CN104467427B - 一种用于四管Buck-Boost变换器的开关控制电路及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种应用于四管Buck‑Boost变换器的开关控制电路及其控制方法，通过对第一开关和第三开关的导通时刻或关断时刻的控制，使得系统的开关周期为一恒定值，即实现了定频控制，并且可以保证系统工作在恒定关断时间或恒定导通时间，本发明的技术方案相对于现有技术来说，系统稳定性好。

Description

一种用于四管Buck-Boost变换器的开关控制电路及控制方法

技术领域

本发明涉及电力电子领域，更具体地说，涉及一种用于四管Buck-Boost变换器的开关控制电路及控制方法。

背景技术

现有技术中的四管Buck-Boost变换器的功率级电路如图1所示，所述功率级电路接收输入电压VIN，通过功率转换后输出稳定的输出电压信号VOUT，所述四管Buck-Boost变换器包括：电感L1，耦接于输入电压VIN与电感L1的第一端间的第一开关S1，藕接于电感L1的第一端与接地端间的第二开关S2，藕接于电感L1的第二端与接地端间的第三开关S3，以及耦接于电感L1的第二端与稳定输出电压VOUT间的第四开关S4。

其中，第一开关S1和第二开关S2组成Buck桥背，第三开关S3和第四开关S4组成Boost桥背，在输入电压VIN低于输出电压VOUT时，Buck桥背开环工作在最大占空比，Boost桥背闭环升压；在输入电压VIN高于输出电压VOUT时，正好相反。

现有技术中的四管Buck-Boost变换器的开关控制电路根据输入电压和输出电压的大小控制功率级电路的工作模式，然后控制各个开关的开关状态。现有技术中一般采用的是变频的恒定导通或恒定关断时间的控制方法，然而，在变频控制中，电源输入电压和输入电流间的相位角与频率的关系很可能出现分歧现象，引起系统不稳定，而且需实现跟踪的电路元件较多，控制复杂。

发明内容

有鉴于此，本发明提出了一种用于四管Buck-Boost变换器中的开关控制电路及控制方法，采用准定频的恒定导通时间或恒定关断时间的控制方案以消除电路工作不稳定的问题。

依据本发明的一种用于四管Buck-Boost变换器的开关控制电路，所述四管Buck-Boost变换器包括一功率级电路，所述功率级电路包括串联于其输入端和输出端之间的第一开关、电感和第四开关，第二开关的第一端连接于第一开关和电感的公共连接点，第二端接地，第三开关的第一端连接于第四开关和电感的公共连接端，第二端接地，所述开关控制电路包括恒定时间控制电路和PWM控制电路，

