一种四开关升降压电路控制方法及四开关升降压电路与流程

专利2025-05-26  37


本技术涉及电子,尤其涉及一种四开关升降压电路控制方法及四开关升降压电路。


背景技术:

1、buck-boost四开关升降压电路如图1所示电源电能基本上只能依靠电感充电再放电的过程传输到输出端,此过程存在电能损耗,因此存在电能转换效率不够高问题。

2、现有技术中pwm控制的分辨率低,调节得到的占空比精度低,进而导致调节输出电压变化量较大,存在调节输出电压的精准度低的问题。

3、总之,现有的buck-boost升降压电路存在电能转换效率较低、调节输出电压的精准度不够高、升压和降压之间切换的临界切换波动较大问题。


技术实现思路

1、有鉴于此,本技术实施例提供一种四开关升降压电路控制方法及四开关升降压电路,可以有效提高buck-boost升降压电路的电能转换效率、有效提高输出电压的精准度。

2、第一方面,本技术实施例提供一种四开关升降压电路控制方法,所述升降压电路包括buck模块和boost模块;所述方法包括:

3、基于实时检测到的所述升降压电路的实际输入电压和实际输出电压,以及所述升降压电路下一步工作对应的目标输出电压,确定所述升降压电路的工作模式信息和电压增益信息;

4、根据所述工作模式信息和所述电压增益信息,在所述buck模块和所述boost模块中确定其中一个模块的主开关管的占空比为预设的最大占空比值,以及基于所述最大占空比值确定另一个模块的主开关管的占空比;

5、将确定的两个所述主开关管的占空比作为目标,对两个所述主开关管分别对应的当前占空进行调节,进而对对应模块进行控制,以使所述升降压电路输出所述目标输出电压。

6、在一些实施例中,所述工作模式信息包括当前工作模式和目标工作模式;所述电压增益信息包括当前电压增益和目标电压增益;

7、所述根据所述工作模式和所述电压增益,在所述buck模块和所述boost模块中确定其中一个模块的主开关管的占空比为预设的最大占空比值,以及基于所述最大占空比值确定另一个模块的主开关管的占空比,包括:

8、若所述当前工作模式和所述目标工作模式不同,则根据所述目标工作模式,确定匹配所述目标工作模式的对应模块中主开关管的占空比为最大占空比值,以及基于所述最大占空比值和所述目标电压增益确定另一个模块的主开关管的占空比;

9、若所述当前工作模式和所述目标工作模式相同,且所述当前电压增益和所述目标电压增益不同时,控制所述当前工作模式下对应模块中主开关管的占空比保持为所述最大占空比值,以及基于所述最大占空比值和所述目标电压增益确定另一个模块的主开关管的占空比。

10、在一些实施例中,所述工作模式的类型包括:降压模式和升压模式;

11、若所述当前工作模式和所述目标工作模式不同,则根据所述目标工作模式,确定匹配所述目标工作模式的对应模块中主开关管的占空比为最大占空比值,以及基于所述最大占空比值和所述目标电压增益确定另一个模块的主开关管的占空比,包括:

12、若所述当前工作模式为升压模式,且所述目标工作模式为降压模式,则设置第二占空比为所述最大占空比值,以及根据所述目标电压增益和所述第二占空比,计算所述buck模块中主开关管的第一占空比;其中,所述第一占空比为所述buck模块中主开关管的占空比;所述第二占空比为所述boost模块中主开关管的占空比;

13、若所述当前工作模式为降压模式,且所述目标工作模式为升压模式,则设置控制所述第一占空比为所述最大占空比值,以及根据所述目标电压增益和所述第一占空比计算所述第二占空比。

14、在一些实施例中,所述若所述当前工作模式和所述目标工作模式相同,且所述当前电压增益和所述目标电压增益不同时,控制所述当前工作模式下对应模块中主开关管的占空比保持为所述最大占空比值,以及基于所述最大占空比值和所述目标电压增益确定另一个模块的主开关管的占空比,包括:

15、若所述当前工作模式为降压模式,且所述目标工作模式为降压模式,则根据所述目标电压增益和所述第二占空比计算所述第一占空比,其中,所述第二占空比为所述最大占空比值;

16、若所述当前工作模式为升压模式,且所述目标工作模式为升压模式,则根据所述目标电压增益和所述第一占空比计算所述第二占空比其中,所述第一占空比为所述最大占空比值。

17、在一些实施例中,在所述将确定的两个所述主开关管的占空比作为目标,对两个所述主开关管分别对应的当前占空进行调节,之前还包括:

18、根据第一计数值设置所述第一占空比对应的定时器的计数值,根据第二计数值设置所述第二占空比对应的定时器的计数值;

19、根据所述第一占空比以及为所述第一占空比对应的定时器预设的自动重装载寄存器值,计算所述第一占空比对应的定时器的计数值,得到所述第一计数值;

20、根据所述第二占空比和为所述第二占空比对应的定时器预设的自动重装载寄存器值,计算所述第二占空比对应的定时器的计数值,得到所述第二计数值。

21、在一些实施例中,所述工作模式信息包括当前工作模式和目标工作模式;所述电压增益信息包括当前电压增益和目标电压增益;

22、所述基于实时检测到的所述升降压电路的实际输入电压和实际输出电压,以及所述升降压电路下一步工作对应的目标输出电压,确定所述升降压电路的工作模式信息和电压增益信息,包括:

23、若所述当前电压增益小于等于预设的增益阈值,则所述升降压电路的当前工作模式为降压模式,否则所述升降压电路的当前工作模式为升压模式;

24、若所述目标电压增益小于等于预设的增益阈值,则所述升降压电路的目标工作模式为降压模式,否则所述升降压电路的目标工作模式为升压模式。

25、在一些实施例中,所述根据所述目标电压增益和所述第二占空比,计算所述buck模块中主开关管的占空比,包括:

