[發明專利]一種四開關Buck-Boost變換器的過壓保護控制方法及控制電路

在審

• 申請號: 201310548895.8
• 申請日: 2013-11-07
• 公開（公告）號: CN103633627A
• 公開（公告）日: 2014-03-12
• 發明（設計）人: 杭開郎;孫良偉
• 申請（專利權）人: 矽力杰半導體技術(杭州)有限公司
• 主分類號: H02H7/12
• 分類號: H02H7/12
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及電力電子領域，更具體地說，涉及一種四開關Buck-Boost變換器的過壓保護控制方法及控制電路。

背景技術

四開關Buck-Boost變換器基于其可靠、高效的優點廣泛應用于電力、通信及電子儀器等領域。在現有技術中，四開關Buck-Boost變換器的功率級電路如圖1所示，其包括四個開關管K1、K2、K3和K4，還包括一電感L，其連接關系為：第一開關K1、電感L和第四開關K4串聯于所述變換器的輸入端和輸出端之間，第二開關K2第一端連接于第一開關K1和電感L的公共連接點，第二端接地，第三開關K3第一端連接于第四開關K4和電感L的公共連接端，第二端接地。

現有技術中的四開關的Buck-Boost變換器通常有三種工作模式，一般地，當輸入電壓Vin>>輸出電壓Vo時，功率級電路工作于Buck模式，此時有開關K4保持一直導通，開關K3一直斷開，開關K1、k2交替通斷；當輸入電壓Vin<<輸出電壓Vo時，功率級電路工作于Boost模式，此時有開關K1保持一直導通，開關K2一直斷開，開關K3、K4交替通斷；當輸入電壓Vin與輸出電壓Vo較接近時，功率級電路工作于Buck-Boost工作模式，開關K1、K2、K3、K4交替通斷。

但在現有技術中，對于負載發生跳變導致輸出電壓過壓的情形卻鮮有研究，尤其是在重載到輕載突變時，輸出電壓會發生過沖現象。例如，當變換器工作于Buck模式下，開關K3常斷，開關K4常通，開關K1和K2交替通斷，這時如果負載發生了跳變，從重載到輕載變化，輸出電壓Vo會過壓，其反饋控制環路會斷開開關K1，導通開關K2，但由于電感L上的電流不能發生突變，電感上的能量仍會傳輸到輸出端，就會使得輸出電壓Vo過沖更加嚴重。在實際電路中，存在環路調節滯后以及邏輯延遲等因素，這時電壓過沖情況將會變得更加惡劣。Boost模式和Buck-Boost模式輸出電壓過沖的情況與Buck類似。因此，如發生輸出電壓過壓不及時處理時，將會對后續電路造成非常大的損害，嚴重時會燒毀電路。

發明內容

有鑒于此，本發明提供了一種四開關Buck-Boost變換器的過壓保護控制方法及控制電路，當變換器的輸出電壓發生過壓時，控制第一開關和第四開關關斷，第二開關和第三開關導通。這樣一方面切斷了輸入端能量的接入和輸出端能量的傳輸，另一方面電感中的能量會通過第二開關、電感和第三開關形成的通路消耗掉，很好地解決負載發生跳變時輸出電壓過沖的問題。

依據本發明的一種四開關Buck-Boost變換器的過壓保護控制方法，所述四開關Buck-Boost變換器包括串聯于輸入端和輸出端之間的第一開關、電感L和第四開關，第二開關第一端連接于第一開關和電感的公共連接點，第二端接地，第三開關第一端連接于第四開關和電感的公共連接端，第二端接地，包括以下步驟：判斷所述變換器的輸出端的輸出電壓是否過壓，如果存在過壓，控制所述變換器中四個開關的開關狀態，使所述第二開關和所述第三開關導通，同時使所述第一開關和第四開關關斷。

優選的，當所述變換器工作在Buck模式下時，具體有：

當處于第一時段即所述第一開關和所述第四開關導通，所述輸出電壓發生過壓時，則斷開所述第一開關和所述第四開關，導通所述第二開關和所述第三開關；

當處于第二時段即所述第二開關和所述第四開關導通，所述輸出電壓發生過壓時，則斷開所述第四開關，導通所述第三開關。

優選的，當所述變換器工作在Boost模式下時，具體有：

當處于第一時段即所述第一開關和所述第三開關導通，所述輸出電壓發生過壓時，則斷開所述第一開關，導通所述第二開關；

當處于第二時段即所述第一開關和所述第四開關導通，所述輸出電壓發生過壓時，則斷開所述第一開關和所述第四開關，導通所述第二開關和所述第三開關。

優選的，當所述變換器工作在Buck-Boost模式下時，具體有：

當處于第一時段即所述第一開關和所述第三開關導通，所述輸出電壓發生過壓時，則斷開所述第一開關，導通所述第二開關；

當處于第二時段即所述第一開關和所述第四開關導通，所述輸出電壓發生過壓時，則斷開所述第一開關和所述第四開關，導通所述第二開關和所述第三開關；

當處于第三時段即所述第二開關和所述第四開關導通，所述輸出電壓發生過壓時，則斷開所述第四開關，導通所述第三開關。