一种四开关Buck-Boost变换器的混合控制方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种四开关Buck-Boost变换器的混合控制方法及装置，所述混合控制方法包括数字控制方式和模拟控制方式，工作过程中根据输出电压误差信号分别得到一数字控制信号和一模拟控制信号，然后由所述模拟控制信号和所述数字控制信号，产生一混合控制信号，当所述变换器输出端负载没有发生跳变时，所述混合控制信号控制所述变换器中开关管的开关动作，以维持所述输出电压为一恒定值；当所述变换器输出端负载发生跳变时，所述混合控制信号控制所述变换器中开关管的开关动作，以使所述输出电压快速恢复至所述恒定值；本发明专利技术的混合控制方法及装置控制方案简单，动态响应速度快，稳态精度高等特点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于电力电子
，具体涉及的是一种四开关Buck-Boost变换器的混合控制方法及装置。
技术介绍
四开关Buck-boost变换器由于其输入输出同相、开关损耗低、输出电压可升可降等优点一直都受到人们的关注，对其电路的优化控制策略也成为当前研究的热点。目前， 国内研究中对这种电路的控制方案主要为模拟控制方式，其中模拟控制方式又包括电压模式和电流模式两种电压模式比较简单，主要包括一误差放大器和逻辑电路，误差放大器两输入端分别接收输出电压采样信号和一基准信号，其输出的信号与一锯齿波信号比较，然后通过逻辑电路产生开关控制信号，但这种电路需增加一个较复杂的补偿电路，且动态响应很慢；电流模式则相对应用广泛，其主要包括误差放大器和电流比较器，误差放大器接收输出电压采样信号和一基准信号，其输出的信号作为电流比较器的基准输入，电流比较器的另一端输入电感电流信号，通过电流比较器的比较产生一开关控制信号，这种方式通过改变输入电流来改变输出电压，其动态响应速度仍较慢。国内也有一些研究在基于电流模式上，如专利号200910095890. 8公开了一种通过电流模式和非线性相结合的四开关直流-直流变换器，其通过多个比较器以及设计补偿电路等方法来提高动态响应速度，但其控制过程十分复杂，外围电路元器件繁多，电路损耗较大。国外对四开关Buck-boost变换器的数字控制策略进行了一些研究，如文献《A Dual-loop Digital Controller for Switching DC-DC Converters》中介绍了通过线性环电路和非线性环电路相结合的数字控制方式实现电路的快速动态响应，当变换器的输出端负载发生跳变时，非线性环路能快速调节变换器工作占空比而使输出电压快速恢复到稳定值。但这种纯数字控制方式不足之处在于没有兼顾到电路稳态时的情形，由于数字控制电路存在量化精度的问题，稳态时系统也可能会出现小的扰动，如扰动的幅值没有达到数字量化的门限，此时数字控制系统将不产生动作，以至于无法保证输出电压维持恒定。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术存在的不足，提供一种四开关Buck-Boost变换器的混合控制方法及装置，所述混合控制方法包括数字控制方式和模拟控制方式，并根据输出电压误差信号分别产生一数字控制信号和一模拟控制信号，然后将两者叠加得到一混合控制信号，稳定状态下，所述混合控制信号能控制变换器中开关管的开关动作以维持输出电压为一恒定值，当负载发生跳变时，所述混合控制信号能控制变换器中开关管的开关动作以使得变换器输出电压快速恢复到恒定值。它不但能快速响应变换器的瞬态变化，提高稳态精确度，而且电路控制简单。依据本专利技术的一种四开关Buck-Boost变换器的混合控制方法，包括 检测所述变换器的输出端的输出电压；根据所述输出电压与一参考电压，产生一输出电压误差信号； 根据所述输出电压误差信号，分别产生一模拟控制信号和一数字控制信号； 根据所述模拟控制信号和所述数字控制信号，产生一混合控制信号； 当所述变换器输出端负载没有发生跳变时，所述混合控制信号控制所述变换器中开关管的开关动作，以维持所述输出电压为一恒定值；当所述变换器输出端负载发生跳变时，所述混合控制信号控制所述变换器中开关管的开关动作，以使所述输出电压快速恢复至所述恒定值。