آنالیز حلقه بسته مبدل­های باک با دو خروجی القاگر تکی با تبدیل ولتاژ-میکس

Closed Loop Analysis of Single-Inductor Dual-Output Buck Converters with Mix-Voltage Conversion

Abstract: A single-inductor dual-output (SIDO) buck converter has recently found applications in hand-held battery-powered electronic devices. The circuit operation and the functional interdependencies among basic converter parameters such as dc voltage gains, transistor duty cycles, and load current levels are much more complicated than those of the single-output counterpart. In this project, a rigorous analysis was conducted to develop dc equations in steady state operation for SIDO converters. More importantly, from the analysis results, a possibility of a new mode of operation, dubbed “mix-voltage” operation, will be pointed out. In the so-called “mix-voltage” operation, the converter is capable of working even when the input voltage is lower than one of the two output voltages. In the past, a SIDO buck converter has been used for providing “pure-buck” outputs, i.e., both output voltages are lower than the input voltage. Therefore, this possibility not only opens up new applications but also extends the operating battery range in existing applications. Experimental results confirmed the dc equations and the “mix-voltage” conversion of SIDO buck converters

آنالیز حلقه بسته مبدل­های باک با دو خروجی القاگر تکی با تبدیل ولتاژ-میکس 

چکیده

مبدل باک با دو خروجی القاگر تکی (SIDO) به تازگی در کاربردهایی مانند دستگاه­های الکترونیکی با تغذیه­ی باتری­های کوچک استفاده شده است. کارکرد مداری و وابستگی­های متقابل کارکردی در بین پارامترهای اساسی مبدل همانند بهره­های ولتاژ، دیوتی سایکل­های ترانزیستور، و سطوح جریان بار بسیار پیچیده­تر از مبدل­ها با یک خروجی است. در این تحقیق، تحلیل بسیار دقیق برای بسط معادلات dc در عملیات حالت ماندگار برای مبدل­های SIDO انجام شد. مهم­تر از همه، با توجه به نتایج تحلیل، احتمال مد جدید عملیاتی (ولتاژ-میکس دوتایی) بیان خواهد شد. در عملیات به اصطلاح «ولتاژ-میکس»، مبدل قادر است حتی زمانی که ولتاژ ورودی کمتر از یکی از دو ولتاژ خروجی است کار کند. در گذشته، مبدل باک SIDO برای تامین خروجی­های «کاملا باک» بکار برده شده است یعنی هر دو ولتاژ خروجیکمتر از ولتاژ ورودی هستند. لذا، این احتمال نه تنها کاربردهای جدیدی را به همراه دارد بلکه محدوده­ی عملیاتی باتری نیز در کاربردهای کنونی بیشتر می­شود. نتایج آزمایشگاهی معادلات dc و تبدیل «ولتاژ-میکس» در مبدل­های باک SIDO را اثبات کردند.

.