[发明专利]四开关升降压变换器的控制电路及优化方法

说明书

本发明公开了一种四开关升降压变换器的控制电路及优化方法，所述控制电路用于实现变换器的单模式软开关控制，主要由压控电流源控制电路、S₄ZVS检测电路、电压环、周期控制电路和驱动信号生成电路组成。所述方法通过优化压控电流源控制电路的转换系数，实现不同工作电压、负载时变换器直接功率传输阶段持续时长的最大化，优化变换效率；并通过设计输入储能阶段及直接功率传输阶段持续时间的最小值，确保轻载时变换器的软开关实现，同时实现负载减小、开关频率自适应降低的控制，从而减小轻载时开关损耗，进一步优化变换器效率。

技术领域

本发明属升降压变换器控制技术领域，特别涉及一种四开关升降压变换器的控制电路及优化方法。

背景技术

四开关升降压变换器，广泛应用于各种电源中，其主要有两种控制策略。一种是多模式控制策略，即根据输入与输出电压的关系，控制变换器工作在升压模式(V_inV_o)、降压模式(V_inV_o)和升降压模式(V_in和V_o接近)，这种方式需要引入滞环以避免在不同工作模式中频繁切换，引起振荡，且多模式运行也会增大控制环路的设计难度，难以兼顾所有工作模式的动态性能。同时，变换器硬开关工作，导致开关频率受限，难以提升系统的功率密度。

第二种是单模式软开关控制策略，即将控制周期分为输入储能阶段、直接功率传输阶段、续流阶段及电流钳位阶段四个阶段，通过调节各阶段持续时间，实现输出电压的调节，可以克服上述技术问题。但现有采用上述控制方法的控制电路存在如下问题：1、输入输出电压相差较大时，第一开关管的关断时刻有可能会早于第四开关管，使变换器在能量传输电感电流峰值处进入电流钳位阶段，增大变换器损耗。2、轻载时定频工作，开关频率高、开关损耗占比高，且可能由于输入储能阶段和直接功率传输阶段持续时间过短，使得开关管无法实现ZVS开通，进一步增大损耗，进而导致变换器效率降低。3、在相同工作电压、负载下，输入储能阶段和直接功率传输阶段持续时间具有多种组合，存在优化空间来提升变换器的转换效率。

发明内容

发明目的：本发明的目的是提出一种四开关升降压变换器的控制电路，通过以使直接功率传输阶段的持续时间尽可能地长为优化目标对控制电路的压控电流源控制电路的转换系数进行优化，优化整个变换器的转换效率。通过对整个控制过程的控制逻辑进行优化，限制输入储能阶段和直接功率传输阶段的持续时间最小值，确保轻载下开关管开通时也能满足ZVS开通条件，降低开关损耗。并避免第一开关管先于第四开关管关断，导致以较大的电流进入电流钳位阶段，进一步降低变换器损耗。

本发明的另一目的是提出一种上述控制电路的优化方法。