专利名称：用于控制单电感器双输出dc/dc转换器的系统和方法
技术领域：
本发明涉及DC/DC转换器，且更具体地涉及单电感器双输出DC/DC转换器。背景单电感器双输出DC/DC转换器使得能够使用单个电感器来获得双经调节输出电 压。与使用双电感器的转换器相比，单电感器双输出DC/DC转换器具有高效率、低成本和较 小的尺寸。DC/DC转换器的电感器尺寸可以相当的大。通过在DC/DC转换器内仅使用单个 电感器来生成两个输出电压轨，转换器的总尺寸可大大减小由此使得电路能够实现在单个 功率模块中。在一个实施例中，使用总共10安负载电流的系统提供一种稳定结构，且能够 实现93. 5%的总效率峰值。单电感器双输出转换器可用在诸如太阳能应用之类的需要大输 入电压变化的系统中。太阳能应用与空间有限应用的不同之处在于，在太阳能系统中，需要 若干降压转换器来向系统提供来自从太阳能电池板的输出获取的高变化DC电压的偏压。 如果仅使用单个电感器来处理这项工作，将大大降低系统的总尺寸和成本。使用80伏输入 电压和达到50毫安负载电流的太阳能应用实施例具有优于常规线性调节方案的总效率。概述如本文所披露和描述的，本发明包括DC/DC转换器，其包括响应于输入电压生成 至少两个输出电压的电压调节电路。电压调节电路还包括被连接成接收输入电压的多个主 开关。连接多个辅助开关以提供至少两个输出电压。单个电感器连接在多个主开关和多个 辅助开关之间。双输出PWM控制器响应于来自第一输出电压的第一反馈电压利用第一控制 回路提供第一 PWM控制信号以控制多个主开关的操作，并且响应于来自第二输出电压的第 二反馈电压利用第二控制回路提供第二 PWM控制信号以控制多个辅助开关的操作。
为了更全面地理解，现参考以下结合附图进行的描述，在附图中图1是用于高电流空间有限应用的DC/DC转换器的示意图；图2是示出对于在图1的DC/DC转换器的每个轨上达5安负载的系统效率数据的 表；图3是用于诸如太阳能应用之类的高输入电压变化系统的DC/DC转换器的示意 图；图4是示出图3的DC/DC转换器的系统效率的表；图5示出用于控制图1和3的DC/DC转换器的操作的第一控制方案的示意图；图6是描述图5的控制方案的操作的流程图7示出用于控制图1和3的DC/DC转换器的第二控制方案；以及图8是描述图7的DC/DC转换器控制方案的操作的流程图。
具体实施例方式现在参考附图，其中在全部附图中相同的附图标记用来指代相同的元件，说明和 描述了用于控制单电感器双输出DC/DC转换器的系统和方法的多个视图和实施例，还描述 了其它可能的实施例。这些附图不一定是按比例绘制的，而且仅为说明目的起见，在某些实 例中有几处已将附图放大和/或简化。本领域普通技术人员将可理解基于可能实施例的以 下示例的许多可能应用和变型。单电感器双输出DC/DC转换器使得能够使用单个电感器来获得双经调节输出电 压。这提供了一种与利用双电感器的转换器相比高效率、较低成本和较小尺寸的DC/DC转 换器。通常，DC/DC转换器的电感器尺寸可以相当的大。通过在DC/DC转换器内仅使用单个 电感器来生成两个输出电压轨，DC/DC转换器的总尺寸可大大减小，使得电路能够实现在单 个功率模块中。在一个实施例中，使用总共10安负载电流(每个输出处5安)的系统提供 一种稳定结构，且能够实现93. 5%的总效率峰值。单电感器双输出转换器还可用在诸如太 阳能应用之类的需要大输入电压变化的系统中。太阳能应用与空间有限应用的不同之处在 于，在太阳能系统中，需要若干DC/DC降压转换器来向系统提供来自从太阳能电池板的输 出获取的高变化DC电压的偏压。如果仅使用单个电感器来处理这项工作，将大大降低系统 的总尺寸和成本。在使用80伏输入电压和达到50毫安负载电流的太阳能应用实施例中， 总效率优于常规线性调节方案。