[发明专利]单电感器、多输出、DC-DC转换器

说明书

一种单电感器、多输出、DC‑DC转换器，具有调节电路，所述调节电路控制开关以通过来自DC输入端口的单个电感器交替地对与至少两个DC输出电压相关联的至少两个电容器充电。调节电路确定DC‑DC转换器是以连续导通模式(CCM)还是以非连续导通模式(DCM)操作。在CCM模式中，调节电路调节第一输出电压的充电占空比，并通过缩放第一输出电压占空比来产生调节每个其它输出电压的初始充电占空比。在DCM模式下，调节电路独立调节每个输出电压的充电占空比，并存储要用于相同输出电压的下一个充电时段的每个占空比。调节电路检测并处理欠冲和过冲条件以加速输出端口处的恢复。

技术领域

本发明涉及DC-DC转换器，更具体地，涉及单电感器、多输出、DC-DC转换器。

背景技术

使用单个电感器从单DC输入电压产生两个或更多个不同DC输出电压的单电感器、多输出、DC-DC转换器是已知的，例如，在美国专利No.6,204,651和6,977,447中。

′447专利中的图4示出了单电感器、双输出、DC-DC升压转换器。升压转换器在能量从电池传递到电感器的相位和能量从电感器传递到产生两个DC输出电压的两个电容器之一的相位之间交替。此外，升压转换器在对与第一DC输出电压相关联的第一电容器充电的时段和对与第二DC输出电压相关联的第二电容器充电的时段之间交替，这基于两个DC输出电压中的哪一个相比于其目标电压电平来说相对更加不足。

图′447专利中的图6示出了单电感器、双输出、DC-DC降压转换器。降压转换器在电感器和产生两个DC输出电压的两个电容器之一由电池充电的相位和电感器放电的相位之间交替。此外，降压转换器在对与第一DC输出电压相关联的第一电容器充电的时段和对与第二DC输出电压相关联的第二电容器充电的时段之间交替，这基于两个DC输出电压中的哪一个相比于其目标电压电平来说相对更加不足。

在这两种单电感器、双输出、DC-DC转换器中，两个DC输出电压中的一个被选择为主调节的输出电压，使得对于主调节的输出电压的用于对电感器充电和放电的充电信号的占空比(duty cycle)由转换器的调节模块独立调节。对于另一输出电压的用于对电感器充电和放电的充电信号的初始占空比通过将主调节的输出电压的最近占空比按照基于对两个输出电压不同的目标电压电平的固定比例因子缩放而产生。由此，另一输出电压的调节取决于主调节的输出电压的调节。

虽然′447专利的DC-DC转换器在转换器以连续导通模式(CCM)操作时具有相对低的输出纹波水平，但是当转换器以非连续导通模式(DCM)操作时，这些转换器性能不佳并且具有相对高的输出纹波水平。在CCM模式下，电流持续流过电感。在某些情况下(例如，光输出负载)，电感器电流可能从正到负，然后从负到正，但是，除了电感器电流从正转变为负或从负转变为正的瞬间之外，电流不断流过电感器。另一方面，在DCM模式下，电感器电流将达到零并在不同的时间段内保持为零而不会变为负值。

因此，减小单电感器、多输出、DC-DC转换器中的输出纹波将是有利的。

附图说明

通过示例的方式说明了本发明的实施例，并且本发明的实施例不受附图的限制，附图中相同的附图标记指示类似的元件。图中的元件是为简单和清楚起见示出的，并且不一定按比例绘制。例如，为了清楚起见，可夸大层和区域的厚度。

图1是根据本发明的一个实施例的单电感器、双输出、降压型DC-DC转换器的示意电路图；

图2是图1的DC-DC转换器的操作的流程图；

图3是图1的DC-DC转换器对于输出电压Vout1或Vout2在从CCM模式到DCM模式的转换期间的示例操作的时序图；

图4是图1的DC-DC转换器对于输出电压Vout1或Vout2在过冲(overshoot)条件发生期间的示例操作的时序图；和