[发明专利]升降压直流变换电路

说明书

技术领域

本发明涉及电源管理技术领域，特别是涉及电源管理技术领域的一种升降压直流变换电路。

背景技术

在一些功率管理系统中，为了提高功率变换器的适用性，往往需要功率变换器既能够升压工作，又能够降压工作。如移动电子设备中，由于电池电压的变化，输出电压可能小于、等于或者大于电池电压，为了满足在不同的电池电压情况下能输出恒定的输出电压以使设备正常工作，就需要有升降压功能的功率变化器。

当前最常见的一种升降压直流变换技术是Buck-Boost直流变换技术，该技术采用降压和升压相复合的方式，来产生介于最高输入电压和最低输入电压中间的电压输出。当输入电压高于输出电压时，电路工作于Buck(降压)模式；当输入电压低于输出电压时，电路工作于Boost(升压)模式；而当输入电压和输出电压相近时，电路工作于Buck-Boost模式(过渡模式)。当电路工作于Buck(降压)模式或工作于Boost(升压)模式时，电路可等效成典型的Buck或Boost结构，该技术兼有Buck和Boost转换电路的优势，然而却存在以下两个缺点：

1)工作模式较多，设计工作量大：每种模式下(Buck模式/Boost模式/Buck-Boost模式)均要进行闭合环路的稳定性设计，且实现模式间控制和切换的数字电路非常复杂；

2)电路复杂度高，增加了产品成本和调试的难度。

多增益电荷泵直流变换技术也是现有技术中一种常见的升降压直流变换技术。多增益电荷泵直流变换技术以开关电容技术为基础，将不同增益的电荷泵进行复合以产生升压和降压的功能。然而，由于此种技术需要通过功率开关来调整电容的充放电方式以实现增益的变换，所以复合的增益越多，需要的功率开关也越多，电路实现的规模也越大；此外，由于单一增益的电荷泵输出电压与输入电压有固定的比例关系，当输入电压变化时输出电压也跟随成比例变化；所以输出电压跟随输入电压成比例变化的特性使得此种电路不具有稳压输出的特性。

综上所述，可知先前技术的升降压直流变换技术存在电路复杂而使得设计困难及不具稳压输出特性等问题，因此，实有必要提出改进的技术手段，来解决此一问题。

发明内容

为克服上述现有技术的上述缺点，本发明的主要目的在于提供一种升降压直流变换电路，其通过将电感式Buck降压电路与电荷泵技术相结合，成功的避开了多回路稳定性设计和多模式控制逻辑的设计的复杂性，并保证了设计的可靠性和实用性。

为达上述及其它目的，本发明一种升降压直流变换电路，至少包括：

电感；

第一输出电容，连接于该电感之一端与地之间；

Buck降压电路，包括第一功率开关、第二功率开关以及负反馈电路，该第一功率开关一端连接一输入电压，另一端通过该第二功率开关接地，该第一功率开关与第二功率开关的中间节点与该电感的另一端相连，该负反馈电路之输入端连接于该第一输出电容以获得该第一输出电容的端电压，并将该第一输出电容的端电压经过负反馈产生一驱动控制信号控制该第一功率开关与该第二功率开关交替导通，以实现周期性地向该电感进行充电并同时补充该第一输出电容上被输出负载所消耗的电荷；以及

电荷泵升压电路，连接于该第一输出电容的端电压，以将该第一输出电容的端电压升压产生大小介于该输入电压最大值和最小值之间的输出电压。

进一步地，该Buck降压电路还包括一时钟振荡器，用于为该Buck降压电路以及该电荷泵升压电路提供频率恒定的数字时钟信号。

进一步地，该负反馈电路包括分压电阻网络、误差放大器、PWM比较器、逻辑控制电路以及驱动电路，该分压电阻网络连接于该第一输出电容的端电压，以将该端电压分压后输入至该误差放大器之一输入端；该误差放大器之另一输入端连接一参考电压，输出端接至该PWM比较器之一输入端；该PWM比较器之另一输入端接该时钟振荡器，输出端接至该逻辑控制电路；该逻辑控制电路的输出端连接至该驱动电路，由该驱动电路输出该驱动控制信号控制该第一功率开关与该第二功率开关的交替导通。

进一步地，该分压电阻网络之输出端与该误差放大器之负输入端连接，该参考电压与该误差放大器之正输入端连接；该误差放大器输出端与该PWM比较器之正输入端连接，该时钟振荡器与该PWM比较器之负输入端连接。

进一步地，该分压电阻网络包括第一电阻与第二电阻，该第一电阻一端连接于该第一输出电容的端电压，另一端通过该第二电阻接地，该第一电阻与该第二电阻的中间节点接至该误差放大器的负输入端。