升降壓變換器和升降壓控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明有關(guān)一種升降壓變換器和升降壓控制方法，尤其涉及一種對輸入電壓進行升壓或降壓調(diào)整來獲得所需的輸出電壓的升降壓變換器和升降壓控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]升降壓變換器可用來產(chǎn)生一恒定的輸出電壓。升降壓變換器的輸入電壓可高于、低于或等于輸出電壓，升降壓變換器可工作于降壓模式、升壓模式及/或升降壓模式。當(dāng)輸入電壓高于輸出電壓時，升降壓變換器被認為處于降壓模式。當(dāng)輸入電壓低于輸出電壓時，升降壓變換器被認為處于升壓模式。當(dāng)輸入電壓大約與輸出電壓相同時，升降壓變換器被認為處于升降壓模式。升降壓模式為升壓模式和降壓模式之間的過渡模式。
[0003]升降壓變換器包括若干開關(guān)，通過調(diào)節(jié)開關(guān)的開斷時間來調(diào)節(jié)輸出電壓。升降壓變換器根據(jù)開關(guān)占空比產(chǎn)生調(diào)制信號來調(diào)節(jié)開關(guān)。升降壓變換器包括誤差控制器，誤差控制器用來產(chǎn)生開關(guān)占空比。降壓模式時，輸出電壓Vout=D*Vin，其中D為開關(guān)占空比，Vin為輸入電壓。升壓模式時，輸出電壓Vout=I/(1-D)*Vin。降壓模式下輸出電壓的表達式中，當(dāng)輸出電壓等于輸入電壓時，開關(guān)占空比D為100%。升壓模式下輸出電壓的表達式中，當(dāng)輸出電壓等于輸入電壓時，開關(guān)占空比D為0%。如此在升壓模式和降壓模式之間過渡時，誤差控制器產(chǎn)生的占空比從100%跳到0%或從0%跳到100%，因此一個誤差控制器很難在模式過渡時平穩(wěn)地控制輸出電壓。
[0004]因此，有必要提供一種升降壓變換器和升降壓控制方法來解決上面提及的技術(shù)問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的一個方面在于提供一種升降壓變換器。該升降壓變換器包括:升降壓變換電路，包括若干開關(guān)；誤差控制器，連接于所述升降壓變換電路，并用來根據(jù)所述升降壓變換電路的輸出電壓和參考電壓之間的差值產(chǎn)生控制信號；及升降壓模式控制器，連接于所述誤差控制器，并用來根據(jù)所述控制信號產(chǎn)生開關(guān)占空比，所述控制信號包括至少三種情形:當(dāng)DC超過閾值時，所述升降壓模式控制器提供升壓控制模式和降壓控制模式的其中之一調(diào)節(jié)所述開關(guān)，其中DC為所述控制信號的一個值；當(dāng)DC未超過且不等于閾值時，所述升降壓模式控制器提供升壓控制模式和降壓控制模式的其中之另一模式調(diào)節(jié)所述開關(guān)；及當(dāng)DC等于閾值時，所述升降壓模式控制器提供升降壓控制模式調(diào)節(jié)所述開關(guān)；其中，所述輸出電壓通過所述開關(guān)占空比進行調(diào)節(jié)。
[0006]本發(fā)明的另一個方面在于提供一種升降壓控制方法。該升降壓控制方法包括:根據(jù)升降壓變換電路的輸出電壓和參考電壓之間的差值產(chǎn)生控制信號；根據(jù)所述控制信號產(chǎn)生開關(guān)占空比，所述控制信號包括至少三種情形:當(dāng)DC超過閾值時，提供升壓控制模式和降壓控制模式的其中之一進行開關(guān)調(diào)節(jié)，其中DC為所述控制信號的一個值；當(dāng)DC未超過且不等于閾值時，提供升壓控制模式和降壓控制模式的其中之另一模式進行開關(guān)調(diào)節(jié)；及當(dāng)DC等于閾值時，提供升降壓控制模式進行開關(guān)調(diào)節(jié)；及通過所述開關(guān)占空比調(diào)節(jié)所述輸出電壓。
[0007]本發(fā)明的升降壓變換器及升降壓控制方法根據(jù)控制信號產(chǎn)生開關(guān)占空比，在控制信號的不同情形下分別以不同的控制模式調(diào)節(jié)開關(guān)，且根據(jù)開關(guān)占空比調(diào)節(jié)輸出電壓。
【附圖說明】
[0008]通過結(jié)合附圖對于本發(fā)明的實施方式進行描述，可以更好地理解本發(fā)明，在附圖中:
[0009]圖1所示為本發(fā)明升降壓變換器的一個實施例的示意圖；
[0010]圖2至圖4所示為圖1所示的升降壓變換器的比較信號、斜波和調(diào)制信號的一個實施例的波形圖；
