开关变换器及其控制器和控制方法技术

公开了开关变换器及其控制器和控制方法。该开关变换器包括第一开关管、第二开关管、第三开关管和第四开关管，该控制器包括置位信号产生电路，根据输出电压的反馈信号和参考信号产生第一置位信号以控制第一开关管的导通时刻，根据第一置位信号产生第二置位信号以控制第三开关管的导通时刻，该控制器根据输入电压、输出电压控制第一开关管的导通时长，当输出电压大于输入电压时，根据输入电压、输出电压和第一参数控制第三开关管的导通时长，当输出电压小于输入电压时，根据输入电压、输出电压和第二参数控制第三开关管的导通时长。

【技术实现步骤摘要】
开关变换器及其控制器和控制方法
本专利技术涉及电子电路，尤其涉及开关变换器及其控制器和控制方法。
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开关变换器被广泛用于此类场合。图1是传统四开关开关变换器的电路原理图。该开关变换器将输入电压VIN转换为输出电压VO，包括开关管S1～S4、电感器L以及输出电容器CO。当开关管S1、S3导通，开关管S2、S4关断时，电感器L储存能量。当开关管S1、S3关断，开关管S2、S4导通时，电感器L储存的能量被提供至负载。由于四个开关管S1～S4均持续工作，传统开关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、降压模式、以及升降压模式，升降压模式作为升压模式和降压模式的过渡，开关管S1～S4在控制器的控制下分别导通及关断。然而，升降压模式的设计较为复杂，需要兼顾效率和安全性。
技术实现思路
本专利技术的目的在于解决现有技术中的上述问题，提出一种开关变换器及其控制器和控制方法。根据本专利技术实施例的一种开关变换器的控制器，其中该开关变换器在输入端口接收输入电压，以及在输出端口提供输出电压，所述开关变换器包括耦接在输入端口和一电感器第一端之间的第一开关管、耦接所述电感器第一端和参考地之间的第二开关管、耦接在所述电感器第二端和参考地之间的第三开关管、以及耦接在所述电感器第二端和输出端口之间的第四开关管，该控制器包括：置位信号产生电路，接收代表输出电压的反馈信号和参考信号，并根据输出电压的反馈信号和参考信号产生第一置位信号以控制第一开关管的导通时刻，以及根据第一置位信号产生第二置位信号以控制第三开关管的导通时刻；所述控制器根据输入电压、输出电压控制第一开关管的导通时长，以及根据输入电压、输出电压、第一参数、第二参数控制第三开关管的导通时长，当输出电压大于输入电压时，所述控制器根据输入电压、输出电压和第一参数控制第三开关管的导通时长，以及当输出电压小于输入电压时，所述控制器根据输入电压、输出电压和第二参数控制第三开关管的导通时长。根据本专利技术实施例的一种开关变换器，包括：第一开关管，具有第一端、第二端和控制端，其中第一端接收输入电压；第二开关管，具有第一端、第二端和控制端，其中第一端耦接至第一开关管的第二端，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开关管的第二端和第二开关管的第一端；第三开关管，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；第四开关管，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开关管的第一端，第二端提供输出电压；以及如上所述的控制器。根据本专利技术实施例的一种开关变换器的控制方法，其中该开关变换器将输入电压转换为输出电压，包括第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管和电感器，该控制方法包括：根据参考信号和代表输出电压的反馈信号，产生第一置位信号以导通第一开关管并关断第二开关管；根据第一置位信号，产生第二置位信号以导通第三开关管并关断第四开关管；根据输出电压、输入电压产生第一导通时长；检测第一开关管的导通时长是否达到第一导通时长，当第一开关管的导通时间达到第一导通时长时，关断第一开关管并导通第二开关管；根据输出电压、输入电压、第一参数、以及第二参数产生第二导通时长；以及检测第三开关管的导通时长是否达到第二导通时长，当第三开关管的导通时长达到第二导通时长时，关断第三开关管并导通第四开关管。根据本专利技术的实施例，基于输出电压、输入电压、第一参数、第二参数来动态的调节第三开关管的导通时长，使得电路的设计更为容易，且具有更小的纹波，更高的效率。附图说明图1为传统四开关开关变换器的电路原理图；图2为根据本专利技术一实施例的开关变换器200的示意性框图；图3为根据本专利技术一实施例的开关变换器200A的电路原理图；图4为根据本专利技术另一实施例的开关变换器200B的电路原理图；图5为根据本专利技术一实施例的开关变换器200A的波形图；图6为根据本专利技术一实施例的开关变换器控制方法的流程图600；图7为根据本专利技术一实施例的产生第二导通时长的方法流程图700。具体实施方式下面将详细描述本专利技术的具体实施例，应当注意，这里描述的实施例只用于举例说明，并不用于限制本专利技术。在以下描述中，为了提供对本专利技术的透彻理解，阐述了大量特定细节。然而，对于本领域普通技术人员显而易见的是，不必采用这些特定细节来实行本专利技术。在其他实例中，为了避免混淆本专利技术，未具体描述公知的电路、材料或方法。在整个说明书中，对“一个实施例”、“实施例”、“一个示例”或“示例”的提及意味着：结合该实施例或示例描述的特定特征、结构或特性被包含在本专利技术至少一个实施例中。因此，在整个说明书的各个地方出现的短语“在一个实施例中”、“在实施例中”、“一个示例”或“示例”不一定都指同一实施例或示例。此外，可以以任何适当的组合和/或子组合将特定的特征、结构或特性组合在一个或多个实施例或示例中。此外，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的附图都是为了说明的目的，并且附图不一定是按比例绘制的。应当理解，当称“元件”“连接到”或“耦接”到另一元件时，它可以是直接连接或耦接到另一元件或者可以存在中间元件。相反，当称元件“直接连接到”或“直接耦接到”另一元件时，不存在中间元件。相同的附图标记指示相同的元件。这里使用的术语“和/或”包括一个或多个相关列出的项目的任何和所有组合。图2为根据本专利技术一实施例的开关变换器200的示意性框图。开关变换器200包括开关管S1～S4、电感器L、输出电容器Co、反馈电路21、以及包括置位信号产生电路22和开关控制电路23的控制器20。开关管S1具有第一端、第二端和控制端，其中第一端接收输入电压Vin。开关管S2具有第一端、第二端和控制端，其中第一端耦接至开关管S1的第二端，第二端接参考地。电感器L具有第一端和第二端，其中第一端耦接至开关管S1的第二端和开关管S2的第一端。开关管S3具有第一端、第二端和控制端，其中第一端耦接至电感器L的第二端，第二端接参考地。开关管S4具有第一端、第二端和控制端，其中第一端耦接至电感器L的第二端和开关管S3的第一端，第二端提供输出电压Vo。输出电容器Co耦接在开关管S4的第二端和参考地之间。开关管S1～S4可以是任何可控半导体开关器件，例如金属氧化物半导体场效应开关管(MOSFET)、绝缘栅双极开关管(IGBT)等。反馈电路21根据输出电压Vo产生代表输出电压Vo的反馈信号FB。反馈电路21例如可以包括电阻分压器、差分采样电路等。置位信号产生电路22接收代表输出电压Vo的反馈信号FB和参考信号Ref，并根据反馈信号FB和参考信号Ref产生本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种开关变换器的控制器，其中该开关变换器在输入端口接收输入电压，以及在输出端口提供输出电压，所述开关变换器包括耦接在输入端口和一电感器第一端之间的第一开关管、耦接所述电感器第一端和参考地之间的第二开关管、耦接在所述电感器第二端和参考地之间的第三开关管、以及耦接在所述电感器第二端和输出端口之间的第四开关管，该控制器包括：/n置位信号产生电路，接收代表输出电压的反馈信号和参考信号，并根据输出电压的反馈信号和参考信号产生第一置位信号以控制第一开关管的导通时刻，以及根据第一置位信号产生第二置位信号以控制第三开关管的导通时刻；/n所述控制器根据输入电压、输出电压控制第一开关管的导通时长，以及根据输入电压、输出电压、第一参数、第二参数控制第三开关管的导通时长，当输出电压大于输入电压时，所述控制器根据输入电压、输出电压和第一参数控制第三开关管的导通时长，以及当输出电压小于输入电压时，所述控制器根据输入电压、输出电压和第二参数控制第三开关管的导通时长。/n

