CN106026653B - 具有斜坡补偿的升降压变换器及其控制器和控制方法 - Google Patents
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Abstract
公开了升降压变换器及其控制器和控制方法。该控制方法包括：对第一开关节点的电压进行滤波，产生第一斜坡信号和第一平均信号；对第二开关节点的电压进行滤波，产生第二斜坡信号和第二平均信号；基于代表输出电压的反馈信号、参考信号、第一斜坡信号、第一平均信号、第二斜坡信号和第二平均信号产生比较信号，以导通第一和第三晶体管并关断第二和第四晶体管；检测第一晶体管的导通时间是否达到第一时间阈值，当第一晶体管的导通时间达到第一时间阈值，关断第一晶体管并导通第二晶体管；以及检测第三晶体管的导通时间是否达到第二时间阈值，当第三晶体管的导通时间达到第二时间阈值，关断第三晶体管并导通第四晶体管。
Description
技术领域
本发明涉及电子电路，尤其涉及升降压变换器及其控制器和控制方法。
背景技术
随着消费类电子产品市场的迅速发展，便携式电子产品不断向小型化、轻型化转变，产品的体积变小使得其电池的体积和容量也随之减小。这就要求尽可能地提高此类产品供电模块的转换效率，减小功耗，并使其能在较宽的电池电压变化范围内提供稳定的输出电压，以便延长电池的使用时间。能在宽输入范围下工作的升降压变换器被广泛用于此类场合。
图1是传统四开关升降压变换器的电路原理图。该升降压变换器将输入电压VIN转换为输出电压VOUT，包括晶体管S1～S4、电感器L以及输出电容器COUT。当晶体管S1、S3导通，晶体管S2、S4关断时，电感器L储存能量。当晶体管S1、S3关断，晶体管S2、S4导通时，电感器L储存的能量被提供至负载。由于四个晶体管S1～S4均持续工作，传统升降压变换器的功率损耗较大。
为了降低功耗，可以引入不同的工作模式，例如升压模式、降压模式和升降压模式，以减少同时工作的开关数量。然而，如何维持系统在各模式下的稳定工作，成为了一项挑战。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供工作稳定且结构简单的升降压变换器及其控制器和控制方法。
根据本发明实施例的一种升降压变换器的控制方法，其中该升降压变换器包括耦接在输入电压与第一开关节点之间的第一晶体管、耦接在第一开关节点与参考地之间的第二晶体管、耦接在第二开关节点与参考地之间的第三晶体管、耦接在第二开关节点与输出电压之间的第四晶体管、以及耦接在第一开关节点与第二开关节点之间的电感器。该控制方法包括：对第一开关节点的电压进行分压与滤波，产生第一斜坡信号；对第一斜坡信号进行进一步滤波，产生第一平均信号；对第二开关节点的电压进行分压与滤波，产生第二斜坡信号；对第二斜坡信号进行进一步滤波，产生第二平均信号；基于代表输出电压的反馈信号、参考信号、第一斜坡信号、第一平均信号、第二斜坡信号和第二平均信号产生比较信号，以导通第一和第三晶体管并关断第二和第四晶体管；检测第一晶体管的导通时间是否达到第一时间阈值，当第一晶体管的导通时间达到第一时间阈值，关断第一晶体管并导通第二晶体管；以及检测第三晶体管的导通时间是否达到第二时间阈值，当第三晶体管的导通时间达到第二时间阈值，关断第三晶体管并导通第四晶体管。
根据本发明实施例的一种升降压变换器的控制器，其中该升降压变换器包括耦接在输入电压与第一开关节点之间的第一晶体管、耦接在第一开关节点与参考地之间的第二晶体管、耦接在第二开关节点与参考地之间的第三晶体管、耦接在第二开关节点与输出电压之间的第四晶体管、以及耦接在第一开关节点与第二开关节点之间的电感器。