CN110492745B - 多输入单输出电路及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

公开了一种多输入单输出变换器及其控制方法。多输入单输出变换器中包括两路并联的电路模块，第一电路模块包括开关管构成的线性电源，第二电路模块包括开关电源变换器。当两路输入源均存在时，系统可以选取其中一路输入优先为后级供电，同时实现两个电路模块快速平滑的切换，提高了系统的效率。

Description

多输入单输出电路及其控制方法
技术领域
本发明涉及电力电子技术领域，尤其涉及多输入单输出电路及其控制方法。
背景技术
对于多输入单输出电路，常需要系统能够根据不同场合，选取其中一路优先工作，以提高系统的效率。在现有技术中，通常需采用主动控制的方式才能实现，增加了控制的复杂性。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于当多路输入源都存在时，系统可以选取其中一路输入优先供电，且实现各路的平滑切换。
根据本发明的第一方面，提出了一种多输入单输出电路，包括：
第一电路模块，包括第一开关管；
第二电路模块，包括开关电源变换器，其中所述开关电源变换器包括至少一个第二开关管；以及
控制电路，被配置为根据输入源的状态以及当前工作的电路模块的控制参数，选择将另一电路模块切入或者切出向负载供电的回路。
优选地，所述控制电路包括：
第一控制电路，被配置为控制所述第一开关管工作于线性模式；以及第二控制电路，被配置为控制所述第二开关管工作于开关模式。
优选地，所述控制电路被配置为选择所述第二电路模块比所述第一电路模块优先工作时，当所述第一输入源和所述第二输入源均有效时，根据所述第一输入源控制所述第二电路模块的输出电压，从而使得所述第一电路模块停止工作。
优选地，所述控制电路被配置为选择所述第一电路模块比所述第二电路模块优先工作时，当所述第一输入源和所述第二输入源均有效时，根据所述第一输入源的输入电流控制所述第二电路模块停止工作。
优选地，当所述第二电路模块优先所述第一电路模块工作时，在所述第一输入源无效时，所述第二电路模块的电压参考值为期望电压值；在所述第一输入源有效时，所述电压参考值为所述第一输入源与第二阈值的和，以使得所述第一电路模块停止工作。
优选地，当所述第一电路模块优先所述第二电路模块工作时，在所述第一输入源无效时，所述第二电路模块的电压参考值为期望电压值；在所述第一输入源有效时，所述电压参考值小于所述期望电压值，以使得所述第二电路模块停止工作。
优选地，所述第一控制电路包括：
第一电压控制电路，被配置为产生第一电压补偿信号以控制所述第一输入源与所述第一电路模块的输出电压的差值不超过第一阈值。
优选地，所述第一控制电路还包括：
第一电流控制电路，被配置为产生第一电流补偿信号以控制所述第一电路模块的输入电流不超过第一电流参考值；以及
第一选择电路，被配置为根据所述第一电流补偿信号和所述第一电压补偿信号的大小控制所述第一电路模块切换到不同的控制模式。
优选地，所述第二控制电路包括：
第二电流控制电路，被配置为产生第二电流补偿信号以控制所述第二电路模块的输入电流不超过第二电流参考值。
优选地，所述第二控制电路包括：
第二电流控制电路，被配置为根据所述第一电路模块的输入电流产生第二电流补偿信号以控制所述第二晶体管的开关状态，以使得所述第一电路模块的输入电流不超过第一电流参考值。
优选地，所述第二控制电路还包括：
第二电压控制电路，被配置为产生第二电压补偿信号以控制所述第二电路模块的输出电压不超过电压参考值；
第二选择电路，被配置为根据所述第二电流补偿信号和所述第二电压补偿信号的大小控制所述第二电路模块切换到不同的控制模式。
优选地，所述第一电压补偿电路包括：
差值电路，被配置为第一输入端接收所述第一输入源，第二输入端接收所述第一电路模块的输出电压，输出端输出差值信号；以及
第一电压补偿电路，被配置为比较所述差值信号与所述第一阈值，以产生所述第一电压补偿信号控制所述第一开关管的导通状态，使得所述差值信号维持在所述第一阈值。
优选地，所述第二电路模块还包括：
第三开关管，被配置为串联连接在所述第二输入源与所述开关电源变换器的输入端之间。
优选地，所述第三开关管在所述第二输入源不大于过压保护阈值时导通，在所述第二输入源大于所述过压保护阈值时关断以实现过压保护。
