升降压变换器及其控制器和控制方法技术

公开了升降压变换器及其控制器和控制方法。该控制方法包括：采样输出电压，产生反馈信号；基于参考信号和反馈信号，产生补偿信号；采样流过电感器的电流，产生电流采样信号；将电流采样信号与补偿信号进行比较，当电流采样信号减小至小于补偿信号，导通第一和第三晶体管并关断第二和第四晶体管；检测第一晶体管的导通时间是否达到第一时间阈值，当第一晶体管的导通时间达到第一时间阈值，关断第一晶体管并导通第二晶体管；以及检测第三晶体管的导通时间是否达到第二时间阈值，当第三晶体管的导通时间达到第二时间阈值，关断第三晶体管并导通第四晶体管。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电子电路，尤其涉及。
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，产品的体积变小使得其电池的体积和容量也随之减小。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，并使其能在较宽的电池电压变化范围内提供稳定的输 出电压，以便延长电池的使用时间。能在宽输入范围下工作的升降压变换器被广泛用于此 类场合。 图1是传统四开关升降压变换器的电路原理图。该升降压变换器将输入电压VIN转 换为输出电压V0UT，包括晶体管Sl~S4、电感器L以及输出电容器⑶UT。当晶体管SI、S3导 通，晶体管S2、S4关断时，电感器L储存能量。当晶体管Sl、S3关断，晶体管S2、S4导通时，电感 器L储存的能量被提供至负载。由于四个晶体管Sl~S4均持续工作，传统升降压变换器的功 率损耗较大。 为了降低功耗，可以引入不同的工作模式，例如升压模式和降压模式，以减少同时 工作的开关数量。在升压模式下，晶体管Sl恒定导通，晶体管S2恒定关断，晶体管S3和S4采 用定频峰值电流控制。在降压模式下，晶体管S4恒定导通，晶体管S3恒定关断，晶体管Sl和 S2采用定频峰值电流控制。 然而，判断工作模式需要复杂的控制逻辑，这无疑加大了系统设计和测试的难度。 而且，不同工作模式之间的转换，也会引起各电路参数(例如电压、电流、占空比）的突变，输 出电压VOUT上可能会出现跳变尖峰。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供结构简单、模式转换平滑，且易于设计和测试的 。 根据本专利技术实施例的一种升降压变换器的控制方法，其中该升降压变换器将输入 电压转换为输出电压，包括第一晶体管、第二晶体管、第三晶体管、第四晶体管和电感器。该 控制方法包括:采样输出电压，产生代表输出电压的反馈信号;基于参考信号和反馈信号， 产生补偿信号;采样流过电感器的电流，产生电流采样信号;将电流采样信号与补偿信号进 行比较，当电流采样信号减小至小于补偿信号，导通第一和第三晶体管并关断第二和第四 晶体管;检测第一晶体管的导通时间是否达到第一时间阈值，当第一晶体管的导通时间达 到第一时间阈值，关断第一晶体管并导通第二晶体管，其中第一时间阈值与输出电压成正 比，且与输入电压成反比；以及检测第三晶体管的导通时间是否达到第二时间阈值，当第三 晶体管的导通时间达到第二时间阈值，关断第三晶体管并导通第四晶体管，其中第二时间 阈值与输出电压与输入电压之差成正比，且与输出电压成反比。 根据本专利技术实施例的一种升降压变换器的控制器，其中该升降压变换器将输入电 压转换为输出电压，包括第一晶体管、第二晶体管、第三晶体管、第四晶体管和电感器。该控 制器包括:误差放大电路，具有第一输入端、第二输入端和输出端，其中第一输入端接收参 考信号，第二输入端接收代表输出电压的反馈信号，误差放大电路基于参考信号和反馈信 号，在输出端产生补偿信号；比较电路，具有第一输入端、第二输入端和输出端，其中第一输 入端耦接至误差放大电路的输出端，第二输入端接收代表流过电感器的电流的电流采样信 号，比较电路将电流采样信号与补偿信号进行比较，在输出端产生比较信号;第一导通时间 控制电路，具有输入端和输出端，其中输入端耦接至比较电路的输出端，第一导通时间控制 电路基于比较信号，将第一晶体管在一个开关周期内的导通时间与第一时间阈值进行比 较，在输出端产生第一导通时间控制信号，其中第一时间阈值与输出电压成正比，且与输入 电压成反比;第二导通时间控制电路，具有输入端和输出端，其中输入端耦接至比较电路的 输出端，第二导通时间控制电路基于比较信号，将第三晶体管在一个开关周期内的导通时 间与第二时间阈值进行比较，在输出端产生第二导通时间控制信号，其中第二时间阈值与 