该控制器包括：第一分压电路，耦接至第一开关节点，对第一开关节点的电压进行分压，产生第一分压信号；第一滤波电路，耦接至第一分压电路，对第一分压信号进行滤波，产生第一斜坡信号；第二滤波电路，耦接至第一滤波电路，对第一斜坡信号进行滤波，产生第一平均信号；第二分压电路，耦接至第二开关节点，对第二开关节点的电压进行分压，产生第二分压信号；第三滤波电路，耦接至第二分压电路，对第二分压信号进行滤波，产生第二斜坡信号；第四滤波电路，耦接至第三滤波电路，对第二斜坡信号进行滤波，产生第二平均信号；比较电路，耦接至第一至第四滤波电路，基于第一斜坡信号、第一平均信号、第二斜坡信号、第二平均信号、代表输出电压的反馈信号、以及参考信号，产生比较信号；第一导通时间控制电路，耦接至比较电路，基于比较信号，将第一晶体管在一个开关周期内的导通时间与第一时间阈值进行比较，产生第一导通时间控制信号；第二导通时间控制电路，耦接至比较电路，基于比较信号，将第三晶体管在一个开关周期内的导通时间与第二时间阈值进行比较，产生第二导通时间控制信号；第一逻辑电路，耦接至比较电路和第一导通时间控制电路，基于比较信号和第一导通时间控制信号，产生第一控制信号；第二逻辑电路，耦接至比较电路和第二导通时间控制电路，基于比较信号和第二导通时间控制信号，产生第二控制信号；第一驱动电路，耦接至第一逻辑电路，基于第一控制信号产生第一驱动信号和第二驱动信号以控制第一晶体管和第二晶体管；以及第二驱动电路，耦接至第二逻辑电路，基于第二控制信号产生第三驱动信号和第四驱动信号以控制第三晶体管和第四晶体管。
根据本发明实施例的一种升降压变换器，包括：第一晶体管，具有第一端、第二端和控制端，其中第一端接收输入电压；第二晶体管，具有第一端、第二端和控制端，其中第一端耦接至第一晶体管的第二端并形成第一开关节点，第二端接参考地；第三晶体管，具有第一端、第二端和控制端，其中第二端耦接至参考地；第四晶体管，具有第一端、第二端和控制端，其中第一端耦接至第三晶体管的第一端并形成第二开关节点，第二端提供输出电压；电感器，耦接在第一开关节点与第二开关节点之间；输出电容器，耦接在第四晶体管的第二端与参考地之间；反馈电路，具有输入端和输出端，其中输入端耦接至第四晶体管的第二端以接收输出电压，反馈电路基于输出电压，在输出端产生代表输出电压的反馈信号；以及如前所述的控制器。
根据本发明的实施例，基于第一开关节点和第二开关节点的电压产生斜坡补偿，有效保证了升降压变换器在各模式下的稳定工作，增强了系统的可靠性。
附图说明
图1为传统四开关升降压变换器的电路原理图；
图2为根据本发明实施例的升降压变换器200的示意性框图；
图3A和3B为根据本发明实施例的斜坡补偿产生电路的电路原理图；
图4为根据本发明一实施例的图2升降压变换器200的工作状态图；
图5A-5C为根据本发明实施例的图2所示斜坡产生电路在不同工作模式下的波形图；
图6为根据本发明实施例的图2所示升降压变换器200的工作流程图；
图7为根据本发明实施例的升降压变换器300的示意性框图；
图8为根据本发明实施例的升降压变换器400的示意性框图。
具体实施方式
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。
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。
图2为根据本发明一实施例的升降压变换器200的示意性框图。该升降压变换器200包括晶体管S1～S4、电感器L、输出电容器COUT、误差放大器EA、比较器COM1、电流采样电路201、反馈电路202、第一导通时间控制电路203、第一逻辑电路204、第一驱动电路205、第二导通时间控制电路206、第二逻辑电路207、第二驱动电路208、第一分压电路209、第一滤波电路210、第二滤波电路211、第二分压电路212、第三滤波电路213以及第四滤波电路214。晶体管S1具有第一端、第二端和控制端，其中第一端接收输入电压VIN。晶体管S2具有第一端、第二端和控制端，其中第一端耦接至晶体管S1的第二端并形成第一开关节点SW1，第二端接地。晶体管S3具有第一端、第二端和控制端，其中第二端接地。晶体管S4具有第一端、第二端和控制端，其中第一端耦接至晶体管S3的第一端并形成第二开关节点SW2，第二端提供输出电压VOUT。电感器L耦接在开关节点SW1与SW2之间。输出电容器COUT耦接在晶体管S4的第二端和地之间。晶体管S1～S4可以是任何可控半导体开关器件，例如金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)、绝缘栅双极晶体管(IGBT)等。
