BUCK-BOOST的控制电路、方法及变换器技术

本发明专利技术公开了BUCK

【技术实现步骤摘要】
BUCK
‑
BOOST的控制电路、方法及变换器


[0001]本专利技术涉及电子电路，更具体地，涉及升降压(BUCK
‑
BOOST)开关变换器中的控制电路和方法。

技术介绍

[0002]随着消费类电子产品市场的迅速发展，开关变换器也得到了广泛的应用。BUCK
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BOOST开关变换器可以将输入电压转换为高于、等于或低于该输入电压的输出电压，输入电压变换范围较宽，因此在电源领域得到很大发展。BUCK
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BOOST开关变换器具有升压模式、降压模式和升降压模式，为了降低功耗，常需要在三种模式之间转换，以减少同时工作的开关数量。为了维持系统在各模式下的稳定工作，在控制方案中常需要考虑引入斜坡补偿来避免系统产生振荡。如何更好地控制BUCK
‑
BOOST开关变换器更高效、稳定地工作是我们需要考虑的重点。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于解决现有技术中的上述问题，提出用于BUCK
‑
BOOST的控制电路、控制方法以及相关开关变换器。
[0004]本专利技术一方面提出了一种用于BUCK
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BOOST开关变换器的控制电路，该开关变换器包括第一开关、第二开关、第三开关、第四开关和电感器，第一开关和第二开关串联耦接于该开关变换器的输入端和地之间，第三开关和第四开关耦接于该开关变换器的输出端和地之间，该第一开关和第二开关的公共端构成第一开关节点，该第三开关和第四开关的公共端构成第二开关节点，电感器耦接在第一节点和第二节点之间，其特征在于，该控制电路包括：第一斜坡信号产生电路，耦接至第一开关节点，对第一开关节点上的电压滤波产生第一斜坡信号；第二斜坡信号产生电路，耦接至第二开关节点，对第二开关节点上的电压滤波产生第二斜坡信号；第一比较器，基于第一斜坡信号、第二斜坡信号、代表输出电压的电压反馈信号以及参考电压信号产生第一比较信号，其中，第一比较器具有第一失调电压；第二比较器，基于第一斜坡信号、第二斜坡信号、电压反馈信号以及参考电压信号产生第二比较信号，其中，第二比较器具有第二失调电压，第二失调电压和第一失调电压是极性相反的数值；第一导通时长控制电路，基于第一比较信号，将第一开关在每个开关周期内的导通时间与第一时间阈值进行比较，产生第一导通时间控制信号；第二导通时长控制电路，基于第二比较信号，将第三开关在每个开关周期内的导通时间与第二时间阈值进行比较，产生第二导通时间控制信号；第一逻辑电路，接收第一比较信号和第一导通时间控制信号，并对第一比较信号和第一导通时间控制信号做逻辑运算，产生第一控制信号和第二控制信号，其中，第一控制信号和第二控制信号分别用于控制第一开关和第二开关的导通和关断切换；以及第二逻辑电路，接收第二比较信号和第二导通时间控制信号，并对第二比较信号和第二导通时间控制信号做逻辑运算，产生第三控制信号和第四控制信号，其中，第三控制信号和第四控制信号分别用于控制第三开关和第四开关的导通和关断切换。
[0005]本专利技术另一方面提出了一种BUCK
‑
BOOST开关变换器，包括：第一开关，耦接于该开关变换器的输入端和第一开关节点之间；第二开关，耦接于第一开关节点和参考地之间；第三开关，耦接于该开关变换器的输出端和第二开关节点之间；第四开关，耦接于第二开关节点和参考地之间；电感器，耦接于第一开关节点和第二开关节点之间；以及如前述的控制电路。
[0006]本专利技术又一方面提出了一种用于BUCK
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BOOST开关变换器的控制方法，该开关变换器包括第一开关、第二开关、第三开关、第四开关和电感器，第一开关和第二开关串联耦接于该开关变换器的输入端和地之间，第三开关和第四开关耦接于该开关变换器输出端和地之间，该第一开关和第二开关的公共端构成第一开关节点，该第三开关和第四开关的公共端构成第二开关节点，电感器耦接在第一节点和第二节点之间，该控制方法包括：对第一开关节点的电压进行滤波，产生第一斜坡信号；对第二开关节点的电压进行滤波，产生第二斜坡信号；采用第一电压比较器将第一斜坡信号和电压反馈信号的和与第二斜坡信号和参考电压信号的和比较，产生第一比较信号，该第一比较信号用以导通第一开关并关断第二开关，其中，第一电压比较器具有第一失调电压；采用第二电压比较器将第一斜坡信号和电压反馈信号的和与第二斜坡信号和参考电压信号的和比较，产生第二比较信号，该第二比较信号用以导通第三开关并关断第四开关，其中，第二电压比较器具有第二失调电压，第二失调电压和第一失调电压是极性相反的数值；检测第一开关的导通时间是否达到第一时间阈值，当第一开关的导通时间达到第一时间阈值，关断第一开关并导通第二开关；以及检测第三开关的导通时间是否达到第二时间阈值，当第三开关的导通时间达到第二时间阈值，关断第三开关并导通第四开关。
附图说明
[0007]图1所示为根据本专利技术一实施例的升降压开关变换器100的电路原理图。
[0008]图2所示为根据本专利技术一实施例的控制电路20的电路原理图。
[0009]图3所示为根据本专利技术实施例开关变换器工作在BUCK模式下的部分参数波形示意图。
[0010]图4所示为根据本专利技术实施例开关变换器工作在BOOST模式下的部分参数波形示意图。
