本发明专利技术公开了一种降压型单电感双输出开关变换器的控制方法及控制装置。本发明专利技术的控制方法通过调整控制选通信号序列中的高电平时钟周期数和低电平时钟周期数，可高效实时地调整第一输出支路与第二输出支路的功率比，使两输出支路的输出功率分配更合理。本发明专利技术的降压型单电感双输出开关变换器实现对第一输出支路和第二输出支路的输出功率动态分配，使得在优先满足负载供电的前提下，依然能保证对电池充电，而这两部分的功率的总和能够控制在一个较稳定的范围内，相比现有技术，即使输入额定功率较小，也可满足第一输出支路负载的正常工作。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种降压型单电感双输出开关变换器的控制方法及控制 装置。
技术介绍
板占用面积，广泛应用于便携式电子设备中。便携性决定设备中必须配备储能器，通常为可充锂电池；而应用环境决定在为电池充电时，设备也必 须能够正常工作。如在便携式播放器中，开关变换器需由输入直流电压产 生一个4. 2V直流电压用来给电池充电，同时产生一个3. 3V直流电压给解 码芯片及其他电路。通常情况下，如果输入功率没有限制，电路的元件参数，如电感、功 率管、开关频率等，可以按照用电电路所需最大功率来设计，因此通常的 单电感双输出控制策略如交替控制足以达到目的。论文 "Single-Inductor Dual-Input Dual-Output Switching Converter for Integrated Battery Charging and Power Regulation" 公开了一种单电感双输出的控制器(出处Circuits and Systems, 2003. ISCAS '03. Proceedings of the 2003 International Symposium on, 出版日2003年5月25-28日，II1-447- II I-450 vol. 3 ),在该控制器 一输出支路接负载，另一输出支路接充电电池时，控制器向两路支路提供 输出的时间是相对稳定的， 一般是依次向每路输出支路提供输出，时间上 各占一半。因为向每路支路提供的输出时间是稳定的，在充电过程中，提 供给电池支路的能量会随电池电压的升高而减小，而负载的能耗是随时变 化的，因此这种控制器必须考虑极端情况，即输往负载及电池的能量均最 大的情况。以输往负载及电池的能量均最大的情况作为设计变换器的依 据，这样的缺点在于当电池电压上升时，输往电池的能量减小，变换器仍保留一半的时间给电池充电，而实际此时电感中已无电流，大部分时间是 浪费的。随着太阳能光伏转换效率的提升，越来越多的便携式设备开始选择太 阳能电池作为供电单元。如果仍然按照电路所需最大功率来设计，合乎要求的太阳能电池板尺寸可能会超出基本的便携要求；而且光照强度的变 化，也会增加设计的不定因素。
技术实现思路
本专利技术提供了一种降压型单电感双输出开关变换器的控制方法，根据 负载情况通过控制选通信号合理调整两输出支路的输出功率比。本专利技术还提供了一种实现上述方法的降压型单电感双输出开关变换 器，通过负反馈电路及有限状态机实现调整两输出支路的输出功率比。向两个输出支路发送控制选通信号，所述的控制选通信号包括多个序 列，每个序列由l个以上时钟周期的高电平及l个以上时钟周期的低电平 组成；分别采样两个输出支路的输出电压并与基准电压比较产生第一负反 馈信号和第二负反馈信号，选择第 一 负反馈信号或第二负反馈信号与三角 波电压信号相比较产生用于调整电感输入端功率的驱动信号；同时检测电感的电流，当电感电流在周期末没有归零或当电感中有电 流的时间短于周期的0. 7倍时，调整序列中高电平的时钟周期数和低电平 的时钟周期数，改变两个输出支路的输出功率比。上述控制选通信号中的高电平选择第 一 负反馈信号或第二负反馈信 号与三角波电压信号相比较，低电平对应选择另一负反馈信号与三角波电 压信号相比较。上述控制选通信号中的高电平控制第 一输出支路的导通和第二输出 支路的截止，低电平控制第一输出支路的截止和第二输出支路的导通。当电感电流在时钟周期末没有归零，控制选通信号中每个序列增加1 个时钟周期的高电平或减少l个时钟周期的低电平；当电感中有电流的时 间短于周期的0. 7倍，控制选通信号中每个序列减少1个时钟周期的高电 平或增加1个时钟周期的低电平。为了便于控制，作为优选实施方案，将控制选通信号中每个序列的低电平时钟周期数M稳定为l个。