本發(fā)明涉及電子技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種單電感多輸出直流-直流變換器及其電荷恒定控制方法。

背景技術(shù)：

單電感多輸出(single-inductormultiple-output，simo)直流-直流變換器是一種直流變換電路，其只需要一個(gè)輸入電壓就可以同時(shí)得到多個(gè)直流輸出電壓。simo采用了同一個(gè)電感給不同的輸出通道供能或者濾波，故其可以達(dá)到減少系統(tǒng)的體積、降低成本的目的。

單電感多輸出直流-直流變化器的能量傳輸方式主要分為“時(shí)分復(fù)用”(timecomplexing，tm)以及“依序供能控制”(orderedpower-distributivecontrol，opdc)這兩種?！皶r(shí)分復(fù)用”控制方式，每一個(gè)輸出通道都需要對(duì)電感進(jìn)行先充電再放電處理。對(duì)于具有n個(gè)通道的變換器來(lái)說(shuō)，“時(shí)分復(fù)用”控制方式要進(jìn)行n次充電和n次放電。該種控制方式開關(guān)動(dòng)作次數(shù)太多，開關(guān)損耗會(huì)比較大。除此之外，這種控制方式在負(fù)載情況變化時(shí)，可能會(huì)讓相鄰?fù)ǖ赖某浞烹娭芷谥丿B在一起，導(dǎo)致通道之間的相互影響變大，也即產(chǎn)生的互擾變大。

“依序供能控制”控制方式，在一個(gè)周期之內(nèi)，只對(duì)電感進(jìn)行一次充電，然后依照順序給各路輸出放電。對(duì)于具有n個(gè)通道的變換器來(lái)說(shuō)，“依序供能控制”控制方式只需進(jìn)行1次充電和n次放電。這種控制方式可以大大減少開關(guān)動(dòng)作次數(shù)，減少開關(guān)損耗，在單電感多輸出直流-直流變換器中得到了廣泛應(yīng)用。然而對(duì)于“依序供能控制”控制方式來(lái)說(shuō)，其各個(gè)通道共享同一個(gè)電感，故其一個(gè)通道的負(fù)載情況變化會(huì)引起電感電流的變化，而變化的電感電流勢(shì)必會(huì)對(duì)其它不進(jìn)行負(fù)載瞬態(tài)(即負(fù)載不變)的通道產(chǎn)生互擾?；_不僅會(huì)使其它通道的電壓紋波變大，而且在嚴(yán)重的情況下，其會(huì)使得系統(tǒng)不穩(wěn)定，影響系統(tǒng)的正常工作。因此，如何抑制各通道之間的互擾就成了“依序供能控制”控制方式中亟待解決的技術(shù)難題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于：提供一種通過(guò)電荷恒定控制來(lái)抑制各通道之間的互擾的，單電感多輸出直流-直流變換器。

本發(fā)明的另一目的在于：提供一種通過(guò)電荷恒定控制來(lái)抑制各通道之間的互擾的，單電感多輸出直流-直流變換器的電荷恒定控制方法。

本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是：

單電感多輸出直流-直流變換器，包括：

功率級(jí)模塊，用于能量傳遞控制、提供多路輸出和采樣單電感多輸出直流-直流變換器的電感電流值；

電壓采樣電路，用于采樣單電感多輸出直流-直流變換器中多個(gè)輸出通道的輸出電壓值；

adc模塊，用于將采樣的電感電流值、電壓采樣值和電壓參考值數(shù)字化；

第一減法器，用于將數(shù)字化后的電壓參考值與多個(gè)輸出通道數(shù)字化后的電壓采樣值分別作差，得到各個(gè)輸出通道的電壓誤差信號(hào)；

多路電壓pi模塊，用于對(duì)各個(gè)輸出通道的電壓誤差信號(hào)進(jìn)行頻率補(bǔ)償，得到各個(gè)輸出通道的舊導(dǎo)通時(shí)間信號(hào)；