电流采样电路201采样流过电感器L的电流，产生电流采样信号ISENSE。上述采样可以通过采样电阻器、采样放大器、电流互感器或电流镜等方式实现。而且，电流采样电路201也可以通过采样流过各晶体管(例如晶体管S4)的电流来估算流过电感器L的电流并获取电流采样信号ISENSE。反馈电路202具有输入端和输出端，其中输入端耦接至晶体管S4的第二端以接收输出电压VOUT，反馈电路202采样输出电压VOUT，在输出端产生代表输出电压VOUT的反馈信号FB。
误差放大器EA具有同相输入端、反相输入端和输出端，其中同相输入端接收参考信号VREF，反相输入端耦接至反馈电路202的输出端。误差放大器EA基于参考信号VREF和反馈信号FB，在输出端产生补偿信号COMP。一般地，在误差放大器EA的输出端与参考地之间设置有类似图2中所示的由电阻器与电容器组成的补偿网络。虽然图2所示实施例采用了误差放大器EA，但本领域技术人员可知，其他合适的模拟或者数字电路也同样适用，只要其能实现误差放大功能即可。
第一分压电路209耦接至第一开关节点SW1，对第一开关节点SW1的电压进行分压，产生第一分压信号SW1_div。第一滤波电路210耦接至第一分压电路209，对第一分压信号SW1_div进行滤波，产生具有类似三角波形状的第一斜坡信号SW1_ramp。第二滤波电路211耦接至第一滤波电路210，对第一斜坡信号SW1_ramp进行进一步滤波，产生具有基本稳定电平的第一平均信号SW1_avg。
相类似地，第二分压电路212耦接至第二开关节点SW2，对第二开关节点SW2的电压进行分压，产生第二分压信号SW2_div。第三滤波电路213耦接至第二分压电路212，对第二分压信号SW2_div进行滤波，产生具有类似三角波形状的第二斜坡信号SW2_ramp。第四滤波电路214耦接至第三滤波电路213，对第二斜坡信号SW2_ramp进行进一步滤波，产生具有基本稳定电平的第二平均信号SW2_avg。
自图3A和3B所示的实施例可以看出，分压电路209和212可以采用电阻分压器实现，而滤波电路210、211、213、214可以由RC滤波电路组成，只需根据需要调节其中的电阻值与电容值即可。此外，分压电路209和212并非必需，而可以根据实际应用情况被省略。
比较器COM1具有第一输入端、第二输入端、第三输入端、第四输入端、第五输入端、第六输入端和输出端，其中第一输入端耦接至误差放大器EA的输出端以接收补偿信号COMP，第二输入端耦接至电流采样电路201的输出端以接收电流采样信号ISENSE，第三输入端耦接至第二滤波电路211以接收第一平均信号SW1_avg，第四输入端耦接至第一滤波电路210以接收第一斜坡信号SW1_ramp，第五输入端耦接至第三滤波电路213以接收第二斜坡信号SW2_ramp，第六输入端耦接至第四滤波电路214以接收第二平均信号SW2_avg。比较器COM1将电流采样信号ISENSE同第一斜坡信号SW1_ramp、第二平均信号SW2_avg之和(ISENSE+SW1_ramp+SW2_avg)与补偿信号COMP同第一平均信号SW1_avg、第二斜坡信号SW2_ramp之和(COMP+SW1_avg+SW2_ramp)进行比较，在输出端产生比较信号SET。为了简化之后的叙述，比较器COM1可以被视为将电流采样信号ISENSE与等效斜坡信号RAMP之和同补偿信号COMP比较，其中：
RAMP＝SW1_ramp-SW1_avg+SW2_avg-SW2_ramp (1)
