CN204408188U - 一种双输出的dc-dc振荡器电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种双输出的DC-DC振荡器电路，加入基准电压V_R1和使能信号EN时，内部振荡电路产生两个频率固定相同却反相的方波信号V₁和V₂，经两个脉冲产生电路产生两路相位差为180度的窄脉冲信号V₃和V₄，这两路脉冲信号既直接作为电路的输出信号，触发开关管的开启，又分别在输入电压V_IN、基准电压V_R2和使能信号EN的作用下，经锯齿波产生电路产生两路相位差为180度的锯齿波信号V₅与V₆作为电路的另一种输出信号，有效地降低了双路DC-DC输入的RMS电流，消除了两路输出之间的干扰；本实用新型的锯齿波产生单元提供一个斜坡电压信号，具有斜坡低电平控制和输入电压前馈控制的斜坡电压信号增强了电压模环路的稳定性。

Description

一种双输出的DC-DC振荡器电路

技术领域

本实用新型属于电子电路领域，具体涉及一种双输出的DC-DC振荡器电路。

背景技术

由于具有转换效率高的优点，DC-DC转换器在电子系统上已被广泛应用。随着电子系统的发展，单片集成式多路输出的DC-DC转换器具有集成度高、系统设计简洁的优势，已成为DC-DC转换器研究的热点问题。不过，多路输出DC-DC转换器依然面临输入RMS电流大、通道之间相互干扰等的关键问题，DC-DC转换器趋向于高频化发展，开关频率的提高可以比例的降低DC-DC输出LC滤波器件的体积，甚至实现电感集成。

电压模DC-DC转换器环路不需要对电感电流周期性采样，因此避免了电流采样时间限制开关频率升高的问题，更适合于在高开关频率应用。在高频电压模DC-DC转换器环路设计上，可单片集成的环路内补偿设计已成为发展趋势，典型的双路输出DC-DC转换器的振荡器电路产生恒定的时钟信号，它决定转换器的开关周期，通过脉冲产生电路将内部时钟信号转换成固定脉宽的窄脉冲信号，用于开启转换器的turn-on周期；锯齿波产生电路为PWM比较器提供一个斜坡电压信号，它与误差放大器输出信号比较来产生转换器占空比调节。但由于传统双路电压模DC-DC转换器中用到的振荡器传统的做法是双路都使用同一个振荡器信号和锯齿波信号，这样使得输入的RMS电流大，两路之间的相互干扰大，电路稳定性差。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服上述不足，提供一种双输出的DC-DC振荡器电 路，解决传统双路输出DC-DC转换器的振荡器电路其输入的RMS电流大和两路之间的相互干扰的问题。

为了达到上述目的，本实用新型包括能够产生恒定时钟信号的内部振荡单元，能够将时钟信号转换成固定脉宽的窄脉冲信号的电路结构相同的第一窄脉冲产生单元和第二窄脉冲产生单元，以及能够将窄脉冲信号转换成锯齿波信号的电路结构相同的第一锯齿波产生单元和第二锯齿波产生单元；

所述内部振荡单元分别连接第一窄脉冲产生单元和第二窄脉冲产生单元，内部振荡单元连接基准电压V_R1和使能信号EN，内部振荡单元输出给第一窄脉冲产生单元的恒定的时钟信号与输出给第二窄脉冲产生单元的恒定的时钟信号的相位差为180度，分别为V₁和V₂；第一窄脉冲产生单元和第二窄脉冲产生单元的输出端分别输出窄脉冲信号V₃和V₄，第一窄脉冲产生单元和第二窄脉冲产生单元的输出端还分别连接第一锯齿波产生单元和第二锯齿波产生单元的输入端；

所述第一窄脉冲产生单元和第二窄脉冲产生单元连接基准电压V_R2、使能信号EN和输入电压V_IN，第一窄脉冲产生单元和第二窄脉冲产生单元的输出端分别输出锯齿波信号V₅和锯齿波信号V₆，锯齿波信号V₅与锯齿波信号V₆的相位差为180度。

所述内部振荡单元具有第一输入端a、第二输入端b、第一输出端c和第二输出端d，其中第一输入端a和第二输入端b分别连接基准电压V_R1和使能信号EN，第一输出端c和第二输出端d分别输出电压V₁和V₂；

所述第一窄脉冲产生单元具有一个输入端e和一个输出端f，其中输入端e输入电压V₁，其输出端f输出窄脉冲信号V₃；第二窄脉冲产生单元具有一个输入端n和一个输出端o，其中输入端n输入电压V₂，其输出端f输出窄脉冲信号 V₄；

所述第一锯齿波产生单元具有第一输入端g、第二输入端h、第三输入端j、第四输入端k和一个输出端m，其中第一输入端g连接第一窄脉冲产生单元的输出窄脉冲信号V₃，第二输入端h连接基准电压V_R2，第三输入端j连接使能信号EN，第四输入端k连接输入电压V_IN，输出端m输出锯齿波信号V₅；

所述第二锯齿波产生单元具有第一输入端p、第二输入端q、第三输入端r、第四输入端s和一个输出端t，其中第一输入端p连接第二窄脉冲产生单元的输出窄脉冲信号V₄，第四输入端s连接基准电压V_R2，第三输入端r连接使能信号EN，第二输入端q连接输入电压V_IN，输出端m输出锯齿波信号V₆；

所述第一窄脉冲产生单元的输出窄脉冲信号V₃一部分传输给第一锯齿波产生单元的第一输入端g，另一部分作为输出信号，第二窄脉冲产生单元的输出窄脉冲信号V₄一部分传输给第二锯齿波产生单元的第一输入端p，另一部分作为输出信号。

所述内部振荡单元包括第一比较器、第二比较器、RS触发器、第一反相器、第二反相器、第三反相器、第四反相器、电流源I_R1、电流源I_R2、第一电容C₁、第二电容C₂、NMOS管M₁₀₁、NMOS管M₁₀₂、PMOS管M₁₀₃、PMOS管M₁₀₄；

所述第一比较器的同相输入端连接基准电压V_R1，反相端通过第一电容C₁连接到地，并且连接NMOS管M₁₀₁的漏极和PMOS管M₁₀₃的漏极，第一比较器的输出端连接RS触发器的复位端R，电源端连接使能信号EN；

