OSFETo該第一至第四功率開關(guān)SWA、SWB, SffC和SWD可以分別具有各自的控制端，例如所述第一控制端GA、第二控制端GB、第三控制端GC和第四控制端GD，分別用于接收控制電路108提供的第一控制信號(hào)DR1、第二控制信號(hào)DR2、第三控制信號(hào)DR3和第四控制信號(hào)DR4。
[0033]根據(jù)本公開的一個(gè)示例性實(shí)施例，升壓降壓型開關(guān)功率變換器100的控制電路108采用峰值電流控制脈沖寬度調(diào)制模式對開關(guān)單元進(jìn)行導(dǎo)通和關(guān)斷切換控制。在一個(gè)實(shí)施例中，控制電路108至少提供例如圖2中的第一控制信號(hào)DR1、第二控制信號(hào)DR2、第三控制信號(hào)DR3和第四控制信號(hào)DR4分別至開關(guān)單元中的第一功率開關(guān)SWA、第二功率開關(guān)SWB、第三功率開關(guān)SWC和第四功率開關(guān)SWD，以控制這些功率開關(guān)的導(dǎo)通和關(guān)斷切換。根據(jù)本公開的一個(gè)不例性實(shí)施例，第一功率開關(guān)SWA和第二功率開關(guān)SWB構(gòu)成第一組開關(guān)對(通常稱為降壓開關(guān)對)，第三功率開關(guān)SWC和第四功率開關(guān)SWD構(gòu)成第二組開關(guān)對(通常稱為升壓開關(guān)對)。控制電路108被構(gòu)建以控制該第一組開關(guān)對和第二組開關(guān)對相互獨(dú)立地進(jìn)行導(dǎo)通和關(guān)斷切換。控制電路108可以根據(jù)輸入電壓Vin和輸出電壓Vo的相對大小調(diào)整該升壓降壓型開關(guān)功率變換器100至少工作于降壓模式、升壓-降壓模式和升壓模式。
[0034]根據(jù)本公開的一個(gè)示例性實(shí)施例，若輸入電壓Vin高于輸出電壓Vo，則該升壓降壓型開關(guān)功率變換器100工作于降壓模式。在降壓模式，控制電路108使第一組開關(guān)對進(jìn)行導(dǎo)通和關(guān)斷切換，并使第二組開關(guān)對中的第三功率開關(guān)SWC持續(xù)保持關(guān)斷，第四功率開關(guān)SffD持續(xù)保持導(dǎo)通。此時(shí)，升壓-降壓型開關(guān)功率變換器100事實(shí)上具有降壓型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。在一個(gè)實(shí)施例中，在降壓模式，控制電路108控制該第一組開關(guān)對中的第一功率開關(guān)SWA和第二功率開關(guān)SWB進(jìn)行互補(bǔ)地導(dǎo)通和關(guān)斷切換，即:第一功率開關(guān)SWA導(dǎo)通時(shí)，第二功率開關(guān)SWB關(guān)斷，反之亦然。一般可以將第一功率開關(guān)SWA的導(dǎo)通時(shí)間占整個(gè)第一功率開關(guān)SWA和第二功率開關(guān)SWB導(dǎo)通和關(guān)斷切換周期的比例稱為降壓占空比，本公開中用Dl表示。
[0035]根據(jù)本公開的一個(gè)示例性實(shí)施例，若輸入電壓Vin下降，降至接近或等于輸出電壓Vo時(shí)，則該升壓降壓型開關(guān)功率變換器100工作于升壓-降壓模式。在升壓-降壓模式，控制電路108控制所述第一組開關(guān)對和第二組開關(guān)對相互獨(dú)立地進(jìn)行導(dǎo)通和關(guān)斷切換，并且使第一組開關(guān)對工作一個(gè)切換周期與第二組開關(guān)對工作一個(gè)切換周期交替地進(jìn)行，其中第一組開關(guān)對工作一個(gè)切換周期稱為一個(gè)降壓周期，第二組開關(guān)對工作一個(gè)切換周期稱為一個(gè)升壓周期，因而一個(gè)升壓-降壓周期包括一個(gè)降壓周期和一個(gè)升壓周期。