具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。

实施例1：

结合附图1所示，一种单电感双输出开关变换器自适应斜坡补偿装置，包括第一电压检测电路VS1、第二电压检测电路VS2、第三电压检测电路VS3、电流检测电路IS、定时器CLK、第一驱动电路DR1、第二驱动电路DR2、第三驱动电路DR3、第一斜坡信号发生器SGC1、第二斜坡信号发生器SGC2和峰值电流控制脉冲信号发生器PCC，所述第一电压检测电路VS1用于检测单电感双输出开关变换器的第一输出支路电压，所述第二电压检测电路VS2用于检测单电感双输出开关变换器的第二输出支路电压，所述电流检测电路IS用于检测单电感双输出开关变换器的电感电流，所述第三电压检测电路VS3用于检测单电感双输出开关变换器的输入电压，所述定时器CLK的输出端、第一电压检测电路VS1的输出端、第二电压检测电路VS2的输出端和第三电压检测电路VS3的输出端分别与所述第一斜坡信号发生器SGC1的输入端连接，所述定时器CLK的输出端和第一斜坡信号发生器SGC1的输出端分别与所述第二斜坡信号发生器SGC2的输入端连接，第二斜坡信号发生器SGC2的输出端、第一电压检测电路VS1的输出端、第二电压检测电路VS2的输出端和电流检测电路IS的输出端分别与所述峰值电流控制脉冲信号发生器PCC的输入端连接，峰值电流控制脉冲信号发生器PCC的第一输出端连接所述第一驱动电路DR1，峰值电流控制脉冲信号发生器PCC的第二输出端连接所述第二驱动电路DR2，峰值电流控制脉冲信号发生器PCC的第三输出端连接所述第三驱动电路DR3，第一驱动电路DR1用于驱动单电感双输出开关变换器的主开关管的导通和关断，第二驱动电路DR2用于驱动单电感双输出开关变换器的第一输出支路开关管的导通和关断，第三驱动电路DR3用于驱动单电感双输出开关变换器的第二输出支路开关管的导通和关断。

在每个工作周期内，检测输入电压得到信号V_in，检测两条输出支路电压得到信号V_oa、V_ob，定时器CLK产生信号V_clk；将V_in、V_oa、V_ob、V_clk送入第一斜坡信号发生器SGC1得到信号V_sh：

；

将V_sh、V_clk送入第二斜坡信号发生器SGC2得到自适应补偿斜坡信号I_c。

加入固定斜率斜坡补偿时输入电压在以下范围内时主电路才会在稳定状态工作：

其中，L为电感值，为斜坡补偿斜率，而加入自适应斜坡补偿时输入电压可以全范围稳定工作，避免了当输入电压变化过大时补偿斜坡斜率超出限定范围，微小扰动经过多个周期后被放大，导致电路无法工作在稳定状态。因此本发明的工作电压范围更大。

进一步地，结合图2所示，所述第一斜坡信号发生器SGC1包括第一减法器SUB1、第二减法器SUB2、第三减法器SUB3、第四减法器SUB4、第一比例放大器K1、第二比例放大器K2、第三比例放大器K3、第一加法器SUM1、第二加法器SUM2、乘法器MUL、除法器DIV和采样保持器S/H，其中：

所述第一电压检测电路VS1的输出端和第三电压检测电路VS3的输出端连接第二减法器SUB2的输入端；第二减法器SUB2的输出端连接第一比例放大器K1的输入端，所述第一比例放大器K1的输出端和第三电压检测电路VS3的输出端连接第三减法器SUB3的输入端；第三减法器SUB3的输出端和第二电压检测电路VS2的输出端连接第一加法器SUM1的输入端，第一加法器SUM1的输出端连接第二比例放大器K2；

第三电压检测电路VS3的输出端连接第一减法器SUB1的输入端和第三比例放大器K3的输入端，第三比例放大器K3的输出端和第三电压检测电路VS3的输出端连接第四减法器SUB4的输入端，第四减法器SUB4的输出端和第二电压检测电路VS2的输出端连接第二减法器SUM2的输入端，