现在参考图1，示出在高电流空间有限应用中的控制系统的实现。将18伏输入电 压V输入(VIN)施加在输入电压节点102上。电容器104连接在节点102与地之间。由第 一开关晶体管106和第二开关晶体管110构成的主开关连接在节点102和地之间。晶体管 106是N沟道晶体管，该N沟道晶体管具有连接在节点102和相节点108之间的漏/源路 径。第二开关晶体管110包括N沟道晶体管，该N沟道晶体管具有连接在节点108和地之 间的漏/源路径。电感器112连接在节点108与节点114之间。辅助开关晶体管116和118连接在第一输出电压节点120和第二输出电压节点 122之间。第一辅助开关晶体管116具有连接在节点120与节点114之间的漏/源路径。 第二辅助开关晶体管118具有连接在节点114与节点122之间的漏/源路径。辅助开关晶 体管116和118中的每一个包括N沟道晶体管。电容器IM连接在第一输出电压节点120 与地之间。第二电容器1 连接在第二输出电压节点122与地之间。第一负载1 连接至 第一输出电压节点120，并且在130处生成第一反馈信号FBl。第二负载132连接至第二输 出电压节点122，并且在134处生成第二反馈FB2。从负载1 提供的FBl反馈信号130和 从负载132提供的FB2反馈信号134中的每一个都被提供给双输出PWM控制器136。在一 个实施例中，双输出PWM控制器136可包括由英特塞尔美国股份有限公司提供的英特塞尔 ISL8120控制器。双通道输出PWM控制器136包括第一控制回路138和第二控制回路140。第一控 制回路138用于生成与主DC/DC转换器第一开关晶体管106和第二开关晶体管110相关联 的外部驱动器142的PWM控制信号。第二控制回路140响应于FB2控制信号134生成PWM信号。第二控制回路140驱动外部驱动器144，该外部驱动器144驱动辅助开关116和118。 响应于18伏输入电压Vfi5入，输出节点的电压Vfi^ ！ (VOUTl)可等于12伏且电流达5安，而节 点122的输出电压可等于3. 3V伏且电流达5安。来自节点120的Vfi^1电压被提供给第一 控制回路138以控制转换器开关晶体管106和110的占空比。感测V_2(V0UT2)电压并将 其提供给第二控制回路140以控制辅助开关116和118的占空比。在控制回路138和控制 回路140内生成的两个PWM信号的相移是0度，因此第一和第二开关晶体管106和110同 时关闭。现在参考图2，示出图1电路对于每个输出电压节点120和122处达5安负载的系 统效率。总系统效率达10安(每个输出5安)。峰值效率约为93. 5%且DC/DC转换器在 整个负载范围上维持良好效率。DC/DC转换器的开关频率接近500kHz。现在参考图3，示出示意性用于具有高输入电压变化的高电压低电流系统的系统。 将20V至80V的输入电压V· (VIN)施加在输入电压节点302上。电容器304连接在节点 302与地之间。由第一开关晶体管306和第二开关晶体管310构成的主开关连接在节点302 和地之间。晶体管306是N沟道晶体管，该N沟道晶体管具有连接在节点302和相节点308 之间的漏/源路径。第二开关晶体管310包括N沟道晶体管，该N沟道晶体管具有连接在 节点308和地之间的漏/源路径。电感器312连接在节点308与节点314之间。辅助开关晶体管316和318连接在第一输出电压节点320和第二输出电压节点 322之间。第一辅助开关晶体管316具有连接在节点320与节点314之间的漏/源路径。 第二辅助开关晶体管318具有连接在节点314与节点322之间的漏/源路径。辅助开关晶 体管316和318中的每一个包括N沟道晶体管。电容器3M连接在第一输出电压节点320 与地之间。第二电容器3 连接在第二输出电压节点322与地之间。