多模切换式升降压整流器的控制电路与控制方法技术

一种多模切换式升降压整流器的控制电路与其对应控制方法。使用２个控制用的三角波配合负载变动的控制电路，设计对各个开关的导通与截止控制的时序关系。各模式的每一个工作周期内最多只有２个开关动作。而且电路设计容易，只需要简单数字元件，例如比较器、逻辑闸等，不需要复杂的类比电路。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术是关于一种多模切换式升降压整流器，且特别是关于一种多模 切换式升降压整流器的控制电路与方法。
技术介绍
请参照图1,图1绘示为传统的多模切换式升降压整流器与其控制电路 架构图。多模切换是指有三种操作包括升压模式、降压模式、以及升降压模式。顾名思义，升压模式代表在某一工作周期内，会将其输入电压Vw升压而得另一电压输出。降压模式代表的是在某一工作周期内，将其输入电压VtN降压而得另一电压输出。升降压模式代表的是在某一工作周期内，将其输入电压Vw先升压再降压，或则是先降压再升压而得另一电压输出。输入 电压V^输入多模切换式升降压整流器110,经其内部的升压或降压电路，产 生一个可供应至负载的输出电压V。UT，输出电V瞎并且耦接到控制电路120 的输入端，控制电路120根据输出电压V。uT的电压变化来输出4个开关控制 信号Va、 Vb、 Vc、以及Vd，控制多模切换式升降压整流器110内部的开关动 作，也就是各开关的导通或截止，借此控制多模切换式升降压整流器110的操作模式与整流功能。请参照图2,图2绘示为一个传统的多模切换式升降压整流器电路图，包 括电感器211与4个开关A、 B、 C、 D,输入电容器212，输出电容器213,元 件的耦接方式如图。多模切换式升降压整流器210的输出端可接一个负载 214，其中输入电容器212为输入稳压之用。美国专利第6166527号提出了如图3的多模切换式升降压整流器的控 制电路，其中电阻301与302形成分压电路,其共同耦接处提供一回馈电压 VFB。回馈电压Vfb是愉出电压V,成正比例的缩小，输入到比较器303的反向 端，与非反向端的参考电压V"故误差比较，得到一输出的控制信号Va。控制 信号Va输入到信号产生器310，信号产生器310会有4个输出信号产生，包 括2个是与控制信号Va成正比例，分别为准静态信号Vu与Vv;另外还有两 个控制用的三角波控制信号Vx与VY,用来决定操作模式以及各开关的责任 周期(duty cycle)。准静态信号l用在比较器304的非反向输入，准静态 信号Vv用在比较器305的非反向输入。三角波控制信号Vx用在比较器304 的反向输入，三角波控制信号Vy用在比较器305的反向输入。比较器304 与305的输出分别为状态信号Vn与VZ2。再将状态信号Vz,与Vz2输入到逻辑电路320,产生四个开关控制信号，分别为开关A ~ D的开关控制信号VA、 VB、 Vc、以及V"上述美国专利第6166527号的多模切换式升降压整流器，利用图3的 控制电路与图2的多模切換式升降压整流器电路，根据负载214的电压变 化来控制开关动作，形成升压、降压或升降压。操作模式的决定是以控制 信号Va在两个三角波控制信号Vx、 VY的相对位置决定。若只有升压时，开 关A导通，开关B截止，只有开关C与D在做导通或截止的切换动作；若 只有降压时，开关C导通，开关D截止，只有开关A与B在做导通或截止 的切换动作。它的缺点是升降压模式时，单一工作周期内，也就是三角波 控制信号Vx、 Vy的羊一周期内，四个开关A、 B、 C、 D都会有导通/截止的切 换动作，故效率差。美国专利第6984967号提出了如图4的多模切换式升降压整流器的控 制电路，其中电阻401与402形成分压电路，其共同耦接处提供一回馈电压 VFB。回馈电压Vfb是与揄出电压V。uT成正比例的缩小值，输入到比较器403的 反向端，与非反向端的参考电压VR做比较，得到一输出的控制信号Va。控制 信号Va输入到类比数字转换电路404得到一数字控制信号405。参考信号 产生器406输出一组五个精准参考电压信号407。波形产生器408输出三角 波控制信号409。逻辑电路410接受各信号输入，包括控制信号Va、五个精 准参考电压信号407、数字控制信号405、以及三角波控制信号409等，然 后产生4个开关控制信号，分别为开关A~D的开关控制信号VA、 VB、 W以及Vd。图2的多模切换式升降压整流器210,当以图4为控制电路时，控制开 关动作只用一个三角波控制信号409做控制。操作模式的决定是由数字控 制讯号405在精准参考电压信号407内的所在区间决定。此控制电路优点 是在升压、降压或升降压的时候，单一工作周期内只有两个开关动作，其 他两个开关一直持续保持导通或截止，所以效率较高。缺点是电路变得复 杂，因为要产生很多参考电压，制程不易控制。另一缺点，开关切换的时 间点是4艮据三角波控制信号409和精准参考电压信号407的比较而决定，因 此开关的责任周期固定，不是用比较器403的控制信号Va决定开关切换的 时间点，因此无法随负载214的轻重作快速微调，只有几种固定操作模式，所 以不够灵敏。
