本發(fā)明涉及電力電子技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種開關(guān)電路的控制方法、控制電路及開關(guān)電路。

背景技術(shù)：

四開關(guān)管buck-boost升降壓電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖1所示。該電路包含q1、q2、q3、q4四個功率開關(guān)管、儲能電感l(wèi)、以及輸入端電容cin，輸出端電容co。開關(guān)管q1和開關(guān)管q2串聯(lián)，開關(guān)管q1和開關(guān)管q2的公共端為第一節(jié)點sw1，開關(guān)管q1連接到輸入端，開關(guān)管q2連接到地，輸入端通過電容cin連接到地，開關(guān)管q3和開關(guān)管q4串聯(lián)，開關(guān)管q3和開關(guān)管q4的公共端為第二節(jié)點sw2，開關(guān)管q3連接到輸出端，開關(guān)管q4連接到地，輸出端通過電容co連接到地，電感l(wèi)連接于第一節(jié)點sw1和第二節(jié)點sw2之間。

當(dāng)輸入電壓vin比輸出電壓vo大一定值時，此電路工作在buck降壓模式，開關(guān)管q1、q2工作在高頻開關(guān)狀態(tài)，開關(guān)管q3管常導(dǎo)通，開關(guān)管q4管常關(guān)閉；當(dāng)輸入電壓vin比輸出電壓vo小一定值時，此電路工作在boost升壓模式，開關(guān)管q3，開關(guān)管q4工作在高頻開關(guān)狀態(tài)，開關(guān)管q1管常導(dǎo)通，開關(guān)管q2管常關(guān)閉；當(dāng)vin與vo接近時，此電路工作在buck-boost升降壓模式，開關(guān)管q1、q2、q3、q4均處于高頻開關(guān)狀態(tài)。

現(xiàn)有方案在輕載時，一直工作于連續(xù)導(dǎo)通模式(ccm)下，導(dǎo)致系統(tǒng)效率低。為了提高輕載時的工作效率，在輕載時，希望電路可以工作在斷續(xù)導(dǎo)通模式(dcm)下，并且有較小的紋波。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種開關(guān)電路的控制方法、控制電路及開關(guān)電路，用以解決現(xiàn)有技術(shù)中輕載時系統(tǒng)效率低的問題。

本發(fā)明的技術(shù)解決方案是，提供一種開關(guān)電路的控制方法，包括：

第一開關(guān)管、第二開關(guān)管、第三開關(guān)管、第四開關(guān)管及電感，所述第一開關(guān)管和所述第二開關(guān)管串聯(lián)，所述第一開關(guān)管和所述第二開關(guān)管的公共端為第一節(jié)點，所述第一開關(guān)管連接到輸入端，所述第二開關(guān)管連接到地，所述第三開關(guān)管和所述第四開關(guān)管串聯(lián)，所述第三開關(guān)管和所述第四開關(guān)管的公共端為第二節(jié)點，所述第三開關(guān)管連接到輸出端，所述第四開關(guān)管連接到地，所述電感連接于所述第一節(jié)點和所述第二節(jié)點之間，其特征在于，所述控制方法包括：

在開關(guān)周期開始時，所述第一開關(guān)管和所述第四開關(guān)管導(dǎo)通，所述第二開關(guān)管和所述第三開關(guān)管關(guān)斷，為第一狀態(tài)；當(dāng)所述第一狀態(tài)經(jīng)過第一導(dǎo)通時間，或者所述電感電流大于第一閾值，則所述第二開關(guān)管和所述第四開關(guān)管關(guān)斷，所述第一開關(guān)管和所述第三開關(guān)管導(dǎo)通，為第二狀態(tài)；當(dāng)所述電感電流下降到第三閾值，則所述第一開關(guān)管和所述第三開關(guān)管關(guān)斷，所述第二開關(guān)管和所述第四開關(guān)管導(dǎo)通，為第三狀態(tài)；當(dāng)所述第三狀態(tài)經(jīng)過第三導(dǎo)通時間，則此開關(guān)周期結(jié)束，進(jìn)入下一個開關(guān)周期。

作為可選，在所述第二狀態(tài)和所述第三狀態(tài)之間，還有以下步驟：當(dāng)所述第二狀態(tài)時，電感電流大于第二閾值，或者所述第二狀態(tài)經(jīng)過第二導(dǎo)通時間，或者所述第一狀態(tài)和所述第二狀態(tài)經(jīng)過第四導(dǎo)通時間，則所述第一開關(guān)管和所述第四開關(guān)管關(guān)斷，所述第二開關(guān)管和所述第三開關(guān)管導(dǎo)通，為第四狀態(tài)。

作為可選，所述第一閾值、所述第二閾值、所述第一導(dǎo)通時間、所述第二導(dǎo)通時間、所述第三導(dǎo)通時間和所述第四導(dǎo)通時間中的任意一個或幾個由指令電流得到，所述指令電流由反饋信號和基準(zhǔn)信號經(jīng)過誤差放大后得到。

作為可選，所述反饋信號包括：輸出電壓反饋信號或輸出電流反饋信號或輸出功率反饋信號或輸入電壓反饋信號或輸入電流反饋信號或輸入功率反饋信號。

作為可選，所述第一閾值、所述第一導(dǎo)通時間、所述第二閾值、所述第三導(dǎo)通時間和所述第四導(dǎo)通時間由指令電流得到，所述第二導(dǎo)通時間和所述第四導(dǎo)通時間為固定值。

本發(fā)明的另一技術(shù)解決方案是，提供一種開關(guān)電路的控制電路，所述開關(guān)電路包括第一開關(guān)管、第二開關(guān)管、第三開關(guān)管、第四開關(guān)管及電感，所述第一開關(guān)管和所述第二開關(guān)管串聯(lián)，所述第一開關(guān)管和所述第二開關(guān)管的公共端為第一節(jié)點，所述第一開關(guān)管連接到輸入端，所述第二開關(guān)管連接到地，所述第三開關(guān)管和所述第四開關(guān)管串聯(lián)，所述第三開關(guān)管和所述第四開關(guān)管的公共端為第二節(jié)點，所述第三開關(guān)管連接到輸出端，所述第四開關(guān)管連接到地，所述電感連接于所述第一節(jié)點和所述第二節(jié)點之間，其特征在于，所述控制電路包括電感電流控制電路，

所述電感電流控制電路接收電感電流信號、第一閾值、第三閾值、第一導(dǎo)通時間和第三導(dǎo)通時間，所述電感電流控制電路輸出開關(guān)信號；

在開關(guān)周期開始時，所述電感電流控制電路控制所述第一開關(guān)管和所述第四開關(guān)管導(dǎo)通，所述第二開關(guān)管和所述第三開關(guān)管關(guān)斷，為第一狀態(tài)；當(dāng)所述電感電流控制電路檢測到所述第一狀態(tài)經(jīng)過所述第一導(dǎo)通時間，或者所述電感電流大于所述第一閾值，則所述電感電流控制電路控制所述第二開關(guān)管和所述第四開關(guān)管關(guān)斷，所述第一開關(guān)管和所述第三開關(guān)管導(dǎo)通，為第二狀態(tài)；當(dāng)所述電感電流控制電路檢測到所述電感電流下降到所述第三閾值，則所述電感電流控制電路控制所述第一開關(guān)管和所述第三開關(guān)管關(guān)斷，所述第二開關(guān)管和所述第四開關(guān)管導(dǎo)通，為第三狀態(tài)；當(dāng)所述電感電流控制電路檢測到所述第三狀態(tài)經(jīng)過所述第三導(dǎo)通時間，則此開關(guān)周期結(jié)束，進(jìn)入下一個開關(guān)周期。

作為可選，在所述第二狀態(tài)和所述第三狀態(tài)之間，還有以下步驟：當(dāng)所述第二狀態(tài)時，所述電感電流控制電路檢測到電感電流大于第二閾值，或者所述第二狀態(tài)經(jīng)過第二導(dǎo)通時間，或者所述第一狀態(tài)和所述第二狀態(tài)經(jīng)過第四導(dǎo)通時間，則所述電感電流控制電路控制所述第一開關(guān)管和所述第四開關(guān)管關(guān)斷，所述第二開關(guān)管和所述第三開關(guān)管導(dǎo)通，為第四狀態(tài)。

作為可選，所述控制電路還包括：

運(yùn)算電路，根據(jù)指令電流得到所述第一閾值、所述第二閾值、所述第一導(dǎo)通時間、所述第二導(dǎo)通時間、所述第三導(dǎo)通時間和所述第四導(dǎo)通時間中的一個或幾個。

作為可選，所述控制電路還包括：

第一運(yùn)放，誤差放大反饋信號和基準(zhǔn)信號，得到所述指令電流。

本發(fā)明的又一技術(shù)解決方案是，提供一種開關(guān)電路。

采用本發(fā)明的電路結(jié)構(gòu)和方法，與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點：電路在輕載工作時，會進(jìn)入斷續(xù)導(dǎo)通模式(dcm)，使得系統(tǒng)有較高的轉(zhuǎn)換效率。

附圖說明

圖1為現(xiàn)有技術(shù)的四開關(guān)管buck-boost升降壓電路；

圖2為本發(fā)明四開關(guān)管控制方法的流程圖；

圖3為本發(fā)明四開關(guān)管控制方法的另一流程圖；

圖4為本發(fā)明的電感電流穩(wěn)態(tài)波形；

圖5(a)為本發(fā)明的電感電流另一穩(wěn)態(tài)波形；

圖5(b)為本發(fā)明的電感電流又一穩(wěn)態(tài)波形；

圖6(a)為本發(fā)明的電路結(jié)構(gòu)圖；

圖6(b)為本發(fā)明的又一電路結(jié)構(gòu)圖。

具體實施方式

以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進(jìn)行詳細(xì)描述，但本發(fā)明并不僅僅限于這些實施例。本發(fā)明涵蓋任何在本發(fā)明的精神和范圍上做的替代、修改、等效方法以及方案。

為了使公眾對本發(fā)明有徹底的了解，在以下本發(fā)明優(yōu)選實施例中詳細(xì)說明了具體的細(xì)節(jié)，而對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說沒有這些細(xì)節(jié)的描述也可以完全理解本發(fā)明。

在下列段落中參照附圖以舉例方式更具體地描述本發(fā)明。需說明的是，附圖均采用較為簡化的形式且均使用非精準(zhǔn)的比例，僅用以方便、明晰地輔助說明本發(fā)明實施例的目的。

參考圖2所示，示意了本發(fā)明的四開關(guān)管控制方法的流程圖。所述控制方法基于圖1的四開關(guān)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。圖1中的開關(guān)管q1為第一開關(guān)管，開關(guān)管q2為第二開關(guān)管，開關(guān)管q3為第三開關(guān)管，開關(guān)管q4為第四開關(guān)管。開關(guān)管q1和開關(guān)管q2串聯(lián)，開關(guān)管q1和開關(guān)管q2的公共端為第一節(jié)點sw1，開關(guān)管q1連接到輸入端，開關(guān)管q2連接到地，輸入端通過電容cin連接到地，開關(guān)管q3和開關(guān)管q4串聯(lián)，開關(guān)管q3和開關(guān)管q4的公共端為第二節(jié)點sw2，開關(guān)管q3連接到輸出端，開關(guān)管q4連接到地，輸出端通過電容co連接到地，電感l(wèi)連接于第一節(jié)點sw1和第二節(jié)點sw2之間。本發(fā)明的技術(shù)解決方案是，提供一種以下步驟的控制方法：

步驟s001：所述第一開關(guān)管和所述第四開關(guān)管導(dǎo)通，所述第二開關(guān)管和所述第三開關(guān)管關(guān)斷，為第一狀態(tài)。

步驟s002：判斷電感電流是否大于第一閾值或者所述第一狀態(tài)是否經(jīng)過第一導(dǎo)通時間，如果是，則進(jìn)入步驟s003，否則繼續(xù)保持在第一狀態(tài)。

這里需要說明的是，在有些應(yīng)用下，只判斷電感電流是否大于第一閾值，比如在峰值電流模式下，而不判斷第一狀態(tài)是否經(jīng)過第一導(dǎo)通時間；在峰值電流模式下，一般需要經(jīng)過最小導(dǎo)通時間后，再判斷電感電流是否大于第一閾值，防止開關(guān)時刻電感電流的過沖對系統(tǒng)造成影響，這里的最小導(dǎo)通時間并不是所述的第一導(dǎo)通時間。而有些應(yīng)用，只判斷第一狀態(tài)是否經(jīng)過第一導(dǎo)通時間，比如恒導(dǎo)通時間控制方式(cot)，而不判斷電感電流是否大于第一閾值。

步驟s003：在步驟s002之后，則第二開關(guān)管和第四開關(guān)管關(guān)斷，第一開關(guān)管和第三開關(guān)管導(dǎo)通，為第二狀態(tài)。

步驟s006：判斷電感電流是否下降到第三閾值，當(dāng)電感電流小于第三閾值，則進(jìn)入步驟s007，否則繼續(xù)保持第二狀態(tài)。

步驟s007：在步驟s006之后，第二開關(guān)管和第四開關(guān)管導(dǎo)通，第一開關(guān)管和第三開關(guān)管關(guān)斷。

步驟s008：判斷第三狀態(tài)是否經(jīng)過第三導(dǎo)通時間，如果是，則此開關(guān)周期結(jié)束，進(jìn)入下一個開關(guān)周期，即回到步驟s001，第一開關(guān)管和第四開關(guān)管導(dǎo)通，第二開關(guān)管和第三開關(guān)管關(guān)斷，否則繼續(xù)保持第三狀態(tài)。

