电压变换器及其控制器和控制方法技术

公开了电压变换器及其控制器和控制方法。该控制器包括：输入欠压检测电路，检测输入电压是否小于输入欠压阈值，并产生输入欠压指示信号；输出欠压检测电路，检测输出电压是否小于输出欠压阈值，并产生输出欠压指示信号；电流阈值产生电路，耦接至输入欠压检测电路与输出欠压检测电路，基于输入欠压指示信号与输出欠压指示信号，产生电流阈值；电流比较电路，将流过储能元件的电流与电流阈值进行比较，产生电流比较信号；以及控制电路，耦接至电流比较电路，根据电流比较信号产生控制信号以控制主晶体管。

【技术实现步骤摘要】
电压变换器及其控制器和控制方法
本专利技术涉及电子电路，尤其涉及电压变换器及其控制器和控制方法。
技术介绍
随着消费类电子产品市场的迅速发展，便携式电子产品不断向小型化、轻型化转变，对其兼容性的要求也越来越高。这就要求尽可能地提高此类产品供电模块的转换效率，减小功耗，并使其能适用不同输出电压和不同负载能力的供电电源。能在宽输入范围下工作的升降压变换器，例如图1所示的传统四开关升降压变换器，被广泛用于此类场合。为了保护变换器的供电电源，通常会对变换器的输入电流进行限制，例如使其保持在某一恒定阈值以下。然而，面对不同的供电电源，如何设置合理的电流阈值成为了一项考验。
技术实现思路
根据本专利技术实施例的一种电压变换器的控制器。该电压变换器包括储能元件和耦接至储能元件的主晶体管，将输入电压转换为输出电压。该控制器包括：输入欠压检测电路，检测输入电压是否小于输入欠压阈值，并产生输入欠压指示信号；输出欠压检测电路，检测输出电压是否小于输出欠压阈值，并产生输出欠压指示信号；电流阈值产生电路，耦接至输入欠压检测电路与输出欠压检测电路，基于输入欠压指示信号与输出欠压指示信号，产生电流阈值；电流比较电路，将流过储能元件的电流与电流阈值进行比较，产生电流比较信号；以及控制电路，耦接至电流比较电路，根据电流比较信号产生控制信号以控制主晶体管。根据本专利技术的实施例还提供了一种电压变换器，包括如前所述的控制器。根据本专利技术实施例的一种电压变换器的控制方法，包括：检测输入电压是否小于输入欠压阈值，并产生输入欠压指示信号；检测输出电压是否小于输出欠压阈值，并产生输出欠压指示信号；基于输入欠压指示信号与输出欠压指示信号，产生电流阈值；将流过储能元件的电流与电流阈值进行比较，产生电流比较信号；以及根据电流比较信号产生控制信号以控制主晶体管。根据本专利技术实施例的一种电压变换器的控制方法，该电压变换器包括储能元件和耦接至储能元件的主晶体管，将输入电压转换为输出信号，该控制方法包括：检测输入电压是否小于第一阈值，并产生第一指示信号；检测输出信号是否小于第二阈值，并产生第二指示信号；基于第一指示信号与第二指示信号，产生电流阈值；将流过储能元件的电流与电流阈值进行比较，产生电流比较信号；以及根据电流比较信号产生控制信号以控制主晶体管。本专利技术的实施例中，输入电压和输出电压分别被用作与对应欠压阈值进行比较以判断是否出现输入欠压与输出欠压，然后根据判断结果对电流阈值进行调节，从而适应电压变换器在不同输入电压下的限流需求。附图说明图1为传统四开关升降压变换器的电路原理图；图2为根据本专利技术一实施例的升降压变换器200的示意性框图；图3为根据本专利技术一实施例的升降压变换器的控制器的电路原理图；图4为根据本专利技术一实施例的图3所示控制器的工作流程图；图5为根据本专利技术一实施例的控制电路205B的电路原理图；图6为根据本专利技术一实施例的电压变换器控制方法的流程图。具体实施方式下面将详细描述本专利技术的具体实施例，应当注意，这里描述的实施例只用于举例说明，并不用于限制本专利技术。在以下描述中，为了提供对本专利技术的透彻理解，阐述了大量特定细节。然而，对于本领域普通技术人员显而易见的是，不必采用这些特定细节来实行本专利技术。