升压转换器及其控制电路和方法与流程

本发明涉及一种电子电路，更具体地说，本发明涉及一种升压转换器及其控制电路和方法。

背景技术：

1、直流电压转换器通常用于将一个输入电压转化为输出电压。当输出电压高于输入电压时，直流电压转换器为升压(boost)转换器；当输出电压低于输入电压时，直流电压转换器为降压(buck)转换器。但在升压转换器中，某些时刻输入电压可能高于输出电压。例如，在转换器的启动阶段，输出尚未建立；或者负载变化使得输出电压下降。这些时刻，升压转换器的输入电压通常高于输出电压。此时需要有专门的电路对输出电压做调节。升压转换器的这种运行模式叫“向下模式”(down mode)。

2、图1为典型升压转换器100的电路结构示意图。所述升压转换器100包括：输入端口101，接收输入电压vin；输出端口102，提供输出电压vo；开关节点sw；功率上管hs，耦接在开关节点sw和输出端口102之间；功率下管ls，耦接在开关节点sw和参考地之间；电感器l，耦接在开关节点sw和输入端口101之间。通过功率上管hs和功率下管ls的开关切换，所述输入电压vin被转化为输出电压vo。当升压转换器100运行于向下模式时，功率下管ls运行于完全导通和完全断开模式，功率上管hs运行于完全断开和线性导通模式。即当功率下管ls完全导通时，功率上管hs完全断开，输入电压vin经由电感器l和功率下管ls至参考地；当功率下管ls完全断开时，功率上管hs导通但不完全导通，处于可变电阻区，输入电压vin经由电感器l和功率上管hs被传递至输出端口102。

3、然而，这种向下模式的运行，由于功率上管hs一直处于可变电阻区，损耗大，使得效率变低。同时，当输入电压大于输出电压时，电路的运行模式直接从升压模式切换到向下模式，将会导致输出电压的过冲或者下冲，给输出电压的稳定性带来影响。

技术实现思路

1、根据本发明的实施例，提出了一种升压转换器，包括：功率上管和功率下管，具有共同耦接的开关节点，所述开关节点通过电感器接收输入端口的输入电压，通过功率上管将输入电压传递至输出端口，以提供输出电压；控制电路，具有rs触发器和上管处理电路；所述rs触发器响应置位信号和复位信号，产生下管控制信号和上管处理信号；所述上管处理电路响应输入电压、输出电压和上管处理信号，产生上管控制信号；其中：当置位信号对rs触发器起作用时，所述rs触发器响应置位信号，将功率下管完全导通、功率上管完全断开；当复位信号对rs触发器起作用时，所述rs触发器响应复位信号，将功率下管完全断开，并提供上管处理信号至上管处理电路；所述上管处理电路判断输入电压和输出电压的大小，当输入电压大于输出电压时，上管处理电路响应上管处理信号，控制功率上管完全导通设定时长，如果在该设定时长结束之前，rs触发器被置位信号重新置位，上管导通电路将功率上管完全断开；如果在该设定时长结束之后，rs触发器仍未被置位信号重新置位，上管控制模块控制功率上管工作于线性导通模式，直至rs触发器被置位信号重新置位。

2、根据本发明的实施例，还提出了一种用于升压转换器的控制电路，所述升压转换器包括功率上管和功率下管，接收输入电压，提供输出电压，所述控制电路包括：rs触发器，响应置位信号和复位信号，产生下管控制信号和上管处理信号；上管处理电路，响应输入电压、输出电压和上管处理信号，产生上管控制信号；其中：当置位信号对rs触发器起作用时，所述rs触发器响应置位信号，将功率下管完全导通、功率上管完全断开；当复位信号对rs触发器起作用时，所述rs触发器响应复位信号，将功率下管完全断开，并提供上管处理信号至上管处理电路；所述上管处理电路判断输入电压和输出电压的大小，当输入电压大于输出电压时，上管处理电路响应上管处理信号，控制功率上管完全导通设定时长，如果在该设定时长结束之前，rs触发器被置位信号重新置位，上管导通电路将功率上管完全断开；如果在该设定时长结束之后，rs触发器仍未被置位信号重新置位，上管控制模块控制功率上管工作于线性导通模式，直至rs触发器被置位信号重新置位。

3、根据本发明的实施例，还提出了一种用于升压转换器的方法，所述升压转换器包括功率上管和功率下管，接收输入电压，并将其转换为输出电压，所述方法包括：响应置位信号和复位信号，产生下管控制信号和上管处理信号；判断输入电压和输出电压的大小：当输入电压小于输出电压时，响应下管控制信号和上管处理信号，控制功率上管和功率下管运行于完全导通和完全断开模式；当输入电压大于输出电压时，响应上管处理信号、输入电压和输出电压产生导通信号；比较导通信号和上管处理信号高电平的时长：如果导通信号的高电平时长大于上管处理信号的高电平时长，控制功率上管被完全导通的时长为上管处理信号高电平时长，随后将功率上管完全断开；如果导通信号的高电平时长小于上管处理信号的高电平时长，控制功率上管被完全导通的时长为导通信号的高电平时长，随后控制功率上管处于线性导通模式，直至上管导通信号的高电平时长结束。

4、根据本发明各方面的上述升压转换器及其方法，降低了损耗，保证了系统的稳定。

1.一种升压转换器，包括：

2.如权利要求1所述的升压转换器，其中：

3.如权利要求1所述的升压转换器，其中所述上管处理电路包括：

4.如权利要求3所述的升压转换器，其中所述逻辑模块对导通信号和上管处理信号进行逻辑判断：

5.如权利要求1所述的升压转换器，其中所述功率上管被完全导通的设定时长由输入电压和输出电压决定：

6.一种用于升压转换器的控制电路，所述升压转换器包括功率上管和功率下管，接收输入电压，提供输出电压，所述控制电路包括：

7.如权利要求6所述的控制电路，其中所述上管处理电路包括：

8.如权利要求7所述的控制电路，其中所述逻辑模块对导通信号和上管处理信号进行逻辑判断：

9.一种用于升压转换器的方法，所述升压转换器包括功率上管和功率下管，接收输入电压，并将其转换为输出电压，所述方法包括：

10.如权利要求9所述的方法，其中：