择的)。
控制模块130是类似于′447专利的图4中的调节模块34和缩放模块36的组合，并且可以被以类似的方式来实现。
控制模块130基于反馈模块140生成的占空比控制信号more_charge来对控制不同能量传输阶段的持续时间的开关控制信号的占空比进行控制。具体地说，反馈模块140包括电压比较器v_cmp，该电压比较器比较感测到的电压电平v_sense和参考电压电平Vref。Vref可由生成的带隙电压产生，其由vdd2或一些其他合适的电压源(例如vdd1或电池)来供电。感测到的电压电平v_sense由切换式电阻器分压器网络AG产生并提供关于传送能量到所选电容器的比率是否需要增加或降低的指示。在一般情况下，如果v_sense小于Vref，则能量的传送比率需要增加，并且占空比控制信号more_charge将为正，以指示控制模块130增加能量从电感器Lext传送到所选电容器的阶段的持续时间。相反地，如果v_sense大于Vref，则能量的传送比率需要降低，并且占空比控制信号more_charge将为负，指示控制模块130减少能量从电感器Lext传送给所选电容器的阶段的持续时间。在这种方式中，反馈模块140有助于调节转换器100的操作以达到两个DC输出电压vdd1和vdd2的所期望的电压电平。
如图1B所示，除了电阻器的网络之外，该切换式电阻器分压器网络AG包括两个开关：Sv1；其由开关控制信号connect1控制；和Sv2，其由开关控制信号connect2控制。如果connect1为高，则开关Sv1闭合，并且如果connect1为低，则开关Sv1断开。同样，如果connect2为高，则开关Sv2闭合，并且如果connect2为低，则开关Sv2断开。
一般情况下，如果开关Sv1和Sv2都闭合，则电压信号v_sense是基于两个DC输出电压vdd1和vdd2的共模电压(即平均值)。如果开关Sv1闭合且开关Sv2断开，则该电压信号v_sense仅基于DC输出电压vdd1。相反地，如果开关Sv1断开而开关Sv2闭合，则电压信号v_sense仅基于DC输出电压vdd2。
注意，施加到先前描述的负载选择比较器cmp_2_gt_1的缩放电压信号sns1和sns2由切换式电阻器分压器网络AG产生。这与′447专利的图4中的转换器不同，′447专利的图4中的转换器有两个不同的电阻器分压器网络：用于负载选择模块30的第一电阻器分压器网络42和用于反馈模块32的第二电阻器分压器网络46。本发明的转换器100有利地对反馈模块140和负载选择比较器cmp_2_gt_1共享了相同的电阻器分压器网络AG。
需要注意的是，在图1A和图1B的特定实现方式中，I/O焊盘Pad_dcdc_vdd1通过PCB上的外部布线结构(未示出)与I/O焊盘Pad_vdd1电短接，而类似地I/O焊盘Pad_dcdc_vdd2通过PCB上的其他布线结构(未示出)与I/O焊盘Pad_vdd2电短接。在其他可能的实现方式中，Pad_dcdc_vdd1和Pad_dcdc_vdd2可以分别通过在其上实现转换器100的IC上的片内布线结构与Pad_vdd1和Pad_vdd2电短接。
如先前建议的，当转换器100仍在稳定(例如，最初上电后)时，仅基于两个DC输出电压电平vdd1和vdd2中最不足的对转换器100的操作进行调节。在转换器100已经稳定之后，则基于共模电压对转换器100的操作进行调节，如′447专利中所述。为了实现这个目标，控制模块130还实现稳定检测功能136，稳定检测功能136确定转换器100是仍在稳定还是已经稳定，并产生用于开关控制信号connect1和connect2的合适的值。
一般情况下，如果转换器100仍然在稳定并且如果缩放电压信号sns1和sns2指示第一电容器Cext1比第二电容器Cext2更需要再次充电，那么稳定检测功能136将驱动connect1为高且connect2为低，以闭合开关Sv1并断开开关Sv2，使得将仅基于DC输出电压vdd1对转换器100进行调节。类似地，如果转换器100仍在稳定，但缩放电压信号sns1和sns2指示第二电容器Cext2比第一电容器Cext1更需要再次充电，那么稳定检测功能136将驱动connect1为低且connect2为高以断开开关Sv1和闭合开关Sv2，使得将仅根据DC输出电压vdd2对转换器100进行调节。然而，如果稳定检测功能136确定转换器100已经稳定，那么稳定检测功能136将驱动connect1和connect2均为高以闭合开关Sv1和Sv2两者，使得将基于共模电压对转换器100进行调节。
