一种升降压变换器的控制器的制作方法

本申请涉及一种升降压变换器的控制器。

背景技术：

1、电压转换电路是电子设备不可或缺的重要模块，根据输入电压与输出电压的相对大小，可选择降压式变换器、升压式变换器或升降压式变换器实现电压转换。然而，输入电压在许多应用场景里会随设备负载条件、工作时间等发生变化，使得输入电压与输出电压的相对大小不断变化，升降压式变换器可以对变化的输入电压进行转换并保持输出电压的相对恒定。

2、一种常见的升降压式变换器具有四开关buck-boost拓扑，该拓扑将双开关buck-boost拓扑结构中的两个二极管替换成开关管，通过四个开关管导通和关断的不同组合形式进行能量传输变换，具有输入输出电压极性相同的优点。当输入电压远高于输出电压时，四开关buck-boost变换器工作于降压(buck)模式以实现降压功能。当输入电压远小于输出电压时，四开关buck-boost变换器工作于升压(boost)模式以实现升压功能。若当输入电压接近输出电压时，四开关buck-boost变换器工作于升降压(buck-boost)模式，buck-boost模式是插入到buck模式和boost模式中的过渡模式，能够避免因buck模式直接切换到boost模式而出现的脉冲跳跃及随之而来的系列问题。

3、多种dc-dc变换器控制方法均可用于控制四开关buck-boost变换器，例如脉冲宽度调制(pwm)电压模控制，pwm峰值电流模控制，cot(constant on time，恒定导通时间)控制等等。为了使四开关buck-boost变换器在不同的输入条件下能够稳定输出电压，并尽可能地减小损耗，提高效率，可以对不同控制方式的四开关buck-boost变换器提出各种优化。

技术实现思路

1、本申请的目的在于提供一种升降压变换器的控制器，用于使升降压变换器将输入电压转换为输出电压。该控制器可使该升降压变换器随输入电压的减小依次工作在降压模式、降频降压模式、升压降压模式、降频升压模式和升压模式。或者，该控制器使该升降压变换器随输入电压的增大依次工作在升压模式、降频升压模式、升压降压模式、降频降压模式和降压模式。

2、根据本申请的一个实施例，该控制器包括模式选择电路，该模式选择电路将代表第一功率开关关断时间的第一关断时间侦测信号与第一关断时间阈值进行比较，将代表所述第一功率开关导通时间的第一导通时间侦测信号与第一导通时间阈值比较。当所述第一关断时间侦测信号达到第一关断时间阈值时，该控制器使该升降压变换器工作在降频降压模式，当所述第一导通时间侦测信号达到所述第一导通时间阈值时，该控制器使该升降压变换器工作在升压降压模式。

3、根据本申请的一个实施例，该控制器包括模式选择电路，该模式选择电路将表征第三功率开关导通时间的第二导通时间侦测信号与第二导通时间阈值进行比较，将表征所述第三功率开关关断时间的第二关断时间侦测信号与第二关断时间阈值比较。当所述第二导通时间侦测信号达到第二导通时间阈值时，该控制器使该升降压变换器工作在降频升压模式，当所述第第二关断时间侦测信号达到所述第第二关断时间阈值时，该控制器使该升降压变换器工作在升压降压模式。

技术特征：

1.一种升降压变换器的控制器，用于使升降压变换器将输入电压转换为输出电压，该控制器包括：

2.如权利要求1所述的升降压变换器的控制器，当所述第一关断时间侦测信号达到第一关断时间阈值时，所述模式选择电路输出具有第一状态的导通时间延长信号；当所述第一导通时间侦测信号达到所述第一导通时间阈值时，所述模式选择电路输出具有第一状态的升压降压模式使能信号。

3.如权利要求2所述的升降压变换器的控制器，还包括导通时间控制电路，所述导通时间控制电路的输入端接收输入电压，输出电压以及所述导通时间延长信号，该导通时间控制电路被配置为在其输出端产生处于第一状态的导通时间控制信号以关断所述第一功率开关并导通第二功率开关。

