一种减小单电感双输出变换器输出电压稳态误差的方法及其电路技术

一种减小单电感双输出变换器输出电压稳态误差的方法，当主环误差放大器采用无大电容补偿时，在主环中增设一个电流采样保持电路，其输出的直流电平Vdc与斜坡电压Vramp1叠加求和后产生新的斜坡电压Vramp2再与采样的电感电流信号叠加求和后作为比较器同相输入端的输入电压Vsense，同时将误差放大器的输出Vc叠加上一个直流电平Vdc0得到比较器的反相端输入信号Ve，Ve也是电流采样保持电路的另一个输入信号，此时比较器输出的主级开关控制信号，能够给变换器电感足够的充电时间，从而减小变换器输出电压的稳态误差。

【技术实现步骤摘要】
一种减小单电感双输出变换器输出电压稳态误差的方法及其电路
[0001 ] 本专利技术涉及单电感双输出(SIDO)降压型开关电源变换器，尤其涉及一种减小单电感双输出变换器输出电压稳态误差的方法及其电路。
技术介绍
在SIDO电路中，通常希望电路在对负载突变做出快速响应的同时，尽可能减小输出电压的稳态误差。在传统的SIDO降压型开关电源变换器的主级控制环路当中，由于误差放大器采用了含有大电容的PI补偿，如图1所示，电路的瞬态响应很慢。采用无大电容补偿的低增益误差放大器，可以带来两点好处:一是瞬态响应快；二是减少了一个大电容，芯片面积会大大减少。但考虑到系统的稳定性，必须降低误差放大器的增益。低增益的误差放大器会使输出电压的稳态误差变得较大，主要原因有以下两点:一是当负载电流增加，主环增益较小，对输出电压的下降无法灵敏地检测出来；二是当负载电流增加，主环比较器的同相输入端信号Vsense增加，导致主级开关控制信号占空比减小，由于误差放大器增益较低，无法产生足够的输出电压来调节占空比，这样就造成了比较大的电路输出电压稳态误差。
技术实现思路
本专利技术针对在SIDO主级控制回路中采用了无大电容补偿的低增益误差放大器而造成大的输出电 压稳态误差这一缺陷，为了减小稳态误差，提供了一种减小单电感双输出变换器输出电压稳态误差的方法及其电路，在主环中增加了减小稳态误差的控制电路，大大提高了输出电压的精度。本专利技术米用的具体技术方案如下:一种减小单电感双输出变换器输出电压稳态误差的方法，单电感双输出变换器的控制电路中，主环采用峰值电流环模式，决定变换器两路负载电流之和，即流过变换器电感L的总电流平均值Iy次环采用电压模式，决定电感电流Il在两路输出中的分配，主环设有误差放大器、比较器、触发器和驱动和死区控制电路，误差放大器同相端输入参考电压Vkefi，反相端输入0.4X (Vol+Vo2)，V01, V02分别是变换器的两路输出电压，误差放大器的输出V。连接比较器的反相输入端,斜坡电压Vrampl与米样的电感电流IA信号叠加求和后连接比较器的同相输入端，比较器的输出和时钟信号分别输入触发器，触发器的输出连接驱动和死区控制电路的输入，驱动和死区控制电路输出信号PG控制主级开关的通断，其特征在于:当主环误差放大器采用无大电容补偿的低增益误差放大器时，在主环中增设一个电流采样保持电路，该电流采样保持电路的一个输入信号为采样的电感电流IJs信号，电流采样保持电路输出的直流电平Vd。与斜坡电压Vmp1叠加求和后产生新的斜坡电压Vramp2再与采样的电感电流IJs信号叠加求和后作为比较器同相输入端的输入电压Vsense,同时将误差放大器的输出V。叠加上一个直流电平Vtkci得到比较器的反相端输入信号I，该信号I也是电流采样保持电路的另一个输入信号，所叠加直流电平Vtkci应满足比较器反相端输入信号值Ve等于变换器满负载时比较器同相端输入信号Vsense的最大值\，Vp的值随负载变化，变换器满负载时达到最大，Vsense=Vp-Vc,此时比较器输出的信号经过D触发器和驱动和死区控制电路输出的主级开关控制信号PG，能够给变换器电感足够的充电时间，从而减小变换器输出电压的稳态误差；上述方法中所增设的电流采样保持电路包括控制信号V1和V2产生电路、D触发器使能信号EN产生电路、电感电流采样保持选通信号S1和S2产生电路、直流电平Vd。产生电路和在斜坡电压Vmp1上叠加直流电压Vd。