CN117411320B - 一种稳压电路 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种稳压电路，包括升降压模块、第一反馈模块、控制模块；第一反馈模块连接升降压模块的输入端和输出端，用于检测输入电压和输出电压的大小关系，生成反馈信号；控制模块连接升降压模块和第一反馈模块，用于根据反馈信号控制升降压切换。升降压模块可以同时升压和降压，适应输入高低变化。控制模块检测升降压切换频率，判断输入电压波动情况，若频率过快，启动稳压控制模式，采集输入电压和输出电压和设定基准电压输入电压和输出电压，计算控制信号调节升降压模块的工作模式，使输出电压稳定在基准电压。采用本申请可以提高对输入电压波动的适应性，实现输出电压的稳定。

Description

一种稳压电路

技术领域

本申请涉及电子技术领域，具体涉及一种稳压电路。

背景技术

稳压电路是指可以将一个电压值的电能转变为另一个电压值电能的电路，它广泛应用于各种电子设备中。在电子产品的电源供应器中，直流转直流控制电路可以将交流电压整流并转换为不同负载所需的稳定直流电压。

对于传统的稳压电路，大多设置有升压电路、降压电路或者升压—降压电路，通过调整输出电压来适配输入电压的变化，以维持输出电压的稳定。但是，在实际的复杂系统中，输入电压常有不稳定的情况，导致输入电压相对输出电压会出现突然升高或降低的变化。这时使用传统的稳压电路难以维持输出电压的稳定。

发明内容

本申请提供了一种稳压电路，可以提高对输入电压波动的适应性，实现输出电压的稳定。

在本申请的第一方面，提供了一种稳压电路，包括：

升降压模块，用于接收输入电压信号，并对所述输入电压信号进行升压或者降压，得到输出电压信号；

第一反馈模块，与所述升降压模块的输入端和输出端分别连接，用于接收所述输入电压信号和所述输出电压信号，并根据所述输入电压信号和所述输出电压信号，生成第一反馈信号，所述第一反馈信号用于表示所述输入电压信号和所述输出电压信号的大小关系；

控制模块，与所述第一反馈模块和所述升降压模块分别连接，用于接收所述第一反馈信号，并根据所述第一反馈信号，确定所述升降压模块的升降压切换频率是否大于预设频率；若所述升降压模块的升降压切换频率大于预设频率，则获取所述输入电压信号、所述输出电压信号和输出基准信号，并根据所述输入电压信号、所述输出电压信号和所述输出基准信号，生成第一控制信号；

所述升降压模块还用于，接收所述第一控制信号，并根据所述第一控制信号，控制升压和降压之间的切换。

通过采用上述技术方案，该稳压电路通过设置升降压模块、第一反馈模块和控制模块，实现了在输入电压不稳定的情况下，仍能稳定输出电压的效果。

第一反馈模块实时监测输入电压和输出电压的大小关系，将两者的关系以第一反馈信号的形式反馈给控制模块。控制模块根据第一反馈信号判断升降压切换频率是否过快，以确定输入电压是否发生较大波动。

当确定输入电压波动过大时，控制模块获取输入电压、输出电压以及设定的输出基准电压，根据三者的关系精确计算控制参数，生成第一控制信号。第一控制信号用于指导升降压模块调整工作模式，动态适应输入电压波动，从而抑制输入波动对输出端的影响，保证输出电压稳定。

通过该稳压电路的控制策略，可以检测输入电压波动情况，并快速做出对应调节，有效抑制输入端电压波动对输出端电压的影响，使得最后输出端能获得一个稳定的输出电压，提高了整个系统的适应性和稳定性。

可选的，所述控制模块包括：

计数器，与所述第一反馈模块连接，用于接收所述第一反馈信号，并根据所述第一反馈信号，确定所述升降压模块在设定时间内的升降压切换次数；

比较器，与所述计数器连接，用于确定所述升降压模块的升降压切换频率是否大于预设频率；

处理器，与所述比较器连接，用于在所述升降压模块的升降压切换频率大于预设频率时，获取所述输入电压信号、所述输出电压信号和输出基准信号，并根据所述输入电压信号、所述输出电压信号和所述输出基准信号，生成第一控制信号。

通过采用上述技术方案，该稳压电路的控制模块采用了计数器、比较器和处理器的结构，通过这三者的协同工作，可以更准确判断输入电压波动情况，从而实现更精确的稳压控制。

计数器接收第一反馈模块的反馈信号，统计一定时间内升降压切换的次数，确定切换频率。比较器根据计数器统计的结果，判断切换频率是否高于预设阈值。处理器在比较器判断切换频率过快时启动，获取输入电压、输出电压以及基准电压，精确计算控制参数，生成第一控制信号。

通过设置计数器和比较器判断切换频率，而不是简单依赖反馈信号，可以更准确检测到输入电压的细微波动。处理器只在严格判断为频率过快时启动，避免了过度反应，提高了控制的稳定性。

可选的，所述处理器用于，

根据所述输入电压信号和所述输出电压信号，确定升压的占比和降压的占比；

若所述升压的占比大于或等于所述降压的占比，则根据所述输出电压信号、所述输出基准信号、以及升压和降压的占比，确定对所述输入电压信号进行一种降压和两种幅度不同的升压；

