一種開關電路的控制方法、控制電路及開關電路技術

本發明專利技術公開了一種開關電路的控制方法、控制電路及開關電路，本發明專利技術在開關周期開始時，所述第一開關管和所述第三開關管導通，所述第二開關管和所述第四開關管關斷，經過第一導通時間，比較電感電流和指令電流的大小；當所述電感電流小于所述指令電流，則所述第一開關管和所述第四開關管導通，所述第二開關管和所述第三開關管關斷，直到電感電流大于等于指令電流，則此開關周期結束；當所述電感電流大于等于所述指令電流，則所述第一開關管和所述第四開關管關斷，所述第二開關管和所述第三開關管導通，直到電感電流小于等于指令電流，則此開關周期結束，本發明專利技術在較寬的輸入輸出電壓范圍內具有較高轉換效率，并且動態性能優良，可靠性高。

【技術實現步驟摘要】
一種開關電路的控制方法、控制電路及開關電路
本專利技術涉及電力電子
，具體涉及一種開關電路的控制方法、控制電路及開關電路。
技術介紹
四開關管Buck-Boost升降壓電路拓撲結構如圖1所示。該電路包含Q1、Q2、Q3、Q4四個功率開關管、儲能電感L、以及輸入端電容Cin，輸出端電容Co。開關管Q1和開關管Q2串聯，開關管Q1和開關管Q2的公共端為第一節點SW1，開關管Q1連接到輸入端，開關管Q2連接到地，輸入端通過電容Cin連接到地，開關管Q3和開關管Q4串聯，開關管Q3和開關管Q4的公共端為第二節點SW2，開關管Q3連接到輸出端，開關管Q4連接到地，輸出端通過電容Co連接到地，電感L連接于第一節點SW1和第二節點SW2之間。當輸入電壓VIN比輸出電壓VO大一定值時，此電路工作在Buck降壓模式，開關管Q1、Q2工作在高頻開關狀態，開關管Q3管常導通，開關管Q4管常關閉；當輸入電壓VIN比輸出電壓VO小一定值時，此電路工作在Boost升壓模式，開關管Q3，開關管Q4工作在高頻開關狀態，開關管Q1管常導通，開關管Q2管常關閉；當VIN與VO接近時，此電路工作在Buck-Boost升降壓模式，開關管Q1、Q2、Q3、Q4均處于高頻開關狀態。不同的控制策略針對三種工作模式(Buck、Boost、Buck-Boost)的切換條件和控制方法不同，工作于Buck-Boost升降壓模式的工作條件也不同。由于Buck、Boost這兩種工作模式的效率較高，因此希望Buck-Boost升降壓模式的工作區間越窄越好。一種現有的控制方法為控制電路采樣輸入電壓VIN和輸出電壓VO，根據VIN和VO的電壓區分三種工作模式：VO≤VIN-Vth1時，電路工作在Buck降壓模式；VO≥VIN+Vth2時，電路工作在Boost升壓模式；VIN-Vth1<VO<VIN+Vth2，電路工作在Buck-Boost升降壓模式；其中，Vth1和Vth2為電壓閾值。該控制方法根據輸入輸出電壓的大小關系區別三種工作模式。為了使輸出電壓穩定，通常需要設置較寬的Buck-Boost升降壓模式的工作區間，降低了系統的平均效率。另一種現有的控制方法如圖2(a)所示，控制電路通過采樣電阻R01、R02采樣輸出電壓VO，得到的采樣電壓FB通過運算放大器U00與內部基準信號Vref比較，輸出補償信號Vc，補償信號Vc與時鐘電路U01產生的兩個載波信號輸入到比較電路U02的輸入端，比較電路U02產生4個管子的驅動信號PWM。時鐘電路U01產生的兩個載波信號如圖2(b)所示，為鋸齒波信號，當補償信號Vc落在區域1(灰色部分)時，開關管Q1、Q4導通；當補償信號Vc落在區域2(白色部分)時，開關管Q1、Q3導通；當補償信號Vc落在區域3(斜線部分)時，開關管Q2、Q3導通。即Vc≥Vc1時，電路工作在Boost升壓模式；Vc≤Vc2時，電路工作在Buck降壓模式；Vc2<Vc<Vc1時，電路工作在Buck-Boost升降壓模式。該控制方法需要采用電壓模式控制，系統的動態響應較差。原因是電壓信號的變化相對于電流信號存在一定的滯后，設計控制環路時需要通過降低系統帶寬來使得系統能夠穩定工作，這樣的代價是降低系統的動態性能。
