升降压开关电路及其控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种电子电路，更具体地说，本发明涉及一种开关电路及其控制方法。
【背景技术】
[0002]升降压开关电路具有升压模式、降压模式和升降压模式三种工作模式。通常情况下，当输入电压高于输出电压时，升降压开关电路工作于降压模式；当输入电压低于输出电压时，升降压开关电路工作于升压模式；当输入电压与输出电压相近时，升降压开关电路工作于升降压模式。
[0003]图1示出了传统的升降压开关电路10。所述升降压开关电路10包括:第一功率开关PA和第二功率开关PB耦接在输入电压Vin和地之间；第三功率开关PC和第四功率开关PD耦接在输出电压Vout和地之间；电感LI耦接在第一功率开关PA和第二功率开关PB的连接点与第三功率开关PC和第四功率开关H)的连接点之间；输出电容Cout耦接在输出电压和地之间；误差放大器101接收表征输出电压Vout的反馈信号Vfb与基准信号Vref，并且输出两者的差值放大信号Vcom;比较器102接收表征降压模式下流过电感LI的电流的电流检测信号Vcsl以及差值放大信号Vcom，输出开关控制信号PWM_1 ;比较器103接收表征升压模式下流过电感LI的电流的电流检测信号Vcs2以及差值放大信号Vcom，输出开关控制信号PWM_2 ;驱动电路104接收开关控制信号PWM_1和开关控制信号PWM_2，输出第一开关控制信号GA、第二开关控制信号GB、第三开关控制信号GC和第四开关控制信号GD分别控制第一功率开关PA、第二功率开关PB、第三功率开关PC和第四功率开关PD。所述第一功率开关PA、第二功率开关PB、第三功率开关PC和第四功率开关H)分别在控制信号GA、GB、GC和GD的控制下有序地导通和关断，以控制输出电压Vout以及流过负载RL的电流。
[0004]在图1所示的升降压开关电路10中，由于各开关的占空比受误差放大信号Vcom控制，因此，误差放大信号Vcom的纹波与噪声将会导致升降压模式下以及各模式切换过程中的输出电压的开关纹波。同时，在轻载情况下，升降压开关电路10的效率较低，并且各模式切换会有较大的迟滞，导致输出电压的纹波较大。此外，图1所示的升降压开关电路10只示出了部分的控制电路。在实际应用中，升降压开关电路10的电路结构十分复杂。
[0005]因此，有需要提出一种电路结构简单，模式切换方便，并且输出电压纹波较小的升降压开关电路。
【发明内容】
[0006]考虑到现有技术的一个或多个技术问题，提出了一种升降压开关电路及其控制方法。
[0007]根据本技术的实施例，提出了一种升降压开关电路，包括:输入端口，接收输入电压；输出端口，提供输出电压；降压开关对，包括串联耦接在输入端口和地之间的第一功率开关和第二功率开关；升压开关对，包括串联親接在输出端口和地之间的第三功率开关和第四功率开关；电感，耦接在降压开关对的连接点和升压开关对的连接点之间；模式选择电路，接收输入电压和输出电压，并且基于输入电压和输出电压的值，所述模式选择电路输出降压使能信号、升压使能信号和升降压使能信号；模式控制电路，接收表征输出电压的反馈信号、基准信号、降压使能信号、升压使能信号和升降压使能信号，基于反馈信号、基准信号、降压使能信号、升压使能信号和升降压使能信号，所述模式控制电路输出第一降压控制信号、第二降压控制信号、第一升压控制信号和第二升压控制信号；以及驱动逻辑电路，接收第一降压控制信号、第二降压控制信号、第一升压控制信号和第二升压控制信号，并且基于第一降压控制信号、第二降压控制信号、第一升压控制信号和第二升压控制信号，所述驱动逻辑电路输出第一开关控制信号、第二开关控制信号、第三开关控制信号和第四开关控制信号分别控制第一功率开关、第二功率开关、第三功率开关和第四功率开关的通断。