在其他实例中，为了避免混淆本专利技术，未具体描述公知的电路、材料或方法。在整个说明书中，对“一个实施例”、“实施例”、“一个示例”或“示例”的提及意味着：结合该实施例或示例描述的特定特征、结构或特性被包含在本专利技术至少一个实施例中。因此，在整个说明书的各个地方出现的短语“在一个实施例中”、“在实施例中”、“一个示例”或“示例”不一定都指同一实施例或示例。此外，可以以任何适当的组合和/或子组合将特定的特征、结构或特性组合在一个或多个实施例或示例中。此外，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的附图都是为了说明的目的，并且附图不一定是按比例绘制的。应当理解，当称“元件”“连接到”或“耦接”到另一元件时，它可以是直接连接或耦接到另一元件或者可以存在中间元件。相反，当称元件“直接连接到”或“直接耦接到”另一元件时，不存在中间元件。相同的附图标记指示相同的元件。这里使用的术语“和/或”包括一个或多个相关列出的项目的任何和所有组合。对于适用不同供电电源的电压变换器而言，传统采用的单一恒定的电流阈值并不能满足实际需求。若该电流阈值设置得过大，则供电电源可能会因过载而无法正常工作。如该电流阈值设置得过小，则供电电源提供的能量可能无法足以使变换器维持稳定的输出电压。对此，本专利技术的实施例提出可变的电流阈值，该电流阈值可以根据变换器输入电压和输出电压的状态进行调节，从而适应不同供电电源的保护需求。图2为根据本专利技术一实施例的升降压变换器200的示意性框图。该升降压变换器200包括晶体管S1～S4、电感器L、输出电容器Cout以及控制器。晶体管S1具有第一端、第二端和控制端，其中第一端耦接至供电电源以接收输入电压Vin。晶体管S2具有第一端、第二端和控制端，其中第一端耦接至晶体管S1的第二端，第二端接地。电感器L具有第一端和第二端，其中第一端耦接至晶体管S1的第二端和晶体管S2的第一端。晶体管S3具有第一端、第二端和控制端，其中第一端耦接至电感器L的第二端，第二端接地。晶体管S4具有第一端、第二端和控制端，其中第一端耦接至电感器L的第二端和晶体管S3的第一端，第二端耦接至负载以提供输出电压Vout。输出电容器Cout耦接在晶体管S4的第二端和地之间。晶体管S1～S4可以是任何可控半导体开关器件，例如金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)、绝缘栅双极晶体管(IGBT)等。控制器包括输入欠压检测电路201、输出欠压检测电路202、电流阈值产生电路203、电流比较电路204以及控制电路205。输入欠压检测电路201检测输入电压Vin是否小于输入欠压阈值Vin_th，并产生输入欠压指示信号VIN_UV。输出欠压检测电路202检测输出电压Vout是否小于输出欠压阈值Vo_th，并产生输出欠压指示信号VO_UV。电流阈值产生电路203耦接至输入欠压检测电路201与输出欠压检测电路202，基于输入欠压指示信号VIN_UV与输出欠压指示信号VO_UV，产生电流阈值I_th。电流比较电路204将流过电感器L的电流IL与电流阈值I_th进行比较，产生电流比较信号CMPO。控制电路205耦接至电流比较电路204，根据电流比较信号CMPO产生控制信号CTRL1以控制晶体管S1。例如，在电流IL大于电流阈值I_th时将晶体管S1关断，以达到限制变换器输入电流的目的。在一个实施例中，控制器还包括输入阈值产生电路206，该输入阈值产生电路206接收输入电压Vin的额定值Vin_nominal，并据之产生输入欠压阈值Vin_th。输入电压额定值Vin_nominal可以通过在晶体管S1关断时采样输入电压Vin来取得。