升降压开关电路及其控制方法技术

本发明专利技术提出了一种升降压开关电路，所述升降压开关电路采用固定时长导通电路或固定时长关断电路来控制升降压开关电路中的开关。所述升降压开关电路：在降压模式下，采用固定时长导通电路或固定时长关断电路控制降压开关对；在升压模式下，采用固定时长导通电路或固定时长关断电路控制升压开关对；在升降压模式下，采用固定时长导通电路或固定时长关断电路同时控制降压开关对和升压开关对；以此调节升降压开关电路的输入端至输出端的能量传递。本发明专利技术提供的升降压开关电路无需用到环路补偿电路，电路结构简单。同时，本发明专利技术提供的升降压开关电路的各个工作模式切换方便，并且可以实现各工作模式的无缝对接，具有较好的瞬态特性。

【技术实现步骤摘要】
升降压开关电路及其控制方法
本专利技术涉及一种电子电路，更具体地说，本专利技术涉及一种开关电路及其控制方法。
技术介绍
升降压开关电路具有升压模式、降压模式和升降压模式三种工作模式。通常情况下，当输入电压高于输出电压时，升降压开关电路工作于降压模式；当输入电压低于输出电压时，升降压开关电路工作于升压模式；当输入电压与输出电压相近时，升降压开关电路工作于升降压模式。图1示出了传统的升降压开关电路10。所述升降压开关电路10包括：第一功率开关PA和第二功率开关PB耦接在输入电压Vin和地之间；第三功率开关PC和第四功率开关PD耦接在输出电压Vout和地之间；电感L1耦接在第一功率开关PA和第二功率开关PB的连接点与第三功率开关PC和第四功率开关PD的连接点之间；输出电容Cout耦接在输出电压和地之间；误差放大器101接收表征输出电压Vout的反馈信号Vfb与基准信号Vref，并且输出两者的差值放大信号Vcom；比较器102接收表征降压模式下流过电感L1的电流的电流检测信号Vcs1以及差值放大信号Vcom，输出开关控制信号PWM_1；比较器103接收表征升压模式下流过电感L1的电流的电流检测信号Vcs2以及差值放大信号Vcom，输出开关控制信号PWM_2；驱动电路104接收开关控制信号PWM_1和开关控制信号PWM_2，输出第一开关控制信号GA、第二开关控制信号GB、第三开关控制信号GC和第四开关控制信号GD分别控制第一功率开关PA、第二功率开关PB、第三功率开关PC和第四功率开关PD。所述第一功率开关PA、第二功率开关PB、第三功率开关PC和第四功率开关PD分别在控制信号GA、GB、GC和GD的控制下有序地导通和关断，以控制输出电压Vout以及流过负载RL的电流。在图1所示的升降压开关电路10中，由于各开关的占空比受误差放大信号Vcom控制，因此，误差放大信号Vcom的纹波与噪声将会导致升降压模式下以及各模式切换过程中的输出电压的开关纹波。同时，在轻载情况下，升降压开关电路10的效率较低，并且各模式切换会有较大的迟滞，导致输出电压的纹波较大。此外，图1所示的升降压开关电路10只示出了部分的控制电路。在实际应用中，升降压开关电路10的电路结构十分复杂。因此，有需要提出一种电路结构简单，模式切换方便，并且输出电压纹波较小的升降压开关电路。
技术实现思路
考虑到现有技术的一个或多个技术问题，提出了一种升降压开关电路及其控制方法。根据本技术的实施例，提出了一种升降压开关电路，包括：输入端口，接收输入电压；输出端口，提供输出电压；降压开关对，包括串联耦接在输入端口和地之间的第一功率开关和第二功率开关；升压开关对，包括串联耦接在输出端口和地之间的第三功率开关和第四功率开关；电感，耦接在降压开关对的连接点和升压开关对的连接点之间；模式选择电路，接收输入电压和输出电压，并且基于输入电压和输出电压的值，所述模式选择电路输出降压使能信号、升压使能信号和升降压使能信号；模式控制电路，接收表征输出电压的反馈信号、基准信号、降压使能信号、升压使能信号和升降压使能信号，基于反馈信号、基准信号、降压使能信号、升压使能信号和升降压使能信号，所述模式控制电路输出第一降压控制信号、第二降压控制信号、第一升压控制信号和第二升压控制信号；以及驱动逻辑电路，接收第一降压控制信号、第二降压控制信号、第一升压控制信号和第二升压控制信号，并且基于第一降压控制信号、第二降压控制信号、第一升压控制信号和第二升压控制信号，所述驱动逻辑电路输出第一开关控制信号、第二开关控制信号、第三开关控制信号和第四开关控制信号分别控制第一功率开关、第二功率开关、第三功率开关和第四功率开关的通断。