一种变换器控制电路及升压降压变换器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种变换器控制电路及其应用，变换器控制电路包括信号发生器、模式选择电路、降压模式控制电路和升压模式控制电路，信号发生器用以产生升压模式控制电路和降压模式控制电所需的基准信号，模式选择电路根据输出电压生成模式选择控制信号，升压模式控制电路和降压模式控制电路同时接收模式选择控制信号，并与各自内部的基准信号进行比较，进而选择升压降压变换器所需的工作模式，本实用新型专利技术应用于升压降压变换器在任意一个周期内，变换器仅工作在一种模式下，意味着只有两个功率管有开关动作，提高了模式切换时的效率，且升压模式控制电路和降压模式控制电路交替工作在输入电压和输出电压比较接近的情况，模式切换更加平滑。

A Converter Control Circuit and Boost-Buck Converter

The utility model discloses a converter control circuit and its application. The converter control circuit includes a signal generator, a mode selection circuit, a step-down mode control circuit and a step-up mode control circuit. The signal generator is used to generate the reference signals required for the step-up mode control circuit and the step-down mode control. The mode selection circuit selects the control according to the output voltage generation mode. The boost mode control circuit and the buck mode control circuit receive the mode selection control signal at the same time, and compare with their internal reference signals, and then select the mode of operation required by the boost and buck converter. The utility model is applied to the boost and buck converter in any period. The converter only works in one mode, which means that only two power transistors are open. The switch-off action improves the efficiency of mode switching, and the boost mode control circuit and the step-down mode control circuit alternately work in the situation that the input voltage and output voltage are close to each other, so the mode switching is smoother.