技術實現思路
有鑒于此，本專利技術的目的在于提供一種四開關管電路的控制方法、控制電路及開關電路，用以解決現有技術中系統平均效率低、系統動態響應差的問題。本專利技術的技術解決方案是，提供一種開關電路的控制方法，包括：第一開關管、第二開關管、第三開關管、第四開關管及電感，所述第一開關管和第二開關管串聯，第一開關管和第二開關管的公共端為第一節點，所述第一開關管連接到輸入端，所述第二開關管連接到地，所述第三開關管和第四開關管串聯，第三開關管和第四開關管的公共端為第二節點，所述第三開關管連接到輸出端，所述第四開關管連接到地，所述電感連接于第一節點和第二節點之間，其特征在于，所述控制方法包括：在開關周期開始時，所述第一開關管和所述第三開關管導通，所述第二開關管和所述第四開關管關斷，經過第一導通時間，比較電感電流和指令電流的大小；當所述電感電流小于所述指令電流，則所述第一開關管和所述第四開關管導通，所述第二開關管和所述第三開關管關斷，直到電感電流大于等于指令電流，則此開關周期結束，進入下一個開關周期；當所述電感電流大于等于所述指令電流，則所述第一開關管和所述第四開關管關斷，所述第二開關管和所述第三開關管導通，直到電感電流小于等于指令電流，則此開關周期結束，進入下一個開關周期。作為可選，所述指令電流由輸出反饋信號和基準信號經過誤差放大后得到。作為可選，所述輸出反饋信號包括：輸出電壓反饋信號、輸出電流反饋信號和輸出功率反饋信號。作為可選，所述第一導通時間與第一比值和第二比值中較小的值成正比；第一比值為輸出電壓和輸入電壓的比值，第二比值為輸入電壓和輸出電壓的比值。本專利技術的另一技術解決方案是，提供一種開關電路的控制電路，所述開關電路包括第一開關管、第二開關管、第三開關管、第四開關管及電感，所述第一開關管和第二開關管串聯，第一開關管和第二開關管的公共端為第一節點，所述第一開關管連接到輸入端，所述第二開關管連接到地，所述第三開關管和第四開關管串聯，第三開關管和第四開關管的公共端為第二節點，所述第三開關管連接到輸出端，所述第四開關管連接到地，所述電感連接于第一節點和第二節點之間，其特征在于，所述控制電路包括：第一比較電路和邏輯電路；電感電流信號和指令電流信號連接到第一比較電路的輸入端；第一比較電路的輸出信號連接到邏輯電路的輸入端；在開關周期開始時，邏輯電路控制所述第一開關管和所述第三開關管導通，所述第二開關管和所述第四開關管關斷，經過第一導通時間，第一比較電路比較電感電流和指令電流的大小；當所述電感電流小于所述指令電流，則邏輯電路控制所述第一開關管和所述第四開關管導通，所述第二開關管和所述第三開關管關斷，直到第一比較電路檢測到電感電流大于等于指令電流，則此開關周期結束，進入下一個開關周期；當所述電感電流大于等于所述指令電流，則邏輯電路控制所述第一開關管和所述第四開關管關斷，所述第二開關管和所述第三開關管導通，直到第一比較電路檢測到電感電流小于等于指令電流，則此開關周期結束，進入下一個開關周期。作為可選，所述控制電路還包括：第一運放，誤差放大輸出反饋信號和基準信號，得到所述指令電流。作為可選，所述控制電路還包括：第一導通時間產生電路，產生第一導通時間，所述第一導通時間與第一比值和第二比值中小的值成正比；第一比值為輸出電壓和輸入電壓的比值，第二比值為輸入電壓和輸出電壓的比值。作為可選，所述第一導通時間產生電路包括：第二比較電路，比較輸入電壓和輸出電壓，輸出第一比較電壓和第二比較電壓，較高的電壓為第一比較電壓，較低的電壓為第二比較電壓；第一除法比例電路，將第二比較電壓除以第一比較電壓，經過比例調節后，得到所述第一導通時間。