多输出直流-直流转换器及其控制方法技术

一种多输出直流－直流转换器，包括：电感器（Ｌ），主开关（Ｓ０），用于周期性地将直流输入电压（Ｖｉｎ）耦合到电感器（Ｌ），耦合到电感器（Ｌ）的多个输出开关（Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３），每个开关都用于产生多个输出电压（Ｖ１、Ｖ２ 、Ｖ３）中相关联的一个输出电压，并提供给多个负载（Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３）中相关联的一个，和控制器（１），用于在周期（ＣＹ１、ＣＹ２、ＣＹ３）的序列（ＳＥ）中控制主开关（Ｓ０）和输出开关（Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３），每一个周期（ＣＹ１、ＣＹ２、Ｃ Ｙ３）都包括由多个输出开关（Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３）的其中一个的导通相位（Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３）跟随的主开关（Ｓ０）的导通相位（ＴＯ１、ＴＯ２、ＴＯ３），控制器（１）包括：多个比较器（１０、１１、１２），每一个比较器都用于比较多个输出 电压（Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３）中相关联的一个输出电压与多个参考电压（ＶＲ１、ＶＲ２、ＶＲ３）中相关联的一个参考电压，用于确定（１３）具有高于其相关联的参考电压（ＶＲ１、ＶＲ２、ＶＲ３）的值的输出电压（Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３）的数量是否大于、小于 或等于具有低于其相关联的参考电压（ＶＲ１、ＶＲ２、ＶＲ３）的值的多个输出电压（Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３）的数量的装置，用于产生（１４）具有第一占空度（Ｄ１）或大于第一占空度（Ｄ１）的第二占空度（Ｄ２）的周期（ＣＹ１、ＣＹ２、ＣＹ３），用以分 别得到具有第一占空度（Ｄ１）的周期（ＣＹ１、ＣＹ２、ＣＹ３）的第一数量（Ｎ１）和具有第二占空度（Ｄ２）的周期（ＣＹ１、ＣＹ２、ＣＹ３）的第二数量（Ｎ２）的装置，第一数量（Ｎ１）大于、小于或等于第二数量（Ｎ２）。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及多输出直流-直流转换器、包括这种多输出直流-直流转换器的电子设备和控制多输出直流-直流转换器的方法。
技术介绍
专利WO 02/058220-A1公开了一种单输出直流-直流转换器，其中主开关周期性地将直流输入电压耦合到电感器，用以在主开关的导通周期内在电感器中储存能量。在主开关的截止周期内，二级开关将负载耦合到电感器，用以将能量从电感器传递到负载。主开关随后的导通和截止周期被称作开关周期或周期。导通时间与周期持续时间的比率被称作占空度。通过比较越过负载的输出电压和参考水平来调节直流-直流转换器的输出电压。如果输出电压高于参考水平，则表明提供给负载的能量总数太高了。在下一个周期中，占空度将具有预定的最小值，以使得储存在电感器中的能量总数将最小。如果输出电压低于参考值，则在下一个周期中，占空度将具有预定的最大值。这样，仅通过利用最小和最大占空度来调节输出电压。这种现有技术的直流-直流转换器不适用于提供多个单独被调节的输出电压。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种可调节多个输出电压中的每个的多输出直流-直流转换器。本专利技术的第一方面提供了一种如权利要求1所述的多输出直流-直流转换器。本专利技术的第二方面提供了一种如权利要求16所述的包括这种多输出直流-直流转换器的电子设备。本专利技术的第三方面提供了一种如权利要求17所述的控制多输出直流-直流转换器的方法。在从属权利要求中限定了有利的实施例。根据本专利技术的多输出直流-直流转换器包括电感器和周期性地将直流输入电压耦合给电感器的主开关。在主开关的导通时间内，能量储存在电感器中。多个负载中的每一个都经由多个输出开关中的其中一个耦合到电感器。越过每个负载，提供多个输出电压中的一个。控制器在周期序列内控制主开关和输出开关。每个周期都包含由多个输出开关的其中一个的导通相位跟随的主开关的导通相位。周期具有预定的第一或第二占空度，其中第二占空度大于第一占空度。不产生其它的占空度。第一占空度还称作最小占空度，第二占空度还称作最大占空度。控制器包括多个比较器，每一个比较器都比较多个输出电压中的其中一个输出电压与多个参考电压中相关联的一个参考电压。控制器进一步检查具有高于它们相关联的参考电压的值的多个输出电压的数量是否大于、小于或等于具有低于它们相关联的参考电压的值的多个输出电压的数量。