[发明专利]一种基于纹波控制的单电感双输出开关电源

说明书

技术领域

本发明涉及开关电源领域，尤其涉及一种基于纹波控制的单电感多输出开关电源。

背景技术

许多电子设备需要提供多个相互独立的电源，这些电子设备要求高效的电源管理系统。单电感多输出（SIMO）降压型DC-DC转换器因其能减少片外元件的使用（特别是片外电感）从而减小电源模块的体积，因此成为一个学术界和产业界热点的研究和发展方向。虽然它能减小电源模块的体积，但也存在着输出纹波较大，效率偏低和交叉调制的问题。对于实际应用的SIMO来说，小纹波、低交叉耦合、高效率和快速瞬态响应是最需要关注的指标。已有技术采用共模电压控制主回路电流环，差模电压控制次级回路电压环的双输出SIMO结构虽然一定程度上可以降低交叉耦合，但是次级回路控制方法复杂，瞬态响应偏慢，用飞电容串在两路输出之间来降低输出纹波的方法又会在一定程度上恶化交调效应。

发明内容

为克服现有技术存在的缺陷，本发明在现有技术基础上，提出了一种基于纹波控制的单电感双输出开关电源（DC-DC转换器），可以简化控制拓扑，提高瞬态响应，降低纹波和交调耦合。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种基于纹波控制的单电感双输出开关电源，其特征是：包括功率级模块、滤波和电压采样模块、次级电压采样模块、次级波纹控制模块、主级电压采样模块、主级控制模块和驱动模块，功率级模块输出连接滤波和电压采样模块，滤波和电压采样模块输出分别连接次级电压采样模块及主级电压采样模块，次级电压采样模块输出连接次级纹波控制模块，主级电压采样模块输出连接主级控制模块，次级纹波控制模块及主级控制模块的输出均连接驱动模块，驱动模块输出连接功率级模块，次级纹波控制模块还输出斜坡补偿电流源I_slope信号给次级电压采样模块；其中：

功率级模块包括作为主功率开关管的PMOS管MP1、作为同步整流开关管的NMOS管MN1、作为次级功率开关管的PMOS管MP2及NMOS管MN2以及电感L，PMOS管MP1的源极连接电源电压Vin，PMOS管MP1的漏极与NMOS管MN1的漏极以及电感L的一端连接在一起，NMOS管MN1的源极接地，电感L的另一端分别连接PMOS管MP2的源极及NMOS管MN2的漏极；

滤波和电压采样模块包括电容C₁、C₂及电阻R₁、R₂、R₃、R₄、R₅和R₆，电容C₁的一端与功率级模块中PMOS管MP2的漏极、电阻R₁以及电阻R₃的一端连接在一起作为一路输出电压V_O1，电容C₁的另一端与电阻R₁的另一端以及电阻R₄的一端连接在一起并接地，电阻R₄的另一端与电阻R₃的另一端连接作为一路采样电压V₁；电容C₂的一端与功率级模块中NMOS管MN2的源极、电阻R₂以及电阻R₅的一端连接在一起作为另一路输出电压V_O2，电容C₂的另一端与电阻R₂的另一端以及电阻R₆的一端连接在一起并接地，电阻R₆的另一端与电阻R₅的另一端连接作为另一路采样电压V₂；