提出了一种升压降压型开关功率变换器、适用于升压降压型开关功率变换器的模式切换控制单元以及相关控制电路。根据本公开各实施例的模式切换控制单元包括降压占空比检测与比较电路和升压占空比检测与比较电路。该降压占空比检测与比较电路用于将表征降压占空比的信号与表征降压占空比阈值的信号比较以提供第一模式切换控制信号，从而控制该升压降压型开关功率变换器在降压模式切换与升压-降压模式之间自动平稳地切换。该升压占空比检测与比较电路，用于将表征升压占空比的信号与表征升压占空比阈值的信号相比较以提供第二模式切换控制信号，从而控制所述升压降压型开关功率变换器在升压模式与升压-降压模式之间自动平稳地切换。
【技术实现步骤摘要】
本公开的实施例涉及功率变换器，尤其涉及升压降压型开关功率变换器及其模式切换控制电路。
技术介绍
升压降压型开关功率变换器可以将输入电压转换为高于、等于或低于该输入电压的输出电压，可以工作在较宽的输入电压变化范围内。因此在电源领域得到了广泛应用。图1示出了一种常见的升压降压型开关功率变换器中的功率开关的拓扑结构10。该功率开关的拓扑结构10包括四个功率开关SWA、SWB、SWC和SWD。第一功率开关SWA和第二功率开关SWB串联耦接于输入端IN和参考地GND之间，第一功率开关SWA和第二功率开关SWB的公共耦接端形成第一开关节点SWl。第三功率开关SWC和第四功率开关SWD串联耦接于输出端OUT和参考地GND之间，第三功率开关SWC和第四功率开关SWD的公共耦接端形成第二开关节点SW2。第一开关节点SWl和第二开关节点SW2之间耦接电感L。升压降压型开关功率变换器通常还包括控制电路，用于为拓扑结构10中的功率开关SWA、SffB,SffC和SWD的控制端GA、GB、GC和GD提供控制信号，以控制每个开关各自的导通和关断切换，从而将输入电压Vin转换为合适的输出电压Vo。对于采用图1所示拓扑结构10的升压降压型开关功率变换器，若输入电压Vin高于输出电压Vo，则该升压降压型开关功率变换器工作于降压模式，若输入电压Vin接近或等于输出电压Vo，则该升压降压型开关功率变换器工作于升压-降压模式，若输入电压Vin低于输出电压Vo，则该升压降压型开关功率变换器工作于升压模式。在降压模式，第四功率开关SWD持续保持导通、第三功率开关SWC持续保持关断，第一功率开关SWA和第二功率开关SWB进行互补地导通和关断切换，即:第一功率开关SWA导通时，第二功率开关SWB关断，反之亦然。在升压模式，第一功率开关SWA持续保持导通、第二功率开关SWB持续保持关断，第三功率开关SWC和第四功率开关SWD进行互补地导通和关断切换，即:第三功率开关SWC导通时，第四功率开关SWD关断，反之亦然。在升压-降压模式，第一功率开关SWA和第二功率开关SWB构成第一组开关对，第三功率开关SWC和第四功率开关SWD构成第二组开关对，该第一组开关对和第二组开关对相互独立地进行导通和关断切换。理论上，基于输入电压Vin和输出电压Vo的相对大小，可以调节升压降压型开关功率变换器选择性地工作于降压模式、升压模式或升压-降压模式，从而达到将输入电压Vin转换为任何合适的输出电压Vo的目的。然而，事实上现有的降压型开关功率变换器并不能实现以上三种工作模式间的平稳切换，并且在从一种工作模式(例如降压模式)切换至另一种工作模式(例如升压-降压模式)时会导致输出电压Vo出现较大的波动尖峰。
技术实现思路
针对现有技术中的一个或多个问题，本公开的实施例提供一种升压降压型开关功率变换器、用于升压降压型开关功率变换器的模式切换控制单元及控制电路。在本公开的一个方面，提出了一种模式切换控制单元，用于控制升压降压型开关功率变换器自动在降压模式与升压-降压模式之间、以及升压-降压模式与升压模式之间平稳切换。该升压降压型开关功率变换器可以包括第一功率开关对和第二功率开关对，并且第一功率开关对中的第一功率开关和第二功率开关串联耦接于该升压降压型开关功率变换器的输入端和参考地之间，第一功率开关的导通时间占整个第一功率开关和第二功率开关导通和关断切换周期的比例为降压占空比；第二功率开关对中的第三功率开关和第四功率开关串联耦接于该升压降压型开关功率变换器的输出端和参考地之间，第三功率开关的导通时间占整个第三功率开关和第四功率开关的导通和关断切换周期的比例为升压占空比。该模式切换控制单元可以包括:降压占空比检测与比较电路和升压占空比检测与比较电路。根据本公开的各实施例，该降压占空比检测与比较电路具有第一检测输入端和第一比较输出端，该第一检测输入端用于接收表征降压占空比的信号，该降压占空比检测与比较电路用于产生表征降压占空比阈值的信号，并将表征该降压占空比的信号与表征降压占空比阈值的信号相比较以在所述第一比较输出端提供第一模式切换控制信号，其中所述降压占空比阈值具有第一迟滞；若降压占空比大于降压占空比阈值，则第一模式切换控制信号控制所述升压降压型开关功率变换器从降压模式切换至升压-降压模式，同时使所述降压占空比阈值降低至第二降压占空比阈值，降低的量等于所述第一迟滞；若降压占空比小于所述第二降压占空比阈值，则第一模式切换控制信号控制所述升压降压型开关功率变换器从升压-降压模式切换至降压模式，同时使降压占空比阈值恢复原值。