根据本技术的实施例，还提出了一种升降压开关电路的控制电路，所述升降压开关电路包括接收输入电压的输入端口、提供输出电压的输出端口、第一功率开关、第二功率开关、第三功率开关和第四功率开关，所述控制电路包括：模式选择电路，接收输入电压和输出电压，并且基于输入电压和输出电压的值，所述模式选择电路输出降压使能信号、升压使能信号和升降压使能信号；模式控制电路，接收表征输出电压的反馈信号、基准信号、降压使能信号、升压使能信号和升降压使能信号，基于反馈信号、基准信号、降压使能信号、升压使能信号和升降压使能信号，所述模式控制电路输出第一降压控制信号、第二降压控制信号、第一升压控制信号和第二升压控制信号；以及驱动逻辑电路，接收第一降压控制信号、第二降压控制信号、第一升压控制信号和第二升压控制信号，并且基于第一降压控制信号、第二降压控制信号、第一升压控制信号和第二升压控制信号，所述驱动逻辑电路输出第一开关控制信号、第二开关控制信号、第三开关控制信号和第四开关控制信号分别控制第一功率开关、第二功率开关、第三功率开关和第四功率开关的通断。根据本技术的实施例，还提出了一种升降压开关电路的控制方法，所述升降压开关电路包括第一功率开关、第二功率开关、第三功率开关和第四功率开关，所述控制方法包括：根据升降压开关电路的输入电压和输出电压的值来确定升降压开关电路的工作模式；若升降压开关电路工作在降压模式下，保持第四功率开关导通，第三功率开关关断，并且当表征输出电压的反馈信号小于基准信号时，导通第一功率开关，同时关断第二功率开关，当第一功率开关导通时长达到预设的第一固定导通时长时，关断第一功率开关，同时导通第二功率开关，直至输出电压的反馈信号再次小于基准信号时，再次导通第一功率开关，同时关断第二功率开关，开始又一个开关周期；若升降压开关电路工作在升压模式下，保持第一功率开关导通，第二功率开关关断，并且当表征输出电压的反馈信号小于基准信号时，导通第三功率开关，同时关断第四功率开关，当第三功率开关导通时长达到预设的第二固定导通时长时，关断第三功率开关，同时导通第四功率开关，直至输出电压的反馈信号再次小于基准信号，再次导通第三功率开关，同时关断第四功率开关，开始又一个开关周期；以及若升降压开关电路工作在升降压模式下，当表征输出电压的反馈信号小于基准信号时，导通第一功率开关，同时关断第二功率开关，此时，第三功率开关关断，第四功率开关导通，从第一功率开关导通时刻开始经过一段预设的延时时间，第三功率开关导通，第四功率开关关断，并且保持该状态为一段预设的第四固定导通时长，当第四固定导通时长结束后，第三功率开关导关断，第四功率开关导通，当第一功率开关的导通时长达到预设的第三固定导通时长时，第一功率开关关断，第二功率开关导通，直至输出电压的反馈信号再次小于基准信号时，第一功率开关导通，第二功率开关关断，开始下一个开关周期。根据本技术的实施例，还提出了一种升降压开关电路的控制方法，所述升降压开关电路包括第一功率开关、第二功率开关、第三功率开关和第四功率开关，所述控制方法包括：根据升降压开关电路的输入电压和输出电压的值来确定升降压开关电路的工作模式；若升降压开关电路工作在降压模式下，保持第四功率开关导通，第三功率开关关断，并且当表征输出电压的反馈信号大于基准信号时，关断第一功率开关，同时导通第二功率开关，当第一功率开关关断时长达到预设的第一固定关断时长时，导通第一功率开关，同时关断第二功率开关，直至输出电压的反馈信号再次大于基准信号时，再次关本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种升降压开关电路，其特征在于，包括：输入端口，接收输入电压；输出端口，提供输出电压；降压开关对，包括串联耦接在输入端口和地之间的第一功率开关和第二功率开关；升压开关对，包括串联耦接在输出端口和地之间的第三功率开关和第四功率开关；电感，耦接在降压开关对的连接点和升压开关对的连接点之间；模式选择电路，接收输入电压和输出电压，并且基于输入电压和输出电压的值，所述模式选择电路输出降压使能信号、升压使能信号和升降压使能信号；模式控制电路，接收表征输出电压的反馈信号、基准信号、降压使能信号、升压使能信号和升降压使能信号，基于反馈信号、基准信号、降压使能信号、升压使能信号和升降压使能信号，所述模式控制电路输出第一降压控制信号、第二降压控制信号、第一升压控制信号和第二升压控制信号；以及驱动逻辑电路，接收第一降压控制信号、第二降压控制信号、第一升压控制信号和第二升压控制信号，并且基于第一降压控制信号、第二降压控制信号、第一升压控制信号和第二升压控制信号，所述驱动逻辑电路输出第一开关控制信号、第二开关控制信号、第三开关控制信号和第四开关控制信号分别控制第一功率开关、第二功率开关、第三功率开关和第四功率开关的通断。...

