单电感多输出直流-直流变换器、电源芯片及电子设备制造技术

本申请提供一种单电感多输出直流

【技术实现步骤摘要】
单电感多输出直流
‑
直流变换器、电源芯片及电子设备


[0001]本申请涉及电子
，尤其涉及一种单电感多输出直流
‑
直流变换器、电源芯片及电子设备。

技术介绍

[0002]随着科技的发展，智能手环、智能手表和无线耳机等穿戴式设备越来越普及。穿戴式设备的便携性要求其具有体积紧凑、重量轻以及续航时间长等特点，因此对穿戴式设备中开关电源的要求越来越苛刻。单电感多输出(single
‑
inductor multiple
‑
output，SIMO)直流
‑
直流(direct current to direct current，DC
‑
DC)变换器是在传统开关电源的基础上提出的一种新型的开关电源拓扑结构，该变换器中的多个输出支路共享同一个电感，从而能够减少变换器体积、节省成本，因此被广泛应用在穿戴式设备中。
[0003]目前，传统的单电感两输出直流
‑
直流变换器的结构如图1所示，该变换器包括：相互耦合的功率级(power stage)和反馈系数矩阵(feedback matrix)，形成第一环路且依次耦合的加法器1、误差放大器(error amplify，EA)1和脉冲宽度调制(pulse width modulation，PWM)电路1，以及形成第二环路且依次耦合的加法器2、EA2和PWM电路2。其中，该功率级具有两个输出电压V1和V2，该反馈系数矩阵用于按照对V1和V2进行处理产生两个反馈电压VFB1和VFB2，加法器1和EA1用于根据VFB1和第一基准电压VREF1调节PWM电路1输出的驱动信号D1，加法器2和EA2用于根据VFB2和第二基准电压VREF2调节PWM电路2输出的驱动信号D2，D1和D2用于驱动功率级输出V1和V2。
[0004]上述单电感两输出直流
‑
直流变换器中，两路输出中的每一路输出都需要设置一个EA，即上述变换器是基于EA的传统架构实现的，从而在该变换器包括更多路的输出支路时会导致系统分析和建模极为复杂，同时存在功耗大的问题，不利于提高穿戴式设备的续航能力。

