具有降压升压级联的DC-DC转换器以及对其操作的方法技术

一种DC-DC转换器(10)包括降压转换器(12)、升压转换器(14)以及控制单元(16)，其中所述控制单元(16)被布置成基于所述DC-DC转换器(10)的反馈输出电压Vout_FB和所述降压转换器的参考电压Vref_buck计算所述降压转换器的误差电压Verr_buck，并且其中所述控制单元(16)被布置成基于所述DC-DC转换器(10)的所述反馈输出电压Vout_FB和所述升压转换器的参考电压Vref_boost计算所述升压转换器的误差电压Verr_boost，其中，与所述降压转换器的所述参考电压Vref_buck相比，所述升压转换器的所述参考电压Vref_boost被移位偏移Voffset。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有降压升压级联的DC-DC转换器以及对其操作的方法
本专利技术涉及DC-DC转换器以及一种操作DC-DC转换器的方法。
技术介绍
在汽车市场中，DC-DC转换器必须通过宽输入电压范围操作，其中该宽输入电压范 围是由提供的输入电压的正常变化以及一些瞬变电压规定的。这样瞬变电压可以例如是起 动脉冲，即在当某些事件，例如，放电电池、低温和尝试发动汽车的驱动程序同时发生的时 候发生的巨大电压降落。 DC-DC转换器可以被用于补偿这样起动脉冲，并且可能另外给连接的电子器件提 供调整的电压电平。这样DC-DC转换器可能将输入电压V in转换成输出电压，其中输出 电压v〇ut可以高于或低于输入电压 Vin。能够调节输出电压，而不考虑输入电压Vin的DC-DC 转换器被称为降压-升压DC-DC转换器。该降压-升压DC-DC转换器包括将输入电压Vin 转换成较低输出电压VOTt的降压转换器和将输入电压vin转换成较高输出电压的升压 转换器。当输入电压v in的符号被维持的时候，该降压-升压转换器可以被称为非反相。 降压-升压DC-DC转换器不得不提供恒定输出电压Vwt。因此，当输入电压V in从 高于所期望的输出电压的初值降到低于所期望的输出电压电平的终值的时候，降 压转换器的操作（降压模式）和升压转换器的操作（升压模式）之间的转换是必要的。从 降压模式到升压模式的转换以及从升压模式到降压模式的转换必须受到顺利和高效地管 理。
技术实现思路
如所附权利要求中所描述的，本专利技术提供了一种DC-DC转换器以及一种操作 DC-DC转换器的方法。 本专利技术的具体实施例在从属权利要求中被阐明。 参照下文中描述的实施例，本专利技术的这些或其它方面将会显而易见并且被阐述。 【附图说明】 参照附图，仅仅通过举例的方式，本专利技术的进一步细节、方面和实施例将被描述。 在附图中，类似的附图标记被用于表示相同的或功能相似的元素。为了简便以及清晰图示 了附图中的元素，并且附图中的元素不一定按比例绘制。 图1示意性地示出了 DC-DC转换器的第一例子的电路图。 图2示意性地示出了起动脉冲的例子。 图3示意性地示出了 DC-DC转换器的第二例子的另一个电路图。 图4示意性地示出了 DC-DC转换器的占空比和该DC-DC转换器的对应的输出电压 根据输入电压Vin变化的例子的图。 图5示意性地示出了降压转换器的误差电压buek和对应的控制信号根据时间 变化的例子的图。 图6示意性地示出了 LS控制电路的输出信号根据时间变化的例子。 图7示意性地示出了 DC-DC转换器的输出电压和输入电压Vin根据时间变化 的例子的图。 图8示出了 DC-DC转换器的输出电压Vwt根据时间变化的例子的图。 图9示出了升压转换器的PWM信号根据时间变化的例子的图。 图10示出了被提供给DC-DC转换器的输入电压Vin根据时间变化的例子的图。 