專利名稱：用于單電感多路輸出系統(tǒng)的控制電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及功率轉(zhuǎn)換器，更具體地說，本發(fā)明涉及一種用于單電感多路 輸出功率轉(zhuǎn)換器電路。
背景技術(shù)：
開關(guān)電源電路已經(jīng)在很多領(lǐng)域得到了很好的應(yīng)用。其中有三種電路拓撲
最為常見buck、 boost以及buck-boost。當應(yīng)用要求有多路輸出時，單電感
多路輸出功率轉(zhuǎn)換器技術(shù)因為只需使用一個電感，在電路成本、電路尺寸方 面都有一定改善，所以被廣泛應(yīng)用?，F(xiàn)有單電感多路輸出轉(zhuǎn)換器技術(shù)常常采 用"優(yōu)先級"進行控制。所謂優(yōu)先級，即當系統(tǒng)檢測到某一路輸出電壓降得 比較低時，接下去若干周期關(guān)閉其他路輸出的相應(yīng)開關(guān)器件，而單獨補償這 路輸出電壓。這種控制方法容易使其他輸出由于連續(xù)幾個周期沒有能量供應(yīng) 而出現(xiàn)較大的紋波，使得系統(tǒng)性能變差。
另外一些單電感多路輸出轉(zhuǎn)換技術(shù)采用數(shù)字控制，這種控制方法非常復
雜，而且增加了成本。
發(fā)明內(nèi)容
因此本發(fā)明的目的在于提供一種簡單的控制單電感多路輸出轉(zhuǎn)換器系 統(tǒng)的控制電路，該控制電路用系統(tǒng)各個輸出的代數(shù)關(guān)系來控制系統(tǒng)主電路各 開關(guān)器件的占空比，實現(xiàn)了系統(tǒng)各輸出電壓的控制，并且減小了各輸出電壓 紋波，優(yōu)化了系統(tǒng)性能。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明公開了一種用于控制單電感多路輸出系統(tǒng)的控
制電路，包括第一控制回路，用以控制系統(tǒng)的峰值電流；第二控制回路，用 以控制系統(tǒng)主電路開關(guān)器件的占空比差值；其中所述第一控制回路包括一峰 值電流控制量給定電路、 一加法器、 一第一比較器、 一斜坡信號產(chǎn)生器、第 一邏輯電路和第二邏輯電路；其中系統(tǒng)多路輸出采樣值分別連接至所述峰值
5電流控制量給定電路的多個輸入端，所述峰值電流控制量給定電路的輸出端 連接至所述第一比較器的一個輸入端，所述斜坡信號產(chǎn)生器的輸出端連接至 所述加法器的一個輸入端，系統(tǒng)電感電流采樣值連接至所述加法器的另一個 輸入端，所述加法器的輸出端連接至所述第一比較器的另一個輸入端，所述 第一比較器的輸出端連接至所述第一邏輯電路的一個輸入端，所述第一邏輯 電路的輸出端連接至所述第二邏輯電路的第一和第二輸入端，所述第二邏輯 電路的多個輸出端分別連接至系統(tǒng)主電路多個開關(guān)器件的門極控制端；所述 第二控制回路包括開關(guān)器件占空比差值控制電路和所述第二邏輯電路，其中 系統(tǒng)多路輸出采樣值連接至所述開關(guān)器件占空比差值控制電路的多個輸入 端，所述開關(guān)器件占空比差值控制電路的第一輸出端連接至所述第二邏輯電 路的第四輸入端，所述開關(guān)器件占空比差值控制電路的第二輸出端連接至所 述第二邏輯電路的第三輸入端，所述第二邏輯電路的多個輸出端分別連接至 系統(tǒng)主電路多個開關(guān)器件的門極控制端。
如本發(fā)明所述的一種控制電路，其中所述峰值電流控制量給定電路包括 多個運算放大器以及一個第一運算器，運算放大器的個數(shù)由系統(tǒng)輸出的路數(shù) 決定；所述每個運算放大器的一個輸入端接收系統(tǒng)一路輸出的采樣值，其另 一個輸入端接收相應(yīng)系統(tǒng)輸出的參考電平，其輸出端連接至所述第一運算器 的一個輸入端；所述第一運算器的輸出端做為所述峰值電流控制量給定電路 的輸出端，連接至所述第一比較器的另一個輸入端。其中所述斜坡信號產(chǎn)生 器為一振蕩器，所述振蕩器輸出一斜坡信號和一時鐘信號，所述斜坡信號連 接至所述加法器的一個輸入端，所述時鐘信號連接至所述邏輯電路的另一個 輸入端。
