升降压变换器控制系统技术方案

本发明专利技术公开了一种升降压变换器控制系统。根据本发明专利技术实施例，该系统包括：开关网络，包括多个开关、电感和电流采样电阻，其中，电流采样电阻上的电压与流经电感的电流有关；电流采样模块，用于基于电流采样电阻上的电压来生成电流采样电压；以及升降压控制器，用于基于系统的输入电压和输出电压以及电流采样电压，生成多个控制信号，分别用于控制多个开关的导通和关断，以控制输出电压的上升和降低，使得输出电压能够等于、小于和大于输入电压。通过上述技术方案，可以利用升降压控制器基于电流采样电压V

【技术实现步骤摘要】
升降压变换器控制系统


[0001]本专利技术属于集成电路领域，尤其涉及一种升降压变换器控制系统。

技术介绍

[0002]当前，无线功率传输和USB功率传输(Power Delivery，PD)正在向大功率应用(例如，平板电脑、手提电脑等)延伸。
[0003]传统的无线功率传输系统，在满载充电时，发送器的母线电压需要升至最高，以提供最大功率；在处于待机状态时，发送器的母线电压需要降至最低，以降低待机功耗。可见，如何满足不同的功率要求以及不同的适配器输入电压V
IN
是至关重要的。例如，一款30W的无线充电器，其输入电压V
IN
可由12V电源适配器提供，母线电压V
BUS
设计为在3V至20V宽范围内调节，此时如何实现V
IN
与V
BUS
之间的电压匹配是至关重要的。
[0004]现有技术中，存在一些单纯的降压或者升压变换器，然而，这些变换器无法满足当前宽输入/宽输出电压的要求。

