【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及用于开关(switching)电压调节器的控制装置和方法。
技术介绍
1、开关电压调节器是将输入直流电压(dc)转变为输出直流电压的装置。它们可以具有不同的拓扑结构，其中最广泛的一种是四开关非反相拓扑结构。
2、开关电压调节器还可以根据不同的模式来操作，模式包括降压控制模式(逐步降低)和升压控制模式(逐步升高)。还已知调节器(所谓的降压-升压调节器)，其在调节器的不同操作步骤中使用两种控制模式，这取决于输入电压的值，特别是取决于输入电压相对于输出电压的关系(更大或更小)。
3、这种类型的开关电压调节器基于占空比(即开关的开启时间和关断时间)的调节，并且可以用图1的框图来表示。
4、图1示出了电压调节器1，电压调节器1包括开关电路2和控制装置3。开关电路2在此由第一半桥4和第二半桥5形成。
5、第一半桥4由第一高侧开关(第一hss11)和第一低侧开关(第一lss12)形成，它们被串联耦合在输入端子6与参考电位线(地)7之间。输入电压vi施加在输入端子6与参考电位线7之间。
6、第二半桥5由第二高侧开关(第二hss13)和第二低侧开关(第二lss14)形成，它们被串联耦合在输出端子9与参考电位线7之间。输出电压vo(称为地)存在于输出端子9处，并且被提供给负载18。
7、开关11-14通常由mosfet器件形成。低侧开关(第一lss12和第二lss14)具有在公共节点17处相互耦合的源极端子。
8、感测电阻器19被布置在公共节点17与参
9、电感器20被耦合在第一半桥4的中间节点15与第二半桥5的中间节点16之间。
10、输入电容器21被耦合到输入端子6，在输入电容器21上施加有输入电压vi。输出电容器22被耦合到输出端子9，在输出电容器22上施加有输出电压vo。
11、控制装置3被耦合到输入端子6和输出端子9，并且接收参考电压vref。此外，控制装置3被耦合到开关11-14的控制端子以及感测电阻器19，以操作开关电路2的电流控制。
12、当输入电压vi大于输出电压vo时，以降压-升压控制模式操作的调节器以降压控制模式进行操作，反之亦然。在一些情况下，可以设想转变(transition)阶段，被称为降压-升压转变阶段。
13、在降压控制模式下，控制装置3以交替方式控制第一hss11和第一lss12的开启和关断；此外，它保持第二hss13始终开启并且保持第二lss14始终关断，如图2a中所示。
14、具体而言，控制装置3生成第一开关信号ton1和第二开关信号toff1，它们是数字的并且彼此相反。信号ton1和toff1分别被提供给第一hss11和第一lss12，它们以相反的方式切换。如所指示，第二hss13始终开启(在图2a中，它接收高逻辑信号“1”)，而第二lss14始终关断(在图2a中，它接收低逻辑信号“0”)。
15、因此，在开关电路2中，当第一开关信号ton1为高(逻辑信号“1”)并且第二开关信号toff1为低(逻辑信号“0”)时，第一hss 11开启，第一lss12关断，并且电流(电感器电流il)流入第一hss 11、电感器20和第二hss13，如虚线所示。由于电感器20上的电压为正并且等于(vi-vo)，因此电感器电流il以斜率(vi-vo)/l(l为电感器20的电感)线性地增加。
16、当第一开关信号ton1和第二开关信号toff1切换时，第一hss 11关断，而第一lss12开启，并且电感器电流il流入第一lss12、电感器20和第二hss13，如虚线所示。在此时间间隔内，由于电感器20上的电压为负(vi>vo)并且等于(作为第一近似，忽略感测电阻器19上的压降)-vo，因此电感器电流il以斜率-vo/l线性地减小。
17、在此阶段中，感测电阻器19感测电感器电流il，其被提供给控制装置3。
18、在升压模式下，控制装置3以交替方式控制第二hss13和第二lss14的开启和关断；此外，它保持第一hss11始终开启并且保持第一lss12始终关断，如图2b中所示。
19、具体而言，控制装置3生成第三开关信号toff2和第四开关信号ton2，它们是数字的并且彼此相反。信号toff2和ton2分别被提供给第二hss13和第二lss14，因此它们以相反的方式切换。如所指示，第一hss11始终开启(在图2b中，它接收高逻辑信号“1”)，而第一lss12始终关断(它接收低逻辑信号“0”)。
20、因此，在开关电路2中，当第四开关信号ton2为高(逻辑信号“1”)并且第三开关信号toff2为低(逻辑信号“0”)时，第二hss 13关断，第二lss14开启，并且电感器电流il流入第一hss11、电感器20和第二lss14，如虚线所示。因此，电感器20上的电压为正(在一近似中等于vi，忽略感测电阻器19上的压降)，并且电感器电流il以斜率vi/l线性地增加。
21、在此阶段中，感测电阻器19感测电感器电流il，并将其提供给控制装置3。
22、当第三开关信号ton2和第四开关信号toff2切换时，第二lss 14关断，而第二hss13开启，并且电感器电流il流入第一hss11、电感器20和第二hss13，如虚线所示。在此时间间隔内，由于电感器20上的电压为负(vi<vo)并且等于vi-vo，因此电感器电流il以斜率(vi-vo)/l线性地减小。
