用于四开关升降压变换器的控制电路和控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及开关电源领域，更具体地说，涉及用于四开关升降压变换器的控制电路和控制方法。
【背景技术】
[0002]四开关Buck-boost变换器由于其开关损耗低、输出电压可升可降等优点广泛应用于电力、通信及电子仪器等领域，对其电路开关的优化控制策略也成为当前研究的热点。
[0003]四开关的buck-boost变换器的功率级电路结构如图1所示，包括电感L，耦接于输入电压Vin与所述电感L的第一端LX1间的第一开关TG1，藕接于所述电感L的第一端LX1与接地端GND间的第二开关TG2，藕接于所述电感L的第二端LX2与所述接地端GND间的第三开关TG3，以及耦接于所述电感L的第二端LX2与所述稳定输出电压Vo间的第四开关TG4，负载连接于所述输出电压Vout与所述接地端GND间。该四开关的buck-boost变换器将输入电压(例如，电池电压)Vin变换为稳定的输出电压Vout至负载。一般来说，变换器针对系统的需求会有三种操作模式，例如:降压模式(buck模式)、升压模式(boost模式)以及降压/升压模式(buck-boost模式)。
[0004]现有技术中四开关的buck-boost变换器的控制电路主要根据输入电压和输出电压的大小控制功率级电路工作在哪种模式，导致模式之间的切换突然，从而带来电感电流波动大、输出电压不稳定等问题。
【发明内容】
[0005]有鉴于此，本发明提出了一种用于四开关升降压变换器的控制电路和控制方法，通过将输出电压的反馈信号和采样电压信号进行比较，然后将比较结果、最小导通时间信号和最大导通时间信号进行逻辑运算以获得控制四个开关的开关信号，本发明可以根据输出电压的反馈信号的大小实现变换器在Buck工作模式和Boost工作模式之间的无缝切换，不会对电感电流或输出电压造成很大波动。
[0006]依据本发明实施例的一种用于四开关升降压变换器的控制电路，用以控制四开关升降压变换器输出稳定的输出电压，所述四开关升降压变换器包括:电感，耦接于输入电压与所述电感的第一端间的第一开关，藕接于所述电感的第一端与接地端间的第二开关，藕接于所述电感的第二端与所述接地端间的第三开关，以及耦接于所述电感的第二端与所述变换器输出端之间的第四开关，所述控制电路包括反馈补偿电路、采样电路、Buck开关电路和Boost开关电路，
[0007]所述反馈补偿电路接收所述输出电压的反馈信号和参考电压信号，以产生Buck电压补偿信号和Boost电压补偿信号；
[0008]所述采样电路采样所述第一开关的电流信号，以获得表征所述第一开关电流信号的采样电压信号；
[0009]所述Buck开关电路接收所述Buck电压补偿信号、所述采样电压信号、最小导通时间信号和最大导通时间信号，经逻辑处理后产生Buck开关信号，所述Buck开关信号用以控制所述第一开关和第二开关的开关动作；
[0010]所述Boost开关电路接收Boost电压补偿信号、所述采样电压信号、最小导通时间信号和最大导通时间信号，经逻辑处理后产生Boost开关信号，所述Boost开关信号用以控制所述第三开关和第四开关的开关动作。
[0011]进一步地，所述控制电路还包括叠加电路，所述叠加电路接收所述采样电压信号和一三角波电压信号，经叠加处理后输出一叠加信号，
[0012]所述Buck开关电路接收所述Buck电压补偿信号、所述叠加信号、最小导通时间信号和最大导通时间信号，经逻辑处理后产生Buck开关信号，所述Buck开关信号用以控制所述第一开关和第二开关的开关动作；
[0013]所述Boost开关电路接收Boost电压补偿信号、所述叠加信号、最小导通时间信号和最大导通时间信号，经逻辑处理后产生Boost开关信号，所述Boost开关信号用以控制所述第三开关和第四开关的开关动作。
[0014]进一步地，所述反馈补偿电路包括误差补偿电路和偏置电压电路，
[0015]所述误差补偿电路接收所述输出电压的反馈信号和参考电压信号，产生误差信号，所述误差信号经补偿处理后产生所述Buck电压补偿信号；
