[发明专利]一种同相升降压变换器模式平滑切换的控制系统及方法

说明书

本发明涉及一种同相四管升降压变换器的控制技术，尤其涉及一种同相升降压变换器模式平滑切换的控制系统及方法。本发明原理是将控制电路功率管SC和SB的最小导通时间箝位在t_min，将功率管SA和SD在Buck模式和Boost模式下最大导通时间设定为t_AD0，并且能够实现上述求解的功率管SA和SD同时导通时间为t_AD1的控制，则控制电路实现了平滑的模式切换。本发明所述的控制方法箝位模式切换过程中功率管导通和关断时间，消除死区时间对输出电压的影响，降低系统的纹波，提高系统的稳定性；并且降低了Buck‑Boost模式下的平均电感电流，提高了效率；本控制方法实现简单，可用于任何电压模控制的同相四管Buck‑Boost变换器。

技术领域

本发明涉及一种同相四管升降压变换器的控制技术，尤其涉及一种同相升降压变换器模式平滑切换的控制系统及方法。

背景技术

同相四管升降压变换器能够低成本、高效率地在宽输入电压下适时地升压和降压，被广泛应用于功率放大器、光伏逆变器和移动设备供电中。

为了能够高效率地转换电压，将同相四管升降压变换器的工作模式分为Buck模式、Buck-Boost模式和Boost模式，其中，Buck-Boost模式作为Buck模式和Boost模式的过渡，以减小模式切换过程中产生的尖峰。如图1A所示为现有技术的一种解决模式切换的控制方法电路原理图，其中电容C1、C2和C3为片外电容，SW1和SW2是电感L两端的电压，SA和SC为功率开关管，SB和SD为同步整流功率管。根据输入电压VIN和输出电流要求，控制电路控制片上功率管的导通和关断，调节输出电压VOUT。在控制电路中，输出采样电压V_S和参考电压VREF，作为误差放大器Amp的输入端。误差放大器的输出信号为VC，VC和交叠的斜坡信号VBoost、VBuck通过比较器COM1比较，斜坡信号VBoost和VBuck周期为T_s，输出信号经过驱动电路Driver控制功率管SA、SB、SC和SD导通和关断。

如图1B所示，V_max和V_L为VBoost的最大值和最小值，V_H和V_min为VBuck的最大值和最小值。系统工作在Buck模式下时，误差信号VC只与VBUCK比较；系统工作在Boost模式时，VC只与VBoost比较；系统工作在Buck-Boost模式时，VC同时与VBoost和VBuck比较。当驱动信号VO1为高电平/低电平时，功率管SA导通/关断，同时功率管SB关断/导通；当驱动信号VO2为高电平/低电平时，功率管SD导通/关断，功率管SC关断/导通。

但是，由于功率管死区时间的存在，Buck模式和Boost模式同过渡的Buck-Boost模式切换过程中依然存在电压和电流的跳变，影响系统的稳定性。例如，当系统从Buck模式刚进入Buck-Boost模式，由于控制功率管SD的信号VO2的低电平持续时间低于死区时间，功率管寄生电容充放电不充分，导致功率管SC来不及导通，功率管SD来不及关断，则直流电压转换比保持不变，因而，输出电压跟随输入电压下降；随着输入电压继续降低，当VO2低电平持续时间升高到高于死区时间时，功率管寄生电容充放电超过阈值，功率管SC和SD正常切换，直流电压转换比升高，导致输出电压产生跳变。同理，从Buck-Boost模式切换到Boost模式也是如此。因此，必须消除功率管死区时间对输出电压的影响，以提高输出电压在模式切换过程中的稳定性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种同相升降压变换器模式平滑切换的控制系统及方法，能够消除系统在模式切换过程中功率管死区时间对输出电压的影响，实现平滑模式切换。

本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：