一种开关电路的控制方法、控制电路及开关电路技术

本发明专利技术公开了一种开关电路的控制方法、控制电路及开关电路，本发明专利技术在开关周期开始时，所述第一开关管和所述第三开关管导通，所述第二开关管和所述第四开关管关断，经过第一导通时间，比较电感电流和指令电流的大小；当所述电感电流小于所述指令电流，则所述第一开关管和所述第四开关管导通，所述第二开关管和所述第三开关管关断，直到电感电流大于等于指令电流，则此开关周期结束；当所述电感电流大于等于所述指令电流，则所述第一开关管和所述第四开关管关断，所述第二开关管和所述第三开关管导通，直到电感电流小于等于指令电流，则此开关周期结束，本发明专利技术在较宽的输入输出电压范围内具有较高转换效率，并且动态性能优良，可靠性高。

【技术实现步骤摘要】
一种开关电路的控制方法、控制电路及开关电路
本专利技术涉及电力电子
，具体涉及一种开关电路的控制方法、控制电路及开关电路。
技术介绍
四开关管Buck-Boost升降压电路拓扑结构如图1所示。该电路包含Q1、Q2、Q3、Q4四个功率开关管、储能电感L、以及输入端电容Cin，输出端电容Co。开关管Q1和开关管Q2串联，开关管Q1和开关管Q2的公共端为第一节点SW1，开关管Q1连接到输入端，开关管Q2连接到地，输入端通过电容Cin连接到地，开关管Q3和开关管Q4串联，开关管Q3和开关管Q4的公共端为第二节点SW2，开关管Q3连接到输出端，开关管Q4连接到地，输出端通过电容Co连接到地，电感L连接于第一节点SW1和第二节点SW2之间。当输入电压VIN比输出电压VO大一定值时，此电路工作在Buck降压模式，开关管Q1、Q2工作在高频开关状态，开关管Q3管常导通，开关管Q4管常关闭；当输入电压VIN比输出电压VO小一定值时，此电路工作在Boost升压模式，开关管Q3，开关管Q4工作在高频开关状态，开关管Q1管常导通，开关管Q2管常关闭；当VIN与VO接近时，此电路工作在Buck-Boost升降压模式，开关管Q1、Q2、Q3、Q4均处于高频开关状态。不同的控制策略针对三种工作模式(Buck、Boost、Buck-Boost)的切换条件和控制方法不同，工作于Buck-Boost升降压模式的工作条件也不同。由于Buck、Boost这两种工作模式的效率较高，因此希望Buck-Boost升降压模式的工作区间越窄越好。一种现有的控制方法为控制电路采样输入电压VIN和输出电压VO，根据VIN和VO的电压区分三种工作模式：VO≤VIN-Vth1时，电路工作在Buck降压模式；VO≥VIN+Vth2时，电路工作在Boost升压模式；VIN-Vth1<VO<VIN+Vth2，电路工作在Buck-Boost升降压模式；其中，Vth1和Vth2为电压阈值。该控制方法根据输入输出电压的大小关系区别三种工作模式。为了使输出电压稳定，通常需要设置较宽的Buck-Boost升降压模式的工作区间，降低了系统的平均效率。另一种现有的控制方法如图2(a)所示，控制电路通过采样电阻R01、R02采样输出电压VO，得到的采样电压FB通过运算放大器U00与内部基准信号Vref比较，输出补偿信号Vc，补偿信号Vc与时钟电路U01产生的两个载波信号输入到比较电路U02的输入端，比较电路U02产生4个管子的驱动信号PWM。时钟电路U01产生的两个载波信号如图2(b)所示，为锯齿波信号，当补偿信号Vc落在区域1(灰色部分)时，开关管Q1、Q4导通；当补偿信号Vc落在区域2(白色部分)时，开关管Q1、Q3导通；当补偿信号Vc落在区域3(斜线部分)时，开关管Q2、Q3导通。即Vc≥Vc1时，电路工作在Boost升压模式；Vc≤Vc2时，电路工作在Buck降压模式；Vc2<Vc<Vc1时，电路工作在Buck-Boost升降压模式。该控制方法需要采用电压模式控制，系统的动态响应较差。原因是电压信号的变化相对于电流信号存在一定的滞后，设计控制环路时需要通过降低系统带宽来使得系统能够稳定工作，这样的代价是降低系统的动态性能。