作為可選，所述第一導通時間產生電路包括：第二除法比例電路，將輸入電壓除以輸出電壓，經過比例調節后，得到第一時間，將輸出電壓除以輸入電壓，經過比例調節后，得到第二時間；第三比較電路，比較所述第一時間和所述第二時間，輸出為所述第一時間和所述第二本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種開關電路的控制方法，所述開關電路包括第一開關管、第二開關管、第三開關管、第四開關管及電感，所述第一開關管和第二開關管串聯，第一開關管和第二開關管的公共端為第一節點，所述第一開關管連接到輸入端，所述第二開關管連接到地，所述第三開關管和第四開關管串聯，第三開關管和第四開關管的公共端為第二節點，所述第三開關管連接到輸出端，所述第四開關管連接到地，所述電感連接于第一節點和第二節點之間，其特征在于，所述控制方法包括：在開關周期開始時，所述第一開關管和所述第三開關管導通，所述第二開關管和所述第四開關管關斷，經過第一導通時間，比較電感電流和指令電流的大小；當所述電感電流小于所述指令電流，則所述第一開關管和所述第四開關管導通，所述第二開關管和所述第三開關管關斷，直到電感電流大于等于指令電流，則此開關周期結束，進入下一個開關周期；當所述電感電流大于等于所述指令電流，則所述第一開關管和所述第四開關管關斷，所述第二開關管和所述第三開關管導通，直到電感電流小于等于指令電流，則此開關周期結束，進入下一個開關周期。

【技術特征摘要】
1.一種開關電路的控制方法，所述開關電路包括第一開關管、第二開關管、第三開關管、第四開關管及電感，所述第一開關管和第二開關管串聯，第一開關管和第二開關管的公共端為第一節點，所述第一開關管連接到輸入端，所述第二開關管連接到地，所述第三開關管和第四開關管串聯，第三開關管和第四開關管的公共端為第二節點，所述第三開關管連接到輸出端，所述第四開關管連接到地，所述電感連接于第一節點和第二節點之間，其特征在于，所述控制方法包括：在開關周期開始時，所述第一開關管和所述第三開關管導通，所述第二開關管和所述第四開關管關斷，經過第一導通時間，比較電感電流和指令電流的大小；當所述電感電流小于所述指令電流，則所述第一開關管和所述第四開關管導通，所述第二開關管和所述第三開關管關斷，直到電感電流大于等于指令電流，則此開關周期結束，進入下一個開關周期；當所述電感電流大于等于所述指令電流，則所述第一開關管和所述第四開關管關斷，所述第二開關管和所述第三開關管導通，直到電感電流小于等于指令電流，則此開關周期結束，進入下一個開關周期。2.根據權利要求1所述開關電路的控制方法，其特征在于：所述指令電流由輸出反饋信號和基準信號經過誤差放大后得到。3.根據權利要求2所述開關電路的控制方法，其特征在于，所述輸出反饋信號包括：輸出電壓反饋信號、輸出電流反饋信號和輸出功率反饋信號。4.根據權利要求1所述開關電路的控制方法，其特征在于：所述第一導通時間與第一比值和第二比值中較小的值成正比；第一比值為輸出電壓和輸入電壓的比值，第二比值為輸入電壓和輸出電壓的比值。5.一種開關電路的控制電路，所述開關電路包括第一開關管、第二開關管、第三開關管、第四開關管及電感，所述第一開關管和第二開關管串聯，第一開關管和第二開關管的公共端為第一節點，所述第一開關管連接到輸入端，所述第二開關管連接到地，所述第三開關管和第四開關管串聯，第三開關管和第四開關管的公共端為第二節點，所述第三開關管連接到輸出端，所述第四開關管連接到地，所述電感連接于第一節點和第二節點之間，其特征在于，所述控制電路包括：第一比較...

【專利技術屬性】
技術研發人員：徐愛民，張安羊，黃必亮，任遠程，周遜偉，
申請(專利權)人：杰華特微電子杭州有限公司，
類型：發明
國別省市：浙江,33