技術領域

本發明涉及開關電源領域，尤其涉及一種基于紋波控制的單電感多輸出開關電源。

背景技術

許多電子設備需要提供多個相互獨立的電源，這些電子設備要求高效的電源管理系統。單電感多輸出（SIMO）降壓型DC-DC轉換器因其能減少片外元件的使用（特別是片外電感）從而減小電源模塊的體積，因此成為一個學術界和產業界熱點的研究和發展方向。雖然它能減小電源模塊的體積，但也存在著輸出紋波較大，效率偏低和交叉調制的問題。對于實際應用的SIMO來說，小紋波、低交叉耦合、高效率和快速瞬態響應是最需要關注的指標。已有技術采用共模電壓控制主回路電流環，差模電壓控制次級回路電壓環的雙輸出SIMO結構雖然一定程度上可以降低交叉耦合，但是次級回路控制方法復雜，瞬態響應偏慢，用飛電容串在兩路輸出之間來降低輸出紋波的方法又會在一定程度上惡化交調效應。

發明內容

為克服現有技術存在的缺陷，本發明在現有技術基礎上，提出了一種基于紋波控制的單電感雙輸出開關電源（DC-DC轉換器），可以簡化控制拓撲，提高瞬態響應，降低紋波和交調耦合。

為實現上述目的，本發明采用以下技術方案：一種基于紋波控制的單電感雙輸出開關電源，其特征是：包括功率級模塊、濾波和電壓采樣模塊、次級電壓采樣模塊、次級波紋控制模塊、主級電壓采樣模塊、主級控制模塊和驅動模塊，功率級模塊輸出連接濾波和電壓采樣模塊，濾波和電壓采樣模塊輸出分別連接次級電壓采樣模塊及主級電壓采樣模塊，次級電壓采樣模塊輸出連接次級紋波控制模塊，主級電壓采樣模塊輸出連接主級控制模塊，次級紋波控制模塊及主級控制模塊的輸出均連接驅動模塊，驅動模塊輸出連接功率級模塊，次級紋波控制模塊還輸出斜坡補償電流源I_slope信號給次級電壓采樣模塊；其中：

功率級模塊包括作為主功率開關管的PMOS管MP1、作為同步整流開關管的NMOS管MN1、作為次級功率開關管的PMOS管MP2及NMOS管MN2以及電感L，PMOS管MP1的源極連接電源電壓Vin，PMOS管MP1的漏極與NMOS管MN1的漏極以及電感L的一端連接在一起，NMOS管MN1的源極接地，電感L的另一端分別連接PMOS管MP2的源極及NMOS管MN2的漏極；

濾波和電壓采樣模塊包括電容C₁、C₂及電阻R₁、R₂、R₃、R₄、R₅和R₆，電容C₁的一端與功率級模塊中PMOS管MP2的漏極、電阻R₁以及電阻R₃的一端連接在一起作為一路輸出電壓V_O1，電容C₁的另一端與電阻R₁的另一端以及電阻R₄的一端連接在一起并接地，電阻R₄的另一端與電阻R₃的另一端連接作為一路采樣電壓V₁；電容C₂的一端與功率級模塊中NMOS管MN2的源極、電阻R₂以及電阻R₅的一端連接在一起作為另一路輸出電壓V_O2，電容C₂的另一端與電阻R₂的另一端以及電阻R₆的一端連接在一起并接地，電阻R₆的另一端與電阻R₅的另一端連接作為另一路采樣電壓V₂；