【具体实施方式】 由于本专利技术说明的实施例可能大部分是使用本领域所属技术人员所熟知的电子 元件和电路被实施，所以将不会在比上述所说明的认为有必要的程度大的任何程度上解释 细节，以用于对本专利技术基本概念的理解以及为了不混淆或偏离本专利技术所教之内容。 虽然下文中术语的定义不应被解释为限定，但是使用的术语被理解为包括至少以 下内容。 在说明书的上下文中，术语开关元件可以被用于任何电子元件，例如，通用开关 或可以在通和断之间改变其状态的晶体管。 与开关元件相关的术语通可以描述了在其闭合或导通状态使用的电子元件。而 且，与开关元件相关的术语断可以描述了在其打开或隔离状态使用的电子元件。 参照图1，图1示意性示出了 DC-DC转换器10的第一例子的电路图。根据图1的 DC-DC转换器10可以包括降压转换器12和升压转换器14。DC-DC转换器10可以被提供有 输入电压Vin。该输入电压V in可通过DC-DC转换器10被转变成输出电压Vwt。DC-DC转换 器10的输出可与负载46连接，并且可选电容器44可以平行于负载46被提供作为DC-DC转 换器10的部件。电容器44的电容可以关于负载46的要求被选择。例如，电容可以被增加 以最小化输出电压波动。当输入电压V in高于所期望的输出电压Vwt的时候，DC-DC转换器 10的降压转换器12可以被激活以降低输入电压V in。该操作模式可以被称为降压模式。 当输入电压Vin低于所期望的输出电压Vwt的时候，DC-DC转换器10的升压转换器14可以 被激活以增加输入电压V in。该操作模式可以被称为升压模式。降压转换器12和升压转 换器14的功能原理对于本领域所属技术人员是显而易见的，并且将不会在任何其它细节 上进行解释。因为DC-DC转换器10包括降压转换器12和升压转换器14,所以它可以被称 为降压-升压DC-DC转换器。 在图1的例子中，降压转换器12可以包括HS(高压侧）二极管38、HS开关元件 30和电感器42。升压转换器14可以包括LS (低压侧）二极管40、LS开关元件36和电感 器42。因此，电感器42可以通常被降压转换器12和升压转换器14使用。HS开关元件30 和LS开关元件36可以通过图1中未示出的控制单元触发。 HS开关元件30和LS开关元件36可以例如是金属氧化物半导体场效应晶体管 (M0SFET)。然而，可以使用能被用作开关元件的任何其电子元件。而且，用可以实现相同功 能的不同电子元件来代替HS二极管38和LS二极管40可以是可能的，例如适当触发的晶 体管。输入电压V in可以由电池提供。图1所示的DC-DC转换器10可以被称为非反相，因 为它维持了输入电压Vin的符号。 现参照图2,图2示意性地示出了起动脉冲根据时间变化的例子。术语起动脉冲 描述了当驱动程序尝试发动汽车的时候，伴随放电电池发生的高电压降落。最初，在时间 h，电池电压Vbatt可以具有其正常值￥_。在时间心，驱动程序可以尝试发动汽车。结果，在 电池电压V batt在时间t4恢复到VnOT的之前，电池电压Vbatt可以在短的时间间隔t 3_t2内降 落到低值Vmin。然而，非常重要的是，须将被提供给连接到电池的车用电子设备的任何供给 电压保持在某稳定的电压电平以避免损坏电子设备和不可预测的数据处理。车用电子设备 所期望的供给电压可以处于V nOTm和Vmin之间。因此，可以有必要通过降压-升压DC-DC转 换器转换由电池提供的供给电压，其中，当由电池提供的供给电压等于车用电子设备所期 望的供给电压的时候，降压模式和升压模式之间的转换是必要的。该转换必须在DC-DC转 换器的输出处没有任何电压或电流峰值的情况下平稳进行。 参照图3,图3示意性地示出了 DC-DC转换器的第二例子的另一个电路图。根据图 2的DC-DC转换器10是降压-升压转换器，并且包括降压转换器12、升压转换器14和控制 单元16。