技术实现思路

[0005]本专利技术实施例提供一种升降压变换器控制系统，能够利用升降压控制器基于电流采样电压V
SNS
、输入电压V
IN
和输出电压V
OUT
来控制开关网络中各个开关的导通和关断，进而控制输出电压V
OUT
的上升和降低，使得输出电压V
OUT
能够等于、小于和大于输入电压V
IN
。
[0006]一方面，本专利技术实施例提供一种升降压变换器控制系统，包括：开关网络，包括多个开关、电感和电流采样电阻，其中，所述电流采样电阻上的电压与流经所述电感的电流有关；电流采样模块，用于基于所述电流采样电阻上的电压来生成电流采样电压；以及升降压控制器，用于基于所述系统的输入电压和输出电压以及所述电流采样电压，生成多个控制信号，分别用于控制所述多个开关的导通和关断，以控制所述输出电压的上升和降低，使得所述输出电压能够等于、小于和大于所述输入电压。
[0007]根据本专利技术实施例提供的升降压变换器控制系统，所述多个开关包括第一开关、第二开关、第三开关、第四开关，其中，所述第一开关、所述电感和所述第四开关串联连接在所述系统的输入端和输出端之间，所述第二开关和所述第三开关分别将所述第一开关中与所述系统的输入端相反的一端、所述第四开关中与所述系统的输出端相反的一端接地，所述多个控制信号为分别控制所述第一开关、所述第二开关、所述第三开关、所述第四开关导通或关断的四个信号。
[0008]根据本专利技术实施例提供的升降压变换器控制系统，所述电流采样电阻连接在所述电感与所述第四开关之间；或者，所述电流采样电阻连接在所述第一开关与所述电感之间；或者，所述电流采样电阻连接在所述第二开关中与所述第一开关相反的一端与地之间，以及所述第三开关中与所述第四开关相反的一端与地之间。
[0009]根据本专利技术实施例提供的升降压变换器控制系统，所述升降压控制器包括：开关电源，用于基于所述输出电压和所述电流采样电压来生成升压信号(PWM_BST)和降压信号
(PWM_BUK)；工作模式判断模块，用于基于所述输入电压、所述输出电压、所述升压信号(PWM_BST)和所述降压信号(PWM_BUK)来输出指示所述系统所处工作模式的第一信号(BST)、第二信号(BUK)、第三信号(BST_ON)和第四信号(BUK_ON)；以及逻辑和驱动模块，用于基于所述第一信号(BST)、所述第二信号(BUK)、所述第三信号(BST_ON)和所述第四信号(BUK_ON)来输出所述多个控制信号。
[0010]根据本专利技术实施例提供的升降压变换器控制系统，所述升压信号(PWM_BST)还与升压模式下所述第三开关的最小导通时间(MINON_BST)、升压模式下所述第三开关的最大导通时间(MAXON_BST)、升压模式时钟信号(CLK_BST)以及升压模式斜坡电压(SLOPE_BST)有关，其中，所述升压模式斜坡电压(SLOPE_BST)用于防止所述系统在升压模式下产生次谐波振荡；以及所述降压信号(PWM_BUK)还与降压模式下所述第二开关的最小导通时间(MINON_BUK)、降压模式下所述第二开关的最大导通时间(MAXON_BUK)、降压模式时钟信号(CLK_BUK)以及降压模式斜坡电压(SLOPE_BUK)有关，其中，所述降压模式斜坡电压(SLOPE_BUK)用于防止所述系统在降压模式下产生次谐波振荡。
[0011]根据本专利技术实施例提供的升降压变换器控制系统，所述开关电源包括：分压模块，用于对所述输出电压进行分压，得到反馈电压；误差放大器，用于对所述反馈电压和基准电压的差值进行放大，以输出放大电压(V
COMP
)；求和模块，用于对所述电流采样电压和所述升压模式斜坡电压(SLOPE_BST)求和，以输出和电压(V
SUM_BST
)；求差模块，用于对所述电流采样电压和所述降压模式斜坡电压(SLOPE_BUK)求差，以输出差电压(V
SUM_BUK
)；第一支路，用于基于所述放大电压(V
COMP
)和所述和电压(V
SUM_BST
)来输出所述升压信号(PWM_BST)；以及第二支路，用于基于所述放大电压(V
COMP
)和所述差电压(V
SUM_BUK
)来输出所述降压信号(PWM_BUK)。
[0012]根据本专利技术实施例提供的升降压变换器控制系统，所述第一支路包括：第一比较器，用于对所述放大电压(V
COMP
)与所述和电压(V
SUM_BST
)进行比较，以输出第一比较信号(PWM1)；第一逻辑单元，用于基于所述第一比较信号(PWM1)、所述升压模式下所述第三开关的最小导通时间(MINON_BST)以及所述升压模式下所述第三开关的最大导通时间(MAXON_BST)来生成第一逻辑信号；以及第一触发器，用于基于所述第一逻辑信号和升压模式时钟信号(CLK_BST)来产生所述升压信号(PWM_BST)。
[0013]根据本专利技术实施例提供的升降压变换器控制系统，所述第一逻辑单元包括第一与非门和第二与非门，其中，所述第一与非门用于基于所述第一比较信号(PWM1)和所述升压模式下所述第三开关的最小导通时间(MINON_BST)来输出第一中间信号，所述第二与非门用于基于所述第一中间信号和所述升压模式下所述第三开关的最大导通时间(MAXON_BST)来生成所述第一逻辑信号。
[0014]根据本专利技术实施例提供的升降压变换器控制系统，所述第二支路包括：第二比较器，用于对所述放大电压(V
COMP
)与所述差电压(V
