本发明专利技术公开了单电感双输出电源转换器与其驱动方法。一种单电感双输出电源转换器，包括一功率级电路、一电流侦测电路、一斜率补偿装置、至少二个误差放大器、一比较单元、一模式切换电路、一逻辑装置以及一驱动器。上述的单电感双输出电源转换器可藉由全电流模式的控制，以达到最佳的功率转换效率。同时并具备了良好的输出稳态和瞬时响应。除此之外，更揭示不同的能量传递的模式，使用在不同负载的情形，用以来解决互稳压的问题，同时改善输出电压涟波和瞬时响应，让此单电感双输出电源转换器更具弹性的使用环境与良好的输出表现。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种单电感双输出电源转换器及其驱动方法，尤其涉及一种低互稳压效应及低能量损失的。
技术介绍
目前电源管理IC(Power Management IC)在可携带式电子产品上的运用已经越来越广泛，从手机、PDA、甚至是笔记型计算机，电源管理都是一个很大且重要的课题。如何让电池拥有最大的寿命和效率最佳的使用，以达到产品的有最佳的表现以增加相对的竞争力，这是业界所关心的。运用单电感双输出电压的架构，有别于以往的直流/直流转换器·，可以减少外部元件(电感)的使用，用来节省成本和提升产品的竞争力。藉由减少电感的使用，最直接的就是可以减小印刷集成电路板(PCB Board)的面积，进而达到可携式产品微型化的最终目标。同时，在现今集成电路系统整合(SoC-System on Chip)的趋势之下，对于电源管理模块而言，必须要从一个电源输入(电池)，进而提供不同大小的输出电压以供应不同系统、不同功能电路来做使用。因此藉由单电感双输出电压(亦或是多输出电压)架构的使用，仅需要单一个电源管理模块，用最小的外部储能组件(电感、电容)，就能达到最佳的电源转换，以求提供一个稳定的输出电压和所需要的输出电流，并对于电池做最有效率的使用。先前文献上所提出的单电感双输出(多输出)架构，由于稳定度与互稳压(CrossRegulation),因此使用了假连续导通(Pseudo-CCM)的电流技术来实现，如美国专利公开号 2004/0201281A1 及 IEEE J. Solid-StateCircuits, Vol. 38，No. 6，pp. 1007-1014，June,2003。如此一来整体系统就会有不连续电流模式(DCM)的状态而易于稳定整个系统，且由于拥有一最小电流(相当于不连续电流模式的零电感电流)，故可以有相当程度的解决互稳压(Cross Regulation)的问题。不过此种控制技巧必须要在整个脉冲宽度变调(PWM)的周期内加入一续流(Freewheel)的阶段，来达到此种控制技术。而在真实世界中，因非理想导通开关的等效电阻效应的缘故，不少的功率会消耗在此一阶段中，使得整体电路系统的导通损(ConductionLoss)变多，并会影响到效率的转换。尤其是当电感承受较大电流的形况下，导通损会越为严重(P_ = I2RtJ。另外由于加入了续流(Freewheel)的阶段，在此阶段电感中储存的能量不能够传到输出端，因此平均电感电流会较输出负载的总和来的大。然而因为单电感双输出模块架构上输出端电感电流不连续的特性，较大的平均电感电流就会造成较大的输出电压涟波，故有可能需要一高效能的后级稳压电路来对此输出电压再做处理，而这是使用者端不乐意见到的情形。IEEE J. Solid-State Circuits,Vol. 42,No. 12,pp. 2706-2714,December,2007 也提出运用优先次序性的能量分配流程，来达到单电感双输出(多输出)的应用。然而此种提出的架构只适合使用在某些特定的负载状况，且其用比较器所控制的输出电压，相对于闭回路中有误差放大器做控制，整体的稳压状况(Load Regulation, Line Regulation)皆不是那么的理想。缘此，本案的专利技术人是研究出一种单电感双输出(多输出)电源转换器与其驱动方法，尤其是有关于一种较佳能量分配的单电感双输出的驱动方法，其是可改善习知技术中的现状。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于提供一单电感双输出电源转换器，藉由全电流模式的控制方式，以达到最佳的功率转换效率。同时并具备了良好的输出稳态(Steady-state)和瞬时(Transient)响应。本专利技术的次要目的是关于，其可在不同负载的情形，用以来解决互稳压(Cross Regulation)的问题,却同时可以改善输出电压链波和瞬时响应，让此单电感双输出的电源管理模块更具弹性的使用环境与良好的输出表现，以达到产品的竞争力。本专利技术的又一目的是关于减少功率级开关的数量。不使用续流(Freewheel)的阶段来达成系统的稳定与好的响应，因此可以减少功率级开关的使用(被用在Freewheel阶段的功率级开关)。同时藉由减少功率级开关的数目(尤其是电感两端跨接的功率级开关)，就能够减少开关的导通损(Conduction loss)，藉以达到高效率能量转换的电源管理-H-* I I心/T O本专利技术的又一目的是关于减少导通损，因为不使用续流(Freewheel)技术的原因，因此平均电感电流能够较先前技艺的技术为降低。