電荷恒定控制模塊，用于根據(jù)數(shù)字化后的電感電流值和各個(gè)輸出通道的舊導(dǎo)通時(shí)間信號(hào)計(jì)算各個(gè)輸出通道的新導(dǎo)通時(shí)間信號(hào)；

第一調(diào)制模塊，用于將各個(gè)輸出通道的新導(dǎo)通時(shí)間信號(hào)轉(zhuǎn)換為各個(gè)輸出通道的控制信號(hào)；

求和模塊，用于對(duì)各個(gè)輸出通道的舊導(dǎo)通時(shí)間信號(hào)求和；

第二減法器，用于將舊導(dǎo)通時(shí)間信號(hào)的和與數(shù)字化后的電感電流值作差，得到電流誤差信號(hào)；

電流pi模塊，用于對(duì)電流誤差信號(hào)進(jìn)行頻率補(bǔ)償，得到中間信號(hào)；

第二調(diào)制模塊，用于將中間信號(hào)轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的控制信號(hào)；

時(shí)分復(fù)用控制、死區(qū)與驅(qū)動(dòng)電路，用于接收第一調(diào)制模塊的控制信號(hào)和第二調(diào)制模塊的控制信號(hào)，并根據(jù)接收的控制信號(hào)控制單電感多輸出直流-直流變換器功率級(jí)模塊的多路輸出。

進(jìn)一步，所述電荷恒定控制模塊將輸出通道在上一個(gè)周期所需電荷量除以當(dāng)前周期電感電流值得出該通道所需導(dǎo)通的時(shí)間。

進(jìn)一步，所述各個(gè)輸出通道的新導(dǎo)通時(shí)間信號(hào)的計(jì)算公式為：

其中，x＝1：n表示輸出通道1到輸出通道n，n為單電感多輸出直流-直流變換器輸出通道的總數(shù)；tcx_new是輸出通道x的新導(dǎo)通時(shí)間，isenq是本周期數(shù)字化后的電感電流值，isenq_z1是單位延時(shí)后數(shù)字化的電感電流值，tcx_old是輸出通道x的舊導(dǎo)通時(shí)間。

進(jìn)一步，所述電荷恒定控制模塊包括：

電感電流值單位延時(shí)計(jì)算單元，用于將本周期數(shù)字化后的電感電流值isenq進(jìn)行單位延時(shí)，得到單位延時(shí)后數(shù)字化的電感電流值isenq_z1；

除法單元，用于計(jì)算isenq_z1除以isenq的商k；

乘法單元，用于將各個(gè)輸出通道的舊導(dǎo)通時(shí)間信號(hào)分別與除法單元商k進(jìn)行相乘，得到各個(gè)輸出通道的新導(dǎo)通時(shí)間信號(hào)。

進(jìn)一步，所述多路電壓pi模塊和電流pi模塊為pi控制器或pid控制器，所述第一調(diào)制模塊和第二調(diào)制模塊為數(shù)字脈沖寬度調(diào)制模塊。

本發(fā)明所采取的另一技術(shù)方案是：

單電感多輸出直流-直流變換器的電荷恒定控制方法，包括以下步驟：

對(duì)單電感多輸出直流-直流變換器功率級(jí)模塊的多個(gè)輸出通道的輸出電壓值進(jìn)行采樣，得到電壓采樣值；

對(duì)單電感多輸出直流-直流變換器功率級(jí)模塊的電感電流值進(jìn)行采樣；

將采樣的電感電流值、電壓采樣值和電壓參考值進(jìn)行數(shù)字化；

將數(shù)字化后的電壓參考值與多個(gè)輸出通道數(shù)字化后的電壓采樣值分別作差，得到各個(gè)輸出通道的電壓誤差信號(hào)；

對(duì)各個(gè)輸出通道的電壓誤差信號(hào)經(jīng)多路電壓pi模塊進(jìn)行頻率補(bǔ)償，得到各個(gè)輸出通道的舊導(dǎo)通時(shí)間信號(hào)；

