[发明专利]具有交叉调节开关的单电感器多输出(SIMO)功率转换器

说明书

公开了一种用于具有交叉调节开关的单电感器多输出(SIMO)功率转换器的装置。示例装置包括电源和SIMO功率转换器。SIMO功率转换器包括被耦合到电源的输入节点、第一节点、第二节点、接地节点和被耦合在第一节点与第二节点之间的电感器。单电感器多输出功率转换器还包括被耦合在输入节点与第一节点之间的第一开关、被耦合在第一节点与接地节点之间的第二开关和被耦合在输入节点与第二节点之间的交叉调节开关。

相关申请的交叉引用

本专利申请要求于2019年4月15日提交的题为“SINGLE-INDUCTOR MULTIPLE-OUTPUT(SIMO)POWER CONVERTER WITH A CROSS-REGULATION SWITCH”的非临时申请No.16/384,446的优先权，该非临时申请被转让给本申请的受让人并且在此明确地通过引用并入本文。

技术领域

本公开总体上涉及功率转换器，并且更具体地涉及采用交叉调节开关来提高交叉调节性能的单电感器多输出功率转换器。

背景技术

电子设备使用功率转换器将功率从电源传递到电子设备内的一个或多个组件(例如，负载)。某些类型的功率转换器使用单电感器多输出(SIMO)架构。通过使用单个电感器，与使用多个电感器的其他类型的功率转换器相比，SIMO功率转换器可以具有相对较小的尺寸。这使得SIMO功率转换器能够安装在空间受限的设备中。

发明内容

公开了一种装置，该装置实现具有交叉调节开关的单电感器多输出(SIMO)功率转换器。特别地，SIMO功率转换器包括输入节点、第一节点、第二节点、接地节点和被耦合在第一节点与第二节点之间的电感器。SIMO功率转换器还包括多个开关，例如被耦合在输入节点与第一节点之间的第一开关、被耦合在第一节点与接地节点之间的第二开关以及被耦合在输入节点与第二节点之间的交叉调节开关。在第一时间间隔期间，上述开关的工作状态符合第一开关配置，这使得SIMO功率转换器能够作为降压转换器、升压转换器或降压-升压转换器等进行操作以从电源向至少两个负载传递功率。

响应于与负载中的一个或多个负载相关联的交叉调节事件(例如，负载阶跃(load-step)事件或参考阶跃事件)，上述开关的操作状态被改变为第二开关配置，这使得SIMO功率转换器能够提供从电感器到电源的传递能量。因此，通过将被存储在电感器内的能量的至少一部分引导回电源来缓解交叉调节问题，相对于没有以第二开关配置对上述开关进行操作的其他功率转换器，这降低了在负载处所经历的过冲(overshoot)或下冲(undershoot)的百分比。此外，调节通过电感器的电流的控制电路系统可以基于被反馈给电源的附加能量来动态地调节电流。特别地，控制电路系统利用与交叉调节开关相关联的平均交叉调节控制信号，以使控制电路系统的环路带宽对电流感测电阻不敏感，并且以降低功率传递电路的瞬态响应的下冲和/或过冲，而不会显著降低效率性能。以这种方式，SIMO功率转换器的上述实现使用交叉调节开关来提高交叉调节性能。

在示例方面，公开了一种具有单电感器多输出功率转换器的装置。该装置包括电源和单电感器多输出功率转换器。单电感器多输出功率转换器包括被耦合到电源的输入节点、第一节点、第二节点、接地节点和被耦合在第一节点与第二节点之间的电感器。单电感器多输出功率转换器还包括被耦合在输入节点与第一节点之间的第一开关、被耦合在第一节点与接地节点之间的第二开关和被耦合在输入节点与第二节点之间的交叉调节开关。

在示例方面，公开了一种具有单电感器多输出功率转换器的装置。该装置包括电源、至少两个负载和单电感器多输出功率转换器。单电感器多输出功率转换器包括被耦合到电源的输入节点、分别被耦合到至少两个负载的至少两个输出节点和被耦合在输入节点与至少两个输出节点之间的电感器。单电感器多输出功率转换器还包括功率递送部件，功率递送部件用于选择性地对电感器进行充电和放电以从电源向至少两个负载中的一个负载传递功率以及对电感器进行放电以从电感器向所述电源传递能量。功率递送部件被耦合到输入节点、电感器和至少两个输出节点。