所述第二比较器的同相输入端连接基准电压V_R1，反相输入端通过第二电容C₂连接到地，并且连接NMOS管M₁₀₂的漏极和PMOS管M₁₀₄的漏极，第二比较器的输出端连接RS触发器的置数端S，电源端连接使能信号EN；

所述RS触发器的输出端Q连接第一反相器的输入端，同时接入NMOS管 M₁₀₂的栅极，第一反相器的输出端连接第二反相器的输入端，同时连接NMOS管M₁₀₁的栅极和输出的方波信号V₁，第二反相器的输出端连接输出的方波信号V₂，NMOS管M₁₀₂的源极接地，PMOS管M₁₀₄的栅极连接第四反相器的输出端，PMOS管M₁₀₄的源极连接电流源I_R2的输出端，第四反相器的输入端连接使能信号EN，电流源I_R2的输入端连接内部电源VDD；

所述NMOS管M₁₀₁的源极接地，PMOS管M₁₀₃的栅极连接第三反相器的输出端，PMOS管M₁₀₃的源极连接电流源I_R1的输出端，电流源I_R1的输入端连接内部电源VDD，第三反相器的输入端连接使能信号EN。

所述第一窄脉冲产生单元和第二窄脉冲产生单元的电路结构相同，均包括第一D触发器、第五反相器、第六反相器、第七反相器、第八反相器、第五电容C₅、第六电容C₆、NMOS管M₂₀₁、PMOS管M₂₀₂、第四电阻R₄、第五电阻R₅；

所述第一D触发器的时钟输入端CLK连接由内部振荡单元产生的方波信号V₁或V₂；第一D触发器的输入端D连接其中一个输出端XQ，同时连接第六反相器的输入端和NMOS管M₂₀₁的栅极，第一D触发器的另一输出端Q连接第五反相器的输入端，第一D触发器的复位端RST连接第八反相器的输出反馈端；

所述第五反相器的输出端连接窄脉冲信号V₃或V₄，第六反相器的输出端连接PMOS管M₂₀₂的栅极，同时通过第四电阻R₄和第五电容C₅连接到地，并且通过第四电阻R₄连接NMOS管M₂₀₁的漏极和第七反相器的输入端；

所述NMOS管M₂₀₁的源极接地，第七反相器的输出端通过第五电阻R₅和第六电容C₆连接到地，并且通过第五电阻R₅连接到第八反相器的输入端和PMOS管M₂₀₂的漏极，PMOS管M₂₀₂的源极连接内部电源VDD。

所述第一锯齿波产生单元和第二锯齿波产生单元的电路结构相同，均包括 误差放大器、第二D触发器、第九反相器、第三比较器、第一电阻R₁、第二电阻R₂、第三电阻R₃、第三电容C₃、第四电容C₄、PMOS管M₃₀₂、PMOS管M₃₀₄、PMOS管M₃₀₆、PMOS管M₃₀₈、PMOS管M₃₀₉、PMOS管M₃₁₀、NMOS管M₃₀₁、NMOS管M₃₀₃、NMOS管M₃₀₅、NMOS管M₃₀₇、NMOS管M₃₁₁；

所述误差放大器的同相输入端连接基准电压V_R2，误差放大器的反相输入端连接其输出端，同时连接NMOS管M₃₀₁、NMOS管M₃₀₅和PMOS管M₃₀₂、PMOS管M₃₀₆的源极，误差放大器的使能端连接使能信号EN；

所述第二D触发器的时钟输入端CLK接收窄脉冲信号V₃或V₄，输入端D端连接第二D触发器的一个输出端XQ，复位端RST连接使能信号EN，另一输出端Q连接第九反相器的输入端，同时连接电压信号V₈；

所述第九反相器的输出端连接电压信号V₇；

所述第三比较器的同相输入端通过第二电阻R₂接到输入电压V_IN，反相输入端通过第一电阻R₁接地，同时连接NMOS管M₃₁₁的源极，第三比较器的输出端连接NMOS管M₃₁₁的栅极，使能端接使能信号EN；

所述NMOS管M₃₀₁和PMOS管M₃₀₂构成传输门TG₁，NMOS管M₃₀₁和PMOS管M₃₀₂的栅极分别连接电压信号V₇和V₈，NMOS管M₃₀₁和PMOS管M₃₀₂的漏极都通过第三电容C₃接地；NMOS管M₃₀₃和PMOS管M₃₀₄构成传输门TG₂，NMOS管M₃₀₃和PMOS管M₃₀₄的栅极分别连接电压信号V₈和V₇，NMOS管M₃₀₃和PMOS管M₃₀₄的漏极都连接该单元输出锯齿波信号V₅或V₆，NMOS管M₃₀₃和PMOS管M₃₀₄的源极都通过第三电容C₃接地；NMOS管M₃₀₅和PMOS管M₃₀₆构成传输门TG₃，NMOS管M₃₀₅和PMOS管M₃₀₆的栅极分别连接电压信号V₈和V₇，NMOS管M₃₀₅和PMOS管M₃₀₆的漏极都通过第四电容C₄接地；NMOS管M₃₀₇和PMOS管M₃₀₈构成传输门TG₄，NMOS管M₃₀₇和PMOS管 M₃₀₈的栅极分别连接电压信号V₇和V₈，NMOS管M₃₀₇和PMOS管M₃₀₈的漏极都连接该单元的输出锯齿波信号V₅或V₆，它们的源极都通过第四电容C₄接地；

所述PMOS管M₃₀₉和PMOS管M₃₁₀构成电流镜，PMOS管M₃₀₉和PMOS管M₃₁₀的源极接在内部电源VDD上，PMOS管M₃₀₉的漏极连接锯齿波信号V₅，PMOS管M₃₁₀的漏极连接NMOS管M₃₁₁的源极。

所述第一锯齿波产生单元和第二锯齿波产生单元的电路结构相同，均包括误差放大器、第二D触发器、第九反相器、第三比较器、NMOS管M₃₀₁、NMOS管M₃₀₃、NMOS管M₃₀₅、NMOS管M₃₀₇、NMOS管M₃₁₁、PMOS管M₃₀₂、PMOS管M₃₀₄、PMOS管M₃₀₆、PMOS管M₃₀₈、第三电容C₃、第四电容C₄和电流源I_R3；