如本發(fā)明所述的一種控制電路，其中所述第一邏輯電路是一個RS觸發(fā)器。
如本發(fā)明所述的一種控制電路，其中所述第二邏輯電路包括一第一或 門、 一第二或門、 一第一電阻、 一第二電阻、 一第一開關(guān)、 一第二開關(guān)，所 述第一電阻的一端連接至所述第一或門的一個輸入端和所述第一開關(guān)的一 端，所述第二電阻的一端連接至所述第二或門的一個輸入端和所述第二開關(guān) 的一端，所述第一電阻和所述第二電阻的另一端接地，所述第一開關(guān)的另一 端和所述第二開關(guān)的另一端連接在一起做為所述第二邏輯電路的第三輸入
6端，連接至所述開關(guān)器件占空比差值控制電路的第二輸出端，所述第一開關(guān) 的控制端和所述第二開關(guān)的控制端連接在一起做為所述第二邏輯電路的第 四輸入端，連接至所述開關(guān)器件占空比差值控制電路的第一輸出端。
如本發(fā)明所述的一種控制電路，其中所述開關(guān)器件占空比差值控制電路 包括一第二運算器、 一第二運算放大器、 一絕對值電路、第二比較器、第三
比較器、以及一鋸齒波產(chǎn)生器；其中所述第二運算器接收系統(tǒng)多路輸出的采 樣值，其輸出端連接至所述第二運算放大器的一個輸入端，所述第二運算放 大器的另一個輸入端接地，其輸出端連接至所述絕對值電路的輸入端和所述 第三比較器的一個輸入端，所述第三比較器的另一個輸入端接地，其輸出端 作為所述開關(guān)器件占空比差值控制電路的第一輸出端連接至第二邏輯電路 的第四輸入端，所述絕對值電路的輸出端連接至所述第二比較器的一個輸入 端，所述第一比較器的輸出端連接至所述鋸齒波產(chǎn)生器的輸入端，所述鋸齒 波產(chǎn)生器的輸出端連接至所述第二比較器的另一個輸入端，所述第二比較器 的輸出端作為所述開關(guān)器件占空比差值控制電路的所述第二輸出端子連接 至第二邏輯電路的第三輸入端。
如本發(fā)明所述的一種控制電路，其中所述鋸齒波產(chǎn)生器包括一電流源、 一電容以及一開關(guān)，所述開關(guān)的控制端作為所述鋸齒波產(chǎn)生器的輸入端，連 接至所述第一比較器的輸出端，所述電流源的輸出端做為所述鋸齒波產(chǎn)生器 的輸出端連接至所述第二比較器的反相輸入端，所述電流源的輸出端同時連 接至所述電容的一端和所述開關(guān)的一端，所述開關(guān)的另一端和所述電容的另 一端接地。
如本發(fā)明所述的一種控制電路，其中所述鋸齒波產(chǎn)生器產(chǎn)生的鋸齒波信 號的下降沿和系統(tǒng)電感電流的峰值同步。
本發(fā)明的優(yōu)點在于該控制電路簡單地用系統(tǒng)各個輸出的代數(shù)關(guān)系來控 制系統(tǒng)主電路各開關(guān)器件的占空比，實現(xiàn)了系統(tǒng)各輸出電壓的控制，并且減 小了各輸出電壓紋波，優(yōu)化了系統(tǒng)性能。
圖1為一個典型的單電感兩路輸出系統(tǒng)的主電路圖。
圖2 (a)為連續(xù)模式下圖1所示電路處于情況1時的電感電流波形及其開關(guān)器件控制信號。
圖2 (b)為連續(xù)模式下圖1所示電路處于情況2時的電感電流波形及其 開關(guān)器件控制信號。
圖2 (c)為斷續(xù)模式下圖1所示電路處于情況1時的電感電流波形及其 開關(guān)器件控制信號。
圖2 (d)為斷續(xù)模式下圖1所示電路處于情況2時的電感電流波形及其 開關(guān)器件控制信號。
圖3為圖1所示電路所在系統(tǒng)的控制電路圖。