所述恒定时间控制电路根据所述第一开关和第三开关的开关信号来产生开关触发信号；

所述PWM控制电路接收所述功率级电路的输入电压信号、输出电压信号和所述开关触发信号以产生四路开关信号来控制所述第一开关至第四开关的开关动作，

并且，在所述开关触发信号变为有效状态时刻，所述PWM控制电路控制所述第一开关和第三开关导通，或者，

在所述开关触发信号变为有效状态时刻，所述PWM控制电路控制所述第一开关和第三开关关断。

进一步的，所述恒定时间控制电路包括第一斩波电路、第二斩波电路、滤波电路和比较电路，

所述第一斩波电路接收第一电压信号和第一开关的开关信号，以产生第一斩波信号，并且，所述第一斩波信号与所述第一开关的关断时间成比例；

所述第二斩波电路接收所述第一电压信号和第三开关的开关信号，以产生第二斩波信号，并且，所述第二斩波信号与所述第三开关的关断时间成比例；

所述滤波电路接收所述第一斩波信号和第二斩波信号，经滤波处理后产生滤波信号；

所述比较电路接收所述滤波信号和第一斜坡信号，以产生比较信号，所述比较信号经单脉冲发生电路处理后输出所述开关触发信号。

进一步的，所述第一斜坡信号由第一斜坡发生电路产生，所述第一斜坡发生电路包括第一受控电流源、第二受控电流源、第一电容和第五开关，

所述第一受控电流源接收第一电流源和第一开关的开关信号，并当所述第一开关为关断状态时，输出第一电流信号；

所述第二受控电流源接收所述第一电流源和第三开关的开关信号，并当所述第三开关为关断状态时，输出所述第一电流信号；

所述第一电容的第一端连接在所述第一受控电流源和第二受控电流源的输出端的公共连接点，第二端接地；

所述第五开关的两个功率端并联在所述第一电容的两端，控制端接收所述开关触发信号。

进一步的，所述恒定时间控制电路包括第一斩波电路、第二斩波电路、滤波电路和比较电路，

所述第一斩波电路接收第一电压信号和第一开关的开关信号，以产生第一斩波信号，并且，所述第一斩波信号与所述第一开关的导通时间成比例；

所述第二斩波电路接收所述第一电压信号和第三开关的关断信号，以产生第二斩波信号，并且，所述第二斩波信号与所述第三开关的导通时间成比例；

所述滤波电路接收所述第一斩波信号和第二斩波信号，经滤波处理后产生滤波信号；

所述比较电路接收所述滤波信号和第一斜坡信号，以产生比较信号，所述比较信号经单脉冲发生电路处理后输出所述开关触发信号。

进一步的，所述第一斜坡信号由第一斜坡发生电路产生，所述第一斜坡发生电路包括第一受控电流源、第二受控电流源、第一电容和第五开关，

所述第一受控电流源接收第一电流源和第一开关的开关信号，并当所述第一开关为导通状态时，输出第一电流信号；

所述第二受控电流源接收所述第一电流源和第三开关的导通信号，并当所述第三开关为导通状态时，，输出所述第一电流信号；

所述第一电容的第一端连接在所述第一受控电流源和第二受控电流源的输出端的公共连接点，第二端接地；

所述第五开关的两个功率端并联在所述第一电容的两端，控制端接收所述开关触发信号。

依据本发明的一种用于四管Buck-Boost变换器的开关控制方法，所述四管Buck-Boost变换器包括一功率级电路，所述功率级电路包括串联于输入端和输出端之间的第一开关、电感L和第四开关，第二开关的第一端连接于第一开关和电感的公共连接点，第二端接地，第三开关的第一端连接于第四开关和电感的公共连接端，第二端接地，包括以下步骤：

根据所述第一开关和第三开关的开关信号来产生开关触发信号；

所述PWM控制电路接收所述功率级电路的输入电压信号、输出电压信号和所述开关触发信号以产生四路开关信号来控制所述第一开关至第四开关的开关动作，

并且，当所述开关触发信号变为有效状态时，所述PWM控制电路控制所述第一开关和第三开关导通，或者，

当所述开关触发信号变为有效状态时，所述PWM控制电路控制所述第一开关和第三开关关断。

优选的，根据所述第一开关和第三开关的导通信号和关断信号来产生所述开关触发信号具体步骤包括：

接收第一电压信号和第一开关的开关信号，以产生第一斩波信号，并且，所述第一斩波信号与所述第一开关的关断时间成比例；

接收所述第一电压信号和第三开关的开关信号，以产生第二斩波信号，并且，所述第二斩波信号与所述第三开关的关断时间成比例；

接收所述第一斩波信号和第二斩波信号，经滤波处理后产生滤波信号；

比较所述滤波信号和第一斜坡信号，以产生比较信号，所述比较信号经单脉冲发生电路处理后输出所述开关触发信号。

进一步的，所述第一斜坡信号的产生步骤具体包括：

接收第一电流源和第一开关的开关信号，并当所述第一开关为关断状态时，输出第一电流信号；

接收所述第一电流源和第三开关的开关信号，并当所述第三开关为关断状态时，输出所述第一电流信号；

通过给第一电容充放电以形成所述第一斜坡信号，其中，所述第一电流信号用以给所述第一电容充电。

优选的，根据所述第一开关和第三开关的导通信号和关断信号来产生所述开关触发信号具体步骤包括：

接收第一电压信号和第一开关的开关信号，以产生第一斩波信号，并且，所述第一斩波信号与所述第一开关的导通时间成比例；

接收所述第一电压信号和第三开关的开关信号，以产生第二斩波信号；并且，所述第一斩波信号与所述第一开关的导通时间成比例；

接收所述第一斩波信号和第二斩波信号，经滤波处理后产生滤波信号；

比较所述滤波信号和第一斜坡信号，以产生比较信号，所述比较信号经单脉冲发生电路处理后输出所述开关触发信号。

进一步的，所述第一斜坡信号产生的步骤具体包括：

接收第一电流源和第一开关的开关信号，并当所述第一开关为导通状态时，输出所述第一电流信号；

接收所述第一电流源和第三开关的开关信号，并当所述第三开关为导通状态时，输出所述第一电流信号；

通过给第一电容充放电以形成所述第一斜坡信号，其中，所述第一电流信号用以给所述第一电容充电。

由上可知，依据本发明的四管Buck-Boost变换器的开关控制电路通过对第一开关和第三开关的导通时刻或关断时刻的控制，使得系统的开关周期为一恒定值，即实现了定频控制。相对于现有技术，本发明的技术方案可实现准定频控制的恒定导通时间或关断时间，系统稳定性好。