根据本发明的第二方面，提出了一种多输入单输出电路的控制方法，所述多输入单输出电路包括具有第一开关管的第一电路模块，和包括开关电源变换器的第二电路模块，其中两个电路模块的输入端分别接收所述第一输入源和第二输入源，所述控制方法包括：
根据输入源的状态以及当前工作的电路模块的控制参数，选择将另一电路模块切入或者切出向负载供电的回路，其中所述第一开关管工作于线性状态，所述第二电路模块中的第二开关管工作于开关状态。
优选地，所述控制方法还包括：
当所述第二电路模块被配置为优先所述第一电路模块工作，且所述第一输入源和所述第二输入源均有效时，根据所述第一输入源控制所述第二电路模块的输出电压，从而使得所述第一电路模块停止工作。
优选地，根据所述第一输入源控制所述第二电路模块的输出电压包括：
采样所述第一输入源；以及
根据所述第一输入源控制所述第二电路模块的输出电压于电压参考值，其中所述电压参考值大于所述第一输入源，从而使得所述第一电路模块控制所述第一开关管关断。
优选地，当所述第二电路模块的输入电流大于第二电流参考值时，所述第一电路模块投入工作，使得所述第二电路模块的输入电流维持于所述第二电流参考值。
优选地，所述控制方法还包括：
当所述第一电路模块优先所述第二电路模块工作，且所述第一输入源和所述第二输入源均有效时，根据所述第一输入源的输入电流控制所述第二电路模块停止工作。
优选地，根据所述第一电路模块的输入电流控制所述第二电路模块停止工作包括：
当所述第一电路模块的输入电流不超过第一电流参考值时，控制所述第二电路模块的第二开关管关断。
优选地，当所述第一电路模块的输入电流大于第一电流参考值时，所述第二电路模块投入工作，使得所述第一电路模块的输入电流维持于所述第一电流参考值。
优选地，还包括：
降低第二电路模块的电压参考值；以及
根据所述第一电路模块的输入电流和第一电流参考值控制所述第二开关管的开关状态，以维持所述第一电路模块的输入电流于所述第一电流参考值。
优选地，所述控制方法还包括：
比较所述第一电路模块的输出电压的误差信息与输入电流的误差信息的大小以选择其中之一，以控制所述第一电路模块切换到相应的控制模式。
优选地，所述控制方法还包括：
比较所述第二电路模块的输出电压的误差信息与输入电流的误差信息的大小以选择其中之一，以控制所述第二电路模块切换到相应的控制模式。
综上所述，本发明的多输入单输出电路中，第一电路模块包括工作于线性状态的第一开关管，第二电路模块包括开关电源变换器，通过检测第一输入源和第二输入源的状态，系统可以选取其中一路输入优先工作，并实现各路的平滑切换。
附图说明
通过以下参照附图对本发明实施例的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：
图1为本发明实施例的第一种多输入单输出电路的电路框图；
图2为本发明实施例的第二种多输入单输出电路的电路框图；
图3为本发明实施例的多输入单输出电路的第一种控制电路图；
图4为本发明实施例的第一种控制电路的第一和第二控制电路图；
图5为本发明实施例的多输入单输出电路的第二种控制电路图；以及
图6为本发明实施例的第二种控制电路的第一和第二控制电路图。
具体实施方式
以下基于实施例对本发明进行描述，但是本发明并不仅仅限于这些实施例。在下文对本发明的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本发明。为了避免混淆本发明的实质，公知的方法、过程、流程、元件和电路并没有详细叙述。
此外，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的附图都是为了说明的目的，并且附图不一定是按比例绘制的。
同时，应当理解，在以下的描述中，“电路”是指由至少一个元件或子电路通过电气连接或电磁连接构成的导电回路。当称元件或电路“连接到”另一元件或称元件/电路“连接在”两个节点之间时，它可以是直接耦接或连接到另一元件或者可以存在中间元件，元件之间的连接可以是物理上的、逻辑上的、或者其结合。相反，当称元件“直接耦接到”或“直接连接到”另一元件时，意味着两者不存在中间元件。
除非上下文明确要求，否则整个说明书和权利要求书中的“包括”、“包含”等类似词语应当解释为包含的含义而不是排他或穷举的含义；也就是说，是“包括但不限于”的含义。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