圖4 (a)為圖1所示電路處于情況1時相應(yīng)控制電路各點的波形圖。 圖4 (b)為圖l所示電路處于情況2時相應(yīng)控制電路各點的波形圖。
具體實施例方式
圖1為一個典型的單電感兩路輸出系統(tǒng)的主電路圖。如圖1所示，主電 路包括輸入Vw、輸出Vp和Vw，電感L，電容d、 C2，開關(guān)器件M卜M2, 以及二極管D,、 D2。輸入V^連接至開關(guān)器件M,的漏極，開關(guān)器件Mi的源 極連接至電感L的一端和二極管D2的陰極，電感L的另一端連接至二極管 Di的陽極和開關(guān)器件M2的漏極，二極管D,的陰極連接至輸出Vp， 二極管 D2的陽極連接至輸出VN，開關(guān)器件M2的源極接地，開關(guān)器件M,和M2的 門極連接至控制電路，這在后面介紹圖4的時候?qū)唧w闡述。在輸出Vp 和地之間跨接有電容d，在輸出Vw和地之間跨接有電容C2，輸出Vp和輸 出Vw可接負載。在本實施例中，開關(guān)器件Mi和開關(guān)器件M2采用N溝道 MOSFET，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該認識到，開關(guān)器件Mi和M2不限于這 樣的組合，它們可以是其他形式的組合，甚至開關(guān)器件M,和M2并不限于 MOSFET管，它們可以是其他形式的開關(guān)器件，如三極管、IGBT等，同時 二極管Di和二極管D2也可以用這些開關(guān)器件代替。并且主電路可以多路輸 出，并不僅限于本實施例中的兩路輸出，也不限于本實施例的拓撲結(jié)構(gòu)，可 以是其他單電感多路輸出電路的拓撲結(jié)構(gòu)。開關(guān)器件M,和二極管D2互補開 通，開關(guān)器件M2和二極管Dt互補開通。當電路工作在連續(xù)模式時(CCM)， —個開關(guān)周期可以分為3個分周期，如圖2 (a)和圖2 (b)所示，即0 to， to tp t廣T。在第l分周期0 to內(nèi)，開關(guān)器件Mt和M2同時導通，二極管Dj、D2同時關(guān)斷，此時輸入V!N、開關(guān)器件M,、電感L、開關(guān)器件M2形成電流
回路，電感電流lL以V^/L的斜率線性增大，輸入Vw提供能量給電感L。 在第二分周期t。 t,內(nèi)，會有兩種情況情況1為開關(guān)器件Mi導通，二極管
^續(xù)流，開關(guān)器件M2、 二極管D2均關(guān)閉。此時輸入V!N、開關(guān)器件Mh電
感L、 二極管D,以及電容d形成電流回路。如圖2 (a)所示，電感電流t 以(VP-VIN)/L的斜率線性下降，輸入Vw和電感L給電容d和負載提供能 量，以得到系統(tǒng)輸出Vp。情況2為開關(guān)器件M2導通，二極管D2續(xù)流，開關(guān) 器件M卜二極管D,均關(guān)斷，此時電感L、開關(guān)器件M2、電容C2以及二極 管D2形成電流回路。如圖2 (b)所示，電感電流I^以VN /L的斜率線性下 降，電感L給電容C2和負載提供能量，以得到系統(tǒng)輸出VN?？梢钥吹紺2 電壓上負下正，即輸出Vw為負電壓。在第三分周期t廣T內(nèi)，開關(guān)器件Mi、 M2同時關(guān)斷，二極管D,和二極管D2續(xù)流，此時電感L、 二極管D"電容
d、 二極管D2以及電容C2形成電流回路，電感電流IL以(Vp-Vw)/L的斜率
線性下降，電感L繼續(xù)給電容d、電容C2和負載提供能量。上述三個分周 期一起構(gòu)成此單電感兩路輸出系統(tǒng)的工作周期。
