本發(fā)明涉及電子電路，更具體地說，涉及一種四開關(guān)功率轉(zhuǎn)換電路及其控制方法。

背景技術(shù)：

1、四開關(guān)功率轉(zhuǎn)換電路根據(jù)輸入電壓和輸出電壓之間的關(guān)系可以工作在降壓（buck）工作模式、升降壓（buck-boost）工作模式、和升壓（boost）工作模式，其中，四開關(guān)功率轉(zhuǎn)換電路的功率級電路包括四個(gè)開關(guān)管與電感，第一開關(guān)管和第二開關(guān)管連接于輸入電壓和地之間，第三開關(guān)管和第四開關(guān)管連接于輸出電壓和地之間，電感連接在第二開關(guān)管和第三開關(guān)管間。一般通過誤差放大器的輸出來限定電感電流的峰值或者谷值，在不同工作模式切換的過程中，通過誤差放大器的輸出的變化對相應(yīng)的電感電流進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整，來使得系統(tǒng)達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。

2、而在現(xiàn)有技術(shù)中，各個(gè)工作模式的切換一般是根據(jù)輸入輸出電壓的大小關(guān)系來進(jìn)行，這種切換方式可能會(huì)造成切換的平滑性不好，輸出電壓會(huì)產(chǎn)生紋波。因此，有必要對現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題進(jìn)行改進(jìn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種四開關(guān)功率轉(zhuǎn)換電路及其控制方法，用以解決現(xiàn)有技術(shù)存在的切換過程中平滑性不好造成的輸出電壓產(chǎn)生紋波的技術(shù)問題。

2、本發(fā)明第一方面，提供一種四開關(guān)功率轉(zhuǎn)換電路，包括功率級電路和控制電路，所述功率級電路包括四個(gè)開關(guān)管與電感，第一開關(guān)管和第二開關(guān)管連接于輸入電壓和地之間，第三開關(guān)管和第四開關(guān)管連接于輸出電壓和地之間，所述電感連接在第一開關(guān)管和第二開關(guān)管的中間節(jié)點(diǎn)和第三開關(guān)管和第四開關(guān)管的中間節(jié)點(diǎn)之間，所述控制電路包括采樣電路，采樣所述第一開關(guān)管的電感電流信息，獲得所述電感電流達(dá)到電感電流峰值基準(zhǔn)的時(shí)間，并記為第一時(shí)間信號(hào)，所述控制電路根據(jù)所述第一時(shí)間信號(hào)和最高時(shí)間閾值、最低時(shí)間閾值的大小關(guān)系進(jìn)行模式切換：在buck工作模式，在所述第一時(shí)間信號(hào)達(dá)到所述最高時(shí)間閾值時(shí)，則切換到buck-boost工作模式，之后，在所述第一時(shí)間信號(hào)低于所述最低時(shí)間閾值時(shí)，則切換到boost工作模式。

3、優(yōu)選地，在buck-boost工作模式，在一個(gè)開關(guān)周期內(nèi)，所述第一開關(guān)管至第四開關(guān)管的開通過程為：所述控制電路控制所述第一開關(guān)管和所述第三開關(guān)管開通，之后，控制所述第二開關(guān)管和所述第四開關(guān)管開通，之后，控制所述第一開關(guān)管和所述第四開關(guān)管開通。

4、優(yōu)選地，當(dāng)所述功率轉(zhuǎn)換電路的負(fù)載為輕載狀態(tài)，所述功率轉(zhuǎn)換電路在buck-boost工作模式，在一個(gè)開關(guān)周期內(nèi)，所述第一開關(guān)管至第四開關(guān)管的開通過程為：所述控制電路控制所述第一開關(guān)管和所述第三開關(guān)管開通，之后，控制所述第二開關(guān)管和所述第四開關(guān)管開通。

5、優(yōu)選地，所述最高時(shí)間閾值設(shè)置為：當(dāng)輸入電壓等于輸出電壓時(shí)，預(yù)設(shè)頻率對應(yīng)的周期時(shí)間為最高時(shí)間閾值；所述最低時(shí)間閾值設(shè)置為：k1×所述最高時(shí)間閾值，k1為0.8至1之間的任一系數(shù)。

