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      升壓降壓型開(kāi)關(guān)功率變換器及其控制電路的制作方法_4

      文檔序號(hào):9600298閱讀:來(lái)源:國(guó)知局
      103調(diào)節(jié)升壓占空比D2實(shí)現(xiàn)。繼續(xù)參考圖2示意,升壓周期脈沖寬度調(diào)制單元103具有第二可控遲滯H2。升壓周期脈沖寬度調(diào)制單元103還具有遲滯控制端,用于接收所述第二模式切換控制信號(hào)TR2。當(dāng)升壓降壓型開(kāi)關(guān)功率變換器100從升壓-降壓模式切換至升壓模式時(shí),升壓周期脈沖寬度調(diào)制單元103響應(yīng)于所述第二模式切換控制信號(hào)TR2使所述第二可控遲滯H2有效。這時(shí),可以看作為升壓周期脈沖寬度調(diào)制單元103所接收的差值放大信號(hào)Vcomp或所述第二電流檢測(cè)信號(hào)Ves2疊加了所述第二可控遲滯H2??梢栽O(shè)計(jì)該第二可控遲滯H2等效疊加于所述差值放大信號(hào)Vcomp時(shí)為負(fù),而等效疊加于所述第二電流檢測(cè)信號(hào)Ves2時(shí)為正。這樣在所述第二可控遲滯H2有效時(shí),升壓周期脈沖寬度調(diào)制單元103將差值放大信號(hào)Vcomp與所述第二電流檢測(cè)信號(hào)Ves2疊加該第二可控遲滯H2的值比較,因而使所述第二脈沖寬度調(diào)制信號(hào)PWM2的脈沖寬度減小。受該第二脈沖寬度調(diào)制信號(hào)PWM2的控制,在升壓周期中AC導(dǎo)通時(shí)間減小。
      [0047]根據(jù)本公開(kāi)的一個(gè)不例性實(shí)施例,升壓降壓型開(kāi)關(guān)功率變換器100從升壓模式切換至升壓-降壓模式時(shí),控制電路108將升壓周期中第一功率開(kāi)關(guān)和第三功率開(kāi)關(guān)的導(dǎo)通時(shí)間增大,即增大AC導(dǎo)通時(shí)間。根據(jù)本公開(kāi)的一個(gè)實(shí)施例,這仍可以通過(guò)升壓周期脈沖寬度調(diào)制單元103調(diào)節(jié)升壓占空比D2實(shí)現(xiàn)。升壓降壓型開(kāi)關(guān)功率變換器100從升壓模式切換至升壓-降壓模式時(shí),升壓周期脈沖寬度調(diào)制單元103響應(yīng)于所述第二模式切換控制信號(hào)TR2使所述第二可控遲滯H2無(wú)效。這時(shí),等效疊加于差值放大信號(hào)Vcomp或所述第二電流檢測(cè)信號(hào)Ves2的第二可控遲滯H2消失。與所述第二可控遲滯H2有效時(shí)相比,升壓周期脈沖寬度調(diào)制單元103將差值放大信號(hào)Vcomp與所述第二電流檢測(cè)信號(hào)Ves2的值比較,使所述第二脈沖寬度調(diào)制信號(hào)PWM2的脈沖寬度增大。受該第二脈沖寬度調(diào)制信號(hào)PWM2的控制,在升壓周期中AC導(dǎo)通時(shí)間增大。
      [0048]在升壓降壓型開(kāi)關(guān)功率變換器100從降壓模式切換至升壓-降壓模式時(shí),本工作于降壓模式時(shí)的BD導(dǎo)通時(shí)間不能滿(mǎn)足升壓-降壓模式下對(duì)BD導(dǎo)通時(shí)間的需求,因而需要調(diào)整BD導(dǎo)通時(shí)間增大。增大的量可以根據(jù)實(shí)際應(yīng)用需求提前設(shè)定。相反,在升壓降壓型開(kāi)關(guān)功率變換器100從升壓-降壓模式切換至降壓模式時(shí),本工作于升壓-降壓模式時(shí)的BD導(dǎo)通時(shí)間超過(guò)了降壓模式下對(duì)BD導(dǎo)通時(shí)間的需求,因而需要調(diào)整BD導(dǎo)通時(shí)間減小。