圖3為此單電感兩路輸出系統(tǒng)的控制電路圖。如圖3所示，控制電路有 兩路控制回路，來控制開關(guān)器件M^ M2的導通與關(guān)斷。第一控制回路控制 電感電流lL的峰值，也即控制第一分周期0 t。的長短，第二控制回路控制第 二分周期to h的長短，即控制兩個開關(guān)器件占空比之差，并且對第二分周期 的兩種情況進行選擇。第一控制回路包括峰值電流控制量給定電路1、加法 器2、第一比較器3、斜坡信號產(chǎn)生器4、第一邏輯電路5和第二邏輯電路6; 在本實施例中，峰值電流控制量給定電路1包括運算放大器Uo、 Q和第一 運算器11。本實施例中，第一運算器11即加法器Ao;加法器2即加法器 A2;第一比較器3即比較器U3;斜坡信號產(chǎn)生器4為振蕩器OSC;第一邏 輯電路5為RS觸發(fā)器Us;第二邏輯電路6包括第一或門U6、第二或門U7， 第一開關(guān)Si、第二開關(guān)S2，以及第一電阻Ri、第二電阻R2;第二控制回路 包括開關(guān)器件占空比差值控制電路7和第二邏輯電路6;在本實施例中，開 關(guān)器件占空比差值控制電路7包括加法器^ (即第二運算器71)，第二運 算放大器U2，絕對值電路ABS，比較器LU、 U5 (即第二比較器73、第三比 較器74)，電流源Is,電容Co以及開關(guān)S3。運算放大器Uo的同相輸入端接收參考電平vrefP，反相輸入端接收系統(tǒng)輸出VP的采樣值Vp，(系統(tǒng)采樣電路 圖中未示出)，系統(tǒng)輸出Vp的采樣值Vp，和參考電平V^一p的誤差被運算放 大器U。放大后送至加法器AQ的一個輸入端。運算放大器U,的反相輸入端接 收參考電平Vr《N，同相輸入端接收系統(tǒng)輸出Vw的采樣值Vw，系統(tǒng)瑜出Vn 的采樣值Vw，和參考電平VrefN的誤差被運算放大器U,放大后送至加法器A0 的另一個輸入端。加法器A。對運算放大器U()和"的輸出進行相加后將結(jié)果 送至比較器U3的反相輸入端。加法器A2的一個端子接收開關(guān)器件M2的采 樣電流IM，可知在第一分周期0 to內(nèi)，開關(guān)器件!Vb的電流lM等于系統(tǒng)電感
電流lL，所以開關(guān)器件M2電流lM的峰值就是電感電流lL的峰值。本領(lǐng)域的
技術(shù)人員應(yīng)該認識到，加法器A2接收開關(guān)器件M2電流IM的輸入端也可以接 收系統(tǒng)電感電流iL。加法器A2的另一個端子接收振蕩器OSC的鋸齒波輸出， 加法器A2對兩者進行相加后將結(jié)果送至比較器U3的同相輸入端。比較器U3 的輸出端連接至RS觸發(fā)器U8的復位端R和開關(guān)S3的控制端。RS觸發(fā)器的 置位端S接收振蕩器OSC的時鐘輸出，其輸出端Q連接至第一或門U6的第 一輸入端(即第二邏輯電路6的第一輸入端)和第二或門U7的第一輸入端 (即第二邏輯電路6的第二輸入端)。加法器A,的一個輸入端接收系統(tǒng)輸 出Vp的采樣值Vp，，另一個輸入端接收系統(tǒng)輸出Vw的采樣值VN，，加法器 ~對兩者進行相加后將結(jié)果送至第二運算放大器U2的同相輸入端。本領(lǐng)域 的技術(shù)人員應(yīng)該認識到，本實施例中的加法器Ao和加法器A,可以是其他運 算器，如A1的瑜出可以是I^Vp，+P^Vn，，這里(^和卩2是一系數(shù)，可依據(jù)不 同的系統(tǒng)設(shè)置不同的值，并且可以取負值；同時第一控制回路的運算放大器 個數(shù)由系統(tǒng)輸出的路數(shù)決定，此實施例為兩路輸出，所以為兩個運算放大器 Uo、 L^。第二控制回路中，第二運算放大器U2的反相輸入端接地，其輸出 端連接至絕對值電路ABS的輸入端和比較器U5的同相輸入端，比較器U5 的反相輸入端接地，其輸出端(即開關(guān)器件占空比差值控制電路7的第一輸 出端)連接第二邏輯電路6的第四輸入端，用于控制第一開關(guān)St和第二開關(guān) S2的閉合與關(guān)斷。絕對值電路ABS的輸出端連接至比較器U4的同相輸入端， 比較器U4的反相輸入端連接電流源Is的輸出端G和電容Co的一端。電容
Q)的另一端接地，電流源IS的輸出端G同時連接至開關(guān)S3的一端，開關(guān)S3