[0008]根据本技术的实施例，还提出了一种升降压开关电路的控制电路，所述升降压开关电路包括接收输入电压的输入端口、提供输出电压的输出端口、第一功率开关、第二功率开关、第三功率开关和第四功率开关，所述控制电路包括:模式选择电路，接收输入电压和输出电压，并且基于输入电压和输出电压的值，所述模式选择电路输出降压使能信号、升压使能信号和升降压使能信号；模式控制电路，接收表征输出电压的反馈信号、基准信号、降压使能信号、升压使能信号和升降压使能信号，基于反馈信号、基准信号、降压使能信号、升压使能信号和升降压使能信号，所述模式控制电路输出第一降压控制信号、第二降压控制信号、第一升压控制信号和第二升压控制信号；以及驱动逻辑电路，接收第一降压控制信号、第二降压控制信号、第一升压控制信号和第二升压控制信号，并且基于第一降压控制信号、第二降压控制信号、第一升压控制信号和第二升压控制信号，所述驱动逻辑电路输出第一开关控制信号、第二开关控制信号、第三开关控制信号和第四开关控制信号分别控制第一功率开关、第二功率开关、第三功率开关和第四功率开关的通断。
[0009]根据本技术的实施例，还提出了一种升降压开关电路的控制方法，所述升降压开关电路包括第一功率开关、第二功率开关、第三功率开关和第四功率开关，所述控制方法包括:根据升降压开关电路的输入电压和输出电压的值来确定升降压开关电路的工作模式；若升降压开关电路工作在降压模式下，保持第四功率开关导通，第三功率开关关断，并且当表征输出电压的反馈信号小于基准信号时，导通第一功率开关，同时关断第二功率开关，当第一功率开关导通时长达到预设的第一固定导通时长时，关断第一功率开关，同时导通第二功率开关，直至输出电压的反馈信号再次小于基准信号时，再次导通第一功率开关，同时关断第二功率开关，开始又一个开关周期；若升降压开关电路工作在升压模式下，保持第一功率开关导通，第二功率开关关断，并且当表征输出电压的反馈信号小于基准信号时，导通第三功率开关，同时关断第四功率开关，当第三功率开关导通时长达到预设的第二固定导通时长时，关断第三功率开关，同时导通第四功率开关，直至输出电压的反馈信号再次小于基准信号，再次导通第三功率开关，同时关断第四功率开关，开始又一个开关周期；以及若升降压开关电路工作在升降压模式下，当表征输出电压的反馈信号小于基准信号时，导通第一功率开关，同时关断第二功率开关，此时，第三功率开关关断，第四功率开关导通，从第一功率开关导通时刻开始经过一段预设的延时时间，第三功率开关导通，第四功率开关关断，并且保持该状态为一段预设的第四固定导通时长，当第四固定导通时长结束后，第三功率开关导关断，第四功率开关导通，当第一功率开关的导通时长达到预设的第三固定导通时长时，第一功率开关关断，第二功率开关导通，直至输出电压的反馈信号再次小于基准信号时，第一功率开关导通，第二功率开关关断，开始下一个开关周期。
[0010]根据本技术的实施例，还提出了一种升降压开关电路的控制方法，所述升降压开关电路包括第一功率开关、第二功率开关、第三功率开关和第四功率开关，所述控制方法包括:根据升降压开关电路的输入电压和输出电压的值来确定升降压开关电路的工作模式；若升降压开关电路工作在降压模式下，保持第四功率开关导通，第三功率开关关断，并且当表征输出电压的反馈信号大于基准信号时，关断第一功率开关，同时导通第二功率开关，当第一功率开关关断时长达到预设的第一固定关断时长时，导通第一功率开关，同时关断第二功率开关，直至输出电压的反馈信号再次大于基准信号时，再次关断第一功率开关，同时导通第二功率开关，开始又一个开关周期；若升降压开关电路工作在升压模式下，保持第一功率开关导通，第二功率开关关断，并且当表征输出电压的反馈信号大于基准信号时，关断第三功率开关，同时导通第四功率开关，当第三功率开关关断时长达到预设的第二固定关断时长时，导通第三功率开关，同时关断第四功率开关，直至输出电压的反馈信号再次大于基准信号，再次关断第三功率开关，同时导通第四功率开关，开始又一个开关周期；以及若升降压开关电路工作在升降压模式下，当表征输出电压的反馈信号大于基准信号时，关断第一功率开关，同时导通第二功率开关，随后，关断第三功率开关，导通第四功率开关。当第一功率开关的关断时长达到预设的第三固定关断时长时，导通第一功率开关并且关断第二功率开关，并且当第三功率开关的关断时长达到预设的第四固定关断时长时，导通第三功率开关并且关断第四功率开关。及至输出电压的反馈信号再次大于基准信号时，关断第一功率开关并且导通第二功率开关，开始下一个开关周期。