显而易见地，比较器COM1可由其他能实现比较功能的模拟或者数字电路所替代。
第一导通时间控制电路203具有输入端和输出端，其中输入端耦接至比较器COM1的输出端。第一导通时间控制电路203基于比较信号SET，将晶体管S1在一个开关周期内的导通时间与第一时间阈值Ton1进行比较，在输出端产生第一导通时间控制信号COT1。在一个实施例中，第一时间阈值Ton1与输出电压VOUT成正比，且与输入电压VIN成反比，可以表示为：
其中Tperiod代表期望获得的开关周期。
第二导通时间控制电路206具有输入端和输出端，其中输入端耦接至比较器COM1的输出端。第二导通时间控制电路206基于比较信号SET，将晶体管S3在一个开关周期内的导通时间与第二时间阈值Ton2进行比较，在输出端产生第二导通时间控制信号COT。在一个实施例中，第二时间阈值Ton2与输出电压VOUT与输入电压VIN之差成正比，且与输出电压VOUT成反比，可以表示为；
第一逻辑电路204具有第一输入端、第二输入端和输出端，其中第一输入瑞耦接至比较器COM1的输出端，第二输入端耦接至第一导通时间控制电路203的输出端。第一逻辑电路204基于比较信号SET和第一导通时间控制信号COT1，在输出端产生第一控制信号CTRL1。在一个实施例中，第一逻辑电路204包括如图2所示的RS触发器FF1。
第二逻辑电路207具有第一输入端、第二输入端和输出端，其中第一输入瑞耦接至比较器COM1的输出端，第二输入端耦接至第二导通时间控制电路206的输出端。第二逻辑电路207基于比较信号SET和第二导通时间控制信号COT2，在输出端产生第二控制信号CTRL2。在一个实施例中，第二逻辑电路207包括如图2所示的RS触发器FF2。
第一驱动电路205耦接至第一逻辑电路204的输出端，基于第一控制信号CTRL1产生驱动信号DRV1和DRV2以分别控制晶体管S1和S2。一般地，驱动信号DRV1与DRV2互补。为了避免晶体管S1和S2直通，第一驱动电路205通常包括死区时间控制电路，以在驱动信号DRV1与DRV2之间引入死区时间。
第二驱动电路208耦接至第二逻辑电路207的输出端，基于第二控制信号CTRL2产生驱动信号DRV3和DRV4以分别控制晶体管S3和S4。一般地，驱动信号DRV3与DRV4互补。与第一驱动电路205类似，第二驱动电路208通常也包括死区时间控制电路，以在驱动信号DRV3与DRV4之间引入死区时间。
根据图2可知，当电流采样信号ISENSE与等效斜坡信号RAMP之和减小至小于补偿信号COMP时，触发器FF1和FF2均被置位。晶体管S1、S3导通，而晶体管S2、S4关断。当晶体管S1的导通时间达到第一时间阈值Ton1，触发器FF1被复位，以关断晶体管S1并导通晶体管S2。类似地，当晶体管S3的导通时间达到第二时间阈值Ton2，触发器FF2被复位，以关断晶体管S3并导通晶体管S4。以上过程不断重复，从而实现对输出电压VOUT的调节。
当输出电压VOUT小于输入电压VIN时，根据等式(3)可知，此时第二时间阈值Ton2小于零。在第二导通时间控制电路206的作用下，晶体管S3的导通时间等于零，也是是说，由于触发器FF2为复位优先，晶体管S3根本无法导通而保持关断。此时，晶体管S3恒断，而晶体管S4恒通，晶体管S1和S2受第一导通时间控制电路203调节，升降压变换器200工作于降压模式。
当输出电压VOUT大于输入电压VIN时，根据等式(2)可知，此时第一时间阈值Ton1大于Tperiod。而由图2可以看出，升降压变换器200的实际开关周期Ts与反馈信号FB有关，由比较信号SET决定。若第一时间阈值Ton1大于实际开关周期Ts，在第一导通时间控制电路203的作用下，晶体管S1的导通时间将等于开关周期Ts，也是是说，由于晶体管S1的导通时间无法到达第一时间阈值Ton1，晶体管S1将不会关断而保持导通。此时，晶体管S1恒通，而晶体管S2恒断，晶体管S3和S4受第二导通时间控制电路206调节，升降压变换器200工作于升压模式。
