[发明专利]一种单电感双输出DC-DC降压器的设计方法及其降压器

说明书

本发明公开了一种单电感双输出DC‑DC降压器的设计方法，涉及电子技术，解决了目前的降压器设计方案多仅存在于理论阶段，或根据理论设计出来的降压器难以符合设计要求的技术问题。根据功率级拓扑电路原理，在仿真软件中构建降压器的功率级拓扑模型；根据反馈控制电路原理，在仿真软件中构建降压器的信号控制模型；对所述功率级拓扑模型以及信号控制模型进行仿真验证，以获取降压器电路的性能参数。本发明还公开了一种单电感双输出DC‑DC降压器。本发明实现了将理论转化为具体模型，仿真测试后能使得控制回路补偿后的闭环响应更加稳定，使设计模型符合设计要求。

技术领域

本发明涉及电子技术，更具体地说，它涉及一种单电感双输出DC-DC降压器的设计方法及其降压器。

背景技术

单电感多输出DC-DC降压器（以下简称降压器）需要较少的片外元件就能给不同支路提供不同的输出电压。即各输出支路共用一个电感就可以实现不同输出支路输出不同电压的功能，减小了电路的体积和成本。单电感双输出DC-DC降压器的系统架构一般分为功率级拓扑电路和反馈控制电路部分。其中，单电感双输出DC-DC降压器的系统架构如图1所示。其包括电感、反馈控制电路（图中未示出）、以及位于电感前端的两个开关管和位于电感后端的两个输出回路。电感前端的两个开关管以及电感后端两个输出回路中的开关管控制端与反馈控制电路的输出端连接，以实现对输出回路输出的控制。

反馈控制电路包括总体的能量反馈控制和输出通道之间的能量分配控制。总体的能量反馈控制法主要分为三种，包括电压控制法、电流控制法和基于纹波的控制。能量分配控制大致分为基于线性的PWM调制法、基于电荷的控制法和基于比较器的控制法。如参考文献[1]中使用了平均电流法结合基于电荷的控制；参考文献[2]中使用了基于纹波的控制结合比较器控制；参考文献[3]中采用了平均电流控制、能量分配控制结合了线性PWM调制和比较器调制。

针对单电感多输出DC-DC降压器的实现方式虽然较多，但是大多设计方案仅存在于理论阶段，或根据理论设计出来的降压器难以符合设计要求。

其中，参考文献：

[1]A. Pizzutelli and M. Ghioni, Novel control technique for singleinductor multiple output converters operating in CCM with reduced cross-regulation, 2008 Twenty-Third Annual IEEE Applied Power ElectronicsConference and Exposition, 2008, pp. 1502-1507, doi: 10.1109/APEC.2008.4522923。

[2]吕旦竹. 基于纹波自适应关断时间控制的单电感多输出直流-直流转换器的研究与设计[D]. 上海:复旦大学,2013. DOI:10.7666/d.Y2700989。

[3]Chen, Z., Li, C., Leung, K.N. and Zheng, Y. (2019), Single-inductor multiple-output DC–DC converter with duty-cycle-constrainedcomparator control. Electron.Lett., 55: 617-619. https://doi.org/10.1049/el.2019.0730。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种单电感双输出DC-DC降压器的设计方法及其降压器，实现了将理论转化为具体模型，使仿真测试后的模型符合设计要求。

本发明所述的一种单电感双输出DC-DC降压器的设计方法，包括以下步骤：

步骤一、根据功率级拓扑电路原理，在仿真软件中构建降压器的功率级拓扑模型；