叠加求和后产生新的斜坡电压Vramp2的电路；控制信号V1和V2产生电路包括四个D触发器DO、Dl、D2、D3，两个与非门NANDl、NAND2，触发器DO的输入端D与输出端&短接并连接与非门NANDl的一个输入端，与非门NANDl的另一个输入端连接时钟信号CLK，与非门NANDl的输出端连接触发器DO的时钟端，触发器DO的输出端Q分别连接触发器Dl、D2的使能端，触发器Dl的输入端D与输出〗u D短接并连接触发器D2的时钟端，触发器Dl的输出端Q空接，与非门NAND2的一个输入端连接触发器D2的输入端D和输出端&，与非门NAND2的另一个输入端连接时钟信号CLK，与非门NAND2的输出端连接触发器Dl的时钟端，触发器D2的输出端Q连接触发器D3的使能端并作为控制信号V2的输出端，触发器D3的时钟端连接时钟信号CLK，触发器D3的输入端D与输出端&短接，触发器D3的输出端Q为控制信号V1的输出端；D触发器使能信号EN产生电路包括两个比较器C0MP1、C0MP2和一个同或门，比较器C0MP1、C0MP2的同相端分别连接电压信号Vh和\，比较器C0MP1、C0MP2的反相端互连并连接变换器的两路输出电压差Vtll-Vtl2, Vh和\均选取为(Vtjl-VJ X (I ±2%)，比较器COMPl和C0MP2的输出分别连接 同或门的两个输入端，同或门的输出端产生使能信号EN连接至控制信号V1和V2产生电路中触发器DO的使能端；电感电流采样保持选通信号S1和S2产生电路包括两个或门0R1、0R2，与门AND，非门N0T，或门ORl的两个输入端分别连接主级开关控制信号PG及控制信号V2，或门ORl的输出连接与门AND的一个输入端，与门AND的另一个输入端连接控制信号V1，与门AND的输出连接或门0R2的一个输入端，或门0R2的另一个输入端连接使能信号EN，或门0R2的输出连接非门NOT的输入端并作为选通信号S1输出端，非门NOT的输出端为选通信号S2输出端；直流电平Vic产生电路包括控制开关K1、K2、K3，电容Q、C2，运算放大器、缓冲器，控制开关K1的一端连接电感电流IJs信号，控制开关K1的另一端连接电容C1的一端并通过控制开关K2接地，电容C1的另一端与运算放大器的反相端、电容C2的一端以及控制开关K3的一端连接，电容C2和控制开关K3的另一端与运算放大器的输出端及缓冲器的输入端连接在一起，运算放大器的同相端接地，控制开关1、K2, K3的控制端分别连选通信号Sp S2, S1,接缓冲器的输出与信号\及斜坡电压Vmp1三者叠加求和后产生直流电平Vd。输出；在斜坡电压Vmip1上叠加直流电压Vd。叠加求和后产生新的斜坡电压Vranip2的电路包括电流源1、NMOS管Mn1、Mn2，PMOS管Mp1、Mp2，控制开关K4、K5及电容C3，电流源I的正端连接电源Vdd，电流源I的负端与NMOS管Mni的漏极和栅极以及NMOS管Mn2的栅极连接，NMOS管MN1、MN2的源极接地，NMOS管Mn2的漏极与PMOS管Mpi的漏极和栅极以及PMOS管Mp2的栅极连接，PMOS管MP1、MP2的源极连接电源Vdd，PM0S管Mp2的漏极连接开关K4的一端，开关K4的另一端与开关K5的一端和电容C3的一端连接并作为新的斜坡电压信号Vramp2的输出端，开关K5的另一端和电容C3的另一端连接并连接直流电平Vd。，开关K5、K4的控制端分别连接时钟控制信号CLK及CLK的反信4 ZTk。本专利技术的优点及显著效果:本专利技术针对在SIDO主级控制回路中采用了无大电容补偿的低增益误差放大器而造成大的输出电压稳态误差这一缺陷，增设了电感电流采样保持电路，补偿了输本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种减小单电感双输出变换器输出电压稳态误差的方法，单电感双输出变换器的控制电路中，主环采用峰值电流环模式，决定变换器两路负载电流之和，即流过变换器电感L的总电流平均值IL，次环采用电压模式，决定电感电流IL在两路输出中的分配，主环设有误差放大器、比较器、触发器和驱动和死区控制电路，误差放大器同相端输入参考电压VREF1，反相端输入0.4×(Vo1+Vo2)，V01、V02分别是变换器的两路输出电压，误差放大器的输出Vc连接比较器的反