技术实现思路

[0005]本申请提供一种单电感多输出直流
‑
直流变换器、电源芯片及电子设备，解决了现有技术中该变换器存在功耗大、系统分析和建模复杂的问题。
[0006]为达到上述目的，本申请采用如下技术方案：
[0007]第一方面，提供一种单电感多输出直流
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直流变换器，该变换器包括：比较电路，用于根据多个输出电压和参考电压输出多个比较电压；脉冲宽度调制PWM逻辑电路，用于根据该多个比较电压输出PWM信号；功率级电路，用于根据该PWM信号输出该多个输出电压；其中，该多个输出电压包括第一输出电压和第二输出电压，该功率级电路包括多个输出支路，该多个输出支路包括：第一输出支路，用于输出第一输出电压；第二输出支路，用于输出第二输出电压；支路控制驱动电路，用于控制该多个输出支路的选通和关断；其中，该多个比较电压包括第一比较电压和第二比较电压，该支路控制驱动电路包括多个选择电路，该多个选择电路包括：第一选择电路，用于根据第一比较电压、切换控制信号和第一脉冲信号，
选通第一输出支路以为第一输出支路充电，并在充电完成后输出第二脉冲信号；第二选择电路，用于根据第二脉冲信号、该切换控制信号和第二比较电压，选通第二输出支路以为第二输出支路充电，并在充电完成后输出第一脉冲信号。
[0008]上述技术方案中，该变换器中的支路控制驱动电路可以根据切换控制信号、以及不同的脉冲信号和比较电压，切换选通该功率级电路中的第一输出支路和第二输出支路，以为第一输出支路和第二输出支路充电，且与现有技术相比，第一输出支路和第二输出支路中的每个输出支路中无需独立地设置误差放大器，从而节省了功耗，提高了该变换器的续航能力，同时还能够降低该变换器在系统分析和建模时的复杂度。
[0009]在第一方面的一种可能的实现方式中，该多个输出支路还包括第三输出支路，该多个选择电路还包括第三选择电路；第三输出支路，用于输出第三输出电压，该多个输出电压还包括第三输出电压；第二选择电路，还用于在该充电完成后输出第三脉冲信号；第三选择电路，用于根据第三脉冲信号、该切换控制信号和第三比较电压，选通第三输出支路以为第三输出支路充电，该多个比较电压还包括第三比较电压。上述可能的实现方式中，当该多个输出支路包括三个或三个以上的输出支路，该多个选择电路包括三个或三个以上的选择电路时，每个选择电路可用于输出多个脉冲信号，一个选择电路输出的多个脉冲信号可分别作为该多个选择电路中其他选择电路的输入，这样可以使得该多个选择电路按照切换选通该多个输出支路，从而实现不同输出支路的充电。
[0010]在第一方面的一种可能的实现方式中，第三选择电路，还用于在充电完成后输出第四脉冲信号；第一选择电路，还用于根据第四脉冲信号、该切换控制信号和第一比较电压，选通第一输出支路以为第一输出支路充电。上述可能的实现方式中，当该多个输出支路包括三个输出支路，该多个选择电路包括三个选择电路时，每个选择电路可用于输出两个脉冲信号，一个选择电路输出的两个脉冲信号可分别作为该三个选择电路中其他选择电路的输入，这样可以使得该三个选择电路按照滚筒式的控制方式切换选通该三个输出支路。
[0011]在第一方面的一种可能的实现方式中，第一选择电路，还用于在该充电完成后输出第五脉冲信号；第三选择电路，还用于根据第四脉冲信号、该切换控制信号和第三比较电压，选通第三输出支路以为第三输出支路充电。上述可能的实现方式中，在该三个输出支路中的第一输出支路和第三输出支路需要充电、第二输出支路不需要充电的情况下，第一选择电路和第三选择电路可用于按照滚筒式(即第一输出支路
‑
第三输出支路
‑
第一输出支路
‑…
)的控制方式，切换选通第一输出支路和第三输出支路，以为第一输出支路和第三输出支路充电。
[0012]在第一方面的一种可能的实现方式中，第三选择电路，还用于在该充电完成后输出第六脉冲信号；第二选择电路，还用于根据第六脉冲信号、该切换控制信号和第二比较电压，选通第二输出支路以为第二输出支路充电。上述可能的实现方式中，在该三个输出支路中的第二输出支路和第三输出支路需要充电、第一输出支路不需要充电的情况下，第二选择电路和第三选择电路可用于按照滚筒式(即第二输出支路
‑
第三输出支路
‑
第二输出支路
‑…
)的控制方式，切换选通第二输出支路和第三输出支路，以为第二输出支路和第三输出支路充电。
[0013]在第一方面的一种可能的实现方式中，该多个选择电路中的选择电路包括：或门、D触发器和脉冲发生器；其中，该或门具有至少两个输入端，该至少两个输入端分别用于接
收比较电压和至少一个脉冲信号，该或门的输出端与该D触发器的时钟端耦合，该D触发器本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种单电感多输出直流
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直流变换器，其特征在于，所述变换器包括：比较电路，用于根据多个输出电压和参考电压输出多个比较电压；脉冲宽度调制PWM逻辑电路，用于根据所述多个比较电压输出PWM信号；功率级电路，用于根据所述PWM信号输出所述多个输出电压；其中，所述多个输出电压包括第一输出电压和第二输出电压，所述功率级电路包括多个输出支路，所述多个输出支路包括：第一输出支路，用于输出所述第一输出电压；第二输出支路，用于输出所述第二输出电压；支路控制驱动电路，用于控制所述多个输出支路的选通和关断；其中，所述多个比较电压包括第一比较电压和第二比较电压，所述支路控制驱动电路包括多个选择电路，所述多个选择电路包括：第一选择电路，用于根据所述第一比较电压、切换控制信号和第一脉冲信号，选通所述第一输出支路以为所述第一输出支路充电，并在充电完成后输出所述第二脉冲信号；第二选择电路，用于根据所述第二脉冲信号、所述切换控制信号和所述第二比较电压，选通所述第二输出支路以为所述第二输出支路充电，并在充电完成后输出所述第一脉冲信号。2.根据权利要求1所述的变换器，其特征在于，所述多个输出支路还包括第三输出支路，所述多个选择电路还包括第三选择电路；所述第三输出支路，用于输出第三输出电压，所述多个输出电压还包括所述第三输出电压；所述第二选择电路，还用于在所述充电完成后输出第三脉冲信号；所述第三选择电路，用于根据所述第三脉冲信号、所述切换控制信号和第三比较电压，选通所述第三输出支路以为所述第三输出支路充电，所述多个比较电压还包括第三比较电压。3.根据权利要求2所述的变换器，其特征在于，所述第三选择电路，还用于在充电完成后输出第四脉冲信号；所述第一选择电路，还用于根据所述第四脉冲信号、所述切换控制信号和所述第一比较电压，选通所述第一输出支路以为所述第一输出支路充电。4.根据权利要求2或3所述的变换器，其特征在于，所述第一选择电路，还用于在所述充电完成后输出第五脉冲信号；所述第三选择电路，还用于根据所述第四脉冲信号、所述切换控制信号和所述第三比较电压，选...

【专利技术属性】
技术研发人员：高亚超，李凯，程航，宋伟，
申请(专利权)人：华为技术有限公司，
类型：发明
国别省市：