一种Buck-Boost变换器及其自由切换控制方法技术

本发明专利技术公开了一种Buck‑Boost变换器，Buck‑Boost变换器包括第一电容C1、第二电容C2、电阻Rs1、电感L1、第一二极管D1、第二二极管D2、第一场效应管Q1、第二场效应管Q2；Buck‑Boost变换器包括Buck工作模式和Boost工作模式，通过可编程数字控制芯片的控制编程控制，Buck工作模式和Boost工作模式可单独工作。本发明专利技术还提供了一种Buck‑Boost变换器的自由切换控制方法。本发明专利技术采用可编程数字控制芯片编程控制策略，控制Buck工作模式和Boost工作模式在同一时刻只有一个变换器工作，具有在单位时间内Buck‑Boost变换器总的开关次数少，开关损耗低、效率高、环路控制参数整定简单，简化了Buck‑Boost变换器的传递函数，降低了Buck‑Boost变换器控制难度，解决了Buck‑Boost切换时电感电流、输出电压震荡的问题，提高了系统控制可靠性、稳定性。

A Buck-Boost converter and its free switching control method

The invention discloses a Buck Boost converter, which includes the first capacitance C1, second capacitance C2, resistance Rs1, inductance L1, first diode D1, second diode D2, first field effect tube Q1, second field effect tube Q2. The control programming control of digital control chip, Buck working mode and Boost working mode can work independently. The invention also provides a free switching control method for Buck - Boost converter. The invention uses programmable digital control chip programming control strategy to control the Buck working mode and Boost working mode at the same time only one converter works. In the unit time, the total switching times of the Buck Boost converter are few, the switching loss is low, the efficiency is high, the loop control parameter setting is simple, and the Buck B is simplified. The transfer function of the Oost converter reduces the difficulty of the control of the Buck Boost converter, and solves the problem of the inductance current and the oscillation of the output voltage during the Buck switching Boost switching, and improves the reliability and stability of the system control.