將舊導(dǎo)通時(shí)間信號(hào)的和與數(shù)字化后的電感電流值作差，并通過(guò)電流pi模塊計(jì)算得到中間信號(hào)；

根據(jù)數(shù)字化后的電感電流值和各個(gè)輸出通道的舊導(dǎo)通時(shí)間信號(hào)通過(guò)電荷恒定控制模塊計(jì)算各個(gè)輸出通道的新導(dǎo)通時(shí)間信號(hào)；

將中間信號(hào)和各個(gè)輸出通道的新導(dǎo)通時(shí)間信號(hào)分別通過(guò)各自的調(diào)制模塊轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的控制信號(hào)并通過(guò)時(shí)分復(fù)用控制、死區(qū)與驅(qū)動(dòng)電路對(duì)單電感多輸出直流-直流變換器功率級(jí)模塊進(jìn)行控制。

進(jìn)一步，所述電荷恒定控制模塊將輸出通道在上一個(gè)周期所需電荷量除以當(dāng)前周期電感電流值得出該通道所需導(dǎo)通的時(shí)間。

進(jìn)一步，所述各個(gè)輸出通道的新導(dǎo)通時(shí)間信號(hào)的計(jì)算公式為：

其中，x＝1：n表示輸出通道1到輸出通道n，n為單電感多輸出直流-直流變換器輸出通道的總數(shù)；tcx_new是輸出通道x的新導(dǎo)通時(shí)間，isenq是本周期數(shù)字化后的電感電流值，isenq_z1是單位延時(shí)后數(shù)字化的電感電流值，tcx_old是輸出通道x的舊導(dǎo)通時(shí)間。

進(jìn)一步，所述根據(jù)數(shù)字化后的電感電流和各個(gè)輸出通道的舊導(dǎo)通時(shí)間信號(hào)通過(guò)電荷恒定控制模塊計(jì)算各個(gè)輸出通道的新導(dǎo)通時(shí)間信號(hào)這一步驟，其包括：

將本周期數(shù)字化后的電感電流值isenq進(jìn)行單位延時(shí)，得到單位延時(shí)后數(shù)字化的電感電流值isenq_z1；

計(jì)算isenq_z1除以isenq的商k；

將各個(gè)輸出通道的舊導(dǎo)通時(shí)間信號(hào)分別與除法單元商k進(jìn)行相乘，得到各個(gè)輸出通道的新導(dǎo)通時(shí)間信號(hào)。

進(jìn)一步，所述多路電壓pi模塊和電流pi模塊為pi控制器或pid控制器，所述調(diào)制模塊為數(shù)字脈沖寬度調(diào)制模塊。

本發(fā)明的變換器的有益效果是：包括功率級(jí)模塊、電壓采樣電路、adc模塊、第一減法器、多路電壓pi模塊、電荷恒定控制模塊、第一調(diào)制模塊、求和模塊、第二減法器、電流pi模塊、第二調(diào)制模塊和時(shí)分復(fù)用控制、死區(qū)與驅(qū)動(dòng)電路，通過(guò)電荷恒定控制模塊來(lái)根據(jù)當(dāng)前電感電流大小以及輸出通道負(fù)載瞬態(tài)發(fā)生前所需的電荷量來(lái)計(jì)算輸出通道所需的新導(dǎo)通時(shí)間，使得未進(jìn)行負(fù)載瞬態(tài)的輸出通道在負(fù)載瞬態(tài)發(fā)生前后所需的電荷保持不變，減少了各通道之間的相互影響，降低了各通道之間的互擾。

