【摘 要】根據(jù)電源管理系統(tǒng)多負(fù)載以及負(fù)載輕重程度不同等實(shí)際應(yīng)用情況，提出一單電感雙輸出（Single Inductor Dual Output， SIDO）Buck控制器作為探測器系統(tǒng)的能量分配單元，由于兩個(gè)負(fù)載共用一個(gè)電感，其中一個(gè)負(fù)載的變化很可能對另外一個(gè)負(fù)載造成影響（交叉干擾），且考慮降低系統(tǒng)噪聲，折衷考慮后采用電感電流偽連續(xù)導(dǎo)通模式 （Psuedo Continuous Conduction Mode， PCCM）。

該系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法為在主拓?fù)潆姼猩显O(shè)置一個(gè)開關(guān)，在每個(gè)負(fù)載周期內(nèi)，當(dāng)電感電流下降至設(shè)置的直流量時(shí)，開關(guān)導(dǎo)通，電感電流保持，待下一個(gè)負(fù)載周期到來時(shí)，電感電流從此直流量開始上升。PCCM模式保證了兩獨(dú)立負(fù)載不相互干擾，且每個(gè)周期電感電流并不下降到零，增大了負(fù)載驅(qū)動能力，減小了電流紋波。同時(shí)考慮到兩負(fù)載的不同輕重程度，將電感電流直流量設(shè)計(jì)成能夠根據(jù)負(fù)載輕重程度可調(diào)，提高了電路的適應(yīng)能力。

1 傳統(tǒng)單電感雙輸出Buck控制電路

圖1所示為單電感雙輸出（SIDO）Buck控制器功率級電路和時(shí)序波形。負(fù)載RO1和RO2共用同一個(gè)主電路拓?fù)?，S1和S2分別為負(fù)載RO1和RO2與主電路拓?fù)涞倪B接開關(guān)，在T1時(shí)段，S1導(dǎo)通，S2斷開，系統(tǒng)向負(fù)載RO1傳遞能量，當(dāng)功率開關(guān)Sp導(dǎo)通時(shí)，電感L上的電流IL上升直到Sp關(guān)斷，續(xù)流二極管導(dǎo)通，電感電流IL開始下降。T2時(shí)段，開關(guān)S2導(dǎo)通，S1斷開，系統(tǒng)向負(fù)載RO2傳遞能量，系統(tǒng)的工作方式和T1時(shí)段相類似。

電感電流連續(xù)模式（CCM）時(shí)序波形的優(yōu)點(diǎn)是驅(qū)動電流較大且紋波較小，缺點(diǎn)為兩負(fù)載之間存在交叉干擾（Cross Regulation）且環(huán)路補(bǔ)償設(shè)計(jì)比較復(fù)雜。故引入電感電流斷續(xù)模式（DCM），由于每負(fù)載周期電感電流下降至零，故負(fù)載之間的交叉干擾可以消除，且該模式環(huán)路補(bǔ)償設(shè)計(jì)比較容易；而其缺點(diǎn)為當(dāng)負(fù)載較重時(shí)，驅(qū)動電流較大，電流的紋波會很大，其產(chǎn)生的噪聲會對電路正常工作造成影響。

2 電感電流偽連續(xù)模式（PCCM）Buck控制電路

電感電流偽連續(xù)模式（PCCM）設(shè)計(jì)一直流量Idc，將該值作為電感電流上升或下降的基準(zhǔn)，其保持了電感電流斷續(xù)模式（DCM）的優(yōu)點(diǎn)，且克服了當(dāng)負(fù)載較重時(shí)電流紋波大的缺點(diǎn)。然而對于兩負(fù)載輕重程度不一致，設(shè)計(jì)不同電感電流直流量，其中周期T1對應(yīng)重載，周期T2對應(yīng)輕載，故電感電流上升基準(zhǔn)Idc1比Idc2要高。在實(shí)際應(yīng)用中，負(fù)載往往會發(fā)生變化，對于變化了的負(fù)載能夠?qū)﹄姼须娏骰鶞?zhǔn)進(jìn)行自動調(diào)整的自適應(yīng)偽連續(xù)模式（Self-adapted PCCM）時(shí)序波形如圖2所示。

3 電路設(shè)計(jì)框圖和信號波形

圖3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，其信號波形如圖4所示。S1，S2，Sp和SL為功率開關(guān)管，兩負(fù)載輸出VO1和VO2分別經(jīng)分壓采樣至相應(yīng)的誤差放大器，后與三角波信號比較后得到相應(yīng)的占空比信號。當(dāng)DM1為高電平，DM2為低電平時(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RS1，RS2及相應(yīng)電流檢測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。

參考文獻(xiàn)：

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[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：

楊旸（1983- ），男，浙江杭州人，浙江大學(xué)城市學(xué)院 信電分院講師，研究方向：集成化信息處理與控制。

基金項(xiàng)目：

浙江大學(xué)城市學(xué)院教師科研基金資助項(xiàng)目（項(xiàng)目編號：J-13009）