的另一端接地，該電流源Is、電容Co以及幵關(guān)S3構(gòu)成鋸齒波產(chǎn)生器75，該鋸齒波產(chǎn)生器75產(chǎn)生的鋸齒波信號的下降沿和系統(tǒng)電感電流的峰值同步。 比較器U4的輸出端(即開關(guān)器件占空比差值控制電路7的第二輸出端)連 接至第一開關(guān)St和第二開關(guān)S2的一端(即第二邏輯電路6的第三輸入端)。 第一開關(guān)S,的另一端連接至第一或門U6的第二輸入端和第一電阻R,的一 端；第二開關(guān)S2的另一端連接至第二或門U7的第二輸入端和第二電阻R2的 一端。第一或門116的輸出Gt連接至系統(tǒng)主電路部分開關(guān)器件1V^的門極控 制端，用以控制開關(guān)器件1^的導通與關(guān)斷；第二或門U7的輸出G2連接至 系統(tǒng)主電路部分開關(guān)器件M2的門極控制端，用以控制開關(guān)器件M2的導通與 關(guān)斷。第一電阻Ri和第二電阻R2的另一端接地。系統(tǒng)控制電路的工作原理 如下-
圖4 (a)為系統(tǒng)工作第二分周期處于情況l時控制電路各點的波形圖。 圖4 (b)為系統(tǒng)工作第二分周期處于情況2時控制電路各點的波形圖。每個 周期開始時，即to時刻，振蕩器OSC輸出時鐘信號C觸發(fā)RS觸發(fā)器的置位 端S，于是RS觸發(fā)器的輸出Q被置高，即信號D被置高，第一或門U6和第 二或門U7的輸出G!與G2因D被置高而為高電平，從而使系統(tǒng)主電路的開 關(guān)器件M,和M2被導通，此時主電路部分輸入V^、開關(guān)器件Mp電感L、 開關(guān)器件M2形成電流回路，電感電流II以VIN/L的斜率上升，輸入Vjn提供 能量給電感L，工作進入第一分周期0~tQ。在加法器A2處，其將開關(guān)器件 M2電流IM的采樣值和振蕩器OSC的鋸齒波信號進行相加，并將相加結(jié)果輸 出至比較器U3的同相輸入端，此處振蕩器OSC的鋸齒波信號起斜率補償作 用。在加法器Ao處，其將運算放大器Uc和運算放大器U,的輸出信號進行相
加得到加法器輸出信號A，當開關(guān)器件M2電流lM持續(xù)增大，以致加法器A2
的輸出信號大于信號A時，即to時刻，比較器U3輸出信號B變?yōu)楦?，因?此回路采用峰值電流模式，開關(guān)器件M2電流IM的采樣值觸到信號A的電平 后變?yōu)橄陆?，所以實際上信號B為一個短脈沖。此時信號B復位RS觸發(fā)器， 使RS觸發(fā)器的輸出Q變低，也即信號D變低，于是第一或門116和第二或 門U7的輸出由其第二輸入端子的輸入信號決定。而如圖3所示，第一開關(guān) Si和第二開關(guān)S2的控制端均由信號H控制，并且第一開關(guān)St控制端為低電 平控制開通，實現(xiàn)開關(guān)閉合；第二開關(guān)S2控制端為高電平控制開通，實現(xiàn)開
關(guān)閉合。即兩者不同時開通，因此第一或門U6的輸出Gi和第二或門U7的輸
ii出G2最多只有其中一個是高電平，于是系統(tǒng)工作進入第二分周期t。 t,。信
號B同時將開關(guān)S3閉合，電流源Is輸出G被拉到地，電容Co兩端電荷被迅 速釋放掉，使得其兩端電壓變?yōu)榱?。而當信號B的短脈沖結(jié)束后，其電平變 低時，開關(guān)&斷開，電流源Is對電容Q進行充電，由此電流源Is的輸出G 為鋸齒波，電流源Is、電容Q和開關(guān)S3實質(zhì)上是一個鋸齒波產(chǎn)生器。此輸 出鋸齒波連接至比較器U4的反相輸入端。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該認識到，本 實施例中鋸齒波產(chǎn)生方法可以用其他鋸齒波產(chǎn)生器，而不僅限于本實施例由 電流源Is、電容Q)和開關(guān)S3組成的鋸齒波產(chǎn)生器。當系統(tǒng)輸出Vp的采樣值 Vp，的幅值小于輸出Vw的采樣值Vw，的幅值，則加法器A,輸出為負，第二運 算放大器U2的輸出信號E也為負，導致比較器Us的輸出信號H變低。此時 信號H將第一開關(guān)St閉合，第二開關(guān)S2斷開，于是第一或門176接收比較器