減小的量也可以根據(jù)實(shí)際應(yīng)用需求提前設(shè)定。以下將BD導(dǎo)通時(shí)間增大的量和減小的量統(tǒng)稱(chēng)BD導(dǎo)通時(shí)間變化量。根據(jù)本公開(kāi)的實(shí)施例通過(guò)為降壓周期脈沖寬度調(diào)制單元102配置所述第一可控遲滯H1便實(shí)現(xiàn)了在降壓模式和升壓-降壓模式之間切換時(shí)對(duì)BD導(dǎo)通時(shí)間的控制。通過(guò)調(diào)節(jié)所述第一可控遲滯H1的值便可以調(diào)節(jié)BD導(dǎo)通時(shí)間變化量。本公開(kāi)的實(shí)施例不僅實(shí)現(xiàn)方案簡(jiǎn)單,電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,而且有效防止/降低了升壓降壓型開(kāi)關(guān)功率變換器100在降壓模式和升壓-降壓模式之間切換時(shí)因兩種模式下對(duì)BD導(dǎo)通時(shí)間需求的不同而引發(fā)輸出電壓尖峰這一問(wèn)題的出現(xiàn)。
      [0049]在升壓降壓型開(kāi)關(guān)功率變換器100從升壓-降壓模式切換至升壓模式時(shí),本工作于升壓-降壓模式時(shí)的AC導(dǎo)通時(shí)間超過(guò)了升壓模式下對(duì)AC導(dǎo)通時(shí)間的需求,因而需要調(diào)整AC導(dǎo)通時(shí)間減小。減小的量可以根據(jù)實(shí)際應(yīng)用需求提前設(shè)定。相反,在升壓降壓型開(kāi)關(guān)功率變換器100從升壓模式切換至升壓-降壓模式時(shí),本工作于升壓模式時(shí)的AC導(dǎo)通時(shí)間不能滿(mǎn)足升壓-降壓模式下對(duì)AC導(dǎo)通時(shí)間的需求,因而需要調(diào)整AC導(dǎo)通時(shí)間增大。增大的量也可以根據(jù)實(shí)際應(yīng)用需求提前設(shè)定。以下將AC導(dǎo)通時(shí)間增大的量和減小的量統(tǒng)稱(chēng)AC導(dǎo)通時(shí)間變化量。根據(jù)本公開(kāi)的實(shí)施例通過(guò)為升壓周期脈沖寬度調(diào)制單元103配置所述第二可控遲滯H2便實(shí)現(xiàn)了在升壓-降壓模式和升壓模式之間切換時(shí)對(duì)AC導(dǎo)通時(shí)間的控制。通過(guò)調(diào)節(jié)所述第二可控遲滯H2的值便可以調(diào)節(jié)AC導(dǎo)通時(shí)間變化量。本公開(kāi)的實(shí)施例不僅實(shí)現(xiàn)方案簡(jiǎn)單,電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,而且有效防止/降低了升壓降壓型開(kāi)關(guān)功率變換器100在升壓-降壓模式和升壓模式之間切換時(shí)因兩種模式下對(duì)AC導(dǎo)通時(shí)間需求的不同而引發(fā)輸出電壓尖峰這一問(wèn)題的出現(xiàn)。
      [0050]圖3示意出了升壓降壓型開(kāi)關(guān)功率變換器從降壓模式切換至升壓-降壓模式時(shí)流過(guò)感性?xún)?chǔ)能元件Lo的電感電流IL的波形示意圖。第一組曲線301示出了現(xiàn)有技術(shù)的升壓降壓型開(kāi)關(guān)功率變換器從降壓模式轉(zhuǎn)換至升壓-降壓模式前后的電感電流IL的波形示意圖。第二組曲線302示出了根據(jù)本公開(kāi)實(shí)施例的升壓降壓型開(kāi)關(guān)功率變換器100從降壓模式轉(zhuǎn)換至升壓-降壓模式前后的電感電流IL的波形示意圖。如圖所示,在降壓模式下,隨著輸入電壓Vin的下降,輸入電壓Vin將接近輸出電壓Vo,直至降壓占空比D1達(dá)到降壓占空比閾值DTH1時(shí),表明若升壓降壓型開(kāi)關(guān)功率變換器100繼續(xù)工作于降壓模式將不足以為負(fù)載提供足夠的能量,因而升壓降壓型開(kāi)關(guān)功率變換器100從降壓模式轉(zhuǎn)換至升壓-降壓模式以滿(mǎn)足負(fù)載需求。在剛轉(zhuǎn)換至升壓-降壓模式的那個(gè)降壓周期,第一功率開(kāi)關(guān)SWA需要整周期導(dǎo)通(參見(jiàn)圖3中電感電流IL的波形的第二個(gè)“AD”段)以為負(fù)載供能。那么在緊接著的升壓周期,第三功率開(kāi)關(guān)SWC和第四功率開(kāi)關(guān)SWD進(jìn)行一次開(kāi)關(guān)切換(參見(jiàn)圖3中電感電流IL的波形的“AC”段和第三個(gè)“AD”段),然后需要進(jìn)入降壓周期使第二功率開(kāi)關(guān)SWB導(dǎo)通(參見(jiàn)圖3中電感電流IL的波形的第二個(gè)“BD”段)以使電感電流IL減小。然而若保持BD導(dǎo)通時(shí)間不變,如圖3中第一組曲線301示意為在降壓模式和升壓-降壓模式的BD導(dǎo)通時(shí)間均為第一設(shè)定時(shí)間tl,則會(huì)導(dǎo)致切換至升壓-降壓模式后因BD導(dǎo)通時(shí)間不足以讓電感電流IL恢復(fù),不能滿(mǎn)足伏秒平衡。電感電流IL的這種累積會(huì)引發(fā)輸出電壓Vo出現(xiàn)過(guò)沖尖峰,不利于升壓-降壓型開(kāi)關(guān)功率變換器的安全工作,更不利于帶載。相反,根據(jù)本公開(kāi)的實(shí)施例,從降壓模式切換至升壓-降壓模式時(shí),將降壓周期的BD導(dǎo)通時(shí)間從降壓模式時(shí)的第一設(shè)定時(shí)間tl增大至升壓-降壓模式時(shí)的第二設(shè)定時(shí)間t2(t2>tl),如圖3中第二組曲線302所示,以讓電感電流IL有足夠時(shí)間恢復(fù),滿(mǎn)足伏秒平衡。如此,升壓-降壓型開(kāi)關(guān)功率變換器100可以平穩(wěn)無(wú)波動(dòng)的從降壓模式切換至升壓-降壓模式,不會(huì)引發(fā)輸出電壓Vo過(guò)沖,能夠保證工作的安全性和穩(wěn)定性。
      [0051]圖4示意出了升壓降壓型開(kāi)關(guān)功率變換器從升壓-降壓模式切換至降壓模式時(shí)流過(guò)感性?xún)?chǔ)能元件Lo的電感電流IL的波形示意圖。第一組曲線401示出了現(xiàn)有技術(shù)的升壓降壓型開(kāi)關(guān)功率變換器從升壓-降壓模式切換至降壓模式前后的電感電流IL的波形示意圖。第二組曲線402示出了根據(jù)本公開(kāi)實(shí)施例的升壓降壓型開(kāi)關(guān)功率變換器100從升壓-降壓模式切換至降壓模式前后的電感電流IL的波形示意圖。如圖所示,在升壓-降壓模式下,隨著輸入電壓Vin的增大,輸入電壓Vin將大于輸出電壓Vo,直至降壓占空比D1低于降壓占空比閾值DTH1時(shí),表明若升壓降壓型開(kāi)關(guān)功率變換器100繼續(xù)工作于升壓-降壓模式將為負(fù)載提供過(guò)盛的能量,因而需要從升壓-降壓模式轉(zhuǎn)換至降壓模式以為負(fù)載提供合適的能量。在切換至降壓模式后,若BD導(dǎo)通時(shí)間不變,如圖4中第一組曲線401示意為在升壓-降壓模式和降壓模式的BD導(dǎo)通時(shí)間均為第三設(shè)定時(shí)間t3,則會(huì)導(dǎo)致BD導(dǎo)通時(shí)間大于降壓模式所需,使電感電流IL下降太多,不能滿(mǎn)足伏秒平衡。電感電流IL的這種過(guò)量下降會(huì)引發(fā)輸出電壓Vo出現(xiàn)俯沖尖峰,不利于升壓-降壓型開(kāi)關(guān)功率變換器的安全工作,更不利于帶載。相反,根據(jù)本公開(kāi)的實(shí)施例,從升壓-降壓模式切換至降壓模式時(shí),將降壓周期的BD導(dǎo)通時(shí)間從升壓-降壓模式時(shí)的第三設(shè)定時(shí)間t3減小至降壓模式時(shí)的第四設(shè)定時(shí)間t4(t3>t4),如圖4中第二組曲線402所示,以讓電感電流IL滿(mǎn)足伏秒平衡。如此,升壓-降壓型開(kāi)關(guān)功率變換器100可以平穩(wěn)無(wú)波動(dòng)的從升壓-降壓模式切換至降壓模式,不會(huì)引發(fā)輸出電壓Vo俯沖,能夠保證工作的安全性和穩(wěn)定性。