依靠由控制器做出的检查结果，选择占空度，以使得具有最小占空度的周期的数量(该占空度的数量还称作第一数量)分别大于、小于或等于具有最大占空度的周期的数量(该占空度的数量还称作第二数量)。以这种方式，储存在电感器中的总能量将追踪负载所需的总能量。例如，如果在具有三个输出的直流-直流转换器中，输出电压中的一个高于其相关联的参考电压(还称作参考水平，或参考值)，并且输出电压中的另两个低于它们相关联的参考水平，则提供给第一个提到的输出的能量应减小，同时提供给后面提到的输出的能量应增加。因此，储存在电感器中的总能量应增加，且需要更多能量的输出的数量大于需要更少能量的输出的数量。这样，在下一个周期序列中，具有最大占空度的周期的数量应大于具有最小占空度的周期的数量。WO 02/058220-A1公开了一种多输出直流-直流转换器，其中以脉冲宽度调制(还称作PWM)模式或脉冲频率调制(还称作PFM)模式独立地控制输出。在PWM模式中，输出的占空度不同，这是因为对于每个输出，输入电压和输出电压间的比率都是不同的。而且，占空度也与转换器线圈中的电流和提供的总输出功率有关。此外，不得不确定需要最高能量数量的输出。该输出必须工作在PWM模式下。然后，确定工作在PWM模式下的任意其它输出的开关周期的数量，将总能量数量中的一部分提供给其中的一个特定输出。这种现有技术DC-DC转换器是复杂的，这是因为不得不确定哪个输出需要最高能量，以控制它的占空度，使得足够的能量将储存在电感器中，还要确定其它输出的占空度应是什么样的，并且确定在总开关序列中对于特定的输出要提供多少个开关周期。根据本专利技术的直流-直流转换器仅必须选择在总开关序列中要必须提供多少个这两种预定的占空度(最小和最大占空度)。在如权利要求2中所确定的实施例中，序列中分配了最小占空度的周期的数量等于具有高于其相关联的参考电压的值的输出电压的数量。具有等于其相关联的参考电压的值的输出电压的数量被忽略了，或者被任意地分配给具有最小或最大占空度的周期。序列中分配了最大占空度的周期的数量等于具有低于其相关联的参考电压的值的输出电压的数量。在如权利要求3中所确定的实施例中，尽可能地在当前的第一数量和第二数量的值的基础上，具有最大占空度的周期的其中一个先于具有最小占空度的周期的其中一个。以这种方式，首先，在具有最大占空度的周期内，流过电感器的平均电流增加了，然后，在具有最小占空度的周期内，流过电感器的平均电流减小了。因此，使流过电感器的电流变为零的机会被最小化。在如权利要求4中所确定的实施例中，选择序列中周期的顺序，以首先包括所有的具有最大占空度的周期，然后包括所有的具有最小占空度的周期。由于具有最大占空度的周期，首先流过电感器的电流的平均值增加了，然后，由于具有最小占空度的周期，平均值减小了。再次，使流过电感器的电流变为零的机会被最小化。在如权利要求5中所确定的实施例中，尽可能地将最小占空度分配给对应的输出电压具有低于其相关联的参考电压的值的周期。在具有最小占空度的周期内，输出开关导通时间的持续时间大于具有第二占空度的周期，这样，提供给相关联的负载的能量是较大的。这恰好是具有低于其参考值的输出电压的输出所需要的。类似地，尽可能地将最大占空度分配给对应的输出电压具有高于其相关联的参考电压的值的周期。序列中最小和最大占空度的数量分别是由高于和低于其相关联的参考电压的输出电压的数量来确定的。而相反的是，最小占空度被优选地分配给与具有低于其参考值的输出电压的相对应输出的输出开关，且最大占空度被优选地分配给与具有高于其参考值的输出电压的相对应输出的输出开关。通常，在所涉及的数量上不匹配，因此，最大占空度将被分配给具有低于其参考值的值的某些输出电压，如权利要求7中所确定的，或者最小占空度将被分配给高于其参考值的某些输出电压，如权利要求6中所确定的。在如权利要求8中所确定的实施例中，在周期序列中，传递最少量能量的周期被分配给输出电压高于其相关联的参考电压的输出。这导致该电压的最小量的进一步增加，其中该电压已具有高于其参考值的值。在如权利要求9中所确定的实施例中，序列中的第一周期被分配给电压高于其相关联的参考电压并且被分配了最小占空度的输出。通常，序列中的第一周期从电感器中电流的最小平均值开始。这是由于具有最小占空度的周期是在序列的末端产生的事实。该最少量的能量应被提供给将要接收比所需的能量大的输出。这点对于已具有高于其参考值的电压并且已分配了最小占空度的输出是特别正确的，这是因为没有留下最大占空度。在如权利要求10中所确定的实施例中，在周期序列中，传递最多量能量的周期被分配给电压低于其相关联的参考电压的输出。这导致该电压的最小量的进一步减小，其中该电压已具有低于其参考值的值。在如权利要求11中所确定的实施例中，在序列中，已分配了最大占空度的最后一个周期被选择为电压低于其相关联的参考电压并本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：F·J·斯鲁伊斯，
申请(专利权)人：NXP股份有限公司，
类型：发明
国别省市：