[发明专利]单电感多输出的升降压型电路及其控制方法

说明书

本发明公开了一种单电感多输出的升降压型电路及其控制方法，先由第一开关和第三开关导通，通过输入电压给电感储能；储能完成后，则断开第三开关，以实现所述多路输出端依次导通，多路输出端依次导通的过程中，断开第一开关，第二开关导通续流，直至开关周期结束，最后一路输出端断开；本发明克服了单一升压或降压电路对输出电压的限制，并通过合理地设置各个开关的状态，提高了电路的工作效率。

技术领域

本发明涉及电力电子技术领域，具体涉及一种单电感多输出的升降压型电路及其控制方法。

背景技术

在电源管理集成电路当中，通常需要多个输出电压对相应的模块进行供电，例如，手机中既要对其内的CPU供电，还需要对屏幕供电，等等，而多个不同模块所需的供电电压是不同的。因而，需要多路输出才能满足使用的需求。但通常情况下，一个电压转换电路只有一路输出，也就需要多个电压转换电路才能满足需求。为了提高电路的集成程度、降低成本，单电感多输出电路便应运而生了。

现有技术的单电感多输出电路一般存在降压型和升压型两种，分别如图1和图2所示。图1为降压型的单电感多输出电路，输入电压为Vin，主功率开关管Q1和整流管Q2交替导通，开关Q3、Q4和Q5分别控制相应路的输出，即OUT1、OUT2和OUT3按顺序导通。受到电路结构本身的限制，每一个开关周期内，至少需要有一路的输出电压要低于输入电压，并且该路输出的导通时间需要超过一定的时间，否则电感不能储能，导致电路无法正常工作。图2为升压型的单电感多输出电路，输入电压为Vin，主功率开关管Q1导通给电感L储能，开关Q2、Q3和Q4分别控制相应路的输出，即OUT1、OUT2和OUT3按顺序导通，分别将电感L的能量传递给各路。该电路结构在每一个开关周期内，至少需要有一路的输出电压高于输入电压，并且该路输出的导通时间需要超过一定的时间，否则电感电流不能复位。由此可见，现有技术的单电感多输出电路存在固有的电路缺陷，导致其使用范围受限，且电路工作效率高。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种单电感多输出的升降压型电路及其控制方法，用以解决现有技术存在的输出电压范围受限、工作效率不高的技术问题。

本发明的技术解决方案是，提供一种以下结构的单电感多输出的升降压型电路，包括第一开关、第二开关、第三开关、电感和多路输出端，每一路输出端上设有控制该路通断的开关，所述的第一开关的第一端接收输入电压，第一开关的第二端与第二开关的第一端连接，第一开关和第二开关的公共端连接在电感的第一端，所述电感的第二端与第三开关的第一端连接，第二开关和第三开关的第二端均接地，电感与第三开关的公共端与多路输出端连接；

一个开关周期中，先由第一开关和第三开关导通，通过输入电压给电感储能；断开第三开关，所述多路输出端开始依次导通；断开第一开关，第二开关导通，所述多路输出端继续依次导通，直至开关周期结束。

优选地，采用锯齿波信号与第一参考信号进行比较产生用于控制第一开关和第二开关通断的控制信号；所述锯齿波信号与第二参考信号进行比较产生用于控制第三开关通断的控制信号；第一参考信号与第二参考信号的压差小于所述锯齿波信号的峰峰值。

优选地，采用电感电流并与锯齿波信号叠加后，再分别与第一参考信号和第二参考信号比较。

优选地，对第三开关的控制信号取反用于导通多路输出端的第一路，采样第一路的输出电压，经反馈补偿得到相应的反馈补偿信号，采用第一路的输出电流并在其上叠加与该路相应的锯齿波信号，再与相应的反馈补偿信号进行比较用于断开第一路输出端。

优选地，完成多路输出端第一路的导通和断开后，前一路断开后的同时则后一路导通，采样当前路的输出电压，经反馈补偿得到当前路相应的反馈补偿信号，采用当前路的输出电流并在其上叠加与该路相应的锯齿波信号，再与相应的反馈补偿信号进行比较用于断开当前路输出端。

优选地，所述升降压型电路采用定频控制，则最后一路输出端导通至开关周期结束时候关断。