[发明专利]一种带有模式切换的升降压变换器控制电路

说明书

一种带有模式切换的升降压变换器控制电路，第一差分处理模块根据升降压变换器输出信号的采样值与参考电压的差值产生输出信号；双轨电流采样模块采样第一差分处理模块的输出信号和第一开关节点处的信号并输出给第二差分处理模块；第二差分处理模块根据第一差分处理模块输出信号和第一开关节点处信号的采样值的差值产生输出信号，并分别与降压斜坡信号和升压斜坡信号比较获得升压控制和降压控制的脉宽调制信号，其中斜坡信号产生模块用于产生有交叠区间的降压斜坡信号和升压斜坡信号；最后由逻辑控制模块产生升降压变换器中四个开关管的控制信号，控制升降压变换器工作在对应工作模式下；实施例还提出了进入和退出升降压工作区间的前馈补偿方案。

技术领域

本发明属于平均电流模式的升降压电路控制技术领域，涉及一种升降压变换器的控制电路和控制方法，能够实现模式切换和前馈补偿。

背景技术

如图1所示开关管S1-S4、电感L和输出电容C_OUT构成一个升降压变换器，升降压变换器用于将输入电压VIN转换为输出电压VOUT，包括升压模式、降压模式和升降压模式。具体来说，升降压变换器根据两个斜坡信号Ramp-Buck和Ramp-Boost产生对应的脉冲宽度调制信号PWM_Buck和PWM_Boost，用于控制开关管S1-S4，在降压操作中，输入电压VIN高于输出电压VOUT，开关管S1、S3导通，S2、S4断开，电感L存储能量；在升压操作中，输入电压VIN低于输出电压VOUT，开关管S2、S4导通，S1、S3断开时，电感L存储的能量被提供至负载。当输入电压VIN在接近输出电压VOUT的范围内时，降压和升压模式之间发生变化，为了避免斜坡信号之间的间隙导致脉冲宽度调制中断，传统方法是在两个斜坡信号之间提供重叠，由于斜坡信号重叠，转换器功率级中的开关在降压模式和升压模式下运行。

现有的技术中，大部分的升降压电路并没有特意处理升降压模式下的控制方法，一部分让升压电路和降压电路在同一周期进行工作，还有一部分不控制地让升压电路和降压电路交替工作，但是其纹波和效率都较低。美国专利US7518346B2公开了一种升降压变换器，通过向斜坡发生器提供斜坡移位信号来调整两个斜坡信号，使得两个斜坡信号出现交叠，减少两个斜坡信号之间的间隙，但该方法通过对斜坡信号进行移位，不能保证两个斜坡信号肯定有交叠。基于此，需要提出一种能够保证两个斜坡信号肯定有交叠的升降压变换器的控制方法。

发明内容

针对传统升降压变换器中升压斜坡信号Ramp-Boost和降压斜坡信号Ramp-Buck之间的间隙导致工作模式不确定的问题，本发明提出一种升降压变换器的控制电路，结合本发明的控制方法能够实现升降压变换器的升压工作模式、降压工作模式和升降压工作模式之间的稳定切换，另外还提出了对应的前馈补偿方案，能够减小纹波和降低功率损耗。

本发明的技术方案为：

一种带有模式切换的升降压变换器控制电路，所述升降压变换器包括第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管和电感，第一开关管和第二开关管串联接在所述升降压变换器的输入信号和地电平之间，其连接点作为第一开关节点并连接电感的一端；第三开关管和第四开关管串联接在所述升降压变换器的输出信号和地电平之间，其连接点作为第二开关节点并连接电感的另一端；

所述升降压变换器的控制电路包括第一差分处理模块、第二差分处理模块、双轨电流采样模块、第一比较器、第二比较器、斜坡信号产生模块和逻辑控制模块；

所述第一差分处理模块用于采样所述升降压变换器输出信号并根据采样获得的电压与参考电压的差值产生所述第一差分处理模块的输出信号；所述双轨电流采样模块用于获取所述第一差分处理模块输出信号的采样值和所述第一开关节点处信号的采样值；所述第二差分处理模块用于根据所述第一差分处理模块输出信号的采样值和所述第一开关节点处信号的采样值的差值产生所述第二差分处理模块的输出信号；