4.如权利要求3所述的升降压变换器的控制器，其中，当所述导通时间延长信号具有所述第一状态时，所述导通时间控制电路被配置为延长产生所述处于第一状态的导通时间控制信号的时间。

5.如权利要求3所述的升降压变换器的控制器，还包括：

6.如权利要求1所述的升降压变换器的控制器，所述第一关断时间阈值为预设的降压模式下允许的所述第一功率开关的最小关断时间。

7.如权利要求6所述的升降压变换器的控制器，当所述升降压变换器的控制器工作在所述降频降压模式时，该升降压变换器的控制器控制所述第一功率开关的关断时间恒为所述第一功率开关的最小关断时间，并控制所述第一功率开关的导通时间随输入电压与输出电压之比的减小而增大。

8.如权利要求7所述的升降压变换器的控制器，当所述升降压变换器的控制器工作在所述降频降压模式时，该升降压变换器的控制器控制所述第一功率开关的导通时间恒大于降压模式时该第一功率开关的导通时间。

9.如权利要求1所述的升降压变换器的控制器，所述第一导通时间阈值为预设的第一功率开关的最大导通时长。

10.如权利要求9所述升降压变换器的控制器，当该控制器使该升降压变换器工作在升压降压模式时，该升降压变换器的控制器控制所述第一功率开关的导通时间恒为所述第一功率开关的最大导通时间。

11.如权利要求1所述的升降压变换器的控制器，所述模式选择电路包括第一关断时间侦测电路和第一脉宽比较电路，所述第一关断时间侦测电路采样所述第一功率开关的关断时间并产生第一关断时间侦测信号，所述第一脉宽比较电路接收所述第一关断时间侦测信号并与所述第一关断时间阈值比较；所述模式选择电路还包括第一导通时间侦测电路和第二脉宽比较电路，所述第一导通时间侦测电路采样所述第一功率开关的导通时间并产生第一导通时间侦测信号，所述第二脉宽比较电路接收所述第一导通时间侦测信号并与所述第一导通时间阈值比较。

12.如权利要求3所述的升降压变换器的控制器，其中导通时间控制电路包括斜坡信号产生电路和电压比较电路，所述斜坡信号产生电路包括第一电流源，第二电路源，第三电流源及电容；第一电流源提供第一充电电流，第二电流源提供第二充电电流，第三电流源提供第三充电电流；所述导通时间控制电路基于导通时间延长信号和降压模式使能信号选择上述多个电流源之一为电容充电。

13.如权利要求12所述的升降压变换器的控制器，其中，第一充电电流大于第二充电电流且第二充电电流大于第三充电电流。

14.如权利要求3所述的升降压变换器的控制器，其中导通时间控制电路包括斜坡信号产生电路，电压比较电路，延时电路和逻辑与电路，其中，

15.如权利要求14所述的升降压变换器的控制器，所述延时电路包括逻辑或电路，反向器和电压比较器，其中，

16.如权利要求3所述的升降压变换器的控制器，其中导通时间控制电路包括斜坡信号产生电路和电压比较电路，其中，

17.如权利要求16所述的升降压变换器的控制器，其中，

18.一种升降压变换器的控制器，该控制器包括：

19.如权利要求18所述的升降压变换器的控制器，当所述第二导通时间侦测信号达到所述第二导通时间阈值时，所述模式选择电路输出具有第一状态的关断时间延长信号；当所述第二关断时间侦测信号达到所述第二关断时间阈值时，所述模式选择电路输出具有第一状态的升压降压模式使能信号。

20.如权利要求18所述的升降压变换器的控制器，还包括关断时间控制电路，在其输入端接收输入电压，输出电压以及关断时间延长信号，该关断时间控制电路被配置为在其输出端产生处于第一状态的关断时间控制信号以导通所述第三功率开关并关断第四功率开关。

21.如权利要求20所述的升降压变换器的控制器，其中，当所述关断时间延长信号具有所述第一状态时，所述关断时间控制电路被配置为延长产生所述产生处于第一状态的关断时间控制信号的时间。