图2是图1B的稳定检测功能136的部分200的框图。当转换器100在稳定时，用来调节开关控制信号的占空比的所选的DC输出电压(即，vdd1和vdd2中的更不足的)将以阻尼方式振荡。稳定检测功能136的部分200包括阶段检测器202和累加器204，阶段检测器202和累加器204基于占空比控制信号more_charge生成信号Rsum，其中信号Rsum可被跟踪，以确定被选DC输出电压vdd1/vdd2的振荡何时由负变为正以及何时从正变为负。
阶段检测器202基于频率Fsample对由反馈模块140生成并通过公式(2*morechrg-1)变换成±1信号的二进制(即，0或1)more_charge信号进行过采样。阶段检测器202在一个Fsample/4周期内累加四个4x过采样的±1值。阶段检测器202以Fsample/4的数据比率生成具有值±4、±2或0的多比特信号流。累加器204还累加阶段检测器202的四个输出从而以Fsample/16的数据比率生成累加的数据Rsum。在图2所示的示例性实现方式中，Fsample为24MHz；其他实现方式可以使用Fsample的其它适用频率。
稳定检测功能的另一部分(未在图中明确示出)监测信号Rsum且对信号Rsum从正到负或从负到正切换的次数进行计数。由此产生的计数器值Sign_Count指示了从转换器100被重置(例如，上电)开始选定的DC输出信号已经发生了多少次振荡。
已经检测到特定数量的振荡后，只要两个电容器Cext1和Cext2被充电至少一次，就可以说转换器100已经稳定，使得可以基于共模电压，而不是仅基于选定的DC输出电压vdd1/vdd2有效地调节转换器100。在一个可能的实现方式中，根据二阶系统的阶跃响应，该二阶系统的传递函数为：
第四个振荡发生在3*π/ωd和4*π/ωd之间，其中其中ωd是振荡频率，ωn是无阻尼的固有频率，是阻尼比率。对于50度的相位裕度，四个振荡后稳定误差小于0.1％。因此，已检测到第四振荡后，转换器100可以安全地确定为已稳定。
在一个实施例中，稳定检测功能136生成逻辑信号DcDc_Ok，该逻辑信号根据下面的逻辑表达式指示转换器100是仍在稳定(即，DcDc_Ok＝0)还是已经稳定(即，DcDc_Ok＝1)：
DcDc_Ok＝((2_gt_1_del ！＝2_gt_1)&&(Reset_sign_Count＝＝0)&&(sign_Count＞＝4))，
其中，转换器100被复位时，逻辑信号Reset_Sign_Count被设置为0。(注意，“！＝”表示不相等，“&&”表示AND)。每次转换器100启动且每次vdd1或者vdd2的输出目标电压改变时，转换器100需要被再次稳定。在这种情况下，复位信号Reset_Sign_Count将被断言为1，信号Sign_Count通过复位信号Reset_Sign_Count＝1将被复位为0，然后在下一时钟周期复位信号Reset_Sign_Count将被非断言为0，并且信号Sign_Count可以从0被再次计数。
如果负载选择信号2_gt_1不等于该负载选择信号的延迟形式2_gt_1_del，逻辑表达式(2_gt_1_del！＝2_gt_1)将是真。在两个电容器Cext1和Cext2已被充电至少一次之后，这个逻辑表达式为真，否则，它将是假。
在转换器100需要被再次稳定的第一个周期处Reset_Sign_Count将被断言为1(使得(Reset_Sign_Count＝＝0)将为假)；否则，Reset_Sign_Count将被非断言为0(使得(Reset_Sign_Count＝＝0)将是真)。在稳定检测功能136已经检测到所选的DC输出信号vdd1/vdd2的至少四个振荡后逻辑表达式(Sign_Count＞＝4)将为真；否则，其将为假。
这样，转换器100已被复位后，逻辑信号DcDc_Ok将指示转换器100仍在稳定，直到稳定检测功能136确定(i)电容器Cext1和Cext2均已被充电至少一次和(ii)已检测到所选的DC输出信号vdd1/vdd2的至少四个振荡。然后，逻辑信号DcDc_Ok将指示转换器100已经稳定。
稳定检测功能136使用逻辑信号DcDc_Ok以生成开关控制信号connect1和connect2。具体地，connect1根据以下逻辑表达式生成：
connect1＝！((2_gt_1_del＝＝2_gt_1)&&(2_gt_1＝＝0)&&(DcDc_Ok＝＝0)).