本专利技术的又一目的是关于减少输出涟波电压。本专利技术的又一目的是关于使用至少两个误差放大器分别用于反应两个输出的负载情形，来达到良好的稳压状况以达到稳定的多输出电压。因此,本专利技术系关于一种单电感双输出电源转换器，包括一功率级电路，包括一电感、一第一输出端与一第二输出端；一第一误差放大器，I禹接该第一输出端，用以输出一第一误差信号；一第二误差放大器，I禹接该第二输出端，用以输出一第二误差信号；一电流侦测电路，用以侦测该电感上的一端的电流并输出一第一信号；以及比较单元，是用以接收该第一误差信号、该第二误差信号与该第一信号，且将该第一误差信号与该第二误差信号相加，以产生一第三误差信号，进而将该第一信号个别比较该第一误差信号、该第二误差信号与该第三误差信号，以分别产生一第一比较信号、一第二比较信号与一第三比较信号。其中，该功率级电路依据该第一、第二及第三比较信号决定其能量传递路径。本专利技术是关于一种一种用于单电感双输出电源转换器的驱动方法，包括产生一第一误差信号、一第二误差信号与一第一信号；将该第一误差信号与该第二误差信号相加，以产生一第三误差信号；以及将该第一信号分别与该第一误差信号、该第二误差信号与该第三误差信号相比较，以分别产生一第一比较信号、一第二比较信号与一第三比较信号。为使贵审查委员对于本专利技术的结构目的和功效有更进一步的了解与认同，兹配合图标范例详细说明如后。 附图说明图I的架构是显示本专利技术的单电感双输出电源转换器10的一实施例；图2A是显示根据本专利技术的一实施例的功率级电路113 ；图2B是显示本专利技术图二 A的四种能量输出路径的斜率的示意图；图3是显示根据本专利技术的一实施例的能量传递顺序图；图4A/B是显示能量传递为路径(I)—路径(3)—路径⑷一路径(2)的详细的电流模式变换情形；图5A/B是显示能量传递顺序为路径(3)—路径(I)—路径(2)—路径(4)的详细的电流模式变换情形；图6是显示根据本专利技术的一实施例的逻辑装置111 ;以及 图7A/B是用于说明本专利技术的遮蔽(Bypass)能量转换路径的机制。主要组件符号说明M1 M4 开关10 单电感双输出电源转换器101 电感102 误差放大器103 误差放大器104 加法器105 电流侦测电路106 斜率补偿装置107 109 比较器110 模式切换电路IlOa 比较器111 逻辑装置112 驱动器113 功率级电路114 比较单元115 加法器601 603 正反器604 605 解码器606 多工器具体实施例方式图I的架构是显示本专利技术的单电感双输出电源转换器10的一实施例。该单电感双输出电源转换器10包括一功率级电路113,包括一本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种单电感双输出电源转换器,包括 一功率级电路，包括一电感、一第一输出端及一第二输出端； 一第一误差放大器，I禹接所述第一输出端，用以输出一第一误差信号； 一第二误差放大器，耦接所述第二输出端，用以输出一第二误差信号； 一电流侦测电路，用以侦测所述电感上的一端的电流并输出一第一信号；以及比较单元，耦接所述功率级电路及所述电流侦测电路，以接收所述第一误差信号、所述第二误差信号与所述第一信号，且将所述第一误差信号与所述第二误差信号相加，以产生一第三误差信号，进而将所述第一信号个别比较所述第一误差信号、所述第二误差信号与所述第三误差信号，以分别产生一第一比较信号、一第二比较信号与一第三比较信号。其中，所述功率级电路依据所述第一、第二及第三比较信号决定其能量传递路径。2.根据权利要求I所述的单电感双输出电源转换器，还包括一模式切换电路，用以接收与比较所述第一误差信号与所述第二误差信号，以产生一切换信号。3.根据权利要求2所述的单电感双输出电源转换器，还包括一逻辑装置，用以接收所述第一、第二与第三比较信号以产生一第一组路径信号及一第二组路径信号。4.根据权利要求3所述的单电感双输出电源转换器，其中，所述逻辑装置依据所述切换信号选择所述第一组路径信号及所述第二组路径信号二者其中之一。5.根据权利要求3所述的单电感双输出电源转换器，所述逻辑装置进一步包括 至少三个正反器，用以接收与记录所述第一、第二与第三比较信号； 至少二个解码器，用以接收由所述至少三个正反器所输出的所述第一、第二与第三比较信号，并输出所述第一组及第二组路径信号；以及 一多工器，根据所述切换信号，选择所述第一组路径信号及所述第二组路径信号二者其中之一。6.根据权利要求5所述的单电感双输出电源转换器，其中，所述正反器是D型正反器。7.根据权利要求5所述的单电感双输出电源转换器，还包括一驱动器，耦接所述逻辑装置，所述驱动器接收所述第一组路径信号及所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈科宏，李昱辉，王士荣，杨耀沂，林盈熙，
申请(专利权)人：瑞昱半导体股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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