U4的輸出信號I，而第二或門U7與比較器U4的輸出信號I斷開連接。在絕
對值電路ABS處，負的信號E經(jīng)過絕對值電路ABS后其輸出信號F變?yōu)檎?于是在比較器114處，其反相輸入端接收的鋸齒波信號增大但仍小于信號F
時，比較器U4輸出信號I為正，此時第一或門U6輸出Q為正，主電路部分
的開關(guān)器件1V^導通，而此時開關(guān)器件M2關(guān)斷，于是系統(tǒng)工作進入第二分周 期的情況1:即主電路部分開關(guān)器件1V^導通，二極管DJ賣流，開關(guān)器件 M2、 二極管D2均關(guān)閉，此時輸入Vw、開關(guān)器件M卜電感L、 二極管Dt以 及電容Q形成電流回路，電感電流^以(VP-VIN) /L的斜率線性下降，輸 入V^和電感L給電容d提供能量，以增大系統(tǒng)輸出Vp，如圖4(a)所示。 當系統(tǒng)輸出Vp的采樣值Vp，的幅值大于輸出VN的采樣值Vw，的幅值，則加法 器A,輸出為正，第二運算放大器U2的輸出信號E也為正，導致比較器U5 的輸出信號H變高。此時信號H將第一幵關(guān)Si斷開，第二開關(guān)S2閉合，于 是或門U7接收比較器U4的輸出信號I，而第一或門U6與比較器U4的輸出信 號I斷開連接。在絕對值電路ABS處，正的信號E經(jīng)過絕對值電路ABS后 其輸出信號F也為正。于是在比較器U4處，其反相輸入端接收的鋸齒波信 號增大但仍小于信號F時，比較器U4輸出信號I為正，此時第二或門U7輸 出G2為正，主電路部分的開關(guān)器件M2導通，而此時開關(guān)器件M,關(guān)斷，于 是系統(tǒng)工作進入第二分周期的情況2:即主電路部分開關(guān)器件M2導通，二極 管D2續(xù)流，開關(guān)器件Mj、 二極管Di都關(guān)閉，此時電感L、開關(guān)器件M2、電容C2以及二極管D2形成電流回路，電感電流II以VN/L的斜率線性下降， 電感L給電容C2提供能量，以增大上負下正的系統(tǒng)輸出Vw幅值，如圖4(b) 所示。當信號G的鋸齒波繼續(xù)增大直至大于信號F時，即t,時刻，比較器
U4輸出信號變低。此時無論第一開關(guān)Si或者第二開關(guān)S2閉合，第一或門U6
的輸出G,和第二或門U7的輸出G2均為低電平，于是主電路的開關(guān)器件Mj 和M2均被關(guān)斷，二極管D,、 D2續(xù)流，系統(tǒng)工作進入第三分周期t廣T。此時 電感L、 二極管D^電容d、 二極管D2以及電容C2形成電流回路，電感電 流Il以(Vp-Vw)/L的斜率線性下降，電感L繼續(xù)給電容d、電容C2提供能 量。直至T時刻，振蕩器OSC重新輸出時鐘信號C，系統(tǒng)進入一個新的周 期，重復如前所述的工作狀態(tài)。當電路工作在斷續(xù)模式時(DCM)，情況l 和情況2下的電路狀態(tài)如圖2 (c)和圖2 (d)所示第一分周期和第二分 周期的工作狀態(tài)和在連續(xù)模式(CCM)下一樣，當t！時刻系統(tǒng)工作進入第三
分周期后，在t2時刻，電感電流lL下降為零，二極管Di、 D2不再續(xù)流，而
此時開關(guān)器件M,、 M2斷開，所以此時電容d和C2分別給各自的負載提供 能量。直至T時刻，振蕩器OSC重新輸出時鐘信號C，系統(tǒng)進入一個新的 周期，重復如前所述的工作狀態(tài)。