所述误差放大器的同相输入端连接基准电压V_R2，反相输入端连接其输出端，同时连接NMOS管M₃₀₁、NMOS管M₃₀₅和PMOS管M₃₀₂、PMOS管M₃₀₆的源极，误差放大器的使能端连接使能信号EN；

所述第二D触发器的时钟输入端CLK输入窄脉冲信号V₃或V₄，输入端D连接第二D触发器的一个输出端XQ，复位端RST连接使能信号EN，另一输出端Q连接第九反相器的输入端，同时连接电压信号V₈；

所述第九反相器的输出端连接电压信号V₇；

所述第三比较器的同相输入端通过第二电阻R₂接到V_IN，反相输入端通过第一电阻R₁接地，同时连接NMOS管M₃₁₁的源极，第三比较器的输出端连接NMOS管M₃₁₁的栅极，第三比较器的使能端接使能信号EN；

所述NMOS管M₃₀₁和PMOS管M₃₀₂构成传输门TG₁，NMOS管M₃₀₁和PMOS管M₃₀₂的栅极分别连接电压信号V₇和V₈，NMOS管M₃₀₁和PMOS管M₃₀₂的漏极都通过第三电容C₃接地；NMOS管M₃₀₃和PMOS管M₃₀₄构成传输 门TG₂，NMOS管M₃₀₃和PMOS管M₃₀₄的栅极分别连接电压信号V₈和V₇，NMOS管M₃₀₃和PMOS管M₃₀₄的漏极都连接该单元输出锯齿波信号V₅或V₆，NMOS管M₃₀₃和PMOS管M₃₀₄的源极都通过第三电容C₃接地；NMOS管M₃₀₅和PMOS管M₃₀₆构成传输门TG₃，NMOS管M₃₀₅和PMOS管M₃₀₆的栅极分别连接电压信号V₈和V₇，NMOS管M₃₀₅和PMOS管M₃₀₆的漏极都通过第四电容C₄接地；NMOS管M₃₀₇和PMOS管M₃₀₈构成传输门TG₄，NMOS管M₃₀₇和PMOS管M₃₀₈的栅极分别连接电压信号V₇和V₈，NMOS管M₃₀₇和PMOS管M₃₀₈的漏极都连接该单元的输出锯齿波信号V₅或V₆，NMOS管M₃₀₇和PMOS管M₃₀₈的源极都通过第四电容C₄接地；

所述电流源I_R3的正极连接内部电源VDD，负极连接该单元输出锯齿波信号V₅或V₆。

所述第一窄脉冲产生单元和第二窄脉冲产生单元的电路结构相同，均包括第一D触发器、第五反相器、第六反相器、与非门、第八反相器、第十反相器、第七电容C₇；

所述第一D触发器的时钟输入端CLK接V₁或V₂，其输入端D接第十反相器的输入端，同时连接它的一个输出端XQ，第一D触发器的输出端XQ接第六反相器的输入端，复位端RST接第八反相器的输出端，另一输出端Q接第五反相器的输入端；

所述第五反相器的输出端连接该单元的输出窄脉冲信号V₃或V₄；

所述第六反相器的输出端通过第七电容C₇接地，同时连接与非门的一个输入端；

所述第八反相器的输入端连接与非门的输出端；

所述第十反相器的输出端连接与非门的另一输入端。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

1、本实用新型电路采用两个相差180度的时钟信号和斜坡信号，180度时钟相差设计有效地降低了双路DC-DC输入的RMS电流，消除了两路输出之间的干扰；

2、本实用新型的开关频率相差设计可以降低开关电流在输入路径、开关节点、地路径上形成的弹跳电压幅度，因此起到减弱通路间相互干扰、提高稳定性、改善EMI的作用。

3、本实用新型的锯齿波产生单元提供一个斜坡电压信号，具有斜坡低电平控制和输入电压前馈控制的斜坡电压信号增强了电压模环路的稳定性。

进一步的，本实用新型的锯齿波产生单元电路是由窄脉冲信号V₃或V₄控制的锯齿波产生电路的具体形式，窄脉冲信号V₃或V₄是振荡器频率的窄脉冲信号，经过D触发器分频后变成方波，该方波信号去控制由传输门TG₁、TG₂、TG₃、TG₄构成的开关网络的通与断，其中TG₁与TG₂同相位控制，TG₃与TG₄同相位控制，两组开关交替导通给电容第三电容C₃和第四电容C₄充放电，来产生锯齿波信号RAMP1，开关网络驱动上引入死区控制逻辑，可有效抑制开关信号产生的毛刺干扰。

附图说明

图1是本实用新型的结构框图；

图2是本实用新型实施例1中的内部振荡单元电路原理图。

图3是本实用新型实施例1中窄脉冲产生单元电路原理图；

图4是本实用新型实施例1中锯齿波产生单元电路原理图；

图5是本实用新型实施例2中锯齿波产生单元电路原理图；

图6是本实用新型实施例3中窄脉冲产生单元电路原理图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型做进一步说明。

实施例1：

参见图1，本实用新型包括能够产生恒定时钟信号的内部振荡单元，能够将内部时钟信号转换成固定脉宽的窄脉冲信号的第一窄脉冲产生单元和第二窄脉冲产生单元，以及产生两个相位差180度的锯齿波信号的第一锯齿波产生单元和第二锯齿波产生单元；

内部振荡单元分别连接第一窄脉冲产生单元和第二窄脉冲产生单元，内部振荡单元连接基准电压V_R1和使能信号EN，内部振荡单元输出给第一窄脉冲产生单元的恒定的时钟信号与输出给第二窄脉冲产生单元的恒定的时钟信号的相位差为180度，第一窄脉冲产生单元和第二窄脉冲产生单元的输出端分别输出窄脉冲信号V₃和V₄，第一窄脉冲产生单元和第二窄脉冲产生单元的输出端还分别连接第一锯齿波产生单元和第二锯齿波产生单元的输入端；

第一窄脉冲产生单元和第二窄脉冲产生单元连接基准电压V_R2、使能信号EN和输入电压V_IN，第一窄脉冲产生单元和第二窄脉冲产生单元的输出端分别输出锯齿波信号V₅和锯齿波信号V₆。