【技术实现步骤摘要】
一种Buck-Boost变换器及其自由切换控制方法
本专利技术涉及一种Buck-Boost变换器及其自由切换控制方法。
技术介绍
Buck-boost降升压变换器拓扑电路，该变换器特点是Uin宽压输入全范围变化，给定参考输出电压值Uout_ref恒定，要求控制器控制输出电压Uout稳定，为达到该变换器的功能，传统的PWM控制模拟芯片控制Q1、Q2同时工作(导通或者关断)达到目的，但是该控制方法存在开关损耗大导致变换器效率低、Buck-Boost控制器传递函数复杂、环路参数整定困难、很难避免Buck-Boost切换时电感电流、输出电压震荡现象等缺点以上不足，有待改善。
技术实现思路
为了克服现有的技术的不足,本专利技术提供一种Buck-Boost变换器及其自由切换控制方法。本专利技术技术方案如下所述：一种Buck-Boost变换器，所述Buck-Boost变换器包括第一电容C1、第二电容C2、电阻Rs1、电感L1、第一二极管D1、第二二极管D2、第一场效应管Q1、第二场效应管Q2；输入电压Uin的一端与所述第一电容C1的一端、所述电阻Rs1的一端均相连，所述电阻Rs1的另一端连接所述第一场效应管Q1的漏极，所述第一场效应管Q1的源极与所述第一二极管D1的负极、所述电感L1的一端均相连，所述电感L1的另一端与所述第二场效应管Q2的漏极、所述第二二极管D2的正极均相连，所述第二二极管D2的负极与所述第二电容C2的一端、输出电压Vout的一端均相连；所述第一电容C1的另一端、所述第一二极管D1的正极、所述第二场效应管Q2的源极、所述第二电容C2的另一端均与所述输入电压Uin的另一端相连；所述第一电容C1的另一端、所述第一二极管D1的正极、所述第二场效应管Q2的源极、所述第二电容C2的另一端均与所述输出电压Vout的另一端相连；所述Buck-Boost变换器包括Buck工作模式和Boost工作模式，所述Buck工作模式和所述Boost工作模式通过可编程数字控制芯片的控制编程可单独工作。进一步地，所述Buck工作模式下的电路结构连接方式如下：所述输入电压Uin的一端与所述第一电容C1的一端、所述电阻Rs1的一端均相连，所述电阻Rs1的另一端连接所述第一场效应管Q1的漏极，所述第一场效应管Q1的源极与所述第一二极管D1的负极、所述电感L1的一端均相连，所述第一电感L1的另一端与所述第二二极管D2的正极连接，所述第二二极管D2的负极与所述第二电容C2的一端、所述输出电压Vout的一端均相连；所述第一电容C1的另一端、所述第一二极管D1的正极、所述第二电容C2的另一端均与所述输入电压Uin的另一端相连；所述第一电容C1的另一端、所述第一二极管D1的正极、所述第二电容C2的另一端均与所述输出电压Vout的另一端相连。进一步地，所述Boost工作模式下的电路结构连接方式如下：所述输入电压Uin的一端与所述第一电容C1的一端、所述电阻Rs1的一端均相连，所述电阻Rs1的另一端与所述第一二极管D1的负极、所述电感L1的一端均相连，所述电感L1的另一端与所述第二场效应管Q2的漏极、所述第二二极管D2的正极均相连，所述第二二极管D2的负极与所述第二电容C2的一端、所述输出电压Vout的一端均相连；所述第一电容C1的另一端、所述第一二极管D1的正极、所述第二场效应管Q2的源极、所述第二电容C2的另一端均与所述输入电压Uin的另一端相连；所述第一电容C1的另一端、所述第一二极管D1的正极、所述第二场效应管Q2的源极、所述第二电容C2的另一端均与所述输出电压Vout的另一端相连。本专利技术的另一个目的在于提供上述所述的Buck-Boost变换器的自由切换控制方法,包括：步骤S001：可编程数字控制芯片初始化，给定参考输出目标电压Uout-ref；步骤S002：可编程数字控制芯片采集输入电压Uin；步骤S003：可编程数字控制芯片编程，将给定参考输出目标电压Uout-ref与输入电压Uin两者的电压大小进行比较；步骤S004：根据比较结果进入控制模式，进行自由切换。进一步地，在步骤S004中，当输入电压Uin大于给定参考输出目标电压Uout-ref时，此时Buck环路控制器中的给定参考输出目标电压Uout-ref保持不变，Buck-Boost变换器在Buck工作模式，Buck环路控制器控制Buck-Boost变换器输出电压、电路稳定，Boost环路控制器中的给定参考输出目标电压Uout-ref减去一个正值常数，Boost环路控制器为负饱和输出，自动关闭Boost变换器的PWM驱动。进一步地，在步骤S004中，当输入电压Uin等于给定参考输出目标电压Uout-ref时，包括：Buck环路控制器中的给定参考输出目标电压Uout-ref加上一个正值常数，Buck环路控制器为正饱和输出，输出占空比为100%的PWM信号驱动Buck变换器MOSFET管；Boost环路控制器中的给定参考输出目标电压Uout-ref减去一个正值常数，Boost环路控制器为负饱和输出，输出占空比为0%的PWM信号自动关闭Boost变换器MOSFET管。进一步地，在步骤S004中，当输入电压Uin小于给定参考输出目标电压Uout-ref时，Boost环路控制器给定参考输出目标电压Uout-ref保持不变，Buck-boost变换器在Boost工作模式，其Boost环路控制器控制Buck-Boost变换器输出电压、电路稳定，Buck环路控制器中的给定参考输出目标电压Uout-ref加上一个正值常数，Buck环路控制器为正饱和输出，占空比为100%输出Buck变换器PWM驱动。根据上述方案的本专利技术，其有益效果在于，本专利技术提供的一种Buck-Boost变换器，将Buck-Boost变换器拓扑工作模式解耦为Buck工作模式和Boost工作模式，采用可编程数字控制芯片编程控制策略，控制Buck工作模式和Boost工作模式在同一时刻只有一个变换器工作，具有在单位时间内Buck-Boost变换器总的开关次数少，开关损耗低、效率高、环路控制参数整定简单，简化了Buck-Boost变换器的传递函数，降低了Buck-Boost变换器控制难度，解决了Buck-Boost切换时电感电流、输出电压震荡的问题，提高了系统控制可靠性、稳定性。附图说明图1为本专利技术的结构示意图。图2为本专利技术的Buck工作模式结构示意图。图3为本专利技术的Boost工作模式结构示意图。图4为本专利技术的Buck工作模式环路控制结构示意图。图5为本专利技术的Boost工作模式环路控制结构示意图。图6为本专利技术的Buck-Boost自由切换流程图。具体实施方式下面结合附图以及实施方式对本专利技术进行进一步的描述：请参阅图1至图6，一种Buck-Boost变换器，Buck-Boost变换器包括第一电容C1、第二电容C2、电阻Rs1、电感L1、第一二极管D1、第二二极管D2、第一场效应管Q1、第二场效应管Q2；输入电压Uin的一端与第一电容C1的一端、电阻Rs1的一端均相连，电阻Rs1的另一端连接第一场效应管Q1的漏极，第一场效应管Q1的源极与第一二极管D1的负极、电感L1的一端均相连，电感L1的另一端与第二场效应管Q2的漏极、第二二极管D2的正极均相连本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种Buck‑Boost变换器，其特征在于：所述Buck‑Boost变换器包括第一电容C1、第二电容C2、电阻Rs1、电感L1、第一二极管D1、第二二极管D2、第一场效应管Q1、第二场效应管Q2；输入电压Uin的一端与所述第一电容C1的一端、所述电阻Rs1的一端均相连，所述电阻Rs1的另一端连接所述第一场效应管Q1的漏极，所述第一场效应管Q1的源极与所述第一二极管D1的负极、所述电感L1的一端均相连，所述电感L1的另一端与所述第二场效应管Q2的漏极、所述第二二极管D2的正极均相连，所述第二二极管D2的负极与所述第二电容C2的一端、输出电压Vout的一端均相连；所述第一电容C1的另一端、所述第一二极管D1的正极、所述第二场效应管Q2的源极、所述第二电容C2的另一端均与所述输入电压Uin的另一端相连；所述第一电容C1的另一端、所述第一二极管D1的正极、所述第二场效应管Q2的源极、所述第二电容C2的另一端均与所述输出电压Vout的另一端相连；所述Buck‑Boost变换器包括Buck工作模式和Boost工作模式，所述Buck工作模式和所述Boost工作模式通过可编程数字控制芯片的控制编程可单独工作。...