当电感电流在时钟周期末没有归零，控制 选通信号中每个序列增加1个时钟周期的高电平；当电感中有电流的时间 短于周期的0. 7倍,控制选通信号中每个序列减小1个时钟周期的高电平， 直到每个序列中高电平的时钟周期数为1。因为序列信号改变一次后可能会引起变换器暂时的不稳定，从而使检 测信号不准确，所以可在控制选通信号改变后维持稳定若干个周期。为了防止第二输出支路的峰值电流过大，对第二输出支路的峰值电流 进行电流限制。为了防止第二输出支路的峰值电流过大，可以选择在控制选通信号导 通第二输出支路时，对电感的峰值电流进行限制。一种实现上述控制方法的开关变换器，包括第 一场效应开关管和连接 第一场效应开关管的电感、连接该电感输出端的由第二场效应开关管组成 的第一输出支路、连接电感输出端的由第三场效应开关管组成的第二输出 支路；在第一输出支路和第二输出支路上设置有反馈电路，反馈电路分别 对第 一输出支路和第二输出支路的输出电压采样；还包括一 电流检测模块连接电感一端，有限状态机接收电流检测模块 的检测信号和时钟信号，输出控制选通信号；第二场效应开关管和第三场效应开关管的栅极通过防交迭驱动器接 收用于调整第 一输出支路和第二支路的输出功率比的控制选通信号；反馈电路中设置有根据控制选通信号选择输出第 一输出支路负反馈 信号或第二输出支路负反馈信号的选通器；一比较器接收选通器的负反馈信号和三角波电压信号，并输出驱动信号；第一场效应开关管的栅极通过驱动器接收驱动信号，调整第一场效应 开关管的输出功率。为了对峰值电流进行限制，在电压输入端连接有用于输出支路限流的 峰值电流限制模块，所述的驱动器接收峰值电流限制模块的信号和有限状 态机的控制选通信号。本专利技术的优点是本专利技术的控制方法通过调整控制选通信号序列中的高电平时钟周期 数和低电平时钟周期数，可高效实时地调整第 一输出支路与第二输出支路 的功率比，使两输出支路的输出功率分配更合理。本专利技术的降压型单电感双输出开关变换器对第 一 输出支路和第二输 出支路的输出功率动态分配，使得在优先满足负载供电的前提下，依然能 保证对电池充电，而这两部分的功率的总和能够控制在一个较稳定的范围 内，相比现有技术，即使输入额定功率较小，也可满足第一输出支路负载 的正常工作。附图说明图l是本专利技术的有限状态机的状态示意图2是本专利技术的控制装置的电路示意图3是本专利技术的防交迭驱动器的电路示意图4是本专利技术的驱动器的电路示意图5a是第一输出支路的电流示意图5b是输入支路电感的电流示意图5c是控制选通信号示意图。具体实施例方式本实施例的单电感双输出开关变换器应用于便携设备中的电源电路， 包括第一场效应开关管1和连接第一场效应开关管1的电感2、连接该电 感2输出端的由第二场效应开关管3组成的第一输出支路、连接该电感输 出端的由第三场效应开关管4组成的第二输出支路，其中第二输出支路为 充电电路，输出端连接充电电池。在第一输出支路和第二输出支路上设置 有反馈电路，反馈电路分别对第一输出支路和第二输出支路的输出电压采 样，并将采样电压与基准电压8比较分别产生第一负反馈信号和第二负反 馈信号。在开关变换器的输入端与第二输出支路的输出端跨接有充电电池 供电支路。当外部输入电源移去后，掉电检测模块自动切换充电电池作为 输入电源，继续为第一输出支路供电，同时关闭第二输出支路。本实施例的控制方法是本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种降压型单电感双输出支路开关变换器的控制方法，通过控制选通信号控制两个输出支路的输出，其特征在于： 所述的控制选通信号包括多个序列，每个序列由１个以上时钟周期的高电平及１个以上时钟周期的低电平组成； 分别采样两个输出支路的输出 电压并与基准电压比较产生第一负反馈信号和第二负反馈信号，选择第一负反馈信号或第二负反馈信号与三角波电压信号相比较产生用于调整电感输入端功率的驱动信号； 同时检测输入支路中电感的电流，当电感电流在周期末没有归零或当电感中有电流的时间短于 周期的０．７倍时，调整控制选通信号序列中高电平的时钟周期数和低电平的时钟周期数，改变两个输出支路的输出功率比。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：吴晓波，孙越明，赵梦恋，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：86[中国|杭州]
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