以下结合图4对升降压变换器200的工作状态作进一步描述。如图4所示，升降压变换器200可以工作于7个状态，分别为降压状态1-2、升压状态1-2、以及升降压状态1-3。
当(ISENSE+RAMP)减小至小于补偿信号COMP时，若第二时间阈值Ton2小于或等于零，变换器进入降压状态1，晶体管S1、S4导通，晶体管S2、S3关断。同时，开始对晶体管S1的导通时间进行计时。若晶体管S1的导通时间达到第一时间阈值Ton1，变换器进入降压状态2，晶体管S2、S4导通，而晶体管S1、S3关断。
当(ISENSE+RAMP)减小至小于补偿信号COMP时，若第一时间阈值Ton1大于或等于实际开关周期Ts，变换器进入升压状态1，晶体管S1、S3导通，晶体管S2、S4关断。同时，开始对晶体管S3的导通时间进行计时。若该导通时间达到第二时间阈值Ton2，变换器进入升压状态2，晶体管S1、S4导通，而晶体管S2、S3关断。
当(ISENSE+RAMP)减小至小于补偿信号COMP时，若第一时间阈值Ton1小于实际开关周期Ts且第二时间阈值Ton2大于零，变换器进入升降压状态1，晶体管S1、S3导通，晶体管S2、S4关断。同时，开始对晶体管S1和S3的导通时间进行计时。当晶体管S3的导通时间达到第二时间阈值Ton2，变换器进入升降压状态2，晶体管S1、S4导通，而晶体管S2、S3关断。当晶体管S1的导通时间达到第一时间阈值Ton1，变换器进入升降压状态3，晶体管S2、S4导通，而晶体管S1、S3关断。
图2所示的实施例基于晶体管S1和S3的导通时间和对应时间阈值之间的比较控制晶体管S1～S4，实现了升降压变换器在降压和升压模式之间的自动、平滑转换。在等效斜坡信号RAMP的作用下，系统的可靠性也得到增强。
在实际应用中，为了保证变换器在输入电压VIN与输出电压VOUT接近时的稳定工作，可以在前述等式(3)所示第二时间阈值Ton2上叠加一偏置，使变换器在输出电压VOUT略低于输入电压VIN的情况下工作于升降压模式。此时的第二时间阈值Ton2可以表示为：
偏置值OFFSET可以根据应用场合取值，例如等于10％。
另一种可以采用的解决方案是按照VIN和VOUT的电压来区分工作模式。例如，在输入电压VIN大于125％*VOUT时，停止将比较信号SET提供至第二逻辑电路207的第一输入端，使变换器工作在降压模式，而在输出电压VOUT大于120％*VIN时，屏蔽第一导通时间控制电路203输出的第一导通时间控制信号COT1，使变换器工作在升压模式。其余情况，则使变换器工作在升降压模式。
图5A-5C为根据本发明实施例的图2所示斜坡产生电路在不同工作模式下的波形图。如图5A所示，在降压模式下，晶体管S3恒定关断而晶体管S4恒定导通。此时第二开关节点SW2的电压基本等于输出电压VOUT，导致第二斜坡信号SW2_ramp与第二平均信号SW2_avg彼此相等。等效斜坡信号RAMP由第一斜坡信号SW1_ramp与第一平均信号SW1_avg决定，可以表示为：
RAMP＝SW1_ramp-SW1_avg (5)
在升压模式下，如图5B所示，晶体管S1恒定导通而晶体管S2恒定关断。此时第一开关节点SW1的电压基本等于输入电压VIN，导致第一斜坡信号SW1_ramp与第一平均信号SW1_avg彼此相等。等效斜坡信号RAMP由第二斜坡信号SW2_ramp与第二平均信号SW2_avg决定，可以表示为：
RAMP＝SW2_avg-SW2_ramp (6)
斜坡产生电路在升降压模式下的波形如图5C所示，等效斜坡信号RAMP在升降压状态1(S1、S3导通，S2、S4关断)上升，在升降压状态2(S1、S4导通，S2、S3关断)基本不变，在升降压状态3(S2、S4导通，S1、S3关断)下降。由于升降压模式下输入电压VIN与输出电压VOUT相近，电流采样信号ISENSE的纹波相对较小。因而只有在升降压状态3，(ISENSE+RAMP)才有可能下降至小于补偿信号COMP，使得变换器进入下一开关周期。这有效地保证了变换器在升降压模式下的稳定工作。