本發(fā)明的方法的有益效果是：包括根據(jù)數(shù)字化后的電感電流值和各個(gè)輸出通道的舊導(dǎo)通時(shí)間信號(hào)通過(guò)電荷恒定控制模塊計(jì)算各個(gè)輸出通道的新導(dǎo)通時(shí)間信號(hào)的步驟，通過(guò)電荷恒定控制模塊來(lái)根據(jù)當(dāng)前電感電流大小以及輸出通道負(fù)載瞬態(tài)發(fā)生前所需的電荷量來(lái)計(jì)算輸出通道所需的新導(dǎo)通時(shí)間，使得未進(jìn)行負(fù)載瞬態(tài)的輸出通道在負(fù)載瞬態(tài)發(fā)生前后所需的電荷保持不變，減少了各通道之間的相互影響，降低了各通道之間的互擾。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明單電感多輸出直流-直流變換器的電荷恒定控制方法的流程圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例一中的功率級(jí)模塊；

圖3為本發(fā)明實(shí)施例一中的電壓采樣電路、adc模塊和第一減法器；

圖4為本發(fā)明實(shí)施例一中的多路電壓pi模塊、電荷恒定控制模塊和第一調(diào)制模塊；

圖5為本發(fā)明實(shí)施例一中的求和模塊、第二減法器、電流pi模塊和第二調(diào)制模塊；

圖6為本發(fā)明實(shí)施例一中的時(shí)分復(fù)用控制、死區(qū)與驅(qū)動(dòng)電路；

圖7為本發(fā)明實(shí)施例一中的電荷恒定控制模塊的內(nèi)部結(jié)構(gòu)原理圖；

圖8為圖2中通道1進(jìn)行負(fù)載瞬態(tài)時(shí)的仿真波形。

具體實(shí)施方式

單電感多輸出直流-直流變換器，包括：

功率級(jí)模塊，用于能量傳遞控制、提供多路輸出和采樣單電感多輸出直流-直流變換器的電感電流值；

電壓采樣電路，用于采樣單電感多輸出直流-直流變換器中多個(gè)輸出通道的輸出電壓值；

adc模塊，用于將采樣的電感電流值、電壓采樣值和電壓參考值數(shù)字化；

第一減法器，用于將數(shù)字化后的電壓參考值與多個(gè)輸出通道數(shù)字化后的電壓采樣值分別作差，得到各個(gè)輸出通道的電壓誤差信號(hào)；

多路電壓pi模塊，用于對(duì)各個(gè)輸出通道的電壓誤差信號(hào)進(jìn)行頻率補(bǔ)償，得到各個(gè)輸出通道的舊導(dǎo)通時(shí)間信號(hào)；

電荷恒定控制模塊，用于根據(jù)數(shù)字化后的電感電流值和各個(gè)輸出通道的舊導(dǎo)通時(shí)間信號(hào)計(jì)算各個(gè)輸出通道的新導(dǎo)通時(shí)間信號(hào)；

第一調(diào)制模塊，用于將各個(gè)輸出通道的新導(dǎo)通時(shí)間信號(hào)轉(zhuǎn)換為各個(gè)輸出通道的控制信號(hào)；

求和模塊，用于對(duì)各個(gè)輸出通道的舊導(dǎo)通時(shí)間信號(hào)求和；

第二減法器，用于將舊導(dǎo)通時(shí)間信號(hào)的和與數(shù)字化后的電感電流值作差，得到電流誤差信號(hào)；

電流pi模塊，用于對(duì)電流誤差信號(hào)進(jìn)行頻率補(bǔ)償，得到中間信號(hào)；

第二調(diào)制模塊，用于將中間信號(hào)轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的控制信號(hào)；

時(shí)分復(fù)用控制、死區(qū)與驅(qū)動(dòng)電路，用于接收第一調(diào)制模塊的控制信號(hào)和第二調(diào)制模塊的控制信號(hào)，并根據(jù)接收的控制信號(hào)控制單電感多輸出直流-直流變換器功率級(jí)模塊的多路輸出。

