升降压开关电路及其控制方法技术

本发明专利技术提出了一种升降压开关电路。所述升降压开关电路：在降压模式下，采用固定时长导通电路或固定时长关断电路控制降压开关对；在升压模式下，采用固定时长导通电路或固定时长关断电路控制升压开关对；在升降压模式下，采用固定时长导通电路或固定时长关断电路同时控制降压开关对和升压开关对。并且，所述升降压开关电路采用电压反馈和电流反馈相结合的方式实现系统的恒压及恒流输出，可应用于电池控制系统。本发明专利技术提供的升降压开关电路无需用到环路补偿电路，电路结构简单。同时，本发明专利技术提供的升降压开关电路的各个工作模式切换方便，并且可以实现各工作模式的无缝对接，具有较好的瞬态特性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种电子电路，更具体地说，本专利技术涉及一种开关电路及其控制方法。
技术介绍
升降压开关电路具有升压模式、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；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；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。图1示出了传统的升降压开关电路10。所述升降压开关电路10包括：第一功率开关PA和第二功率开关PB，耦接在输入电压Vin和地之间；第三功率开关PC和第四功率开关PD，耦接在输出电压Vout和地之间；电感L1，耦接在第一功率开关PA和第二功率开关PB的连接点与第三功率开关PC和第四功率开关PD的连接点之间；输出电容Cout耦接在输出电压和地之间；误差放大器101，接收表征输出电压Vout的反馈信号Vfb与基准信号Vref，并且输出两者的差值放大信号Vcom；比较器102，接收表征降压模式下流过电感L1的电流的电流检测信号Vcs1以及差值放大信号Vcom，输出开关控 制信号PWM_1；比较器103，接收表征升压模式下流过电感L1的电流的电流检测信号Vcs2以及差值放大信号Vcom，输出开关控制信号PWM_2；驱动电路104，接收开关控制信号PWM_1和开关控制信号PWM_2，输出第一开关控制信号GA、第二开关控制信号GB、第三开关控制信号GC和第四开关控制信号GD分别控制第一功率开关PA、第二功率开关PB、第三功率开关PC和第四功率开关PD。所述第一功率开关PA、第二功率开关PB、第三功率开关PC和第四功率开关PD分别在控制信号GA、GB、GC和GD的控制下有序地导通和关断，以控制输出电压Vout以及流过负载RL的电流。在图1所示的升降压开关电路10中，由于各开关的占空比受误差放大信号Vcom控制，因此，误差放大信号Vcom的纹波与噪声将会导致升降压模式下以及各模式切换过程中的输出电压的开关纹波。同时，在轻载情况下，升降压开关电路10的效率较低，并且各模式切换会有较大的迟滞，导致输出电压的纹波较大。此外，图1所示的升降压开关电路10只示出了部分的控制电路。在实际应用中，升降压开关电路10的电路结构十分复杂。因此，有需要提出一种电路结构简单，模式切换方便，并且输出电压纹波较小的升降压开关电路。
技术实现思路
考虑到现有技术的一个或多个技术问题，提出了一种升降压开关电路及其控制方法。根据本技术的实施例，提出了一种升降压开关电路的控制电路， 所述升降压开关电路包括接收输入电压的输入端口、提供输出电压的输出端口、电感、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，所述控制电路包括：模式选择电路，比较输入电压和输出电压的值，根据比较结果输出降压使能信号和升压使能信号；模式控制电路，基于反馈信号、基准信号、降压使能信号和升压使能信号，输出具有固定导通时长的第一占空比调节信号和第二占空比调节信号，或者输出具有固定关断时长的第一占空比调节信号和第二占空比调节信号；以及驱动逻辑电路，基于第一占空比调节信号和第二占空比调节信号，输出第一开关控制信号、第二开关控制信号、第三开关控制信号和第四开关控制信号分别控制第一功率开关、第二功率开关、第三功率开关和第四功率开关的通断。