【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于功率电源，具体涉及一种基于平均电流模的h桥升降压转换器。
技术介绍
1、现代便携式电子设备通常内置锂离子电池作为其电力来源。在使用过程中，锂离子电池的输出电压是不断变化的，而电子设备通常需要稳定的供电电压。因此需要一个电压转换器将锂离子电池的不稳定的输出电压转换为一个稳定的供电电压。h桥升降压转换器因其具有宽输入电压范围和优良的性能，从而成为该应用场景的一个优选的方案。
2、h桥升降压转换器的结构图如图1所示，根据开关的控制方式可以将其分为单模控制、双模控制和三模控制。单模控制指一个周期内功率管q1与q2同时开通与关断的控制方式。双模控制指一个周期内只有buck模式或boost模式工作，即q1开通关断，q2持续关断，或者q1持续开通，q2开通关断。三模控制是指同时含有buck、boost、buck-boost三个工作模式的控制策略，当输入电压远大于输出电压时，电路工作于buck模式，即每个周期内q1开通关断，q2持续关断；当输入电压远小于输出电压时，电路工作于boost模式，即每个周期内q1持续开通，q2开通关断；当输入电压与输出电压接近时，电路工作于buck-boost模式，即每个周期内q1与q2都会开通关断。
3、由上面的分析可知，双模控制的h桥升降压转换器，每个周期内开关管q1与q2的开关次数最少，因而效率是三种控制模式中最高的。因而双模控制是h桥升降压转换器提升效率的优先方案。
4、在输入电压与输出电压接近时，双模控制h桥升降压转换器需要在buck工作模式和boost工作
技术实现思路
1、为解决上述问题，本专利技术提出了一种电压比较模式的平均电流模h桥升降压转换器。
2、本专利技术的技术方案是：
3、一种基于平均电流模的h桥升降压转换器，定义h桥的主功率模块由第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管和电感组成，其中第一开关管的一端接输入电压和输入分压电路，第一开关管的另一端接第二开关管的一端和电感的一端；第二开关管的另一端接第四开关管的一端以及采样电阻的一端，采样电阻的另一端接地；第四开关管的另一端接电感的另一端和第三开关管的一端，第三开关管的另一端接输出分压电路和反馈电路；同时定义第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管的使能信号分别为第一使能信号、第二使能信号、第三使能信号和第四使能信号；
4、还包括第一放大器、第二放大器、电感电流采样模块、时钟和锯齿波发生器、第一pwm比较器、第二pwm比较器、模式选择模块和逻辑控制及驱动模块；
5、所述反馈电路由两个串联的电阻构成，两个电阻的连接点输出反馈电压到第一放大器的负输入端，第一放大器的正输入端接基准电压，第一放大器的输出端接第二放大器的正输入端，并且第一放大器的输出端还通过电容后接地，以及通过电容与电阻的串联电路后接地；
6、所述电感电流采样模块用于对采样电阻一端的电压进行采样，电感电流采样模块的控制信号分别为第二使能信号和第四使能信号，电感电流采样模块的输出端通过电阻后接第二放大器的负输入端；
7、第二放大器的输出端接第一pwm比较器的正输入端、第二比较器的负输入端、模式选择模块的第一输入端；第二放大器的负输入端与输出端之间还连接有电容，以及一个电容和一个电阻串联的电路；
8、所述输入分压电路由两个串联的电阻构成，两个电阻的连接点输出输入采样电压；所述输出分压电路由两个串联的电阻构成，两个电阻的连接点输出输出采样电压；所述时钟和锯齿波发生器的输入分别为输入采样电压、输出采样电压以及模式选择模块的输出信号，时钟和锯齿波发生器输出的锯齿波信号连接第一pwm比较器的负输入端、第二pwm比较器的正输入端，时钟和锯齿波发生器输出的时钟和屏蔽信号输出到逻辑控制及驱动模块的第一输入端；
9、所述模式选择模块的第二输出端接输入采样电压，第三输入端接输出采样电压，第四输入端接振荡器产生的时钟信号，输出端接逻辑控制及驱动模块的第二输入端；