根据本公开的各实施例，该升压占空比检测与比较电路具有第二检测输入端和第二比较输出端，该第二检测输入端用于接收表征升压占空比的信号，该升压占空比检测与比较电路用于产生表征升压占空比阈值的信号，并将表征该升压占空比的信号与表征升压占空比阈值的信号相比较以在所述第二比较输出端提供第二模式切换控制信号，其中所述升压占空比阈值具有第二迟滞；若升压占空比大于升压占空比阈值，则第二模式切换控制信号控制所述升压降压型开关功率变换器从升压-降压模式切换至升压模式，同时使所述升压占空比阈值降低至第二升压占空比阈值，并且降低的量等于所述第二迟滞；若升压占空比小于所述第二升压占空比阈值，则第二模式切换控制信号控制所述升压降压型开关功率变换器从升压模式切换回升压-降压模式，同时使升压占空比阈值恢复原值。在本公开的另一方面，提出了一种控制电路，用于为上述升压降压型开关型功率变换器提供控制信号。该控制电路包括根据本公开各实施例的模式切换控制单元。该控制电路还可以接收系统时钟信号、表征所述升压降压型开关功率变换器的输出电压的第一反馈信号、表征流经所述开关单元的开关电流的第二反馈信号以及表征所述输出电压的期望值的参考信号。该控制电路被构建以基于所述第一反馈信号、第二反馈信号、参考信号和系统时钟信号提供第一控制信号、第二控制信号、第三控制信号和第四控制信号分别至所述第一功率开关、第二功率开关、第三功率开关和第四功率开关，其中所述第一控制信号和所述第二控制信号逻辑状态互补，分别用于控制所述第一功率开关和第二功率开关的导通和关断切换，所述第三控制信号和所述第四控制信号逻辑状态互补，分别用于控制所述第三功率开关和所述第四功率开关的导通和关断切换。在本公开的又一方面，提出了一种升压降压型开关功率变换器，包括根据本公开各实施例的模式切换控制单元。在本公开的再一方面，提出了一种升压降压型开关功率变换器，包括根据本公开各实施例的控制电路。根据本公开实施例的升压降压型开关功率变换器可以自动在降压模式与升压-降压模式之间、以及升压-降压模式与升压模式之间平稳切换。在降压模式，该控制电路使该升压降压型开关型功率变换器连续稳定地进行降压周期的工作，降压周期指第一组开关对中的第一功率开关和第二功率开关进行互补地导通和关断切换，第二组开关对中的第三功率开关持续保持关断，第四功率开关持续保持导通。在升压模式，该控制电路使该升压降压型开关型功率变换器连续稳定地进行升压周期的工作，升压周期指第二组开关中的第三功率开关和第四功率开关进行互补地导通和关断切换，第一组开关对中的第一功率开关持续保持导通、第二功率开关持本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种模式切换控制单元，用于控制升压降压型开关功率变换器自动在降压模式与升压‑降压模式之间、以及升压‑降压模式与升压模式之间平稳切换，其中该升压降压型开关功率变换器包括开关单元，该开关单元包括第一功率开关对和第二功率开关对，并且第一功率开关对中的第一功率开关和第二功率开关串联耦接于该升压降压型开关功率变换器的输入端和参考地之间，第一功率开关的导通时间占整个第一功率开关和第二功率开关导通和关断切换周期的比例为降压占空比；第二功率开关对中的第三功率开关和第四功率开关串联耦接于该升压降压型开关功率变换器的输出端和参考地之间，第三功率开关的导通时间占整个第三功率开关和第四功率开关的导通和关断切换周期的比例为升压占空比；该模式切换控制单元包括：降压占空比检测与比较电路，具有第一检测输入端和第一比较输出端，该第一检测输入端用于接收表征降压占空比的信号，该降压占空比检测与比较电路用于产生表征降压占空比阈值的信号，并将表征该降压占空比的信号与表征降压占空比阈值的信号相比较以在所述第一比较输出端提供第一模式切换控制信号，其中所述降压占空比阈值具有第一迟滞；若降压占空比大于降压占空比阈值，则第一模式切换控制信号控制所述升压降压型开关功率变换器从降压模式切换至升压‑降压模式，同时使所述降压占空比阈值降低至第二降压占空比阈值，降低的量等于所述第一迟滞；若降压占空比小于所述第二降压占空比阈值，则第一模式切换控制信号控制所述升压降压型开关功率变换器从升压‑降压模式切换至降压模式，同时使降压占空比阈值恢复原值；和升压占空比检测与比较电路，具有第二检测输入端和第二比较输出端，该第二检测输入端用于接收表征升压占空比的信号，该升压占空比检测与比较电路用于产生表征升压占空比阈值的信号，并将表征该升压占空比的信号与表征升压占空比阈值的信号相比较以在所述第二比较输出端提供第二模式切换控制信号，其中所述升压占空比阈 值具有第二迟滞；若升压占空比大于升压占空比阈值，则第二模式切换控制信号控制所述升压降压型开关功率变换器从升压‑降压模式切换至升压模式，同时使所述升压占空比阈值降低至第二升压占空比阈值，并且降低的量等于所述第二迟滞；若升压占空比小于所述第二升压占空比阈值，则第二模式切换控制信号控制所述升压降压型开关功率变换器从升压模式切换回升压‑降压模式，同时使升压占空比阈值恢复原值。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：张健，
申请(专利权)人：成都芯源系统有限公司，
类型：新型
国别省市：四川;51
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