特别地，从图5A至5C可以看出，等效斜坡信号RAMP很好地模拟了电感电流的走向，从而能有效消除恒定导通时间控制中潜在的次谐波振荡问题。
图6为根据本发明实施例的图2所示升降压变换器200的工作流程图，包括步骤S601～S611。
在步骤S601，采样输出电压VOUT，产生反馈信号FB。
在步骤S602，基于参考信号VREF和反馈信号FB，产生补偿信号COMP。
在步骤S603，采样流过电感器L的电流，产生电流采样信号ISENSE。
在步骤S604，对第一开关节点SW1的电压进行分压与滤波，产生第一斜坡信号SW1_ramp和第一平均信号SW1_avg。
在步骤S605，对第二开关节点SW2的电压进行分压与滤波，产生第二斜坡信号SW2_ramp和第二平均信号SW2_avg。
在步骤S606，将电流采样信号ISENSE与等效斜坡信号RAMP之和同补偿信号COMP进行比较，当(ISENSE+RAMP)减小至小于补偿信号COMP，进入步骤S607，否则继续等待。
在步骤S607，导通晶体管S1、S3，并关断晶体管S2、S4。
在步骤S608，检测晶体管S1的导通时间是否达到第一时间阈值Ton1。若是，则进入步骤S609，否则继续等待。
在步骤S609，关断晶体管S1并导通晶体管S2。
在步骤S610，检测晶体管S3的导通时间是否达到第二时间阈值Ton2。若是，则进入步骤S611，否则继续等待。
在步骤S611，关断晶体管S3并导通晶体管S4。
在图2所示的实施例中，比较信号SET基于电流采样信号ISENSE、补偿信号COMP与等效斜坡信号RAMP产生，但这并非用于限制本发明。如图7所示，比较信号SET也可以由反馈信号FB与等效斜坡信号RAMP之和同参考信号VREF直接比较而产生。
为了消除斜坡补偿引起的直流误差，图8所示的实施例在图7的基础上引入误差校正环节。图8中的比较器COM3与图7所示比较器COM2相比，进一步设置了两个输入端，一个耦接至误差放大器EA以接收补偿信号COMP，另一个接收偏置信号Voffset。比较器COM3将反馈信号FB同偏置信号Voffset、第一斜坡信号SW1_ramp、第二平均信号SW2_avg之和与参考信号VREF同补偿信号COMP、第一平均信号SW1_avg、第二斜坡信号SW2_ramp之和进行比较，以产生比较信号SET。
虽然已参照几个典型实施例描述了本发明，但应当理解，所用的术语是说明和示例性、而非限制性的术语。由于本发明能够以多种形式具体实施而不脱离发明的精神或实质，所以应当理解，上述实施例不限于任何前述的细节，而应在随附权利要求所限定的精神和范围内广泛地解释，因此落入权利要求或其等效范围内的全部变化和改型都应为随附权利要求所涵盖。
Claims (8)
1.一种升降压变换器的控制方法，其中该升降压变换器包括耦接在输入电压与第一开关节点之间的第一晶体管、耦接在第一开关节点与参考地之间的第二晶体管、耦接在第二开关节点与参考地之间的第三晶体管、耦接在第二开关节点与输出电压之间的第四晶体管、以及耦接在第一开关节点与第二开关节点之间的电感器，该控制方法包括：
对第一开关节点的电压进行滤波，产生第一斜坡信号；
对第一斜坡信号进行进一步滤波，产生第一平均信号；
对第二开关节点的电压进行滤波，产生第二斜坡信号；
对第二斜坡信号进行进一步滤波，产生第二平均信号；
基于代表输出电压的反馈信号、参考信号、第一斜坡信号、第一平均信号、第二斜坡信号和第二平均信号产生比较信号，以导通第一和第三晶体管并关断第二和第四晶体管；
检测第一晶体管的导通时间是否达到第一时间阈值，当第一晶体管的导通时间达到第一时间阈值，关断第一晶体管并导通第二晶体管；以及
检测第三晶体管的导通时间是否达到第二时间阈值，当第三晶体管的导通时间达到第二时间阈值，关断第三晶体管并导通第四晶体管；