10、所述逻辑控制及驱动模块的第三输入端接第一pwm比较器的输出端，逻辑控制及驱动模块的第四输入端接第二pwm比较器的输出端，逻辑控制及驱动模块分别输出第一使能信号、第二使能信号、第三使能信号和第四使能信号。
11、进一步的，定义构成输入分压电路的两个电阻分别为rl1和rh1，构成输出分压电路的两个电阻分别为rl2和rh2，其中rl1/rh1＝rl2/rh2。
12、进一步的，所述第一pwm比较器和第二pwm比较器的输出信号用于buck模式或者boost模式的占空比控制。
13、进一步的，所述电感电流采样模块包括电流采样放大器、第一开关、第一或非门、第一反相器、第一电压缓冲器；电流采样放大器的输入端接采样电阻的一端，电流采样放大器的输出端接第一开关的一端，第一开关的另一端接电压缓冲器的输入端，第一开关的另一端还通过电容后接地；第一或非门的两个输入端分别接第二使能信号和第四使能信号，第一或非门的输出端接第一反相器的输入端，第一反相器的输出端接第一开关的使能信号端；第一电压缓冲器的输出端为电感电流采样模块的输出端。
14、进一步的，所述时钟和锯齿波发生器产生锯齿波信号的电路包括第二电压缓冲器、第二开关、第三开关、第四开关、第二反相器、电容cramp、第一电流源、第二电流源；第二电压缓冲器的输入端接输入采样电压，输出端接第二开关的一端，第二开关的另一端接电容cramp的一端和第三开关的一端、第四开关的一端，并且连接点为时钟和锯齿波发生器的输出端，电容cramp的另一端接地；第二反相器的输入端接模式选择模块的输出端，第二反相器的输出端接第三开关的使能端，第三开关的另一端接第一电流源；第四开关的使能端接模式选择模块的输出端，第四开关的另一端接第二电流源；当第三开关导通时，第一电流源对电容cramp充电，表示为ichg＝vout_sns/rramp，当第四开关导通时，第二电流源对电容cramp充电，表示为idchg＝vin_sns/rramp，rramp是用于产生第一电流源与第二电流源的电阻阻值。
15、进一步的，所述模式选择模块进行模式选择的方法是，在第四输入端接收的时钟信号为上升沿时，通过两个比较器分别对第一输入端的信号与第二输入端的信号、第二输入端的信号与第三输入端的信号进行比较，当两个比较器的输出都本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于平均电流模的H桥升降压转换器，定义H桥的主功率模块由第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管和电感组成，其中第一开关管的一端接输入电压和输入分压电路，第一开关管的另一端接第二开关管的一端和电感的一端；第二开关管的另一端接第四开关管的一端以及采样电阻的一端，采样电阻的另一端接地；第四开关管的另一端接电感的另一端和第三开关管的一端，第三开关管的另一端接输出分压电路和反馈电路；同时定义第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管的使能信号分别为第一使能信号、第二使能信号、第三使能信号和第四使能信号；
2.根据权利要求1所述的一种基于平均电流模的H桥升降压转换器，其特征在于，定义构成输入分压电路的两个电阻分别为RL1和RH1，构成输出分压电路的两个电阻分别为RL2和RH2，其中RL1/RH1＝RL2/RH2。
3.根据权利要求1所述的一种基于平均电流模的H桥升降压转换器，其特征在于，所述第一PWM比较器和第二PWM比较器的输出信号用于BUCK模式或者BOOST模式的占空比控制。
4.根据权利要求1所述的一种基于平均电流模的H桥升降压
5.根据权利要求1所述的一种基于平均电流模的H桥升降压转换器，其特征在于，所述时钟和锯齿波发生器产生锯齿波信号的电路包括第二电压缓冲器、第二开关、第三开关、第四开关、第二反相器、电容Cramp、第一电流源、第二电流源；第二电压缓冲器的输入端接输入采样电压，输出端接第二开关的一端，第二开关的另一端接电容Cramp的一端和第三开关的一端、第四开关的一端，并且连接点为时钟和锯齿波发生器的输出端，电容Cramp的另一端接地；第二反相器的输入端接模式选择模块的输出端，第二反相器的输出端接第三开关的使能端，第三开关的另一端接第一电流源；第四开关的使能端接模式选择模块的输出端，第四开关的另一端接第二电流源；当第三开关导通时，第一电流源对电容Cramp充电，表示为ICHG＝VOUT_SNS/Rramp，当第四开关导通时，第二电流源对电容Cramp充电，表示为IDCHG＝VIN_SNS/Rramp，Rramp是用于产生第一电流源与第二电流源的电阻阻值。