[0011]圖5至圖7所示為圖1所示的升降壓變換器的比較信號、斜波和調(diào)制信號的另一個實施例的波形圖；
[0012]圖8至圖10所示為圖1所示的升降壓變換器的比較信號、斜波和調(diào)制信號的再一個實施例的波形圖；
[0013]圖11所示為本發(fā)明升降壓變換器的升降壓變換電路的另一個實施例的示意圖；
[0014]圖12至圖14所示為圖11所示的升降壓變換電路的調(diào)制信號的一個實施例的波形圖。
【具體實施方式】
[0015]除非另作定義，此處使用的技術(shù)術(shù)語或者科學(xué)術(shù)語應(yīng)當(dāng)為本發(fā)明所屬領(lǐng)域內(nèi)具有一般技能的人士所理解的通常意義。本發(fā)明專利申請說明書以及權(quán)利要求書中使用的“第一”“第二”以及類似的詞語并不表示任何順序、數(shù)量或者重要性，而只是用來區(qū)分不同的組成部分。同樣，“一個”或者“一”等類似詞語也不表示數(shù)量限制，而是表示存在至少一個。“包括”或者“包含”等類似的詞語意指出現(xiàn)在“包括”或者“包含”前面的元件或者物件涵蓋出現(xiàn)在“包括”或者“包含”后面列舉的元件或者物件及其等同，并不排除其他元件或者物件。“連接”或者“相連”等類似的詞語并非限定于物理的或者機械的連接，而是可以包括電性的連接，不管是直接的還是間接的。
[0016]圖1所示為一個實施例的升降壓變換器200的示意圖。升降壓變換器200包括升降壓變換電路202、誤差控制器204和升降壓模式控制器206。升降壓變換電路202包括若干開關(guān)S1-S4和電感L。電感L具有第一連接端108和第二連接端110。電感L可以是任意類型的電感元件或多個電感元件排列形成的電感組件。
[0017]開關(guān)S1-S4由電感L連接形成H橋電路。第一開關(guān)SI連接于電感L的第一連接端108和電源輸入端112，用來使得電感L的第一連接端108可控制地連接于電源輸入端112。輸入電壓Vin從電源輸入端112輸入。第二開關(guān)S2連接于電感L的第一連接端108并接地，用來使得電管L的第一連接端108可控制地接地。第三開關(guān)S3連接于電感L的第二連接端110并接地，用來使得電管L的第二連接端110可控制地接地。第四開關(guān)S4連接于電感L的第二連接端110和負載輸出端114，用來使得電管L的第二連接端110可控制地連接于負載輸出端114。輸出電壓Vout從負載輸出端114輸出，負載輸出端114可接負載。
[0018]開關(guān)S1-S4可以為電開關(guān)。每一開關(guān)S1-S4可以包括一個或多個場效應(yīng)管(FieldEffect Transistor, FET)、金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管(Metal-Oxide-SemiconductorField Effect Transistor,M0SFET)、雙極結(jié)晶體管(Bipolar Junct1n Transistor,BJT)、絕緣柵門極晶體管(Insulated Gate Bipolar Translator, IGBT)、二極管(D1de)等，或以上元件的任意組合。
[0019]本實施例中，升降壓變換電路202還包括連接于負載輸出端114和地之間的電容Co。電容Co用來濾波輸出電壓Vout。電容Co可以包括一個電容或多個電容組成的任意結(jié)構(gòu)的可用來濾波輸出電壓Vout的電容組。也可附加地使用其他濾波元件。在一些實施例中，電源輸入端112和地之間連接有電容(未圖示)，用來濾波輸入電壓Vin。
[0020]誤差控制器204連接于升降壓變換電路202，并用來根據(jù)升降壓變換電路204的輸出電壓Vout和參考電壓Vref之間的差值產(chǎn)生控制信號。誤差控制器204與負載輸出端114連接，用來接收輸出電壓Vout。在一個實施例中，輸出電壓Vout通過電壓除法器(未圖示)產(chǎn)生反饋電壓給誤差控制器104，誤差控制器104根據(jù)反饋電壓和參考電壓Vref的差值產(chǎn)生控制信號。參考電壓Vref為期望獲得的輸出電壓的值。
[0021]誤差控制器204可以為數(shù)字電路、模擬電路或者兩者的結(jié)合，誤差控制204可以處理數(shù)字信號、模擬信號或者兩者的結(jié)合。例如，在一實施例中，誤差控制器204包括模數(shù)轉(zhuǎn)換器(Analog-to-Digital Converter, ADC),用來將輸出電壓Vout或其他模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號；在一實施例中，誤差控制器204包括數(shù)字或模擬誤差放大器。誤差控制器20