如图3所示，降压转换器12和升压转换器14的基本设置对应于从图1中已知的 降压转换器12和升压转换器14。然而，电路通过将LS开关元件36、HS二极管38和电容 器44连接到接地60被本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种DC‑DC转换器(10)，包括：降压转换器(12)，升压转换器(14)，以及控制单元(16)，其中所述控制单元(16)被布置成基于所述DC‑DC转换器(10)的反馈输出电压Vout_FB和所述降压转换器的参考电压Vref_buck计算所述降压转换器的误差电压Verr_buck，以及其中所述控制单元(16)被布置成基于所述DC‑DC转换器(10)的所述反馈输出电压Vout_FB和所述升压转换器的参考电压Vref_boost计算所述升压转换器的误差电压Verr_boost，其中，与所述降压转换器的所述参考电压Vref_buck相比，所述升压转换器的所述参考电压Vref_boost被移位偏移Voffset。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1. 一种DC-DC转换器（10)，包括： 降压转换器（12)， 升压转换器（14)，以及 控制单元（16)， 其中所述控制单元（16)被布置成基于所述DC-DC转换器（10)的反馈输出电压Vwt FB 和所述降压转换器的参考电压budt计算所述降压转换器的误差电压budt，以及 其中所述控制单元（16)被布置成基于所述DC-DC转换器（10)的所述反馈输出电压 Vwt_FB和所述升压转换器的参考电压bMSt计算所述升压转换器的误差电压V e bMSt，其 中，与所述降压转换器的所述参考电压VMf budt相比，所述升压转换器的所述参考电压VMf boost 被移位偏移 ^offset °2. 根据权利要求1所述的DC-DC转换器（10)，其中所述控制单元（16)被布置成基于 所述降压转换器的所述误差电压VOT budt计算控制信号（18)以开启和关闭所述升压转换器 (14)。3. 根据权利要求2所述的DC-DC转换器（10)，其中所述控制单元（16)被布置成：当所 述降压转换器的所述误差电压Ve budt高于阈值电压的时候，开启所述升压转换 器（14)，以及当所述降压转换器的所述误差电压budt低于所述阈值电压^ Mnge的时 候，关闭所述升压转换器（14)。4. 根据任何前述权利要求所述的DC-DC转换器（10)， 其中所述控制单元（16)被布置成基于所述的DC-DC转换器（10)的输入电压Vin和脉 动电压Vpuls计算依赖时间的感测电压Vsms，以及 其中所述控制单元（16)还被布置成通过比较所述依赖时间的感测电压^_和所述降 压转换器的所述误差电压budt，计算第一 PWM信号（20)，以及通过比较所述依赖时间的 感测电压Vsms和所述升压转换器的所述误差电压V e bMSt，计算第二PWM信号（22)。5. 根据权利要求4所述的DC-DC转换器（10)，其中所述控制单元（16)被布置成提供 所述第一 PWM信号（20)和时钟信号（24)作为HS控制电路（26)的输入信号，其中所述HS 控制电路（26)触发了 HS驱动电路（28)以用于控制所述降压转换器（12)的HS开关元件 (30)。6. 根据权利要求4或权利要求5所述的DC-DC转换器（10)，其中所述控制单元（16) 被布置成提供所述第二PWM信号（22)、时钟信号（24)和所述控制信号（18)作为LS控制电 路（32)的输入信号，其中所述LS控制电路（32)触发了 LS驱动电路（34)以用于控制所述 升...

【专利技术属性】
技术研发人员：瓦莱利·贝尔农昂雅尔贝，弗兰克·加尔蒂耶，菲利普·瓜耶内切，
申请(专利权)人：飞思卡尔半导体公司，
类型：发明
国别省市：美国;US