[發(fā)明專利]一種基于紋波控制的單電感雙輸出開關(guān)電源

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210315079.8
• 申請日: 2012-08-30
• 公開（公告）號: CN102820781A
• 公開（公告）日: 2012-12-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 孫偉鋒;楊淼;李盼盼;陸炎;徐申;陸生禮;時龍興
• 申請（專利權(quán)）人: 東南大學(xué)
• 主分類號: H02M3/155
• 分類號: H02M3/155
• 代理公司: 南京天翼專利代理有限責(zé)任公司 32112
• 代理人: 湯志武

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及開關(guān)電源領(lǐng)域，尤其涉及一種基于紋波控制的單電感多輸出開關(guān)電源。

背景技術(shù)

許多電子設(shè)備需要提供多個相互獨立的電源，這些電子設(shè)備要求高效的電源管理系統(tǒng)。單電感多輸出（SIMO）降壓型DC-DC轉(zhuǎn)換器因其能減少片外元件的使用（特別是片外電感）從而減小電源模塊的體積，因此成為一個學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界熱點的研究和發(fā)展方向。雖然它能減小電源模塊的體積，但也存在著輸出紋波較大，效率偏低和交叉調(diào)制的問題。對于實際應(yīng)用的SIMO來說，小紋波、低交叉耦合、高效率和快速瞬態(tài)響應(yīng)是最需要關(guān)注的指標(biāo)。已有技術(shù)采用共模電壓控制主回路電流環(huán)，差模電壓控制次級回路電壓環(huán)的雙輸出SIMO結(jié)構(gòu)雖然一定程度上可以降低交叉耦合，但是次級回路控制方法復(fù)雜，瞬態(tài)響應(yīng)偏慢，用飛電容串在兩路輸出之間來降低輸出紋波的方法又會在一定程度上惡化交調(diào)效應(yīng)。

發(fā)明內(nèi)容

為克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，本發(fā)明在現(xiàn)有技術(shù)基礎(chǔ)上，提出了一種基于紋波控制的單電感雙輸出開關(guān)電源（DC-DC轉(zhuǎn)換器），可以簡化控制拓?fù)洌岣咚矐B(tài)響應(yīng)，降低紋波和交調(diào)耦合。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：一種基于紋波控制的單電感雙輸出開關(guān)電源，其特征是：包括功率級模塊、濾波和電壓采樣模塊、次級電壓采樣模塊、次級波紋控制模塊、主級電壓采樣模塊、主級控制模塊和驅(qū)動模塊，功率級模塊輸出連接濾波和電壓采樣模塊，濾波和電壓采樣模塊輸出分別連接次級電壓采樣模塊及主級電壓采樣模塊，次級電壓采樣模塊輸出連接次級紋波控制模塊，主級電壓采樣模塊輸出連接主級控制模塊，次級紋波控制模塊及主級控制模塊的輸出均連接驅(qū)動模塊，驅(qū)動模塊輸出連接功率級模塊，次級紋波控制模塊還輸出斜坡補償電流源I_slope信號給次級電壓采樣模塊；其中：

功率級模塊包括作為主功率開關(guān)管的PMOS管MP1、作為同步整流開關(guān)管的NMOS管MN1、作為次級功率開關(guān)管的PMOS管MP2及NMOS管MN2以及電感L，PMOS管MP1的源極連接電源電壓Vin，PMOS管MP1的漏極與NMOS管MN1的漏極以及電感L的一端連接在一起，NMOS管MN1的源極接地，電感L的另一端分別連接PMOS管MP2的源極及NMOS管MN2的漏極；

濾波和電壓采樣模塊包括電容C₁、C₂及電阻R₁、R₂、R₃、R₄、R₅和R₆，電容C₁的一端與功率級模塊中PMOS管MP2的漏極、電阻R₁以及電阻R₃的一端連接在一起作為一路輸出電壓V_O1，電容C₁的另一端與電阻R₁的另一端以及電阻R₄的一端連接在一起并接地，電阻R₄的另一端與電阻R₃的另一端連接作為一路采樣電壓V₁；電容C₂的一端與功率級模塊中NMOS管MN2的源極、電阻R₂以及電阻R₅的一端連接在一起作為另一路輸出電壓V_O2，電容C₂的另一端與電阻R₂的另一端以及電阻R₆的一端連接在一起并接地，電阻R₆的另一端與電阻R₅的另一端連接作為另一路采樣電壓V₂；