當(dāng)?shù)谌撝禐?時，則電路工作在斷續(xù)導(dǎo)通模式(dcm)。該控制方法可以由連續(xù)導(dǎo)通模式(ccm)過渡到斷續(xù)導(dǎo)通模式(dcm)，控制方法簡單，效率高。

請參考圖4所示，為本發(fā)明輸出電壓高于輸入電壓時，電感電流il在穩(wěn)態(tài)時的波形。在開關(guān)周期開始時，t00時刻，所述第一開關(guān)管和所述第四開關(guān)管導(dǎo)通，所述第二開關(guān)管和所述第三開關(guān)管關(guān)斷，為第一狀態(tài)，電感電流il上升；當(dāng)所述第一狀態(tài)經(jīng)過第一導(dǎo)通時間，或者所述電感電流大于第一閾值，即t01時刻，則所述第二開關(guān)管和所述第四開關(guān)管關(guān)斷，所述第一開關(guān)管和所述第三開關(guān)管導(dǎo)通，為第二狀態(tài)，由于輸出電壓高于輸入電壓，電感電流下降；當(dāng)所述電感電流下降到第三閾值，即t02時刻，則所述第一開關(guān)管和所述第三開關(guān)管關(guān)斷，所述第二開關(guān)管和所述第四開關(guān)管導(dǎo)通，為第三狀態(tài)，由于電感兩端電壓都為0，因此電感電流大小保持不變；當(dāng)所述第三狀態(tài)經(jīng)過第三導(dǎo)通時間，則此開關(guān)周期結(jié)束，進(jìn)入下一個開關(guān)周期。

參考圖3所示，示意了本發(fā)明的四開關(guān)管又一控制方法的流程圖。在步驟s003和步驟s006之間，還有以下步驟：

步驟s004：在步驟s003之后，判斷電感電流是否大于第二閾值或者第二狀態(tài)是否到達(dá)第二導(dǎo)通時間或者第一第二狀態(tài)是否到達(dá)第四導(dǎo)通時間，如果是，則進(jìn)入步驟s007，否則繼續(xù)保持第二狀態(tài)。

一般第二閾值大于第一閾值。

這里需要說明的是，在有些應(yīng)用下，只判斷電感電流是否大于第二閾值，而不判斷第二狀態(tài)是否到達(dá)第二導(dǎo)通時間，也不判斷第一第二狀態(tài)是否到達(dá)第四導(dǎo)通時間；而有些應(yīng)用，只判斷第二狀態(tài)是否到達(dá)第二導(dǎo)通時間，不判斷電感電流是否大于第二閾值，也不判斷第一第二狀態(tài)是否到達(dá)第四導(dǎo)通時間；還有些應(yīng)用，只判斷第一第二狀態(tài)是否到達(dá)第四導(dǎo)通時間，不判斷電感電流是否大于第二閾值，也不判斷第二狀態(tài)是否到達(dá)第二導(dǎo)通時間。

步驟s005：在步驟s004之后，第二開關(guān)管和第三開關(guān)管導(dǎo)通，第一開關(guān)管和第四開關(guān)管關(guān)斷，為第四狀態(tài)，進(jìn)入步驟s006。

請參考圖5(a)所示，當(dāng)輸入電壓高于輸出電壓，則在第二狀態(tài)時電感電流上升；請參考圖5(b)所示，當(dāng)輸出電壓高于輸入電壓，則在第二狀態(tài)時電感電流下降；當(dāng)輸出電壓等于輸入電壓，則在第二狀態(tài)時電感電流大小不變；

在一個實施例中，所述第一閾值、所述第二閾值、所述第一導(dǎo)通時間、所述第二導(dǎo)通時間、所述第三導(dǎo)通時間和所述第四導(dǎo)通時間中的任意一個或幾個由指令電流得到，所述指令電流由反饋信號和基準(zhǔn)信號經(jīng)過誤差放大后得到。

在一個實施例中，所述反饋信號包括：輸出電壓反饋信號或輸出電流反饋信號或輸出功率反饋信號或輸入電壓反饋信號或輸入電流反饋信號或輸入功率反饋信號。當(dāng)反饋信號為輸出電壓反饋信號時為輸出恒壓控制；當(dāng)反饋信號為輸出電流反饋信號時為輸出恒流控制；當(dāng)反饋信號為輸出功率反饋信號時為輸出恒功率控制。當(dāng)反饋信號為輸入電壓反饋信號時為輸入欠壓保護(hù)；當(dāng)反饋信號為輸入電流反饋信號時為輸入過流保護(hù)；當(dāng)反饋信號為輸入功率反饋信號時為輸入功率過大保護(hù)。