在一個(gè)實(shí)施例中，對于一個(gè)降壓周期，控制電路108使第二組開關(guān)對中的第三功率開關(guān)SWC持續(xù)保持關(guān)斷，第四功率開關(guān)SWD持續(xù)保持導(dǎo)通，并使第一組開關(guān)對中的第一功率開關(guān)SWA和第二功率開關(guān)SWB進(jìn)行互補(bǔ)地導(dǎo)通和關(guān)斷切換。因而在第一組開關(guān)對的切換過程中，若第一功率開關(guān)SWA導(dǎo)通且第二功率開關(guān)SWB關(guān)斷，則事實(shí)上四個(gè)功率開關(guān)中的第一功率開關(guān)SWA和第四功率開關(guān)SWD均導(dǎo)通(本公開中用“AD”表示)，若第一功率開關(guān)SWA關(guān)斷且第二功率開關(guān)SWB導(dǎo)通，則事實(shí)上四個(gè)功率開關(guān)中的第二功率開關(guān)SWB和第四功率開關(guān)SWD均導(dǎo)通(本公開中用“BD”表示)。對于一個(gè)升壓周期，控制電路108使第一組開關(guān)對中的第一功率開關(guān)SWA持續(xù)保持導(dǎo)通、第二功率開關(guān)SWB持續(xù)保持關(guān)斷，并使第二組開關(guān)對中的第三功率開關(guān)SWC和第四功率開關(guān)SWD進(jìn)行互補(bǔ)地導(dǎo)通和關(guān)斷切換。因而在第二組開關(guān)對的切換過程中，若第三功率開關(guān)SWC導(dǎo)通且第四功率開關(guān)SWD關(guān)斷，則事實(shí)上四個(gè)功率開關(guān)中的第一功率開關(guān)SWA和第三功率開關(guān)SWC均導(dǎo)通(本公開中用“AC”表示)，若第三功率開關(guān)SWC關(guān)斷且第四功率開關(guān)SWD導(dǎo)通，則事實(shí)上四個(gè)功率開關(guān)中的第一功率開關(guān)SWA和第四功率開關(guān)SWD均導(dǎo)通(本公開中用“AD”表示)。
[0036]根據(jù)本公開的一個(gè)示例性實(shí)施例，若輸入電壓Vin降至低于輸出電壓Vo，則該升壓降壓型開關(guān)功率變換器100工作于升壓模式。在升壓模式，控制電路108使第二組開關(guān)對進(jìn)行導(dǎo)通和關(guān)斷切換，并使第一組開關(guān)對中的第一功率開關(guān)SWA持續(xù)保持導(dǎo)通、第二功率開關(guān)SWB持續(xù)保持關(guān)斷。此時(shí)，升壓-降壓型開關(guān)功率變換器100事實(shí)上具有升壓型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。在一個(gè)實(shí)施例中，在升壓模式，控制電路108控制該第二組開關(guān)對中的第三功率開關(guān)SWC和第四功率開關(guān)SWD進(jìn)行互補(bǔ)地導(dǎo)通和關(guān)斷切換，即:第三功率開關(guān)SWC導(dǎo)通時(shí)，第四功率開關(guān)SWD關(guān)斷，反之亦然。一般可以將第三功率開關(guān)SWC的導(dǎo)通時(shí)間占整個(gè)第三功率開關(guān)SWC和第四功率開關(guān)SWD導(dǎo)通和關(guān)斷切換周期的比例稱為升壓占空比，本公開中用D2表示。
[0037]根據(jù)本公開的一個(gè)示例性實(shí)施例，控制電路108還可以調(diào)節(jié)功率變換器100自動(dòng)在降壓模式與升壓-降壓模式之間、以及升壓-降壓模式和升壓模式之間平穩(wěn)切換。