6、優(yōu)選地，所述電感電流峰值基準(zhǔn)包括第一峰值基準(zhǔn)信號(hào)和第二峰值基準(zhǔn)信號(hào)，所述第二峰值基準(zhǔn)信號(hào)大于所述第一峰值基準(zhǔn)信號(hào)；在buck工作模式和boost工作模式，所述電感電流與所述第一峰值基準(zhǔn)信號(hào)比較，以獲得當(dāng)前開關(guān)管的關(guān)斷信號(hào)；在buck-boost工作模式，所述電感電流與所述第二峰值基準(zhǔn)信號(hào)比較，以獲得當(dāng)前開關(guān)管的關(guān)斷信號(hào)。

7、優(yōu)選地，所述控制電路包括基準(zhǔn)生成電路，所述基準(zhǔn)生成電路包括誤差補(bǔ)償電路，其根據(jù)所述功率轉(zhuǎn)換電路的輸出電壓和輸出基準(zhǔn)信號(hào)獲得第一峰值基準(zhǔn)信號(hào)；所述基準(zhǔn)生成電路還包括加法電路，所述加法電路將所述第一峰值基準(zhǔn)信號(hào)和偏置信號(hào)進(jìn)行疊加獲得第二峰值基準(zhǔn)信號(hào)，所述偏置信號(hào)為根據(jù)輸出電壓和預(yù)設(shè)的時(shí)間信號(hào)獲得。

8、優(yōu)選地，所述控制電路包括關(guān)斷信號(hào)電路，所述關(guān)斷信號(hào)電路包括比較器組和選擇電路，所述比較器組接收所述電感電流信息，計(jì)算所述電感電流達(dá)到電感電流峰值基準(zhǔn)的時(shí)間以獲得所述第一時(shí)間信號(hào)，并在所述電感電流達(dá)到電感電流峰值基準(zhǔn)時(shí)產(chǎn)生第一比較信號(hào)以控制當(dāng)前工作開關(guān)管的關(guān)斷。所述選擇電路根據(jù)比較器組的第二輸出信號(hào)作為依據(jù)選擇第一峰值基準(zhǔn)信號(hào)和第二峰值基準(zhǔn)信號(hào)其中之一輸出。

9、優(yōu)選地，所述關(guān)斷信號(hào)電路包括第一比較器、第二比較器和第三比較器，所述第一比較器接收所述電感電流信息和所述電感電流峰值基準(zhǔn)，以輸出第一比較信號(hào)，并輸出第一時(shí)間信號(hào)；所述第二比較器接收所述第一時(shí)間信號(hào)和所述最高時(shí)間閾值，以產(chǎn)生第二比較信號(hào)；所述第三比較器接收所述第一時(shí)間信號(hào)和所述最低時(shí)間閾值，以產(chǎn)生第三比較信號(hào)；其中，所述第二比較信號(hào)和所述第三比較信號(hào)作為所述比較器組的第二輸出信號(hào)。

10、優(yōu)選地，所述第二比較器包括充放電電路和比較器，所述充放電電路在所述第一時(shí)間信號(hào)內(nèi)通過第一電流源給第一電容充電，獲得第一充電電壓，所述比較器比較所述第一充電電壓和第一參考電壓，輸出所述第二比較信號(hào)，其中，所述第一參考電壓為在最高時(shí)間閾值的時(shí)長內(nèi)所述第一電流源給第一電容充電獲得電壓，當(dāng)所述第一充電電壓達(dá)到所述第一參考電壓時(shí)，則所述第二比較信號(hào)為有效狀態(tài)。

11、優(yōu)選地，所述第二比較器包括時(shí)長計(jì)數(shù)電路以及比較和邏輯電路，所述時(shí)長計(jì)數(shù)電路實(shí)時(shí)記錄所述第一時(shí)間信號(hào)的時(shí)長；所述比較和邏輯電路比較所述第一時(shí)間信號(hào)的時(shí)長是否達(dá)到設(shè)置的最高時(shí)間閾值的時(shí)長，如果達(dá)到了則輸出脈沖信號(hào)作為第二比較信號(hào)，否則則不輸出脈沖信號(hào)。

12、優(yōu)選地，所述控制電路還包括時(shí)鐘信號(hào)電路，所述時(shí)鐘信號(hào)電路用以在所述第二開關(guān)管和第四開關(guān)管導(dǎo)通達(dá)到預(yù)設(shè)的時(shí)間后輸出時(shí)鐘信號(hào)控制其關(guān)斷，其中，在buck或boost工作模式下，所述預(yù)設(shè)的時(shí)間的時(shí)長為第一時(shí)長，在buck-boost工作模式下，所述預(yù)設(shè)的時(shí)間的時(shí)長為第二時(shí)長，第二時(shí)長大于第一時(shí)長。