26、d1=(vtar/vin)×d2,d2=dmax;

27、其中,d1为第一占空比,vtar为目标输出电压,vin为实际输入电压,d2为第二占空比,dmax为最大占空比值;

28、所述根据所述目标电压增益和所述第一占空比计算所述第二占空比,包括:

29、d2=(vin/vtar)×d1,d1=dmax。

30、在一些实施例中,所述根据所述第一占空比以及为所述第一占空比对应的定时器预设的自动重装载寄存器值,计算所述第一占空比对应的定时器的计数值,得到所述第一计数值,包括:

31、nd1=nt×d1,0<d1≤dmax;

32、其中,nd1为第一计数值,nt为自动重装载寄存器值,d1为第一占空比;

33、所述根据所述第二占空比和为所述第二占空比对应的定时器预设的自动重装载寄存器值,计算所述第二占空比对应的定时器的计数值,得到所述第二计数值,包括:

34、nd2=nt×d2,0<d2≤dmax;

35、其中,nd2为第二计数值,nt为自动重装载寄存器值,d2为第二占空比。

36、在一些实施例中,所述升降压电路还包括两个自举驱动电路;所述两个自举驱动电路分别用于为所述buck模块中主开关管以及所述boost模块中主开关管提供电源;

37、所述最大占空比值为根据所述自举驱动电路确定的最大占空比值;

38、所述buck模块和所述boost模块均还包括同步整流管;在每个模块中所述主开关管和对应的同步整流管采用带死区的完全互补的脉冲信号进行控制。

39、第二方面,本技术实施例提供一种四开关升降压电路,所述四开关升降压电路采用本技术第一方面提供的一种四开关升降压电路控制方法进行升降压控制。

40、本技术的实施例具有如下有益效果:

41、本技术根据所述工作模式信息和所述电压增益信息,在所述buck模块和所述boost模块中确定其中一个模块的主开关管的占空比为预设的最大占空比值,以及基于所述最大占空比值确定另一个模块的主开关管的占空比;将确定的两个所述主开关管的占空比作为目标,对两个所述主开关管分别对应的当前占空进行调节,进而对对应模块进行控制,以使所述升降压电路输出所述目标输出电压。本技术实施例中固定一个主开关管的占空比,只调节另一个主开关管的占空比值,化为只有一个维度的调节,由此使控制方法更加简单,动态输出也会更平稳。由于在每个pwm波周期里,2个上管都导通的时间段就最长,那么pwm波周期内的电能转换效率也会是最高的。由此,本技术中可以有效提高buck-boost升降压电路的电能转换效率、有效提高输出电压的精准度。


技术特征:

1.一种四开关升降压电路控制方法,其特征在于,所述升降压电路包括buck模块和boost模块;所述方法包括:

2.根据权利要求1所述的四开关升降压电路控制方法,其特征在于,所述工作模式信息包括当前工作模式和目标工作模式;所述电压增益信息包括当前电压增益和目标电压增益;

3.根据权利要求2所述的四开关升降压电路控制方法,其特征在于,所述工作模式的类型包括:降压模式和升压模式;

4.根据权利要求3所述的四开关升降压电路控制方法,其特征在于,所述若所述当前工作模式和所述目标工作模式相同,且所述当前电压增益和所述目标电压增益不同时,控制所述当前工作模式下对应模块中主开关管的占空比保持为所述最大占空比值,以及基于所述最大占空比值和所述目标电压增益确定另一个模块的主开关管的占空比,包括:

5.根据权利要求3所述的四开关升降压电路控制方法,其特征在于,在所述将确定的两个所述主开关管的占空比作为目标,对两个所述主开关管分别对应的当前占空进行调节,之前还包括:

6.根据权利要求1所述的四开关升降压电路控制方法,其特征在于,所述工作模式信息包括当前工作模式和目标工作模式;所述电压增益信息包括当前电压增益和目标电压增益;

7.根据权利要求3所述的四开关升降压电路控制方法,其特征在于,所述根据所述目标电压增益和所述第二占空比,计算所述buck模块中主开关管的占空比,包括:

8.根据权利要求5所述的四开关升降压电路控制方法,其特征在于,所述根据所述第一占空比以及为所述第一占空比对应的定时器预设的自动重装载寄存器值,计算所述第一占空比对应的定时器的计数值,得到所述第一计数值,包括:

9.根据权利要求1至8任一项所述的四开关升降压电路控制方法,其特征在于,所述升降压电路还包括两个自举驱动电路;所述两个自举驱动电路分别用于为所述buck模块中主开关管以及所述boost模块中主开关管提供电源;

10.一种四开关升降压电路,其特征在于,所述四开关升降压电路采用权利要求1-9中任一项所述的方法进行升降压控制。


技术总结
本申请涉及电子技术领域,尤其涉及一种四开关升降压电路控制方法及四开关升降压电路。该方法包括:基于实时检测到的升降压电路的实际输入电压和实际输出电压,以及升降压电路下一步工作对应的目标输出电压,确定升降压电路的工作模式信息和电压增益信息;根据工作模式信息和电压增益信息,在Buck模块和Boost模块中确定其中一个模块的主开关管的占空比为预设的最大占空比值,以及基于最大占空比值确定另一个模块的主开关管的占空比;根据确定的两个主开关管的占空比对对应模块进行控制,以使升降压电路输出目标输出电压,可以有效提高Buck‑Boost升降压电路的电能转换效率、有效提高输出电压的精准度。

技术研发人员:谭诗干,毛坤,钟康,刘嘉熙
受保护的技术使用者:深圳通业科技股份有限公司
技术研发日:
技术公布日:2024/11/11
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