[0038]控制電路108通過調(diào)節(jié)占空比Dl和占空比D2對輸出電壓Vo進(jìn)行調(diào)整。在峰值電流控制脈沖寬度調(diào)制模式下，控制電路108采用的第二反饋信號(hào)Vcs可以通過檢測流過第一功率開關(guān)SWA的開關(guān)電流Ihs或者通過檢測流過感性儲(chǔ)能元件Lo的電感電流IL獲得，因而第二反饋信號(hào)Vcs正比于開關(guān)電流Ihs或者電感電流IL，并包含了開關(guān)電流I s或者電感電流IL的峰值信息。由于輸出電流1通常可以看作開關(guān)電流Ihs或者電感電流IL的平均，因而開關(guān)電流Ihs或者電感電流IL事實(shí)上也反映了輸出電流1的值。
[0039]根據(jù)本公開的一個(gè)示例性實(shí)施例，升壓降壓型開關(guān)功率變換器100還可以包括容性儲(chǔ)能元件Co，其一端耦接輸出端0UT，另一端連接至參考地GND，用于對開關(guān)單元的輸出(例如第一切換信號(hào)Vswi或第二切換信號(hào)Vsw2)濾波(或者可以看作對輸出電壓Vo濾波)以使輸出端OUT提供平滑的輸出電壓Vo。
[0040]根據(jù)本公開的一個(gè)示例性實(shí)施例，升壓降壓型開關(guān)功率變換器100還可以包括反饋電路，用于檢測輸出電壓Vo并提供表征輸出電壓Vo的第一反饋信號(hào)Vfb。例如，圖2中的反饋電路示意為包括串聯(lián)耦接在輸出端OUT與參考地GND之間的第一反饋電阻Rf I與第一反饋電阻Rf2，在該第一反饋電阻Rfl與第一反饋電阻Rf2的公共節(jié)點(diǎn)處提供第一反饋信號(hào)Vfb。在其它的實(shí)施例中，也可以采用其它合適的反饋電路，甚至也可以不包括反饋電路，而是可以通過直接反饋輸出電壓Vo以提供第一反饋信號(hào)Vfb。
[0041]以下將參考圖2至圖13對根據(jù)本公開實(shí)施例的升壓降壓型開關(guān)功率變換器100和控制電路108進(jìn)彳丁進(jìn)一步說明。
[0042]根據(jù)本公開的一個(gè)示例性實(shí)施例，控制電路108可以包括誤差放大單元101，用于將第一反饋信號(hào)Vfb與參考信號(hào)Vref進(jìn)行運(yùn)算，以提供表征該第一反饋信號(hào)Vfb與該參考信號(hào)Vref之差值的差值放大信號(hào)Vcomp。
[0043]控制電路108還可以包括電流檢測與斜坡補(bǔ)償單元106，用于檢測流過第一功率開關(guān)SWA的開關(guān)電流Ihs或者流過感性儲(chǔ)能元件Lo的電感電流IL以產(chǎn)生第二反饋信號(hào)Vcs，并將該第二反饋信號(hào)Vcs進(jìn)行斜坡補(bǔ)償，以提供第一電流檢測信號(hào)Vki和第二電流檢測信號(hào)Vffi2，其中該第一電流檢測信號(hào)Vra表征了升壓-降壓型開關(guān)功率變換器100工作于降壓模式/降壓周期時(shí)的電感電流IL，該第二電流檢測信號(hào)表征了升壓-降壓型開關(guān)功率變換器100工作于升壓模式/升壓周期時(shí)的電感電流IL。圖8示意出了根據(jù)本公開一個(gè)實(shí)施例的電流檢測與斜坡補(bǔ)償單元106的電路示意圖。在該示例中電流檢測單元106示意為通過檢測流過第一功率開關(guān)SWA的電流Ihs產(chǎn)生第二反饋信號(hào)V cs。可以采用電流檢測電阻RS和檢測放大器CS實(shí)現(xiàn)該功能，電流檢測電阻RS與第一功率開關(guān)SWA串聯(lián)耦接，檢測放大器CS的兩個(gè)輸入端分別耦接電流檢測電阻RS的兩端，其輸出端提供所述第二反饋信號(hào)Vw本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該理解實(shí)現(xiàn)電流檢測的電路有多種，其它實(shí)施例中也可采用現(xiàn)有的其它電流檢測電路。電流檢測與斜坡補(bǔ)償單元106可以接收第一斜坡補(bǔ)償信號(hào)RAMPl和第二斜坡補(bǔ)償信號(hào)RAMP2，用于分別對第二反饋信號(hào)Vffi進(jìn)行補(bǔ)償。如圖9所示，在一個(gè)實(shí)施例中，第二斜坡補(bǔ)償信號(hào)RAMP2可以由第一斜坡補(bǔ)償信號(hào)RAMPl疊加設(shè)定的偏壓AV得到，使第一斜坡補(bǔ)償信號(hào)RAMPl的峰值與第二斜坡補(bǔ)償信號(hào)RAMP2的谷值相等。