附图说明

图1所示为现有技术中的四管Buck-Boost变换器的功率级电路图；

图2所示为依据本发明的四管Buck-Boost变换器的电路框图；

图3A所示为依据本发明的四管Buck-Boost变换器的恒定时间控制电路的第一实施例的具体电路图；

图3B所示为依据本发明的四管Buck-Boost变换器的第一实施例的工作波形图；

图4A所示为依据本发明的四管Buck-Boost变换器的恒定时间控制电路的第二实施例的具体电路图；

图4B所示为依据本发明的四管Buck-Boost变换器的第二实施例的工作波形图；

具体实施方式

以下结合附图对本发明的几个优选实施例进行详细描述，但本发明并不仅仅限于这些实施例。本发明涵盖任何在本发明的精髓和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。为了使公众对本发明有彻底的了解，在以下本发明优选实施例中详细说明了具体的细节，而对本领域技术人员来说没有这些细节的描述也可以完全理解本发明。

参考图2所示为依据本发明的四管Buck-Boost变换器的电路框图，所述四管Buck-Boost变换器包括一功率级电路，所述功率级电路包括串联于输入端和输出端之间的第一开关S1、电感L1和第四开关S4，第二开关S2的第一端连接于第一开关S1和电感L1的公共连接点，第二端接地，第三开关S3的第一端连接于第四开关S4和电感L1的公共连接端，第二端接地，这里，所述第一开关和第三开关为三极管或晶体管，所述第二开关和第四开关为三极管或晶体管或二极管。所述开关控制电路具体包括恒定时间控制电路201和PWM控制电路202，并且，所述恒定时间控制电路201根据所述第一开关S1和第三开关S3的导通信号和关断信号来产生一开关触发信号CLOCK。

所述PWM控制电路202接收所述功率级电路的输入电压信号VIN、输出电压信号VOUT和所述开关触发信号CLOCK以产生四路开关信号V_g1、V_g2、V_g3、V_g4来控制所述第一开关、第二开关、第三开关和第四开关的开关动作，并且，在所述开关触发信号变为有效状态时刻，这里，以高电平表征为有效状态，所述PWM控制电路控制所述第一开关S1和第三开关S3导通，或者，在所述开关触发信号变为有效状态时刻，所述PWM控制电路控制所述第一开关S1和第三开关S3关断。

在本发明中，通过控制第一开关S1和第三开关S3的导通或关断时刻，可以获得一个准定频的恒定关断时间或恒定导通时间控制方式，以下结合附图3A所示恒定时间控制电路的第一实施例的具体电路图来详细阐述本发明准定频的控制方式：

如图3A所示，所述恒定时间控制电路具体包括由第一晶体管Q1和第二晶体管Q2组成的第一斩波电路、由第三晶体管Q3和第四晶体管Q4组成的第二斩波电路、由电阻R_FLT1、电阻R_FLT2和电容C_FLT组成的滤波电路、由第一受控电流源i1、第二受控电流源i2、第一电容C_OSC和第五开关Q5组成的第一斜坡发生电路以及由比较器CMP组成的比较电路。

具体地，所述第一斩波电路和所述第二斩波电路均由P型晶体管和N型晶体管构成一推挽电路结构，其中，所述第一晶体管Q1为P型晶体管，第二晶体管Q2为N型晶体管，第一晶体管Q1和第二晶体管Q2连接在第一电压信号V_OSC和地之间，第一晶体管Q1和第二晶体管Q2的控制端接收所述第一开关的开关信号，当所述第一开关的开关信号为有效状态时，即第一开关导通，图3A中以T_{S1_ON}表征第一开关的导通时间，T_{S1_OFF}表征第一开关的关断时间，下文中第二开关至第四开关的表征方式均相同，所述第二晶体管Q2导通，当所述第一开关关断时，所述第一晶体管Q1导通，因此，所述第一电压信号V_OSC经过所述第一斩波电路斩波后，获得的第一斩波信号V_A的平均值为：