图1给出了本发明实施例的第一种多输入单输出电路的电路框图。如图1所示，多输入单输出电路包括第一电路模块1、第二电路模块2以及控制电路3。第一电路模块1和第二电路模块2分别接收第一输入源Vin1和第二输入源Vin2，且第一电路模块1和第二电路模块2的输出端并联以产生输出电压Vout。第一电路模块1包括第一开关管Q1，受控工作于线性状态，以产生输出电压Vout1。第二电路模块2包括buck变换器，其包括第二开关管Q2、第三开关管Q3(也可以用整流二极管替代)、电感L以及输出电容C，并产生输出电压Vout2。应理解，本发明实施例以buck变换器为例进行说明，其他开关电源变换器均可适用。控制电路3根据两个电路模块输入端的第一输入源Vin1和第二输入源Vin2的状态(例如是否有效、电压值、最大输出功率等)，控制第一和第二电路模块的输出信号(电流或电压)，以实现第一和第二电路模块之间的平滑切换，从而使得多输入单输出电路能够优先选择其中一路工作，以满足不同需求。
图2给出了本发明实施例的第二种多输入单输出电路的电路框图。如图2所示，控制电路包括第一控制电路31，用以控制第一电路模块1中的第一开关管Q1于线性状态，以及第二控制电路32，用以控制第二电路模块2的第二开关管Q2和第三开关管Q3于开关状态。
在一些实施例中，第二电路模块2还可以包括第四开关管Q4，串联连接在第二输入源Vin2与buck变换器的输入端之间，也即连接在第二输入源Vin2与第二开关管Q2的第一端之间。相应地，控制电路还包括过压控制电路，以控制第四开关管Q4的开关状态。在第二输入源Vin2正常时(即不超过过压保护阈值Vt)，第四开关管Q4导通，第二电路模块2正常工作；在第二输入源Vin2超过过压保护阈值Vt时，第四开关管Q4受控关断，实现对电路的过压保护。
应理解，本发明以双输入单输出电路为例进行说明，但电路模块不限于两个。
图3给出了本发明实施例的多输入单输出电路的第一种控制电路图。在本实施例中，第二电路模块2优先于第一电路模块1工作。
如图3所示，第一控制电路31包括第一电流控制电路311、第一电压控制电路312以及第一选择电路313，以控制第一电路模块1在电压控制模式和电流控制模式间切换。第一电流控制电路311包括第一电流补偿电路，接收输入电流Iin1和第一电流参考值Iref1，以产生第一电流补偿信号Icom1，从而使得输入电流Iin1维持在第一电流参考值Iref1。第一电压控制电路312包括差值电路和第一电压补偿电路。第一差值电路用以获取第一输入源Vin1和输出电压Vout1的差值。第一电压补偿电路将差值信号Err与第一阈值offset1比较，以产生第一电压补偿信号Vcom1，使得差值信号Err维持在第一阈值offset1，也即Vin1-Vout1＝offset1。第一选择电路313通过比较第一电流补偿信号Icom1和第一电压补偿信号Vcom1的大小，选择其中较小者作为控制信号。第一控制电路31还包括第一驱动电路314，其根据第一选择电路313输出的控制信号产生控制第一开关管Q1的驱动信号。
在本实施例中，第一阈值offset1可以选取例如30mV，从而控制第一电路模块的输出电压Vout1略小于第一输入源Vin1。
同理，第二控制电路32包括第二电流控制电路321、第二电压控制电路322以及第二选择电路323，以控制第二电路模块2在电压控制模式和电流控制模式间切换。第二电流控制电路321包括第二电流补偿电路，接收输入电流Iin2和第二电流参考值Iref2，以产生第二电流补偿信号Icom2，从而使得输入电流Iin2维持在第二电流参考值Iref2。第二电压控制电路322包括电压基准产生电路和第二电压补偿电路。电压基准产生电路用以根据不同的场合产生不同的电压参考值Vref。第二电压补偿电路将输出电压Vout2与电压参考值Vref比较，以产生第二电压补偿信号Vcom2，使得输出电压Vout2维持在电压参考值Vref。第二选择电路通过比较第二电流补偿信号Icom2和第二电压补偿信号Vcom2的大小，选择其中较小者作为控制信号。第二控制电路32还包括第二驱动电路324，其根据第二选择电路323输出的控制信号产生控制第二开关管Q2和第三开关管Q3的驱动信号。