若所述升压的占比小于所述降压的占比，则根据所述输出电压信号、所述输出基准信号、以及升压和降压的占比，确定对所述输入电压信号进行一种升压和两种幅度不同的降压。

通过采用上述技术方案，处理器可以根据输入电压信号和输出电压信号，计算出升压和降压所需要的占空比。进而根据升压占空比和降压占空比的大小关系，选择采用一种降压模式和两种幅度不同的升压模式，或者采用一种升压模式和两种幅度不同的降压模式，对输入电压进行转换调节。

当升压占空比大于降压占空比时，说明需要更多的升压来提高输出电压，这时处理器选择一种降压和两种幅度不同的升压模式。相反，如果升压占空比小于降压占空比，则选择一种升压和两种幅度不同的降压模式。

采用这种根据占空比关系选择不同模式组合的控制方式，可以在输入电压波动频繁时，通过合成多种不同幅度的升压或降压电压波形，来得到一个对输入电压变化敏感、调节迅速的合成波形。这种复合波形能够更好地适应输入电压的复杂波动情况，从而实现对输出电压的有效稳压。

可选的，所述处理器用于，

根据所述输出电压信号，确定所述输出电压信号的最大值和最小值；

分别根据所述输出电压信号的最大值和最小值，确定两种升压各自的控制系数，以使两种升压的幅度不同；

根据所述输出电压信号的最大值和最小值、以及所述输出基准信号，确定两种升压的占比；

根据所述升压的占比和降压的占比、所述两种升压的占比、以及所述两种升压各自的控制系数，生成所述第一控制信号。

通过采用上述技术方案，处理器可以根据输出电压信号的最大最小值，动态设定两种升压模式各自的控制系数，以使两种升压的幅度不同。

处理器检测输出电压的波动范围，根据其最大最小值分别设定两个升压模式的控制系数。控制系数值越大，对应的升压幅度也越大。这样可以使两种升压模式的幅度有所差异，以形成不同的合成波形。然后，处理器结合输出基准电压，计算并确定两种升压模式的占空比。最后，处理器综合升压占空比、降压占空比以及两种升压模式的控制系数，精确生成第一控制信号。

通过动态设定升压控制系数，实时调节两种升压的幅度，可以形成多种合成波形，提高对输出电压的调节精度，快速适应输入电压变化，增强稳压的适应能力。

可选的，所述处理器用于，

分别根据两种升压的控制系数，确定两种升压各自的周期时长；

根据所述两种升压的占比、以及所述两种升压各自的周期时长，确定两种升压各自的持续时间；

根据所述两种升压各自的持续时间、以及所述升压的占比和降压的占比，确定降压的持续时间；

根据所述降压的持续时间和所述两种升压的持续时间、以及所述两种升压各自的控制系数，生成所述第一控制信号。

通过采用上述技术方案，处理器可以根据两种升压模式的控制系数，确定它们各自的周期时长，再结合占空比计算出准确的持续导通时间。

处理器首先根据两种升压的控制系数，分别设定对应模式的周期时长。周期时长与频率相关，合理设置可以避免切换频率过快。然后，处理器根据占空比和周期时长，计算出两种升压模式在一个工作周期内的精确持续导通时间。接着，处理器根据总的升压降压占空比，确定降压模式的持续时间。最后，处理器综合上述各模式的时间参数，以及两种升压的控制系数，生成第一控制信号，以时间序列精确控制各模式的切换。

通过计算和控制各模式的准确持续时间，可以优化升降压切换，防止切换过于频繁，提高稳压控制的性能。该方案增强了对输出电压的时间控制能力，可以快速适应输入变化，提升稳压效果。

可选的，还包括：

第二反馈模块，与所述升降压模块连接，用于获取所述输出电压信号和所述输出基准信号，并根据所述输出电压信号和所述输出基准信号，生成第二反馈信号，所述第二反馈信号用于表示所述输出电压信号和所述输出基准信号的大小关系；

所述控制模块还与所述第二反馈模块连接，用于接收所述第二反馈信号，并根据所述第二反馈信号，对所述第一控制信号进行调整，生成第二控制信号；

所述升降压模块还用于，接收所述第二控制信号，并根据所述第二控制信号，控制升压和降压之间的切换，以减小所述输出电压信号和所述输出基准信号之间的差值。

通过采用上述技术方案，设置第二反馈模块，可以实现双闭环控制，进一步提高稳压控制的精确性和动态响应能力。第二反馈模块实时检测输出电压与基准电压的误差，以第二反馈信号的形式反馈给控制模块。控制模块根据第二反馈信号来优化和调整先前生成的第一控制信号，输出经调整的第二控制信号。升降压模块根据第二控制信号进行切换控制，以缩小基准电压与输出电压之间的误差，精细调节输出电压逼近基准电压。

通过持续检测和修正输出误差，可以实现高精度的稳压效果，增强稳压电路对输出电压变化的跟踪和控制能力，提升动态响应性能，有效抑制输入端扰动对输出端的影响。

可选的，所述控制模块用于，

根据所述第二反馈信号，确定所述输出电压信号和所述输出基准信号之间的差值是否大于预设差值；

若所述输出电压信号和所述输出基准信号之间的差值大于预设差值，则根据所述第二反馈信号，对所述第一控制信号进行调整，生成所述第二控制信号。

通过采用上述技术方案，控制模块只在输出电压与基准电压的偏差超过一定阈值时，才启动对第一控制信号的调整。控制模块判断第二反馈信号中反映的输出电压与基准电压的差值是否大于预设阈值。只有当差值大于阈值时，才根据第二反馈信号来调整第一控制信号，生成第二控制信号，对输出电压进行修正。

