一种单电感双输出开关变换器双环电压型pfm控制装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及电力电子设备，尤其是一种单电感双输出开关变换器的控制装置。
【背景技术】
[0002]随着智能手机、平板电脑等电子产品的广泛普及，用户对为电子产品供电电源的体积、负载范围以及效率的要求越来越高。研宄表明，单电感双输出开关变换器能为智能手机、平板电脑等电子产品提供两路独立的供电电源，减少电感及控制芯片的数量，有效地减小电源体积，降低电源成本，提高转换效率，从而受到学术界和工业界越来越多的关注。对于同一个单电感双输出开关变换器，不同的控制方法使得变换器具有不同的瞬态和稳态性會K。
[0003]基于脉冲宽度调制(pulse width modulat1n, PWM)的控制是最为常见的单电感双输出开关变换器控制方法，如传统的电压型控制单电感双输出开关变换器、差模-共模电压型PWM控制单电感双输出开关变换器和平均电流控制单电感双输出变换器等。上述基于PWM的控制思想是:将变换器输出电压或电流与基准电压进行比较，得到的误差信号经过误差放大器补偿后生成控制电压，并将控制电压与固定频率的锯齿波进行比较，获得高、低电平的脉冲控制信号，再通过驱动电路控制开关管的导通和关断，实现开关变换器输出电压的调节。基于脉冲宽度调制的控制，实现简单，但因采用固定频率的锯齿波作为调制波，具有输入瞬态响应慢、负载瞬态响应慢、输出支路之间的交叉影响严重等缺点。
[0004]与含有固定频率锯齿波的PWM控制相比，采用脉冲频率调制(pulse frequencymodulat1n, PFM)控制的开关变换器开关频率可调节，具有输入瞬态响应快，负载瞬态响应快等特点。电压型恒定导通时间控制和电压型恒定关断时间控制是两种较为常见的电压型PFM控制方法，其中电压型恒定导通时间控制的基本思想是:开关周期开始时，开关管导通，变换器输出电压上升；经过恒定导通时间后，开关管关断，输出电压下降，当其下降至基准电压时，开关管再次导通，开始新的开关周期。传统的PFM方法直接运用到单电感双输出开关变换器时，由于变换器中存在两条输出支路和多个开关管，使得变换器输出支路之间的交叉影响严重，负载跳变时变换器易失稳，不能正常工作。
【实用新型内容】
[0005]本实用新型的目的是提供一种单电感双输出开关变换器的控制装置，使之同时具有很好的瞬态响应和较低的交叉影响，适用于多种拓扑结构的单电感双输出开关变换器。
[0006]本实用新型的目的是通过如下的手段实现的。
[0007]一种单电感双输出开关变换器双环电压型PFM控制装置，由第一电压检测电路VS1、第二电压检测电路VS2、第一电压控制器VCM1、第二电压控制器VCM2、第一比较器CMP1、第二比较器CMP2、减法器SUB、触发器RS、定时器CT、反相器NOR以及第一驱动电路DR1、第二驱动电路DR2、第三驱动电路DR3组成，其中:第一电压检测电路VSl、第一比较器CMP1、第一驱动电路DRl依次相连；第二电压检测电路VS2、减法器SUB、第二比较器CMP2、触发器RS、第二驱动电路DR2依次相连；触发器RS、反相器NOR以及第三驱动电路DR3依次相连；第一电压检测电路VSl的输出端与第一电压控制器VCMl连接，且VSl与VCMl均连接在第一比较器CMPl输入端；减法器SUB的输出端与第二电压控制器VCM2相连，且SUB与VCM2均连接在第二比较器CMP2输入端，第二比较器CMP2输出端与触发器RS相连；定时器CT与触发器RS相连。
[0008]与现有技术相比，本实用新型的有益效果是:
[0009]一、与现有的基于脉冲宽度调制的单电感双输出开关变换器相比，本实用新型的单电感双输出开关变换器在稳态时，输出电压纹波小。
[0010]二、与现有的基于脉冲宽度调制的单电感双输出开关变换器相比，本实用新型的单电感双输出开关变换器在输入电压发生改变时，能够快速调节主开关管和支路开关管的导通和关断，输出电压超调量小，调节时间短，提高了变换器的瞬态性能。
[0011]三、与现有的基于脉冲宽度调制的单电感双输出开关变换器相比，本实用新型的单电感双输出开关变换器在负载发生改变时，能够快速调节主开关管和支路开关管的导通和关断，输出电压和电感电流超调量小，调节时间短，变换器的瞬态响应性能高，两输出支路之间的交叉影响小，系统稳定性好。
