[发明专利]升压降压开关功率变换器、控制电路及模式切换控制单元

说明书

技术领域

本公开的实施例涉及功率变换器，尤其涉及升压降压型开关功率变换器及其模式切换控制电路。

背景技术

升压降压型开关功率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，可以工作在较宽的输入电压变化范围内。因此在电源领域得到了广泛应用。

图1示出了一种常见的升压降压型开关功率变换器中的功率开关的拓扑结构10。该功率开关的拓扑结构10包括四个功率开关SWA、SWB、SWC和SWD。第一功率开关SWA和第二功率开关SWB串联耦接于输入端IN和参考地GND之间，第一功率开关SWA和第二功率开关SWB的公共耦接端形成第一开关节点SW1。第三功率开关SWC和第四功率开关SWD串联耦接于输出端OUT和参考地GND之间，第三功率开关SWC和第四功率开关SWD的公共耦接端形成第二开关节点SW2。第一开关节点SW1和第二开关节点SW2之间耦接电感L。升压降压型开关功率变换器通常还包括控制电路，用于为拓扑结构10中的功率开关SWA、SWB、SWC和SWD的控制端GA、GB、GC和GD提供控制信号，以控制每个开关各自的导通和关断切换，从而将输入电压Vin转换为合适的输出电压Vo。

对于采用图1所示拓扑结构10的升压降压型开关功率变换器，若输入电压Vin高于输出电压Vo，则该升压降压型开关功率变换器工作于降压模式，若输入电压Vin接近或等于输出电压Vo，则该升压降压型开关功率变换器工作于升压-降压模式，若输入电压Vin低于输出电压Vo，则该升压降压型开关功率变换器工作于升压模式。在降压模式，第四功率开关SWD持续保持导通、第三功率开关SWC持续保持关断，第一功率开关SWA和第二功率开关SWB进行互补地导通和关断切换，即：第一功率开关SWA导通时，第二功率开关SWB关断，反之亦然。在升压模式，第一功率开关SWA持续保持导通、第二功率开关SWB持续保持关断，第三功率开关SWC和第四功率开关SWD进行互补地导通和关断切换，即：第三功率开关SWC导通时，第四功率开关SWD关断，反之亦然。在升压-降压模式，第一功率开关SWA和第二功率开关SWB构成第一组开关对，第三功率开关SWC和第四功率开关SWD构成第二组开关对，该第一组开关对和第二组开关对相互独立地进行导通和关断切换。

理论上，基于输入电压Vin和输出电压Vo的相对大小，可以调节升压降压型开关功率变换器选择性地工作于降压模式、升压模式或升压-降压模式，从而达到将输入电压Vin转换为任何合适的输出电压Vo的目的。然而，事实上现有的降压型开关功率变换器并不能实现以上三种工作模式间的平稳切换，并且在从一种工作模式(例如降压模式)切换至另一种工作模式(例如升压-降压模式)时会导致输出电压Vo出现较大的波动尖峰。

发明内容

针对现有技术中的一个或多个问题，本公开的实施例提供一种升压降压型开关功率变换器、用于升压降压型开关功率变换器的模式切换控制单元及控制电路。

在本公开的一个方面，提出了一种模式切换控制单元，用于控制升压降压型开关功率变换器自动在降压模式与升压-降压模式之间、以及升压-降压模式与升压模式之间平稳切换。该升压降压型开关功率变换器可以包括第一功率开关对和第二功率开关对，并且第一功率开关对中的第一功率开关和第二功率开关串联耦接于该升压降压型开关功率变换器的输入端和参考地之间，第一功率开关的导通时间占整个第一功率开关和第二功率开关导通和关断切换周期的比例为降压占空比；第二功率开关对中的第三功率开关和第四功率开关串联耦接于该升压降压型开关功率变换器的输出端和参考地之间，第三功率开关的导通时间占整个第三功率开关和第四功率开关的导通和关断切换周期的比例为升压占空比。