单电感双输出开关变换器双输出电压纹波控制方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种单电感双输出开关变换器双输出电压纹波控制方法及装置。其中，控制方法包括两个输出电压纹波控制。两个输出电压纹波控制分别包括电压外环和电压内环，电压外环将检测的输出电压与基准电压进行比较，得到的误差信号经过误差放大器补偿后作为电压内环的参考电压，电压内环检测输出电压纹波并与参考电压进行比较，比较结果用于控制支路开关管的关断；时钟信号用于控制支路开关管的导通。本发明专利技术能快速调节开关管的控制脉冲，输出电压调节时间短，变换器的负载瞬态性能较好。本发明专利技术还能有效地减小输出支路间的交叉影响，系统稳定性好。

Double output voltage ripple control method and device of single inductor double output switching converter

【技术实现步骤摘要】
单电感双输出开关变换器双输出电压纹波控制方法及装置
本专利技术涉及开关变换器
，特别是一种单电感双输出开关变换器双输出电压纹波控制方法及装置。
技术介绍
单电感双输出开关变换器可以独立控制两路电源输出，具有体积小、效率高和成本低等优点，能为智能手机、平板电脑等提供可靠的电源。作为手机、电脑的核心装置的微处理器，是一个快速变动的负载，变动范围大、变动速率快。变换器的瞬态响应特性研究，受到了学术界越来越多的关注。传统的峰值电流控制，其控制思想是：控制电路包括电压外环和电流内环，电压外环将检测的输出电压与基准电压进行比较，得到的误差信号经过误差放大器补偿后作为电流内环的参考电流，电流内环检测的电感电流与参考电流进行比较，比较结果用来控制开关管的关断；时钟信号控制开关管的导通；从而实现对开关变换器输出电压的调节。该方法用于单电感双输出变换器，具有输出支路间交叉影响严重和负载瞬态响应速度慢的缺点。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种单电感双输出开关变换器的控制方法及装置，使之同时具有较好的负载瞬态性能和较小的输出交叉影响，并适用于单电感双输出开关变换器的多种拓扑结构。实现本专利技术目的的技术方案如下：一种单电感双输出开关变换器双输出电压纹波控制方法，输出电压纹波控制器CTR1检测所述单电感双输出开关变换器输出电压Voa和输出电压纹波Vc1；输出电压Voa与电压基准值Vref1经过误差放大器EAP1产生放大的误差信号Ve1送入比较器CMP1的负输入端，输出电压纹波Vc1放大后的输出电压纹波Vk1送入比较器CMP1的正输入端；Vk1和Ve1的比较结果送入RS触发器TGR1的R端，控制支路开关管S1的关断；时钟信号CLK送入RS触发器TGR1的S端，控制支路开关管S1的导通；输出电压纹波控制器CTR2检测所述单电感双输出开关变换器输出电压Vob和输出电压纹波Vc2；输出电压Vob与电压基准值Vref2经过误差放大器EAP2产生放大的误差信号Ve2送入比较器CMP2的负输入端，输出电压纹波Vc2放大后的输出电压纹波Vk2送入比较器CMP2的正输入端；Vk2和Ve2的比较结果送入RS触发器TGR2的R端，控制支路开关管S2的关断；时钟信号CLK送入RS触发器TGR2的S端，控制支路开关管S2的导通。一种单电感双输出开关变换器双输出电压纹波控制装置，包括输出电压纹波控制器CTR1和CTR2；所述输出电压纹波控制器CTR1包括依次连接的电压检测电路VS1、误差放大器EAP1、比较器CMP1、RS触发器TGR1和驱动电路DR1，还包括连接到CMP1的电压放大器VK1，EAP1还连接基准电压Vref1，TGR1还连接时钟信号CLK；所述输出电压纹波控制器CTR2包括依次连接的电压检测电路VS2、误差放大器EAP2、比较器CMP2、RS触发器TGR2和驱动电路DR2，还包括连接到CMP2的电压放大器VK2，EAP2还连接基准电压Vref2，TGR2还连接时钟信号CLK；所述VS1、VS2、VK1、VK2、DR1和DR2分别连接到所述单电感双输出开关变换器。进一步地，所述单电感双输出开关变换器为Buck变换器、Boost变换器、Buck-Boost变换器或Bipolar变换器。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：一、单电感双输出开关变换器的负载发生变化时，本专利技术能快速调节开关管的控制脉冲，输出电压调节时间短，变换器的负载瞬态性能较好。二、单电感双输出开关变换器的输出支路负载发生变化时，本专利技术能有效地减小输出支路间的交叉影响，系统稳定性好。附图说明图1为本专利技术的系统结构图。图2为本专利技术采用单电感双输出Buck变换器时的电路结构框图。图3为本专利技术采用单电感双输出Buck变换器时，电路工作于电感电流连续导电模式的工作时序和电感电流波形图。图4为本专利技术控制装置的控制时序图。图5为本专利技术和峰值电流控制单电感双输出开关变换器分别在输出支路a和b负载变化时的瞬态时域仿真波形。其中，图5a为峰值电流控制单电感双输出开关变换器在输出支路a负载变化时的瞬态响应波形,图5b为本专利技术在输出支路a负载变化时的瞬态响应波形；图5c为峰值电流控制单电感双输出开关变换器在输出支路b负载变化时的瞬态响应波形,图5d为本专利技术在输出支路b负载变化时的瞬态响应波形。具体实施方式本专利技术是一种单电感双输出开关变换器双输出电压纹波控制方法及装置，其基本思想是两个输出电压纹波控制电路。输出电压纹波控制电路包括电压外环和电压内环，电压外环将检测的输出电压与基准电压进行比较，得到的误差信号经过误差放大器补偿后作为电压内环的参考电压，电压内环检测输出电压纹波并与参考电压进行比较，比较结果用于控制支路开关管的关断；时钟信号用于控制支路开关管的导通。输出电压可以直接反映负载的变化，当负载电流变化时，控制电路能够快速调节，因此输出电压纹波控制单电感双输出变换器具有输出交叉影响小和负载瞬态性能好的优点。下面结合附图对本专利技术作进一步详细的说明。如图1所示，本专利技术的一种具体实施方式为：单电感双输出开关变换器双输出纹波控制装置，由变换器TD和开关管S1、S2的控制装置组成。控制装置主要由输出电压纹波控制器CTR1和CTR2组成。输出电压纹波控制器CTR1由电压检测电路VS1、电压放大器VK1、基准电压Vref1、误差放大器EAP1、比较器CMP1、RS触发器TGR1、驱动电路DR1、时钟信号CLK组成；输出电压纹波控制器CTR2由电压检测电路VS2、电压放大器VK2、基准电压Vref2、误差放大器EAP2、比较器CMP2、RS触发器TGR2、驱动电路DR2、时钟信号CLK组成。其中，电压检测电路VS1、VS2和电压放大器VK1、VK2分别用于获取输出电压Voa、Vob和放大的输出电压纹波Vk1、Vk2，误差放大器EAP1、EAP2分别用于获取参考电压和参考电流Ve1、Ve2，比较器CMP1、CMP2分别用于获取RS触发器TGR1、TGR2的R端输入信号，时钟信号CLK作为RS触发器TGR1、TGR2的S端输入信号，RS触发器TGR1、TGR2的Q端输出信号用于得到开关管S1和S2的控制信号，经由驱动电路DR1、DR2控制开关变换器TD开关管的导通与关断。本例的变换器TD为单电感双输出Buck变换器，其工作过程和原理是：控制装置采用输出电压纹波控制的工作过程和原理是：图2示出，在任意一个周期起始时刻，时钟信号CLK使RS触发器TGR1、TGR2置位，RS触发器TGR1、TGR2的Q端信号通过驱动电路DR1、DR2分别控制主开关管S1和支路开关管S2的导通。控制电路分为两个输出电压纹波控制电路，控制电路1采样输出电压Voa和放大的输出电压纹波Vk1；输出电压Voa与基准电压Vref1的比较结果通过误差放大器EAP1后得到参考电压Ve1；Vk1与Ve1通过比较器CMP1比较得到RS触发器TGR1的R端输入信号，生成支路开关管S1的关断信号连接至驱动电路DR1的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种单电感双输出开关变换器双输出电压纹波控制方法，其特征在于，输出电压纹波控制器CTR