【技术实现步骤摘要】
一种变换器控制电路及升压降压变换器
本技术涉及一种电源电路，尤其涉及一种具有两种工作模式的DC-DC升降压变换器的控制电路及其应用。
技术介绍
传统非隔离DC-DC变换器已经非常成熟，如Buck变换器、Boost变换器以及Buck-Boost变换器，在汽车、光伏、工控、医疗及手持设备等领域有着非常广泛的应用，尤其在电池供电的系统中，由于电池电压较低，不需要隔离，因此传统的非隔离变换器具有明显的成本优势和性能优势。电池供电系统中，电池放电伴随着电池电压的降低，电池充电则电池电压升高，因此需要具有升压和降压功能的变换器，传统的具有升压和降压功能的变换器，即Buck-Boost变换器，由于输出电压为负，未广泛应用，现有的一种改进型的具有升压和降压功能的变换器，现已成为公知技术，该升压降压变换器功率级电路如图1所示，采用四个mos管(S1-S4)和单电感L组成，降压变换器和升压变换器共用一个功率电感L，降压变换器工作在输入电压高于输出电压的情况，用以将输入电压降低，升压变换器工作在输入电压低于输出电压的情况，用以将输入电压升高，降压变换器和升压变换器交替工作在输入电压和输出电压比较接近的情况，其具体连接关系为：降压变换器包括第一功率管S1和第二功率管S2，第一功率管S1的漏极连接至正输入电压端口Vin，第一功率管S1的源极连接至第二功率管S2的漏极，第二功率管S2的源极连接至负输入电压端口；升压变换器包括第三功率管S3和第四功率管S4，第三功率管S3的漏极连接至正输出电压端口Vo，第三功率管S3的源极连接至第四功率管S4的漏极，第四功率管S4的源极连接至负输出电压端口；功率电感L一端连接至第一功率管S1和第二功率管S2的连接处，另一端连接至第三功率管S3和第四功率管S4的连接处。图1中还包括滤波电路，用以减少输入输出电压的波动，滤波电路包括输入电容器Cin和输出电容器Co，输入电容器Cin正电压端连接至正输入电压端口Vin，输入电容器Cin负电压端连接至负输入电压端口，输出电容器Co正电压端连接至正输出电压端口Vin，输出电容器Co负电压端口连接至负输出电压端口。图1现有控制技术下的升降压变换器具有升压模式、降压模式和升降压模式三种工作模式。通常情况下，当输入电压高于输出电压时，升降压开关电路工作于降压模式，此时S3一直导通，S1和S2交替导通；当输入电压低于输出电压时，升降压开关电路工作于升压模式，此时S1一直导通，S3和S4交替导通；当输入电压与输出电压相近时，升降压开关电路工作于升降压模式，此时S1和S2交替导通，S3和S4交替导通。在升压模式和降压模式下，任何一个周期内，只有两个mos管有开关动作，而在升降压模式下，一个周期内，四个mos管均有开关动作，因此在升降压模式下，增加的mos管开关损耗会导致较低的效率；另外，受限于半导体器件自身特性，mos管开通和关断需要一定的时间，如果开通时间太短，则会导致极大的开通损耗，故现有控制电路中均增加有最小占空比限制电路或最大占空比限制电路，在此种三模式控制方案中，从升压模式或者降压模式过渡到升降压模式必有占空比从零跳变到最小占空比或者从1跳变到最大占空比的突变现象，该突变会引起输出电压的过冲，使得过渡过程不平滑。其次，传统的峰值电流控制模式，需要采样电感电流，虽然现有技术中有无损采样电感电流的方案，但对电路要求比较严格，有些方案的实施必须依赖集成mos管才能实现，对于传统的mos管外置电路，采样电流依然依赖电阻，这势必又会导致损耗的增加，从而导致较低的效率。
技术实现思路
有鉴于此，本技术要解决的技术问题是提出一种具有两种工作模式的变换器控制电路及其应用，应用本技术控制电路的升压降压变换器能使得升压模式和降压模式平滑过渡，同时提高模式切换时的效率。本技术要解决上述技术问题的技术方案如下：一种变换器控制电路，其特征在于：包括信号发生器、模式选择电路、降压模式控制电路和升压模式控制电路；信号发生器用以产生升压模式控制电路内部所需的升压基准信号和降压模式控制电路内部所需的降压基准信号；模式选择电路根据变换器的输出电压生成模式选择控制信号，升压模式控制电路和降压模式控制电路同时接收模式选择控制信号，并与各自内部的基准信号进行比较，如果模式选择控制信号低于升压基准信号，则通过降压模式控制电路输出信号控制变换器的功率级电路工作在降压模式下，如果模式选择控制信号高于降压基准信号，则通过升压模式控制电路输出信号控制变换器的功率级电路工作在升压模式下，如果模式选择控制信号介于升压基准信号和降压基准信号之间，则通过升压模式控制电路输出信号和降压模式控制电路输出信号控制变换器的功率级电路交替工作在升压模式和降压模式下。作为上述技术方案的一种具体的实施方式：所述模式选择电路的输入端用于连接变换器的输出端，所述模式选择电路的输出端同时连接升压模式控制电路的第一输入端和降压模式控制电路的第一输入端，所述信号发生器的第一输出端连接升压模式控制电路的第二输入端，信号发生器的第二输出端连接升压模式控制电路的第三输入端，所述信号发生器的第三输出端连接降压模式控制电路的第二输入端，信号发生器的第四输出端连接降压模式控制电路的第三输入端，所述升压模式控制电路包括两个输出端，所述降压模式控制电路包括两个输出端，所述升压模式控制电路和降压模式控制电路的四个输出端用于为变换器的四个主功率开关管提供控制信号；所述信号发生器，通过一个时钟信号，产生由其第一输出端输出的升压时钟信号、由其第三输出端输出的降压时钟信号、由其第二输出端输出的升压基准信号和由其第四输出端输出的降压基准信号，任何时候升压时钟信号与升压基准信号同步，降压时钟信号与降压基准信号同步；升压时钟信号与降压时钟信号可以是同步，也可以是异步，可以是同频率，也可以是不同频率；所述模式选择电路，包括输出电压采样单元和误差放大单元；输出电压采样单元的输入端即为模式选择电路的输入端，误差放大单元的输出端即为模式选择电路的输出端；输出电压采样单元用于接收变换器的输出电压产生采样信号，并送入误差放大单元，与误差放大单元内部基准比较产生模式选择控制信号并输出；所述降压模式控制电路，包括降压开关信号单元和降压比较单元；降压开关信号单元包括第一RS触发器，由降压模式控制电路第二输入端输入的降压时钟信号产生第一RS触发器置位信号，第一RS触发器的输出端为降压模式控制电路的第一输出端，输出高电平，第一RS触发器的反向输出端为降压模式控制电路的第二输出端，输出低电平，降压模式控制电路的第一输入端接收模式选择控制信号，并通过降压比较单元与降压模式控制电路第三输入端输入的降压基准信号进行比较，产生第一RS触发器复位信号，第一RS触发器的输出端输出低电平，第一RS触发器的反向输出端输出高电平；所述升压模式控制电路，包括升压开关信号单元和升压比较单元；升压开关信号单元包括第二RS触发器，由升压模式控制电路第二输入端输入的升压时钟信号产生第二RS触发器置位信号，第二RS触发器的输出端为升压模式控制电路的第二输出端，输出高电平，第二RS触发器的反向输出端为升压模式控制电路的第一输出端，输出低电平，升压模式控制电路的第一输入端接收模式选择控制信号，并通过升本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种变换器控制电路，其特征在于：包括信号发生器、模式选择电路、降压模式控制电路和升压模式控制电路；信号发生器用以产生升压模式控制电路内部所需的升压基准信号和降压模式控制电路内部所需的降压基准信号；模式选择电路根据变换器的输出电压生成模式选择控制信号，升压模式控制电路和降压模式控制电路同时接收模式选择控制信号，并与各自内部的基准信号进行比较，如果模式选择控制信号低于升压基准信号，则通过降压模式控制电路输出信号控制变换器的功率级电路工作在降压模式下，如果模式选择控制信号高于降压基准信号，则通过升压模式控制电路输出信号控制变换器的功率级电路工作在升压模式下，如果模式选择控制信号介于升压基准信号和降压基准信号之间，则通过升压模式控制电路输出信号和降压模式控制电路输出信号控制变换器的功率级电路交替工作在升压模式和降压模式下。