由上述系統(tǒng)工作狀態(tài)可見，在系統(tǒng)工作的第一分周期0~tQ，開關(guān)器件 Mi和M2均導通，在系統(tǒng)工作的第二分周期V^，開關(guān)器件Mi和M2其中一 個導通， 一個斷開，在系統(tǒng)工作的第三分周期t廣T，開關(guān)器件M,和M2均斷 開。所以本發(fā)明實現(xiàn)了用單電感多路輸出系統(tǒng)各個輸出的代數(shù)關(guān)系控制各開 關(guān)器件的占空比，所以實現(xiàn)了系統(tǒng)各輸出電壓的控制，并且減小了電壓紋波, 優(yōu)化了系統(tǒng)性能。
需要聲明的是，上述發(fā)明內(nèi)容及具體實施方式
意在證明本發(fā)明所提供技 術(shù)方案的實際應(yīng)用，不應(yīng)解釋為對本發(fā)明保護范圍的限定。本領(lǐng)域技術(shù)人員 在本發(fā)明的精神和原理內(nèi)，當可作各種修改、等同替換、或改進。本發(fā)明的 保護范圍以所附權(quán)利要求書為準。
權(quán)利要求
1.一種用于單電感多路輸出系統(tǒng)的控制電路，包括第一控制回路，用以控制所述單電感多路輸出系統(tǒng)的峰值電流；第二控制回路，用以控制所述單電感多路輸出系統(tǒng)主電路開關(guān)器件的占空比差值；其特征在于，所述第一控制回路包括一峰值電流控制量給定電路(1)、一加法器(2)、一第一比較器(3)、一斜坡信號產(chǎn)生器(4)、第一邏輯電路(5)和第二邏輯電路(6)；其中所述單電感多路輸出系統(tǒng)多路輸出采樣值分別連接至所述峰值電流控制量給定電路(1)的多個輸入端，所述峰值電流控制量給定電路(1)的輸出端連接至所述第一比較器(3)的一個輸入端，所述斜坡信號產(chǎn)生器(4)的輸出端連接至所述加法器(2)的一個輸入端，所述單電感多路輸出系統(tǒng)電感電流采樣值連接至所述加法器(2)的另一個輸入端，所述加法器(2)的輸出端連接至所述第一比較器(3)的另一個輸入端，所述第一比較器(3)的輸出端連接至所述第一邏輯電路(5)的一個輸入端，所述第一邏輯電路(5)的輸出端連接至所述第二邏輯電路(6)的第一和第二輸入端，所述第二邏輯電路(6)的多個輸出端分別連接至所述單電感多路輸出系統(tǒng)主電路多個開關(guān)器件的門極控制端；所述第二控制回路包括開關(guān)器件占空比差值控制電路(7)和所述第二邏輯電路(6)，其中所述單電感多路輸出系統(tǒng)多路輸出采樣值連接至所述開關(guān)器件占空比差值控制電路(7)的多個輸入端，所述開關(guān)器件占空比差值控制電路(7)的第一輸出端連接至所述第二邏輯電路(6)的第四輸入端，所述開關(guān)器件占空比差值控制電路(7)的第二輸出端連接至所述第二邏輯電路(6)的第三輸入端，所述第二邏輯電路(6)的多個輸出端分別連接至所述單電感多路輸出系統(tǒng)主電路多個開關(guān)器件的門極控制端。
2. 如權(quán)利要求1所述的用于單電感多路輸出系統(tǒng)的控制電路，其特征在 于，其中所述峰值電流控制量給定電路(1)包括多個運算放大器以及一個 第一運算器(11)，運算放大器的個數(shù)由所述單電感多路輸出系統(tǒng)輸出的路 數(shù)決定；所述每個運算放大器的一個輸入端接收所述單電感多路輸出系統(tǒng)一 路輸出的采樣值，其另一個輸入端接收相應(yīng)所述單電感多路輸出系統(tǒng)輸出的參考電平，其輸出端連接至所述第一運算器(11)的一個輸入端；所述第一 運算器(11)的輸出端做為所述峰值電流控制量給定電路(1)的輸出端， 連接至所述第一比較器(3)的一個輸入端。
3. 如權(quán)利要求1所述的用于單電感多路輸出系統(tǒng)的控制電路，其特征在于，其中所述斜坡信號產(chǎn)生器(4)為一振蕩器，所述振蕩器輸出一斜坡信 號和一時鐘信號，所述斜坡信號連接至所述加法器(2)的一個輸入端，所 述時鐘信號連接至所述邏輯電路(5)的另一個輸入端。
4. 如權(quán)利要求1所述的用于單電感多路輸出系統(tǒng)的控制電路，其特征在 于，其中所述第一邏輯電路(5)是一個RS觸發(fā)器。