【技术特征摘要】
1.一种开关变换器的控制器，其中该开关变换器在输入端口接收输入电压，以及在输出端口提供输出电压，所述开关变换器包括耦接在输入端口和一电感器第一端之间的第一开关管、耦接所述电感器第一端和参考地之间的第二开关管、耦接在所述电感器第二端和参考地之间的第三开关管、以及耦接在所述电感器第二端和输出端口之间的第四开关管，该控制器包括：
置位信号产生电路，接收代表输出电压的反馈信号和参考信号，并根据输出电压的反馈信号和参考信号产生第一置位信号以控制第一开关管的导通时刻，以及根据第一置位信号产生第二置位信号以控制第三开关管的导通时刻；
所述控制器根据输入电压、输出电压控制第一开关管的导通时长，以及根据输入电压、输出电压、第一参数、第二参数控制第三开关管的导通时长，当输出电压大于输入电压时，所述控制器根据输入电压、输出电压和第一参数控制第三开关管的导通时长，以及当输出电压小于输入电压时，所述控制器根据输入电压、输出电压和第二参数控制第三开关管的导通时长。


2.如权利要求1所述的控制器，其中所述置位信号产生电路进一步包括：
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，比较电路根据反馈信号与参考信号的比较结果，在输出端产生第一置位信号。


3.如权利要求1所述的控制器，其中所述置位信号产生电路进一步包括：
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，误差放大电路根据参考信号和反馈信号之间的差值，在输出端产生误差补偿信号；以及
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以接收误差补偿信号，第二输入端接收代表流过电感器的电流的采样信号，比较电路根据误差补偿信号与采样信号的比较结果，在输出端产生第一置位信号。


4.如权利要求1所述的控制器，其中所述置位信号产生电路进一步包括：
延迟电路，所述延迟电路将第一置位信号延迟一预设时长产生第二置位信号。


5.如权利要求1所述的控制器，其中当输出电压大于输入电压时，控制器控制第三开关管的导通时长等于一基准时长加上第一时间阈值，所述第一时间阈值根据输入电压、输出电压、以及第一参数产生。


6.如权利要求1所述的控制器，其中当输出电压小于输入电压时，控制器控制第三开关管的导通时长等于一基准时长减去第二时间阈值...

【专利技术属性】
技术研发人员：余致远，吴小康，徐敏，
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