[实用新型]一种低功耗混合式双输出DC-DC变换器

说明书

本实用新型属于电力电子技术领域，公开了一种低功耗混合式双输出DC‑DC变换器，包括电压源、第一电感、升压变换器、降压变换器以及第一电容，升压变换器包括第一MOS管、第二MOS管、第二电感、第三电感以及PWM控制器，降压变换器包括PFM控制器以及若干开关电容转换器。实现升压变换器和降压变换器两类转换器的混合，可以很好地融合它们各自的优点，克服各自的缺点，进而可以从一个变化很大的单输入电源中提供两个稳压输出电压，在这种结构中，降压变换器的输入由升压变换器调节，不受一次输入馈线变化的影响，降压阶段总是在固定的输入电压下工作，进而助于优化设计，提高功率。

技术领域

本实用新型属于电力电子技术领域，涉及一种低功耗混合式双输出DC-DC变换器。

背景技术

在过去的二十年里，半导体技术的空前发展使得便携式解决方案在消费电子和无线电子市场上大量涌现，器件尺寸不断缩小到几百纳米以下，使得各种子系统能够集成在单个芯片上，从而形成紧凑的片上系统。然而，这种在单个硅片上紧密封装的混合信号集成带来了一些设计要求和相关挑战，其中一个挑战是对多个片上电源域的需求。

目前，这些便携式设备主要由可充电电池供电，充满电的电池的输出电压随时间缓慢下降，这就对便携式电池供电系统的DC-DC转换器提出了特殊要求，例如，需要针对大范围变化的输入电压有良好调节特性。一般典型的镍氢电池电压从1.5V到1.0V不等，典型的锂离子电池的最大电压为4.1V，最小电压为3.0V。类似地，钛酸锂或LTO电池的电压变化，通常为2.7V至1.5V。因此，转换器必须能够针对变化很大的输入电源电压调节其输出电压。另一方面，在混合模式和混合电压SoC中，多个片内电源电压至关重要，转换器的功率效率也应尽可能高，以支持系统的延长运行时间。另一个重要的设计考虑是转换器的几何形状，它主要由无源元件的尺寸决定。对于紧凑的设计解决方案，最好集成无源元件，以便可以在同一芯片内实现完整的转换器单元及其应用电路。

但是，目前的片内DC-DC转换器仅能够从相对稳定的输入电压中提供一个电源电压，无法有效满足从变化很大的输入电压提供多个电源电压的需求，而这个需要对于低功耗、电池供电的便携式设备来说又至关重要。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服上述现有技术中现有DC-DC转换器仅能够从相对稳定的输入电压中提供一个电源电压，无法有效满足从变化很大的输入电压提供多个电源电压的需求的缺点，提供一种低功耗混合式双输出DC-DC变换器。

为达到上述目的，本实用新型采用以下技术方案予以实现：

一种低功耗混合式双输出DC-DC变换器，包括电压源、第一电感、升压变换器、降压变换器以及第一电容，升压变换器包括第一MOS管、第二MOS管、第二电感、第三电感以及PWM控制器，降压变换器包括PFM控制器以及若干开关电容转换器；第一电感的第一端连接电压源的正极，第二端连接第一MOS管的漏极和第二MOS管的漏极；第二电感和第三电感的第一端均连接电压源的负极，且第三电感的第一端接地，第二电感的第二端连接第一MOS管的源极并接地，第三电感的第二端与PWM控制器和第一负载的第二端均连接，第一负载的第二端接地；第二MOS管的源极与PWM控制器和第一负载的第一端均连接；第一MOS管的栅极和第二MOS管的栅极均与PWM控制器连接；开关电容转换器包括第三MOS管、第四MOS管、第五MOS管、第六MOS管以及第二电容；第三MOS管的源极与第一负载的第一端连接，栅极与第四MOS管的栅极连接后与PFM控制器连接，漏极与第二电容的第一端和第五MOS管的漏极均连接；第二电容的第二端与第四MOS管的漏极和第六MOS管的漏极均连接；第五MOS管的栅极与第一负载的第一端连接，第五MOS管的源极与第六MOS管的源极连接后与PFM控制器、第一电容的第一端和第二负载的第一端均连接，第一负载的第二端依次连接第四MOS管的源极、第六MOS管的栅极、第一电容的第二端和第二负载的第二端，第一电容的第二端接地；所有第三MOS管的源极相互连接，所有第五MOS管的源极相互连接。

本实用新型进一步的改进在于：