第一负载3 连接至 第一输出电压负载320，并且在330处生成第一反馈信号FBl。第二负载332连接至第二输 出电压节点322，并且在334处生成第二反馈FB2。从负载3 提供的FBl反馈信号330和 从负载332提供的FB2反馈信号334中的每一个都被提供给双输出PWM控制器336。在一 个实施例中，双输出PWM控制器336可包括由英特塞尔美国股份有限公司提供的英特塞尔 ISL8120控制器。双通道输出PWM控制器336包括第一控制回路338和第二控制回路340。第一控 制回路338用于生成与主DC/DC转换器开关306和310相关联的外部驱动器342的PWM控 制信号。第二控制回路340响应于FB2控制信号334生成PWM信号。第二控制回路340驱 动外部驱动器344，该外部驱动器344驱动辅助开关316和318。正如所看到的，图3的电路配置类似于先前参考图1的高电流空间有限实现描述 的电路配置。在高输入电压变化应用中，在节点302处的输入电压可在20伏至80伏 的范围内。节点320处12伏的输出电压Vfi^1 (VOUTl)被感测并馈送至第一电流控制回路 338以控制转换器开关306和310的占空比。节点322处约3. 3伏的输出电压Vfi^2 (V0UT2) 被感测并馈送至控制辅助开关316和318的占空比的第二控制回路340。图4包括示出对于50毫安输出电流If俞出JIOUTDJO毫安If俞出2(IOUT2)电流或 不同的输入电压Vfi^ (VIN)测试的总系统效率的表。在图3的实现中，输入电压Vfi5入可在 20伏至80伏的范围中。第一输出电压Vfi^ JVOUTl)将约为12伏且输出电流为50毫安。 第二输出电压Vfi^2 (V0UT2)将约为3伏且输出电流为20毫安。
现在参考图5，示出关于双输出PWM控制器的控制回路的进一步细节。如前所述， 双输出DC/DC转换器包括输入电压节点502，输入电压(VIN)被施加至该输入电压节点 502。电容器504连接在输入电压节点502与地之间。主开关晶体管由连接在节点502和 地之间的晶体管506和508构成。晶体管506包括N沟道晶体管，该N沟道晶体管具有连 接在节点502和节点510之间的漏/源路径。晶体管508包括N沟道晶体管，该N沟道晶 体管具有连接在节点510和地之间的漏/源路径。晶体管506和508的栅极从外部驱动器 512接收驱动信号，该外部驱动器512响应于来自双输出PWM控制器514的PWM控制信号。电感器516连接在节点510与节点518之间。一对次要晶体管开关522和525连 接在第一输出电压节点！ (VOUTl) 524和第二输出电压节点VfM2 (V0UT2) 526之间。晶体 管522包括N沟道晶体管，该N沟道晶体管具有连接在节点518和节点5 之间的漏/源 路径。晶体管525包括N沟道晶体管，该N沟道晶体管具有连接在节点5M和节点518之 间的漏/源路径。晶体管525包括N沟道晶体管，该N沟道晶体管具有连接在节点518和 节点5 之间的漏/源路径。电容器5 连接在节点5 与地之间。电容器530连接在节 点5 与地之间。晶体管522和525的栅极被连接成从外部驱动器512和532接收驱动器 信号，该外部驱动器512和532响应于从双输出PWM控制器514提供的PWM控制信号生成 驱动器信号。第一和第二负载534和536分别连接至输出电压节点和Vfi^2526。电压感测电路538监测来自节点524的输出电压以生成FB2控制信号。电压感 测电路540监视节点5 处的输出电压以生成第二电压反馈信号FBI。双输出PWM控制器 514从电压感测电路538和540中的每一个接收反馈控制信号FBl和FB2。FBl信号被提供 给第一控制回路M2。