其中第一时间阈值与输出电压成正比，且与输入电压成反比，第二时间阈值与输出电压与输入电压之差成正比，且与输出电压成反比；
其中该控制方法还包括：将一偏置值叠加至第二时间阈值。
2.一种升降压变换器的控制方法，其中该升降压变换器包括耦接在输入电压与第一开关节点之间的第一晶体管、耦接在第一开关节点与参考地之间的第二晶体管、耦接在第二开关节点与参考地之间的第三晶体管、耦接在第二开关节点与输出电压之间的第四晶体管、以及耦接在第一开关节点与第二开关节点之间的电感器，该控制方法包括：
对第一开关节点的电压进行滤波，产生第一斜坡信号；
对第一斜坡信号进行进一步滤波，产生第一平均信号；
对第二开关节点的电压进行滤波，产生第二斜坡信号；
对第二斜坡信号进行进一步滤波，产生第二平均信号；
基于代表输出电压的反馈信号、参考信号、第一斜坡信号、第一平均信号、第二斜坡信号和第二平均信号产生比较信号，以导通第一和第三晶体管并关断第二和第四晶体管；
检测第一晶体管的导通时间是否达到第一时间阈值，当第一晶体管的导通时间达到第一时间阈值，关断第一晶体管并导通第二晶体管；以及
检测第三晶体管的导通时间是否达到第二时间阈值，当第三晶体管的导通时间达到第二时间阈值，关断第三晶体管并导通第四晶体管；
其中所述基于代表输出电压的反馈信号、参考信号、第一斜坡信号、第一平均信号、第二斜坡信号和第二平均信号产生比较信号，以导通第一和第三晶体管并关断第二和第四晶体管包括：
基于参考信号和反馈信号，产生补偿信号；
采样流过电感器的电流，产生电流采样信号；
将电流采样信号同第一斜坡信号、第二平均信号之和与补偿信号同第一平均信号、第二斜坡信号之和进行比较，以产生比较信号，并在电流采样信号同第一斜坡信号、第二平均信号之和小于补偿信号同第一平均信号、第二斜坡信号之和时，导通第一和第三晶体管并关断第二和第四晶体管。
3.一种升降压变换器的控制方法，其中该升降压变换器包括耦接在输入电压与第一开关节点之间的第一晶体管、耦接在第一开关节点与参考地之间的第二晶体管、耦接在第二开关节点与参考地之间的第三晶体管、耦接在第二开关节点与输出电压之间的第四晶体管、以及耦接在第一开关节点与第二开关节点之间的电感器，该控制方法包括：
对第一开关节点的电压进行滤波，产生第一斜坡信号；
对第一斜坡信号进行进一步滤波，产生第一平均信号；
对第二开关节点的电压进行滤波，产生第二斜坡信号；
对第二斜坡信号进行进一步滤波，产生第二平均信号；
基于代表输出电压的反馈信号、参考信号、第一斜坡信号、第一平均信号、第二斜坡信号和第二平均信号产生比较信号，以导通第一和第三晶体管并关断第二和第四晶体管；
检测第一晶体管的导通时间是否达到第一时间阈值，当第一晶体管的导通时间达到第一时间阈值，关断第一晶体管并导通第二晶体管；以及
检测第三晶体管的导通时间是否达到第二时间阈值，当第三晶体管的导通时间达到第二时间阈值，关断第三晶体管并导通第四晶体管；
其中所述基于代表输出电压的反馈信号、参考信号、第一斜坡信号、第一平均信号、第二斜坡信号和第二平均信号产生比较信号，以导通第一和第三晶体管并关断第二和第四晶体管包括：
将反馈信号同第一斜坡信号、第二平均信号之和与参考信号同第一平均信号、第二斜坡信号之和进行比较，以产生比较信号，并在反馈信号同第一斜坡信号、第二平均信号之和小于参考信号同第一平均信号、第二斜坡信号之和时，通过比较信号导通第一和第三晶体管并关断第二和第四晶体管。
4.一种升降压变换器的控制器，其中该升降压变换器包括耦接在输入电压与第一开关节点之间的第一晶体管、耦接在第一开关节点与参考地之间的第二晶体管、耦接在第二开关节点与参考地之间的第三晶体管、耦接在第二开关节点与输出电压之间的第四晶体管、以及耦接在第一开关节点与第二开关节点之间的电感器，该控制器包括：
第一分压电路，耦接至第一开关节点，对第一开关节点的电压进行分压，产生第一分压信号；
第一滤波电路，耦接至第一分压电路，对第一分压信号进行滤波，产生第一斜坡信号；