这里，T为开关周期，T_{S1_OFF}为第一开关S1的关断时间，从式(1)中看出，所述第一斩波信号V_A的平均值与所述第一开关的关断时间成正比。

同理，所述第二斩波电路中的第三晶体管Q3和第四晶体管Q4连接在第一电压信号V_OSC和地之间，第三晶体管Q3和第四晶体管Q4的控制端接收所述第三开关的开关信号，当所述第三开关的开关信号为有效状态时，即第三开关导通，所述第四晶体管Q4导通，当所述第三开关关断时，所述第三晶体管Q3导通，因此，所述第一电压信号V_OSC经过所述第一斩波电路斩波后，获得的第二斩波信号V_B的平均值为：

这里，T_{S2_OFF}为第三开关S3的关断时间，从式(2)中看出，所述第二斩波信号V_B的平均值与所述第三开关的关断时间成正比。

然后，所述第一斩波信号V_A和第二斩波信号V_B经滤波电路进行滤波处理，所述如图3A所示，电阻R_FLT1和电阻RF_LT2分别与所述第一斩波信号和第二斩波信号连接，所述第一斩波信号和第二斩波信号经过叠加后进行滤波处理，这里，所述电阻R_FLT1、电阻R_FLT2和电容C_FLT组成一低通滤波器，其带宽远低于开关频率，因此，从短时间看(短时间可认为时间远小于2πR_FLTC_FLT)，经滤波处理后的滤波信号V_N为接近直流电压，其值可近似记为：

将公式(3)经过换算可以得出，第一开关S1和第三开关S3的总关断时间为：

由公式(4)看出，所述第一开关S1和第三开关S3的总关断时间为一固定值，因此，在本发明实施例中的关断时间控制为恒定关断时间控制。

另外，所述开关控制电路还包括由第一受控电流源i1、第二受控电流源i2、第一电容C_OSC和第五开关Q5组成的第一斜坡发生电路，所述第一受控电流源i1接收第一电流源和第一开关的开关信号，并当所述第一开关为关断状态时，输出一第一电流信号I_OSC；所述第二受控电流源i2接收所述第一电流源和第三开关的开关信号，并当所述第三开关为关断状态时，输出所述第一电流信号I_OSC；所述第一电容C_OSC的第一端连接在所述第一受控电流源和第二受控电流源的输出端的公共连接点，第二端接地；所述第五开关Q5的两个功率端并联在所述第一电容C_OSC的两端，控制端接收所述开关触发信号CLOCK。根据上述可知，所述第一受控电流源i1和第二受控电流源i2在第一开关和第三开关的关断时间段(即T_{S1_OFF}和T_{S3_OFF}时段)输出第一电流信号I_OSC，其余时段为零，因此，在所述第一电容C_OSC两端产生的电压信号V_P的最大值为：

参考图3B所示为依据本发明的四管Buck-Boost变换器的工作波形图，当T_{S1_OFF}和T_{S3_OFF}的有效时间段如图3B所示时，所述第一电容C_OSC两端产生的电压信号V_P上升的速率先慢后快。

之后，比较器CMP的正向输入端接收所述滤波信号V_N，反向输入端接收所述第一电容C_OSC两端产生的电压信号V_P，经比较处理，当所述电压信号V_P达到滤波信号V_N时，比较器输出一高电平的信号，所述高电平的信号经一单脉冲发生电路Oneshot后输出所述开关触发信号CLOCK。

继续参考图3B，当开关触发信号CLOCK变为高电平有效状态，则第一开关的开关信号和第三开关的开关信号均变为高电平有效状态，即第一开关和第三开关开始导通。这里，所述开关触发信号CLOCK传输给PWM控制电路202，PWM控制电路202控制所述第一开关和第三开关导通，在本发明实施例中，上述第一开关和第三开关的关断时刻，导通时间段和关断时间段均由PWM控制电路根据输入电压和输出电压的反馈信号来调节控制，PWM控制电路202可以为现有技术中的控制方案，例如专利申请号为201410412307.2中的充放电控制电路的具体实现方案。