【技术特征摘要】
1.一种Buck-Boost变换器，其特征在于：所述Buck-Boost变换器包括第一电容C1、第二电容C2、电阻Rs1、电感L1、第一二极管D1、第二二极管D2、第一场效应管Q1、第二场效应管Q2；输入电压Uin的一端与所述第一电容C1的一端、所述电阻Rs1的一端均相连，所述电阻Rs1的另一端连接所述第一场效应管Q1的漏极，所述第一场效应管Q1的源极与所述第一二极管D1的负极、所述电感L1的一端均相连，所述电感L1的另一端与所述第二场效应管Q2的漏极、所述第二二极管D2的正极均相连，所述第二二极管D2的负极与所述第二电容C2的一端、输出电压Vout的一端均相连；所述第一电容C1的另一端、所述第一二极管D1的正极、所述第二场效应管Q2的源极、所述第二电容C2的另一端均与所述输入电压Uin的另一端相连；所述第一电容C1的另一端、所述第一二极管D1的正极、所述第二场效应管Q2的源极、所述第二电容C2的另一端均与所述输出电压Vout的另一端相连；所述Buck-Boost变换器包括Buck工作模式和Boost工作模式，所述Buck工作模式和所述Boost工作模式通过可编程数字控制芯片的控制编程可单独工作。2.如权利要求1所述的Buck-Boost变换器，其特征在于：所述Buck工作模式下的电路结构连接方式如下：所述输入电压Uin的一端与所述第一电容C1的一端、所述电阻Rs1的一端均相连，所述电阻Rs1的另一端连接所述第一场效应管Q1的漏极，所述第一场效应管Q1的源极与所述第一二极管D1的负极、所述电感L1的一端均相连，所述第一电感L1的另一端与所述第二二极管D2的正极连接，所述第二二极管D2的负极与所述第二电容C2的一端、所述输出电压Vout的一端均相连；所述第一电容C1的另一端、所述第一二极管D1的正极、所述第二电容C2的另一端均与所述输入电压Uin的另一端相连；所述第一电容C1的另一端、所述第一二极管D1的正极、所述第二电容C2的另一端均与所述输出电压Vout的另一端相连。3.如权利要求1所述的Buck-Boost变换器，其特征在于：所述Boost工作模式下的电路结构连接方式如下：所述输入电压Uin的一端与所述第一电容C1的一端、所述电阻Rs1的一端均相连，所述电阻Rs1的另一端与所述第一二极管D1的负极、所述电感L1的一端均相连，所述电感L1的另一端与所述第二场效应管Q2的漏极、所述第二二极管D2的正极均相连，所述第二二极管D2的负极与所述第二电容C2的一端、所述输出电压Vout的一端均相连；所述第一电容C1的另一端、所述第...

【专利技术属性】
技术研发人员：王庆棉，
申请(专利权)人：深圳市核达中远通电源技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44