在一个实施例中，所述模式控制电路包括：反馈比较电路，接收基准信号和反馈信号，并且根据基准信号和反馈信号的比较结果，输出反馈控制信号；第一固定导通时长控制电路，接收反馈控制信号、降压使能信号和升压使能信号，输出第一占空比调节信号，其中，当降压使能信号有效时，所述第一占空比调节信号为具有第一固定导通时长的脉宽信号，当升压使能信号有效时，所述第一占空比调节信号为具有第二固定导通时长的脉宽信号，当降压使能信号和升压使能信号均无效时，所述第一占空比调节信号为具有第三固定导通时长的脉宽信号；延时电路，接收反馈控制信号，输出与反馈控制信号相比具有预设延时时长的延时控制信号；以及第二固定导通时长控制电路，接收延时控制信号、降压使能信号和升压使能信号，输出第二占空比 调节信号，其中，当降压使能信号或升压使能信号有效时，所述第二占空比调节信号具有单一逻辑电平，当降压使能信号和升压使能信号均无效时，所述第二占空比调节信号为具有第四固定导通时长的脉宽信号。在一个实施例中，所述预设的第四固定导通时长晚于第三固定导通时长开始，并早于第三固定导通时长结束。在一个实施例中，所述模式控制电路包括：反馈比较电路，接收基准信号和反馈信号，并且根据基准信号和反馈信号的比较结果，输出反馈控制信号；第一固定关断时长控制电路，接收反馈控制信号、降压使能信号和升压使能信号，输出第一占空比调节信号，其中，当降压使能信号有效时，所述第一占空比调节信号为具有第一固定关断时长的脉宽信号，当升压使能信号有效时，所述第一占空比调节信号为具有第二固定关断时长的脉宽信号，当降压使能信号和升压使能信号均无效时，所述第一占空比调节信号为具有第三固定关断时长的脉宽信号；以及第二固定关断时长控制电路，接收反馈控制信号、降压使能信号和升压使能信号，输出第二占空比调节信号，其中，当降压使能信号或升压使能信号有效时，所述第二占空比调节信号具有单一逻辑电平，当降压使能信号和升压使能信号均无效时，所述第二占空比调节信号为具有第四固定关断时长的脉宽信号。在一个实施例中，所述预设的第四固定关断时长与第三固定关断时长同时开始或者晚于第三固定关断时长开始，并晚于第三固定关断时长结束。根据本技术的实施例，还提出了一种升降压开关电路，包括串联耦接在输入电压和参考地之间的第一功率开关和第二功率开关，串联耦接在输出电压和参考地之间的第三功率开关和第四功率开关，以及耦接在第一功率开关和第二功率开关的连接点，与第三功率开关和第四功率开关的连接点之间的电感，其特征在于，包括：模式选择电路，比较输入电压和输出电压的值，根据比较结果输出降压使能信号和升压使能信号；模式控制电路，基于反馈信号、基准信号、降压使能信号和升压使能信号，输出第一占空比调节信号和第二占空比调节信号；以及驱动逻辑电路，基于第一占空比调节信号和第二占空比调节信号，输出第一开关控制信号、第二开关控制信号、第三开关控制信号和第四开关控制信号分别控制第一功率开关、第二功率开关、第三功率开关和第四功率开关的通断。根据本技术的实施例，还提出了一种升降压开关电路的控制方法，所述升降压开关电路包括电感、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，所述控制方法包括：根据升降压开关电路的输入电压和输出电压的值来确定升降压开关电路的工作模式；若升降压开关电路工作在降压模式下，保持第四功率开关导通，第三功率开关关断，并且当表征输出电压的反馈信号小于电压基准信号并且表征电感电流的反馈信号小于电流基准信号时，导通第一功率开关，同时关断第二功率开关，当第一功率开关导通时长达到预设的第一固定导通时长时，关断第一功率开关，同时导通第二功率开关，并且再次比较输入电压和输出电压的值，若比较结果维持升降压开关电路工作 在降压模式下，则直至电压反馈信号再次小于电压基准信号并且电流反馈信号再次小于电流基准信号时，再次导通第一功率开关，同时关断第二功率开关，开始又一个开关周期；若升降本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种升降压开关电路的控制电路，所述升降压开关电路包括接收输入电压的输入端口、提供输出电压的输出端口、电感、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，所述控制电路包括：模式选择电路，比较输入电压和输出电压的值，根据比较结果输出降压使能信号和升压使能信号；模式控制电路，基于反馈信号、基准信号、降压使能信号和升压使能信号，输出具有固定导通时长的第一占空比调节信号和第二占空比调节信号，或者输出具有固定关断时长的第一占空比调节信号和第二占空比调节信号；以及驱动逻辑电路，基于第一占空比调节信号和第二占空比调节信号，输出第一开关控制信号、第二开关控制信号、第三开关控制信号和第四开关控制信号分别控制第一功率开关、第二功率开关、第三功率开关和第四功率开关的通断。

【技术特征摘要】