内部振荡单元具有第一输入端a、第二输入端b、第一输出端c和第二输出端d，其中第一输入端a和第二输入端b分别连接基准电压V_R1和使能信号EN，第一输出端c和第二输出端d分别输出电压V₁和V₂；

第一窄脉冲产生单元具有一个输入端e和一个输出端f，其中输入端e输入电压V₁，其输出端f输出窄脉冲信号V₃；第二窄脉冲产生单元具有一个输入端n和一个输出端o，其中输入端n输入电压V₂，其输出端f输出窄脉冲信号V₄；

第一锯齿波产生单元具有第一输入端g、第二输入端h、第三输入端j、第 四输入端k和一个输出端m，其中第一输入端g连接第一窄脉冲产生单元的输出窄脉冲信号V₃，第二输入端h连接基准电压V_R2，第三输入端j连接使能信号EN，第四输入端k连接输入电压V_IN，输出端m输出锯齿波信号V₅；

第二锯齿波产生单元具有第一输入端p、第二输入端q、第三输入端r、第四输入端s和一个输出端t，其中第一输入端p连接第二窄脉冲产生单元的输出窄脉冲信号V₄，第四输入端s连接基准电压V_R2，第三输入端r连接使能信号EN，第二输入端q连接输入电压V_IN，输出端m输出锯齿波信号V₆；

第一窄脉冲产生单元的输出窄脉冲信号V₃一部分传输给第一锯齿波产生单元的第一输入端g，另一部分作为输出信号，第二窄脉冲产生单元的输出窄脉冲信号V₄一部分传输给第二锯齿波产生单元的第一输入端p，另一部分作为输出信号。

参见图2，内部振荡单元包括第一比较器101、第二比较器102、RS触发器103、第一反相器104、第二反相器105、第三反相器106、第四反相器107、电流源I_R1、电流源I_R2、第一电容C₁、第二电容C₂、NMOS管M₁₀₁、NMOS管M₁₀₂、PMOS管M₁₀₃、PMOS管M₁₀₄；

第一比较器101的同相输入端连接基准电压V_R1，反相端通过第一电容C₁连接到地，并且连接NMOS管M₁₀₁的漏极和PMOS管M₁₀₃的漏极，第一比较器101的输出端连接RS触发器103的复位端R，电源端连接使能信号EN；

第二比较器102的同相输入端连接基准电压V_R1，反相输入端通过第二电容C₂连接到地，并且连接NMOS管M₁₀₂的漏极和PMOS管M₁₀₄的漏极，第二比较器102的输出端连接RS触发器103的置数端S，电源端连接使能信号EN；

RS触发器103的输出端Q连接第一反相器104的输入端，同时接入NMOS管M₁₀₂的栅极，第一反相器104的输出端连接第二反相器105的输入端，同时 连接NMOS管M₁₀₁的栅极和输出的方波信号V₁，第二反相器105的输出端连接输出的方波信号V₂，NMOS管M₁₀₂的源极接地，PMOS管M₁₀₄的栅极连接第四反相器107的输出端，PMOS管M₁₀₄的源极连接电流源I_R2的输出端，第四反相器107的输入端连接使能信号EN，电流源I_R2的输入端连接内部电源VDD；

NMOS管M₁₀₁的源极接地，PMOS管M₁₀₃的栅极连接第三反相器106的输出端，PMOS管M₁₀₃的源极连接电流源I_R1的输出端，电流源I_R1的输入端连接内部电源VDD，第三反相器106的输入端连接使能信号EN。

参见图3，第一窄脉冲产生单元和第二窄脉冲产生单元的电路结构相同，均包括第一D触发器201、第五反相器202、第六反相器203、第七反相器204、第八反相器205、第五电容C₅、第六电容C₆、NMOS管M₂₀₁、PMOS管M₂₀₂、第四电阻R₄、第五电阻R₅；

第一D触发器201的时钟输入端CLK连接由内部振荡单元产生的方波信号V₁或V₂；第一D触发器201的输入端D连接其中一个输出端XQ，同时连接第六反相器203的输入端和NMOS管M₂₀₁的栅极，第一D触发器201的另一输出端Q连接第五反相器202的输入端，第一D触发器201的复位端RST连接第八反相器205的输出反馈端；

第五反相器202的输出端连接窄脉冲信号V₃或V₄，用于该单元的输出，第六反相器203的输出端连接PMOS管M₂₀₂的栅极，同时通过第四电阻R₄和第五电容C₅连接到地，并且通过第四电阻R₄连接NMOS管M₂₀₁的漏极和第七反相器204的输入端；

NMOS管M₂₀₁的源极接地，第七反相器204的输出端通过第五电阻R₅和第六电容C₆连接到地，并且通过第五电阻R₅连接到第八反相器205的输入端和PMOS管M₂₀₂的漏极，PMOS管M₂₀₂的源极连接内部电源VDD。

参见图4，第一锯齿波产生单元和第二锯齿波产生单元的电路结构相同，均包括误差放大器301、第二D触发器302、第九反相器303、第三比较器304、第一电阻R₁、第二电阻R₂、第三电阻R₃、第三电容C₃、第四电容C₄、PMOS管M₃₀₂、PMOS管M₃₀₄、PMOS管M₃₀₆、PMOS管M₃₀₈、PMOS管M₃₀₉、PMOS管M₃₁₀、NMOS管M₃₀₁、NMOS管M₃₀₃、NMOS管M₃₀₅、NMOS管M₃₀₇、NMOS管M₃₁₁；

误差放大器301的同相输入端连接基准电压V_R2，误差放大器301的反相输入端连接其输出端，同时连接NMOS管M₃₀₁、NMOS管M₃₀₅和PMOS管M₃₀₂、PMOS管M₃₀₆的源极，误差放大器301的使能端连接使能信号EN，用于控制其工作状态；

第二D触发器302的时钟输入端CLK接收窄脉冲信号V₃或V₄，输入端D端连接第二D触发器302的一个输出端XQ，复位端RST连接使能信号EN，另一输出端Q连接第九反相器303的输入端，同时连接电压信号V₈；