[0011]图5所示为根据本专利技术实施例开关变换器工作在BUCK
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BOOST模式下的部分参数波形示意图。
[0012]图6示意出了第一斜坡信号产生电路31的电路原理图。
[0013]图7示意出了第二斜坡信号产生电路32的电路原理图。
[0014]图8示意出了一种BUCK
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BOOST开关变换器的控制方法的例流程示意图。
[0015]如附图所示，在所有不同的视图中，相同的附图标记指代相同的部分。在此提供的附图都是为了说明实施例、原理、概念等的目的，并非按比例绘制。
具体实施方式
[0016]接下来将结合附图对本专利技术的具体实施例进行非限制性描述。在整个说明书中对“一个实施例”或“一实施例”的引用意味着结合该实施例所描述的特定特征、结构或特点被
包括在本专利技术的至少一个实施例中。因此，贯穿本说明书在各处出现的短语“在一个实施例中”或“在实施例中”并不一定都是指同一实施例。动词“包括”和“具有”在本文中用作开放限制，其既不排除也不要求还存在未叙述特征。除非另有明确说明，否则从属权利要求中记载的特征可以相互自由组合。在整个文件中使用“一”或“一个”(即，单数形式)限定的元件，并不排除多个这个元件的可能。更进一步地，所描述的特征、结构或特点可以在一个或多个实施例中以任何合适方式组合。除非另外指明，否则术语“连接”被用于指定电路元件之间的直接电连接，而术语“耦合”被用于指定可以是直接的或可以经由一个或多个其他元件的电路元件之间的电连接。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。这里使用的术语“和/或”包括一个或多个相关列出的项目的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于BUCK
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BOOST开关变换器的控制电路，该开关变换器包括第一开关、第二开关、第三开关、第四开关和电感器，第一开关和第二开关串联耦接于该开关变换器的输入端和地之间，第三开关和第四开关耦接于该开关变换器的输出端和地之间，该第一开关和第二开关的公共端构成第一开关节点，该第三开关和第四开关的公共端构成第二开关节点，电感器耦接在第一节点和第二节点之间，其特征在于，该控制电路包括：第一斜坡信号产生电路，耦接至第一开关节点，对第一开关节点上的电压滤波产生第一斜坡信号；第二斜坡信号产生电路，耦接至第二开关节点，对第二开关节点上的电压滤波产生第二斜坡信号；第一比较器，基于第一斜坡信号、第二斜坡信号、代表输出电压的电压反馈信号以及参考电压信号产生第一比较信号，其中，第一比较器具有第一失调电压；第二比较器，基于第一斜坡信号、第二斜坡信号、电压反馈信号以及参考电压信号产生第二比较信号，其中，第二比较器具有第二失调电压，第二失调电压和第一失调电压是极性相反的数值；第一导通时长控制电路，基于第一比较信号，将第一开关在每个开关周期内的导通时间与第一时间阈值进行比较，产生第一导通时间控制信号；第二导通时长控制电路，基于第二比较信号，将第三开关在每个开关周期内的导通时间与第二时间阈值进行比较，产生第二导通时间控制信号；第一逻辑电路，接收第一比较信号和第一导通时间控制信号，并对第一比较信号和第一导通时间控制信号做逻辑运算，产生第一控制信号和第二控制信号，其中，第一控制信号和第二控制信号分别用于控制第一开关和第二开关的导通和关断切换；以及第二逻辑电路，接收第二比较信号和第二导通时间控制信号，并对第二比较信号和第二导通时间控制信号做逻辑运算，产生第三控制信号和第四控制信号，其中，第三控制信号和第四控制信号分别用于控制第三开关和第四开关的导通和关断切换。2.如权利要求1所述的控制电路，其特征在于，第一比较器具有第一输入端、第二输入端、第三输入端和第四输入端，第一比较器的第一输入端接收电压反馈信号、第一比较器的第二输入端接收参考电压信号、第一比较器的第三输入端接收第一斜坡信号，第一比较器的第四输入端接收第二斜坡信号，第一比较器将第一斜坡信号和电压反馈信号的和与第二斜坡信号和参考电压信号的和比较，产生第一比较信号；以及第二比较器具有第一输入端、第二输入端、第三输入端和第四输入端，第二比较器的第一输入端接收电压反馈信号、第二比较器的第二输入端接收参考电压信号、第二比较器的第三输入端接收第一斜坡信号，第二比较器的第四输入端接收第二斜坡信号，第二比较器将第一斜坡信号和电压反馈信号的和与第二斜坡信号和参考电压信号的和比较，产生第二比较信号。3.如权利要求2所述的控制电路，其特征在于，第一比较器和第二比较器进一步包括第五输入端，其中，第一比较器的第五输入端接收用于设置第一失调电压的第一电压源，第二比较器的第五输入端接收用于设置第二失调电压的第二电压源。4.如权利要求1所述的控制电路，其特征在于，
第一斜坡信号产生电路包括第一滤波电路，所述第一滤波电路对第一开关节点上的电压滤波并产生第一斜坡信号；以及第二斜坡信号产生电路包括第二滤波电路，所述第二滤波电路对第二开关节点上的电压滤波并产生第二斜坡信号。5.如权利要求4所述的控制电路，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：李伊珂，
申请(专利权)人：晶艺半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：