也就是說第一斜坡補(bǔ)償信號(hào)RAMPl的峰值剛好與第二斜坡補(bǔ)償信號(hào)RAMP2的谷值相碰，但第一斜坡補(bǔ)償信號(hào)RAMPl與第二斜坡補(bǔ)償信號(hào)RAMP2不交疊。在這種情況下也可以認(rèn)為所述設(shè)定的偏壓M等于第一斜坡補(bǔ)償信號(hào)RAMPl的幅值。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該理解圖9對于各信號(hào)的斜率及幅值僅為示意性的，并不表示其實(shí)際大小，也非按實(shí)際比例繪制。返回圖8，電流檢測與斜坡補(bǔ)償單元106采用第一斜坡補(bǔ)償信號(hào)RAMPl對所述第二反饋信號(hào)Vcs進(jìn)行補(bǔ)償后得到所述第一電流檢測信號(hào)VK1，同時(shí)采用第二斜坡補(bǔ)償信號(hào)RAMP2對所述第二反饋信號(hào)Vcs進(jìn)行補(bǔ)償后得到所述第二電流檢測信號(hào)VCS2。在一個(gè)實(shí)施例中，如圖8所示意的，可以通過加法電路實(shí)現(xiàn)補(bǔ)償功能，即，將所述第一斜坡補(bǔ)償信號(hào)RAMPl和第二斜坡補(bǔ)償信號(hào)RAMP2分別疊加在第二反饋信號(hào)Vcs上，從而分別得到所述第一電流檢測信號(hào)Vra和所述第二電流檢測信號(hào)\從。因而，再參考圖9示意，所述第一電流檢測信號(hào)Vra和所述第二電流檢測信號(hào)Vk2之間也具有所述設(shè)定的偏壓Δν(即，第二電流檢測信號(hào)Vcs2也可看作由第一電流檢測信號(hào)Vki疊加所述設(shè)定的偏壓八乂得到)。
[0044]返回繼續(xù)參考圖2示意，控制電路108還可以包括降壓周期脈沖寬度調(diào)制單元102和升壓周期脈沖寬度調(diào)制單元103。降壓周期脈沖寬度調(diào)制單元102用于接收所述差值放大信號(hào)Vcomp和所述第一電流檢測信號(hào)VK1，并將該第一電流檢測信號(hào)&31與差值放大信號(hào)Vcomp比較以輸出第一脈沖寬度調(diào)制信號(hào)PWM1。升壓周期脈沖寬度調(diào)制單元103用于接收所述差值放大信號(hào)Vcomp和所述第二電流檢測信號(hào)VK2，并將該第二電流檢測信號(hào)Vk2與差值放大信號(hào)Vcomp比較以輸出第二脈沖寬度調(diào)制信號(hào)PWM2。
[0045]根據(jù)本公開的一個(gè)示例性實(shí)施例，控制電路108還可以包括邏輯控制單元104。該邏輯控制單元104至少接收所述第一脈沖寬度調(diào)制信號(hào)PWMl、第二脈沖寬度調(diào)制信號(hào)PWM2和時(shí)鐘信號(hào)CLK，并至少基于該第一脈沖寬度調(diào)制信號(hào)PWM1、第二脈沖寬度調(diào)制信號(hào)PWM2和時(shí)鐘信號(hào)CLK產(chǎn)生所述第一控制信號(hào)DR1、第二控制信號(hào)DR2、第三控制信號(hào)DR3和第四控制信號(hào)DR4。該時(shí)鐘信號(hào)CLK可以由例如振蕩器提供。在一個(gè)實(shí)施例中，所述第一控制信號(hào)DRl和第二控制信號(hào)DR2可以為邏輯互補(bǔ)的方波信號(hào)，即若第一控制信號(hào)DRl具有邏輯高電平，則第二控制信號(hào)DR2具有邏輯低電平，反之亦然。該第一控制信號(hào)DRl和第二控制信號(hào)DR2分別用于控制所述第一組開關(guān)對中的第一功率開關(guān)SWA和第二功率開關(guān)SWB。所述第三控制信號(hào)DR3和第四控制信號(hào)DR4也可以為邏輯互補(bǔ)的方波信號(hào)，即若第三控制信號(hào)DR3具有邏輯高電平，則第四控制信號(hào)DR4具有邏輯低電平，反之亦然。