【技术特征摘要】
1.一种升降压开关电路，其特征在于，包括：输入端口，接收输入电压；输出端口，提供输出电压；降压开关对，包括串联耦接在输入端口和地之间的第一功率开关和第二功率开关；升压开关对，包括串联耦接在输出端口和地之间的第三功率开关和第四功率开关；电感，耦接在降压开关对的连接点和升压开关对的连接点之间；模式选择电路，接收输入电压和输出电压，并且基于输入电压和输出电压的值，所述模式选择电路输出降压使能信号、升压使能信号和升降压使能信号分别控制升降压开关电路工作于降压模式、升压模式和升降压模式；模式控制电路，接收表征输出电压的反馈信号、基准信号、降压使能信号、升压使能信号和升降压使能信号，基于反馈信号、基准信号、降压使能信号、升压使能信号和升降压使能信号，所述模式控制电路输出第一降压控制信号、第二降压控制信号、第一升压控制信号和第二升压控制信号；以及驱动逻辑电路，接收第一降压控制信号、第二降压控制信号、第一升压控制信号和第二升压控制信号，并且基于第一降压控制信号、第二降压控制信号、第一升压控制信号和第二升压控制信号，所述驱动逻辑电路输出第一开关控制信号、第二开关控制信号、第三开关控制信号和第四开关控制信号分别控制第一功率开关、第二功率开关、第三功率开关和第四功率开关的通断；其中：在降压模式下，在每个开关周期内，所述第一功率开关导通第一固定导通时长；在升压模式下，在每个开关周期内，所述第三功率开关导通第二固定导通时长；以及在升降压模式下，在每个开关周期内，所述第一功率开关导通第三固定导通时长，所述第三功率开关导通第四固定导通时长。2.如权利要求1所述的升降压开关电路，其特征在于，所述模式选择电路包括：第一比较器，具有第一输入端、第二输入端和输出端，所述第一输入端接收与输出电压成比例的第一电压信号，所述第二输入端接收输入电压，基于第一电压信号和输入电压，所述输出端输出降压使能信号；第二比较器，具有第一输入端、第二输入端和输出端，所述第一输入端接收与输出电压成比例的第二电压信号，所述第二输入端接收输入电压，基于第二电压信号和输入电压，所述输出端输出升压使能信号；以及选择逻辑电路，具有第一输入端、第二输入端和输出端，所述第一输入端耦接至比较器的输出端接收降压使能信号，所述第二输入端耦接至比较器的输出端接收升压使能信号，基于降压使能信号和升压使能信号，所述选择逻辑电路在输出端输出升降压使能信号。3.如权利要求1所述的升降压开关电路，其特征在于，所述模式控制电路包括：反馈比较器，具有第一输入端、第二输入端和输出端，所述第一输入端接收基准信号，所述第二输入端接收表征输出电压的反馈信号，基于基准信号和反馈信号，所述反馈比较器在输出端输出置位信号；第一RS触发器，具有复位端、置位端和输出端，所述复位端接收复位信号，所述置位端耦接至反馈比较器的输出端接收置位信号，基于所述复位信号和置位信号，所述第一RS触发器在输出端输出反馈控制信号；第一使能逻辑电路，具有第一输入端、第二输入端和输出端，所述第一输入端耦接至第一RS触发器的输出端接收反馈控制信号，所述第二输入端接收降压使能信号，基于所述反馈控制信号和降压使能信号，所述第一使能逻辑电路在输出端输出第一降压控制信号；第二使能逻辑电路，具有第一输入端、第二输入端和输出端，所述第一输入端耦接至第一RS触发器的输出端接收反馈控制信号，所述第二输入端接收升压使能信号，基于所述反馈控制信号和升压使能信号，所述第二使能逻辑电路在输出端输出第一升压控制信号；第三使能逻辑电路，具有第一输入端、第二输入端和输出端，所述第一输入端耦接至第一RS触发器的输出端接收反馈控制信号，所述第二输入端接收升降压使能信号，基于所述反馈控制信号和升降压使能信号，所述第三使能逻辑电路在输出端输出第二降压控制信号；第一固定时长导通电路，具有输入端和输出端，所述输入端耦接至第一使能逻辑电路的输出端接收第一降压控制信号，基于所述第一降压控制信号，所述第一固定时长导通电路在输出端输出第一降压复位信号；第二固定时长导通电路，具有输入端和输出端，所述输入端耦接至第二使能逻辑电路的输出端接收第一升压控制信号，基于所述第一升压控制信号，所述第二固定时长导通电路在输出端输出第一升压复位信号；第三固定时长导通电路，具