【技术特征摘要】
1.一种单电感双输出开关变换器双输出电压纹波控制方法，其特征在于，输出电压纹波控制器CTR1检测所述单电感双输出开关变换器输出电压Voa和输出电压纹波Vc1；输出电压Voa与电压基准值Vref1经过误差放大器EAP1产生放大的误差信号Ve1送入比较器CMP1的负输入端，输出电压纹波Vc1放大后的输出电压纹波Vk1送入比较器CMP1的正输入端；Vk1和Ve1的比较结果送入RS触发器TGR1的R端，控制支路开关管S1的关断；时钟信号CLK送入RS触发器TGR1的S端，控制支路开关管S1的导通；输出电压纹波控制器CTR2检测所述单电感双输出开关变换器输出电压Vob和输出电压纹波Vc2；输出电压Vob与电压基准值Vref2经过误差放大器EAP2产生放大的误差信号Ve2送入比较器CMP2的负输入端，输出电压纹波Vc2放大后的输出电压纹波Vk2送入比较器CMP2的正输入端；Vk2和Ve2的比较结果送入RS触发器TGR2的R端，控制支路开关管S2的关断；时钟信号CLK送入RS触发器TGR2的S端，控制支...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐利梅，王瑶，
申请(专利权)人：西南民族大学，
类型：发明
国别省市：四川;51