第二滤波电路，耦接至第一滤波电路，对第一斜坡信号进行滤波，产生第一平均信号；
第二分压电路，耦接至第二开关节点，对第二开关节点的电压进行分压，产生第二分压信号；
第三滤波电路，耦接至第二分压电路，对第二分压信号进行滤波，产生第二斜坡信号；
第四滤波电路，耦接至第三滤波电路，对第二斜坡信号进行滤波，产生第二平均信号；
比较电路，耦接至第一至第四滤波电路，基于第一斜坡信号、第一平均信号、第二斜坡信号、第二平均信号、代表输出电压的反馈信号、以及参考信号，产生比较信号；
第一导通时间控制电路，耦接至比较电路，基于比较信号，将第一晶体管在一个开关周期内的导通时间与第一时间阈值进行比较，产生第一导通时间控制信号；
第二导通时间控制电路，耦接至比较电路，基于比较信号，将第三晶体管在一个开关周期内的导通时间与第二时间阈值进行比较，产生第二导通时间控制信号；
第一逻辑电路，耦接至比较电路和第一导通时间控制电路，基于比较信号和第一导通时间控制信号，产生第一控制信号；
第二逻辑电路，耦接至比较电路和第二导通时间控制电路，基于比较信号和第二导通时间控制信号，产生第二控制信号；
第一驱动电路，耦接至第一逻辑电路，基于第一控制信号产生第一驱动信号和第二驱动信号以控制第一晶体管和第二晶体管；以及
第二驱动电路，耦接至第二逻辑电路，基于第二控制信号产生第三驱动信号和第四驱动信号以控制第三晶体管和第四晶体管。
5.如权利要求4所述的控制器，其中第一时间阈值与输出电压成正比，且与输入电压成反比，第二时间阈值与输出电压与输入电压之差成正比，且与输出电压成反比。
6.如权利要求4所述的控制器，还包括：
误差放大电路，具有第一输入端、第二输入端和输出端，其中第一输入端接收参考信号，第二输入端接收反馈信号，误差放大电路基于参考信号和反馈信号，在输出端产生补偿信号；其中
比较电路，具有第一输入端、第二输入端、第三输入端、第四输入端、第五输入端、第六输入端和输出端，其中第一输入端耦接至误差放大电路的输出端以接收补偿信号，第二输入端接收代表流过电感器的电流的电流采样信号，第三输入端耦接至第二滤波电路以接收第一平均信号，第四输入端耦接至第一滤波电路以接收第一斜坡信号，第五输入端耦接至第三滤波电路以接收第二斜坡信号，第六输入端耦接至第四滤波电路以接收第二平均信号，比较电路将电流采样信号同第一斜坡信号、第二平均信号之和与补偿信号同第一平均信号、第二斜坡信号之和进行比较，在输出端产生比较信号。
7.如权利要求4所述的控制器，其中比较电路具有第一输入端、第二输入端、第三输入端、第四输入端、第五输入端、第六输入端和输出端，其中第一输入端接收参考信号，第二输入端接收代表输出电压的反馈信号，第三输入端耦接至第二滤波电路以接收第一平均信号，第四输入端耦接至第一滤波电路以接收第一斜坡信号，第五输入端耦接至第三滤波电路以接收第二斜坡信号，第六输入端耦接至第四滤波电路以接收第二平均信号，比较电路将反馈信号同第一斜坡信号、第二平均信号之和与参考信号同第一平均信号、第二斜坡信号之和进行比较，在输出端产生比较信号。
8.一种升降压变换器，包括：
第一晶体管，具有第一端、第二端和控制端，其中第一端接收输入电压；
第二晶体管，具有第一端、第二端和控制端，其中第一端耦接至第一晶体管的第二端并形成第一开关节点，第二端接参考地；
第三晶体管，具有第一端、第二端和控制端，其中第二端耦接至参考地；
第四晶体管，具有第一端、第二端和控制端，其中第一端耦接至第三晶体管的第一端并形成第二开关节点，第二端提供输出电压；
电感器，耦接在第一开关节点与第二开关节点之间；
输出电容器，耦接在第四晶体管的第二端与参考地之间；
反馈电路，具有输入端和输出端，其中输入端耦接至第四晶体管的第二端以接收输出电压，反馈电路基于输出电压，在输出端产生代表输出电压的反馈信号；以及
如权利要求4至7中任一项所述的控制器。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |