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【摘 要】本文针对单电感双输出（Single Inductor Dual Output， SIDO）Buck控制器作为电源管理系统的能量分配单元，由于两个负载共用一个电感，如何设计系统使控制器对双负载轻重程度的智能调节尤为关键，本文将重点论述系统的控制策略。
1 单电感双输出Buck控制电路框图
图1所示为自适应伪连续导通模式控制的单电感双输出Buck控制器电路框图。S1，S2，Sp和SL为功率开关管，两负载输出VO1和VO2分别经分压采样至相应的误差放大器，后与三角波信号比较后得到相应的占空比信号。当DM1为高电平，DM2为低电平时，开关S1导通，开关S2关断，反馈支路1工作；当DM2为高电平，DM1为低电平时，开关S2导通，开关S1关断，反馈支路2工作。采样电阻RS1，RS2及相应电流检测放大器分别采样两负载支路的电感电流，Level_Decide模块根据负载轻重情况，自适应调整直流电流值，当电感电流下降低于相应直流电流值时，开关SL导通，电感电流被保持在相应直流值上。
2 电流检测放大器电路和时序
图2所示为电流检测放大器，其相关信号波形如图3所示。流经负载的电流I由采样电阻RS采样得相应电压信号，经误差放大器EA放大后的CSO信号与Level_State_Machine产生的直流电平比较后得到L_ctrl控制信号。如图3所示，在T1周期，当DN1为高电平时（SP导通），电感电流以斜率（Vg-VO1）/L上升（Vg为Buck控制器输入电压）；之后当DN1为低电平时（SP关断），电感电流以斜率VO1/L下降，直到电流下降到直流值Idc，此时EA输出信号将比直流电平DC_level要低，L_ctrl_pre被置高，故在下一周期T2到来之前，L_ctrl信号置高，此时开关SL导通，电感被短路，电感电流保持，无电流流入负载。周期T2工作情况与周期T1类似。
3 负载轻重控制策略及电路实现
图4和图5所示为当电感电流直流值上升时的检测电路和信号波形。当负载1变重时，负载1的电流增加，电感电流随之增加，当周期结束时，电感电流不能下降到Idc1，L_ctrl信号在整个周期内持续为0，该情况被如图4所示的检测电路检测得到，产生Level_up信号，致使在两周期之后，负载1电感电流的起始直流值上升到Idc2。
图6所示为当电感电流直流值下降时的检测电路。当负载1变轻时，负载1的电流减小，电感电流随之减小，故占空比下降，检测电路通过检测误差放大器EA输出来判断这一情况，当占空比小于一固定值REF时，产生相应Level_down信号，两周期后，负载1电感电流的起始直流值从Idc1下降至零。
参考文献：
[1] Ma D. S.， Ki W. H.， Tsui C. Y.， et al. Single-inductor multiple-output switching converters with time-multiplexing control in discontinuous conduction mode [J]. IEEE Journal of Solid-State 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.
作者簡介：杨旸（1983- ），男，浙江杭州人，浙江大学城市学院 信电分院讲师，研究方向：集成化信息处理与控制。
基金项目：浙江大学城市学院教师科研基金资助项目（项目编号：J-13009）
1 单电感双输出Buck控制电路框图
图1所示为自适应伪连续导通模式控制的单电感双输出Buck控制器电路框图。S1，S2，Sp和SL为功率开关管，两负载输出VO1和VO2分别经分压采样至相应的误差放大器，后与三角波信号比较后得到相应的占空比信号。当DM1为高电平，DM2为低电平时，开关S1导通，开关S2关断，反馈支路1工作；当DM2为高电平，DM1为低电平时，开关S2导通，开关S1关断，反馈支路2工作。采样电阻RS1，RS2及相应电流检测放大器分别采样两负载支路的电感电流，Level_Decide模块根据负载轻重情况，自适应调整直流电流值，当电感电流下降低于相应直流电流值时，开关SL导通，电感电流被保持在相应直流值上。
2 电流检测放大器电路和时序
图2所示为电流检测放大器，其相关信号波形如图3所示。流经负载的电流I由采样电阻RS采样得相应电压信号，经误差放大器EA放大后的CSO信号与Level_State_Machine产生的直流电平比较后得到L_ctrl控制信号。如图3所示，在T1周期，当DN1为高电平时（SP导通），电感电流以斜率（Vg-VO1）/L上升（Vg为Buck控制器输入电压）；之后当DN1为低电平时（SP关断），电感电流以斜率VO1/L下降，直到电流下降到直流值Idc，此时EA输出信号将比直流电平DC_level要低，L_ctrl_pre被置高，故在下一周期T2到来之前，L_ctrl信号置高，此时开关SL导通，电感被短路，电感电流保持，无电流流入负载。周期T2工作情况与周期T1类似。
3 负载轻重控制策略及电路实现
图4和图5所示为当电感电流直流值上升时的检测电路和信号波形。当负载1变重时，负载1的电流增加，电感电流随之增加，当周期结束时，电感电流不能下降到Idc1，L_ctrl信号在整个周期内持续为0，该情况被如图4所示的检测电路检测得到，产生Level_up信号，致使在两周期之后，负载1电感电流的起始直流值上升到Idc2。
图6所示为当电感电流直流值下降时的检测电路。当负载1变轻时，负载1的电流减小，电感电流随之减小，故占空比下降，检测电路通过检测误差放大器EA输出来判断这一情况，当占空比小于一固定值REF时，产生相应Level_down信号，两周期后，负载1电感电流的起始直流值从Idc1下降至零。
参考文献：
[1] Ma D. S.， Ki W. H.， Tsui C. Y.， et al. Single-inductor multiple-output switching converters with time-multiplexing control in discontinuous conduction mode [J]. IEEE Journal of Solid-State 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.
作者簡介：杨旸（1983- ），男，浙江杭州人，浙江大学城市学院 信电分院讲师，研究方向：集成化信息处理与控制。
基金项目：浙江大学城市学院教师科研基金资助项目（项目编号：J-13009）