输入欠压阈值Vin_th一般与输入电压额定值Vin_nominal成比例，例如等于Vin_nominal*80％。在一个实施例中，供电电源为恒压源，其输出电压，也就是升降压变换器200的输入电压Vin在正常工作情况下基本稳定在一恒定值。升降压变换器200基于输出电压Vout和参考电压Vref控制晶体管S1-S4的导通与本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电压变换器的控制器，该电压变换器包括储能元件和耦接至储能元件的主晶体管，将输入电压转换为输出电压，该控制器包括：输入欠压检测电路，检测输入电压是否小于输入欠压阈值，并产生输入欠压指示信号；输出欠压检测电路，检测输出电压是否小于输出欠压阈值，并产生输出欠压指示信号；电流阈值产生电路，耦接至输入欠压检测电路与输出欠压检测电路，基于输入欠压指示信号与输出欠压指示信号，产生电流阈值；电流比较电路，将流过储能元件的电流与电流阈值进行比较，产生电流比较信号；以及控制电路，耦接至电流比较电路，根据电流比较信号产生控制信号以控制主晶体管。

【技术特征摘要】
1.一种电压变换器的控制器，该电压变换器包括储能元件和耦接至储能元件的主晶体管，将输入电压转换为输出电压，该控制器包括：输入欠压检测电路，检测输入电压是否小于输入欠压阈值，并产生输入欠压指示信号；输出欠压检测电路，检测输出电压是否小于输出欠压阈值，并产生输出欠压指示信号；电流阈值产生电路，耦接至输入欠压检测电路与输出欠压检测电路，基于输入欠压指示信号与输出欠压指示信号，产生电流阈值；电流比较电路，将流过储能元件的电流与电流阈值进行比较，产生电流比较信号；以及控制电路，耦接至电流比较电路，根据电流比较信号产生控制信号以控制主晶体管。2.如权利要求1所述的控制器，其中若输入电压小于输入欠压阈值，电流阈值产生电路将电流阈值减小；若输出电压小于输出欠压阈值，电流阈值产生电路将电流阈值增大。3.如权利要求1所述的控制器，其中电流阈值产生电路采用二分法，基于输入欠压指示信号和输出欠压指示信号对阈值上限与阈值下限进行调节，并根据阈值上限与阈值下限之和的一半来计算电流阈值。4.如权利要求3所述的控制器，其中若输入电压小于输入欠压阈值，电流阈值产生电路使阈值上限等于电流阈值当前值，并维持阈值下限不变；以及若输出电压小于输出欠压阈值，电流阈值产生电路使阈值下限等于电流阈值当前值，并维持阈值上限不变。5.如权利要求3所述的控制器，其中若输入电压小于输入欠压阈值，电流阈值产生电路使阈值上限等于电流阈值当前值，并维持阈值下限不变；若输出电压小于输出欠压阈值且输入电压未曾出现过小于输入欠压阈值，电流阈值产生电路使阈值下限等于电流阈值当前值，并使阈值上限等于电流阈值当前值的两倍；以及若输出电压小于输出欠压阈值且输入电压曾出现过小于输入欠压阈值，电流阈值产生电路使阈值下限等于电流阈值当前值，并维持阈值上限不变。6.如权利要求1所述的控制器，其中在流过储能元件的电流大于电流阈值时，控制电路使主晶体管保持关断。7.如权利要求1所述的控制器，其中在流过储能元件的电流小于电流阈值时，控制电路方可以根据输出电压和参考电压将主晶体管由关断变为导通。8.如权利要求1所述的控制器，还包括：输入阈值产生电路，获取输入电压额定值，并根据输入电压额定值产生输入欠压阈值。9.一种电压变换器，包括如权利要求1至8中任一项所述的控制器。10.一种电压变换器的控制方法，该电压变换器包括储能元件和耦接至储能元件的主晶体管，将输入电压转换为输出电压，该控制方法包括：检测输入电压是否小于输入欠压阈值，并...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗苏华，欧阳茜，袁伟，马朋朋，
申请(专利权)人：成都芯源系统有限公司，
类型：发明
国别省市：四川,51