[发明专利]升降压变换器及其控制器和控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及电子电路，尤其涉及升降压变换器及其控制器和控制方法。

背景技术

随着消费类电子产品市场的迅速发展，便携式电子产品不断向小型化、轻型化转变，产品的体积变小使得其电池的体积和容量也随之减小。这就要求尽可能地提高此类产品供电模块的转换效率，减小功耗，并使其能在较宽的电池电压变化范围内提供稳定的输出电压，以便延长电池的使用时间。能在宽输入范围下工作的升降压变换器被广泛用于此类场合。

图1是传统四开关升降压变换器的电路原理图。该升降压变换器将输入电压VIN转换为输出电压VOUT，包括开关管S1～S4、电感器L以及输出电容器C。当开关管S1、S3导通，开关管S2、S4关断时，电感器L储存能量。当开关管S1、S3关断，开关管S2、S4导通时，电感器L储存的能量被提供至负载。由于四个开关管S1～S4均持续工作，传统升降压变换器的功率损耗较大。

为了降低功耗，可以根据输入输出电压的不同关系采用不同的工作模式，以减少同时工作的开关数量。当输入电压VIN小于输出电压VOUT时，升降压变换器工作于升压模式，开关管S1恒定导通，开关管S2恒定关断，开关管S3和S4通过脉冲宽度调制进行控制。当输入电压VIN大于输出电压VOUT时，升降压变换器工作于降压模式，开关管S4恒定导通，开关管S3恒定关断，开关管S1和S2通过脉冲宽度调制进行控制。

然而，根据输入输出电压关系来判断工作模式，使得控制回路与电压反馈回路之间的关系复杂，加大了系统设计和测试的难度。此外，不同工作模式之间的转换，也会引起各电路参数(例如电压、电流、占空比)的突变，输出电压VOUT上可能会出现跳变尖峰。

发明内容

根据本发明实施例的一种升降压变换器的控制器，该升降压变换器将输入电压转换为输出电压，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，该控制器包括：时钟产生电路，产生周期性的时钟信号；误差放大电路，具有第一输入端、第二输入端和输出端，其中第一输入端接收参考信号，第二输入端接收代表输出电压的反馈信号，误差放大电路基于参考信号和反馈信号，在输出端产生补偿信号；比较电路，具有第一输入端、第二输入端和输出端，其中第一输入端接收代表流过电感器电流的电流采样信号，第二输入端耦接至误差放大电路的输出端以接收补偿信号，比较电路将电流采样信号与补偿信号进行比较，在输出端产生复位信号；比例采样电路，具有第一输入端、第二输入端、第三输入端和输出端，其中第一输入端接收电流采样信号，第二输入端耦接至误差放大电路的输出端以接收补偿信号，第三输入端耦接至时钟产生电路以接收时钟信号，比例采样电路基于时钟信号，对电流采样信号与补偿信号之差进行采样，在输出端产生比例采样信号；逻辑电路，具有第一输入端、第二输入端和输出端，其中第一输入端耦接至时钟产生电路以接收时钟信号，第二输入端耦接至比较电路的输出端以接收复位信号，逻辑电路基于时钟信号和复位信号，在输出端产生逻辑控制信号；脉冲宽度增大电路，具有第一输入端、第二输入端和输出端，其中第一输入端耦接至逻辑电路的输出端以接收逻辑控制信号，第二输入端耦接至比例采样电路的输出端以接收比例采样信号，脉冲宽度增大电路基于逻辑控制信号和比例采样信号，在输出端产生和值控制信号，其中脉冲宽度增大电路将逻辑控制信号的脉冲宽度增大一调制值，以产生和值控制信号的脉冲宽度，该调制值受比例采样信号调节；第一驱动电路，具有输入端、第一输出端和第二输出端，其中输入端耦接至脉冲宽度增大电路的输出端以接收和值控制信号，第一驱动电路基于和值控制信号，在第一输出端和第二输出端分别产生第一驱动信号和第二驱动信号，以控制第一开关管和第二开关管；以及第二驱动电路，具有输入端、第一输出端和第二输出端，其中输入端耦接至逻辑电路的输出端以接收逻辑控制信号，第二驱动电路基于逻辑控制信号，在第一输出端和第二输出端分别产生第三驱动信号和第四驱动信号，以控制第三开关管和第四开关管。

根据本发明实施例的一种升降压变换器，包括如前所述的控制器。