其中，当电压信号V_{P_MAX}达到滤波信号V_N时，即V_{P_MAX}＝V_N，则根据公式(3)和公式(5)有：

在公式(6)中，第一电压信号V_OSC为固定值，第一电容C_OSC的容值为固定值，第一电流信号I_OSC为固定值，因此，通过上述的恒定时间控制电路的技术方案，本发明实施例中的开关周期为一固定值，考虑到实际电路中，各参数可能会随着工作环境的变化而变化，所以，其开关周期会有稍微变动，所以本发明为准定频的恒定关断时间控制方案。

参考图4A所示为依据本发明的四管Buck-Boost变换器的恒定时间控制电路的第二实施例的具体电路图；在本实施例中，所述恒定时间控制电路的电路结构与上一实施例的电路图结构均相同，在此不重复阐述，所不同的，在本实施例中，采用的是恒定导通时间控制方案，具体为：所述第一晶体管Q1和第二晶体管Q2的控制端接收所述第一开关的开关信号，当所述第一开关的开关信号为无效状态时，即第一开关关断，所述第二晶体管Q2导通，当所述第一开关导通时，所述第一晶体管Q1导通，因此，所述第一电压信号V_OSC经过所述第一斩波电路斩波后，获得的第一斩波信号V_A的平均值为：

这里，T为开关周期，T_{S1_ON}为第一开关S1的导通时间，从式(7)中看出，所述第一斩波信号V_A的平均值与所述第一开关的导通时间成正比。

同理，第三晶体管Q3和第四晶体管Q4的控制端接收所述第三开关的开关信号，当所述第三开关的开关信号为无效状态时，即第三开关关断，所述第四晶体管Q4导通，当所述第三开关导通时，所述第三晶体管Q3导通，因此，所述第一电压信号V_OSC经过所述第一斩波电路斩波后，获得的第二斩波信号V_B的平均值为：

这里，T_{S3_ON}为第三开关S3的导通时间，从式(8)中看出，所述第二斩波信号V_B的平均值与所述第三开关的导通时间成正比。

然后，所述第一斩波信号V_A和第二斩波信号V_B经滤波电路进行滤波处理，同理，从短时间看(短时间可认为时间远小于2πR_FLTC_FLT)，经滤波处理后的滤波信号V_N为接近直流电压，其值可近似记为：

将公式(9)经过换算可以得出，第一开关S1和第三开关S3的总导通时间为：

由公式(10)看出，所述第一开关S1和第三开关S3的总导通时间为一固定值，因此，在本发明实施例中的导通时间控制为恒定导通时间控制。

在本是实施例中，对于第一斜坡发生电路则有所述第一受控电流源i1接收第一电流源和第一开关的开关信号，并当所述第一开关为导通状态时，输出一第一电流信号I_OSC；所述第二受控电流源i2接收所述第一电流源和第三开关的开关信号，并当所述第三开关为导通状态时，输出所述第一电流信号I_OSC；因此，所述第一受控电流源i1和第二受控电流源i2在第一开关和第三开关的导通时间段(即T_{S1_ON}和T_{S3_ON}时段)输出第一电流信号I_OSC，其余时段为零，参考图4A，因此，在所述第一电容C_OSC两端产生的电压信号V_P的最大值为：

之后，比较器CMP的正向输入端接收所述滤波信号V_N，反向输入端接收所述第一电容C_OSC两端产生的电压信号V_P，经比较处理，当所述电压信号V_P达到滤波信号V_N时，比较器输出一高电平的信号，所述高电平的信号经一单脉冲发生电路Oneshot后输出所述开关触发信号CLOCK。

参考图4B为本实施例的工作波形图，当开关触发信号CLOCK变为高电平有效状态，则第一开关的开关信号和第三开关的开关信号均变为低电平无效状态，即第一开关和第三开关开始关断。

其中，当电压信号V_{P_MAX}达到滤波信号V_N时，即V_{P_MAX}＝V_N，则根据公式(9)和公式(11)有：

由式(12)可见，通过本发明实施例中的开关周期为一固定值，考虑到实际电路中，各参数可能会随着工作环境的变化而变化，所以，其开关周期会有稍微变动，所以本发明为准定频的恒定导通时间控制方案。