第九反相器303的输出端连接电压信号V₇；

第三比较器304的同相输入端通过第二电阻R₂接到输入电压V_IN，反相输入端通过第一电阻R₁接地，同时连接NMOS管M₃₁₁的源极，第三比较器304的输出端连接NMOS管M₃₁₁的栅极，使能端接使能信号EN，用于控制其是否工作；

NMOS管M₃₀₁和PMOS管M₃₀₂构成传输门TG₁，NMOS管M₃₀₁和PMOS管M₃₀₂的栅极分别连接电压信号V₇和V₈，NMOS管M₃₀₁和PMOS管M₃₀₂的漏极都通过第三电容C₃接地；NMOS管M₃₀₃和PMOS管M₃₀₄构成传输门TG₂，NMOS管M₃₀₃和PMOS管M₃₀₄的栅极分别连接电压信号V₈和V₇，NMOS管M₃₀₃和PMOS管M₃₀₄的漏极都连接该单元输出锯齿波信号V₅，NMOS管M₃₀₃ 和PMOS管M₃₀₄的源极都通过第三电容C₃接地；NMOS管M₃₀₅和PMOS管M₃₀₆构成传输门TG₃，NMOS管M₃₀₅和PMOS管M₃₀₆的栅极分别连接电压信号V₈和V₇，NMOS管M₃₀₅和PMOS管M₃₀₆的漏极都通过第四电容C₄接地；NMOS管M₃₀₇和PMOS管M₃₀₈构成传输门TG₄，NMOS管M₃₀₇和PMOS管M₃₀₈的栅极分别连接电压信号V₇和V₈，NMOS管M₃₀₇和PMOS管M₃₀₈的漏极都连接该单元的输出锯齿波信号V₅，它们的源极都通过第四电容C₄接地；

PMOS管M₃₀₉和PMOS管M₃₁₀构成电流镜，PMOS管M₃₀₉和PMOS管M₃₁₀的源极接在内部电源VDD上，PMOS管M₃₀₉的漏极连接锯齿波信号V₅，PMOS管M₃₁₀的漏极连接NMOS管M₃₁₁的源极。

PMOS管M₃₀₉和PMOS管M₃₁₀构成电流镜，它们的源极接在内部电源VDD上，而PMOS管M₃₀₉的漏极连接在锯齿波信号V₅上，PMOS管M₃₁₀的漏极连接在NMOS管M₃₁₁的源极上；通过取相同的MOS管宽长尺寸，得到相同的电流，其电流关系为：

$I_{D309}=I_{D311}\×\frac{\left(\frac{W}{L}\right)M309}{{\left(\frac{W}{L}\right)}_{M310}}$

其中，I_D311为NMOS管M₃₁₁上的漏极电流，I_D309为PMOS管M₃₀₉的漏极电流，W/L为MOS管的宽长比。

本实施例的振荡器电路，其采用恒流充电、快速放电的压控振荡器结构，经两个完全对称的充放电计时电路产生一个方波信号，为电路提供频率固定的时钟信号，其信号周期为第一电容C₁和第二电容C₂的充放电时间之和。由于第一电容C₁和第二电容C₂的充放电电路结构对称且参数相同，因此半边电路的周期刚好等于振荡器周期的一半。只对第一电容C₁的半边充放电过程进行推导，假设第一电容C₁的充放电时间之和为T_C1，充电时间为T_{C1_ON}，放电时间为 T_{C1_OFF}，则

T_C1＝T_{C1_ON}+T_{C1_OFF}

第一电容C₁的充电时间T_{C1_ON}为：

$T_{C1\_\mathrm{ON}}=\frac{C_1\×V_{R1}}{I_{R1}}$

其中，V_R1为基准电压，I_R1为流过PMOS管M₁₀₃的充电电流。

第一电容C₁是通过NMOS管M₁₀₁进行放电的，在放电期间NMOS管M₁₀₁的漏源电压始终小于过驱动电压，因此工作在线性区。NMOS管M₁₀₁可以近似看作是一个线性电阻，其阻值可写为

$R_{M101}=\frac{1}{{\mathrm{\μ}}_N{C}_{\mathrm{Ox}}{\left(\frac{W}{L}\right)}_{M101}[\left(V_{\mathrm{GS}}\right)M_{101}-V_{\mathrm{TH}}]}$

第一电容C₁通过NMOS管M₁₀₁放电的放电时间可用如下公式表示

$T_{C1\_\mathrm{OFF}}=1n\frac{V_{C1\_L}}{V_{C1\_H}}\×(-R_{M101}{C}_1)$

其中，V_{C1_H}为电容初始时的电压，V_{C1_L}为经T_{C1_OFF}放电后的电压。

实施例2：

本实施例的内部振荡单元和窄脉冲产生单元与实施例1中的相同，将齿波产生单元的电路进行改变。

参见图5，第一锯齿波产生单元和第二锯齿波产生单元的电路结构相同，均包括误差放大器301、第二D触发器302、第九反相器303、第三比较器304、NMOS管M₃₀₁、NMOS管M₃₀₃、NMOS管M₃₀₅、NMOS管M₃₀₇、NMOS管M₃₁₁、PMOS管M₃₀₂、PMOS管M₃₀₄、PMOS管M₃₀₆、PMOS管M₃₀₈、第三电容C₃、第四电容C₄和电流源I_R3；

误差放大器301的同相输入端连接基准电压V_R2，反相输入端连接其输出端， 同时连接NMOS管M₃₀₁、NMOS管M₃₀₅和PMOS管M₃₀₂、PMOS管M₃₀₆的源极，误差放大器301的使能端连接使能信号EN，用于控制其工作状态；

第二D触发器302的输入端CLK输入窄脉冲信号V₃或V₄，输入端D连接第二D触发器302的一个输出端XQ，复位端RST连接使能信号EN，另一输出端Q连接第九反相器303的输入端，同时连接电压信号V₈；

第九反相器303的输出端连接电压信号V₇；

第三比较器304的同相输入端通过第二电阻R₂接到V_IN，反相输入端通过第一电阻R₁接地，同时连接NMOS管M₃₁₁的源极，第三比较器304的输出端连接NMOS管M₃₁₁的栅极，第三比较器304的使能端接使能信号EN，用于控制其是否工作；

