[發明專利]一種四開關Buck-Boost變換器的混合控制方法及裝置

有效

• 申請號: 201110311210.9
• 申請日: 2011-10-14
• 公開（公告）號: CN102355131A
• 公開（公告）日: 2012-02-15
• 發明（設計）人: 黃曉冬;張曉峰
• 申請（專利權）人: 杭州矽力杰半導體技術有限公司
• 主分類號: H02M3/157
• 分類號: H02M3/157
• 代理公司: 杭州九洲專利事務所有限公司 33101
• 代理人: 翁霽明

技術領域

??本發明屬于電力電子技術領域，具體涉及的是一種四開關Buck-Boost變換器的混合控制方法及裝置。?

背景技術

四開關Buck-boost變換器由于其輸入輸出同相、開關損耗低、輸出電壓可升可降等優點一直都受到人們的關注，對其電路的優化控制策略也成為當前研究的熱點。目前，國內研究中對這種電路的控制方案主要為模擬控制方式，其中模擬控制方式又包括電壓模式和電流模式兩種：電壓模式比較簡單，主要包括一誤差放大器和邏輯電路，誤差放大器兩輸入端分別接收輸出電壓采樣信號和一基準信號，其輸出的信號與一鋸齒波信號比較，然后通過邏輯電路產生開關控制信號，但這種電路需增加一個較復雜的補償電路，且動態響應很慢；電流模式則相對應用廣泛，其主要包括誤差放大器和電流比較器，誤差放大器接收輸出電壓采樣信號和一基準信號，其輸出的信號作為電流比較器的基準輸入，電流比較器的另一端輸入電感電流信號，通過電流比較器的比較產生一開關控制信號，這種方式通過改變輸入電流來改變輸出電壓，其動態響應速度仍較慢。國內也有一些研究在基于電流模式上，如專利號：200910095890.8公開了一種通過電流模式和非線性相結合的四開關直流-直流變換器，其通過多個比較器以及設計補償電路等方法來提高動態響應速度，但其控制過程十分復雜，外圍電路元器件繁多，電路損耗較大。

國外對四開關Buck-boost變換器的數字控制策略進行了一些研究，如文獻《?A?Dual-loop?Digital?Controller?for?Switching?DC-DC?Converters?》中介紹了通過線性環電路和非線性環電路相結合的數字控制方式實現電路的快速動態響應，當變換器的輸出端負載發生跳變時，非線性環路能快速調節變換器工作占空比而使輸出電壓快速恢復到穩定值。但這種純數字控制方式不足之處在于沒有兼顧到電路穩態時的情形，由于數字控制電路存在量化精度的問題，穩態時系統也可能會出現小的擾動，如擾動的幅值沒有達到數字量化的門限，此時數字控制系統將不產生動作，以至于無法保證輸出電壓維持恒定。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術存在的不足，提供一種四開關Buck-Boost變換器的混合控制方法及裝置，所述混合控制方法包括數字控制方式和模擬控制方式，并根據輸出電壓誤差信號分別產生一數字控制信號和一模擬控制信號，然后將兩者疊加得到一混合控制信號，穩定狀態下，所述混合控制信號能控制變換器中開關管的開關動作以維持輸出電壓為一恒定值，當負載發生跳變時，所述混合控制信號能控制變換器中開關管的開關動作以使得變換器輸出電壓快速恢復到恒定值。它不但能快速響應變換器的瞬態變化，提高穩態精確度，而且電路控制簡單。

依據本發明的一種四開關Buck-Boost變換器的混合控制方法，包括:

檢測所述變換器的輸出端的輸出電壓；

根據所述輸出電壓與一參考電壓，產生一輸出電壓誤差信號；

根據所述輸出電壓誤差信號，分別產生一模擬控制信號和一數字控制信號；

根據所述模擬控制信號和所述數字控制信號，產生一混合控制信號；

當所述變換器輸出端負載沒有發生跳變時，所述混合控制信號控制所述變換器中開關管的開關動作，以維持所述輸出電壓為一恒定值；

當所述變換器輸出端負載發生跳變時，所述混合控制信號控制所述變換器中開關管的開關動作，以使所述輸出電壓快速恢復至所述恒定值。

進一步的，所述的四開關Buck-Boost變換器的混合控制方法還包括：

根據所述輸出電壓誤差信號，分別產生第一數字控制信號和第二數字控制信號；

檢測所述變換器的輸入端的輸入電壓；

當所述輸入電壓大于所述輸出電壓時，選擇所述第一數字控制信號作為所述數字控制信號，以與所述模擬控制信號產生所述混合控制信號；

所述混合控制信號控制所述變換器的開關管的開關動作，以使所述變換器工作于Buck模式；

當所述輸入電壓小于所述輸出電壓時，選擇所述第二數字控制信號作為所述數字控制信號，以與所述模擬控制信號產生所述混合控制信號；

所述混合控制信號控制所述變換器的開關管的開關動作，以使所述變換器工作于Boost模式。

進一步的，所述的四開關Buck-Boost變換器的混合控制方法還包括：

檢測所述變換器的輸入端的輸入電壓；