本发明实施例还公开了一种用于四管Buck-Boost变换器的开关控制方法，所述四管Buck-Boost变换器包括一功率级电路，所述功率级电路的电路结构如图2所示，所述开关控制方法包括以下步骤：

根据所述第一开关和第三开关的开关信号来产生一开关触发信号；

所述PWM控制电路接收所述功率级电路的输入电压信号、输出电压信号和所述开关触发信号以产生四路开关信号来控制所述第一开关至第四开关的开关动作，并且，当所述开关触发信号变为有效状态时，所述PWM控制电路控制所述第一开关和第三开关导通，或者，当所述开关触发信号变为有效状态时，所述PWM控制电路控制所述第一开关和第三开关关断。

其中，当所述开关触发信号变为有效状态时，所述PWM控制电路控制所述第一开关和第三开关导通为依据本发明的准定频的恒定关断时间控制方案，其具体步骤为：

接收第一电压信号和第一开关的开关信号，以产生第一斩波信号，并且，所述第一斩波信号与所述第一开关的关断时间成比例；

接收所述第一电压信号和第三开关的开关信号，以产生第二斩波信号，并且，所述第二斩波信号与所述第三开关的关断时间成比例；

接收所述第一斩波信号和第二斩波信号，经滤波处理后产生一滤波信号；

比较所述滤波信号和一第一斜坡信号，以产生一比较信号，所述比较信号经一单脉冲发生电路处理后输出所述开关触发信号。

进一步的，所述第一斜坡信号的产生步骤具体包括：

接收第一电流源和第一开关的开关信号，并当所述第一开关为关断状态时，输出一第一电流信号；

接收所述第一电流源和第三开关的开关信号，并当所述第三开关为关断状态时，输出所述第一电流信号；

通过给一第一电容充放电以形成所述第一斜坡信号，其中，所述第一电流信号用以给所述第一电容充电。

其恒定关断时间和准定频的推算公式见上述第一实施例的推算过程。

其中，当所述开关触发信号变为有效状态时，所述PWM控制电路控制所述第一开关和第三开关关断为依据本发明的准定频的恒定导通时间控制方案，其具体步骤为：

接收第一电压信号和第一开关的开关信号，以产生第一斩波信号，并且，所述第一斩波信号与所述第一开关的导通时间成比例；

接收所述第一电压信号和第三开关的开关信号，以产生第二斩波信号；并且，所述第一斩波信号与所述第一开关的导通时间成比例；

接收所述第一斩波信号和第二斩波信号，经滤波处理后产生一滤波信号；

比较所述滤波信号和一第一斜坡信号，以产生一比较信号，所述比较信号经一单脉冲发生电路处理后输出所述开关触发信号。

进一步的，所述第一斜坡信号产生的步骤具体包括：

接收第一电流源和第一开关的开关信号，并当所述第一开关为导通状态时，输出所述第一电流信号；

接收所述第一电流源和第三开关的开关信号，并当所述第三开关为导通状态时，输出所述第一电流信号；

通过给一第一电容充放电以形成所述第一斜坡信号，其中，所述第一电流信号用以给所述第一电容充电。

其恒定导通时间和准定频的推算公式见上述第一实施例的推算过程。

综上所述，依据本发明的应用于四管Buck-Boost变换器的开关控制电路及其控制方法通过对第一开关和第三开关的导通时刻或关断时刻的控制，使得系统的开关周期为一恒定值，即实现了定频控制，并且可以保证系统工作在恒定关断时间或恒定导通时间，本发明的技术方案相对于现有技术来说，系统稳定性好。

以上对依据本发明的优选实施例的一种应用于四管Buck-Boost变换器的开关控制电路及其控制方法进行了详尽描述，本领域普通技术人员据此可以推知其他技术或者结构以及电路布局、元件等均可应用于所述实施例。

依照本发明的实施例如上文所述，这些实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施例。显然，根据以上描述，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地利用本发明以及在本发明基础上的修改使用。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (10)

1.一种用于四管Buck-Boost变换器的开关控制电路，所述四管Buck-Boost变换器包括一功率级电路，所述功率级电路包括串联于其输入端和输出端之间的第一开关、电感和第四开关，第二开关的第一端连接于第一开关和电感的公共连接点，第二端接地，第三开关的第一端连接于第四开关和电感的公共连接端，第二端接地，其特征在于，所述开关控制电路包括恒定时间控制电路和PWM控制电路，

