连续导电模式下的单电感多输出DC/DC变换器

系统分析了单电感多输出DC/DC变换器结构,及其采用分时复用原理实现多路输出。由于电感共享,各输出支路间存在着严重的交叉影响。当输出支路严格工作在不连续导电模式(DCM)或伪连续导电模式(PCCM)下,可有效抑制交叉影响。文中采用一种新的控制方式,利用各支路输出电压的共模电压、差模电压分别控制输入半桥、输出半桥占空比,在连续导电模式(CCM)模式下实现了几乎没有交叉影响的多路输出。

连续导电模式下的单电感多输出DC—DC变换器

本文系统地分析了采用分时复用原理的单电感多输出DC—DC变换器的结构。由于电感共享，各输出支路之间存在着严重的交叉影响，当所有输出支路严格地工作在不连续导电模式（DCM）或伪连续导电模式（PCCM）下时，可有效地抑制这种交叉影响。文中采用一种新的控制方式，利用各支路输出电压的共模电压、差模电压来分别控制输入半桥和输出半桥的占空比，在连续导电模式（CCM）下实现了几乎没有交叉影响的多路输出。

用降压型单电感多输出DC-DC变换器输出高电压

本文发现并证明了降压型单电感多输出DC-DC变换器当电感工作于连续导通模式下能够产生高于电源电压的输出.这个发现将降低需要同时输出高压和低压的DC-DC变换器的结构复杂性.本文实现了一个降压型结构的单电感双输出的直流变换器,供电电压3.3V,输出为1V和4V.实验结果很好的证明了本文的结论.

一种具有快速瞬态响应、小交调影响和纹波的基于次级纹波控制的单电感多输出电路

提出了一种主回路采用峰值电流型控制、次回路采用纹波控制的新型单电感多输出降压型开关电源的设计。这种设计,使单电感多输出的控制回路变得简单,同时也使瞬态响应速度变快,交调影响和纹波变小。其开关频率为2 MHz,两路输出分别为1.8 V和1.2 V,两路负载范围为0～200 mA,实现了全负载可以正常工作。在考虑了各种寄生参数的后仿真条件下,一路负载为200 mA,一路负载从50 mA变化到200 mA,瞬态响应速度小于3μs,交调影响小于0.05 mV/mA,纹波小于30 mV,峰值效率可以达到91%。该芯片已经在CHART 0.18-μm CMOS工艺上设计实现,正在流片验证。

一种低交调单电感三输出升压型DC-DC变换器

设计了一种单电感三输出升压型DC-DC变换器。采用平均电流模,将各个输出支路电压进行线性相加,构成共模反馈信号,以进行环路补偿。提出一种开关电容采样网络,对输出电压进行采样,得到的采样电压与参考电压进行比较,从而校正输出电压与参考电压之间的直流偏移。为了抑制输出支路间的交调,提出一种新型能量控制逻辑电路,可实现单个电感充放电周期内各个输出支路的循环充电。该升压型变换器基于0.18μm CMOS工艺设计实现。仿真结果表明,在100 mA负载跳变下,前两路输出电压未受到交调影响,第三路受到的影响能够有效减小。

电压型变频纹波控制单电感三输出开关变换器

针对常用单电感多输出(Single-inductormultipleoutput,SIMO)开关变换器控制技术每个控制环路均需要补偿网络的问题,文中提出一种无补偿网络的连续导电模式(continuous conduction mode,CCM) SIMO Buck变换器电压型变频纹波控制技术。以单电感三输出(single-inductor triple-output,SITO) Buck变换器为例,推导CCM SITO Buck变换器工作于不同开关时序的切换条件;根据主开关管和输出支路开关管的切换方程,建立电压型变频纹波控制CCM SITO Buck变换器的s域小信号模型,从频率的角度通过波德图对输出支路的交叉影响进行理论分析。最后,搭建相应的实验样机,通过实验对比分析负载电流跳变对其他支路输出电压的影响。研究结果表明:相比于现有的控制技术,提出的电压型变频纹波控制CCM SITO Buck变换器技术显著抑制了输出支路的交叉影响,且控制环路无补偿网络,设计简单。

CCM模式下的多输出DC-DC分析

多输出是DC DC电路发展的一个重要趋势。在分析常规的多输出DC DC结构及其工作原理基础上 ,系统研究了SIMO结构 ,该结构只使用一个电感 ,以各输出支路分时工作实现多输出。但由于电感共享 ,输出支路之间存在严重的交叉影响。若输出支路严格工作于DCM/PCCM模式下 ,可抑制这种交叉影响。在此基础上 ,提出了一个新的控制方式 ,在没有交叉影响CCM模式下实现SIMO工作。

采用峰值电感电流控制的直流-直流电压转换器

针对可穿戴设备需要小型化和适应各种应用场景要求的问题,提出了一种单电感多输入多输出的升压-降压型DC-DC转换器,以采集多种能量为可穿戴设备供电。由于转换器既需要高的效率,又需要稳定的负载电压,提出了结合峰值电感电流控制策略和基于阈值变频策略的峰值电感电流脉冲频率调制技术。峰值电感电流脉冲频率调制技术根据各输入输出端口状态来改变能量传输频率,从而实现各能量源最大功率点追踪和负载端电压的调制;同时,通过控制每次能量传递时流过电感的峰值电流大小,提高转换效率并降低输出电压纹波。此外,采用两种低功耗控制策略以降低控制电路功耗:使用低供电电压为控制电路供电;令部分控制电路断续工作。采用华润上华CMOS 0.18μm工艺完成了转换器电路及版图设计,并进行了仿真验证。后仿真结果表明,在0.2～3V输入电压范围和0.001～3mW负载范围内,转换器效率能够保持在73.8%以上,控制电路功耗小于300nW。

ADI推出微小尺寸电源管理IC,将可穿戴设备的充电速度提高4倍

2021年9月,ADI宣布推出MAX77659单电感多输出(SIMO)电源管理IC(PMIC),集成开关模式升/降压充电器,为可穿戴、耳戴式和物联网(IoT)设备充电,比当前市场中的其他PMIC更快、体积更小。MAX77659 SIMO PMIC只需充电10 min即可提供超过4 h的续航时间,器件采用单电感为多个电源轨供电,将材料清单(BOM)减少60%,总方案尺寸减小50%。