单电感多输出直流-直流变换器、电源芯片及电子设备的制作方法

本技术涉及电子，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。

背景技术：

1、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。

2、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 widthmodulation，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。

3、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

1、本技术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。

2、为达到上述目的，本技术采用如下技术方案：

3、第一方面，提供一种单电感多输出直流-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。

4、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。

5、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。

6、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。

7、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。

8、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。

9、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触发器的输入端与电压端耦合，该d触发器的复位端用于接收该切换控制信号，该d触发器的输出端与该脉冲发生器的输入端耦合，该脉冲发生器具有至少一个输出端，该至少一个输出端用于输出至少一个脉冲信号。上述可能的实现方式中，提供了一种选择电路，通过该选择电路能够使得该多个输出支路按照滚筒式的方式进行充电，同时使用该选择电路还可以降低电路复杂度和面积，以及降低该变换器在系统分析和建模时的复杂度。

10、在第一方面的一种可能的实现方式中，该功率级电路还包括电感，该变换器还包括：电流检测电路，用于对该电感的电流进行不连续检测，以输出检测信号。可选的，该切换控制信号为该检测信号。上述可能的实现方式中，通过该电流检测电路对该电感的电流进行不连续检测，能够保证该变换器在使用过程中的安全性和稳定性；此外，当该切换控制信号为该检测信号时，可以使得该多个选择电路能够按照滚筒式的控制方式对该多个输出支路进行充电。

11、在第一方面的一种可能的实现方式中，该功率级电路还包括主功率管，该切换控制信号为该主功率管对应的最小关断信号。上述可能的实现方式中，当该切换控制信号为该最小关断信号时，可以使得该多个选择电路能够按照滚筒式的控制方式对该多个输出支路进行充电。

12、在第一方面的一种可能的实现方式中，该变换器还包括以下至少一个：低功耗使能电路，过流保护电路。上述可能的实现方式中，通过在该变换器中低功耗使能电路和过流保护电路中的至少一个，能够降低功耗、保证该变换器在使用过程中的安全性。

13、第二方面，提供一种电源芯片，该电源芯片包括如第一方面或第一方面的任一种可能的实现方式所提供的单电感多输出直流-直流变换器。

14、第三方面，提供一种电子设备，该电子设备包括负载、以及如第一方面或第一方面的任一种可能的实现方式所提供的单电感多输出直流-直流变换器，该变换器用于为该负载供电。

15、可以理解地，上述提供的任一种电源芯片或电子设备，其所能达到的有益效果可对应参考上文所提供的单电感多输出直流-直流变换器中的有益效果，此处不再赘述。