[发明专利]一种减小单电感双输出变换器输出电压稳态误差的方法及其电路

说明书

技术领域

本发明涉及单电感双输出（SIDO）降压型开关电源变换器，尤其涉及一种减小单电感双输出变换器输出电压稳态误差的方法及其电路。

背景技术

在SIDO电路中，通常希望电路在对负载突变做出快速响应的同时，尽可能减小输出电压的稳态误差。在传统的SIDO降压型开关电源变换器的主级控制环路当中，由于误差放大器采用了含有大电容的PI补偿，如图1所示，电路的瞬态响应很慢。采用无大电容补偿的低增益误差放大器，可以带来两点好处：一是瞬态响应快；二是减少了一个大电容，芯片面积会大大减少。但考虑到系统的稳定性，必须降低误差放大器的增益。低增益的误差放大器会使输出电压的稳态误差变得较大，主要原因有以下两点：一是当负载电流增加，主环增益较小，对输出电压的下降无法灵敏地检测出来；二是当负载电流增加，主环比较器的同相输入端信号V_sense增加，导致主级开关控制信号占空比减小，由于误差放大器增益较低，无法产生足够的输出电压来调节占空比，这样就造成了比较大的电路输出电压稳态误差。

发明内容

本发明针对在SIDO主级控制回路中采用了无大电容补偿的低增益误差放大器而造成大的输出电压稳态误差这一缺陷，为了减小稳态误差，提供了一种减小单电感双输出变换器输出电压稳态误差的方法及其电路，在主环中增加了减小稳态误差的控制电路，大大提高了输出电压的精度。

本发明采用的具体技术方案如下：一种减小单电感双输出变换器输出电压稳态误差的方法，单电感双输出变换器的控制电路中，主环采用峰值电流环模式，决定变换器两路负载电流之和，即流过变换器电感L的总电流平均值I_L，次环采用电压模式，决定电感电流I_L在两路输出中的分配，主环设有误差放大器、比较器、触发器和驱动和死区控制电路，误差放大器同相端输入参考电压V_REF1，反相端输入0.4×(V_o1+V_o2)，V₀₁、V₀₂分别是变换器的两路输出电压，误差放大器的输出V_c连接比较器的反相输入端，斜坡电压V_ramp1与采样的电感电流I_LR_S信号叠加求和后连接比较器的同相输入端，比较器的输出和时钟信号分别输入触发器，触发器的输出连接驱动和死区控制电路的输入，驱动和死区控制电路输出信号PG控制主级开关的通断，其特征在于：当主环误差放大器采用无大电容补偿的低增益误差放大器时，在主环中增设一个电流采样保持电路，该电流采样保持电路的一个输入信号为采样的电感电流I_LR_S信号，电流采样保持电路输出的直流电平V_dc与斜坡电压V_ramp1叠加求和后产生新的斜坡电压V_ramp2再与采样的电感电流I_LR_S信号叠加求和后作为比较器同相输入端的输入电压V_sense，同时将误差放大器的输出V_c叠加上一个直流电平V_dc0得到比较器的反相端输入信号V_e，该信号V_e也是电流采样保持电路的另一个输入信号，所叠加直流电平V_dc0应满足比较器反相端输入信号值V_e等于变换器满负载时比较器同相端输入信号V_sense的最大值V_p，V_p的值随负载变化，变换器满负载时达到最大，V_sense=V_p-V_c，此时比较器输出的信号经过D触发器和驱动和死区控制电路输出的主级开关控制信号PG，能够给变换器电感足够的充电时间，从而减小变换器输出电压的稳态误差；

上述方法中所增设的电流采样保持电路包括控制信号V₁和V₂产生电路、D触发器使能信号EN产生电路、电感电流采样保持选通信号S₁和S₂产生电路、直流电平V_dc产生电路和在斜坡电压V_ramp1上叠加直流电压V_dc叠加求和后产生新的斜坡电压V_ramp2的电路；