图4给出了本发明实施例的第一种控制电路的第一和第二控制电路图。如图所示，第一电流控制电路311中的第一电流补偿电路包括误差放大器U1，其同相输入端接收第一电流参考值Iref1，反相输入端接收输入电流Iin1，输出端产生第一电流补偿信号Icom1。应理解，第一电流补偿电路还可以包括例如RC补偿网络。第一电压控制电路312中差值电路通过误差放大器Gm实现，其同相输入端接收第一输入源Vin1，反相输入端接收输出电压Vout1，输出端产生两者的差值信号Err。第一电压补偿电路包括误差放大器U2，其同相输入端接收第一阈值offset1，反相输入端接收差值信号Err，输出端产生第一电压补偿信号Vcom1。第一选择电路313包括二极管D1和二极管D2。二极管D1的阴极与第一电流补偿电路的输出端相连，二极管D2的阴极与第一电压补偿电路的输出端相连，二极管D1和D2的阳极连在一起，并与第一驱动电路314相连，从而使得第一驱动电路314接收第一电流补偿信号Icom1和第一电压补偿信号Vcom1中的较小者。第二电流控制电路321中的第二电流补偿电路包括误差放大器U3，其同相输入端接收第二电流参考值Iref2，反相输入端接收输入电流Iin2，输出端产生第二电流补偿信号Icom2。第二电压控制电路322中的第二电压补偿电路包括误差放大器U4，其同相输入端接收电压参考值Vref，反相输入端接收输出电压Vout2，输出端产生第二电压补偿信号Vcom2。其中电压参考值Vref在检测到第一输入源Vin1建立完成后，由电压基准产生电路调整为Vin1+offset2。
第二选择电路323包括二极管D3和二极管D4。二极管D3的阴极与第二电流补偿电路的输出端相连，二极管D4的阴极与第二电压补偿电路的输出端相连，二极管D3和D4的阳极连在一起，并与第二驱动电路324相连，从而使得第二驱动电路324接收第二电流补偿信号Icom2和第二电压补偿信号Vcom2中的较小者。
具体地，结合图3和图4，由于系统优先选取第二电路模块2投入工作，多输入单输出电路可以有如下五种工作状态。
(1)当第一电路模块1的第一输入源Vin1有效而第二电路模块2的第二输入源Vin2无效时，有两种情况。一是在需要输出稳压的场合，第一电路模块1受控先工作于电压控制模式，以将第一输入源Vin1与输出电压Vout1的差值维持在第一阈值offset1。随着负载的加重，输入电流Iin1逐渐增大，当输入电流Iin1达到第一电流参考值Iref1时，第一电流补偿信号Icom1小于第一电压补偿信号Vcom1，从而第一电路模块1工作于电流控制模式，维持输入电流Iin1于第一电流参考值Iref1。二是在需要限流的场合，第一电路模块1直接工作于电流控制模式，以维持输入电流Iin1于第一电流参考值Iref1，由于输出电压Vout1不控，第一电压补偿信号Vcom1自然大于第一电流补偿信号Icom1，对电路不产生任何影响。该状态下，第二电路模块2均不工作。
(2)同理，当第二电路模块2的第二输入源Vin2有效而第一电路模块1的第一输入源Vin1无效时，也有两种情况。一是在需要输出稳压的场合，第二电路模块2受控先工作于电压控制模式，以维持输出电压Vout2于电压参考值Vref。此时电压参考值Vref可以根据需要设定为任意小于第二输入源Vin2的值。随着负载的加重，输入电流Iin2逐渐增大，当输入电流Iin2达到第二电流参考值Iref2时，第二电流补偿信号Icom2小于第二电压补偿信号Vcom2，从而第二电路模块2工作于电流控制模式，维持输入电流Iin2于第二电流参考值Iref2。二是在需要限流的场合，第二电路模块2直接工作于电流控制模式，以维持输入电流Iin2于第二电流参考值Iref2，由于输出电压Vout2不控，第二电压补偿信号Vcom2自然大于第二电流补偿信号Icom2，因此对电路不产生任何影响。该状态下，若第二电路模块2的第二输入源Vin2超过过压保护阈值Vt，则过压控制电路33控制第四开关管Q4关断，以实现过压保护。
