[发明专利]一种基于比较器控制的单电感多输出升压DC-DC变换器的能量分配方法和电路实现

权利要求书

1.一种基于比较器控制的单电感多输出升压DC-DC变换器的能量分配方法，其特征包括：

1)电感对所有输出支路的放电都由比较器控制；

2)电感充电完成后，从第一路输出开始依次顺序对输出电压不满足参考电压要求的支路放电；

3)当支路i的输出满足参考电压V_refi的要求，直接跳过该支路；

4)设置电感对于支路i单次放电时间的上限，如果在放电过程中发生下面两种情况之一，则跳转到下一输出支路：

a)输出达到参考电压要求，

b)到达放电时间上限；

5)电感对最后一路输出放电结束后，如果电感放电周期还没有结束，并且此时还有输出支路低于参考电压，则从第一路开始，依次对不满足参考电压要求的支路进行放电，如此循环，直到发生下面两种情况之一：

a)电感放电周期结束，

b)所有输出支路满足参考电压要求；

6)在电感放电周期结束前所有输出满足参考电压要求，则电感停止对输出支路放电，并对电感短路，直到下一个电感充电周期开始。

2.权利要求1所述的基于比较器控制的单电感多输出升压DC-DC变换器的能量分配方法的控制器Distributor的电路实现，其特征在于：

1)控制器Distributor的输入信号为Duty信号和V_cmp1、V_cmp2、V_cmp3…V_cmpN(表示为V_cmpi，N为输出支路总数)，输出信号为So₁、So₂、So₃…So_N(表示为So_i)和信号Done，各个信号特征为：

a)Duty信号为电感充电占空比信号，不失一般性，逻辑电平1为电感充电，0为电感放电；

b)V_cmpi为输出支路i的输出电压V_oi与参考电压V_refi比较后的结果，不失一般性，V_cmpi的逻辑电平为1表示V_oi≥V_refi；

c)So_i为电感对输出支路i放电的控制信号，不失一般性，逻辑电平1为电感对输出支路i放电，0为不放电；

d)信号Done标志在电感放电周期结束前，是否所有输出支路满足参考电压要求，不失一般性，逻辑电平1为所有输出支路满足参考电压要求，电感对输出支路放电结束；

2)控制器Distributor由控制每个输出支路i的子控制器GEN_i(下标i代表第i路，i为1到N的整数)及一个内部子控制器GEN_N+1串联组成，除最后一路GEN_N+1，GEN_i的输入信号包含Set信号、Cmp信号和Reset信号，输出信号包含So信号和Next信号，各个信号特征为：

a)输入Set为沿触发信号，不失一般性为下降沿触发；

b)输入Cmp为每一支路的输出电压与参考电压比较后的结果，不失一般性，高电平代表输出电压高于参考电压；

c)输入Reset为电平触发信号，不失一般性，高电平触发，触发后将输出So清零；

d)输出So信号由Set沿触发，由Cmp逻辑决定，不失一般性，与Cmp逻辑相同；

e)输出Next为下一个支路的沿触发输入信号；

最后一路GEN_N+1的输入信号包含Set信号、Cmp信号和Reset信号，输出信号包含Next信号和Done信号，其中Set信号和Reset信号特征与前面子控制器中的同名信号特征相同，Cmp信号、Next信号和Done信号特征为：

f)输入Cmp为所有支路的输出电压是否满足参考电压比较后的结果，不失一般性，高电平代表所有支路输出电压高于参考电压；

g)输出Next为第一个支路的沿触发输入信号之一；

h)输出Done由Set沿触发，逻辑由Cmp决定，不失一般性，与Cmp逻辑相同；

3)第一路子控制器GEN₁的输入触发信号Set包括两个产生源，一个是Duty信号，另一个是GEN_N+1的Next信号，两者相或后连接第一路控制电路Set信号；

4)除第一个支路外，每个子控制器GEN_i(i为2到N+1的整数)的输入触发信号Set与前一级子控制器GEN_i-1的输出Next信号相连；

5)控制器Distributor的输入Duty信号连接每个子控制器GEN_i(i为1到N+1的整数)的输入Reset；

6)控制器Distributor的N路输入V_cmpi(i为1到N的整数)连接子控制器GEN_i(i为1到N的整数)的输入Cmp，N路输入V_cmpi相与后连接子控制器GEN_N+1的输入Cmp；

7)控制器Distributor的输出Done信号连接子控制器GEN_N+1的输出信号Done。