[發明專利]單電感雙輸出變換器中實現次級開關100%占空比輸出的方法

有效

• 申請號: 201310560994.8
• 申請日: 2013-11-12
• 公開（公告）號: CN103560668A
• 公開（公告）日: 2014-02-05
• 發明（設計）人: 陸生禮;張力文;肖哲飛;祝靖;孫華芳;孫偉鋒;時龍興
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: H02M3/157
• 分類號: H02M3/157
• 代理公司: 江蘇永衡昭輝律師事務所 32250
• 代理人: 王斌

技術領域

本發明涉及單電感雙輸出（SIDO）降壓型開關電源變換器，尤其涉及一種單電感雙輸出（SIDO）變換器中實現次級開關100%占空比輸出的方法及其電路。

背景技術

次級開關控制信號占空比產生電路是SIDO系統次級控制環路的核心部分，其輸出占空比范圍將直接影響整個電路系統的穩定性和輸出電壓。

在SIDO控制電路中，主環采用峰值電流環模式，決定著兩路輸出的電流總和，而次環是采用電壓環模式，控制電感電流在兩路輸出上的分配。次環通過誤差放大器的輸出電壓值和斜坡電壓經過比較器產生次級占空比信號，在圖1中，比較器的反向端接誤差放大器電路輸出電壓V_C，同相端接斜坡電壓V_ramp，斜坡電壓最小值為0，最大值設置成為V_p，其中V_DD為誤差放大器工作電源電壓。當SIDO電路中兩路負載相差不是很大時，由圖4可知，次環誤差放大器的輸出V_C工作在線性輸出狀態；當V_o1支路負載很大，而V_o2支路負載很小時，V_o1支路需要的電流很大，V_o2支路需要的電流很小，次級開關控制信號占空比接近100%，此時要求V_C很小（幾乎為零）。但V_C值已經超出了誤差放大器的線性輸出電壓范圍，導致誤差放大器增益減小，這將會大大影響次環的穩定性和SIDO電路的輸出電壓準確性。

發明內容

本發明是為了解決次級開關控制信號占空比接近100%時，電路出現的不穩定和輸出電壓不準確的問題。

為實現上述發明目的，本發明采用如下技術方案：一種單電感雙輸出（SIDO）變換器中實現次級開關100%占空比輸出的方法，單電感雙輸出（SIDO）變換器的控制電路中，主環采用峰值電流環模式，次環采用電壓環模式，次環中包括誤差放大器、比較器及驅動和死區控制電路，變換器兩路輸出電壓的差模信號輸入到次環誤差放大器的反相輸入端，次環誤差放大器的同相輸入端連接參考電壓值V_REF2，次環誤差放大器的輸出電壓V_C連接次環比較器的反相輸入端，次環比較器的同相輸入端連接斜坡電壓V_ramp，通過次環誤差放大器的輸出電壓值與斜坡電壓V_ramp經過次環比較器比較，輸出次級占空比信號，經過驅動和死區控制電路來控制次級開關的導通和關斷，由此控制電感電流在變換器兩路輸出上的分配，其特征在于：在次環比較器的同相輸入端原有斜坡電壓信號V_ramp上疊加直流電壓V_REF0，實現次級開關100%占空比輸出，所疊加的直流電壓V_REF0值為次環誤差放大器線性輸出電壓的最小值V_Cmin。

實現上述方法的次環直流電壓V_REF0與斜坡電壓信號V_ramp疊加電路，其特征在于：包括電流源I、NMOS管M_N1、M_N2，PMOS管M_P1、M_P2，開關K1、K2及電容C，電流源I的正端連接電源V_DD，電流源I的負端與NMOS管M_N1的漏極和柵極以及NMOS管M_N2的柵極連接，NMOS管M_N1、M_N2的源極接地，NMOS管M_N2的漏極與PMOS管M_P1的漏極和柵極以及PMOS管M_P2的柵極連接，PMOS管M_P1、M_P2的源極連接電源V_DD，PMOS管M_P2的漏極連接開關K1的一端，開關K1的另一端與開關K2的一端和電容C的一端連接并作為斜坡電壓信號V_ramp的輸出端，開關K2的另一端和電容C的另一端連接并連接所疊加的直流電壓源V_REF0，開關K2、K1的控制端分別連接時鐘控制信號CLK及CLK的反信號電容C的值按下式計算得到：