Buck-Boost开关变换器的控制电路及控制方法与流程

本发明涉及电子电路，尤其是涉及一种buck-boost开关变换器的控制电路及控制方法。

背景技术：

1、随着消费类电子产品市场的迅速发展，开关变换器也得到了广泛的应用。buck-boost开关变换器可以将输入电压转换为高于、等于或低于该输入电压的输出电压，输入电压变换范围较宽，因此在电源领域得到很大发展。buck-boost开关变换器具有升压boost模式、降压buck模式和升降压buck-boost模式，为了降低功耗，常需要在三种模式之间转换，以减少同时工作的开关数量。在相关技术中，当输入电压接近输出电压的工作区间时，buck-boost模式下的控制方案比较繁琐，电路设计比较复杂，容易在模式切换时产生较大的纹波，且切换效率较低。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种buck-boost开关变换器的控制电路及控制方法，以简化buck-boost模式下的控制过程，减少纹波，进而提升切换效率。

2、本发明提供的一种buck-boost开关变换器的控制电路，该开关变换器包括第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管和电感器，第一开关管和第二开关管串联耦接于该开关变换器的输入端和参考地之间，第三开关管和第四开关管耦接于该开关变换器的参考地和输出端之间，该第一开关管和第二开关管的公共端构成第一开关节点，该第三开关管和第四开关管的公共端构成第二开关节点，电感器耦接在第一节点和第二节点之间。该控制电路包括：电压控制环路，用于接收电压反馈信号和参考电压信号，根据电压反馈信号和参考电压信号产生比较信号，其中，电压反馈信号代表开关变换器的输出电压信号；恒定时间产生电路，用于产生恒定时间控制信号；模式判断电路，用于根据开关变换器的输入电压信号和输出电压信号产生指示信号，其中，指示信号用于指示开关变换器工作在buck模式、boost模式或buck-boost模式；逻辑电路，用于接收比较信号、恒定时间控制信号、指示信号和第一脉冲信号，并对比较信号、恒定时间控制信号、指示信号和第一脉冲信号做逻辑运算产生开关信号，其中，第一脉冲信号具有固定脉冲宽度，且第一脉冲信号的周期和开关变换器的开关周期相同，第一脉冲信号的一个边沿时刻和开关周期结束时刻重叠。其中，在buck模式，开关信号控制第一开关管和第二开关管互补导通、第三开关管常断、第四开关管常通，其中，所述比较信号用于设置第一开关管导通，所述恒定时间控制信号用于设置第一开关管关断；在boost模式，开关信号控制第一开关管常通、第二开关管常断、第三开关管和第四开关管互补导通，其中，所述第一脉冲信号用于设置第三开关管导通，所述比较信号用于设置第三开关管关断；在buck-boost模式，开关信号控制四个开关管按照第一开关管与第三开关管导通、第一开关管与第四开关管导通、第二开关管与第四开关管导通的顺序依次导通。

3、本发明提供的一种开关变换器，开关变换器包括：第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管、电感器和如上述的控制电路。第二开关管与第一开关管互补导通，第四开关管与第三开关管互补导通，第一开关管和第二开关管串联耦接于该开关变换器的输入端和参考地之间，第三开关管和第四开关管耦接于该开关变换器的参考地和输出端之间，该第一开关管和第二开关管的公共端构成第一开关节点，该第三开关管和第四开关管的公共端构成第二开关节点，电感器耦接在第一节点和第二节点之间。控制电路用于产生开关信号，开关信号控制第一开关管、第二开关管、第三开关管和第四开关管的导通和关断时间。