(3)当第一电路模块的第一输入源Vin1先有效后，第二电路模块的第二输入源Vin2才由无效变为有效时，也即第二输入源Vin2的建立滞后于第一输入源Vin1的建立，在第二输入源Vin2未完全建立之前，第一电路模块1受控工作于电压控制模式，以维持输出电压Vout1于Vin1-offset1。与此同时，第一电流控制电31将时刻检测输入电流Iin1，若输入电流Iin1达到第一电流参考值Iref1时，第一电流补偿信号Icom1小于第一电压补偿信号Vcom1，因此第一选择电路313将选择第一电流补偿信号Icom1作为控制信号，从而使得第一电流控制电路311将输入电流Iin1维持在第一电流参考值Iref1。由于系统期望第二电路模块优先工作，因此当第二输入源Vin2完全建立后，第二电压控制电路322首先采样得到第一输入源Vin1的值，以将电压参考值Vref设定在Vin1+offset2以大于第一输入源Vin1。在本实施例中，第二阈值offset2例如可以设定为100mV。此后，第二电路模块2经过软启动将维持输出电压Vout2于电压参考值Vref(此时为Vin1+offset2)。由于第一电路模块1与第二电路模块2并联，随着输出电压Vout2的建立，第一电路模块1切换到电压控制模式，则第一电压控制电路312将逐渐调整第一开关管Q1的导通状态实现Vout1＝Vin1-offset1的控制；但由于输出电压Vout2大于第一输入源Vin1，因此最终的状态是第一开关管Q1将完全关断，从而第一电路模块1停止工作。在本实施例中，系统无需采用额外的控制实现了优先选择第二电路模块2向负载供电。
此后，随着负载的加重，第二电路模块2的输入电流Iin2逐渐增加，直至第二电流参考值Iref2，此时第二选择电路323将选择第二电流补偿信号Icom2作为控制信号，以切换到电流控制模式，维持输入电流Iin2于第二电流参考值Iref2。若此后负载继续增加，第二电路模块2的输出电压Vout2会逐渐降低，当其下降到Vin1-offset1时，第一电路模块1的第一电压控制电路312会调整第一开关管Q1的导通状态，维持输出电压Vout1于Vin1-offset1，也即此时多输入单输出电路的输出电压Vout稳定在Vin1-offset1。此后系统所需的工作电流将由第一输入源Vin1和第二输入源Vin2共同提供。
(4)当第二电路模块2的第二输入源Vin2先有效后，第一电路模块1的第一输入源Vin1才由无效变为有效时，也即第一输入源Vin1的建立滞后于第二输入源Vin2的建立，在第一输入源Vin1未完全建立前，第二电路模块2工作于电压控制模式，维持输出电压Vout2于电压参考值Vref(此时第二电压参考值为系统期望电压值)。与此同时，第二电流控制电路321将时刻检测输入电流Iin2，若输入电流Iin2达到第二电流参考值Iref2时，第二选择电路323将选择第二电流补偿信号Icom2作为控制信号，从而使得第二电流控制电路321将输入电流Iin2维持在第二电流参考值Iref2。当第一输入源Vin1完全建立后，由于系统期望第二电路模块2优先工作，因此第二电压控制电路322首先采样得到第一输入源Vin1的值，随后调整电压参考值Vref等于Vin1+offset2，以维持输出电压Vout2于Vin1+offset2。由于当前第一电路模块1的输出电压Vout1维持在Vout1＝Vin1-offset1，随着第二电路模块2的输出电压Vout2的逐步建立，第一电压控制电路312会逐步关断第一开关管Q1。此后，系统所需的电流全部由第二输入源Vin2提供。在本实施例中，系统无需采用额外的控制实现了优先选择第二电路模块2向负载供电。
此后，随着负载的加重，第二电路模块的输入电流Iin2逐渐增加，直至第二电流参考值Iref2，此时第二选择电路323将选择第二电流补偿信号Icom2作为控制信号，以切换到电流控制模式，维持输入电流Iin2于第二电流参考值Iref2。若此后负载继续增加，第二电路模块2的输出电压Vout2会逐渐降低，当其下降到Vin1-offset1时，第一电路模块1的第一电压控制电路312会调整第一开关管Q1的导通状态，维持输出电压Vout1于Vin1-offset1。此后系统所需的工作电流将由第一输入源Vin1和第二输入源Vin2共同提供。
(5)当第一输入源Vin1和第二输入源Vin2同时建立时，若系统优先选择第二电路模块2工作，则第二电压控制电路322根据第一输入源Vin1调整第二电压参考值Vref2等于Vin1+offset2。若第一电路模块1的软启动过程结束时刻先于第二电路模块2的软启动过程结束时刻，则第一电路模块1先工作于电压控制模式，当第二电路模块2的软启动过程结束后，第二电压控制电路322将控制第二开关管Q2的开关状态，以使得输出电压Vout2维持于电压参考值Vref(此时为Vin1+offset2)。由于当前第一电路模块1的输出电压Vout1维持在Vout1＝Vin1-offset1，随着第二电路模块2的输出电压Vout2的逐步建立，第一电压控制电路312会逐步关断第一开关管Q1。此后，系统所需的电流全部由第二输入源Vin2提供。若第二电路模块2的软启动过程结束时刻先于第一电路模块1的软启动过程结束时刻，则第二电压控制电路322控制输出电压Vout2于电压基准值Vref(此时为Vin1+offset2)，从而第一电压控制电路312在软启动结束前即可关断第一开关管Q1，此后，系统所需的电流全部由第二输入源Vin2提供。