【技术特征摘要】
1.一种变换器控制电路，其特征在于：包括信号发生器、模式选择电路、降压模式控制电路和升压模式控制电路；信号发生器用以产生升压模式控制电路内部所需的升压基准信号和降压模式控制电路内部所需的降压基准信号；模式选择电路根据变换器的输出电压生成模式选择控制信号，升压模式控制电路和降压模式控制电路同时接收模式选择控制信号，并与各自内部的基准信号进行比较，如果模式选择控制信号低于升压基准信号，则通过降压模式控制电路输出信号控制变换器的功率级电路工作在降压模式下，如果模式选择控制信号高于降压基准信号，则通过升压模式控制电路输出信号控制变换器的功率级电路工作在升压模式下，如果模式选择控制信号介于升压基准信号和降压基准信号之间，则通过升压模式控制电路输出信号和降压模式控制电路输出信号控制变换器的功率级电路交替工作在升压模式和降压模式下。2.根据权利要求1所述的变换器控制电路，其特征在于：模式选择电路的输入端用于连接变换器的输出端，所述模式选择电路的输出端同时连接升压模式控制电路的第一输入端和降压模式控制电路的第一输入端，所述信号发生器的第一输出端连接升压模式控制电路的第二输入端，信号发生器的第二输出端连接升压模式控制电路的第三输入端，所述信号发生器的第三输出端连接降压模式控制电路的第二输入端，信号发生器的第四输出端连接降压模式控制电路的第三输入端，所述升压模式控制电路包括两个输出端，所述降压模式控制电路包括两个输出端，所述升压模式控制电路和降压模式控制电路的四个输出端用于为变换器的四个主功率开关管提供控制信号；所述信号发生器，通过一个时钟信号，产生由其第一输出端输出的升压时钟信号、由其第三输出端输出的降压时钟信号、由其第二输出端输出的升压基准信号和由其第四输出端输出的降压基准信号，任何时候升压时钟信号与升压基准信号同步，降压时钟信号与降压基准信号同步；所述模式选择电路，包括输出电压采样单元和误差放大单元；输出电压采样单元的输入端即为模式选择电路的输入端，误差放大单元的输出端即为模式选择电路的输出端；输出电压采样单元用于接收变换器的输出电压产生采样信号，并送入误差放大单元，与误差放大单元内部基准比较产生模式选择控制信号并输出；所述降压模式控制电路，包括降压开关信号单元和降压比较单元；降压开关信号单元包括第一RS触发器，由降压模式控制电路第二输入端输入的降压时钟信号产生第一RS触发器置位信号，第一RS触发器的输出端为降压模式控制电路的第一输出端，输出高电平，第一RS触发器的反向输出端为降压模式控制电路的第二输出端，输出低电平，降压模式控制电路的第一输入端接收模式选择控制信号，并通过降压比较单元与降压模式控制电路第三输入端输入的降压基准信号进行比较，产生第一RS触发器复位信号，第一RS触发器的输出端输出低电平，第一RS触发器的反向输出端输出高电平；所述升压模式控制电路，包括升压开关信号单元和升压比较单元；升压开关信号单元包括第二RS触发器，由升压模式控制电路第二输入端输入的升压时钟信号产生第二RS触发器置位信号，第二RS触发器的输出端为升压模式控制电路的第二输出端，输出高电平，第二RS触发器的反向输出端为升压模式控制电路的第一输出端，输出低电平，升压模式控制电路的第一输入端接收模式选择控制信号，并通过升压比较单元与升压模式控制电路第三输入端输入的升压基准信号进行比较，产生第二RS触发器复位信号，第二RS触发器的输出端输出低电平，第二RS触发器的反向输出端输出高电平。3.根据权利要求2所述的变换器控制电路，其特征在于：升压时钟信号与降压时钟信号为同步、异步、同频率或者不同频率。4.根据权利要求2所述的变换器控制电路，其特征在于：模式选择电路还包括环路补偿单元，环路补偿单元用以产生零极点补偿，稳定升压降压变换器电路，从而实现输出电压的稳定。5.根据权利要求2所述的变换器控制电路，其特征在于：模式选择电路除包括输出电压采样单元(220)和误差放大单元(230)之外，还包括环路补偿单元(210)；所述输出电压采样单元(220)，由第一电阻器R1、第二电阻器R2和第一电容器C1连接而成，第一电阻器R1...

【专利技术属性】
技术研发人员：周瑜，
申请(专利权)人：广州金升阳科技有限公司，
类型：新型
国别省市：广东,44