[實用新型]具有降壓、升壓和部分四開關模式的平均電流模式控制的轉換器

有效

• 申請號: 200920173418.7
• 申請日: 2009-08-21
• 公開（公告）號: CN201910736U
• 公開（公告）日: 2011-07-27
• 發明（設計）人: 麥特·葛鑲
• 申請（專利權）人: 技領半導體(上海)有限公司;技領半導體股份有限公司
• 主分類號: H02M3/00
• 分類號: H02M3/00;H02M3/155
• 代理公司: 北京市浩天知識產權代理事務所 11276
• 代理人: 劉云貴

技術領域

本實用新型涉及電源轉換領域，尤指一種可根據輸出電壓VOUT與輸入電壓VIN之差而以降壓模式、四開關模式和升壓模式工作的轉換器。?

背景技術

DC-DC開關模式電源可采用包含電感和四個開關的電路。這些開關中的第一個開關(S1)耦接在大致直流電壓VIN的源端與電感的第一端子之間。這些開關中的第二個開關(S2)耦接在電感的第一端子與接地節點之間。這些開關中的第三個開關(S3)耦接在電感的第二端子與接地節點之間。這些開關中的第四個開關(S4)耦接在電感的第二端子與負載之間。如果使這些開關以第一方式進行開關，則所述電源用作“降壓轉換器”：其將較高的輸入電壓VIN轉換成較低的DC輸出電壓VOUT后提供至負載。如果使這些開關以第二方式進行開關，則所述電源用作“升壓轉換器”：其將較低的輸入電壓VIN轉換成負載上的較高的DC輸出電壓VOUT。?

在某些應用中，適用的作法是對所述電路的開關進行開關操作，使所述電路在某些時候用作降壓轉換器、而在其它時候用作升壓轉換器。例如，考慮其中利用電池為電路提供固定DC電源電壓的應用。當電池充滿電時，來自電池的DC電壓高于電路所需要的DC電壓。因此，所述中間電源用作降壓轉換器，接收較高的輸入電池電壓并輸出電路所需的較低DC電壓。然而，當電池放電時，電池輸出的DC電壓降低。在某一點上，電池輸出的DC電壓低于電路所需要的?DC電壓。因此，使所述中間電源用作升壓轉換器。該升壓轉換器從電池接收較低的DC電壓，并向電路輸出較高的所需DC電壓。該中間電源可稱為“降壓-升壓”轉換器。存在許多種已知的降壓-升壓轉換器拓撲結構。?

圖1是現有技術中可從位于得克薩斯州達拉斯的得克薩斯儀器有限公司(Texas?Instruments?Incorporated)得到的TPS63011平均電流模式DC-DC轉換器的功能方塊圖。在降壓模式中，四個開關的其中一個是活動的，另一個開關正用作整流器，再一個開關一直接通，最后一個開關則一直斷開。在升壓模式中，其中一個開關活動，一個開關正用作整流器，一個開關一直接通，另一個開關則一直斷開。不存在所有四個開關均在進行開關操作的工作模式。所述轉換器根據需要自動地從降壓操作切換到升壓操作。通過以這種方式控制四個開關，使轉換器能夠維持高的效率，包括在輸入電壓VIN接近輸出電壓VOUT的時間期間。?

圖2是現有技術中可從位于加利福尼亞州密爾必達(Milpitas，California)的凌力爾特公司(Linear?Technology?Corporation)得到的LTC3440降壓-升壓DC/DC轉換器的功能方塊圖。如果VIN接近于VOUT，則該轉換器在四開關降壓/升壓工作區域中工作。在這種模式中，開關SWA的占空比不等于開關SWC的占空比。存在其中SWB和SWC二者斷開、SWA和SWD二者接通的時間量。如在第6,166,527號美國專利中所公開的，利用電壓模式控制來調節開關的占空比，以將VOUT維持在所期望的調節電壓。如果輸入電壓VIN大于輸出電壓VOUT，則SWD一直接通，并且SWC一直斷開，從而使轉換器用作降壓轉換器。而如果VIN低于VOUT，則SWA一直接通并且SWB一直斷開，從而使轉換器用作升壓轉換器。?

盡管圖1和圖2的電路在許多應用中能令人滿意地工作，但仍需要作出改進。?

實用新型內容

本實用新型所要解決的技術問題是提供一種具有降壓、升壓和部分四開關模式的平均電流模式控制轉換器，可以根據轉換器輸入電壓與輸出電壓的差值有效實現使轉換器工作于降壓、升壓和部分四開關的不同工作模式，從而提高轉換器效率并增加其應用范圍。?

為了解決以上技術問題，本實用新型提供了如下技術方案：?

首先，本實用新型提供了一種平均電流模式控制的DC-DC轉換器，其為具有純粹降壓模式、部分四開關模式、和純粹升壓模式的轉換器。?

所述DC-DC轉換器包括：電感；耦接在輸入電壓節點與所述電感的第一端子之間的第一開關；耦接在所述電感的第一端子與接地節點之間的第二開關；耦接在所述電感的第二端子與所述接地節點之間的第三開關；和耦接在輸出節點和所述電感的第二端子之間的第四開關，在所述部分四開關模式中，在所述第二開關和所述第三開關斷開的時間期間，所述第一開關和所述第四開關接通。?