如果差值在允许范围内，则不进行修正。这可以防止控制时序过于频繁，提高控制的稳定性。同时，也实现了对输出误差的实时监测和及时修正，一旦超出预设容限，会快速调整控制信号，将输出电压调回稳定状态。

可选的，所述控制模块用于，

若所述输出电压信号大于所述输出基准信号，则增大降压的占比；

若所述输出电压信号小于所述输出基准信号，则增大升压的占比。

通过采用上述技术方案，可以有效利用升降压占空比的调节，根据输出电压与基准电压的偏差，实现对输出电压的双向控制。当输出偏高时，增大降压占空比，抑制输出电压；当输出偏低时，增大升压占空比，提升输出电压。从而形成一个简单的负反馈回路，使输出电压在基准电压附近波动，从而达到稳压目的。

可选的，所述升降压模块包括第一mos管、第二mos管、第三mos管、第四mos管以及第一电感，所述第一mos管、所述第二mos管、所述第三mos管以及所述第四mos管的栅极与所述控制模块连接；

所述第一mos管的源极和所述第二mos管的漏极与所述第一电感的一端连接，所述第三mos管的漏极和所述第四mos管的源极与所述第一电感的另一端连接；

所述第一mos管的漏极，用于接收所述输入电压信号；

所述第四mos管的漏极，用于输出所述输出电压信号。

通过采用上述技术方案，升降压模块采用了四个MOS管和电感的Buck-Boost转换电路结构，可以实现同时升压和降压转换。四个MOS管的栅极都与控制模块相连，控制模块可以根据反馈控制每个MOS管的开关状态，改变电路的工作模式。

通过控制第二MOS管、第三MOS管的导通时间比例，改变第一电感两端的电压，存储和释放能量，以获得稳定的输出电压。该结构可以在输入电压高于或低于输出电压时，实现对应的升压或降压转换，适应输入电压的变化，增强适应性。

相比传统的单一Buck或Boost电路，该结构可以同时具备升压和降压能力，既可以处理输入高于输出的情况，也可以处理输入低于输出的情况。采用四管Buck-Boost拓扑，提高了稳压电路对输入电压变化的适应性，增强了稳压控制的效果。

可选的，若所述升压模块的升降压切换频率小于或等于所述预设频率，则所述处理器还用于根据所述输入电压信号和所述输出电压信号，生成第三控制信号；

所述升降压模块还用于，接收所述第三控制信号，并根据所述第三控制信号，控制升压、降压以及升压和降压任意一种之间的切换。

通过采用上述技术方案，当检测到升降压切换频率低于或等于预设阈值时，采用简化的控制方式。如果切换频率过低，说明输入电压相对稳定，没有大幅波动。这时不需要复杂的稳压控制，可以简化控制过程，降低系统复杂度。

第二控制信号按一定占空比控制升降压模块内各MOS管的状态，实现所需的升压、降压或切换，继续获得稳定输出。相比复杂的稳压控制，该策略简化了控制流程，当输入电压稳定时可以减少不必要的运算，降低损耗。

该策略根据切换频率采用简化或复杂的控制流程，既确保了输入波动大时的稳压控制质量，也考虑了输入平稳时的控制效率，综合优化了系统的控制性能与复杂度。

综上所述，本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

通过采用本申请技术方案，该稳压电路通过设置升降压模块、第一反馈模块和控制模块，实现了在输入电压不稳定的情况下，仍能稳定输出电压的效果。

第一反馈模块实时监测输入电压和输出电压的大小关系，将两者的关系以第一反馈信号的形式反馈给控制模块。控制模块根据第一反馈信号判断升降压切换频率是否过快，以确定输入电压是否发生较大波动。

当确定输入电压波动过大时，控制模块获取输入电压、输出电压以及设定的输出基准电压，根据三者的关系精确计算控制参数，生成第一控制信号。第一控制信号用于指导升降压模块调整工作模式，动态适应输入电压波动，从而抑制输入波动对输出端的影响，保证输出电压稳定。

通过该稳压电路的控制策略，可以检测输入电压波动情况，并快速做出对应调节，有效抑制输入端电压波动对输出端电压的影响，使得最后输出端能获得一个稳定的输出电压，提高了整个系统的适应性和稳定性。

附图说明

图1是本申请实施例提供的一种稳压电路结构示意图；

图2是本申请实施例提供的一种升降压模块的结构示意图；

图3是本申请实施例提供的一种降压-升压模式下的工作时序图；

图4是本申请实施例提供的一种升压-降压模式下的工作时序图；

图5是本申请实施例提供的另一种稳压电路结构示意图。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本说明书中的技术方案，下面将结合本说明书实施例中的附图，对本说明书实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。

在本申请实施例的描述中，“例如”或者“举例来说”等词用于表示作例子、例证或说明。本申请实施例中被描述为“例如”或者“举例来说”的任何实施例或设计方案不应被解释为比其他实施例或设计方案更优选或更具优势。确切而言，使用“例如”或者“举例来说”等词旨在以具体方式呈现相关概念。

在本申请实施例的描述中，术语“多个”的含义是指两个或两个以上。例如，多个系统是指两个或两个以上的系统，多个屏幕终端是指两个或两个以上的屏幕终端。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。术语“包括”、“包含”、“具有”及它们的变形都意味着“包括但不限于”，除非是以其他方式另外特别强调。