第一减法器SUB1的输出端和第二减法器SUM2的输出端连接乘法器MUL的输入端，乘法器MUL的输出端和第二比例放大器K2的输出端连接除法器DIV的输入端，除法器DIV的输出端和定时器CLK的输出端连接采样保持器S/H的输入端，采样保持器S/H的输出端连接所述第二斜坡信号发生器SGC2。

将信号V_oa和V_in送入到第二减法器SUB2，第二减法器SUB2与第一比例放大器K1相连，第一比例放大器K1和信号V_in作为第三减法器SUB3的输入信号，第三减法器SUB3和信号V_ob作为第一加法器SUM1的输入信号，第一加法器SUM1和第二比例放大器K2相连；将信号V_in送入第三比例放大器K3中，第三比例放大器K3和信号Vin作为第四减法器SUB4的输入信号，第四减法器SUB4和信号V_ob作为第二加法器SUM2的输入信号；将信号V_in送入第一减法器SUB1中，第一减法器SUB1和第二加法器SUM2作为乘法器MUL的输入端，乘法器MUL和第二比例放大器K2作为除法器DIV的输入端，除法器DIV和信号V_clk作为采样保持器S/H的输入信号。

结合图3所示，所述第二斜坡信号发生器SGC2包括压控电流源I_in、电容C、第二开关管S₂、第四驱动电路DR4、第四电压检测电路VS4，其中：

所述第四驱动电路DR4的输入端连接所述定时器CLK的输出端，第四驱动电路DR4的输出端连接所述第二开关管S₂的控制端；

所述压控电流源I_in的正极连接所述第一斜坡信号发生器SGC1的输出端、第二开关管S₂的第一端、电容C的第一端和第四电压检测电路VS4的输入端，第四电压检测电路VS4的输出端连接所述峰值电流控制脉冲信号发生器PCC；压控电流源I_in的负极、第二开关管S₂的第二端和电容C的第二端接地。

结合图4所示，峰值电流控制脉冲信号发生器PCC包括第一误差放大器EA1、第二误差放大器EA2、第五减法器SUB5、第一比较器CMP1、第二比较器CMP2、第一RS触发器RS1、第二RS触发器RS2、异或门XOR、非门NOR；将信号V_oa送入第一误差放大器EA1中得到信号I_ref，将信号I_ref和I_c送入到第五减法器SUB5中，第五减法器SUB5和信号I_L作为第一比较器CMP1的输入端，第一比较器CMP1与第一RS触发器RS1的R端相连，信号V_clk作为第一RS触发器RS1的S端的输入信号，第一RS触发器RS1的Q端产生脉冲信号PWM1，控制主开关管的导通和关断；将信号V_ob送入第二误差放大器EA2中得到信号I_ref2，将信号I_L和I_ref2送入第二比较器CMP2中，第二比较器CMP2的输出和第二触发器RS2的S端相连，第一比较器CMP1的输出和第二触发器RS2的R端相连，第一触发器RS1的Q端和第二触发器RS2的Q端作为异或门XOR的输入端，异或门XOR的输出端产生脉冲信号PWMb，控制第二输出支路开关管的导通和关断，异或门XOR和非门NOR相连，非门NOR生成脉冲信号PWMa，控制a输出支路开关管的导通和关断。

工作过程和原理是：第一输出支路（即a支路，包括开关S_a、二极管D₁、电容C_oa、电阻R_ca和电阻R_a）输出电压信号V_oa经过第一误差放大器EA1得到电流参考值I_ref；第二输出支路（即b支路，包括开关S_b、二极管D₂、电容C_ob、电阻R_cb和电阻R_b）输出电压信号V_ob经过第二误差放大器EA2得到电流参考值I_ref2，将信号Vi_n、V_oa、V_ob、V_clk送入第一斜坡信号发生器SGC1得到信号V_sh，将信号V_sh和V_clk送入二斜坡信号发生器SGC2得到自适应补偿斜坡信号I_c，将信号I_ref、I_ref2、I_c、I_L送入峰值电流控制脉冲信号发生器PCC中，得到控制主开关管导通和关断的控制信号脉冲PWM1、控制a支路开关管导通和关断的控制信号脉冲PWMa以及控制b支路开关管导通和关断的控制信号脉冲PWMb。

