[发明专利]一种单电感多输出直流-直流降压变换器

说明书

本发明公开了一种单电感多输出直流‑直流降压变换器，包括：主级功率电路、多个次级支路、电流传感器、带隙基准源、主级和次级功率管控制器以及模式控制器，主级功率管控制器用于根据电流传感器的输出电流信号和多个次级支路输出电压的误差信号，控制主级功率电路的功率管的开关，以调整主级功率电路输入端传输到蓄能电感上的能量；次级功率管控制器，用于控制各次级支路的功率管开关；根据多个次级支路的输出电压，输出多个次级支路的输出电压的误差信号；模式控制器，用于产生脉冲宽度调制和固定导通时间调制的时序。本发明可以克服非平衡负载的调制失效和交叉调制效应的问题，本发明可以广泛应用于电子技术领域。

技术领域

本发明涉及电子技术领域，尤其是一种单电感多输出直流-直流降压变换器。

背景技术

单电感多输出(Single Inductor Multiple Output，SIMO)直流-直流降压变换器，是一种开关型直流降压变换电路，通过一种直流输入电压产生复数种类的直流输出电压，其特点是只包含一个电感和复数个数的电容，效率较高，版图面积利用高效，顺应高集成度系统设计的趋势。

针对单电感多输出直流-直流变换器根据电感电流一个周期内的波形，可以分为单路充电(Single Charge)和多路充电(Multiple Charge)两种方式。单路充电在一个主级周期内只有一个次级支路导通，然后每个次级支路在不同的周期内依次导通；多路充电则在一个主级周期内，次级支路依次导通，相较前者可以具有更大的负载范围和更高效率预期，但是由于输出各支路在一个周期内分享电感电流，因此当一路输出的负载发生变化时，电感电流变化速度有限，必然会引起其他支路产生调制误差，该效应叫做交叉调制(CrossRegulation)，该效应是许多控制方法致力解决的。

另外，当输出负载整体较重，但某一支路负载较轻，由于输出支路功率管占空比和该支路输出电流占有总电感电流的比例有关，会存在有部分支路占空比过小，导致大尺寸的功率管打开时间过长(大于实际占空比)，或无法打开，导致该路调制失败，进而影响其他支路的调制，该效应是非平衡负载的调制失效，同样需要解决。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的在于：提供一种单电感多输出直流-直流降压变换器。

本发明所采取的技术方案是：

一种单电感多输出直流-直流降压变换器，包括：

主级功率电路；

多个次级支路；

电流传感器，用于采集主级功率电路的蓄能电感的第一电流信号，并将所述第一电流信号转换为若干个种输出电流信号；

带隙基准源，用于产生参考电压源和参考电流源；

主级功率管控制器，用于根据电流传感器的输出电流信号和多个次级支路输出电压的误差信号，控制主级功率电路的功率管的开关，以调整主级功率电路输入端传输到蓄能电感上的能量；

次级功率管控制器，用于控制各次级支路的功率管开关，使蓄能电感上的电流依次分配到多个次级支路；根据多个次级支路的输出电压，输出多个次级支路的输出电压的误差信号；

模式控制器，用于产生脉冲宽度调制和固定导通时间调制的时序。

进一步，所述主级功率管控制器包括：

跨导比例加法器，用于将次级功率管控制器输出的多个次级支路的输出电压的误差信号求和并转换为第二电流信号；

第一PI补偿器，用于对第二电流信号和电流传感器的输出电流信号的差作电流环补偿。

进一步，所述次级功率管控制器包括：

第二PI补偿器，用于补偿次级支路所在的电压环；