单电感多输出电源转换器及其控制方法技术

一种单电感多输出电源转换器，其特征在于，包括：一电感，具有一第一端及一第二端，所述电感的第一端连接所述电源转换器的输入端；一第一开关，连接在所述电感的第一端及第二端之间；一第二开关，连接在所述电感的第二端及一接地端之间；一第三开关，连接在所述电感的第二端及所述电源转换器的第一输出端之间；一第四开关，连接在所述电感的第二端及所述电源转换器的第二输出端之间。本发明专利技术的单电感多输出电源转换器及其控制方法具有降低导通损失、切换损失与门驱动损失以及提高电源转换器效率的优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种电源转换器，具体地说，是一种单电感多输出(Single Inductor Multiple Output ；SIMO)的电源转换器及其控制方法。
技术介绍
随着技术的进步，电子产品的功能越来越多，因此在某些电子产品中，单组电源已 无法满足需要，故电源转换器也朝向提供多组电源的方向发展。图1显示已知的单电感双 输出(Single Inductor Dual Output ；SID0)电源转换器10，电源转换器10可以提供两组 电源，电源转换器10包括开关SWl连接在所述电源转换器的输入端12及电感L之间，开关 SW2连接在电感L及接地端GND之间，开关SW3连接在电感L及接地端GND之间，开关SW4 连接在电感L及输出端14之间，开关SW5连接在电感L及输出端16之间。图2用以说明图1中电源转换器10的一种控制方法，其中波形18为电感电流IL。 参照图1及图2，假设电源转换器10的输出14及16各为降压及升压输出，首先打开(turn on)开关SWl及SW4形成路径Pl，此时输入电压VIN经路径Pl对输出端14供应能量，并同 时对路径Pl上的电感L蓄能，电感L上的电感电流IL将以斜率上升，如波 形18所示，在输出端14上的电压VOA达到默认值时，开关SWl关闭(turn off)并打开开 关SW2以形成路径P2，此时电源转换器10切断与输入电压VIN的连结，故转由电感L供应 能量至输出端14以保持输出电流的稳定，因此电感电流IL以斜率(-V0A/L)下降，当电感 电流IL下降至准位IDC时，关闭开关SW4并打开开关SW3以形成路径P5，此时电感L上未 释放的能量将保持在电感L上产生无约束的电流(freewheeling current)，接着再关闭开 关SW2并打关开关SWl以重新连结输入电压VIN，此时能量经由路径P3储存在电感L上， 故电感电流IL以斜率(VIN/L)增加，当电感电流IL上升至准位IBT时，关闭开关SW3并 打开开关SW5以形成路径P4，此时能量经路径P4供应到输出端16，而电感电流IL以斜率 下降，在输出端16上的电压VOB达到默认值时，关闭开关SWl及SW5并打开 开关SW2及SW3形成路径P5以保存未释放的能量。如图1所示，传统的SIDO电源转换器10需要5个开关SWl、Sff2, Sff3, SW4及SW5 才能产生两组电压VOA及V0B，而且在每条能量路径Pl、P2、P3、P4及P5上传递的能量都 要经过两个开关，故有较大的导通损失(conduction loss)，此外每一个开关都要搭配一驱 动器，因此开关与驱动器所产生的切换损失(switching loss)与门驱动损失(gate drive loss)亦不可忽略。因此已知的电源转换器存在着上述种种不便和问题。
技术实现思路
本专利技术的目的，在于提出一种减少开关数量降低成本的单电感多输出电源转换器 及其控制方法。本专利技术的另一目的，在于提出一种减少导通损失、切换损失与门驱动损失以提高4效率的。为实现上述目的，本专利技术的技术解决方案是一种单电感多输出电源转换器，其特征在于，包括一电感，具有一第一端及一第二端，所述电感的第一端连接所述电源转换器的输 入端；一第一开关，连接在所述电感的第一端及第二端之间；一第二开关，连接在所述电感的第二端及一接地端之间；一第三开关，连接在所述电感的第二端及所述电源转换器的第一输出端之间；一第四开关，连接在所述电感的第二端及所述电源转换器的第二输出端之间。