進(jìn)一步作為優(yōu)選的實(shí)施方式所述電荷恒定控制模塊將輸出通道在上一個(gè)周期所需電荷量除以當(dāng)前周期電感電流值得出該通道所需導(dǎo)通的時(shí)間。

進(jìn)一步作為優(yōu)選的實(shí)施方式，所述各個(gè)輸出通道的新導(dǎo)通時(shí)間信號(hào)的計(jì)算公式為：其中，x＝1：n表示輸出通道1到輸出通道n，n為單電感多輸出直流-直流變換器輸出通道的總數(shù)；tcx_new是輸出通道x的新導(dǎo)通時(shí)間，isenq是本周期數(shù)字化后的電感電流值，isenq_z1是單位延時(shí)后數(shù)字化的電感電流值，tcx_old是輸出通道x的舊導(dǎo)通時(shí)間。

進(jìn)一步作為優(yōu)選的實(shí)施方式，所述電荷恒定控制模塊包括：

電感電流值單位延時(shí)計(jì)算單元，用于將本周期數(shù)字化后的電感電流值isenq進(jìn)行單位延時(shí)，得到單位延時(shí)后數(shù)字化的電感電流值isenq_z1；

除法單元，用于計(jì)算isenq_z1除以isenq的商k；

乘法單元，用于將各個(gè)輸出通道的舊導(dǎo)通時(shí)間信號(hào)分別與除法單元商k進(jìn)行相乘，得到各個(gè)輸出通道的新導(dǎo)通時(shí)間信號(hào)。

進(jìn)一步作為優(yōu)選的實(shí)施方式，所述多路電壓pi模塊和電流pi模塊為pi控制器或pid控制器，所述第一調(diào)制模塊和第二調(diào)制模塊為數(shù)字脈沖寬度調(diào)制模塊。

參照?qǐng)D1，單電感多輸出直流-直流變換器的電荷恒定控制方法，包括以下步驟：

對(duì)單電感多輸出直流-直流變換器功率級(jí)模塊的多個(gè)輸出通道的輸出電壓值進(jìn)行采樣，得到電壓采樣值；

對(duì)單電感多輸出直流-直流變換器功率級(jí)模塊的電感電流值進(jìn)行采樣；

將采樣的電感電流值、電壓采樣值和電壓參考值進(jìn)行數(shù)字化；

將數(shù)字化后的電壓參考值與多個(gè)輸出通道數(shù)字化后的電壓采樣值分別作差，得到各個(gè)輸出通道的電壓誤差信號(hào)；

對(duì)各個(gè)輸出通道的電壓誤差信號(hào)經(jīng)多路電壓pi模塊進(jìn)行頻率補(bǔ)償，得到各個(gè)輸出通道的舊導(dǎo)通時(shí)間信號(hào)；

將舊導(dǎo)通時(shí)間信號(hào)的和與數(shù)字化后的電感電流值作差，并通過(guò)電流pi模塊計(jì)算得到中間信號(hào)；

根據(jù)數(shù)字化后的電感電流值和各個(gè)輸出通道的舊導(dǎo)通時(shí)間信號(hào)通過(guò)電荷恒定控制模塊計(jì)算各個(gè)輸出通道的新導(dǎo)通時(shí)間信號(hào)；

將中間信號(hào)和各個(gè)輸出通道的新導(dǎo)通時(shí)間信號(hào)分別通過(guò)各自的調(diào)制模塊轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的控制信號(hào)并通過(guò)時(shí)分復(fù)用控制、死區(qū)與驅(qū)動(dòng)電路對(duì)單電感多輸出直流-直流變換器功率級(jí)模塊進(jìn)行控制。

進(jìn)一步作為優(yōu)選的實(shí)施方式所述電荷恒定控制模塊將輸出通道在上一個(gè)周期所需電荷量除以當(dāng)前周期電感電流值得出該通道所需導(dǎo)通的時(shí)間。