[0011]根据本发明上述各方面提供的升降压开关电路及其控制方法，电路结构环路简单，模式切换方便，无需用到误差放大器及补偿电路，不仅具有较好的稳定性，并且具有较小的输出电压纹波。
【附图说明】
[0012]为了更好的理解本发明，将根据以下附图对本发明进行详细描述:
[0013]图1示出了传统的升降压开关电路10 ;
[0014]图2示出了根据本发明一实施例的升降压开关电路20的电路结构示意图；
[0015]图3示出了根据本发明一实施例的模式选择电路21的电路结构示意图；
[0016]图4示出了根据本发明一实施例的模式控制电路22的电路结构示意图；
[0017]图5示出了根据本发明一实施例的升降压开关电路20工作于降压模式下的各信号波形图；
[0018]图6示出了根据本发明一实施例的升降压开关电路20工作于升压模式下的各信号波形图；
[0019]图7示出了根据本发明一实施例的升降压开关电路20工作于升降压模式下的各信号波形图；
[0020]图8示出了根据本发明另一实施例的模式控制电路22的电路结构示意图；
[0021]图9示出了根据本发明一实施例的升降压开关电路20工作于降压模式下的各信号波形图；
[0022]图10示出了根据本发明一实施例的升降压开关电路20工作于升压模式下的各信号波形图；
[0023]图11示出了根据本发明一实施例的升降压开关电路20工作于升降压模式下的各信号波形图；图12示出了根据本发明一实施例的驱动逻辑电路23的电路结构示意图；
[0024]图13示出了图12电路与图4电路结合应用时的部分信号的波形示意图；
[0025]图14示出了根据本发明一实施例的升降压开关电路的控制方法100。
[0026]图15示出了根据本发明一实施例的升降压开关电路的控制方法110。
【具体实施方式】
[0027]下面将详细描述本发明的具体实施例，应当注意，这里描述的实施例只用于举例说明，并不用于限制本发明。在以下描述中，为了提供对本发明的透彻理解，阐述了大量特定细节。然而，对于本领域普通技术人员显而易见的是:不必采用这些特定细节来实行本发明。在其他实例中，为了避免混淆本发明，未具体描述公知的电路、材料或方法。
[0028]在整个说明书中，对“ 一个实施例”、“实施例”、“ 一个示例”或“示例”的提及意味着:结合该实施例或示例描述的特定特征、结构或特性被包含在本发明至少一个实施例中。因此，在整个说明书的各个地方出现的短语“在一个实施例中”、“在实施例中”、“一个示例”或“示例”不一定都指同一实施例或示例。此外，可以以任何适当的组合和/或子组合将特定的特征、结构或特性组合在一个或多个实施例或示例中。此外，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的附图都是为了说明的目的，并且附图不一定是按比例绘制的。应当理解，当称元件“连接到”或“耦接到”另一元件时，它可以是直接连接或耦接到另一元件或者可以存在中间元件。相反，当称元件“直接连接到”或“直接耦接到”另一元件时，不存在中间元件。相同的附图标记指示相同的元件。这里使用的术语“和/或”包括一个或多个相关列出的项目的任何和所有组合。
[0029]图2示出了根据本发明一实施例的升降压开关电路20的电路结构示意图。如图2所示，升降压开关电路20包括:输入端口 24，接收输入电压Vin ;输出端口 25，提供输出电压Vout ;降压开关对，包括串联耦接在输入端口 24和地之间的第一功率开关PA和第二功率开关PB ;升压开关对，包括串联耦接在输出端口 25和地之间的第三功率开关PC和第四功率开关H);电感LI，耦接在降压开关对的连接点和升压开关对的连接点之间；模式选择电路21，接收输入电压Vin和输出电压Vout，并且基于输入电压Vin和输出电压Vout的值，所述模式选择电路21输出降压使能信号Buck_en、升压使能信号Boost_en和升降压使能信号Buck-B00St_en ;模式控制电路22，接收表征输出电压Vout的反馈信号Vfb、基准信号Vref、降压使能信号Buck_en、升压使能信号Boost_en和升降压使能