有输入端和输出端，所述输入端耦接至第三使能逻辑电路的输出端接收第二降压控制信号，基于所述第二降压控制信号，所述第三固定时长导通电路在输出端输出第二降压复位信号；延时电路，具有输入端和输出端，所述输入端耦接至第三使能逻辑电路的输出端接收第二降压控制信号，基于第二降压控制信号，所述输出端输出第二降压控制信号经过预设延时的延时控制信号；第二RS触发器，具有复位端、置位端和输出端，所述置位端耦接至延时电路的输出端接收延时控制信号，所述输出端输出第二升压控制信号；第四固定时长导通电路，具有输入端和输出端，所述输入端耦接至第二RS触发器的输出端接收第二升压控制信号，基于所述第二升压控制信号，所述输出端输出第二升压复位信号；以及复位逻辑电路，具有第一输入端、第二输入端、第三输入端和输出端，所述第一输入端耦接至第一固定时长导通电路的输出端接收第一降压复位信号，所述第二输入端耦接至第二固定时长导通电路的输出端接收第一升压复位信号，所述第三输入端耦接至第三固定时长导通电路的输出端接收第二降压复位信号，基于所述第一降压复位信号、第二降压复位信号和第一升压复位信号，所述复位逻辑电路在输出端输出复位信号；其中所述第一RS触发器的复位端耦接至复位逻辑电路的输出端接收复位信号，所述第二RS触发器的复位端耦接至第四固定时长导通电路的输出端接收第二升压复位信号。4.如权利要求3所述的升降压开关电路，其中所述预设的第四固定导通时长晚于第三固定导通时长开始，并早于第三固定导通时长结束。5.如权利要求1所述的升降压开关电路，其特征在于，所述驱动逻辑电路包括：第一逻辑门电路，具有第一输入端、第二输入端和输出端，所述第一输入端接收第一降压控制信号，所述第二输入端接收第二降压控制信号，所述第一逻辑门电路对第一降压控制信号和第二降压控制信号进行逻辑运算，在第一降压控制信号或第二降压控制信号任意一个有效的情况下，在输出端输出有效的第一开关控制信号，否则输出无效的第一开关控制信号；以及第二逻辑门电路，具有第一输入端、第二输入端和输出端，所述第一输入端接收第一升压控制信号，所述第二输入端接收第二升压控制信号，所述第二逻辑门电路对第一升压控制信号和第二升压控制信号进行逻辑运算，在第一升压控制信号或第二升压控制信号任意一个有效的情况下，在输出端输出有效的第三开关控制信号，否则输出无效的第三开关控制信号；其中，当第一开关控制信号有效时，第一功率开关导通，第二功率开关关断；当第三开关控制信号有效时，第三功率开关导通，第四功率开关关断。6.一种升降压开关电路的控制电路，所述升降压开关电路包括接收输入电压的输入端口、提供输出电压的输出端口、第一功率开关、第二功率开关、第三功率开关和第四功率开关，所述控制电路包括：模式选择电路，接收输入电压和输出电压，并且基于输入电压和输出电压的值，所述模式选择电路输出降压使能信号、升压使能信号和升降压使能信号；模式控制电路，接收表征输出电压的反馈信号、基准信号、降压使能信号、升压使能信号和升降压使能信号，基于反馈信号、基准信号、降压使能信号、升压使能信号和升降压使能信号，所述模式控制电路输出第一降压控制信号、第二降压控制信号、第一升压控制信号和第二升压控制信号分别控制升降压开关电路工作于降压模式、升压模式和升降压模式；以及驱动逻辑电路，接收第一降压控制信号、第二降压控制信号、第一升压控制信号和第二升压控制信号，并且基于第一降压控制信号、第二降压控制信号、第一升压控制信号和第二升压控制信号，所述驱动逻辑电路输出第一开关控制信号、第二开关控制信号、第三开关控制信号和第四开关控制信号分别控制第一功率开关、第二功率开关、第三功率开关和第四功率开关的通断；其中：在降压模式下，在每个开关周期内，所述第一功率开关导通第一固定导通时长；在升压模式下，在每个开关周期内，所述第三功率开关导通第二固定导通时长；以及在升降压模式下，在每个开关周期内，所述第一功率开关导通第三固定导通时长，所述第三功率开关导通第四固定导通时长。7.如权利要求6所述的升降压...

【专利技术属性】
技术研发人员：欧阳茜，
申请(专利权)人：成都芯源系统有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51