進(jìn)一步作為優(yōu)選的實(shí)施方式，所述各個(gè)輸出通道的新導(dǎo)通時(shí)間信號(hào)的計(jì)算公式為：其中，x＝1：n表示輸出通道1到輸出通道n，n為單電感多輸出直流-直流變換器輸出通道的總數(shù)；tcx_new是輸出通道x的新導(dǎo)通時(shí)間，isenq是本周期數(shù)字化后的電感電流值，isenq_z1是單位延時(shí)后數(shù)字化的電感電流值，tcx_old是輸出通道x的舊導(dǎo)通時(shí)間。

進(jìn)一步作為優(yōu)選的實(shí)施方式，所述根據(jù)數(shù)字化后的電感電流和各個(gè)輸出通道的舊導(dǎo)通時(shí)間信號(hào)通過(guò)電荷恒定控制模塊計(jì)算各個(gè)輸出通道的新導(dǎo)通時(shí)間信號(hào)這一步驟，其包括：

將本周期數(shù)字化后的電感電流值isenq進(jìn)行單位延時(shí)，得到單位延時(shí)后數(shù)字化的電感電流值isenq_z1；

計(jì)算isenq_z1除以isenq的商k；

將各個(gè)輸出通道的舊導(dǎo)通時(shí)間信號(hào)分別與除法單元商k進(jìn)行相乘，得到各個(gè)輸出通道的新導(dǎo)通時(shí)間信號(hào)。

進(jìn)一步作為優(yōu)選的實(shí)施方式，所述多路電壓pi模塊和電流pi模塊為pi控制器或pid控制器，所述調(diào)制模塊為數(shù)字脈沖寬度調(diào)制模塊。

下面結(jié)合說(shuō)明書附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步解釋和說(shuō)明。

實(shí)施例一

針對(duì)現(xiàn)有“依序供能控制”控制方式不同通道之間的互擾大的問(wèn)題，本發(fā)明提出了一種新的單電感多輸出直流-直流變換器及其電荷恒定控制方法來(lái)抑制互擾。根據(jù)先驗(yàn)知識(shí)，若單電感多輸出直流-直流變換器某個(gè)輸出通道a進(jìn)行了負(fù)載瞬態(tài)，這個(gè)時(shí)候電感電流會(huì)發(fā)生改變。而對(duì)于不進(jìn)行負(fù)載瞬態(tài)的通道b來(lái)說(shuō)，可以利用b在瞬態(tài)發(fā)生前所需的電荷量以及當(dāng)前電感電流大小來(lái)推算通道b在a進(jìn)行了負(fù)載瞬態(tài)后所需的新的導(dǎo)通時(shí)間，從而讓通道b所需的電荷保持不變，以降低各個(gè)通道之間的互擾。本發(fā)明正是利用了上述原理來(lái)抑制各個(gè)通道之間的互擾。

為了敘述方便，本實(shí)施例以單電感四輸出直流-直流變換器，多路電壓pi模塊和電流pi模塊為pi控制器，第一調(diào)制模塊和第二調(diào)制模塊均為dpwm數(shù)字脈沖寬度調(diào)制模塊為例，對(duì)本發(fā)明的工作原理進(jìn)行說(shuō)明。本發(fā)明的方案同樣適用于其它多路輸出的直流-直流變換器。

該單電感四輸出直流-直流變換器的功率級(jí)模塊如圖2所示，它由功率晶體管mi1、mi2、mi3、mo0、mo1、mo2、mo3和mo4，電感l(wèi)、電容c1～c4、負(fù)載電阻ro1～ro4，電流采樣電路等組成。輸入電壓vin負(fù)責(zé)給整個(gè)系統(tǒng)提供能量。功率晶體管mi1、mi2、mi3、mo0、mo1、mo2、mo3和mo4處于導(dǎo)通或截止?fàn)顟B(tài)，起到開關(guān)的作用，通過(guò)柵極接入信號(hào)g1～g8的大小來(lái)控制能量的供給與否。電感l(wèi)起到濾波或者儲(chǔ)能的作用。輸出電容c1～c4分別給輸出電壓vo1～vo4濾波以及供能。電阻ro1～ro4是負(fù)載電阻，用于從各個(gè)輸出通道汲取能量。電流采樣電路通過(guò)對(duì)電感l(wèi)的電流進(jìn)行采樣得到電感電流值isen，為控制環(huán)路提供了電流反饋回路，以簡(jiǎn)化補(bǔ)償器。