[0012]下面结合附图和【具体实施方式】对本实用新型作进一步详细的说明。
【附图说明】
[0013]图1为本实用新型实施例一的电路结构框图。
[0014]图2为本实用新型实施例一的电压控制器的电路结构框图。
[0015]图3为本实用新型实施例一的电路结构框图。
[0016]图4为本实用新型实施例一的主要工作波形示意图。
[0017]图5为本实用新型实施例一和差模-共模电压型PWM控制的单电感双输出开关变换器在a输出支路负载突变时的瞬态时域仿真波形。
[0018]图6为本实用新型实施例一和差模-共模电压型PWM控制的单电感双输出开关变换器在b输出支路负载突变时的瞬态时域仿真波形。
[0019]图7为本实用新型实施例一和差模-共模电压型PWM控制的单电感双输出开关变换器在输入电压突变时的瞬态时域仿真波形。
[0020]图8为本实用新型实施例二的电压控制器的电路结构框图。
[0021]图9为本实用新型实施例三的电路结构框图。
[0022]图2中:(a)为本实用新型实施例一的第一电压控制器VCMl的电路结构框图；(b)为本发明实施例一的第二电压控制器VCM2的电路结构框图。
[0023]图5中:(a)为本实用新型实施例一在a输出支路负载突变时的瞬态响应波形；(b)为差模-共模电压型PWM控制单电感双输出开关变换器在a输出支路负载突变时的瞬态响应波形。
[0024]图6中:(a)为本实用新型实施例一在b输出支路负载突变时的瞬态响应波形；(b)为差模-共模电压型PWM控制单电感双输出开关变换器在b输出支路负载突变时的瞬态响应波形。
[0025]图7中:(a)为本实用新型实施例一在输入电压突变时的瞬态响应波形；(b)为差模-共模电压型PWM控制单电感双输出开关变换器在输入电压突变时的瞬态响应波形。
[0026]图8中:(a)为本实用新型实施例二的第一电压控制器VCMl的信号流图；(b)为本发明实施例二的第二电压控制器VCM2的信号流图。
【具体实施方式】
[0027]下面通过具体的实例并结合附图对本实用新型做进一步详细的描述。
[0028]实施例一:
[0029]图1示出，本实用新型的一种【具体实施方式】为:单电感双输出开关变换器双环电压型PFM控制装置，主要由第一电压检测电路VSl、第二电压检测电路VS2、第一电压控制器VCMl、第二电压控制器VCM2、第一比较器CMP1、第二比较器CMP2、减法器SUB、触发器RS、导通定时器CT、反相器NOR以及第一驱动电路DR1、第二驱动电路DR2、第三驱动电路DR3组成。第一电压检测电路VSl用于检测输出电压Vm的值，第二电压检测电路VS2用于检测输出电压Vtjb的值；第一电压控制器VCMl用于获取电压控制信号Vcl，第二电压控制器VCM2用于获取电压控制信号ν?;减法器SUB用于得到两输出电压的差模信号；第一比较器CMPl用于得到控制主开关管导通和关断的脉冲信号Vpl，脉冲信号Vpl经由第一驱动电路DRl控制主开关管的导通和关断，第二比较器CMP2用于得到控制支路开关管导通的窄脉冲信号Vs;定时器CT的输出端信号与Vs经过触发器RS产生固定时间间隔的控制脉冲信号，经由第二驱动电路DR2控制支路开关管的导通与关断，其中两输出支路开关管的控制时序是互补的。
[0030]图2示出，本例的第一电压控制器VCMl为:存在误差放大器EAl，参考电压Vrefl与信号Vm分别作为误差放大器EAl的输入，误差放大器EAl的输出即为电压控制信号V。1;本例的第二电压控制器VCM2为:存在误差放大器ΕΑ2，参考电压VMf2与信号V dif分别作为误差放大器EA2的输入，误差放大器EA2的输出即为电压控制信号Vc2。
[0031]本例采用图3的装置，可方便、快速地实现上述控制方法。图3示出，本例的单电感双输出开关变换器双环电压型PFM控制装置，由变换器TD和开关管S1、Sa、Sb的控制装置组成。图4为输出电压Vm、输出电压νΛ、信号Vdif、控制信号Vca、控制信号Ve2、时间t、电感电流信号^及驱动信号之间的关系示意图。
[0032]本例的装置其工作过程和原理是:
[0033]控制装置采用双环电压型PFM控制的工作过程和原理是:图3、图