單電感雙輸出Buck控制器負(fù)載輕重調(diào)節(jié)控制策略分析

1、單電感雙輸出buck控制器負(fù)載輕重調(diào)節(jié)控制策略分析【摘 要】本文針對(duì)單電感雙輸出(single inductor dual output, sido) buck控制器作為電源管理系統(tǒng)的能量分配 單元，由于兩個(gè)負(fù)載共用一個(gè)電感，如何設(shè)計(jì)系統(tǒng)使控制器 對(duì)雙負(fù)載輕重程度的智能調(diào)節(jié)尤為關(guān)鍵，本文將重點(diǎn)論述系 統(tǒng)的控制策略。1單電感雙輸出buck控制電路框圖圖1所示為自適應(yīng)偽連續(xù)導(dǎo)通模式控制的單電感雙輸出 buck控制器電路框圖。si, s2, sp和sl為功率開關(guān)管，兩 負(fù)載輸出v01和v02分別經(jīng)分壓采樣至相應(yīng)的誤差放大器， 后與三角波信號(hào)比較后得到相應(yīng)的占空比信號(hào)。當(dāng)dm1為高 電平，dm2為低電

2、平時(shí)，開關(guān)s1導(dǎo)通，開關(guān)s2關(guān)斷，反饋 支路1工作；當(dāng)dm2為高電平，dm1為低電平時(shí)，開關(guān)s2導(dǎo) 通，開關(guān)s1關(guān)斷，反饋支路2工作。采樣電阻rsi, rs2及 相應(yīng)電流檢測(cè)放大器分別采樣兩負(fù)載支路的電感電流， level_decide模塊根據(jù)負(fù)載輕重情況，自適應(yīng)調(diào)整直流電流 值，當(dāng)電感電流下降低于相應(yīng)直流電流值時(shí)，開關(guān)sl導(dǎo)通, 電感電流被保持在相應(yīng)直流值上。2電流檢測(cè)放大器電路和時(shí)序圖2所示為電流檢測(cè)放大器，其相關(guān)信號(hào)波形如圖3所 示。流經(jīng)負(fù)載的電流i由采樣電阻rs采樣得相應(yīng)電壓信號(hào), 經(jīng)誤差放大器ea放大后的cso信號(hào)與level_sta.te_machine 產(chǎn)生的直流電平比較后得到l

3、_ctrl控制信號(hào)。如圖3所示, 在t1周期，當(dāng)dn1為高電平時(shí)（sp導(dǎo)通），電感電流以斜率 （vg-v01） /l上升（vg為buck控制器輸入電壓）；之后當(dāng)dn1為低電平時(shí)（sp關(guān)斷），電感電流以斜率vo1/l下降， 直到電流下降到直流值ide,此時(shí)ea輸出信號(hào)將比直流電平 dc_level要低，l_ctrl_pre被置高，故在下一周期t2到來(lái) 之前，l_ctrl信號(hào)置高，此時(shí)開關(guān)sl導(dǎo)通，電感被短路， 電感電流保持，無(wú)電流流入負(fù)載。周期t2工作情況與周期 t1類似。3負(fù)載輕重控制策略及電路實(shí)現(xiàn)圖4和圖5所示為當(dāng)電感電流直流值上升時(shí)的檢測(cè)電路 和信號(hào)波形。當(dāng)負(fù)載1變重時(shí)，負(fù)載1的電流增加，

4、電感電 流隨之增加，當(dāng)周期結(jié)束時(shí)，電感電流不能下降到idel, l_ctrl信號(hào)在整個(gè)周期內(nèi)持續(xù)為0,該情況被如圖4所示的 檢測(cè)電路檢測(cè)得到，產(chǎn)生level_up信號(hào)，致使在兩周期之 后，負(fù)載1電感電流的起始直流值上升到idc2。圖6所示為當(dāng)電感電流直流值下降時(shí)的檢測(cè)電路。當(dāng)負(fù) 載1變輕時(shí)，負(fù)載1的電流減小，電感電流隨之減小，故占 空比下降，檢測(cè)電路通過(guò)檢測(cè)誤差放大器ea輸出來(lái)判斷這 一情況，當(dāng)占空比小于一固定值ref時(shí)，產(chǎn)生相應(yīng)level_down 信號(hào)，兩周期后，負(fù)載1電感電流的起始直流值從idel下 降至零。參考文獻(xiàn)：1 ma d. s.， ki w. h. , tsui c. y. ,

5、 et al.single-inductor multipie-output switching converters with time-multiplexing control in discontinuous conduction mode j ieee journal of solid-sta/te circuits 2003,38 (1)：89-100.2 ma d. s. , ki w. h. , tsui c. y. . a pseudo-ccm/dcm simo switching converter with freewheel switching c ieee int. solid-state circuits conference dig tech. 2002, 2 : 390-391.作者簡(jiǎn)介：楊(1983