如圖3所示，輸出電壓vo1～vo4分別在電壓采樣電路中以ko1～ko4的采樣比例進(jìn)行采樣后，進(jìn)入到adc模塊adcs中進(jìn)行數(shù)字化和量化處理。與此同時(shí)，參考電壓vref以及采樣得到的電感電流值isen也會(huì)進(jìn)入adcs中轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的數(shù)字信號(hào)。其中，isen數(shù)字化后的信號(hào)是isenq。本實(shí)施例通過(guò)第一減法器，將參考電壓與各個(gè)輸出通道電壓作比較，得到各自的電壓誤差信號(hào)ve1～ve4。如圖4所示，電壓誤差信號(hào)ve1～ve4通過(guò)各自的pi控制器進(jìn)行頻率補(bǔ)償，得到tc1_old～tc4_old舊導(dǎo)通時(shí)間信號(hào)。tc1_old～tc4_old以及數(shù)字化后的電感電流isenq會(huì)進(jìn)入到核心的電荷恒定控制模塊中，由電荷恒定控制模塊采用電荷恒定控制算法得到各個(gè)通道新的導(dǎo)通時(shí)間tc1_new～tc4_new。tc1_new～tc4_new經(jīng)過(guò)各自的dpwm模塊的調(diào)制之后，分別得到d1～d4信號(hào)。如圖6所示，d1～d4這幾個(gè)控制信號(hào)最終會(huì)進(jìn)入到相應(yīng)的時(shí)分復(fù)用控制、死區(qū)與驅(qū)動(dòng)電路中。

與此同時(shí)，tc1_old～tc4_old會(huì)進(jìn)入求和模塊∑中，如圖5所示?！频玫降目偤蜁?huì)與數(shù)字化后的電感電流isenq通過(guò)第二減法器作差得到電流誤差信號(hào)。該電流誤差信號(hào)經(jīng)過(guò)pi補(bǔ)償器進(jìn)行頻率補(bǔ)償之后得到中間信號(hào)vrf，該中間信號(hào)vrf經(jīng)過(guò)dpwm模塊調(diào)制之后得到drf信號(hào)。如圖6所示，drf信號(hào)也會(huì)進(jìn)入到相應(yīng)的時(shí)分復(fù)用控制、死區(qū)與驅(qū)動(dòng)電路中。

如圖6所示，時(shí)分復(fù)用控制、死區(qū)與驅(qū)動(dòng)電路會(huì)根據(jù)接收的控制信號(hào)d1～d4以及drf產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號(hào)g1～g8，以控制單電感多輸出直流-直流變換器功率級(jí)模塊的多路輸出。

而本發(fā)明的電荷恒定控制模塊這一核心模塊，其采用的電荷恒定控制算法如下式(1)和式(2)所示。

tcx_new*isenq＝tcx_old*isenq_z1(1)

x＝1：n表示輸出通道1到輸出通道n，n為單電感多輸出直流-直流變換器輸出通道的總數(shù)；tcx_new是輸出通道x的新導(dǎo)通時(shí)間(即目標(biāo)導(dǎo)通時(shí)間)，isenq是本周期數(shù)字化后的電感電流值，isenq_z1是單位延時(shí)后數(shù)字化的電感電流值，tcx_old是輸出通道x的舊導(dǎo)通時(shí)間，即tcx_old為通道x的電壓誤差經(jīng)過(guò)pi控制器補(bǔ)償之后的值。

