[發明專利]開關變換器及其控制器和控制方法

有效

• 申請號: 202010843629.8
• 申請日: 2020-08-20
• 公開（公告）號: CN112019048B
• 公開（公告）日: 2022-03-22
• 發明（設計）人: 余致遠;吳小康;徐敏
• 申請（專利權）人: 成都芯源系統有限公司
• 主分類號: H02M3/158
• 分類號: H02M3/158;H02M1/088
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

公開了開關變換器及其控制器和控制方法。該開關變換器包括第一開關管、第二開關管、第三開關管和第四開關管，該控制器包括置位信號產生電路，根據輸出電壓的反饋信號和參考信號產生第一置位信號以控制第一開關管的導通時刻，根據第一置位信號產生第二置位信號以控制第三開關管的導通時刻，該控制器根據輸入電壓、輸出電壓控制第一開關管的導通時長，當輸出電壓大于輸入電壓時，根據輸入電壓、輸出電壓和第一參數控制第三開關管的導通時長，當輸出電壓小于輸入電壓時，根據輸入電壓、輸出電壓和第二參數控制第三開關管的導通時長。

技術領域

本發明涉及電子電路，尤其涉及開關變換器及其控制器和控制方法。

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開關變換器被廣泛用于此類場合。

圖1是傳統四開關開關變換器的電路原理圖。該開關變換器將輸入電壓VIN轉換為輸出電壓VO，包括開關管S1～S4、電感器L以及輸出電容器CO。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，傳統開關變換器的功率損耗較大。

為了降低功耗，可以引入不同的工作模式，例如升壓模式、降壓模式、以及升降壓模式，升降壓模式作為升壓模式和降壓模式的過渡，開關管S1～S4在控制器的控制下分別導通及關斷。然而，升降壓模式的設計較為復雜，需要兼顧效率和安全性。

發明內容

本發明的目的在于解決現有技術中的上述問題，提出一種開關變換器及其控制器和控制方法。

根據本發明實施例的一種開關變換器的控制器，其中該開關變換器在輸入端口接收輸入電壓，以及在輸出端口提供輸出電壓，所述開關變換器包括耦接在輸入端口和一電感器第一端之間的第一開關管、耦接所述電感器第一端和參考地之間的第二開關管、耦接在所述電感器第二端和參考地之間的第三開關管、以及耦接在所述電感器第二端和輸出端口之間的第四開關管，該控制器包括：置位信號產生電路，接收代表輸出電壓的反饋信號和參考信號，并根據輸出電壓的反饋信號和參考信號產生第一置位信號以控制第一開關管的導通時刻，以及根據第一置位信號產生第二置位信號以控制第三開關管的導通時刻；所述控制器根據輸入電壓、輸出電壓控制第一開關管的導通時長，以及根據輸入電壓、輸出電壓、第一參數、第二參數控制第三開關管的導通時長，當輸出電壓大于輸入電壓時，所述控制器根據輸入電壓、輸出電壓和第一參數控制第三開關管的導通時長，以及當輸出電壓小于輸入電壓時，所述控制器根據輸入電壓、輸出電壓和第二參數控制第三開關管的導通時長。

根據本發明實施例的一種開關變換器，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，第二端耦接至參考地；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；以及如上所述的控制器。