文 献 综 述
1、引言:
随着便携式设备的发展和复杂性的增加,设备内部越来越多的子模块,而不同的子模块通常需要不同的电源电压[1]。考虑到体积重量,组件数量以及占地面积,与单电感单输出(SISO)转换器相比,采用多电感多输出(SIMO)DC-DC转换器作为电源管理电路非常必要[2]。就成本、尺寸和重量而言,SIMO开关转换器是多输出电源的最合适且最具成本效益的解决方案之一[3]-[5]。其基本结构是使用一个电感器来调节不同的输出电压。对于SIMO转换器拓扑,一些公司已经开发了自己的芯片,例如Maxim Integrated的MAX685,德克萨斯仪器的TPS65120,凌力尔特的LTC3780等。 这意味着SIMO开关转换器具有良好的市场和应用。从功率分配的角度来看,当电感电流在连续传导模式(CCM)期间在输出节点之间切换时,此方案的输出节点可能会遭受交叉干扰。尽管SIMO具有很高的面积效率,但单电感双输出(SIDO)降压转换器由于其结构更简单而在当今的应用中仍占主导地位[6]。
根据电感电流工作模式的不同,单电感双输出(SIDO)DC-DC转换器具有三种工作模式,包括不连续导通模式(DCM)、伪连续导通模式(PCCM)和连续导通模式(CCM)。 但是,由于所有输出均来自单个电感器的能量,因此转换器任何输出的负载突变都会导致电感器提供的能量暂时短缺或冗余。当一个SIDO DC-DC转换器负载在CCM模式下发生变化时,另一输出电压也会发生变化,这称为交叉干扰。在SIDO转换器的性能中起着重要作用。交叉干扰会影响转换器的正常工作,甚至会导致系统不稳定。因此,研究SIDO DC-DC转换器的交叉干扰非常重要。
在过去的几十年中,以前的工作已将许多方法用于SIDO降压转换器设计中,以减少交叉干扰并改善动态响应。 NobukazuTakai 等提出了使用RC纹波调节器方法而不采用传统PWM控制方法的SIDO设计。这种方法可以减少交叉干扰,但是反馈电路会增加系统的复杂性。Bu-Wei Chen等提出了一种相序交换(PSI)方法[7],该方法可以轻松降低交叉干扰。但是在其文中,仅考虑了一种电感器处于“上-下-下”模式的模式。刘延飞等人提出了DC-DC降压转换器的电容器电荷平衡控制策略。此方法使用最大功率方法,使负载增加时,电感器电流尽快达到新的稳态。同时,它还可以在瞬态时间内保持电容器电荷平衡。使用电容器电荷平衡方法可以轻松降低电压纹波,并在系统处于瞬态时间内提供快速响应。其他学者提出了许多控制方法,例如磁滞控制[8]-[9],滑模控制[10]-[11]和恒定的开/关时间控制[12]-[13],以改善单个传感器的瞬态响应。通过消除反馈环路中的误差放大器及其对应的补偿电路,实现了单输入单输出DC-DC转换器的设计。
2、三种不同的数字控制模式方案:
2.1相序互换(PSI)方案:
相负载馈电顺序由负载条件决定。如果负载在前一阶段增加,则阶段负载馈电顺序会互换,这种机制称为相序交换(PSI)。在PSI方案中,PSI的激活由信号选择器确定,该信号选择器用于判断负载是否在增加。PSI方案的工作原理:不变的阶段具有电感器电流传输的第一优先级,更改阶段处于第二优先级。电路图如图1所示:
图1