1.一种升降压开关电路的控制电路，所述升降压开关电路包括接收输入电压的输入端口、提供输出电压的输出端口、电感、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，所述控制电路包括：模式选择电路，比较输入电压和输出电压的值，根据比较结果输出降压使能信号和升压使能信号；模式控制电路，基于反馈信号、基准信号、降压使能信号和升压使能信号，输出具有固定导通时长的第一占空比调节信号和第二占空比调节信号，或者输出具有固定关断时长的第一占空比调节信号和第二占空比调节信号；以及驱动逻辑电路，基于第一占空比调节信号和第二占空比调节信号，输出第一开关控制信号、第二开关控制信号、第三开关控制信号和第四开关控制信号分别控制第一功率开关、第二功率开关、第三功率开关和第四功率开关的通断。2.如权利要求1所述的升降压开关电路的控制电路，其特征在于，所述模式控制电路包括：反馈比较电路，接收基准信号和反馈信号，并且根据基准信号和反馈信号的比较结果，输出反馈控制信号；第一固定导通时长控制电路，接收反馈控制信号、降压使能信号和升压使能信号，输出第一占空比调节信号，其中，当降压使能信号有效时，所述第一占空比调节信号为具有第一固定导通时长的脉宽信号，当升压使能信号有效时，所述第一占空比调节信号为具有第二固
\t定导通时长的脉宽信号，当降压使能信号和升压使能信号均无效时，所述第一占空比调节信号为具有第三固定导通时长的脉宽信号；延时电路，接收反馈控制信号，输出与反馈控制信号相比具有预设延时时长的延时控制信号；以及第二固定导通时长控制电路，接收延时控制信号、降压使能信号和升压使能信号，输出第二占空比调节信号，其中，当降压使能信号或升压使能信号有效时，所述第二占空比调节信号具有单一逻辑电平，当降压使能信号和升压使能信号均无效时，所述第二占空比调节信号为具有第四固定导通时长的脉宽信号。3.如权利要求2所述的升降压开关电路的控制电路，其中所述预设的第四固定导通时长晚于第三固定导通时长开始，并早于第三固定导通时长结束。4.如权利要求2所述的升降压开关电路的控制电路，其特征在于，所述模式控制电路包括：反馈比较电路，接收基准信号和反馈信号，并且根据基准信号和反馈信号的比较结果，输出反馈控制信号；第一固定关断时长控制电路，接收反馈控制信号、降压使能信号和升压使能信号，输出第一占空比调节信号，其中，当降压使能信号有效时，所述第一占空比调节信号为具有第一固定关断时长的脉宽信号，当升压使能信号有效时，所述第一占空比调节信号为具有第二固定关断时长的脉宽信号，当降压使能信号和升压使能信号均无效时，所述第一占空比调节信号为具有第三固定关断时长的脉宽信号；以及第二固定关断时长控制电路，接收反馈控制信号、降压使能信号和升压使能信号，输出第二占空比调节信号，其中，当降压使能信号或升压使能信号有效时，所述第二占空比调节信号具有单一逻辑电平，当降压使能信号和升压使能信号均无效时，所述第二占空比调节信号为具有第四固定关断时长的脉宽信号。5.如权利要求4所述的升降压开关电路的控制电路，其中所述预设的第四固定关断时长与第三固定关断时长同时开始或者晚于第三固定关断时长开始，并晚于第三固定关断时长结束。6.如权利要求2-5任一项所述的升降压开关电路的控制电路，其中，所述基准信号包括电流基准信号和电压基准信号，所述反馈信号包括表征电感电流的电流反馈信号和表征输出电压的电压反馈信号，所述反馈比较电路根据电流基准信号和电流反馈信号的比较结果输出电流反馈控制信号，根据电压基准信号和电压反馈信号的比较结果输出电压反馈控制信号，并且输出电流反馈控制信号和电压反馈控制信号的逻辑运算信号作为反馈控制信号。7.一种升降压开关电路，包括串联耦接在输入电压和参考地之间的第一功率开关和第二功率开关，串联耦接在输出电压和参考地之间的第三功率开关和第四功率开关，以及耦接在第一功率开关和第二功率开关的连接点，与第三功率开关和第四功率开关的连接点之间的电感，其特征在于，包括：模式选择电路，比较输入电压和输出电压的值，根据比较结果输出降压使能信号和升压使能信号；模式控制电路，基于反馈信号、基准信号、降压使能信号和升压使能信号，输出具有固定导通时长的第一占空比调节信号和第二占空比调节信号，或者输出具有固定关断时长的第一占空比调节信号和第二占空比调节信号；以及驱动逻辑电路，基于第一占空比调节信号和第二占空比调节信号，输出第一开关控制信号、第二开关控制信号、第三开关控制信号和第四开关控制信号分别控制第一功率开关、第二功率开关、第三功率开关和第四功率开关的通断。8.一种升降压开关电路的控制方法，所述升降压开关电路包...

【专利技术属性】
技术研发人员：欧阳茜，
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