在转换器100的操作阶段的中间，逻辑表达式(2_gt_1_del＝＝2_gt_1)将为真，其中需要再次充电的电容器的选择还没有自前一控制周期改变到当前控制周期。当需要再次充电的电容器的选择从第一电容器Cext1变为第二电容器Cext2时，该逻辑表达式不会为真，反之亦然。(注意，！是指逻辑反；例如，“！true”的意思“false”)。
如果第二电容器Cext2比第一电容器Cext1更需要再次充电，逻辑表达式(2_gt_1＝＝0)将为真，否则，该逻辑表达式将为假。因此，如果该逻辑表达式为真，则该电压信号sns2小于电压信号sns1，如果该逻辑表达式为假，则该电压信号sns2大于电压信号sns1。
如果转换器100仍在稳定，逻辑表达式(DcDc_Ok＝＝0)将为真；否则，该逻辑表达式将为假，其表明转换器100已经稳定。
类似地，开关控制信号connect2根据如下逻辑表达式生成：
connect2＝！((2_gt_1_del＝＝2_gt_1)&&(2_gt_l＝＝1)&&(DcDc_Ok＝＝0)).
这个逻辑表达式与connect1的逻辑表达式相似，不同之处在于它包含逻辑表达式(2_gt_1＝＝1)，而不是逻辑表达式(2_gt_1＝＝0)。如果第一个电容器Cext1比第二电容器Cext2更需要再次充电，逻辑表达式(2_gt_1＝＝1)将为真。
因此，当转换器100仍在稳定时，如果第一电容器Cext1比第二电容器Cext2更需要再次充电，那么connect1将为高并且connect2将为低，使得开关Sv1将闭合而开关Sv2将断开，并且将仅根据DC输出电压vdd1对转换器100进行调节。同样地，当转换器100仍在稳定时，如果第二电容器Cext2比第一电容器Cext1更需要再次充电，那么connect1将为低而connect2将为高，使得开关Sv1将断开且开关Sv2将闭合，并且将仅根据DC输出电压vdd2对该转换器100进行调节。转换器100已经稳定后，connect1和connect2都会为高，使得开关Sv1和Sv2均闭合，并且将基于共模电压对该转换器100进行调节。
为了将转换器100操作为降压转换器，升压开关Snbo断开，且电池开关Spbt和降压开关Snbn连同vdd1开关S1和vdd2开关S2一起被有效控制，从而来控制电感器Lext和所选的更需要再次充电的电容器Cext1/Cext2被电池充电的阶段和电感器Lext放电的阶段。如对于转换器100的升压模式，对于转换器100的降压模式，当转换器100仍在稳定时，仅基于最不足的DC输出电压vdd1/vdd2对转换器100进行调节。转换器100已经稳定后，基于共模电压对转换器100进行调节。基于前面提供的转换器100的升压模式的操作的描述，本领域的技术人员将理解转换器100的降压模式的操作。
虽然已经在转换器100的上下文中描述了本发明，该转换器100生成两个DC输出信号vdd1和vdd2，但是，本发明可以扩展为适用于生成超过两个DC输出信号的单电感器多输出DC-DC转换器。对于每个附加的DC输出信号，转换器还会有另一个切换的电容器，电阻器分压器网络将有另一个切换的电阻器引脚，将有类似于比较器cmp_2_gt_1的附加比较器。
例如，为了支撑第三DC输出信号，转换器将还需要两个比较器，例如比较第三缩放电压信号sns3和sn2的比较器cmp_3_gt_2和比较sns1和sns3的比较器cmp_1_gt_3。在这种情况下，下面的逻辑可用于选择最需要充电的输出电压：
DcDc_Ok＝((2_gt_1_del！＝2_gt_1)&&(3_gt_2_del！＝3_gt_2)&&(1_gt_3_del！＝1_gt_3)&&(Reset_Sign_Count＝＝0)&&(sign_Count＞＝4))；
connect1＝！((2_gt_1_del＝＝2_gt_1)&&(2_gt_1＝＝0)&&(3_gt_2_del＝＝3_gt_2)&&(3_gt_2＝＝0)&&(1_gt_3_del＝＝1_gt_3)&&(1_gt_3＝＝1)&&(DcDc_Ok＝＝0))
connect2＝！((2_gt_1_del＝＝2_gt_1)&&(2_gt_1＝＝1)&&(3_gt_2_del＝＝3_gt_2)&&(3_gt_2＝＝0)&&(1_gt_3_del＝＝1_gt_3)&&(1_gt_3＝＝0)&&(DcDc_Ok＝＝0))