图5给出了本发明实施例的多输入单输出电路的第二种控制电路图。在本实施例中，第一电路模块1优先于第二电路模块2工作。
如图5所示，同样，控制电路包括第一控制电路41、第二控制电路42以及过压控制电路43。过压控制电路43的工作原理与上述相同，在此不再进行说明。第一控制电路41包括第一电压控制电路411，其与图3中的第一电压控制电路312的组成和原理相同，产生第一电压补偿信号Vcom1以控制第一开关管Q1的导通状态，从而维持第一输入源Vin1与输出电压Vout1的差值于第一阈值offset1。不同之处在于，在本实施例中，第一电压补偿信号Vcom1直接传递给第一驱动电路412，以产生驱动信号。
第二控制电路42包括第二电流控制电路421、第二电压控制电路422以及第二选择电路423。第二电流控制电路421包括第二电流补偿电路，接收第一电路模块1的输入电流Iin1和第一电流参考值Iref1，以在输入电流Iin1超过第一电流参考值Iref1时起作用，产生第二电流补偿信号Icom2，从而通过控制第二电路模块2中的第二开关管Q2的开关状态，使得输入电流Iin1维持在Iref1。其中第一电流参考值Iref1为第一电路模块1的最大输入电流。第二电压控制电路422包括电压基准产生电路和第二电压补偿电路。电压基准产生电路用以根据不同的场合产生不同的电压参考值Vref。第二电压补偿电路将输出电压Vout2与电压基准值Vref比较，以产生第二电压补偿信号Vcom2，从而使得输出电压Vout2维持在电压基准值Vref。第二选择电路通过比较第二电流补偿信号Icom2和第二电压补偿信号Vcom2的大小，选择其中较小者作为控制信号。第二控制电路42还包括第二驱动电路424，其根据第二选择电路423输出的控制信号产生控制第二开关管Q2和第三开关管Q3的驱动信号。
图6给出了本发明实施例的第二种控制电路的第一和第二控制电路图。如图所示，第一控制电路41仅包括第一电压控制电路411，其与图5中第一电压控制电路312基本相同，不同之处在于，第一电压补偿电路产生的第一电压补偿信号Vcom1直接送入第一驱动电路412。第二电流控制电路421中的第二电流补偿电路包括误差放大器U3，与图5中的第二电流补偿电路321不同，在本实施例中，其同相输入端接收输入电流Iin1，反相输入端接收第一电流参考值Iref1，输出端产生第二电流补偿信号Icom2。第二电压控制电路422以及第二选择电路423与图5中的结构相同，在此不再阐述。其中电压参考值Vref在检测到第一输入源Vin1建立完成后，由电压基准产生电路从期望电压值降低，以使得第二电流补偿电路切入。
具体地，由于系统优先选取第一电路模块1投入工作，因此多输入单输出电路的工作状态有以下几种。其中第一电路模块1和第二电路模块2均可以单独工作，在此不再详细描述。
当第一电路模块的第一输入源Vin1先有效后，第二电路模块的第二输入源Vin2才由无效变为有效时，也即第二输入源Vin2的建立滞后于第一输入源Vin1的建立，此时第一电路模块1受控工作于电压控制模式，以维持输出电压Vout1于Vin1-offset1。由于起初输入电流Iin1小于第一电流参考值Iref1，因此第二电流控制电路421产生的第二电流补偿信号为零，从而控制第二开关管Q2关断。此后，仅由第一输入源Vin1提供负载所需的电流，实现了优先选择第一电路模块1工作。
若检测到输入电流Iin1超过第一电流参考值Iref1时，第二电压控制电路422中的电压基准产生电路降低电压参考值Vref，此时第二电流控制电路421产生的第二电流补偿信号Icom2小于第二电压补偿信号Vcom2，因此第二电流控制电路421通过控制第二开关管Q2的开关状态使得输入电流Iin1维持在第一电流基准值Iref1。此后，第一输入源Vin1和第二输入源Vin2共同为负载供电。