第一控制回路542包括误差放大器M4，该误差放大器544的反相输 入连接至FBl输入引脚且其非反相输入连接成从电压源546接收基准电压VKEF。误差放大 器544将反馈电压与基准电压进行比较以在节点548处生成误差电压信号(COMP)。在输出 COMPl引脚处提供误差放大器544的输出，该输出被提供给相关联的比例积分微分(PID)补 偿网络550。PID网络550在误差放大器M4向输入FBl引脚提供回路补偿的反馈回路中。误差放大器544的输出还与比较器552的非反相输入相连。比较器522将来自误 差放大器544的COMP信号与提供给比较器552的反相输入的斜率补偿斜坡信号进行比较。 当COMP信号超过比较器552的输入处的斜坡信号时，比较器552确定PWMl输出信号的占 空比并将控制输出提供给PWM调制器554。PWM调制器554生成反相器513的PWM控制信 号，该反相器513的输出连接至外部驱动器512使得外部驱动器512可驱动主开关506和 508。结果，由外部驱动器512提供的栅驱动信号对于开关506和508将是互补的。负反馈 回路确保Vfi^1节点524的电压调节。当Vfi^1电压增加时，反馈回路将迫使开关506较短 的导通时间。这将导致较少的能量通过电感器516传送，且节点5M处的输出电压Vfi^ i将 下降到稳定状态值。第二控制回路556用于控制包括晶体管522和525的辅助开关的导通和截止时 间。第二控制回路556以与参考控制回路542描述相同的方式操作。控制回路556内的元 件以类似方式操作且因此使用相似的附图标记。由于控制回路以类似的方式操作，所以晶 体管522和525的栅驱动信号也将是互补的。当节点5 处的Vfi^2轨电压增加时，负反馈 控制回路将迫使晶体管525较短的导通时间和晶体管开关522更长的导通时间。这将导致 较少的能量传送至节点5 处的Vfi^2轨，且该电压将下降到稳定状态值。因为两个信道的PWM相移是0度，所以主晶体管开关506和辅助晶体管开关522的截止信号是同步的。现在参考图6，示出描述多信道PWM控制器的控制回路的操作的流程图。最初，在 步骤602感测输出电压Vfi^ (VOUT)。在步骤604，所感测的输出电压作为反馈提供给控制 IC。在步骤606，在控制回路的误差放大器M4内，将输出电压Vfi^与基准电压Vkef进行比 较。在步骤608，这用于生成误差电压/COMP信号。在步骤610，将COMP信号提供给PID补 偿网络以在误差放大器M4内提供反馈补偿。在步骤612，还通过比较器552将COMP信号 与斜率补偿斜坡信号进行比较。在步骤614，这种比较的结果用于生成提供给PWM调制器 554的PWM控制信号。在步骤616，PWM调制器554生成PWM控制信号，在步骤618，该PWM 控制信号由外部驱动器电路使用以生成驱动信号。在步骤620，提供给各开关晶体管的驱动 信号的切换用于生成相关联的输出电压。对于每个输出电压轨，每个控制回路以类似的方 式操作。现在参考图7，示出用于多通道PWM控制器的控制回路的交流模式控制方法。如前 所述，双输出DC/DC转换器包括输入电压节点702，输入电压(VIN)被施加至该输入电 压节点702。电容器704连接在输入电压节点702与地之间。主开关晶体管由连接在节点 702和地之间的晶体管706和708构成。晶体管706包括N沟道晶体管，该N沟道晶体管具 有连接在节点702和节点710之间的漏/源路径。晶体管708包括N沟道晶体管，该N沟 道晶体管具有连接在节点710和地之间的漏/源路径。晶体管706和708的栅极从外部驱 动器712接收驱动信号，该外部驱动器712响应于来自双输出PWM控制器714的PWM控制 信号。电感器716连接在节点710与节点718之间。一对次要晶体管开关722和725连 接在第一输出电压节点！ (VOUTl) 724和第二输出电压节点VfM2 (V0UT2) 726之间。晶体 管722包括N沟道晶体管，该N沟道晶体管具有连接在节点718和节点7 之间的漏/源 路径。晶体管725包括N沟道晶体管，该N沟道晶体管具有连接在节点7M和节点718之 间的漏/源路径。晶体管725包括N沟道晶体管，该N沟道晶体管具有连接在节点718和 节点7 之间的漏/源路径。电容器7 连接在节点7M与地之间。电容器730连接在节 点7 与地之间。晶体管722和725的栅极被连接成从外部驱动器712和732接收驱动器 信号，该外部驱动器712和732响应于从双输出PWM控制器714提供的PWM控制信号生成 驱动器信号。第一和第二负载734和736分别连接至输出电压节点Vfi^ JM和Vf_2726。电压感测电路738监测来自节点7 的输出电压以生成FB2控制信号。电压感 测电路740监视节点7 处的输出电压以生成第二电压反馈信号FBI。多信道PWM控制器 714从电压感测电路738和740中的每一个接收反馈控制信号FBl和FB2。FBl信号被提供 给第一控制回路742。第一控制回路742包括误差放大器744，该误差放大器744的反相输 入连接至FBl输入引脚且其非反相输入连接成从电压源746接收基准电压VKEF。误差放大 器744将反馈电压与基准电压进行比较以在节点748处生成误差电压信号(COMP)。在输出 COMPl引脚处提供误差放大器744的输出，该输出被提供给相关联的比例积分微分(PID)补 偿网络750。PID网络750在误差放大器744向输入FBl引脚提供回路补偿的反馈回路中。误差放大器744的输出还与比较器752的非反相输入相连。比较器752将来自误 差放大器744的COMP信号与提供给比较器752的反相输入的经修改的斜率补偿斜坡信号 进行比较。图5中描述的方法和图7中描述的电流模式控制方法之间的差别在于具有附加的电感器电流感测网络760，它直接感测穿过电感器716的电感器电流波形。在加法器762 处，所感测的电感器波形与内部的斜率补偿斜坡信号相加。当COMP信号超过比较器752的 输入处的斜坡信号时，比较器752确定PWMl输出信号的占空比并将控制输出提供给PWM调 制器754。PWM调制器7M生成反相器713的PWM控制信号，该反相器713的输出连接至外 部驱动器712使得外部驱动器712可驱动主晶体管开关706和708。结果，由外部驱动器 712提供的栅驱动信号对于开关706和508将是互补的。负反馈回路确保Vfi^工节点7M 的电压调节。当Vfi^1电压增加时，反馈回路将迫使开关706较短的导通时间。这将导致较 少的能量通过电感器716传送，且节点7M处的输出电压Vfi^1将下降到稳定状态值。第二控制回路756用于控制包括晶体管722和725的辅助开关的导通和截止时 间。第二控制回路756以与参考控制回路742描述相同的方式操作。控制回路756内的元 件以类似方式操作且因此使用相似的附图标记。由于控制回路以类似的方式操作，所以晶 体管722和725的栅驱动信号也将是互补的。当节点7 处的Vfi^2轨电压增加时，负反馈 控制回路将迫使开关725较短的导通时间和晶体管开关722更长的导通时间。这将导致较 少的能量传送至节点7 处的Vfi^2轨，且该电压将下降到稳定状态值。因为两个信道的 PWM相移是0度，所以主开关706和辅助开关722的截止信号是同步的。现在参考图8，示出描述DC/DC转换器的每个信道的控制回路的操作的流程图。通 过使用电流模式控制，将减少第一信道输出电流变化至第二信道输出变化的影响，因此可 最小化交叉调制问题。在步骤802，感测输出电压Vfi^ (VOUT)并在步骤804将其作为反馈 提供给控制IC。在步骤806，反馈控制回路742或756将输出电压与基准电压Vkef进行比 较。