技术实现思路
本专利技术的目的是在提供一种多模切换式升降压整流器的控制电路。其 优点是容易设计，而且在每一个工作周期最多只有两个开关需要驱动，不 用所有开关动作，可提高效率。本专利技术的另一目的是提供一种多模切换式升降压整流器的控制方法。其 优点是只要输出电压有变化，开关的责任周期就会随之变化，可因应负载 变化而进行灵敏细微的调整。为达上述及其他目的，本专利技术提供一种多模切换式升降压整流器的控 制电路,多模切换式升降压整流器包括一第一开关、 一第二开关、 一第三开 关、 一第四开关、 一电感器、以及一电容器，而第一开关接收输入电压，第 二开关耦接于第一开关与接地端之间，电感器耦接于第一开关与第二开关，第 四开关耦接于电感器与接地端之间，第三开关耦接于电感器与第四开关，电 容器耦接于第三开关与接地端之间，电容器提供多模切换式升降压整流器 的输出电压。控制电路包括一比较器、 一三角波产生器、 一逻辑电路。比 较器根据回馈电压与参考电压之间的误差输出一控制信号，回馈电压为根 据输出电压而产生，而且回馈电压与输出电压成正比。三角波产生器提供 第一三角波与第二三角波，在第一时刻，第一三角波大于第二三角波，在 第二时刻，第一三角波小于第二三角波。逻辑电路根据控制信号、第一三 角波、以及第二三角波之间的比较结果控制第一开关、第二开关、第三开 关、以及第四开关的切换时序。上述的多模切换式升降压整流器的控制电路，在一实施例中更包括一 分压电路，用以接收输出电压，并提供输出电压的一预设比例的分压做为 回馈电压。比较器将回馈电压与参考电压之间的误差放大后输出为控制信上述的多模切换式升降压整流器的控制电路中的三角波产生器，在一 实施例中，其第一三角波与第二三角波的周期相同。其第一三角波的斜率 为正值，第二三角波的斜率为负值。其第一三角波的极大值大于第二三角波 的极大值，第二三角波的极大值大于第一三角波与第二三角波的平均值，平 均值大于第一三角波的极小值，第一三角波的极小值大于第二三角波的极 小值。上述的多模切换式升降压整流器的控制电路，在一实施例中，若控制 信号大于平均值，则逻辑电路使第一开关导通，第二开关截止，并使第三开 关及第四开关交替进行导通与截止之间的切换。若控制信号等于平均值，则 逻辑电路使第一开关及第三开关导通，并使第二开关及第四开关截止。若 控制信号小于平均值，则逻辑电路使第三开关导通，第四开关截止，并使 第一开关及第二开关交替进行导通与截本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多模切换式升降压整流器的控制电路，其特征在于该多模切换式升降压整流器包括一第一开关、一第二开关、一第三开关、一第四开关、一电感器、以及一电容器，该第一开关接收一输入电压，该第二开关耦接于该第一开关与一接地端之间，该电感器耦接于该第一开关与该第二开关，该第四开关耦接于该电感器与该接地端之间，该第三开关耦接于该电感器与该第四开关，该电容器耦接于该第三开关与该接地端之间，该电容器提供该多模切换式升降压整流器的输出电压，该控制电路包括：一比较器，根据一回馈电压与一参考电压 之间的误差输出一控制信号，该回馈电压为根据该输出电压而产生，而且该回馈电压与该输出电压成正比；一三角波产生器，提供一第一三角波与一第二三角波，在一第一时刻，该第一三角波大于该第二三角波，在一第二时刻，该第一三角波小于该第二三角波；以 及一逻辑电路，根据该控制信号、该第一三角波、以及该第二三角波之间的比较结果控制该第一开关、该第二开关、该第三开关、以及该第四开关的切换时序。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈科宏，林永欣，游正达，
申请(专利权)人：智原科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]