所述恒定时间控制电路根据所述第一开关和第三开关的导通信号和关断信号来产生周期准固定的开关触发信号，来控制所述第一开关和第三开关的导通时刻或者关断时刻，使得开关周期为一准固定值；

所述PWM控制电路接收所述功率级电路的输入电压信号、输出电压信号和所述开关触发信号以产生四路开关信号来控制所述第一开关至第四开关的开关动作；

在所述开关周期内，在所述开关触发信号变为有效状态时刻，所述PWM控制电路根据所述开关触发信号控制所述第一开关和所述第三开关开始导通，经过导通时间段后，所述PWM控制电路控制所述第一开关和所述第三开关分别关断，直至下一开关周期中所述开关触发信号再次变为有效状态时刻，所述PWM控制电路控制所述第一开关和所述第三开关再次导通，以维持所述开关周期为一准固定值，以及所述第一开关和所述第三开关的关断时间段之和为一准固定值；

或者，在所述开关周期内，在所述开关触发信号变为有效状态时刻，所述PWM控制电路根据所述开关触发信号控制所述第一开关和所述第三开关开始关断，经过关断时间段后，所述PWM控制电路控制所述第一开关和所述第三开关分别导通，直至下一开关周期中所述开关触发信号再次变为有效状态时刻，所述PWM控制电路控制所述第一开关和所述第三开关再次关断，并维持所述开关周期为一准固定值，以及所述第一开关和所述第三开关的导通时间段之和为一准固定值。

2.根据权利要求1所述的开关控制电路，其特征在于，所述恒定时间控制电路包括第一斩波电路、第二斩波电路、滤波电路和比较电路，

所述第一斩波电路接收第一电压信号和第一开关的开关信号，以产生第一斩波信号，并且，所述第一斩波信号与所述第一开关的关断时间成比例；

所述第二斩波电路接收所述第一电压信号和第三开关的开关信号，以产生第二斩波信号，并且，所述第二斩波信号与所述第三开关的关断时间成比例；

所述滤波电路接收所述第一斩波信号和第二斩波信号，经滤波处理后产生滤波信号；

所述比较电路接收所述滤波信号和第一斜坡信号，以产生比较信号，所述比较信号经单脉冲发生电路处理后输出所述开关触发信号。

3.根据权利要求2所述的开关控制电路，其特征在于，所述第一斜坡信号由第一斜坡发生电路产生，所述第一斜坡发生电路包括第一受控电流源、第二受控电流源、第一电容和第五开关，

所述第一受控电流源接收第一电流源和第一开关的开关信号，并当所述第一开关为关断状态时，输出第一电流信号；

所述第二受控电流源接收所述第一电流源和第三开关的开关信号，并当所述第三开关为关断状态时，输出所述第一电流信号；

所述第一电容的第一端连接在所述第一受控电流源和第二受控电流源的输出端的公共连接点，第二端接地；

所述第五开关的两个功率端并联在所述第一电容的两端，控制端接收所述开关触发信号。

4.根据权利要求1所述的开关控制电路，其特征在于，所述恒定时间控制电路包括第一斩波电路、第二斩波电路、滤波电路和比较电路，

所述第一斩波电路接收第一电压信号和第一开关的开关信号，以产生第一斩波信号，并且，所述第一斩波信号与所述第一开关的导通时间成比例；

所述第二斩波电路接收所述第一电压信号和第三开关的开关信号，以产生第二斩波信号，并且，所述第二斩波信号与所述第三开关的导通时间成比例；

所述滤波电路接收所述第一斩波信号和第二斩波信号，经滤波处理后产生滤波信号；

所述比较电路接收所述滤波信号和第一斜坡信号，以产生比较信号，所述比较信号经单脉冲发生电路处理后输出所述开关触发信号。

5.根据权利要求4所述的开关控制电路，其特征在于，所述第一斜坡信号由第一斜坡发生电路产生，所述第一斜坡发生电路包括第一受控电流源、第二受控电流源、第一电容和第五开关，