稳压电路是指在输入电网电压波动或负载发生改变时仍能保持输出电压基本不变的电源电路。，它广泛应用于各种电子设备中。在电子产品的电源供应器中，稳压电路可以将交流电压整流并转换为不同负载所需的稳定直流电压。

对于传统的稳压电路，大多采用单一的Buck或Boost完成降压、升压变换，或者采用Buck-Boost电路输出负压。以上3种拓扑结构，电路中均包含开关管、续流管、储能第一电感以及输入、输出电容等，即拓扑中包含2个MOS管。用户在选用电路时，每一种电路只能实现升压功能或者只能实现降压功能，在比较大的系统中，增加了系统的复杂程度，降低了系统的可靠性。

进一步地，为了解决上述问题，可在传统的稳压电路中加入升降压模块。其中，升降压模块可以采用了四个MOSFET开关管与第一电感的Buck-Boost转换电路结构来实现。可以同时实现升压和降压转换，既可以处理输入电压高于输出电压的情况，也可以处理输入电压低于输出电压的情况。

但是，在实际应用中，若输入电压不稳定，存在即可能比输出电压高，也可能比输出电压低的情况时，需要频繁根据输入电压改变升降压模块的工作模式，四个MOSFET开关管的开关频率过高，系统同样难以维持输出电压的稳定。

基于此，本申请提供了一种稳压电路，可以在输入电压不稳定的情况下，稳定输出电压，从而提高系统的能量传输效率。

请参照图1，图1为本申请实施例提供的一种稳压电路的系统架构图，该稳压电路包括升降压模块、第一反馈模块以及控制模块，其中，第一反馈模块与升降压模块的输入端和输出端分别连接，控制模块与第一反馈模块和升降压模块分别连接。

升降压模块用于接收输入电压信号，并对输入电压信号进行升压或者降压，得到输出电压信号。

第一反馈模块用于接收输入电压信号和输出电压信号，并根据输入电压信号和输出电压信号，生成第一反馈信号，第一反馈信号用于表示输入电压信号和输出电压信号的大小关系。

控制模块用于接收第一反馈信号，并根据第一反馈信号，确定升降压模块的升降压切换频率是否大于预设频率；若升降压模块的升降压切换频率大于预设频率，则获取输入电压信号、输出电压信号和输出基准信号，并根据输入电压信号、输出电压信号和输出基准信号，生成第一控制信号。

升降压模块还用于接收第一控制信号，并根据第一控制信号，控制升压和降压之间的切换。

其中，第一反馈模块连接于升降压模块的输入端和输出端，用于检测输入电压Vin和输出电压Vout的大小关系，并生成表示大小关系的第一反馈信号。控制模块连接升降压模块和第一反馈模块，用于根据第一反馈信号来控制升降压的切换，以实现稳压目的。

具体地，升降压模块接收输入电压信号Vin，可以对Vin进行升压或者降压转换，以获得输出电压信号Vout。第一反馈模块会实时监测Vin与Vout的大小关系，如果Vin大于Vout，第一反馈信号取一逻辑电平，否则取另一逻辑电平。控制模块接收到第一反馈信号后，就能判断出当前的升降压切换频率是否大于预设阈值。如果切换频率过快，表示输入电压波动过大，则启动稳压控制模式。

进一步地，在稳压控制模式下，控制模块会采集Vin、Vout以及设定的输出基准电压Vref，根据它们之间的关系来计算并生成相应的第一控制信号，以调整升降压模块的升降压切换操作，从而使得输出电压Vout尽可能稳定在Vref附近。如果Vout偏高，控制信号会使升降压模块增加降压的时间比例；如果Vout偏低，控制信号会使升降压模块增加升压的时间比例。经过上述闭环控制，能够实现输出电压的有效稳压。

在上述实施例的基础上，作为一种可选的实施例，如图2所示，图2示出了一种升压模块的结构示意图。升降压模块可以包括第一mos管M1、第二mos管M2、第三mos管M3、第四mos管M4以及第一电感L，第一mos管、第二mos管、第三mos管以及第四mos管的栅极与控制模块连接；第一mos管的源极和第二mos管的漏极与第一电感的一端连接，第三mos管的漏极和第四mos管的源极与第一电感的另一端连接；第一mos管的漏极，用于接收输入电压信号；第四mos管的漏极，用于输出输出电压信号。

其中，升降压模块采用了四个MOSFET开关管与第一电感的Buck-Boost转换电路结构来实现。这样的四管Buck-Boost电路之所以被采用，是因为它可以同时实现升压和降压转换，既可以处理输入电压高于输出电压的情况，也可以处理输入电压低于输出电压的情况。这就提供了良好的适应性，可以应对不同的输入电压波动情况。

四个MOS管的栅极都与控制模块相连，这样控制模块可以根据反馈来控制各个MOS管的开关状态，以改变电路的工作模式。第一MOS管用于接收输入电压；第四MOS管输出输出电压。

具体地，通过控制两个MOS管的导通时间比例，来改变第一电感L两端的电压，存储和释放能量，以获得稳定的输出电压。如果采用恰当的控制策略，就可以在输入电压波动时仍获得一个稳定的输出电压。

因此，上述升降压模块可以支持高效灵活的升降压转换方法，可以有效应对各种输入电压情况，实现稳压目的。相比传统双管电路，它具有更强的适应性和控制能力。

在一种可行的实施方式中，若升压模块的升降压切换频率小于或等于预设频率，则获取输入电压信号和输出电压信号，生成第三控制信号；升降压模块还用于，接收第三控制信号，并根据第三控制信号，控制升压、降压以及升压和降压任意一种之间的切换。

其中，如果检测到升降压模块的升降压切换频率低于或等于预设阈值频率，则采用简化的控制方式。之所以要设定一个预设频率阈值，是因为当升降压切换频率过低时，表示输入电压相对稳定，没有出现大的波动。此时不需要复杂的稳压控制，可以简化控制流程，以降低系统复杂度。

具体地，如果检测到切换频率低于阈值，控制模块直接采集输入电压Vin和输出电压Vout，而不需要检测输出基准电压Vref。然后根据Vin和Vout的关系，简单生成第三控制信号。第三控制信号以一定占空比直接控制升降压模块内部的各个开关管，以获得所需的升压、降压或者升降压切换，继续输出稳定的输出电压Vout。

示例性地，当Vin>Vout时，M3常关、M4常开，M1、M2和第一电感L组成常见的Buck拓扑，控制电路通过控制M1、M2的开启和关断，实现L的储能和向后级负载提供能量；当Vin<Vout时，M1常开、M2常关，M3、M4和第一电感L组成常见Boost拓扑，控制电路通过控制M1、M2的开启和关断，实现L的储能和向后级负载提供能量。

对Buck拓扑的工作原理进行介绍如下：

当M1导通而M2关断时，能量流向输出端。忽略M1导通压降，则第一电感两端压降为Vin-Vo＞0，第一电感电流线性增加，上升斜率为：。

第一电感电流增加，能量被储存于第一电感中，同时电容Co开始充电，Vo逐渐上升。在合适的占空比D时关断M1打开M2，则第一电感电流通过M2续流。第一电感上压降则为－Vo，第一电感电流变化斜率为：。第一电感电流线性减小，释放所储能量，而输出电压逐渐下降。

Buck型的输出电压和占空比D成正比，即：。

假设开关频率为f，则第一电感电流纹波ILpp为：。

Buck型转换器是降压型，其输出电压永远低于输入电源电压。

对Boost拓扑的工作原理介绍如下：

当M3导通而M4关断时，能量储存在第一电感上。忽略M3导通压降，则第一电感两端压降为Vin，第一电感电流线性增加，上升斜率为：。

第一电感电流增加，能量被储存于第一电感中，此时负载能量由输出电容提供。

在合适的占空比D时关断M3打开M4，则第一电感电流通过M4续流。第一电感上压降则为Vin-Vo，第一电感电流变化斜率为：。

第一电感电流线性减小，释放所储能量，而输出电压逐渐下降。

Boost型DC/DC的输出电压和占空比D成正比，即：。

假设开关频率为f，则第一电感电流纹波ILpp为：。

Boost型转换器是升压型，其输出电压永远高于输入电源电压。

当Vin³Vout（Vin略大于Vout）时，变换器工作在降压-升压模式下。功率管驱动及第一电感电流波形如图3所示，图3为本申请实施例提供的一种降压-升压模式下的工作时序图。当时钟信号到来时，功率管M2和M4导通，M1和M3关断，当第一电感电流到达谷值之后，功率管M2和M4关断，M1和M3导通，当第一电感电流到达峰值之后，M3关断，M4导通，在该周期内剩余时间内M1和M4保持接通状态，直至下一周期的到来。

当Vin£Vout（Vin略小于Vout）时，如图4所示，图4是本申请实施例提供的一种升压-降压模式下的工作时序图。此时变换器工作在升压-降压模式下。功率管驱动及第一电感电流波形如下图4所示，当时钟信号到来时，功率管M2和M4关断，M1和M3导通，当第一电感电流到达峰值之后，M3关断，M4导通，功率管M2和M4导通，M1和M3关断，当第一电感电流到达谷值之后，M1导通，M2关断，在该周期内剩余时间内M1和M4保持接通状态，直至下一周期的到来。

在另一种可行的实施方式中，若升降压模块的升降压切换频率大于预设频率，则获取输入电压信号、输出电压信号和输出基准信号，并根据输入电压信号、输出电压信号和输出基准信号，生成第一控制信号；升降压模块还用于，接收第一控制信号，并根据第一控制信号，控制升压和降压之间的切换。

其中，如果检测到升降压模块的升降压切换频率高于预设阈值频率，则启动完整的稳压控制模式。之所以设置频率阈值，是因为当升降压切换频率过快时，说明输入电压发生了大幅度波动，为了获得稳定输出，需要进行精确的稳压控制。

具体地，控制模块检测到频率过高后，会实时采集输入电压Vin、输出电压Vout以及设定的输出基准电压Vref。然后，控制模块会根据Vin、Vout和Vref之间的关系，计算出控制占空比，生成第一控制信号。第一控制信号用于精确调节升降压模块内各MOS管的切换，以调整第一电感充放电时间，稳定输出电压。

示例性地，如果Vout偏高，第一控制信号会增加降压占空比；如果Vout偏低，则增加升压占空比。经过这种闭环控制，可以抑制输入电压波动对输出电压的影响，保证稳压效果。该控制方式可以在输入电压波动较大时启用，使用更精密的稳压策略来获得稳定的输出电压。相比简单控制，它可以进一步提高稳压质量和动态性能。

在上述实施例的基础上，作为一种可选的实施例，控制模块可以包括：

计数器，与第一反馈模块连接，用于接收第一反馈信号，并根据第一反馈信号，确定升降压模块在设定时间内的升降压切换次数。

比较器，与计数器连接，用于确定升降压模块的升降压切换频率是否大于预设频率。

处理器，与比较器连接，用于在升降压模块的升降压切换频率大于预设频率时，获取输入电压信号、输出电压信号和输出基准信号，并根据输入电压信号、输出电压信号和输出基准信号，生成第一控制信号。

其中，计数器与第一反馈模块相连，可以统计一定时间内的升降压切换次数，反映切换频率的快慢。比较器连接计数器，将统计到的切换次数与预设频率阈值进行比较，以判断切换频率是否过快。

示例性地，当比较器检测到切换频率过高时，它会通知处理器启动稳压控制模式。然后，处理器会获取输入电压Vin、输出电压Vout以及设定的基准电压Vref。根据Vin、Vout和Vref的关系，处理器计算并生成第一控制信号。第一控制信号被送到升降压模块，精确调控其内部MOS管的切换，从而获得一个稳定的输出电压，实现稳压目的。

在上述实施例的基础上，作为一种可选的实施例，处理器用于，根据输入电压信号和输出电压信号，确定升压的占比和降压的占比；若升压的占比大于或等于降压的占比，则根据输出电压信号、输出基准信号、以及升压和降压的占比，确定对输入电压信号进行一种降压和两种幅度不同的升压；若升压的占比小于降压的占比，则根据输出电压信号、输出基准信号、以及升压和降压的占比，确定对输入电压信号进行一种升压和两种幅度不同的降压。

其中，当检测到升降压模块的切换频率大于预设阈值时，说明输入电压发生了较大波动。这时为保证输出电压的稳定，需要启动复杂的稳压控制模式来抑制输入波动的影响。如果检测到升压占比大于降压占比，说明需要更多地采用升压来提高输出电压。由于输入电压波动复杂，仅一种升压无法满足精确调节的需求。

因此，在输入电压波动频繁的情况下，需要进行一种降压和两种幅度不同的升压，以形成多种合成波形。从而在复杂波动中快速调节输出电压达到稳定基准值，实现对输入波动的抑制和稳压目的。相比单一固定模式，这种复合模式可以更好地适应输入波动，提高稳压控制的效果。

具体地，处理器根据输入电压Vin和输出电压Vout计算对应的升压占比Dup和降压占比Ddown。这是因为Vin和Vout的大小关系决定了需要升压或降压的程度。然后，处理器比较Dup和Ddown的大小关系:

如果Dup≥Ddown，说明需要更多升压来提升输出电压。这时，处理器选择一种降压模式和两种幅度不同的升压模式，通过三者叠加形成合成波形，以精确调节输出电压到基准值Vref。

反之，如果Dup<Ddown，说明需要更多降压来调节输出电压。这时，处理器选择一种升压模式和两种幅度不同的降压模式，同样通过合成波形精确调节到Vref。

综上，处理器根据升降压占比关系，自动选择不同的模式组合，既可以升压也可以降压，通过变化升压或降压的幅度，形成多种合成波形，以便灵活适应各种输入电压情况，将输出电压准确调节到基准值，实现有效的稳压控制。

需要说明的是，确定对输入电压信号进行一种降压和两种幅度不同的升压，与确定输入电压信号进入一种升压和两种幅度不同的降压的实施原理大致相同，为了不做过多赘述，下面对确定对输入电压信号进行一种降压和两种幅度不同的升压这一过程进行详细说明。

在上述实施例的基础上，作为一种可选的实施例，处理器用于根据输出电压信号，确定输出电压信号的最大值和最小值；分别根据输出电压信号的最大值和最小值，确定两种升压各自的控制系数，以使两种升压的幅度不同。

根据输出电压信号的最大值和最小值、以及输出基准信号，确定两种升压的占比；根据升压的占比和降压的占比、两种升压的占比、以及两种升压各自的控制系数，生成第一控制信号。

其中，控制系数在本申请实施例中指的是为处理器根据输出电压信号确定的一个参数，用来控制两种升压的幅度大小，可具体理解为占空比。处理器根据输出电压信号的最大值和最小值，来分别确定两种升压各自的控制系数。控制系数与升压幅度成正比，控制系数越大，对应的升压幅度越大。控制系数的设定可以使两种升压的幅度不同，以形成不同波形的合成电压，从而提高对输出电压的调节精度。处理器根据输出电压的反馈来动态设定控制系数，以实时调整升压波形，将输出电压控制在基准值附近。

具体地，首先，处理器根据反馈回来的输出电压Vout，检测并记录其最大值Vout_max和最小值Vout_min。这样检测Vout的波动范围，是为了设定两个升压模式的幅度差异，以形成合成波形。

接着，处理器分别根据Vout_max和Vout_min，计算出两个升压模式的控制系数K1和K2。控制系数值不同，可以使两种升压幅度不同。

然后，处理器再根据基准电压Vref、Vout的最大最小值、升压占比Dup和降压占比Ddown，计算出两种升压的占空比Dup1和Dup2。

最后，处理器综合上述参数，生成第一控制信号，按占空比和控制系数准确控制两种升压的幅度、时间比例，使合成波形迅速调节Vout到Vref，完成高精度的稳压调节。

在上述实施例的基础上，作为一种可选的实施例，处理器用于，分别根据两种升压的控制系数，确定两种升压各自的周期时长；根据两种升压的占比、以及两种升压各自的周期时长，确定两种升压各自的持续时间；根据两种升压各自的持续时间、以及升压的占比和降压的占比，确定降压的持续时间；根据降压的持续时间和两种升压的持续时间、以及两种升压各自的控制系数，生成第一控制信号。

其中，周期时长在本申请实施例中可以理解为控制模块对各种工作模式(如两种升压模式和一种降压模式)的周期时间长度的设定。处理器根据不同模式的控制参数，如升压的控制系数，来确定各模式的周期时长。

周期时长与模式的频率相关，时长越短，频率越高。设置合理的周期时长既满足输出动态响应需求，也避免切换频率过高产生损耗。周期时长为一定时间段内模式的持续时间提供依据。处理器根据占空比再计算出准确的导通时间。通过合理设置各模式的周期时长，可以优化升降压切换，提高稳压控制的性能。

进一步地，持续时长在本申请实施例中可以理解为指升压模式和降压模式在一个工作周期内实际的导通时间长度。处理器在确定了各模式的周期时长后，会根据对应的占空比，计算出每个模式在一个周期内的精确持续时间。

例如，升压模式的占空比越高，其持续时间也相应越长。占空比和持续时间成正比。持续时间决定了每个模式的实际工作时间。处理器按照计算的持续时间来精确控制各模式的切换，从而调节输出电压。

具体地，首先，处理器根据已经计算得到的两种升压的控制系数K1和K2，确定对应的升压模式1和2的周期时长T1和T2。设置周期时长是为了准确计时控制时序。

然后，处理器利用升压模式1和升压模式2的占空比Dup1和Dup2，以及周期时长T1和T2，计算出各自的精确持续导通时间Duty1和Duty2。这样可以转换占空比为时间量，提高控制精度。

最后，处理器根据总升压占空比Dup和降压占空比Ddown，确定降压模式的持续时间Duty_down。处理器综合上述各模式的时间参数，及两种升压的控制系数K1、K2，生成第一控制信号，即以精确的时间序列控制各模式的切换，完成闭环稳压。

在上述实施例的基础上，作为一种可选的实施例，如图5所示，稳压电路还可以包括第二反馈模块与升降压模块连接，控制模块还与第二反馈模块连接。

第二反馈模块用于获取输出电压信号和输出基准信号，并根据输出电压信号和输出基准信号，生成第二反馈信号，第二反馈信号用于表示输出电压信号和输出基准信号的大小关系。

控制模块可接收第二反馈信号，并根据第二反馈信号，对第一控制信号进行调整，生成第二控制信号；

升降压模块可接收第二控制信号，并根据第二控制信号，控制升压和降压之间的切换，以减小输出电压信号和输出基准信号之间的差值。

具体地，设置第二反馈模块可以进一步提高稳压控制的精确性。第二反馈模块实时检测输出电压Vout与基准电压Vref的误差，生成第二反馈信号反馈给控制模块。控制模块接收到反馈信号后，可以对其先前生成的第一控制信号进行优化和调整，输出第二控制信号。

示例性地，如果Vout>Vref，第二反馈信号提示需要降低Vout，则控制模块可以调整第一控制信号中的升压占空比，增加降压占空比，生成第二控制信号。调整后的第二控制信号再送到升降压模块，控制其切换模式，对Vout进行精细调节，以使Vout误差最小化，接近Vref。

通过建立双闭环反馈控制，可以持续检测和修正输出误差，从而实现高精度的稳压效果。相比单闭环控制提高了稳压的稳定性和动态响应能力。

在上述实施例的基础上，作为一种可选的实施例，控制模块用于，根据第二反馈信号，确定输出电压信号和输出基准信号之间的差值是否大于预设差值；若输出电压信号和输出基准信号之间的差值大于预设差值，则根据第二反馈信号，对第一控制信号进行调整，生成第二控制信号。

具体地，控制模块接收到第二反馈信号后，首先判断输出电压Vout与基准电压Vref之间的差值是否超过预设阈值。这样设置差值阈值，是因为输出电压within一个小范围的波动是正常的，不需要进行调整控制。只有差值过大时才需要进行修正。

当差值超过阈值时，控制模块才启动调整第一控制信号的过程。根据第二反馈信号中反映的Vout与Vref的差异，确定需要调整第一控制信号中的哪些参数，如增加升压持续时间等。调整后的第二控制信号再被送到升降压模块，以更精确地控制Vout逼近Vref。

因此，只有在必要时才启动调整，可以防止控制时序过于频繁，提高控制稳定性。同时，也实现了对输出误差的实时修正，使Vout快速回到稳定状态。

以上所述者，仅为本公开的示例性实施例，不能以此限定本公开的范围。即但凡依本公开教导所作的等效变化与修饰，皆仍属本公开涵盖的范围内。本领域技术人员在考虑说明书及实践真理的公开后，将容易想到本公开的其他实施方案。

本申请旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未记载的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的范围和精神由权利要求限定。

Claims (10)

