[发明专利]单电感双输出开关变换器自适应斜坡补偿装置及方法

权利要求书

1.一种单电感双输出开关变换器自适应斜坡补偿装置，其特征在于，包括第一电压检测电路VS1、第二电压检测电路VS2、第三电压检测电路VS3、电流检测电路IS、定时器CLK、第一驱动电路DR1、第二驱动电路DR2、第三驱动电路DR3、第一斜坡信号发生器SGC1、第二斜坡信号发生器SGC2和峰值电流控制脉冲信号发生器PCC，所述第一电压检测电路VS1用于检测单电感双输出开关变换器的第一输出支路电压，所述第二电压检测电路VS2用于检测单电感双输出开关变换器的第二输出支路电压，所述电流检测电路IS用于检测单电感双输出开关变换器的电感电流，所述第三电压检测电路VS3用于检测单电感双输出开关变换器的输入电压，所述定时器CLK的输出端、第一电压检测电路VS1的输出端、第二电压检测电路VS2的输出端和第三电压检测电路VS3的输出端分别与所述第一斜坡信号发生器SGC1的输入端连接，所述定时器CLK的输出端和第一斜坡信号发生器SGC1的输出端分别与所述第二斜坡信号发生器SGC2的输入端连接，第二斜坡信号发生器SGC2的输出端、第一电压检测电路VS1的输出端、第二电压检测电路VS2的输出端和电流检测电路IS的输出端分别与所述峰值电流控制脉冲信号发生器PCC的输入端连接，峰值电流控制脉冲信号发生器PCC的第一输出端连接所述第一驱动电路DR1，峰值电流控制脉冲信号发生器PCC的第二输出端连接所述第二驱动电路DR2，峰值电流控制脉冲信号发生器PCC的第三输出端连接所述第三驱动电路DR3，第一驱动电路DR1用于驱动单电感双输出开关变换器的主开关管的导通和关断，第二驱动电路DR2用于驱动单电感双输出开关变换器的第一输出支路开关管的导通和关断，第三驱动电路DR3用于驱动单电感双输出开关变换器的第二输出支路开关管的导通和关断；

所述第一斜坡信号发生器SGC1包括第一减法器SUB1、第二减法器SUB2、第三减法器SUB3、第四减法器SUB4、第一比例放大器K1、第二比例放大器K2、第三比例放大器K3、第一加法器SUM1、第二加法器SUM2、乘法器MUL、除法器DIV和采样保持器S/H，其中：

所述第一电压检测电路VS1的输出端和第三电压检测电路VS3的输出端连接第二减法器SUB2的输入端；第二减法器SUB2的输出端连接第一比例放大器K1的输入端，所述第一比例放大器K1的输出端和第三电压检测电路VS3的输出端连接第三减法器SUB3的输入端；第三减法器SUB3的输出端和第二电压检测电路VS2的输出端连接第一加法器SUM1的输入端，第一加法器SUM1的输出端连接第二比例放大器K2；

第三电压检测电路VS3的输出端连接第一减法器SUB1的输入端和第三比例放大器K3的输入端，第三比例放大器K3的输出端和第三电压检测电路VS3的输出端连接第四减法器SUB4的输入端，第四减法器SUB4的输出端和第二电压检测电路VS2的输出端连接第二加法器SUM2的输入端；

第一减法器SUB1的输出端和第二加法器SUM2的输出端连接乘法器MUL的输入端，乘法器MUL的输出端和第二比例放大器K2的输出端连接除法器DIV的输入端，除法器DIV的输出端和定时器CLK的输出端连接采样保持器S/H的输入端，采样保持器S/H的输出端连接所述第二斜坡信号发生器SGC2；

所述第二斜坡信号发生器SGC2包括压控电流源I_in、电容C、第二开关管S₂、第四驱动电路DR4、第四电压检测电路VS4，其中：

所述第四驱动电路DR4的输入端连接所述定时器CLK的输出端，第四驱动电路DR4的输出端连接所述第二开关管S₂的控制端；

所述压控电流源I_in的正极连接所述第一斜坡信号发生器SGC1的输出端、第二开关管S₂的第一端、电容C的第一端和第四电压检测电路VS4的输入端，第四电压检测电路VS4的输出端连接所述峰值电流控制脉冲信号发生器PCC；压控电流源I_in的负极、第二开关管S₂的第二端和电容C的第二端接地；

所述峰值电流控制脉冲信号发生器PCC包括第一误差放大器EA1、第二误差放大器EA2、第五减法器SUB5、第一比较器CMP1、第二比较器CMP2、第一RS触发器RS1、第二RS触发器RS2、异或门XOR和非门NOR，其中：

第一误差放大器EA1的输入端连接第一电压检测电路VS1的输出端，第一误差放大器EA1的输出端和第二斜坡信号发生器SGC2的输出端连接第五减法器SUB5的输入端，第五减法器SUB5的输出端和电流检测电路IS的输出端连接第一比较器CMP1的输入端，第一比较器CMP1的输出端连接第一RS触发器RS1的R端和第二RS触发器RS2的R端，第一RS触发器RS1的S端连接定时器CLK；

第二误差放大器EA2的输入端连接第二电压检测电路VS2的输出端，第二误差放大器EA2的输出端和电流检测电路IS的输出端连接第二比较器CMP2的输入端，第二比较器CMP2的输出端连接第二RS触发器RS2的S端；

第一RS触发器RS1的输出端连接第一驱动电路DR1；第一RS触发器RS1的输出端和第二RS触发器RS2的输出端连接异或门XOR的输入端，异或门XOR的输出端连接第三驱动电路DR3和非门NOR的输入端，非门NOR的输出端连接第二驱动电路DR2。

2.一种利用如权利要求1所述的装置实现的单电感双输出开关变换器自适应斜坡补偿方法，其特征在于，包括：

在每个开关周期内，根据单电感双输出开关变换器的输入电压、第一输出支路电压和第二输出支路电压的大小不断自动更新斜坡补偿斜率，实现自适应动态调节，具体地：

在每个工作周期内，第三电压检测电路VS3检测单电感双输出开关变换器的输入电压得到信号V_in，第一电压检测电路VS1检测单电感双输出开关变换器的第一支路电压得到信号V_oa，第二电压检测电路VS2检测单电感双输出开关变换器的第二支路电压得到信号V_ob，定时器CLK产生信号V_clk，将信号V_in、V_oa、V_ob、V_clk送入第一斜坡信号发生器SGC1得到信号V_sh，信号V_sh的斜坡补偿斜率为：

其中，m₁为主开关管导通且第一输出支路开关管导通时的电感电流斜率；m₂为主开关管关断且第一输出支路开关管导通时的电感电流斜率；m₃为主开关管关断且第二输出支路开关管导通时的电感电流斜率；β为稳定系数；

将信号V_sh、V_clk送入第二斜坡信号发生器SGC2得到自适应补偿斜坡信号Ic；

将信号V_oa、I_c、V_ob和电流检测电路IS输出的信号I_L送入峰值电流控制脉冲信号发生器PCC得到信号PWM1、PWMa和PWMb，信号PWM1用于控制主开关管的导通和关断、信号PWMa用于控制第一输出支路开关管的导通和关断，信号PWMb用于控制第二输出支路开关管的导通和关断。