23、此外，以本身已知且未详细描述的方式，在降压控制模式与升压控制模式之间的转变阶段，通常使用混合控制模式，被称为“降压-升压”控制模式，其中降压模式控制循环和升压模式控制循环交替进行，控制半桥4、5的所有开关11-14的选择性的接通和关断。
24、如所指示，在两种控制模式下，控制装置3都使用由感测电阻器19感测到的电感器电流il(降压控制模式下的谷值和升压控制模式下的峰值)来控制输出电压vo并使其保持接近参考值vref。
25、为此，控制装置3通常对开关电路2执行电流环路控制。在图3的简化框图中示出了以这种方式操作的控制装置3的示例。
26、详细地，在图3中，控制装置3包括：控制环路电路31，其测量输出电压vo与参考电压vref之间的误差并生成与该误差相关的控制信号ic(电流控制信号)；斜坡生成器32，其生成电流斜坡is；加法器节点33，其生成参考电流ir，参考电流ir为控制信号ic与电流斜坡is之和(ir＝ic+is)；pwm调制器34，其将电感器电流il与参考电流ir进行比较并生成调制信号pwm；以及驱动逻辑36，其根据调制信号pwm生成开关控制信号ton1、toff1、ton2、toff2。
27、在控制装置3中，调制信号pwm具有固定周期，并且pwm调制器34在使用中响应于参考电流ic+is与电感器电流il之间的比较来修改调制信号pwm的每个周期的占空比。
28本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于开关电压调节器的控制装置，所述开关电压调节器包括开关电路，所述控制装置包括：
2.根据权利要求1所述的控制装置，还包括工作模式检测器电路，所述工作模式检测器电路被配置为：
3.根据权利要求2所述的控制装置，其中所述工作模式检测器电路被配置为响应于感测到所述预定关系不再被满足，中断所述激活信号。
4.根据权利要求2所述的控制装置，其中所述电信号包括所述开关电路的输入电压以及所述开关电路的所述输出电压，所述工作模式检测器电路被配置为响应于感测到所述输入电压与所述输出电压之间的预定关系，生成所述激活信号。
5.根据权利要求4所述的控制装置，其中所述工作模式检测器电路被配置为：
6.根据权利要求4所述的控制装置，其中所述工作模式检测器电路被配置为：
7.根据权利要求1所述的控制装置，其中所述偏移生成器电路是直流生成器电路。
8.一种开关电压调节器，包括：
9.根据权利要求8所述的开关电压调节器，其中所述驱动信号生成器电路包括：
10.根据权利要求8所述的开关电压调节器，
11.根据权利要求8所述的开关电压调节器，其中所述控制装置还包括工作模式检测器电路，所述工作模式检测器电路被配置为：
12.根据权利要求11所述的开关电压调节器，其中所述工作模式检测器电路被配置为响应于感测到所述预定关系不再被满足，中断所述激活信号。
13.根据权利要求11所述的开关电压调节器，其中所述电信号包括所述开关电路的输入电压以及所述开关电路的所述输出电压，所述工作模式检测器电路被配置为响应于感测到所述输入电压与所述输出电压之间的预定关系，生成所述激活信号。
14.根据权利要求13所述的开关电压调节器，其中所述工作模式检测器电路被配置为：
15.一种操作开关电压调节器的方法，所述方法包括：
16.根据权利要求15所述的方法，还包括：
17.根据权利要求16所述的方法，其中所述激活信号响应于感测到所述输入电压与所述输出电压之间的预定关系而被生成。
18.根据权利要求17所述的方法，其中感测到所述输入电压与所述输出电压之间的预定关系包括：
19.根据权利要求15所述的方法，其中所述转变是从所述第二测量模式到所述第一测量模式的转变，并且所述偏移信号响应于在从所述第二测量模式到所述第一测量模式的转变之后感测到从所述第一测量模式到所述第二测量模式的转变而被中断。
20.根据权利要求15所述的方法，其中所述偏移信号是直流信号。
...【技术特征摘要】
1.一种用于开关电压调节器的控制装置，所述开关电压调节器包括开关电路，所述控制装置包括：
2.根据权利要求1所述的控制装置，还包括工作模式检测器电路，所述工作模式检测器电路被配置为：
3.根据权利要求2所述的控制装置，其中所述工作模式检测器电路被配置为响应于感测到所述预定关系不再被满足，中断所述激活信号。
4.根据权利要求2所述的控制装置，其中所述电信号包括所述开关电路的输入电压以及所述开关电路的所述输出电压，所述工作模式检测器电路被配置为响应于感测到所述输入电压与所述输出电压之间的预定关系，生成所述激活信号。
5.根据权利要求4所述的控制装置，其中所述工作模式检测器电路被配置为：
6.根据权利要求4所述的控制装置，其中所述工作模式检测器电路被配置为：
7.根据权利要求1所述的控制装置，其中所述偏移生成器电路是直流生成器电路。
8.一种开关电压调节器，包括：
9.根据权利要求8所述的开关电压调节器，其中所述驱动信号生成器电路包括：
10.根据权利要求8所述的开关电压调节器，还包括半桥电路，所述半桥电路包括所述高侧开关和所述低侧开关，所述半桥电路被配置为接收所述脉冲宽度调制开关信号。
11.根据权利要求8所述的开关电压调节器，其中所述控制装置还包括工...
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