1.一种稳压电路，其特征在于，包括：

升降压模块，用于接收输入电压信号，并对所述输入电压信号进行升压或者降压，得到输出电压信号；

第一反馈模块，与所述升降压模块的输入端和输出端分别连接，用于接收所述输入电压信号和所述输出电压信号，并根据所述输入电压信号和所述输出电压信号，生成第一反馈信号，所述第一反馈信号用于表示所述输入电压信号和所述输出电压信号的大小关系；

控制模块，与所述第一反馈模块和所述升降压模块分别连接，用于接收所述第一反馈信号，并根据所述第一反馈信号，确定所述升降压模块的升降压切换频率是否大于预设频率；若所述升降压模块的升降压切换频率大于预设频率，则获取所述输入电压信号、所述输出电压信号和输出基准信号，并根据所述输入电压信号、所述输出电压信号和所述输出基准信号，生成第一控制信号；

所述升降压模块还用于，接收所述第一控制信号，并根据所述第一控制信号，控制升压和降压之间的切换。

2.根据权利要求1所述的稳压电路，其特征在于，所述控制模块包括：

计数器，与所述第一反馈模块连接，用于接收所述第一反馈信号，并根据所述第一反馈信号，确定所述升降压模块在设定时间内的升降压切换次数；

比较器，与所述计数器连接，用于确定所述升降压模块的升降压切换频率是否大于预设频率；

处理器，与所述比较器连接，用于在所述升降压模块的升降压切换频率大于预设频率时，获取所述输入电压信号、所述输出电压信号和输出基准信号，并根据所述输入电压信号、所述输出电压信号和所述输出基准信号，生成第一控制信号。

3.根据权利要求2所述的稳压电路，其特征在于，所述处理器用于，

根据所述输入电压信号和所述输出电压信号，确定升压的占比和降压的占比；

若所述升压的占比大于或等于所述降压的占比，则根据所述输出电压信号、所述输出基准信号、以及所述升压和降压的占比，确定对所述输入电压信号进行一种降压和两种幅度不同的升压；

若所述升压的占比小于所述降压的占比，则根据所述输出电压信号、所述输出基准信号、以及所述升压和降压的占比，确定对所述输入电压信号进行一种升压和两种幅度不同的降压。

4.根据权利要求3所述的稳压电路，其特征在于，所述处理器用于，

根据所述输出电压信号，确定所述输出电压信号的最大值和最小值；

分别根据所述输出电压信号的最大值和最小值，确定两种升压各自的控制系数，以使两种升压的幅度不同；

根据所述输出电压信号的最大值和最小值、以及所述输出基准信号，确定两种升压的占比；

根据所述升压的占比和降压的占比、所述两种升压的占比、以及所述两种升压各自的控制系数，生成所述第一控制信号。

5.根据权利要求4所述的稳压电路，其特征在于，所述处理器用于，

分别根据两种升压的控制系数，确定两种升压各自的周期时长；

根据所述两种升压的占比、以及所述两种升压各自的周期时长，确定两种升压各自的持续时间；

根据所述两种升压各自的持续时间、以及所述升压的占比和降压的占比，确定降压的持续时间；

根据所述降压的持续时间和所述两种升压的持续时间、以及所述两种升压各自的控制系数，生成所述第一控制信号。

6.根据权利要求1-5任一项所述的稳压电路，其特征在于，还包括：

第二反馈模块，与所述升降压模块连接，用于获取所述输出电压信号和所述输出基准信号，并根据所述输出电压信号和所述输出基准信号，生成第二反馈信号，所述第二反馈信号用于表示所述输出电压信号和所述输出基准信号的大小关系；

所述控制模块还与所述第二反馈模块连接，用于接收所述第二反馈信号，并根据所述第二反馈信号，对所述第一控制信号进行调整，生成第二控制信号；

所述升降压模块还用于，接收所述第二控制信号，并根据所述第二控制信号，控制升压和降压之间的切换，以减小所述输出电压信号和所述输出基准信号之间的差值。

7.根据权利要求6所述的稳压电路，其特征在于，所述控制模块用于，

根据所述第二反馈信号，确定所述输出电压信号和所述输出基准信号之间的差值是否大于预设差值；

若所述输出电压信号和所述输出基准信号之间的差值大于预设差值，则根据所述第二反馈信号，对所述第一控制信号进行调整，生成所述第二控制信号。

8.根据权利要求7所述的稳压电路，其特征在于，所述控制模块用于，

若所述输出电压信号大于所述输出基准信号，则增大降压的占比；

若所述输出电压信号小于所述输出基准信号，则增大升压的占比。

9.根据权利要求1所述的稳压电路，其特征在于，所述升降压模块包括第一mos管、第二mos管、第三mos管、第四mos管以及第一电感，所述第一mos管、所述第二mos管、所述第三mos管以及所述第四mos管的栅极与所述控制模块连接；

所述第一mos管的源极和所述第二mos管的漏极与所述第一电感的一端连接，所述第三mos管的漏极和所述第四mos管的源极与所述第一电感的另一端连接；

所述第一mos管的漏极，用于接收所述输入电压信号；

所述第四mos管的漏极，用于输出所述输出电压信号。

10.根据权利要求1所述的稳压电路，其特征在于，若所述升压模块的升降压切换频率小于或等于所述预设频率，则处理器还用于根据所述输入电压信号和所述输出电压信号，生成第三控制信号；

所述升降压模块还用于，接收所述第三控制信号，并根据所述第三控制信号，控制升压、降压以及升压和降压任意一种之间的切换。