NMOS管M₃₀₁和PMOS管M₃₀₂构成传输门TG₁，NMOS管M₃₀₁和PMOS管M₃₀₂的栅极分别连接电压信号V₇和V₈，NMOS管M₃₀₁和PMOS管M₃₀₂的漏极都通过第三电容C₃接地；NMOS管M₃₀₃和PMOS管M₃₀₄构成传输门TG₂，NMOS管M₃₀₃和PMOS管M₃₀₄的栅极分别连接电压信号V₈和V₇，NMOS管M₃₀₃和PMOS管M₃₀₄的漏极都连接该单元输出锯齿波信号V₅或V₆，NMOS管M₃₀₃和PMOS管M₃₀₄的源极都通过第三电容C₃接地；NMOS管M₃₀₅和PMOS管M₃₀₆构成传输门TG₃，NMOS管M₃₀₅和PMOS管M₃₀₆的栅极分别连接电压信号V₈和V₇，NMOS管M₃₀₅和PMOS管M₃₀₆的漏极都通过第四电容C₄接地；NMOS管M₃₀₇和PMOS管M₃₀₈构成传输门TG₄，NMOS管M₃₀₇和PMOS管M₃₀₈的栅极分别连接电压信号V₇和V₈，NMOS管M₃₀₇和PMOS管M₃₀₈的漏极都连接该单元的输出锯齿波信号V₅或V₆，NMOS管M₃₀₇和PMOS管M₃₀₈的源极都通过第四电容C₄接地；

电流源I_R3的正极连接内部电源VDD，负极连接该单元输出锯齿波信号V₅ 或V₆。

窄脉冲信号V₃或V₄是振荡器频率的窄脉冲信号，经过D触发器分频后变成方波，该方波信号去控制由传输门TG₁、TG₂、TG₃、TG₄构成的开关网络的通与断。其中TG₁与TG₂同相位控制，TG₃与TG₄同相位控制，两组开关交替导通给电容第三电容C₃和第四电容C₄充放电，来产生锯齿波信号RAMP1。开关网络驱动上引入死区控制逻辑，可有效抑制开关信号产生的毛刺干扰。

实施例3：

本实施例的内部振荡单元和锯齿波产生单元与实施例1中的相同，将窄脉冲产生单元的电路进行改变。

参见图6，第一窄脉冲产生单元和第二窄脉冲产生单元的电路结构相同，均包括第一D触发器201、第五反相器202、第六反相器203、与非门204、第八反相器205、第十反相器206、第七电容C₇；

第一D触发器201的时钟输入端CLK接V₁或V₂，其输入端D接第十反相器206的输入端，同时连接它的一个输出端XQ，第一D触发器201的输出端XQ接第六反相器203的输入端，复位端RST接第八反相器205的输出端，另一输出端Q接第五反相器202的输入端；

第五反相器202的输出端连接该单元的输出窄脉冲信号V₃或V₄；

第六反相器203的输出端通过第七电容C₇接地，同时连接与非门204的一个输入端；

第八反相器205的输入端连接与非门204的输出端；

第十反相器206的输出端连接与非门204的另一输入端。

当电路开始上电，即加入基准电压V_R1和使能信号EN时，内部振荡电路产生两个频率固定相同却反相的CLK0与CLK180，即方波信号V₁和V₂，经两个 脉冲产生电路产生两路相位差为180度的窄脉冲信号V₃和V₄，这两路脉冲信号既直接作为电路的输出信号，触发开关管的开启，又分别在输入电压V_IN、基准电压V_R2和使能信号EN的作用下，经锯齿波产生电路产生两路相位差为180度的锯齿波信号V₅与V₆作为电路的另一种输出信号。

在多路DC-DC转换器设计上，通过对各路转换器时钟信号引入相差，让各路转换器的高边侧开关依次打开，这样做能起到有效降低输入RMS电流的作用。单相转换器的输入RMS电流的最大值出现在50％的占空比条件下，而对于两相的转换器最大RMS电流出现在25％和75％占空比的条件下，其最大RMS电流只有单相转换器的一半。由此可见，双路DC-DC转换器采用180度相位差设计，可以有效降低输入的RMS电流。此外，开关频率相差设计还可以降低开关电流在输入路径、开关节点、地路径上形成的弹跳电压幅度，因此起到减弱通路间相互干扰、提高稳定性、改善EMI的作用。

Claims (7)

1.一种双输出的DC-DC振荡器电路，其特征在于：包括能够产生恒定时钟信号的内部振荡单元，能够将时钟信号转换成固定脉宽的窄脉冲信号的电路结构相同的第一窄脉冲产生单元和第二窄脉冲产生单元，以及能够将窄脉冲信号转换成锯齿波信号的电路结构相同的第一锯齿波产生单元和第二锯齿波产生单元；

所述内部振荡单元分别连接第一窄脉冲产生单元和第二窄脉冲产生单元，内部振荡单元连接基准电压V_R1和使能信号EN，内部振荡单元输出给第一窄脉冲产生单元的恒定的时钟信号与输出给第二窄脉冲产生单元的恒定的时钟信号的相位差为180度，分别为V₁和V₂；第一窄脉冲产生单元和第二窄脉冲产生单元的输出端分别输出窄脉冲信号V₃和V₄，第一窄脉冲产生单元和第二窄脉冲产生单元的输出端还分别连接第一锯齿波产生单元和第二锯齿波产生单元的输入端；

所述第一窄脉冲产生单元和第二窄脉冲产生单元连接基准电压V_R2、使能信号EN和输入电压V_IN，第一窄脉冲产生单元和第二窄脉冲产生单元的输出端分别输出锯齿波信号V₅和锯齿波信号V₆，锯齿波信号V₅与锯齿波信号V₆的相位差为180度。

2.根据权利要求1所述的一种双输出的DC-DC振荡器电路，其特征在于：所述内部振荡单元具有第一输入端a、第二输入端b、第一输出端c和第二输出端d，其中第一输入端a和第二输入端b分别连接基准电压V_R1和使能信号EN，第一输出端c和第二输出端d分别输出电压V₁和V₂；

所述第一窄脉冲产生单元具有一个输入端e和一个输出端f，其中输入端e输入电压V₁，其输出端f输出窄脉冲信号V₃；第二窄脉冲产生单元具有一个输入端n和一个输出端o，其中输入端n输入电压V₂，其输出端f输出窄脉冲信号 V₄；