在步骤808，这被用于误差放大器744来生成比较器电压。在步骤810，响应于比较器 电压，通过PID网络750提供PID补偿回路。另外，在步骤812，通过电流感测网络760感 测穿过电感器716的电感器电流。在步骤814，在加法器762中将感测的电流与斜率补偿 信号斜坡相加。在步骤816，在比较器752中将相加所得的信号与COMP信号进行比较。在 步骤818，比较器752的输出用于生成PWM控制信号，在步骤820该PWM控制信号被提供给 PWM调制器754以生成PWM信号。在步骤822，通过外部驱动器使用所生成的PWM信号来生 成驱动信号，且在步骤拟4辅助和主开关于是可响应于驱动信号生成各种输出电压。利用上述系统，提供用于控制单电感器双输出DC/DC转换器的简单控制方案。系 统展示出高电流和高电压能力，同时超越两个电感器方案减少电路的尺寸和成本，因为仅 需要单个电感器。系统提供良好的总效率且可利用仅包括简单逻辑电路的PWM控制器。本 文描述的单电感器双输出转换器结构可用在诸如功率模块应用之类需要系统集成的空间 有限应用中。该结构尤其用于低电流应用，其中单个电感器的尺寸将小于两个电感器，且在 对于(Vin)、Vfi^ (Vout)、切换频率等相同的稳定状态条件下提供相同的峰值电流。所 述单电感器双输出转换器结构的另一个优点是辅助输出(图5中的Vf_2(VOUt2))不受输 出线电压变化的影响，因为输出仅由电流源馈送。同样通过使用图7中示出的电流模式控 制方案，可减少交叉调节问题(由于负载1电流变化引起的Vs^2(VouU)变化)。本领域的技术人员在得益于本公开内容之后将意识到用于控制单电感器双输出 DC/DC转换器的这种系统和方法提供对单电感器转换器的改进控制。应当理解的是，本文 中的附图和详细描述应被认为是说明性而不是限制方式的，而且不旨在受限于所公开的特 定形式和示例。反之，如所附权利要求所限定地，在不背离本发明的精神和范围的情况下，所包括的是对本领域的普通技术人员而言明显的任何进一步修改、变化、重新排列、替换、 替代物、设计选择以及实施例。因此，旨在使所附权利要求被解释为包含所有这些进一步修 改、变化、重新排列、替换、替代物、设计选择以及实施例。
权利要求
1.一种DC至DC转换器，包括电压调节电路，用于响应于输入电压生成至少两个输出电压，其中所述电压调节电路 还包括连接成接收所述输入电压的多个主开关； 连接成提供所述至少两个输出电压的多个辅助开关； 连接在所述多个主开关和所述多个辅助开关之间的单个电感器； 双输出PWM控制器，所述双输出PWM控制器响应于来自第一输出电压的第一反馈电压 利用第一控制回路提供第一 PWM控制信号以控制所述多个主开关的操作，并且响应于来自 第二输出电压的第二反馈电压利用第二控制回路提供第二 PWM控制信号以控制所述多个 辅助开关的操作。
2.如权利要求1所述的DC至DC转换器，还包括第一驱动器电路，用于响应于所述第一 PWM信号驱动所述多个主开关；以及 第二驱动器电路，用于响应于所述第二 PWM信号驱动所述多个辅助开关。
3.如权利要求2所述的DC至DC转换器，其特征在于，用于驱动所述多个主开关的第 一和第二控制信号是互补的，且用于驱动所述多个辅助开关的第一和第二控制信号是互补 的。
4.如权利要求2所述的DC至DC转换器，其特征在于，所述第一控制回路还包括第一误差放大器，用于将所述第一反馈电压与基准电压进行比较并且响应于此生成第 一误差电压信号；第一比较器，用于将所述第一误差电压信号与斜率补偿信号进行比较并且响应于此生 成第一 PWM控制信号；以及第一 PWM调制器，用于响应于所述第一 PWM控制信号生成第一 PWM信号以驱动所述多 个主开关。