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种四开关管电路的控制方法、控制电路及开关电路，用以解决现有技术中系统平均效率低、系统动态响应差的问题。本专利技术的技术解决方案是，提供一种开关电路的控制方法，包括：第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管及电感，所述第一开关管和第二开关管串联，第一开关管和第二开关管的公共端为第一节点，所述第一开关管连接到输入端，所述第二开关管连接到地，所述第三开关管和第四开关管串联，第三开关管和第四开关管的公共端为第二节点，所述第三开关管连接到输出端，所述第四开关管连接到地，所述电感连接于第一节点和第二节点之间，其特征在于，所述控制方法包括：在开关周期开始时，所述第一开关管和所述第三开关管导通，所述第二开关管和所述第四开关管关断，经过第一导通时间，比较电感电流和指令电流的大小；当所述电感电流小于所述指令电流，则所述第一开关管和所述第四开关管导通，所述第二开关管和所述第三开关管关断，直到电感电流大于等于指令电流，则此开关周期结束，进入下一个开关周期；当所述电感电流大于等于所述指令电流，则所述第一开关管和所述第四开关管关断，所述第二开关管和所述第三开关管导通，直到电感电流小于等于指令电流，则此开关周期结束，进入下一个开关周期。作为可选，所述指令电流由输出反馈信号和基准信号经过误差放大后得到。作为可选，所述输出反馈信号包括：输出电压反馈信号、输出电流反馈信号和输出功率反馈信号。作为可选，所述第一导通时间与第一比值和第二比值中较小的值成正比；第一比值为输出电压和输入电压的比值，第二比值为输入电压和输出电压的比值。本专利技术的另一技术解决方案是，提供一种开关电路的控制电路，所述开关电路包括第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管及电感，所述第一开关管和第二开关管串联，第一开关管和第二开关管的公共端为第一节点，所述第一开关管连接到输入端，所述第二开关管连接到地，所述第三开关管和第四开关管串联，第三开关管和第四开关管的公共端为第二节点，所述第三开关管连接到输出端，所述第四开关管连接到地，所述电感连接于第一节点和第二节点之间，其特征在于，所述控制电路包括：第一比较电路和逻辑电路；电感电流信号和指令电流信号连接到第一比较电路的输入端；第一比较电路的输出信号连接到逻辑电路的输入端；在开关周期开始时，逻辑电路控制所述第一开关管和所述第三开关管导通，所述第二开关管和所述第四开关管关断，经过第一导通时间，第一比较电路比较电感电流和指令电流的大小；当所述电感电流小于所述指令电流，则逻辑电路控制所述第一开关管和所述第四开关管导通，所述第二开关管和所述第三开关管关断，直到第一比较电路检测到电感电流大于等于指令电流，则此开关周期结束，进入下一个开关周期；当所述电感电流大于等于所述指令电流，则逻辑电路控制所述第一开关管和所述第四开关管关断，所述第二开关管和所述第三开关管导通，直到第一比较电路检测到电感电流小于等于指令电流，则此开关周期结束，进入下一个开关周期。作为可选，所述控制电路还包括：第一运放，误差放大输出反馈信号和基准信号，得到所述指令电流。作为可选，所述控制电路还包括：第一导通时间产生电路，产生第一导通时间，所述第一导通时间与第一比值和第二比值中小的值成正比；第一比值为输出电压和输入电压的比值，第二比值为输入电压和输出电压的比值。作为可选，所述第一导通时间产生电路包括：第二比较电路，比较输入电压和输出电压，输出第一比较电压和第二比较电压，较高的电压为第一比较电压，较低的电压为第二比较电压；第一除法比例电路，将第二比较电压除以第一比较电压，经过比例调节后，得到所述第一导通时间。