4、本发明提供的一种buck-boost开关变换器的控制方法，该开关变换器包括第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管和电感器，第一开关管和第二开关管串联耦接于该开关变换器的输入端和参考地之间，第三开关管和第四开关管耦接于该开关变换器的参考地和输出端之间，该第一开关管和第二开关管的公共端构成第一开关节点，该第三开关管和第四开关管的公共端构成第二开关节点，电感器耦接在第一节点和第二节点之间。该方法包括：根据电压反馈信号和参考电压信号产生比较信号，其中，电压反馈信号代表开关变换器的输出电压信号；产生恒定时间控制信号；根据开关变换器的输入电压信号和输出电压信号产生输出指示信号，其中，指示信号用于指示开关变换器工作在buck模式、boost模式或buck-boost模式；对比较信号、恒定时间控制信号、指示信号和第一脉冲信号做逻辑运算产生开关信号，其中，第一脉冲信号具有固定脉冲宽度，且第一脉冲信号的周期和开关变换器的开关周期相同，第一脉冲信号的一个边沿时刻和开关周期结束时刻重叠。其中，在buck模式时，开关信号控制第一开关管和第二开关管互补导通、第三开关管常断、第四开关管常通，其中，所述比较信号用于设置第一开关管导通，所述恒定时间控制信号用于设置第一开关管关断；在boost模式时，开关信号控制第一开关管常通、第二开关管常断、第三开关管和第四开关管互补导通，其中，所述第一脉冲信号用于设置第三开关管导通，所述比较信号用于设置第三开关管关断；在buck-boost模式时，开关信号控制四个开关管按照第一开关管与第三开关管导通、第一开关管与第四开关管导通、第二开关管与第四开关管导通的顺序依次导通。

5、本发明提供的buck-boost开关变换器的控制电路及控制方法，该控制电路通过电压控制环路、恒定时间产生电路、模式判断电路和逻辑电路实现了开关变换器在各个模式下的控制方案，不需要额外设计buck-boost模式下的控制电路，降低了电路设计的复杂度，简化了控制过程，在模式切换时不会产生纹波，提升了切换效率。

技术特征：

1.一种buck-boost开关变换器的控制电路，该开关变换器包括第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管和电感器，第一开关管和第二开关管串联耦接于该开关变换器的输入端和参考地之间，第三开关管和第四开关管耦接于该开关变换器的参考地和输出端之间，该第一开关管和第二开关管的公共端构成第一开关节点，该第三开关管和第四开关管的公共端构成第二开关节点，电感器耦接在第一节点和第二节点之间，其特征在于，所述控制电路包括：

2.根据权利要求1所述的控制电路，其特征在于，所述电压控制环路包括：

3.根据权利要求1所述的控制电路，其特征在于，所述电压控制环路还用于接收电流采样信号，所述电压控制环路包括：

4.如权利要求1所述的控制电路，其特征在于，所述第一脉冲信号还用于在buck模式下控制第一开关管具有最小关断时间。

5.如权利要求4所述的控制电路，其特征在于，所述恒定时间产生电路还包括最小关断时间电路，所述最小关断时间电路用于产生所述第一脉冲信号。

6.根据权利要求1所述的控制电路，其特征在于，所述指示信号包括第一指示信号和第二指示信号，所述模式判断电路包括：

7.如权利要求6所述的控制电路，其特征在于，所述开关信号包括第一开关信号、第二开关信号、第三开关信号和第四开关信号，所述逻辑电路包括：

8.根据权利要求7所述的控制电路，其特征在于，所述逻辑电路还包括：

9.根据权利要求8所述的控制电路，其特征在于，当所述开关变换器工作在buck-boost模式时，四个开关管按照第一开关管与第三开关管导通、第一开关管与第四开关管导通、所述第二开关管与所述第四开关管导通，以及所述第一开关管和所述第四开关管导通的顺序依次导通。

10.一种开关变换器，其特征在于，所述开关变换器包括：

11.一种buck-boost开关变换器的控制方法，该开关变换器包括第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管和电感器，第一开关管和第二开关管串联耦接于该开关变换器的输入端和参考地之间，第三开关管和第四开关管耦接于该开关变换器的参考地和输出端之间，该第一开关管和第二开关管的公共端构成第一开关节点，该第三开关管和第四开关管的公共端构成第二开关节点，电感器耦接在第一节点和第二节点之间，其特征在于，所述方法包括：

技术总结本发明提供了一种Buck‑Boost开关变换器的控制电路及控制方法。控制电路中的电压控制环路按电压反馈信号和参考电压信号产生比较信号；恒定时间产生电路产生恒定时间控制信号；模式判断电路按输入电压信号和输出电压信号产生指示信号，以指示开关变换器的工作模式；逻辑电路按比较信号、恒定时间控制信号、指示信号和第一脉冲信号产生开关信号，按不同工作模式控制开关管的通断。该电路通过电压控制环路、恒定时间产生电路、模式判断电路和逻辑电路实现了开关变换器在各个模式下的控制方案，不需要额外设计Buck‑Boost模式下的控制电路，降低了电路设计的复杂度，简化了控制过程，在模式切换时不会产生纹波，提升了切换效率。技术研发人员：王兴蔚受保护的技术使用者：晶艺半导体有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/23