5.如权利要求4所述的DC至DC转换器，其特征在于，所述第二控制回路还包括第二误差放大器，用于将所述第二反馈电压与所述基准电压进行比较并且响应于此生 成第二误差电压信号；第二比较器，用于将所述第二误差电压信号与所述斜率补偿信号进行比较并且响应于 此生成第二 PWM控制信号；以及第二 PWM调制器，用于响应于所述第二 PWM控制信号生成第二 PWM信号以驱动所述多 个辅助开关。
6.如权利要求5所述的DC至DC转换器，还包括在第一反馈回路中连接在所述第一误差放大器的输出和所述第一误差放大器的第一 反馈输入之间的第一成比例积分微分补偿网络；以及在第二反馈回路中连接在所述第二误差放大器的输出和所述第二误差放大器的第一 反馈输入之间的第二成比例积分微分补偿网络。
7.如权利要求5所述的DC至DC转换器，还包括电流感测网络，用于监测穿过所述电感器的电流并生成感测电感器电流波形；以及 至少一个加法器电路，用于通过将所述感测电感器电流波形与斜坡信号相加来生成所 述斜率补偿信号。
8.一种用于单电感器双输出DC至DC转换器的双输出PWM控制器，包括多个反馈输入，每个都来自用于监测所述双输出单电感器DC至DC转换器的输出电压 的网络的输出；第一控制回路，其响应于来自第一反馈输入的第一反馈电压提供第一 PWM信号以控制 所述DC至DC转换器的多个主开关的操作；第二控制回路，其响应于来自第二反馈输入的第二反馈电压提供第二 PWM信号以控制 所述DC至DC转换器的多个辅助开关的操作；与提供所述第一和第二 PWM信号的所述第一和第二控制回路中的每一个相关联的输出ο
9.如权利要求8所述的双输出PWM控制器，其特征在于，所述第一和第二PWM信号实现 第一和第二控制信号的生成，用于驱动所述第一和第二主开关的第一和第二控制信号是互 补的，且用于驱动所述第一和第二辅助开关的第一和第二控制信号是互补的。
10.如权利要求8所述的双输出PWM控制器，其特征在于，所述第一控制回路还包括 第一误差放大器，用于将所述第一反馈电压与基准电压进行比较并且响应于此生成第一误差电压信号；第一比较器，用于将所述第一误差电压信号与补偿信号进行比较并且响应于此生成第 一 PWM控制信号；以及第一 PWM调制器，用于响应于所述第一 PWM控制信号生成第一 PWM信号以驱动所述第一和第二主开关。
11.如权利要求10所述的双输出PWM控制器，其特征在于，所述第二控制回路还包括 第二误差放大器，用于将所述第二反馈电压与所述基准电压进行比较并且响应于此生成第二误差电压信号；第二比较器，用于将所述第二误差电压信号与所述补偿信号进行比较并且响应于此生 成第二 PWM控制信号；以及第二 PWM调制器，用于响应于所述第二 PWM控制信号生成第二 PWM信号以驱动所述第 一和第二辅助开关。
12.如权利要求11所述的双输出PWM控制器，还包括在第一反馈回路中连接在所述第一误差放大器的输出和所述第一误差放大器的第一 反馈输入之间的第一成比例积分微分补偿网络；以及在第二反馈回路中连接在所述第二误差放大器的输出和所述第二误差放大器的第一 反馈输入之间的第二成比例积分微分补偿网络。
13.如权利要求11所述的双输出PWM控制器，还包括在所述第一控制回路中的第一加法器电路，用于通过将与所述DC至DC转换器的电感 器相关联的感测的电感器电流波形与斜坡信号相加来生成第一斜率补偿信号；以及在所述第二控制回路中的第二加法器电路，用于通过将与所述DC至DC转换器的电感 器相关联的感测的电感器电流波形与斜坡信号相加来生成第二斜率补偿信号。
14.一种在双输出单电感器DC至DC电压调节器中提供DC至DC电压调节的方法，包括 以下步骤接收输入电压；监测来自所述电压调节器的多个输出的反馈电压；响应于来自第一输出的第一反馈电压利用第一控制回路提供第一 PWM信号以控制所 述电压调节器的多个主开关的操作；响应于来自第二输出的第二反馈电压利用第二控制回路提供第二 PWM信号以控制多 个辅助开关的操作；响应于所述第一 PWM信号对所述多个主开关进行切换；响应于所述第二 PWM信号对所述多个辅助开关进行切换；以及响应于所述输入电压和所述主开关和所述辅助开关的切换生成至少两个输出电压。