第一斜坡信号发生器SGC1完成信号V_sh的产生和输出：根据公式

得到信号V_sh，该值的大小即为补偿斜坡斜率。

第二斜坡信号发生器SGC2完成信号I_c的产生和输出：定时器CLK在每个周期开始时为高电平，其占空比极小；周期开始时，信号V_clk为高电平，第一开关管S₁闭合，电容C在信号V_clk为高电平期间时快速放电至零；信号V_clk为低电平时，第一开关管S₁断开，压控电流源I_in给电容C充电，电容C两端电压以的斜率增加，直至下一个周期开始。

峰值电流控制脉冲信号发生器PCC完成信号PWM1、PWMa、PWMb的产生和输出：将电流参考值信号I_ref和补偿斜坡信号I_c作差得到a支路输出电流参考值信号I_ref1，周期开始时，定时器CLK输出信号为高电平，电感电流小于a支路输出电流参考值信号I_ref1，此时第一比较器CMP1输出低电平，第一RS触发器RS1的R端输入信号为低电平、S端的输入信号为高电平，其Q端的输出信号为高电平，主开关管S₁导通；电感电流信号I_L亦小于b支路输出电流参考值信号I_ref2，此时第二比较器CMP2输出高电平，第二RS触发器RS2的S端输入信号为高电平、R端输入信号为低电平，其Q端输出信号为高电平，异或门XOR输出信号为低电平，非门NOR输出信号为高电平，a支路开关管S_a导通，b支路开关管S_b关断；当电感电流信号I_L上升至a支路输出电流参考值信号I_ref1时，第一比较器CMP1输出高电平，第一RS触发器RS1的R端输入信号为高电平、S端的输入信号为低电平，其Q端输出信号为低电平，主开关管S₁断开，电感电流下降；当电感电流信号I_L下降至b支路输出电流参考值信号I_ref2时，第二比较器CMP2输出高电平，第二RS触发器RS2的S端输入信号为高电平、R端输入信号为低电平，其Q端输出信号为高电平，异或门XOR输出信号为高电平，非门NOR输出信号为低电平，a支路开关管S_a关断，b支路开关管S_b导通。

图5中，m₁为主开关管导通且第一输出支路开关管导通时的电感电流斜率即为电感电流上升阶段的斜率，m₂为主开关管关断且第一输出支路开关管导通时的电感电流斜率即电感电流第一下降阶段的斜率，m₃为主开关管关断且第二输出支路开关管导通时的电感电流斜率即电感电流第二下降阶段的斜率，m_c1为斜坡补偿斜率。图5中(a)为未加入斜坡补偿时的电感电流波形，(b)为加入自适应斜坡补偿时的电感电流波形，(c)为加入过补偿时的电感电流波形。由图5可知：过补偿时电感电流的变化趋势已经不能体现电路的工作状态对主开关管导通时间的影响，主开关管的导通时间变得很大程度上由补偿斜坡锯齿波信号决定，控制方式由电流型控制转变为电压型控制。因此得出，本发明与现有的固定斜率斜坡补偿的电流型控制单电感双输出开关变换器相比，本发明的自适应斜坡补偿单电感双输出开关变换器避免了当补偿斜坡过补偿时，控制方式由电流型控制转变为电压型控制变换器瞬态响应性能降低这一问题，提高了变换器的瞬态响应性能。

用PSIM仿真软件对本例的方法进行时域仿真分析，结果如下。

峰值电流型控制单电感双输出Boost变换器在稳态工作时，电感电流信号I_L和输出电压信号V_oa、V_ob的稳态波形如图6所示。仿真条件：输入电压V_in=8V，电压基准值V_oa=24V、V_ob=15V，电感L=100μH，电容C_oa=C_ob=470μF（其等效串联电阻为50mΩ）、负载电阻R_oa=48Ω、R_ob=30Ω。