一种单电感多输出电源转换器的控制方法，所述电源转换器包含一电感具有一第 一端及一第二端，其特征在于所述控制方法包括下列步骤第一步骤提供一输入电压至所述电感的第一端；第二步骤将所述电感的第二端切换至一接地端；第三步骤在所述电感上的电感电流上升至一第一默认值时，将所述电感的第二 端切换至所述电源转换器的第一输出端；第四步骤在所述电源转换器的第一输出端上的电压上升至一第二默认值时，将 所述电感的第二端切换至所述电源转换器的第二输出端；第五步骤在所述电源转换器的第二输出端上的电压上升至一第三默认值时，将 所述电感的第二端切换至所述电感的第一端。 本专利技术的单电感多输出电源转换器的控制方法，还可以采用以下的技术措施来进一步实现。前述的控制方法，其中更包括重复所述第二步骤至第五步骤。一种单电感多输出电源转换器的控制方法，所述电源转换器包含一电感具有一第 一端及一第二端，其特征在于所述控制方法包括下列步骤第一步骤提供一输入电压至所述电感的第一端；第二步骤将所述电感的第二端切换至所述电源转换器的第一输出端；第三步骤在所述电源转换器的第一输出端上的电压上升至一第一默认值时，将 所述电感的第二端切换至一接地端；第四步骤在所述电感上的电感电流上升至一第二默认值时，将所述电感的第二 端切换至所述电源转换器的第二输出端；第五步骤在所述电源转换器的第二输出端上的电压上升至一第三默认值时，将 所述电感的第二端切换至所述电感的第一端。前述的控制方法，其中更包括重复所述第二步骤至第五步骤。一种单电感多输出电源转换器，其特征在于，包括一电感，具有一第一端及一第二端，所述电感的第一端连接所述电源转换器的输 入端；一切换电路，用以将所述电感的第二端切换至所述电源转换器的多个输出端其中 一个、一接地端或所述电感的第一端。本专利技术的单电感多输出电源转换器，还可以采用以下的技术措施来进一步实现。5前述的电源转换器，其中所述切换电路包括一第一开关，连接在所述电感的第一端及第二端之间；一第二开关，连接在所述电感的第二端及所述接地端之间；多个第三开关，每一所述第三开关连接在所述电感的第二端及所述电源转换器的 多个输出端其中一个之间。一种单电感多输出电源转换器的控制方法，所述电源转换器包含一电感具有一第 一端及一第二端，其特征在于所述控制方法包括下列步骤第一步骤提供一输入电压至所述电感的第一端；第二步骤将所述电感的第二端轮流切换至在所述电源转换器的至少一降压输出 端；第三步骤将所述电感的第二端换至一接地端；第四步骤在所述电感上的电感电流上升至一默认值时，将所述电感的第二端轮 流切换至所述电源转换器的至少一升压输出端；第五步骤将所述电感的第二端切换至所述电感的第一端；前述的控制方法，其中更包括重复所述第二步骤至第五步骤。一种单电感多输出电源转换器的控制方法，所述电源转换器包含一电感具有一第 一端及一第二端，其特征在于所述控制方法包括下列步骤第一步骤提供一输入电压至所述电感的第一端；第二步骤将所述电感的第二端切换至一接地端；第三步骤将所述电感的第二端依序切换至所述电流转换器的多个输出端；第四步骤将所述电感的第二端切换至所述电感的第一端。前述的控制方法，其中更包括重复所述第二步骤至第四步骤。采用上述技术方案后，本专利技术的具有以下 优点1.大幅降低导通损失、切换损失与门驱动损失。2.提高电源转换器的效率。附图说明图1为已知的SIDO电源转换器示意图；图2为图1中电源转换器的一种控制方法示意图；图3为本专利技术的第一实施例示意图；图4为图3中SIDO电源转换器的两输出各为降压及升压输出时第一种控制方法 示意图；图5为图3中SIDO电源转换器的两输出各为降压及升压输出时第二种控制方法 示意图；图本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种单电感多输出电源转换器，其特征在于，包括：一电感，具有一第一端及一第二端，所述电感的第一端连接所述电源转换器的输入端；一第一开关，连接在所述电感的第一端及第二端之间；一第二开关，连接在所述电感的第二端及一接地端之间；一第三开关，连接在所述电感的第二端及所述电源转换器的第一输出端之间；一第四开关，连接在所述电感的第二端及所述电源转换器的第二输出端之间。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈科宏，黄铭信，
申请(专利权)人：立锜科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]