13、優(yōu)選地，所述控制電路還包括過零檢測電路，所述過零檢測電路檢測所述第四開關(guān)管的電流信息，以獲得電流檢測信號(hào)，根據(jù)所述電流檢測信號(hào)是否過零以控制所述第四開關(guān)管的關(guān)斷。

14、第二方面，提供一種四開關(guān)功率轉(zhuǎn)換電路的控制方法，所述四開關(guān)功率轉(zhuǎn)換電路包括功率級電路和控制電路，所述功率級電路包括四個(gè)開關(guān)管與電感，第一開關(guān)管和第二開關(guān)管連接于輸入電壓和地之間，第三開關(guān)管和第四開關(guān)管連接于輸出電壓和地之間，所述電感連接在第一開關(guān)管和第二開關(guān)管的中間節(jié)點(diǎn)和第三開關(guān)管和第四開關(guān)管的中間節(jié)點(diǎn)之間，所述控制方法包括采樣所述第一開關(guān)管的電感電流信息，獲得所述電感電流達(dá)到電感電流峰值基準(zhǔn)的時(shí)間，并記為第一時(shí)間信號(hào)；在buck工作模式，在所述第一時(shí)間信號(hào)達(dá)到設(shè)置的最高時(shí)間閾值時(shí)，則切換到buck-boost工作模式，在buck-boost工作模式，在所述第一時(shí)間信號(hào)低于設(shè)置的最低時(shí)間閾值時(shí)，則切換到boost工作模式。

15、優(yōu)選地，其特征在于，所述最高時(shí)間閾值設(shè)置為：當(dāng)輸入電壓等于輸出電壓時(shí)，預(yù)設(shè)頻率對應(yīng)的周期時(shí)間為最高時(shí)間閾值；所述最低時(shí)間閾值設(shè)置為：k1×所述最高時(shí)間閾值，k1為0.8至1之間的任一系數(shù)。

16、優(yōu)選地，所述電感電流峰值基準(zhǔn)包括第一峰值基準(zhǔn)信號(hào)和第二峰值基準(zhǔn)信號(hào)，所述第二峰值基準(zhǔn)信號(hào)大于所述第一峰值基準(zhǔn)信號(hào)，在buck工作模式和boost工作模式，所述電感電流與所述第一峰值基準(zhǔn)信號(hào)比較，以獲得當(dāng)前工作開關(guān)管的關(guān)斷信號(hào)；在buck-boost工作模式，所述電感電流與所述第二峰值基準(zhǔn)信號(hào)比較，以獲得當(dāng)前工作開關(guān)管的關(guān)斷信號(hào)。

17、優(yōu)選地，在所述第二開關(guān)管和第四開關(guān)管導(dǎo)通達(dá)到預(yù)設(shè)時(shí)間的時(shí)長后控制其關(guān)斷，其中，在buck或boost工作模式下，所述預(yù)設(shè)時(shí)間的時(shí)長為第一時(shí)長，在buck-boost工作模式下，所述預(yù)設(shè)時(shí)間的時(shí)長為第二時(shí)長，第二時(shí)長大于第一時(shí)長。

18、采用本發(fā)明的四開關(guān)功率轉(zhuǎn)換電路及其控制方法，通過采樣第一開關(guān)管的電感電流信息，獲得所述電感電流達(dá)到電感電流峰值基準(zhǔn)的時(shí)間，以獲得第一時(shí)間信號(hào)，在buck工作狀態(tài)，在所述第一時(shí)間信號(hào)達(dá)到最高時(shí)間閾值時(shí)，則切換到buck-boost工作模式，之后，在所述第一時(shí)間信號(hào)低于最低時(shí)間閾值時(shí)，則切換到boost工作模式。本技術(shù)通過對第一時(shí)間信號(hào)的比較進(jìn)行模式的切換，一方面精簡了采樣的信號(hào)，只需要采樣第一開關(guān)管的電流信息即可獲得開關(guān)的狀態(tài)控制，避免了采樣不同節(jié)點(diǎn)信號(hào)帶來的信息偏差，第二方面各模式的切換更加平滑，對于輸入電壓在跟輸出電壓大小不同的情況不是立即去進(jìn)行切換，而是根據(jù)電感電流的大小去進(jìn)行切換，使得切換的過程更加平滑，輸出電壓的穩(wěn)定性更好。