connect3＝！((2_gt_1_del＝＝2_gt_1)&&(2_gt_1＝＝0)&&(3_gt_2_del＝＝3_gt_2)&&(3_gt_2＝＝1)&&(1_gt_3_del＝＝1_gt_3)&&(1_gt_3＝＝0)&&(DcDc_Ok＝＝0))
本领域的技术人员将理解对DC输出电压的数量大于3该如何扩展这壁教导。
本发明的实施例可以被实现为基于电路的处理(模拟、数字、或模拟和数字的混合)，包括可能的实施方式，如单个集成电路(诸如ASIC或FPGA)、多芯片模块、单卡或多卡电路封装。如对本领域技术人员将明显的，电路元件的各种功能也可以被实现为软件程序中的处理模块。这样的软件可以被应用在，例如，数字信号处理器、微控制器、通用计算机或其他处理器中。
同样用于该描述的目的，术语“耦合”、“耦合的”、“被耦合”、“连接”、“连接的”或“被连接”指的是本领域已知的或以后发展的能量允许在两个或更多个元件之间传输的任何方式，并且可以预期一个或多个附加元件的插入，虽然不是必需的。相反，术语“直接耦合”、“直接连接”等，意味着没有这种附加元件。
另外，用于本公开的目的，应当理解，所有栅极从一个固定电压电源域(或多个域)供电和接地，除非另有所示。因此，所有数字信号一般具有从大约地电位到电源域和快速变换(转换)之一的电压范围。然而除非另有说明，地可被认为是具有约零伏电压的电源，且具有任何期望电压的电源可以被替换为地。因此，所有的棚极可以由至少两个电源供电，随之的数字信号从而具有电源的近似电压之间的电压范围。
信号和相应的终端、节点、端口或路径可以由相同的名称被提及并为了本文中的目的可以互换。
为了说明的目的，晶体管通常示为单个设备。然而，本领域技术人员理解的是，晶体管具有各种尺寸(例如，栅极宽度和长度)和特性(例如，阈值电压、增益等)，并可以由并联耦合的多个晶体管组成以从组合中获期望的电特性。此外，示出的晶体管可以是复合晶体管。
除非另有明确规定，每个数值和范围应被解释为近似的，就好像值或范围之前有词语“约”或“近似。应当进一步理解，在为了解释本发明的实施例已经描述和说明的细节、材料和部件的安排上的各种改变可以由本领域的技术人员在不脱离以下权利要求涵盖的本发明的实施例的范围内做出。
在包括任何权利要求的该说明书中，术语“每个”可以被用来指多个先前所述元件或步骤的一个或多个特定的特性。当与开放式术语“包括”使用时，该术语“每个”的表述不排除另外的、未列举的元件或步骤。因此，应该理解的是，装置可以具有附加的、未列举的元件而方法可以具有附加的、未列举的步骤，其中附加的、未列举的元件或步骤不具有一个或多个特定的特性。
应当理解的是，本文所阐述的示例性方法的步骤不需要一定按照所描述的顺序来执行，并且这些方法的步骤的顺序应当理解为仅仅是示范性的。同祥地，附加的步骤可以被包括在这样的方法中，并且在与本发明的各种实施例一致的方法中，某些步骤可以被省略或合并。
尽管在下面的方法权利要求中的元件，如果有的话，以特定序列随对应的标号被列举，除非权利要求陈述隐含着用于实施这些元件的一部分或全部的特定顺序，否则这些元件不必旨在限于以该特定顺序执行。
本文中参考“一个实施例”或“一实施例”意味着与该实施例相关地描述的特定的特征、结构或特性可以被包括在本发明的至少一个实施例中。在说明书中不同的地方出现的“在一个实施例中”不必都指同一实施例，也不是必然与其他实施例互斥的分开的或替代的实施例。这同样适用于术语“实现方式”。

Claims (10)

1.一种单电感器多输出DC-DC转换器，用于生成至少两个DC输出电压，其中所述转换器能够连接到DC电源、电感器和与每个不同的DC输出电压相对应的不同的电容器，所述转换器包括：
开关模块，开关模块被配置为基于开关控制信号选择性地将能量(i)从所述DC电源传送绐所述电感器或(ii)从所述电感器传送给所述电容器中所选的一个；和
控制电路，控制电路被配置为确定转换器是仍在稳定还是已经稳定，其中：
如果所述控制电路确定所述转换器仍在稳定，那么所述控制电路仅基于所述至少两个DC输出电压中所选的一个来生成所述开关控制信号；以及