6.根据权利要求1所述的一种基于平均电流模的H桥升降压转换器，其特征在于，所述模式选择模块进行模式选择的方法是，在第四输入端接收的时钟信号为上升沿时，通过两个比较器分别对第一输入端的信号与第二输入端的信号、第二输入端的信号与第三输入端的信号进行比较，当两个比较器的输出都为逻辑低的时候，模式选择模块输出控制信号使转换器工作于BUCK模式，当两个比较器的输出都为逻辑高的时候，模式选择模块输出控制信号使转换器工作于BOOST模式，当两个比较器输出的逻辑信号不同时，模式选择模块输出控制信号使转换器在下一个周期切换到不同工作模式。
7.根据权利要求1所述的一种基于平均电流模的H桥升降压转换器，其特征在于，所述逻辑控制及驱动模块产生驱动信号的方法是，当模式选择模块控制转换成工作在BUCK模式时，在一个工作周期内由第一PWM比较器的输出控制第一使能信号和第二使能信号的逻辑切换，而第三使能信号始终为逻辑高，第四使能信号始终为逻辑低；逻辑控制及驱动模块的第一输入端所接收的时钟和屏蔽信号用于对使能信号进行控制，具体为在时钟信号的下降沿，第一使能信号变为逻辑低，第二使能信号变为逻辑高，并在屏蔽信号为逻辑高的时间内保持不变，当屏蔽信号变为逻辑低并且第一PWM比较器输出信号变为逻辑高时，第二使能信号变为逻辑低，第一使能信号变为逻辑高，其中屏蔽信号与时钟信号同相，但高电平持续时间比时钟信号的高电平持续时间稍长；
...【技术特征摘要】
1.一种基于平均电流模的h桥升降压转换器，定义h桥的主功率模块由第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管和电感组成，其中第一开关管的一端接输入电压和输入分压电路，第一开关管的另一端接第二开关管的一端和电感的一端；第二开关管的另一端接第四开关管的一端以及采样电阻的一端，采样电阻的另一端接地；第四开关管的另一端接电感的另一端和第三开关管的一端，第三开关管的另一端接输出分压电路和反馈电路；同时定义第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管的使能信号分别为第一使能信号、第二使能信号、第三使能信号和第四使能信号；
2.根据权利要求1所述的一种基于平均电流模的h桥升降压转换器，其特征在于，定义构成输入分压电路的两个电阻分别为rl1和rh1，构成输出分压电路的两个电阻分别为rl2和rh2，其中rl1/rh1＝rl2/rh2。
3.根据权利要求1所述的一种基于平均电流模的h桥升降压转换器，其特征在于，所述第一pwm比较器和第二pwm比较器的输出信号用于buck模式或者boost模式的占空比控制。
4.根据权利要求1所述的一种基于平均电流模的h桥升降压转换器，其特征在于，所述电感电流采样模块包括电流采样放大器、第一开关、第一或非门、第一反相器、第一电压缓冲器；电流采样放大器的输入端接采样电阻的一端，电流采样放大器的输出端接第一开关的一端，第一开关的另一端接电压缓冲器的输入端，第一开关的另一端还通过电容后接地；第一或非门的两个输入端分别接第二使能信号和第四使能信号，第一或非门的输出端接第一反相器的输入端，第一反相器的输出端接第一开关的使能信号端；第一电压缓冲器的输出端为电感电流采样模块的输出端。
5.根据权利要求1所述的一种基于平均电流模的h桥升降压转换器，其特征在于，所述时钟和锯齿波发生器产生锯齿波信号的电路包括第二电压缓冲器、第二开关、第三开关、第四开关、第二反相器、电容cramp、第一电流源、第二电流源；第二电压缓冲器的输入端接输入采样电压，输出端接第二开关的一端，第二开关的另一端接电容cra...
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