相输入端，斜坡电压Vramp1与采样的电感电流ILRS信号叠加求和后连接比较器的同相输入端，比较器的输出和时钟信号分别输入触发器，触发器的输出连接驱动和死区控制电路的输入，驱动和死区控制电路输出信号PG控制主级开关的通断，其特征在于：当主环误差放大器采用无大电容补偿的低增益误差放大器时，在主环中增设一个电流采样保持电路，该电流采样保持电路的一个输入信号为采样的电感电流ILRS信号，电流采样保持电路输出的直流电平Vdc与斜坡电压Vramp1叠加求和后产生新的斜坡电压Vramp2再与采样的电感电流ILRS信号叠加求和后作为比较器同相输入端的输入电压Vsense，同时将误差放大器的输出Vc叠加上一个直流电平Vdc0得到比较器的反相端输入信号Ve，该信号Ve也是电流采样保持电路的另一个输入信号，所叠加直流电平Vdc0应满足比较器反相端输入信号值Ve等于变换器满负载时比较器同相端输入信号Vsense的最大值Vp，Vp的值随负载变化，变换器满负载时达到最大，Vsense=Vp?Vc，此时比较器输出的信号经过D触发器和驱动和死区控制电路输出的主级开关控制信号PG，能够给变换器电感足够的充电时间，从而减小变换器输出电压的稳态误差。...

【技术特征摘要】
1.一种减小单电感双输出变换器输出电压稳态误差的方法，单电感双输出变换器的控制电路中，主环采用峰值电流环模式，决定变换器两路负载电流之和，即流过变换器电感L的总电流平均值Iy次环采用电压模式，决定电感电流L在两路输出中的分配，主环设有误差放大器、比较器、触发器和驱动和死区控制电路，误差放大器同相端输入参考电压VKEF1，反相端输入0.4X (V0l+V02)，U02分别是变换器的两路输出电压，误差放大器的输出V。连接比较器的反相输入端，斜坡电压Vrampl与采样的电感电流IJs信号叠加求和后连接比较器的同相输入端，比较器的输出和时钟信号分别输入触发器，触发器的输出连接驱动和死区控制电路的输入，驱动和死区控制电路输出信号PG控制主级开关的通断，其特征在于:当主环误差放大器采用无大电容补偿的低增益误差放大器时，在主环中增设一个电流采样保持电路，该电流采样保持电路的一个输入信号为采样的电感电流IJs信号，电流采样保持电路输出的直流电平Vd。与斜坡电压Vrampl叠加求和后产生新的斜坡电压Vmp2再与采样的电感电流IljRs信号叠加求和后作为比较器同相输入端的输入电压Vs6ns6,同时将误差放大器的输出V。叠加上一个直流电平Vdetl得到比较器的反相端输入信号Ve，该信号Ve也是电流采样保持电路的另一个输入信号，所叠加直流电平Vtkci应满足比较器反相端输入信号值Ve等于变换器满负载时比较器同相端输入信号Vsmsej的最大值Vp, Vp的值随负载变化,变换器满负载时达到最大，vs6ns6=vp-v。，此时比较器输出的信号经过D触发器和驱动和死区控制电路输出的主级开关控制信号PG，能够给变换器电感足够的充电时间，从而减小变换器输出电压的稳态误差。2.根据权利要求1所述方法中所增设的电流采样保持电路，其特征在于:包括控制信号V1和V2产生电路、D触发器使能信号EN产生电路、电感电流采样保持选通信号S1和S2产生电路、直流电平Vd。产生电路和在斜坡电压Vmp1上叠加直流电压Vd。叠加求和后产生新的斜坡电压Vmip2的电路； 控制信号％和％产生电路包括四个D触发器D0、D1、D2、D3，两个与非门NAND1、NAND2，触发器DO的输入端D与输出端&短接并连接与非门NANDl的一个输入端，与非门NANDl的另一个输入端连接时钟信号CLK，与非门NANDl的输出端连接触发器DO的时钟端，触发器DO的输出端Q分别连接触发器Dl、D2的使能端，触发器Dl的输入端D与输出端^短接并连接触发器D2的时钟端，触发器Dl的输出端Q空接，与非门NAND2的一个输入端连接触发器D2的输入端D和输出端&，与非门NAND2的另一个输入端连接时钟信号CLK，与非门NAND2的输出端连接触发器Dl的时...

【专利技术属性】
技术研发人员：陆生礼，肖哲飞，于花，张力文，钱钦松，孙伟锋，时龙兴，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：