如果所述控制电路确定所述转换器已经稳定，那么所述控制电路基于所述至少两个DC输出电压来生成所述开关控制信号。
2.如权利要求1所述的转换器，其中所述控制电路包括：
稳定检测模块，稳定检测模块确定所述转换器是仍在稳定还是已经稳定；
控制模块，控制模块基于负载选择信号和占空比控制信号来生成所述开关控制信号；
负载选择模块，负载选择模块基于两个缩放电压信号的比较来生成所述负载选择信号，所述两个缩放电压信号分别基于所述至少两个DC输出电压；和
反馈模块，反馈模块生成所述占空比控制信号，其中(i)如果所述稳定检测模块确定所述转换器仍在稳定则所述反馈模块能够被配置在仍在稳定模式中和(ii)如果所述稳定检测模块确定所述转换器已经稳定则所述反馈模块能够被配置在已经稳定模式中，其中：
在仍在稳定模式中，所述反馈模块仅基于所述至少两个DC输出电压中的所选的一个来生成所述占空比控制信号；以及
在已经稳定模式中，所述反馈模块基于所述至少两个DC输出电压来生成所述占空比控制信号。
3.如权利要求2所述的转换器，其中，在仍在稳定模式中，所述反馈模块基于所述至少两个DC输出电压中相对最不足的DC输出电压来生成所述占空比控制信号。
4.如权利要求2所述的转换器，其中，在已经稳定模式中，所述反馈模块基于所述至少两个DC输出电压的共模电压来生成所述占空比控制信号。
5.如权利要求2所述的转换器，其中所述稳定检测模块在(i)检测到占空比控制信号中的特定数量的振荡后和(ii)确定每个电容器已被充电至少一次后，确定所述转换器已经稳定。
6.如权利要求2所述的转换器，其中所述反馈模块包括切换式电阻器分压器网络，所述切换式电阻器分压器网络具有用于每个不同的DC输出电压的不同的电阻器分压器引脚，其中每个电阻器分压器引脚包括开关，所述开关(i)被接通以使所述反馈模块能够基于相应的DC输出电压来生成所述占空比控制信号以及(ii)被关断以使所述反馈模块能够独立于相应的DC输出电压来生成所述占空比控制信号。
7.如权利要求1所述的转换器，其中所述转换器在集成电路(IC)上实现。
8.如权利要求7所述的转换器，其中所述电感器、电容器和DC电源中的至少一个位于IC的外部。
9.如权利要求1所述的转换器，其中所述转换器能够选择性地被配置为操作成升压转换器或操作成降压转换器。
10.如权利要求1所述的转换器，其中所述控制电路包括：
稳定检测模块，稳定检测模块被配置为确定所述转换器是仍在稳定还是已经稳定；
控制模块，控制模块被配置为基于负载选择信号和占空比控制信号来生成所述开关控制信号；
负载选择模块，负载选择模块被配置为基于两个缩放电压信号的比较来生成所述负载选择信号，所述两个缩放电压信号分别基于所述至少两个DC输出电压；和
反馈模块，反馈模块生成所述占空比控制信号，其中(i)如果所述稳定检测模块确定所述转换器仍在稳定则所述反馈模块能够被配置在仍在稳定模式中以及(ii)如果所述稳定检测模块确定所述转换器已经稳定则所述反馈模块能够被配置在已经稳定模式中，其中：
在仍在稳定模式中，所述反馈模块仅基于所述至少两个DC输出电压中的所选的一个来生成所述占空比控制信号；以及
在已经稳定模式中，所述反馈模块基于所述至少两个DC输出电压来生成所述占空比控制信号；
在仍在稳定模式中，所述反馈模块基于所述至少两个DC输出电压中相对最不足的DC输出电压来生成所述占空比控制信号；
在已经稳定模式中，所述反馈模块基于所述至少两个DC输出电压的共模电压来生成所述占空比控制信号；
所述稳定检测模块在(i)检测到占空比控制信号中的特定数量的振荡后和(ii)确定每个电容器已被充电至少一次后，确定所述转换器已经稳定；
负载选择模块和反馈模块共享共同的电阻器分压器电路；
所述反馈模块包括切换式电阻器分压器网络，所述切换式电阻器分压器网络具有用于每个不同的DC输出电压的不同的电阻器分压器引脚，其中每个电阻器分压器引脚包括开关，所述开关(i)被接通以使所述反馈模块能够基于相应的DC输出电压来生成所述占空比控制信号和(ii)被关断以使所述反馈模块能够独立于相应的DC输出电压来生成所述占空比控制信号；
所述转换器在IC上实现；以及
所述转换器操作为升压转换器和降压转换器的至少一种。
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