当第二电路模块2的第二输入源Vin2先有效后，第一电路模块1的第一输入源Vin1才由无效变为有效时，也即第一输入源Vin1的建立滞后于第二输入源Vin2的建立，在第一输入源Vin1未完全建立前，第二电路模块2工作于电压控制模式，维持输出电压Vout2于电压参考值Vref(此时第二电压参考值为系统期望电压值)。当第一输入源Vin1建立完成，第二电压控制电路422中的电压基准产生电路降低电压参考值Vref，与此同时，第二电流控制电路421检测输入电流Iin1，由于起初输入电流Iin1小于第一电流参考值Iref1，因此第二电流控制电路421产生的第二电流补偿信号为零，从而控制第二开关管Q2关断。第一电路模块1的第一电压控制电路411则维持第一输入源Vin1与输出电压Vout1的差值于第一阈值offset1。此后，仅由第一输入源Vin1提供负载所需的电流，实现了优先选择第一电路模块1工作。
若检测到输入电流Iin1超过第一电流参考值Iref1时，第二电压控制电路422中的电压基准产生电路降低电压参考值Vref，此时第二电流控制电路421产生的第二电流补偿信号Icom2小于第二电压补偿信号Vcom2，因此第二电流控制电路421通过控制第二开关管Q2的开关状态使得输入电流Iin1维持在第一电流基准值Iref1。此后，第一输入源Vin1和第二输入源Vin2共同为负载供电。
综上所述，本发明实施例的多输入单输出电路，当两路输入源均存在时，系统可以选取其中一路输入优先为后级供电，同时实现两个电路模块快速平滑的切换，提高了系统的效率。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域技术人员而言，本发明可以有各种改动和变化。凡在本发明的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (20)

1.一种多输入单输出电路，其特征在于，包括：
第一电路模块，被配置为接收第一输入源，并且包括连接在所述第一输入源和输出端之间的第一开关管，其中所述第一开关管直接与所述输出端相连；
第二电路模块，被配置为接收第二输入源，并且包括连接在所述第二输入源和所述输出端之间的开关电源变换器，其中所述开关电源变换器包括至少一个第二开关管；以及
控制电路，包括：第一控制电路，被配置为控制所述第一开关管工作于线性模式；以及第二控制电路，被配置为控制所述第二开关管工作于开关模式，所述控制电路被配置为当所述第二电路模块优先于所述第一电路模块工作时，在所述第一和第二输入源均建立完成时，通过调节电压参考值以大于所述第一输入源来调节所述第二电路模块的输出电压，以使得所述第一电路模块停止工作。
2.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述控制电路被配置为选择所述第一电路模块比所述第二电路模块优先工作时，当所述第一输入源和所述第二输入源均有效时，调节所述电压参考值并根据所述第一输入源的输入电流控制所述第二电路模块停止工作。
3.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，当所述第二电路模块优先所述第一电路模块工作时，在所述第一输入源无效时，所述第二电路模块的电压参考值为期望电压值；在所述第一输入源有效时，所述电压参考值为所述第一输入源与第二阈值的和，以使得所述第一电路模块停止工作。
4.根据权利要求2所述的电路，其特征在于，当所述第一电路模块优先所述第二电路模块工作时，在所述第一输入源无效时，所述第二电路模块的电压参考值为期望电压值；在所述第一输入源有效时，所述电压参考值小于所述期望电压值，以使得所述第二电路模块停止工作。
5.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述第一控制电路包括：
第一电压控制电路，被配置为产生第一电压补偿信号以控制所述第一输入源与所述第一电路模块的输出电压的差值不超过第一阈值。
6.根据权利要求5所述的电路，其特征在于，所述第一控制电路还包括：
第一电流控制电路，被配置为产生第一电流补偿信号以控制所述第一电路模块的输入电流不超过第一电流参考值；以及
第一选择电路，被配置为根据所述第一电流补偿信号和所述第一电压补偿信号的大小控制所述第一电路模块切换到不同的控制模式。