[0016]所述偏置电压电路接收所述Buck电压补偿信号，并在所述Buck电压补偿信号基础上减去一偏置电压信号，以获得所述Boost电压补偿信号。
[0017]进一步地，所述Buck开关电路具体包括第一比较电路、第一与门、第一或门和第一触发器，
[0018]所述第一比较电路接收所述Buck电压补偿信号和所述叠加信号，以产生第一比较信号；
[0019]所述第一与门接收所述第一比较信号和所述最小导通时间信号，以产生第一逻辑信号；
[0020]所述第一或门接收所述第一逻辑信号和所述最大导通时间信号，以产生第二逻辑信号；
[0021 ]所述第一触发器接收所述第二逻辑信号和第一时钟信号，以输出所述Buck开关信号。
[0022]进一步地，所述Boost开关电路具体包括第二比较电路、第二与门、第二或门和第二触发器，
[0023]所述第二比较电路接收所述Boost电压补偿信号和所述叠加信号，以产生第二比较信号；
[0024]所述第二与门接收所述第二比较信号和所述最小导通时间信号，以产生第三逻辑信号；
[0025]所述第二或门接收所述第三逻辑信号和所述最大导通时间信号，以产生第四逻辑信号；
[0026]所述第二触发器接收所述第四逻辑信号和第二时钟信号，以输出所述Boost开关信号。
[0027]依据本发明实施例的一种用于四开关升降压变换器的控制方法，用以控制四开关升降压变换器输出稳定的输出电压，所述四开关升降压变换器包括:电感，耦接于输入电压与所述电感的第一端间的第一开关，藕接于所述电感的第一端与接地端间的第二开关，藕接于所述电感的第二端与所述接地端间的第三开关，以及耦接于所述电感的第二端与所述变换器输出端之间的第四开关，包括以下步骤:
[0028]接收所述输出电压的反馈信号和参考电压信号，以产生Buck电压补偿信号和Boost电压补偿信号；
[0029]采样所述第一开关的电流信号，以获得表征所述第一开关电流信号的采样电压信号，所述采样电压信号和一三角波信号叠加，以获得一叠加信号；
[0030]接收所述Buck电压补偿信号、所述叠加信号、最小导通时间信号和最大导通时间信号，经逻辑处理后产生Buck开关信号，所述Buck开关信号用以控制所述第一开关和第二开关的开关动作；
[0031]接收Boost电压补偿信号、所述叠加信号、最小导通时间信号和最大导通时间信号，经逻辑处理后产生Boost开关信号，所述Boost开关信号用以控制所述第三开关和第四开关的开关动作。
[0032]进一步地，包括，
[0033]接收所述输出电压的反馈信号和参考电压信号，产生误差信号，所述误差信号经补偿处理后产生所述Buck电压补偿信号；
[0034]接收所述Buck电压补偿信号，并在所述Buck电压补偿信号基础上减去一偏置电压信号，以获得所述Boost电压补偿信号。
[0035]进一步地，包括，
[0036]接收所述Buck电压补偿信号和所述叠加信号，以产生第一比较信号；
[0037]接收所述第一比较信号和所述最小导通时间信号，以产生第一逻辑信号；
[0038]接收所述第一逻辑信号和所述最大导通时间信号，以产生第二逻辑信号；
[0039]接收所述第二逻辑信号和第一时钟信号，以输出所述Buck开关信号。
[0040]进一步地，包括，
[0041 ]接收所述Boost电压补偿信号和所述叠加信号，以产生第二比较信号；
[0042]接收所述第二比较信号和所述最小导通时间信号，以产生第三逻辑信号；
[0043]接收所述第三逻辑信号和所述最大导通时间信号，以产生第四逻辑信号；
[0044]接收所述第四逻辑信号和第二时钟信号，以输出所述Boost开关信号。
[0045]通过上述的用于四开关升降压变换器的控制电路和控制方法，通过将输出电压的反馈信号和叠加信号进行比较，然后通过两路开关电路分别将比较结果、最小导通时间信号和最大导通时间信号进行逻辑运算以获得控制Buck开关信号和Boost开关信号，Buck开关信号用以控制第一开关和第二开关的开关动作，Boost开关信号用以控制第三开关和第四开关的开关动作，本发明可