单输入多输出的电源转换电路与其控制方法与流程

本发明涉及一种电源转换电路，特别涉及一种可支持单输入多输出应用的电源转换电路。本发明还涉及用于控制上述单输入多输出应用的电源转换电路的控制方法。

背景技术：

1、在现有技术中，单输入多输出（single-input multi-output，simo）架构的电源转换电路，通常于切换式功率级（switched power stage）之后，设置有多个通道开关。这些通道开关受控于一组分时控制电路。该分时控制电路包含多组对应于各输出通道的误差放大电路与调制电路。通过分时多工的方式，依序导通各输出通道的开关，根据个别输出的反馈信号，调整切换式功率级的导通比例，以实现多通道的稳压控制。

2、为简化控制逻辑与避免通道间干扰，此类分时多工架构多采用非连续导通模式操作。在此模式下，每个输出通道的电感电流于每一周期均会归零，虽可降低控制复杂度，但会带来下列缺点：

3、输出电流能力受限：由于在非连续导通模式中，每一个通道的电感电流都需在一个切换周期内回到零，使得实际可提供的平均输出电流受到导通时间与电感电流上升与下降速率的双重限制。

4、输出电流涟波较大：因非连续导通模式操作使得输出电压与电流的涟波幅度增加。

技术实现思路

1、就其中一个观点言，本发明提供了一种电源转换电路，用以将一输入电压转换为多个输出电压，该多个输出电压包括一第一通道输出电压以及一主通道输出电压，该电源转换电路包含：一功率级电路，包括：一电感器，耦接于一第一切换节点与一第二切换节点之间；至少一主开关，耦接于该电感器；一主通道输出开关，耦接于该第二切换节点与该主通道输出电压之间；以及一第一通道输出开关，耦接于该第二切换节点与该第一通道输出电压之间，其中该至少一主开关、该主通道输出开关与该第一通道输出开关用以周期性切换该第一切换节点的电连接状态，及/或切换该第二切换节点的电连接状态，以控制该电感器的激磁与去磁而产生一电感电流；以及一转换控制电路，包括：一通道控制电路，用以根据该第一通道输出电压与一第一通道参考电压产生一第一通道放大信号，且根据该第一通道放大信号产生一第一输出控制信号与一主输出控制信号，用以分别控制该第一通道输出开关与该主通道输出开关的切换，以分时方式，基于一预设的时间序列，根据该电感电流依序产生该第一通道输出电压与该主通道输出电压；以及一主控制电路，用以根据该主通道输出电压、一主参考电压以及该第一通道放大信号产生一主开关控制信号，以控制该至少一主开关的切换。

2、在一实施例中，该通道控制电路包括：一第一通道放大器，用以放大该第一通道参考电压与一第一通道反馈电压之间的差值，产生该第一通道放大信号，该第一通道反馈电压相关于该第一通道输出电压；一第一通道比较器，用以比较该第一通道放大信号与一第一通道斜坡信号，以产生一第一通道触发信号；以及一通道调制电路，用以根据该第一通道触发信号，产生该第一输出控制信号与该主输出控制信号；其中该主控制电路包括：一主通道放大器，用以放大该主通道参考电压与一主通道反馈电压之间的差值，以产生一主通道放大信号，该主通道反馈电压相关于该主通道输出电压；以及一主调制电路，用以根据该主通道放大信号与该第一通道放大信号，产生该主开关控制信号。

3、在一实施例中，该主调制电路还根据一电感电流相关信号产生该主开关控制信号，以一谷值电流模式、一峰值电流模式，或一固定导通时间模式，控制该至少一主开关的切换以进行回路控制；其中该电感电流相关信号相关于该电感电流。

4、在一实施例中，该主调制电路包括：一主通道比较器，用以将一综合放大信号、一主通道斜坡信号以及该电感电流相关信号的其中二者之和，与其中另一者进行比较，以产生一主通道触发信号；以及一状态电路，用以根据该主通道触发信号而产生该主开关控制信号；其中该综合放大信号为该第一通道放大信号与该主通道放大信号的线性组合。

5、在一实施例中，该第一通道输出开关包括一第一通道整流开关与一第一通道路径开关，串联耦接于该第二切换节点与该第一通道输出电压之间，其中该第一通道整流开关的本体二极管的逆向端与该第一通道路径开关的本体二极管的逆向端彼此耦接；其中该主通道输出开关包括一主通道整流开关与一主通道路径开关，串联耦接于该第二切换节点与该主通道输出电压之间，其中该主通道整流开关的本体二极管的逆向端与该主通道路径开关的本体二极管的逆向端彼此耦接。

6、在一实施例中，于该电感电流在该第一通道输出电压与该主通道输出电压之间转移的一切换过渡期间，该第一通道整流开关与该主通道整流开关均为关断状态，且该第一通道路径开关与该主通道路径开关均为导通状态，由此，该第一通道整流开关的该本体二极管与该主通道整流开关的该本体二极管协同对该第一通道输出电压与该主通道输出电压进行整流操作，以决定该第二切换节点上的电压。