該第三控制信號(hào)DR3和第四控制信號(hào)DR4分別用于控制所述第二組開關(guān)對中的第三功率開關(guān)SWC和第四功率開關(guān)SWD。根據(jù)本公開的一個(gè)實(shí)施例，在降壓模式/降壓周期，所述第一脈沖寬度調(diào)制信號(hào)PWMl用于觸發(fā)所述第一控制信號(hào)DRl將所述第一功率開關(guān)SWA關(guān)斷，所述時(shí)鐘信號(hào)CLK用于觸發(fā)所述第一控制信號(hào)DRl將所述第一功率開關(guān)SWA導(dǎo)通。在升壓模式/升壓周期，所述第二脈沖寬度調(diào)制信號(hào)PWM2用于觸發(fā)所述第三控制信號(hào)DR3將所述第三功率開關(guān)SWC關(guān)斷，所述時(shí)鐘信號(hào)CLK用于觸發(fā)所述第三控制信號(hào)DR3將所述第三功率開關(guān)SWC導(dǎo)通。
[0046]根據(jù)本公開的一個(gè)示例性實(shí)施例，控制電路108還可以包括模式切換控制單元105。模式切換控制單元105通過檢測降壓占空比Dl和升壓占空比D2，并將降壓占空比Dl和升壓占空比D2的檢測值分別與降壓占空比閾值Dthi和升壓占空比閾值D TH2比較，基于比較結(jié)果控制升壓降壓型開關(guān)功率變換器100的工作模式切換。在一個(gè)示例性的實(shí)施例中，模式切換控制單元105可以包括降壓占空比檢測與比較電路1051和升壓占空比檢測與比較電路1052。降壓占空比檢測與比較電路1051用于檢測降壓占空比D1，并將表征降壓占空比Dl的信號(hào)與表征降壓占空比閾值Dthi的信號(hào)相比較以產(chǎn)生第一模式切換控制信號(hào)TR1。若降壓占空比Dl大于降壓占空比閾值Dthi，則第一模式切換控制信號(hào)TRl控制升壓降壓型開關(guān)功率變換器100從降壓模式切換至升壓-降壓模式，若降壓占空比Dl小于降壓占空比閾值DTH1，則第一模式切換控制信號(hào)TRl控制升壓降壓型開關(guān)功率變換器100從升壓-降壓模式切換至降壓模式。升壓占空比檢測與比較電路1052用于檢測升壓占空比D2，并將表征升壓占空比D2的信號(hào)與表征升壓占空比閾值Dth2的信號(hào)相比較以產(chǎn)生第二模式切換控制信號(hào)TR2。若升壓占空比D2大于升壓占空比閾值Dth2，則第二模式切換控制信號(hào)TR2控制升壓降壓型開關(guān)功率變換器100從升壓-降壓模式切換至升壓模式，若升壓占空比D2小于升壓占空比閾值Dth2，則第二模式切換控制信號(hào)TR2控制升壓降壓型開關(guān)功率變換器100從升壓模式切換至升壓-降壓模式。
[0047]根據(jù)本公開的一個(gè)示例性實(shí)施例，所述降壓占空比閾值Dthi可以具有第一遲滯Hlo在這種情況下，若降壓占空比Dl大于降壓占空比閾值Dthi，則第一模式切換控制信號(hào)TRl控制升壓降壓型開關(guān)功率變換器100從降壓模式切換至升壓-降壓模式的同時(shí)，使該降壓占空比閾值Dthi降低至第二降壓占空比閾值，并且降低的量為該第一遲滯Hl的值，即第二降壓占空比閾值為(DTm-Hl)。這樣若降壓占空比Dl小于第二降壓占空比閾值(Dth1-HI)時(shí)，第一模式切換控制信號(hào)TRl才控制升壓降壓型開關(guān)功率變換器100從升壓-降壓模式切換回降壓模式，同時(shí)使降壓占空比閾值Dthi從所述第二降壓占空比閾值(Dth1-HI)恢復(fù)至原值Dthi，從而可以防止降壓模式與升壓-降壓模式之間的不必要來回切換，增強(qiáng)升壓降壓型開關(guān)功率變換器100的穩(wěn)定性。
[0048]圖3示意出了根據(jù)本公開一個(gè)實(shí)施例的升壓降壓型開關(guān)功率變換器100在降壓模式與升壓-降壓模式之間轉(zhuǎn)換時(shí)流過感性儲(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No，直至降壓占空比Dl達(dá)到降壓占空比閾值Dt