22.如权利要求18所述的升降压变换器的控制器，还包括：

23.如权利要求18所述的升降压变换器的控制器，所述第二导通时间阈值为预设的升压模式下允许的所述第三功率开关的最小导通时间。

24.如权利要求23所述的升降压变换器的控制器，当所述升降压变换器的控制器工作在所述降频升压模式时，该升降压变换器的控制器控制所述第三功率开关的导通时间恒为所述第三功率开关的最小导通时间，并控制所述第三功率开关的关断时间随输入电压与输出电压之比的增大而增大。

25.如权利要求23所述的升降压变换器的控制器，当所述升降压变换器的控制器工作在所述降频升压模式时，该升降压变换器的控制器控制所述第三功率开关的关断时间恒大于升压模式时该第三功率开关的关断时间。

26.如权利要求18所述的升降压变换器的控制器，所述第二关断时间阈值为预设的所述第三功率开关的最大关断时长。

27.如权利要求26所述升降压变换器的控制器，当该控制器使该升降压变换器工作在升压降压模式时，该升降压变换器的控制器控制所述第三功率开关的关断时间恒为所述第三功率开关的最大关断时间。

28.如权利要求18所述的升降压变换器的控制器，所述模式选择电路包括第二导通时间侦测电路和第三脉宽比较电路，所述第二导通时间侦测电路采样所述第三功率开关的导通时间并产生第二导通时间侦测信号，所述第三脉宽比较电路接收所述第二导通时间侦测信号并与所述第二导通时间阈值比较；所述模式选择电路还包括第二关断时间侦测电路和第四脉宽比较电路，所述第二关断时间侦测电路采样所述第三功率开关的关断时间并产生第二关断时间侦测信号，所述第四脉宽比较电路接收所述第二关断时间侦测信号并与所述第二关断时间阈值比较。

29.如权利要求20所述的升降压变换器的控制器，其中关断时间控制电路包括斜坡信号产生电路和电压比较电路，所述斜坡信号产生电路包括第一电流源，第二电路源，第三电流源及电容；第一电流源提供第一充电电流，第二电流源提供第二充电电流，第三电流源提供第三充电电流；所述关断时间控制电路基于关断时间延长信号和升压模式使能信号选择上述多个电流源之一为电容充电。

30.如权利要求29所述的升降压变换器的控制器，其中，第一充电电流大于第二充电电流且第二充电电流大于第三充电电流。

31.如权利要求20所述的升降压变换器的控制器，其中导通时间控制电路包括斜坡信号产生电路，电压比较电路，延时电路和逻辑与电路，其中，

32.如权利要求31所述的升降压变换器的控制器，所述延时电路包括逻辑或电路，反向器和电压比较器，其中，

33.如权利要求20所述的升降压变换器的控制器，其中关断时间控制电路包括斜坡信号产生电路和电压比较电路，其中，

34.如权利要求33所述的升降压变换器的控制器，其中，

35.一种升降压变换器的控制器，用于使升降压变换器将输入电压转换为输出电压，该控制器使该升降压变换器随输入电压的减小依次工作在降压模式、降频降压模式、升压降压模式、降频升压模式和升压模式；或者，

36.如权利要求35所述的升降压变换器的控制器，当所述升降压变换器的控制器工作在所述降频降压模式时，该升降压变换器的控制器控制所述第一功率开关的关断时间恒为所述第一功率开关的最小关断时间，并控制所述第一功率开关的导通时间随输入电压与输出电压之比的减小而增大；

技术总结
本申请请求保护一种升降压变换器的控制器，该控制器用于使升降压变换器将输入电压转换为输出电压。该控制器可使该升降压变换器随输入电压的减小依次工作在降压模式、降频降压模式、升压降压模式、降频升压模式和升压模式。或者，该控制器使该升降压变换器随输入电压的增大依次工作在升压模式、降频升压模式、升压降压模式、降频降压模式和降压模式。

技术研发人员：王锐
受保护的技术使用者：成都芯源系统有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15