[發明專利]升壓降壓型開關功率變換器及其控制電路

有效

• 申請號: 201510272741.X
• 申請日: 2015-05-26
• 公開（公告）號: CN105356743B
• 公開（公告）日: 2018-01-23
• 發明（設計）人: 張健
• 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: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本公開的實施例涉及功率變換器，尤其涉及升壓降壓型開關功率變換器及其控制電路。

背景技術

升壓降壓型開關功率變換器可以將輸入電壓轉換為高于、等于或低于該輸入電壓的輸出電壓，可以工作在較寬的輸入電壓變化范圍內。因此在電源領域得到了廣泛應用。

圖1示出了一種常見的升壓降壓型開關功率變換器中的功率開關的拓撲結構10。該功率開關的拓撲結構10包括四個功率開關SWA、SWB、SWC和SWD。第一功率開關SWA和第二功率開關SWB串聯耦接于輸入端IN和參考地GND之間，第一功率開關SWA和第二功率開關SWB的公共耦接端形成第一開關節點SW1。第三功率開關SWC和第四功率開關SWD串聯耦接于輸出端OUT和參考地GND之間，第三功率開關SWC和第四功率開關SWD的公共耦接端形成第二開關節點SW2。第一開關節點SW1和第二開關節點SW2之間耦接電感L。升壓降壓型開關功率變換器通常還包括控制電路，用于為拓撲結構10中的功率開關SWA、SWB、SWC和SWD的控制端GA、GB、GC和GD提供控制信號，以控制每個開關各自的導通和關斷切換，從而將輸入電壓Vin轉換為合適的輸出電壓Vo。

對于采用圖1所示拓撲結構10的升壓降壓型開關功率變換器，若輸入電壓Vin高于輸出電壓Vo，則該升壓降壓型開關功率變換器工作于降壓模式，若輸入電壓Vin接近或等于輸出電壓Vo，則該升壓降壓型開關功率變換器工作于升壓-降壓模式，若輸入電壓Vin低于輸出電壓Vo，則該升壓降壓型開關功率變換器工作于升壓模式。在降壓模式，第四功率開關SWD持續保持導通、第三功率開關SWC持續保持關斷，第一功率開關SWA和第二功率開關SWB進行互補地導通和關斷切換，即：第一功率開關SWA導通時，第二功率開關SWB關斷，反之亦然。在升壓模式，第一功率開關SWA持續保持導通、第二功率開關SWB持續保持關斷，第三功率開關SWC和第四功率開關SWD進行互補地導通和關斷切換，即：第三功率開關SWC導通時，第四功率開關SWD關斷，反之亦然。在升壓-降壓模式，第一功率開關SWA和第二功率開關SWB構成第一組開關對，第三功率開關SWC和第四功率開關SWD構成第二組開關對，該第一組開關對和第二組開關對相互獨立地進行導通和關斷切換。

理論上，基于輸入電壓Vin和輸出電壓Vo的相對大小，可以調節升壓降壓型開關功率變換器選擇性地工作于降壓模式、升壓模式或升壓-降壓模式，從而達到將輸入電壓Vin轉換為任何合適的輸出電壓Vo的目的。然而，事實上現有的降壓型開關功率變換器并不能實現以上三種工作模式間的平穩切換，并且在從一種工作模式(例如降壓模式)切換至另一種工作模式(例如升壓-降壓模式)時會導致輸出電壓Vo出現較大的波動尖峰。

發明內容

針對現有技術中的一個或多個問題，本公開的實施例提供一種升壓降壓型開關功率變換器及控制電路。

在本公開的一個方面，提出了一種控制電路，用于控制升壓降壓型開關功率變換器自動在降壓模式與升壓-降壓模式之間、以及升壓-降壓模式與升壓模式之間平穩切換。該升壓降壓型開關功率變換器可以包括開關單元，該開關單元包括可以第一功率開關對和第二功率開關對，并且第一功率開關對中的第一功率開關和第二功率開關串聯耦接于該升壓降壓型開關功率變換器的輸入端和參考地之間，第一功率開關的導通時間占整個第一功率開關和第二功率開關導通和關斷切換周期的比例為降壓占空比；第二功率開關對中的第三功率開關和第四功率開關串聯耦接于該升壓降壓型開關功率變換器的輸出端和參考地之間，第三功率開關的導通時間占整個第三功率開關和第四功率開關的導通和關斷切換周期的比例為升壓占空比。

該控制電路可以包括：誤差放大單元、降壓周期脈沖寬度調制單元和升壓周期脈沖寬度調制單元。根據本公開的各實施例，該誤差放大單元用于接收表征升壓降壓型開關功率變換器的輸出電壓的第一反饋信號和表征該輸出電壓期望值的參考信號，并將該第一反饋信號和該參考信號進行運算，以提供表征該第一反饋信號與該參考信號之差值的差值放大信號。該降壓周期脈沖寬度調制單元，用于接收所述差值放大信號和表征在降壓周期中流經所述開關單元的開關電流的第一電流檢測信號，并將該第一電流檢測信號與差值放大信號比較以輸出第一脈沖寬度調制信號至所述第一開關對。該升壓周期脈沖寬度調制單元，用于接收所述差值放大信號和表征在降壓周期中流經所述開關單元的開關電流的第二電流檢測信號，并將該第二電流檢測信號與差值放大信號比較以輸出第二脈沖寬度調制信號至所述第二開關對。