所述第一锯齿波产生单元具有第一输入端g、第二输入端h、第三输入端j、第四输入端k和一个输出端m，其中第一输入端g连接第一窄脉冲产生单元的输出窄脉冲信号V₃，第二输入端h连接基准电压V_R2，第三输入端j连接使能信号EN，第四输入端k连接输入电压V_IN，输出端m输出锯齿波信号V₅；

所述第二锯齿波产生单元具有第一输入端p、第二输入端q、第三输入端r、第四输入端s和一个输出端t，其中第一输入端p连接第二窄脉冲产生单元的输出窄脉冲信号V₄，第四输入端s连接基准电压V_R2，第三输入端r连接使能信号EN，第二输入端q连接输入电压V_IN，输出端t输出锯齿波信号V₆；

所述第一窄脉冲产生单元的输出窄脉冲信号V₃一部分传输给第一锯齿波产生单元的第一输入端g，另一部分作为输出信号，第二窄脉冲产生单元的输出窄脉冲信号V₄一部分传输给第二锯齿波产生单元的第一输入端p，另一部分作为输出信号。

3.根据权利要求1所述的一种双输出的DC-DC振荡器电路，其特征在于：所述内部振荡单元包括第一比较器(101)、第二比较器(102)、RS触发器(103)、第一反相器(104)、第二反相器(105)、第三反相器(106)、第四反相器(107)、电流源I_R1、电流源I_R2、第一电容C₁、第二电容C₂、NMOS管M₁₀₁、NMOS管M₁₀₂、PMOS管M₁₀₃、PMOS管M₁₀₄；

所述第一比较器(101)的同相输入端连接基准电压V_R1，反相端通过第一电容C₁连接到地，并且连接NMOS管M₁₀₁的漏极和PMOS管M₁₀₃的漏极，第一比较器(101)的输出端连接RS触发器(103)的复位端R，电源端连接使能信号EN；

所述第二比较器(102)的同相输入端连接基准电压V_R1，反相输入端通过 第二电容C₂连接到地，并且连接NMOS管M₁₀₂的漏极和PMOS管M₁₀₄的漏极，第二比较器(102)的输出端连接RS触发器(103)的置数端S，电源端连接使能信号EN；

所述RS触发器(103)的输出端Q连接第一反相器(104)的输入端，同时接入NMOS管M₁₀₂的栅极，第一反相器(104)的输出端连接第二反相器(105)的输入端，同时连接NMOS管M₁₀₁的栅极和输出的方波信号V₁，第二反相器(105)的输出端连接输出的方波信号V₂，NMOS管M₁₀₂的源极接地，PMOS管M₁₀₄的栅极连接第四反相器(107)的输出端，PMOS管M₁₀₄的源极连接电流源I_R2的输出端，第四反相器(107)的输入端连接使能信号EN，电流源I_R2的输入端连接内部电源VDD；

所述NMOS管M₁₀₁的源极接地，PMOS管M₁₀₃的栅极连接第三反相器(106)的输出端，PMOS管M₁₀₃的源极连接电流源I_R1的输出端，电流源I_R1的输入端连接内部电源VDD，第三反相器(106)的输入端连接使能信号EN。

4.根据权利要求1所述的一种双输出的DC-DC振荡器电路，其特征在于：所述第一窄脉冲产生单元和第二窄脉冲产生单元的电路结构相同，均包括第一D触发器(201)、第五反相器(202)、第六反相器(203)、第七反相器(204)、第八反相器(205)、第五电容C₅、第六电容C₆、NMOS管M₂₀₁、PMOS管M₂₀₂、第四电阻R₄、第五电阻R₅；

所述第一D触发器(201)的时钟输入端CLK端连接由内部振荡单元产生的方波信号V₁或V₂；第一D触发器(201)的输入端D连接其中一个输出端XQ，同时连接第六反相器(203)的输入端和NMOS管M₂₀₁的栅极，第一D触发器(201)的另一输出端Q连接第五反相器(202)的输入端，第一D触发器(201)的复位端RST连接第八反相器(205)的输出反馈端；

所述第五反相器(202)的输出端连接窄脉冲信号V₃或V₄，第六反相器(203)的输出端连接PMOS管M₂₀₂的栅极，同时通过第四电阻R₄和第五电容C₅连接到地，并且通过第四电阻R₄连接NMOS管M₂₀₁的漏极和第七反相器(204)的输入端；

所述NMOS管M₂₀₁的源极接地，第七反相器(204)的输出端通过第五电阻R₅和第六电容C₆连接到地，并且通过第五电阻R₅连接到第八反相器(205)的输入端和PMOS管M₂₀₂的漏极，PMOS管M₂₀₂的源极连接内部电源VDD。

5.根据权利要求1所述的一种双输出的DC-DC振荡器电路，其特征在于：所述第一锯齿波产生单元和第二锯齿波产生单元的电路结构相同，均包括误差放大器(301)、第二D触发器(302)、第九反相器(303)、第三比较器(304)、第一电阻R₁、第二电阻R₂、第三电阻R₃、第三电容C₃、第四电容C₄、PMOS管M₃₀₂、PMOS管M₃₀₄、PMOS管M₃₀₆、PMOS管M₃₀₈、PMOS管M₃₀₉、PMOS管M₃₁₀、NMOS管M₃₀₁、NMOS管M₃₀₃、NMOS管M₃₀₅、NMOS管M₃₀₇、NMOS管M₃₁₁；

所述误差放大器(301)的同相输入端连接基准电压V_R2，误差放大器(301)的反相输入端连接其输出端，同时连接NMOS管M₃₀₁、NMOS管M₃₀₅和PMOS管M₃₀₂、PMOS管M₃₀₆的源极，误差放大器(301)的使能端连接使能信号EN；

所述第二D触发器(302)的时钟输入端CLK接收窄脉冲信号V₃或V₄，输入端D端连接第二D触发器(302)的一个输出端XQ，复位端RST连接使能信号EN，另一输出端Q连接第九反相器(303)的输入端，同时连接电压信号V₈；