15.如权利要求14所述的方法，其特征在于，还包括以下步骤 响应于所述第一 PWM信号驱动所述多个主开关；以及响应于所述第二 PWM信号驱动所述多个辅助开关。
16.如权利要求14所述的方法，其特征在于，所述提供第一PWM信号的步骤还包括以下 步骤将第一反馈电压与基准电压进行比较；响应于所述第一反馈电压和所述基准电压的比较生成第一误差电压信号； 将所述第一误差电压信号与斜率补偿信号进行比较；响应于所述第一误差电压信号与斜率补偿信号的比较生成第一 PWM控制信号；以及 响应于所述第一 PWM控制信号生成第一 PWM信号以驱动所述多个主开关。
17.如权利要求16所述的方法，其特征在于，所述提供第二PWM信号的步骤还包括以下 步骤将第二反馈电压与基准电压进行比较；响应于所述第二反馈电压和所述基准电压的比较生成第二误差电压信号； 将所述第二误差电压信号与斜率补偿信号进行比较；响应于所述第二误差电压信号与斜率补偿信号的比较生成第二 PWM控制信号；以及 响应于所述第二 PWM控制信号生成第二 PWM信号以驱动所述多个主开关。
18.如权利要求17所述的方法，其特征在于，还包括以下步骤提供在第一反馈回路中连接在所述第一误差放大器的输出和所述第一误差放大器的 第一反馈输入之间的第一成比例积分微分补偿网络；提供在第二反馈回路中连接在所述第二误差放大器的输出和所述第二误差放大器的 第一反馈输入之间的第二成比例积分微分补偿网络；响应于所述第一成比例积分微分补偿网络改变第一反馈电压；以及 响应于所述第二成比例积分微分补偿网络改变第二反馈电压。
19.如权利要求18所述的方法，其特征在于，还包括以下步骤 监测穿过所述电压调节器的电感器的电流；生成关于所述电压调节器的电感器的感测的电感器电流波形；以及 通过将所述感测的电感器电流波形与斜坡信号相加来生成斜率补偿信号。
20.一种太阳能系统，包括 至少一个太阳能电池板；连接至所述至少一个太阳能电池板中的每一个的输出的DC至DC转换器，所述DC至DC转换器包括电压调节电路，用于响应于输入电压生成至少两个输出电压，其中 所述电压调节电路还包括 连接成接收所述输入电压的多个主开关； 连接成提供所述至少两个输出电压的多个辅助开关； 连接在所述多个主开关和所述多个辅助开关之间的单个电感器； 双输出PWM控制器，所述双输出PWM控制器响应于来自第一输出电压的第一反馈电压 利用第一控制回路提供第一 PWM控制信号以控制所述多个主开关的操作，并且响应于来自 第二输出电压的第二反馈电压利用第二控制回路提供第二 PWM控制信号以控制所述多个 辅助开关的操作。
全文摘要
用于控制单电感器双输出DC/DC转换器的系统和方法。一种DC至DC转换器包括响应于输入电压生成至少两个输出电压的电压调节电路。电压调节电路还包括被连接成接收输入电压的多个主开关。连接多个辅助开关以提供至少两个输出电压。单个电感器连接在多个主开关和多个辅助开关之间。双输出PWM控制器响应于来自第一输出电压的第一反馈电压利用第一控制回路提供第一PWM控制信号以控制多个主开关的操作，并且响应于来自第二输出电压的第二反馈电压利用第二控制回路提供第二PWM控制信号以控制多个辅助开关的操作。可将电流模式控制用于每个控制回路以减少交叉调节问题。
文档编号H02M3/158GK102142772SQ201110037370
公开日2011年8月3日 申请日期2011年1月31日 优先权日2010年2月2日
发明者Z·摩苏伊, 秦继峰 申请人:英特赛尔美国股份有限公司