      [0052]圖5示意出了升壓降壓型開(kāi)關(guān)功率變換器從升壓-降壓模式切換至升壓模式時(shí)流過(guò)感性?xún)?chǔ)能元件Lo的電感電流IL的波形示意圖。第一組曲線501示出了現(xiàn)有技術(shù)的升壓降壓型開(kāi)關(guān)功率變換器從升壓-降壓模式轉(zhuǎn)換至升壓模式前后的電感電流IL的波形示意圖。第二組曲線502示出了根據(jù)本公開(kāi)實(shí)施例的升壓降壓型開(kāi)關(guān)功率變換器100從升壓-降壓模式轉(zhuǎn)換至升壓模式前后的電感電流IL的波形示意圖。如圖所示,在升壓-降壓模式下,隨著輸入電壓Vin的進(jìn)一步下降,輸入電壓Vin將小于輸出電壓Vo,直至升壓占空比D2達(dá)到升壓占空比閾值DTH2時(shí),表明若升壓降壓型開(kāi)關(guān)功率變換器100繼續(xù)工作于升壓-降壓模式將不足以為負(fù)載提供足夠的能量,因而需要從升壓-降壓模式轉(zhuǎn)換至升壓模式以滿(mǎn)足負(fù)載需求。模式切換后若保持AC導(dǎo)通時(shí)間不變,如圖5中第一組曲線501示意為在升壓-降壓模式和升壓模式的AC導(dǎo)通時(shí)間均為第五設(shè)定時(shí)間t5,則會(huì)導(dǎo)致切換至升壓模式后AC導(dǎo)通時(shí)間大于所需。這是因?yàn)橄啾壬龎?降壓模式,剛進(jìn)入升壓模式時(shí)沒(méi)有了降壓周期,不再有BD導(dǎo)通讓電感電流IL下降,只有AD導(dǎo)通不足以讓電感電流IL恢復(fù)至升壓周期的初始值,不能滿(mǎn)足伏秒平衡。電感電流IL的這種累積會(huì)引發(fā)輸出電壓Vo出現(xiàn)過(guò)沖尖峰,不利于升壓-降壓型開(kāi)關(guān)功率變換器的安全工作,更不利于帶載。與此不同,根據(jù)本公開(kāi)的實(shí)施例,從升壓-降壓模式切換至升壓模式時(shí),將升壓周期的AC導(dǎo)通時(shí)間從升壓-降壓模式時(shí)的第五設(shè)定時(shí)間t5減小至升壓模式時(shí)的第六設(shè)定時(shí)間t6(t5H6),如圖5中第二組曲線502所示,以讓電感電流IL在AC導(dǎo)通時(shí)間內(nèi)的上升幅度與AD導(dǎo)通時(shí)間內(nèi)的下降幅度相匹配,滿(mǎn)足伏秒平衡。如此,升壓-降壓型開(kāi)關(guān)功率變換器100可以平穩(wěn)無(wú)波動(dòng)的從升壓-降壓模式切換至升壓模式,不會(huì)引發(fā)輸出電壓Vo過(guò)沖,能夠保證工作的安全性和穩(wěn)定性。
      [0053]圖6示意出了升壓降壓型開(kāi)關(guān)功率變換器從升壓模式切換至升壓-降壓模式時(shí)流過(guò)感性?xún)?chǔ)能元件Lo的電感電流IL的波形示意圖。第一組曲線601示出了現(xiàn)有技術(shù)的升壓降壓型開(kāi)關(guān)功率變換器從升壓模式切換至升壓-降壓模式前后的電感電流IL的波形示意圖。第二組曲線602示出了根據(jù)本公開(kāi)實(shí)施例的升壓降壓型開(kāi)關(guān)功率變換器100從升壓模式切換至升壓-降壓模式前后的電感電流IL的波形示意圖。如圖所示,在升壓
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