所述第九反相器(303)的输出端连接电压信号V₇；

所述第三比较器(304)的同相输入端通过第二电阻R₂接到输入电压V_IN， 反相输入端通过第一电阻R₁接地，同时连接NMOS管M₃₁₁的源极，第三比较器(304)的输出端连接NMOS管M₃₁₁的栅极，使能端接使能信号EN；

所述NMOS管M₃₀₁和PMOS管M₃₀₂构成传输门TG₁，NMOS管M₃₀₁和PMOS管M₃₀₂的栅极分别连接电压信号V₇和V₈，NMOS管M₃₀₁和PMOS管M₃₀₂的漏极都通过第三电容C₃接地；NMOS管M₃₀₃和PMOS管M₃₀₄构成传输门TG₂，NMOS管M₃₀₃和PMOS管M₃₀₄的栅极分别连接电压信号V₈和V₇，NMOS管M₃₀₃和PMOS管M₃₀₄的漏极都连接该单元输出锯齿波信号V₅或V₆，NMOS管M₃₀₃和PMOS管M₃₀₄的源极都通过第三电容C₃接地；NMOS管M₃₀₅和PMOS管M₃₀₆构成传输门TG₃，NMOS管M₃₀₅和PMOS管M₃₀₆的栅极分别连接电压信号V₈和V₇，NMOS管M₃₀₅和PMOS管M₃₀₆的漏极都通过第四电容C₄接地；NMOS管M₃₀₇和PMOS管M₃₀₈构成传输门TG₄，NMOS管M₃₀₇和PMOS管M₃₀₈的栅极分别连接电压信号V₇和V₈，NMOS管M₃₀₇和PMOS管M₃₀₈的漏极都连接该单元的输出锯齿波信号V₅或V₆，它们的源极都通过第四电容C₄接地；

所述PMOS管M₃₀₉和PMOS管M₃₁₀构成电流镜，PMOS管M₃₀₉和PMOS管M₃₁₀的源极接在内部电源VDD上，PMOS管M₃₀₉的漏极连接锯齿波信号V₅，PMOS管M₃₁₀的漏极连接NMOS管M₃₁₁的源极。

6.根据权利要求1所述的一种双输出的DC-DC振荡器电路，其特征在于：所述第一锯齿波产生单元和第二锯齿波产生单元的电路结构相同，均包括误差放大器(301)、第二D触发器(302)、第九反相器(303)、第三比较器(304)、NMOS管M₃₀₁、NMOS管M₃₀₃、NMOS管M₃₀₅、NMOS管M₃₀₇、NMOS管M₃₁₁、PMOS管M₃₀₂、PMOS管M₃₀₄、PMOS管M₃₀₆、PMOS管M₃₀₈、第三电容C₃、第四电容C₄和电流源I_R3；

所述误差放大器(301)的同相输入端连接基准电压V_R2，反相输入端连接 其输出端，同时连接NMOS管M₃₀₁、NMOS管M₃₀₅和PMOS管M₃₀₂、PMOS管M₃₀₆的源极，误差放大器(301)的使能端连接使能信号EN；

所述第二D触发器(302)的输入端CLK输入窄脉冲信号V₃或V₄，输入端D连接第二D触发器(302)的一个输出端XQ，复位端RST连接使能信号EN，另一输出端Q连接第九反相器(303)的输入端，同时连接电压信号V₈；

所述第九反相器(303)的输出端连接电压信号V₇；

所述第三比较器(304)的同相输入端通过第二电阻R₂接到V_IN，反相输入端通过第一电阻R₁接地，同时连接NMOS管M₃₁₁的源极，第三比较器(304)的输出端连接NMOS管M₃₁₁的栅极，第三比较器(304)的使能端接使能信号EN；

所述NMOS管M₃₀₁和PMOS管M₃₀₂构成传输门TG₁，NMOS管M₃₀₁和PMOS管M₃₀₂的栅极分别连接电压信号V₇和V₈，NMOS管M₃₀₁和PMOS管M₃₀₂的漏极都通过第三电容C₃接地；NMOS管M₃₀₃和PMOS管M₃₀₄构成传输门TG₂，NMOS管M₃₀₃和PMOS管M₃₀₄的栅极分别连接电压信号V₈和V₇，NMOS管M₃₀₃和PMOS管M₃₀₄的漏极都连接该单元输出锯齿波信号V₅或V₆，NMOS管M₃₀₃和PMOS管M₃₀₄的源极都通过第三电容C₃接地；NMOS管M₃₀₅和PMOS管M₃₀₆构成传输门TG₃，NMOS管M₃₀₅和PMOS管M₃₀₆的栅极分别连接电压信号V₈和V₇，NMOS管M₃₀₅和PMOS管M₃₀₆的漏极都通过第四电容C₄接地；NMOS管M₃₀₇和PMOS管M₃₀₈构成传输门TG₄，NMOS管M₃₀₇和PMOS管M₃₀₈的栅极分别连接电压信号V₇和V₈，NMOS管M₃₀₇和PMOS管M₃₀₈的漏极都连接该单元的输出锯齿波信号V₅或V₆，NMOS管M₃₀₇和PMOS管M₃₀₈的源极都通过第四电容C₄接地；

所述电流源I_R3的正极连接内部电源VDD，负极连接该单元输出锯齿波信号 V₅或V₆。

7.根据权利要求1所述的一种双输出的DC-DC振荡器电路，其特征在于：所述第一窄脉冲产生单元和第二窄脉冲产生单元的电路结构相同，均包括第一D触发器(201)、第五反相器(202)、第六反相器(203)、与非门(204)、第八反相器(205)、第十反相器(206)、第七电容C₇；

所述第一D触发器(201)的时钟输入端CLK接V₁或V₂，其输入端D接第十反相器(206)的输入端，同时连接它的一个输出端XQ，第一D触发器(201)的输出端XQ接第六反相器(203)的输入端，复位端RST接第八反相器(205)的输出端，另一输出端Q接第五反相器(202)的输入端；

所述第五反相器(202)的输出端连接该单元的输出窄脉冲信号V₃或V₄；

所述第六反相器(203)的输出端通过第七电容C₇接地，同时连接与非门(204)的一个输入端；

所述第八反相器(205)的输入端连接与非门(204)的输出端；

所述第十反相器(206)的输出端连接与非门(204)的另一输入端。