7.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述第二控制电路包括：
第二电流控制电路，被配置为产生第二电流补偿信号以控制所述第二电路模块的输入电流不超过第二电流参考值。
8.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述第二控制电路包括：
第二电流控制电路，被配置为根据所述第一电路模块的输入电流产生第二电流补偿信号以控制所述第二开关管的开关状态，以使得所述第一电路模块的输入电流不超过第一电流参考值。
9.根据权利要求7或8所述的电路，其特征在于，所述第二控制电路还包括：
第二电压控制电路，被配置为产生第二电压补偿信号以控制所述第二电路模块的输出电压不超过电压参考值；
第二选择电路，被配置为根据所述第二电流补偿信号和所述第二电压补偿信号的大小控制所述第二电路模块切换到不同的控制模式。
10.根据权利要求5所述的电路，其特征在于，所述第一电压控制电路包括：
差值电路，被配置为第一输入端接收所述第一输入源，第二输入端接收所述第一电路模块的输出电压，输出端输出差值信号；以及
第一电压补偿电路，被配置为比较所述差值信号与所述第一阈值，以产生所述第一电压补偿信号控制所述第一开关管的导通状态，使得所述差值信号维持在所述第一阈值。
11.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述第二电路模块还包括：
第三开关管，被配置为串联连接在所述第二输入源与所述开关电源变换器的输入端之间。
12.根据权利要求11所述的电路，其特征在于，所述第三开关管在所述第二输入源不大于过压保护阈值时导通，在所述第二输入源大于所述过压保护阈值时关断以实现过压保护。
13.一种多输入单输出电路的控制方法，其特征在于，所述多输入单输出电路包括第一电路模块和第二电路模块，其中所述第一电路模块包括连接在第一输入源和输出端之间的第一开关管，其中所述第一开关管直接与所述输出端相连，所述第二电路模块包括连接在第二输入源和所述输出端之间的开关电源变换器且所述开关电源变换器包括至少一个第二开关管，所述控制方法包括：
当所述第二电路模块优先于所述第一电路模块工作时，在所述第一和第二输入源均建立完成时，通过调节电压参考值以大于所述第一输入源来调节所述第二电路模块的输出电压，以使得所述第一电路模块停止工作，其中所述第一开关管工作于线性状态，所述第二开关管工作于开关状态。
14.根据权利要求13所述的控制方法，其特征在于，还包括：
采样所述第一输入源；
将所述电压参考值调节至大于所述第一输入源，
控制所述第二电路模块的输出电压于所述电压参考值，从而使得所述第一电路模块控制所述第一开关管关断。
15.根据权利要求14所述的控制方法，其特征在于，当所述第二电路模块的输入电流大于第二电流参考值时，所述第一电路模块投入工作，使得所述第二电路模块的输入电流维持于所述第二电流参考值。
16.根据权利要求13所述的控制方法，其特征在于，还包括：
当所述第一电路模块优先所述第二电路模块工作，且所述第一输入源和所述第二输入源均有效时，减小所述电压参考值并根据所述第一电路模块的输入电流控制所述第二电路模块停止工作。
17.根据权利要求16所述的控制方法，其特征在于，还包括：
当所述第一电路模块的输入电流不超过第一电流参考值时，控制所述电压参考值从所述多输入单输出电路的期望电压值减小，从而控制所述第二电路模块的第二开关管关断，其中所述第二开关管串联连接在所述第二输入源和所述输出端之间。
18.根据权利要求17所述的控制方法，其特征在于，当所述第一电路模块的输入电流大于所述第一电流参考值时，所述第二电路模块投入工作，使得所述第一电路模块的输入电流维持于所述第一电流参考值。
19.根据权利要求13所述的控制方法，其特征在于，还包括：
比较所述第一电路模块的输出电压的误差信息与输入电流的误差信息的大小以选择其中之一，以控制所述第一电路模块切换到相应的控制模式。
20.根据权利要求13所述的控制方法，其特征在于，还包括：
比较所述第二电路模块的输出电压的误差信息与输入电流的误差信息的大小以选择其中之一，以控制所述第二电路模块切换到相应的控制模式。
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