7、在一实施例中，该功率级电路还包括一第二通道输出开关，耦接于该第二切换节点与一第二通道输出电压之间；其中该通道控制电路还根据该第二通道输出电压与一第二通道参考电压产生一第二通道放大信号，且还根据该第二通道放大信号产生该第一输出控制信号、该主输出控制信号与一第二输出控制信号，以分别控制该第一通道输出开关、该主通道输出开关与该第二通道输出开关的切换，进而以分时方式，基于一预设的时间序列，根据该电感电流依序产生该主通道输出电压、该第一通道输出电压与该第二通道输出电压；其中该主控制电路还根据该第二通道放大信号产生该主开关控制信号。

8、在一实施例中，该通道控制电路还包括：一第二通道放大器，用以放大该第二通道参考电压与一第二通道反馈电压之间的差值，以产生该第二通道放大信号，该第二通道反馈电压相关于该第二通道输出电压；以及一第二通道比较器，用以比较该第二通道放大信号与一第二通道斜坡信号，以产生一第二通道触发信号；其中该通道调制电路还根据该第二通道触发信号，产生该第一输出控制信号、该第二输出控制信号与该主输出控制信号；其中该主调制电路还根据该主通道放大信号、该第一通道放大信号，以及该第二通道放大信号的线性组合，产生该主开关控制信号。

9、在一实施例中，该功率级电路还包括一飞驰电容器，其中该至少一主开关包括多个主开关，用以切换该飞驰电容器与该电感器的电连接关系，以进行多阶脉宽调制电源转换而产生该电感电流。

10、在一实施例中，该功率级电路还包括一辅助晶体管，耦接于该输入电压与该第一通道输出电压之间；其中于一旁通模式下，该辅助晶体管用以导通该输入电压至该第一通道输出电压；或者于一线性调节模式下，该辅助晶体管用以进行线性回路控制，以线性方式调节该第一通道输出电压至一第一目标电压；其中于该旁通模式或该线性调节模式下，该第一输出控制信号为禁止，该主输出控制信号为使能。

11、在一实施例中，该通道控制电路还用以产生一辅助控制信号以控制该辅助晶体管；其中当该第一通道输出电压的该第一目标电压与该输入电压的差值小于一预设范围，或该第一通道参考电压与该输入电压的差值小于一预设范围时，该通道控制电路控制该电源转换电路进入该旁通模式，或者进入该线性调节模式。

12、在一实施例中，该至少一主开关包括一第一主开关与一第二主开关，该第一主开关与该第二主开关串联耦接于该输入电压与一接地之间，该第一主开关与该第二主开关彼此耦接于该第一切换节点。

13、在一实施例中，该至少一主开关还包括一第三主开关，耦接于该第二切换节点与该接地之间；其中该功率级电路可选择地对应操作于降压型电源转换模式、升压型电源转换模式或升降压型电源转换模式。

14、在一实施例中，该至少一主开关包括一第四主开关，耦接于该第二切换节点与该接地之间。

15、就另一个观点言，本发明提供了一种控制方法，用于控制一电源转换电路。该电源转换电路用以将一输入电压转换为多个输出电压，该多个输出电压包括一第一通道输出电压以及一主通道输出电压。该电源转换电路包括：一电感器，耦接于一第一切换节点与一第二切换节点之间；至少一主开关，耦接于该电感器；一主通道输出开关，耦接于该第二切换节点与该主通道输出电压之间；以及一第一通道输出开关，耦接于该第二切换节点与该第一通道输出电压之间。该控制方法包含：控制该至少一主开关、该主通道输出开关与该第一通道输出开关，以周期性切换该第一切换节点的电连接状态，及／或切换该第二切换节点的电连接状态，以控制该电感器的激磁与去磁而产生一电感电流；其中产生该电感电流的步骤包括：根据该第一通道输出电压与一第一通道参考电压产生一第一通道放大信号；根据该第一通道放大信号产生一第一输出控制信号与一主输出控制信号；分别以该第一输出控制信号与该主输出控制信号控制该第一通道输出开关与该主通道输出开关的切换，以分时方式，基于一预设的时间序列，根据该电感电流依序产生该第一通道输出电压与该主通道输出电压；以及根据该主通道输出电压、一主参考电压以及该第一通道放大信号产生一主开关控制信号，以控制该至少一主开关的切换。

16、本发明提供了一种单输入多输出应用的电源转换电路，有效克服通道间干扰，并支持连续导通模式，提升了输出电流能力，且可降低电感电流突波与输出电流涟波。

17、以下将通过具体实施例详加说明，以更容易了解本发明的目的、技术内容、特点及其所实现的效果。