所述第一閾值、所述第一導(dǎo)通時間、所述第二閾值、所述第三導(dǎo)通時間和所述第四導(dǎo)通時間由指令電流ic得到，所述第二導(dǎo)通時間和所述第四導(dǎo)通時間為固定值。

參考圖6(a)所示，示意了本發(fā)明實施例一的四開關(guān)管控制電路200。該控制電路200包括電感電流控制電路201。所述電感電流控制電路201接收電感電流信號il、第一閾值、第三閾值、第一導(dǎo)通時間及第三導(dǎo)通時間，所述電感電流控制電路輸出開關(guān)信號g1-g4，通過驅(qū)動電路，分別控制開關(guān)q1-q4。在開關(guān)周期開始時，所述電感電流控制電路201控制第一開關(guān)管q1和第四開關(guān)q4管導(dǎo)通，第二開關(guān)管q2和第三開關(guān)q3管關(guān)斷，為第一狀態(tài)；當(dāng)電感電流控制電路201檢測到所述第一狀態(tài)經(jīng)過所述第一導(dǎo)通時間，或者所述電感電流il大于所述第一閾值，則所述電感電流控制電路201控制所述第二開關(guān)管q2和所述第四開關(guān)管q4關(guān)斷，所述第一開關(guān)管q1和所述第三開關(guān)管q3導(dǎo)通，為第二狀態(tài)；當(dāng)電感電流控制電路201檢測到所述電感電流il下降到所述第三閾值，則所述電感電流控制電路201控制所述第一開關(guān)管q1和所述第三開關(guān)管q3關(guān)斷，所述第二開關(guān)管q2和所述第四開關(guān)管q4導(dǎo)通，為第三狀態(tài)；當(dāng)電感電流控制電路201檢測到所述第三狀態(tài)經(jīng)過所述第三導(dǎo)通時間，則此開關(guān)周期結(jié)束，進(jìn)入下一個開關(guān)周期。

請參考圖6(b)所示，在一個實施例中，在所述第二狀態(tài)，和所述第三狀態(tài)之間，還有以下步驟：當(dāng)所述第二狀態(tài)時，所述電感電流控制電路檢測到電感電流大于第二閾值，或者所述第二狀態(tài)經(jīng)過第二導(dǎo)通時間，或者所述第一狀態(tài)和所述第二狀態(tài)經(jīng)過第四導(dǎo)通時間，則所述電感電流控制電路控制所述第一開關(guān)管和所述第四開關(guān)管關(guān)斷，所述第二開關(guān)管和所述第三開關(guān)管導(dǎo)通，為第四狀態(tài)。

請繼續(xù)參考圖6(b)所示，在一個實施例中，所述控制電路200還包括運(yùn)算電路203。運(yùn)算電路203根據(jù)指令電流ic得到所述第一閾值、所述第二閾值、所述第一導(dǎo)通時間、所述第二導(dǎo)通時間、所述第三導(dǎo)通時間和所述第四導(dǎo)通時間中的一個或幾個。

在一個實施例中，控制電路還包括第一運(yùn)放202。第一運(yùn)放202誤差放大輸出反饋信號fb和基準(zhǔn)信號vref1，得到指令電流ic。當(dāng)輸出反饋信號fb反饋輸出電壓時，則為恒壓輸出，可以用分壓電阻采樣輸出電壓；當(dāng)輸出反饋信號fb反饋輸出電流時，則為恒流輸出，可以用采樣電阻采樣輸出電流；當(dāng)輸出反饋信號fb反饋輸出功率時，則為恒功率輸出，可以用采樣輸出電壓和輸出電流，得到輸出功率。

除此之外，雖然以上將實施例分開說明和闡述，但涉及部分共通之技術(shù)，在本領(lǐng)域普通技術(shù)人員看來，可以在實施例之間進(jìn)行替換和整合，涉及其中一個實施例未明確記載的內(nèi)容，則可參考有記載的另一個實施例。

以上所述的實施方式，并不構(gòu)成對該技術(shù)方案保護(hù)范圍的限定。任何在上述實施方式的精神和原則之內(nèi)所作的修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在該技術(shù)方案的保護(hù)范圍之內(nèi)。