[发明专利]用于控制单电感器双输出DC/DC转换器的系统和方法

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2010年2月2日提交的题为“用于单电感器双输出DC/DC转换器的控制方案”(CONTROL SCHEME FOR SINGLE INDUCTOR DUAL OUTPUT DC/DC CONVERTER)的美国临时专利申请No.61/300,579的优先权，该申请通过引用结合于此。

技术领域

本发明涉及DC/DC转换器，且更具体地涉及单电感器双输出DC/DC转换器。

背景

单电感器双输出DC/DC转换器使得能够使用单个电感器来获得双经调节输出电压。与使用双电感器的转换器相比，单电感器双输出DC/DC转换器具有高效率、低成本和较小的尺寸。DC/DC转换器的电感器尺寸可以相当的大。通过在DC/DC转换器内仅使用单个电感器来生成两个输出电压轨，转换器的总尺寸可大大减小由此使得电路能够实现在单个功率模块中。在一个实施例中，使用总共10安负载电流的系统提供一种稳定结构，且能够实现93.5％的总效率峰值。单电感器双输出转换器可用在诸如太阳能应用之类的需要大输入电压变化的系统中。太阳能应用与空间有限应用的不同之处在于，在太阳能系统中，需要若干降压转换器来向系统提供来自从太阳能电池板的输出获取的高变化DC电压的偏压。如果仅使用单个电感器来处理这项工作，将大大降低系统的总尺寸和成本。使用80伏输入电压和达到50毫安负载电流的太阳能应用实施例具有优于常规线性调节方案的总效率。

概述

如本文所披露和描述的，本发明包括DC/DC转换器，其包括响应于输入电压生成至少两个输出电压的电压调节电路。电压调节电路还包括被连接成接收输入电压的多个主开关。连接多个辅助开关以提供至少两个输出电压。单个电感器连接在多个主开关和多个辅助开关之间。双输出PWM控制器响应于来自第一输出电压的第一反馈电压利用第一控制回路提供第一PWM控制信号以控制多个主开关的操作，并且响应于来自第二输出电压的第二反馈电压利用第二控制回路提供第二PWM控制信号以控制多个辅助开关的操作。

附图说明

为了更全面地理解，现参考以下结合附图进行的描述，在附图中：

图1是用于高电流空间有限应用的DC/DC转换器的示意图；

图2是示出对于在图1的DC/DC转换器的每个轨上达5安负载的系统效率数据的表；

图3是用于诸如太阳能应用之类的高输入电压变化系统的DC/DC转换器的示意图；

图4是示出图3的DC/DC转换器的系统效率的表；

图5示出用于控制图1和3的DC/DC转换器的操作的第一控制方案的示意图；

图6是描述图5的控制方案的操作的流程图；

图7示出用于控制图1和3的DC/DC转换器的第二控制方案；以及

图8是描述图7的DC/DC转换器控制方案的操作的流程图。

具体实施方式

现在参考附图，其中在全部附图中相同的附图标记用来指代相同的元件，说明和描述了用于控制单电感器双输出DC/DC转换器的系统和方法的多个视图和实施例，还描述了其它可能的实施例。这些附图不一定是按比例绘制的，而且仅为说明目的起见，在某些实例中有几处已将附图放大和/或简化。本领域普通技术人员将可理解基于可能实施例的以下示例的许多可能应用和变型。

单电感器双输出DC/DC转换器使得能够使用单个电感器来获得双经调节输出电压。这提供了一种与利用双电感器的转换器相比高效率、较低成本和较小尺寸的DC/DC转换器。通常，DC/DC转换器的电感器尺寸可以相当的大。通过在DC/DC转换器内仅使用单个电感器来生成两个输出电压轨，DC/DC转换器的总尺寸可大大减小，使得电路能够实现在单个功率模块中。在一个实施例中，使用总共10安负载电流(每个输出处5安)的系统提供一种稳定结构，且能够实现93.5％的总效率峰值。单电感器双输出转换器还可用在诸如太阳能应用之类的需要大输入电压变化的系统中。太阳能应用与空间有限应用的不同之处在于，在太阳能系统中，需要若干DC/DC降压转换器来向系统提供来自从太阳能电池板的输出获取的高变化DC电压的偏压。如果仅使用单个电感器来处理这项工作，将大大降低系统的总尺寸和成本。在使用80伏输入电压和达到50毫安负载电流的太阳能应用实施例中，总效率优于常规线性调节方案。