进一步的，所述的四开关Buck-Boost变换器的混合控制方法还包括 根据所述输出电压误差信号，分别产生第一数字控制信号和第二数字控制信号； 检测所述变换器的输入端的输入电压；当所述输入电压大于所述输出电压时，选择所述第一数字控制信号作为所述数字控制信号，以与所述模拟控制信号产生所述混合控制信号；所述混合控制信号控制所述变换器的开关管的开关动作，以使所述变换器工作于Buck 模式；当所述输入电压小于所述输出电压时，选择所述第二数字控制信号作为所述数字控制信号，以与所述模拟控制信号产生所述混合控制信号；所述混合控制信号控制所述变换器的开关管的开关动作，以使所述变换器工作于 Boost模式。进一步的，所述的四开关Buck-Boost变换器的混合控制方法还包括 检测所述变换器的输入端的输入电压；当所述输入电压大于所述输出电压时，根据所述输出电压误差信号，产生第一数字控制信号以作为所述数字控制信号，以与所述模拟控制信号产生所述混合控制信号；所述混合控制信号控制所述变换器的开关管的开关动作，以使所述变换器工作于Buck 模式；当所述输入电压小于所述输出电压时，根据所述输出电压误差信号，产生第二数字控制信号以作为所述数字控制信号，以与所述模拟控制信号产生所述混合控制信号；所述混合控制信号控制所述变换器的开关管的开关动作，以使所述变换器工作于 Boost模式。优选的，采用第一PID控制产生所述第一数字控制信号；采用第二PID控制产生所述第二数字控制信号。优选的，在预设的输入电压范围内，控制所述第一 PID控制的增益参数跟随所述输入电压的变化，以使得所述变换器在进行Buck和Boost工作模式切换时，所述第一 PID 控制的增益参数与第二 PID控制的增益参数相等。依据本专利技术的一种实现四开关Buck-Boost变换器的混合控制方法的混合控制装置，所述混合控制装置包括输出电压反馈电路、数字控制回路、模拟控制回路和一加法电路；其中，所述输出电压反馈电路，与所述Buck-Boost变换器的输出端连接，用以接收所述变换器的输出电压，并与一参考电压进行误差运算以产生一输出电压误差信号；所述数字控制回路，与所述输出电压反馈电路连接，接收所述输出电压误差信号产生一数字控制信号；所述模拟控制回路，与所述输出电压反馈电路连接，接收所述输出电压误差信号产生一模拟控制信号；所述加法电路，与所述数字控制回路和所述模拟控制回路连接，用以接收所述数字控制信号和所述模拟控制信号，并将两者相加得到一混合控制信号；当所述变换器输出端负载没有发生跳变时，所述混合控制信号控制所述变换器中开关管的开关动作，以维持所述输出电压为一恒定值；当所述变换器输出端负载发生跳变时，所述混合控制信号控制所述变换器中开关管的开关动作，以使所述输出电压快速恢复至所述恒定值。进一步的，所述输出电压反馈电路包括一误差放大器，其将接收到的所述输出电压和所述参考电压进行误差运算，并输出所述输出电压误差信号。进一步的，所述数字控制回路包括一 ADC转换电路、双模选择电路、Buck数字控制电路、Boost数字控制电路和DAC转换电路，所述ADC转换电路接收所述输出电压反馈电路的输出电压误差信号，并将其转化为与之对应的数字信号；所述Buck数字控制电路输入端和Boost数字控制电路的输入端均与所述ADC转换电路相连接，用以接收转换为数字的输出电压误差信号，并据此分别产生第一数字控制信号和第二数字控制信号；所述双模选择电路接收所述变换器的输入端的输入电压；当所述输入电压大于所述输出电压时，所述Buck数字控制电路输出端连接到所述DAC 转换电路，以选择所述第一数字控制信号作为所述数字控制信号；当所述输入电压小于所述输出电压时，所述Boost数字控制电路输出端连接到所述 DAC转换电路，以选择所述第二数字控制信号作为所述数字控制信号；所述DAC转换电路，接收所述数字控本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种四开关Ｂｕｃｋ－Ｂｏｏｓｔ变换器的混合控制方法，其特征在于，该方法包括：检测所述变换器的输出端的输出电压；根据所述输出电压与一参考电压，产生一输出电压误差信号；根据所述输出电压误差信号，分别产生一模拟控制信号和一数字控制信号；根据所述模拟控制信号和所述数字控制信号，产生一混合控制信号；当所述变换器输出端负载没有发生跳变时，所述混合控制信号控制所述变换器中开关管的开关动作，以维持所述输出电压为一恒定值；当所述变换器输出端负载发生跳变时，所述混合控制信号控制所述变换器中开关管的开关动作，以使所述输出电压快速恢复至所述恒定值。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：黄晓冬，张晓峰，
申请(专利权)人：杭州矽力杰半导体技术有限公司，
类型：发明
国别省市：86