在式子(1)中，等號(hào)右邊的式子表示通道x在上個(gè)周期所需的電荷量，等號(hào)左邊表示通道x當(dāng)前周期所需的電荷量。對(duì)于不做負(fù)載瞬態(tài)的通道來(lái)說(shuō)，其上一個(gè)周期所需電荷量和當(dāng)前周期所需電荷量是相等的。

下面以圖2中輸出通道2進(jìn)行負(fù)載瞬態(tài)為例說(shuō)明該電荷恒定控制算法對(duì)于抑制互擾的作用。

當(dāng)通道2負(fù)載變重時(shí)，假設(shè)因通道2進(jìn)行負(fù)載瞬態(tài)而導(dǎo)致電感電流由原來(lái)的1變成了2，也即isenq_z1＝1，isenq＝2；那么對(duì)于不進(jìn)行負(fù)載瞬態(tài)的通道1來(lái)說(shuō)，根據(jù)式(2)計(jì)算得到通道1導(dǎo)通時(shí)間應(yīng)該為tc1_new＝0.5tc1_old?？梢娡ǖ?的導(dǎo)通時(shí)間變成了原來(lái)的一半，但是電感電流變成了原來(lái)的兩倍。所以通道1在當(dāng)前周期所得到的電荷總量為剛好是不變的，也就是說(shuō)，通道2的負(fù)載變化對(duì)通道1的影響可以通過(guò)該算法被抑制。同理，對(duì)于其他不進(jìn)行負(fù)載瞬態(tài)的通道，通道2對(duì)其影響也會(huì)被抑制住。

如圖7所示，本實(shí)施例的電荷恒定控制模塊的具體實(shí)現(xiàn)方式為：

首先，電感電流isenq經(jīng)過(guò)單位延時(shí)模塊z^-1之后得到單位延時(shí)后的電感電流isenq_z1；也即isenq_z1相對(duì)于isenq延遲了一個(gè)周期。

接著，通過(guò)除法模塊，可以得到isenq_z1除以isenq的商為k。

最后，將各個(gè)pi控制器的輸出tc1_old～tc4_old分別與k相乘，得到tc1_new～tc4_new。至此，各個(gè)通道的導(dǎo)通時(shí)間全部計(jì)算出來(lái)了。tc1_new～tc4_new這些信號(hào)會(huì)進(jìn)入到圖6的時(shí)分復(fù)用控制、死區(qū)與驅(qū)動(dòng)電路，以進(jìn)行后續(xù)的環(huán)路控制。

本發(fā)明還采用了仿真波形來(lái)驗(yàn)證本發(fā)明提出來(lái)的電荷恒定控制算法。仿真中，輸入電壓為3.3v,各個(gè)輸出通道1～4的電壓理想值分別為1.8v，2.5v，3.3v，5.0v。采用本發(fā)明的電荷恒定控制算法得到的仿真波形如圖8所示。圖8中，il為電感電流波形，vo1～vo4分別為通道1至通道4的電壓波形，ir表示各個(gè)通道的負(fù)載電流波形，通道2到通道4的負(fù)載電流分別250ma、200ma以及200ma。從圖8可知，當(dāng)通道1的負(fù)載電流在300ma與50ma之間來(lái)回跳變時(shí)，其余三個(gè)通道的電壓只是在跳變瞬間發(fā)生很小的變化，且很快又得以恢復(fù)?？梢姡景l(fā)明的電荷恒定控制算法抑制互擾的作用得以驗(yàn)證。

以上是對(duì)本發(fā)明的較佳實(shí)施進(jìn)行了具體說(shuō)明，但本發(fā)明并不限于所述實(shí)施例，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不違背本發(fā)明精神的前提下還可做作出種種的等同變形或替換，這些等同的變形或替換均包含在本申請(qǐng)權(quán)利要求所限定的范圍內(nèi)。