[實用新型]升降壓變換器

有效

• 申請號: 201320135663.5
• 申請日: 2013-03-22
• 公開（公告）號: CN203206113U
• 公開（公告）日: 2013-09-18
• 發明（設計）人: 鄧成剛
• 申請（專利權）人: 成都芯源系統有限公司
• 主分類號: H02M3/155
• 分類號: H02M3/155
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 王波波

技術領域

本實用新型涉及電子電路，尤其涉及升降壓變換器。

背景技術

隨著消費類電子產品市場的迅速發展，便攜式電子產品不斷向小型化、輕型化轉變，產品的體積變小使得其電池的體積和容量也隨之減小。這就要求盡可能地提高此類產品供電模塊的轉換效率，減小功耗，并使其能在較寬的電池電壓變化范圍內提供穩定的輸出電壓，以便延長電池的使用時間。能在寬輸入范圍下工作的升降壓變換器被廣泛用于此類場合。

圖1是傳統四開關升降壓變換器的電路原理圖。該升降壓變換器將輸入電壓VIN轉換為輸出電壓VOUT，包括開關管S1～S4、電感器L以及輸出電容器C。當開關管S1、S3導通，開關管S2、S4關斷時，電感器L儲存能量。當開關管S1、S3關斷，開關管S2、S4導通時，電感器L儲存的能量被提供至負載。由于四個開關管S1～S4均持續工作，傳統升降壓變換器的功率損耗較大。

為了降低功耗，可以根據輸入輸出電壓的不同關系采用不同的工作模式，以減少同時工作的開關數量。當輸入電壓VIN小于輸出電壓VOUT時，升降壓變換器工作于升壓模式，開關管S1恒定導通，開關管S2恒定關斷，開關管S3和S4通過脈沖寬度調制進行控制。當輸入電壓VIN大于輸出電壓VOUT時，升降壓變換器工作于降壓模式，開關管S4恒定導通，開關管S3恒定關斷，開關管S1和S2通過脈沖寬度調制進行控制。

然而，根據輸入輸出電壓關系來判斷工作模式，使得控制回路與電壓反饋回路之間的關系復雜，加大了系統設計和測試的難度。此外，不同工作模式之間的轉換，也會引起各電路參數(例如電壓、電流、占空比)的突變，輸出電壓VOUT上可能會出現跳變尖峰。

實用新型內容

本實用新型要解決的技術問題是提供一種結構簡單、模式轉換平滑，且易于設計和測試的升降壓變換器。

根據本實用新型實施例的一種升降壓變換器，包括：第一開關管，具有第一端、第二端和控制端，其中第一端接收輸入電壓；第二開關管，具有第一端、第二端和控制端，其中第一端耦接至第一開關管的第二端，第二端接地；電感器，具有第一端和第二端，其中第一端耦接至第一開關管的第二端和第二開關管的第一端；第三開關管，具有第一端、第二端和控制端，其中第一端耦接至電感器的第二端，第二端接地；第四開關管，具有第一端、第二端和控制端，其中第一端耦接至電感器的第二端和第三開關管的第一端，第二端提供輸出電壓；輸出電容器，耦接在第四開關管的第二端和地之間；反饋電路，具有輸入端和輸出端，其中輸入端耦接至第四開關管的第二端以接收輸出電壓，反饋電路采樣輸出電壓，在輸出端產生代表輸出電壓的反饋信號；邏輯控制電路，具有第一輸入端、第二輸入端和輸出端，其中第一輸入端接收參考信號，第二輸入端耦接至反饋電路的輸出端以接收反饋信號，邏輯控制電路基于參考信號和反饋信號，在輸出端產生邏輯控制信號；脈沖寬度增大電路，具有輸入端和輸出端，其中輸入端耦接至邏輯控制電路的輸出端以接收邏輯控制信號，脈沖寬度增大電路基于邏輯控制信號，在輸出端產生和值控制信號，其中脈沖寬度增大電路將邏輯控制信號的脈沖寬度增大第一預設值，以產生和值控制信號的脈沖寬度；脈沖寬度減小電路，具有輸入端和輸出端，其中輸入端耦接至邏輯控制電路的輸出端以接收邏輯控制信號，脈沖寬度減小電路基于邏輯控制信號，在輸出端產生差值控制信號，其中脈沖寬度減小電路將邏輯控制信號的脈沖寬度減小第二預設值，以產生差值控制信號的脈沖寬度；第一驅動電路，具有輸入端、第一輸出端和第二輸出端，其中輸入端耦接至脈沖寬度增大電路的輸出端以接收和值控制信號，第一輸出端耦接至第一開關管的控制端，第二輸出端耦接至第二開關管的控制端，其中第一驅動電路基于和值控制信號，在第一輸出端和第二輸出端產生第一驅動信號和第二驅動信號；以及第二驅動電路，具有輸入端、第一輸出端和第二輸出端，其中輸入端耦接至脈沖寬度減小電路的輸出端以接收差值控制信號，第一輸出端耦接至第三開關管的控制端，第二輸出端耦接至第四開關管的控制端，其中第二驅動電路基于差值控制信號，在第一輸出端和第二輸出端產生第三驅動信號和第四驅動信號。

在一個實施例中，所述脈沖寬度增大電路包括：第一二極管，具有陽極和陰極，其中陽極耦接至邏輯控制電路以接收邏輯控制信號；第一電阻器，具有第一端和第二端，其中第一端耦接至第一二極管的陽極，第二端耦接至第一二極管的陰極；第一電容器，具有第一端和第二端，其中第一端耦接至第一二極管的陰極，第二端接地；以及第一比較器，具有第一輸入端、第二輸入端和輸出端，其中第一輸入端耦接至第一電容器的第一端，第二輸入端接收第一閾值電壓，第一比較器將第一電容器兩端的電壓與第一閾值電壓進行比較，在輸出端產生和值控制信號。