输出电压与输入电压之差成正比，且与输出电压成反比；第一逻辑电路，具有第一输入端、 第二输入端和输出端，其中第一输入端耦接至比较电路的输出端，第二输入端耦接至第一 导通时间控制电路的输出端，第一逻辑电路基于比较信号和第一导通时间控制信号，在输 出端产生第一控制信号；第二逻辑电路，具有第一输入端、第二输入端和输出端，其中第一 输入端耦接至比较电路的输出端，第二输入端耦接至第二导通时间控制电路的输出端，第 二逻辑电路基于比较信号和第二导通时间控制信号，在输出端产生第二控制信号;第一驱 动电路，耦接至第一逻辑电路的输出端，基于第一控制信号产生第一驱动信号和第二驱动 信号以控制第一晶体管和第二晶体管；以及第二驱动电路，耦接至第二逻辑电路的输出端， 基于第二控制信号产生第三驱动信号和第四驱动信号以控制第三晶体管和第四晶体管。根据本专利技术实施例的一种升降压变换器的控制器，其中该升降压变换器将输入电 压转换为输出电压，包括第一晶体管、第二晶体管、第三晶体管、第四晶体管和电感器，该控 制器包括:比较电路，具有第一输入端、第二输入端和输出端，其中第一输入端接收参考信 号，第二输入端接收代表输出电压的反馈信号，比较电路将参考信号与反馈信号进行比较， 在输出端产生比较信号;第一导通时间控制电路，具有输入端和输出端，其中输入端耦接至 比较电路的输出端，第一导通时间控制电路基于比较信号，将第一晶体管在一个开关周期 内的导通时间与第一时间阈值进行比较，在输出端产生第一导通时间控制信号，其中第一 时间阈值与输出电压成正比，且与输入电压成反比;第二导通时间控制电路，具有输入端和 输出端，其中输入端耦接至比较电路的输出端，第二导通时间控制电路基于比较信号，将第 三晶体管在一个开关周期内的导通时间与第二时间阈值进行比较，在输出端产生第二导通 时间控制信号，其中第二时间阈值与输出电压与输入电压之差成正比，且与输出电压成反 比；第一逻辑电路，具有第一输入端、第二输入端和输出端，其中第一输入端耦接至比较电 路的输出端，第二输入端耦接至第一导通时间控制电路的输出端，第一逻辑电路基于比较 信号和第一导通时间控制信号，在输出端产生第一控制信号;第二逻辑电路，具有第一输入 端、第二输入端和输出端，其中第一输入端耦接至比较电路的输出端，第二输入端耦接至第 二导通时间控制电路的输出端，第二逻辑电路基于比较信号和第二导通时间控制信号，在 输出端产生第二控制信号;第一驱动电路，耦接至第一逻辑电路的输出端，基于第一控制信 号产生第一驱动信号和第二驱动信号以控制第一晶体管和第二晶体管；以及第二驱动电 路，耦接至第二逻辑电路的输出端，基于第二控制信号产生第三驱动信号和第四驱动信号 以控制第三晶体管和第四晶体管。 根据本专利技术实施例的一种升降压变换器，包括:第一晶体管，具有第一端、第二端 和控制端，其中第一端接收输入电压;第二晶体管，具有第一端、第二端和控制端，其中第一 端耦接至第一晶体管的第二端，第二端接地；电感器，具有第一端和第二端，其中第一端耦 接至第一晶体管的第二端和第二晶体管的第一端;第三晶体管，具有第一端、第二端和控制 端，其中第一端耦接至电感器的第二端，第二端耦接至参考地;第四晶体管，具有第一端、第 二端和控制端，其中第一端耦接至电感器的第二端和第三晶体管的第一端，第二端提供输 出电压;输出电容器，耦接在第四晶体管的第二端和参考地之间；反馈电路，具有输入端和本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种升降压变换器的控制方法，其中该升降压变换器将输入电压转换为输出电压，包括第一晶体管、第二晶体管、第三晶体管、第四晶体管和电感器，该控制方法包括：采样输出电压，产生代表输出电压的反馈信号；基于参考信号和反馈信号，产生补偿信号；采样流过电感器的电流，产生电流采样信号；将电流采样信号与补偿信号进行比较，当电流采样信号减小至小于补偿信号，导通第一和第三晶体管并关断第二和第四晶体管；检测第一晶体管的导通时间是否达到第一时间阈值，当第一晶体管的导通时间达到第一时间阈值，关断第一晶体管并导通第二晶体管，其中第一时间阈值与输出电压成正比，且与输入电压成反比；以及检测第三晶体管的导通时间是否达到第二时间阈值，当第三晶体管的导通时间达到第二时间阈值，关断第三晶体管并导通第四晶体管，其中第二时间阈值与输出电压与输入电压之差成正比，且与输出电压成反比。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李伊珂，
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