SUM_BUK
)进行比较，以输出第二比较信号(PWM2)；第二逻辑单元，用于基于所述第二比较信号(PWM2)、所述降压模式下所述第二开关的最小导通时间(MINON_BUK)以及所述降压模式下所述第二开本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种升降压变换器控制系统，其特征在于，包括：开关网络，包括多个开关、电感和电流采样电阻，其中，所述电流采样电阻上的电压与流经所述电感的电流有关；电流采样模块，用于基于所述电流采样电阻上的电压来生成电流采样电压；以及升降压控制器，用于基于所述系统的输入电压和输出电压以及所述电流采样电压，生成多个控制信号，分别用于控制所述多个开关的导通和关断，以控制所述输出电压的上升和降低，使得所述输出电压能够等于、小于和大于所述输入电压。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述多个开关包括第一开关、第二开关、第三开关、第四开关，其中，所述第一开关、所述电感和所述第四开关串联连接在所述系统的输入端和输出端之间，所述第二开关和所述第三开关分别将所述第一开关中与所述系统的输入端相反的一端、所述第四开关中与所述系统的输出端相反的一端接地，其中，所述多个控制信号为分别控制所述第一开关、所述第二开关、所述第三开关、所述第四开关导通或关断的四个信号。3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述电流采样电阻连接在所述电感与所述第四开关之间；或者，所述电流采样电阻连接在所述第一开关与所述电感之间；或者，所述电流采样电阻连接在所述第二开关中与所述第一开关相反的一端与地之间，以及所述第三开关中与所述第四开关相反的一端与地之间。4.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述升降压控制器包括：开关电源，用于基于所述输出电压和所述电流采样电压来生成升压信号(PWM_BST)和降压信号(PWM_BUK)；工作模式判断模块，用于基于所述输入电压、所述输出电压、所述升压信号(PWM_BST)和所述降压信号(PWM_BUK)来输出指示所述系统所处工作模式的第一信号(BST)、第二信号(BUK)、第三信号(BST_ON)和第四信号(BUK_ON)；以及逻辑和驱动模块，用于基于所述第一信号(BST)、所述第二信号(BUK)、所述第三信号(BST_ON)和所述第四信号(BUK_ON)来输出所述多个控制信号。5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述升压信号(PWM_BST)还与升压模式下所述第三开关的最小导通时间(MINON_BST)、升压模式下所述第三开关的最大导通时间(MAXON_BST)、升压模式时钟信号(CLK_BST)以及升压模式斜坡电压(SLOPE_BST)有关，其中，所述升压模式斜坡电压(SLOPE_BST)用于防止所述系统在升压模式下产生次谐波振荡；以及所述降压信号(PWM_BUK)还与降压模式下所述第二开关的最小导通时间(MINON_BUK)、降压模式下所述第二开关的最大导通时间(MAXON_BUK)、降压模式时钟信号(CLK_BUK)以及降压模式斜坡电压(SLOPE_BUK)有关，其中，所述降压模式斜坡电压(SLOPE_BUK)用于防止所述系统在降压模式下产生次谐波振荡。6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述开关电源包括：分压模块，用于对所述输出电压进行分压，得到反馈电压；
误差放大器，用于对所述反馈电压和基准电压的差值进行放大，以输出放大电压(V
COMP
)；求和模块，用于对所述电流采样电压和所述升压模式斜坡电压(SLOPE_BST)求和，以输出和电压(V
SUM_BST
)；求差模块，用于对所述电流采样电压和所述降压模式斜坡电压(SLOPE_BUK)求差，以输出差电压(V
SUM_BUK
)；第一支路，用于基于所述放大电压(V
COMP
)和所述和电压(V
SUM_BST
)来输出所述升压信号(PWM_BST)；以及第二支路，用于基于所述放大电压(V
COMP
)和所述差电压(V
SUM_BUK
)来输出所述降压信号(PWM_BUK)。7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述第一支路包括：第一比较器，用于对所述放大电压(V
COMP
)与所述和电压(V
SUM_BST
)进行比较，以输出第一比较信号(PWM1)；第一逻辑单元，用于基于所述第一比较信号(PWM1)、所述升压模式下所述第三开关的最小导通时间(MINON_BST)以及所述升压模式下所述第三开关的最大导通时间(MAXON_BST)来生成第一逻辑信号；以及第一触发器，用于基于所述第一逻辑信号和升压模式时钟信号(CLK_BST)来产生所述升压信号(PWM_BST)。8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述第一逻辑单元包括第一与非门和第二与非门，...

【专利技术属性】
技术研发人员：王发刚，罗强，
申请(专利权)人：昂宝电子上海有限公司，
类型：发明
国别省市：