所述第一受控电流源接收第一电流源和第一开关的开关信号，并当所述第一开关为导通状态时，输出第一电流信号；

所述第二受控电流源接收所述第一电流源和第三开关的开关信号，并当所述第三开关为导通状态时，输出所述第一电流信号；

所述第一电容的第一端连接在所述第一受控电流源和第二受控电流源的输出端的公共连接点，第二端接地；

所述第五开关的两个功率端并联在所述第一电容的两端，控制端接收所述开关触发信号。

6.一种用于四管Buck-Boost变换器的开关控制方法，所述四管Buck-Boost变换器包括一功率级电路，所述功率级电路包括串联于输入端和输出端之间的第一开关、电感L和第四开关，第二开关的第一端连接于第一开关和电感的公共连接点，第二端接地，第三开关的第一端连接于第四开关和电感的公共连接端，第二端接地，其特征在于，包括以下步骤：

根据所述第一开关和第三开关的导通时间和关断时间来产生周期准固定的开关触发信号，来控制所述第一开关和第三开关的导通时刻或者关断时刻，使得开关周期为一准固定值；

PWM控制电路接收所述功率级电路的输入电压信号、输出电压信号和所述开关触发信号以产生四路开关信号来控制所述第一开关至第四开关的开关动作，

在所述开关周期内，在所述开关触发信号变为有效状态时刻，所述PWM控制电路根据所述开关触发信号控制所述第一开关和所述第三开关开始导通，经过导通时间段后，所述PWM控制电路控制所述第一开关和所述第三开关分别关断，直至下一开关周期中所述开关触发信号再次变为有效状态时刻，所述PWM控制电路控制所述第一开关和所述第三开关再次导通，以维持所述开关周期为一准固定值，以及所述第一开关和所述第三开关的关断时间段之和为一准固定值；

或者，在所述开关周期内，在所述开关触发信号变为有效状态时刻，所述PWM控制电路根据所述开关触发信号控制所述第一开关和所述第三开关开始关断，经过关断时间段后，所述PWM控制电路控制所述第一开关和所述第三开关分别导通，直至下一开关周期中所述开关触发信号再次变为有效状态时刻，所述PWM控制电路控制所述第一开关和所述第三开关再次关断，并维持所述开关周期为一准固定值，以及所述第一开关和所述第三开关的导通时间段之和为一准固定值。

7.根据权利要求6所述的开关控制方法，其特征在于，根据所述第一开关和第三开关的导通信号和关断信号来产生所述开关触发信号具体步骤包括：

接收第一电压信号和第一开关的开关信号，以产生第一斩波信号，并且，所述第一斩波信号与所述第一开关的关断时间成比例；

接收所述第一电压信号和第三开关的开关信号，以产生第二斩波信号，并且，所述第二斩波信号与所述第三开关的关断时间成比例；

接收所述第一斩波信号和第二斩波信号，经滤波处理后产生滤波信号；

比较所述滤波信号和第一斜坡信号，以产生比较信号，所述比较信号经单脉冲发生电路处理后输出所述开关触发信号。

8.根据权利要求7所述的开关控制方法，其特征在于，所述第一斜坡信号的产生步骤具体包括：

接收第一电流源和第一开关的开关信号，并当所述第一开关为关断状态时，输出第一电流信号；

接收所述第一电流源和第三开关的开关信号，并当所述第三开关为关断状态时，输出所述第一电流信号；

通过给第一电容充放电以形成所述第一斜坡信号，其中，所述第一电流信号用以给所述第一电容充电。

9.根据权利要求6所述的开关控制方法，其特征在于，根据所述第一开关和第三开关的导通信号和关断信号来产生所述开关触发信号具体步骤包括：

接收第一电压信号和第一开关的开关信号，以产生第一斩波信号，并且，所述第一斩波信号与所述第一开关的导通时间成比例；

接收所述第一电压信号和第三开关的开关信号，以产生第二斩波信号；并且，所述第二斩波信号与所述第三开关的导通时间成比例；

接收所述第一斩波信号和第二斩波信号，经滤波处理后产生滤波信号；

比较所述滤波信号和第一斜坡信号，以产生比较信号，所述比较信号经单脉冲发生电路处理后输出所述开关触发信号。

10.根据权利要求9所述的开关控制方法，其特征在于，所述第一斜坡信号产生的步骤具体包括：

接收第一电流源和第一开关的开关信号，并当所述第一开关为导通状态时，输出所述第一电流信号；

接收所述第一电流源和第三开关的开关信号，并当所述第三开关为导通状态时，输出所述第一电流信号；

通过给第一电容充放电以形成所述第一斜坡信号，其中，所述第一电流信号用以给所述第一电容充电。