图7为峰值电流型控制单电感双输出Boost变换器不加入斜坡补偿(即本发明中补偿斜坡斜率为零时的电路)，在输入电压V_in突变时（输入电压V_in从8V→6V变化），电感电流I_L、输出电压V_oa、V_ob的时域仿真波形图。

图8为峰值电流型控制单电感双输出Boost变换器加入固定斜率斜坡补偿，在输入电压V_in突变时（输入电压V_in从8V→6V变化），电感电流、输出电压的时域仿真波形图。

图9为峰值电流型控制单电感双输出Boost变换器加入自适应斜率斜坡补偿，在输入电压V_in突变时（输入电压V_in从8V→6V变化），电感电流、输出电压的时域仿真波形图。

分别对比图7、图8和图9的电感电流I_L、输出电压V_oa、V_ob瞬态实验结果可知：峰值电流型控制单电感双输出Boost变换器不加入斜坡补偿时，当输入电压V_in下降至b支路输出电压V_ob一半以下时，变换器呈现不稳定状态；而加入斜坡补偿后，当输入电压V_in下降至b支路输出电压V_ob一半以下时，变换器仍能稳定工作。

图10为峰值电流型控制单电感双输出Boost变换器加入固定斜率斜坡补偿，在输入电压V_in突变时（输入电压Vin从6V→4V变化），电感电流、输出电压的时域仿真波形图。

图11为峰值电流型控制单电感双输出Boost变换器加入自适应斜率斜坡补偿，在输入电压V_in突变时（输入电压V_in从6V→4V变化），电感电流、输出电压的时域仿真波形图。

对比图10和图11的电感电流I_L、输出电压V_oa、V_ob瞬态实验结果可知：当输入电压V_in下降幅度过大时，加入固定斜率斜坡补偿的变换器已不能工作在稳定状态，而采用自适应斜率斜坡补偿的变换器仍能工作在稳定状态，其输入电压V_in的稳定工作范围大大增加了。

实施例2：

在实施例1的基础上，所述单电感双输出开关Boost变换器（TD）替换为单电感双输出Buck变换器（TC），如图12所示。

本发明也可用于单电感双输出Buck-Boost变换器、单电感双输出Bioplor变换器等多种多输出电路拓扑中。

实施例3：

利用单电感双输出开关变换器自适应斜坡补偿装置实现的单电感双输出开关变换器自适应斜坡补偿方法，包括：

在每个开关周期内，根据单电感双输出开关变换器的输入电压、第一输出支路电压和第二输出支路电压的大小不断自动更新斜坡补偿斜率，实现自适应动态调节，具体地：

在每个工作周期内，第三电压检测电路VS3检测单电感双输出开关变换的输入电压得到信号V_in，第一电压检测电路VS1检测单电感双输出开关变换的第一支路电压得到信号V_oa，第二电压检测电路VS2检测单电感双输出开关变换的第二支路电压得到信号V_ob，定时器CLK产生信号V_clk，将信号V_in、V_oa、V_ob、V_clk送入第一斜坡信号发生器SGC1得到信号V_sh，信号V_sh的斜坡补偿斜率为：

其中，m₁为主开关管导通且第一输出支路开关管导通时的电感电流斜率；m₂为主开关管关断且第一输出支路开关管导通时的电感电流斜率；m₃为主开关管关断且第二输出支路开关管导通时的电感电流斜率；为稳定系数，保证微小扰动经过多个周期后趋近于零而使主电路能够稳定工作；

将信号V_sh、V_clk送入第二斜坡信号发生器SGC2得到自适应补偿斜坡信号Ic；

将信号V_oa、I_c、V_ob和电流检测电路IS输出的信号I_L送入峰值电流控制脉冲信号发生器PCC得到信号PWM1、PWMa和PWMb，信号PWM1用于控制主开关管的导通和关断、信号PWMa用于控制第一输出支路开关管的导通和关断，信号PWMb用于控制第二输出支路开关管的导通和关断。

尽管这里参照本发明的解释性实施例对本发明进行了描述，上述实施例仅为本发明较佳的实施方式，本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，应该理解，本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式，这些修改和实施方式将落在本申请公开的原则范围和精神之内。