作为可选，所述第一导通时间产生电路包括：第二除法比例电路，将输入电压除以输出电压，经过比例调节后，得到第一时间，将输出电压除以输入电压，经过比例调节后，得到第二时间；第三比较电路，比较所述第一时间和所述第二时间，输出为所述第一时间和所述第二本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种开关电路的控制方法，所述开关电路包括第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管及电感，所述第一开关管和第二开关管串联，第一开关管和第二开关管的公共端为第一节点，所述第一开关管连接到输入端，所述第二开关管连接到地，所述第三开关管和第四开关管串联，第三开关管和第四开关管的公共端为第二节点，所述第三开关管连接到输出端，所述第四开关管连接到地，所述电感连接于第一节点和第二节点之间，其特征在于，所述控制方法包括：在开关周期开始时，所述第一开关管和所述第三开关管导通，所述第二开关管和所述第四开关管关断，经过第一导通时间，比较电感电流和指令电流的大小；当所述电感电流小于所述指令电流，则所述第一开关管和所述第四开关管导通，所述第二开关管和所述第三开关管关断，直到电感电流大于等于指令电流，则此开关周期结束，进入下一个开关周期；当所述电感电流大于等于所述指令电流，则所述第一开关管和所述第四开关管关断，所述第二开关管和所述第三开关管导通，直到电感电流小于等于指令电流，则此开关周期结束，进入下一个开关周期。

【技术特征摘要】
1.一种开关电路的控制方法，所述开关电路包括第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管及电感，所述第一开关管和第二开关管串联，第一开关管和第二开关管的公共端为第一节点，所述第一开关管连接到输入端，所述第二开关管连接到地，所述第三开关管和第四开关管串联，第三开关管和第四开关管的公共端为第二节点，所述第三开关管连接到输出端，所述第四开关管连接到地，所述电感连接于第一节点和第二节点之间，其特征在于，所述控制方法包括：在开关周期开始时，所述第一开关管和所述第三开关管导通，所述第二开关管和所述第四开关管关断，经过第一导通时间，比较电感电流和指令电流的大小；当所述电感电流小于所述指令电流，则所述第一开关管和所述第四开关管导通，所述第二开关管和所述第三开关管关断，直到电感电流大于等于指令电流，则此开关周期结束，进入下一个开关周期；当所述电感电流大于等于所述指令电流，则所述第一开关管和所述第四开关管关断，所述第二开关管和所述第三开关管导通，直到电感电流小于等于指令电流，则此开关周期结束，进入下一个开关周期。2.根据权利要求1所述开关电路的控制方法，其特征在于：所述指令电流由输出反馈信号和基准信号经过误差放大后得到。3.根据权利要求2所述开关电路的控制方法，其特征在于，所述输出反馈信号包括：输出电压反馈信号、输出电流反馈信号和输出功率反馈信号。4.根据权利要求1所述开关电路的控制方法，其特征在于：所述第一导通时间与第一比值和第二比值中较小的值成正比；第一比值为输出电压和输入电压的比值，第二比值为输入电压和输出电压的比值。5.一种开关电路的控制电路，所述开关电路包括第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管及电感，所述第一开关管和第二开关管串联，第一开关管和第二开关管的公共端为第一节点，所述第一开关管连接到输入端，所述第二开关管连接到地，所述第三开关管和第四开关管串联，第三开关管和第四开关管的公共端为第二节点，所述第三开关管连接到输出端，所述第四开关管连接到地，所述电感连接于第一节点和第二节点之间，其特征在于，所述控制电路包括：第一比较...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐爱民，张安羊，黄必亮，任远程，周逊伟，
申请(专利权)人：杰华特微电子杭州有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33