[发明专利]一种开关电路的控制方法、控制电路及开关电路

说明书

本发明公开了一种开关电路的控制方法、控制电路及开关电路。所述开关电路包括第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管及电感，在开关周期开始时，第一开关管和第三开关管导通，第二开关管和第四开关管关断，当电感电流大于第一阈值，则第一开关管和第四开关管关断，第二开关管和第三开关管导通，直到电感电流小于等于第二阈值，则此开关周期结束；当电感电流小于第四阈值，则第一开关管和第四开关管导通，第二开关管和第三开关管关断，直到电感电流大于等于第三阈值，则此开关周期结束。本发明在较宽的输入输出电压范围内具有较高转换效率，并且动态性能优良，可靠性高。

技术领域

本发明涉及电力电子技术领域，具体涉及一种开关电路的控制方法、控制电路及开关电路。

背景技术

四开关管Buck-Boost升降压电路拓扑结构如图1所示。该电路包含Q1、Q2、Q3、Q4四个功率开关管、储能电感L、以及输入端电容Cin，输出端电容Co。开关管Q1和开关管Q2串联，开关管Q1和开关管Q2的公共端为第一节点SW1，开关管Q1连接到输入端，开关管Q2连接到地，输入端通过电容Cin连接到地，开关管Q3和开关管Q4串联，开关管Q3和开关管Q4的公共端为第二节点SW2，开关管Q3连接到输出端，开关管Q4连接到地，输出端通过电容Co连接到地，电感L连接于第一节点SW1和第二节点SW2之间。

当输入电压V_IN比输出电压V_O大一定值时，此电路工作在Buck降压模式，开关管Q1、Q2工作在高频开关状态，开关管Q3管常导通，开关管Q4管常关闭；当输入电压V_IN比输出电压V_O小一定值时，此电路工作在Boost升压模式，开关管Q3，开关管Q4工作在高频开关状态，开关管Q1管常导通，开关管Q2管常关闭；当V_IN与V_O接近时，此电路工作在Buck-Boost升降压模式，开关管Q1、Q2、Q3、Q4均处于高频开关状态。

不同的控制策略针对三种工作模式(Buck、Boost、Buck-Boost)的切换条件和控制方法不同，工作于Buck-Boost升降压模式的工作条件也不同。由于Buck、Boost这两种工作模式的效率较高，因此希望Buck-Boost升降压模式的工作区间越窄越好。

一种现有的控制方法为控制电路采样输入电压V_IN和输出电压V_O，根据V_IN和V_O的电压区分三种工作模式：

V_O≤V_IN-Vth1时，电路工作在Buck降压模式；

V_O≥V_IN+Vth2时，电路工作在Boost升压模式；

V_IN-Vth1V_OV_IN+Vth2，电路工作在Buck-Boost升降压模式；

其中，Vth1和Vth2为电压阈值。

该控制方法根据输入输出电压的大小关系区别三种工作模式。为了使输出电压稳定，通常需要设置较宽的Buck-Boost升降压模式的工作区间，降低了系统的平均效率。

另一种现有的控制方法如图2(a)所示，控制电路通过采样电阻R01、R02采样输出电压V_O，得到的采样电压FB通过运算放大器U00与内部基准信号Vref比较，输出补偿信号Vc，补偿信号Vc与时钟电路U01产生的两个载波信号输入到比较电路U02的输入端，比较电路U02产生4个管子的驱动信号PWM。时钟电路U01产生的两个载波信号如图2(b)所示，为锯齿波信号，当补偿信号Vc落在区域1(灰色部分)时，开关管Q1、Q4导通；当补偿信号Vc落在区域2(白色部分)时，开关管Q1、Q3导通；当补偿信号Vc落在区域3(斜线部分)时，开关管Q2、Q3导通。即