5. 如權(quán)利要求1所述的用于單電感多路輸出系統(tǒng)的控制電路，其特征在 于，其中所述第二邏輯電路(6)包括一第一或門、 一第二或門、 一第一電 阻、 一第二電阻、 一第一開關(guān)、 一第二開關(guān)，所述第一電阻的一端連接至所 述第一或門的一個輸入端和所述第一開關(guān)的一端，所述第二電阻的一端連接 至所述第二或門的一個輸入端和所述第二開關(guān)的一端，所述第一電阻和所述 第二電阻的另一端接地，所述第一開關(guān)的另一端和所述第二開關(guān)的另一端連 接在一起做為所述第二邏輯電路(6)的第三輸入端，連接至所述開關(guān)器件 占空比差值控制電路(7)的第二輸出端，所述第一開關(guān)的控制端和所述第 二開關(guān)的控制端連接在一起做為所述第二邏輯電路(6)的第四輸入端，連 接至所述開關(guān)器件占空比差值控制電路(7)的第一輸出端。
6. 如權(quán)利要求1所述的用于單電感多路輸出系統(tǒng)的控制電路，其特征在 于，其中所述開關(guān)器件占空比差值控制電路(7)包括一第二運算器(71)、 一第二運算放大器(72)、 一絕對值電路、 一第二比較器(73)、 一第三比 較器(74)以及一鋸齒波產(chǎn)生器(75);其中所述第二運算器(71)接收所 述單電感多路輸出系統(tǒng)多路輸出的采樣值，其輸出端連接至所述第二運算放 大器(72)的一個輸入端，所述第二運算放大器(72)的另一個輸入端接地， 其輸出端連接至所述絕對值電路的輸入端和所述第三比較器(74)的一個輸 入端，所述第三比較器(74)的另一個輸入端接地，其輸出端作為所述開關(guān) 器件占空比差值控制電路(7)的第一輸出端連接至所述第二邏輯電路(6) 的第四輸入端，所述絕對值電路的輸出端連接至所述第二比較器(73)的一 個輸入端，所述第一比較器(3)的輸出端連接至所述鋸齒波產(chǎn)生器(75)的輸入端，所述鋸齒波產(chǎn)生器(75)的輸出端連接至所述第二比較器(73) 的另一個輸入端，所述第二比較器(73)的輸出端作為所述開關(guān)器件占空比 差值控制電路(7)的第二輸出端連接至所述第二邏輯電路(6)的第三輸入端o
7. 如權(quán)利要求6所述的用于單電感多路輸出系統(tǒng)的控制電路，其特征在 于，其中所述鋸齒波產(chǎn)生器(75)包括一電流源、 一電容以及一開關(guān)(750)， 所述開關(guān)(750)的控制端作為所述鋸齒波產(chǎn)生器(75)的輸入端，連接至 所述第一比較器(3)的輸出端，所述電容的一端做為所述鋸齒波產(chǎn)生器(75) 的輸出端連接至所述第二比較器(73)的反相輸入端，所述電容的一端同時 連接至所述電流源的輸出端和所述開關(guān)(750)的一端，所述開關(guān)(750)的 另 一端和所述電容的另 一端接地。
8. 如權(quán)利要求7所述的用于單電感多路輸出系統(tǒng)的控制電路，其特征在 于，其中所述鋸齒波產(chǎn)生器(75)產(chǎn)生的鋸齒波信號的下降沿和所述單電感 多路輸出系統(tǒng)電感電流的峰值同步。
全文摘要
本發(fā)明提出了一種用于控制單電感多路輸出系統(tǒng)的控制電路，該控制電路采用第一控制回路實現(xiàn)對系統(tǒng)電流峰值模式控制，并且采用第二控制回路用系統(tǒng)各個輸出的代數(shù)關(guān)系來控制系統(tǒng)主電路各開關(guān)器件的占空比，實現(xiàn)了系統(tǒng)各輸出電壓的控制，并且減小了各輸出電壓紋波，優(yōu)化了系統(tǒng)性能。
文檔編號H02M1/08GK101630900SQ20081004558
公開日2010年1月20日 申請日期2008年7月17日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月17日
發(fā)明者任遠程, 張軍明, 磊 杜, 鄺乃興 申請人:成都芯源系統(tǒng)有限公司