一种Buck-Boost电路的控制方法与流程

一种buck-boost电路的控制方法
技术领域
1.本技术涉及电子技术领域，更具体地说，涉及一种buck-boost电路的控制方法。


背景技术：

2.buck-boost电路是一种常用的变换电路，其输出电压即可低于输入电压，也可高于输出电压，在buck-boost电路中，通过控制功率管的占空比来实现输出电压的控制。
3.但是，在目前的buck-boost电路的控制中，升压电路和降压电路的控制方式使得占空比计算不简便，从而导致电路的控制效果不佳。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本技术提供了一种buck-boost电路的控制方法，用于解决电路的控制效果不佳的问题。
5.为了实现上述目的，现提出的方案如下：
6.一种buck-boost电路的控制方法，所述buck-boost电路包括电源输入端、电感器、电容器、电压输出端和四个功率管，所述四个功率管分别为第一功率管q1、第二功率管q2、第三功率管q3和第四功率管q4，所述q1连接所述电源输入端的正极，所述q2连接所述电源输入端的负极，所述q4连接所述电压输出端的正极，所述q3连接所述电压输出端的负极，所述q1和所述q4为主管，所述q2和所述q3为同步整流管，所述q1和所述q2互补，所述q3和所述q4互补，所述方法包括：
7.当输入电压大于目标输出电压时，所述buck-boost电路处于buck模式，通过控制所述q1的占空比对输出电压进行控制，控制所述q4导通，控制所述q2和所述q1互补导通，控制所述q3关断，其中，所述q1的占空比为vout/vin；
8.当所述输入电压小于所述目标输出电压时，所述buck-boost电路处于boost模式，通过控制所述q4的占空比对输出电压进行控制，控制所述q1导通，控制所述q3和所述q4互补导通，控制所述q2关断，其中，所述q4的占空比为vin/vout。
9.可选的，所述方法还包括：
10.当所述输入电压等于所述目标输出电压时，通过控制所述q1和所述q4基于同一占空比进行同步动作，以对输出电压进行控制，控制所述q3和所述q4互补导通，控制所述q2和所述q1互补导通。
11.可选的，所述q1的占空比和所述q4的占空比均不为0。
12.可选的，所述方法还包括：
13.若通过控制所述q1和所述q4基于同一占空比进行同步动作后的所述输出电压小于所述目标输出电压，则调整所述q1和所述q4的占空比。
14.可选的，所述调整所述q1和所述q4的占空比，包括：
15.将所述q1和所述q4的占空比增大。
16.可选的，每次对所述q1和所述q4的占空比进行调整时的调整量为固定值或可变
值。
17.本技术通过一种buck-boost电路的控制方法，buck-boost电路包括电源输入端、电感器、电容器、电压输出端和四个功率管：第一功率管q1、第二功率管q2、第三功率管q3和第四功率管q4，q1和q4为主管，q2和q3为同步整流管，q1和q2互补，q3和q4互补，q1连接电源输入端的正极，q2连接电源输入端的负极，q4连接电压输出端的正极，q3连接电压输出端的负极，当buck-boost电路处于降压电路模式时，通过控制q1的占空比对输出电压进行控制，控制q4直通，控制q2和q1互补导通，控制q3关断，q1的占空比为vout/vin；当buck-boost电路处于升压电路模式时，通过控制q4的占空比对输出电压进行控制，控制q1直通，控制q3和q4互补导通，控制q2关断，此时占空比是vin/vout。通过更换控制功率管的方式使得在buck模式下的占空比计算公式为vout/vin，在boost模式下的占空比计算公式是vin/vout，只有两个参数参与计算，并且计算方式简洁，进行电路控制时便于计算占空比，达到较好的电路控制效果。
附图说明
18.为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
19.图1为本实施例提供的一种buck-boost电路的电路结构示意图；
20.图2为本实施例提供的一种buck-boost电路的控制方法流程图；
21.图3为本实施例提供的另一种buck-boost电路的控制方法流程图。
具体实施方式
22.下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
23.本技术实施例提供的一种buck-boost电路的控制方法，如图1所示，buck-boost电路包括电源输入端vin、电感器l、电容器cin和cout、电压输出端vout和四个功率管，四个功率管分别为第一功率管q1、第二功率管q2、第三功率管q3和第四功率管q4，q1连接电源输入端vin的正极，q2连接电源输入端vin的负极，q4连接电压输出端vout的正极，q3连接电压输出端vout的负极，q1和q4为主管，q2和q3为同步整流管，q1和q2互补，q3和q4互补。
24.其中，vin为电源输出端，cin为与电源输入端连接的电容器，vout为电压输出端，cout为与电压输出端连接的电容器，q1、q2、q3和q4为四个功率管，l为电感器，gnd表示电线接地端。
25.buck电路也称降压式变换器，是一种输出电压低于输入电压的单管不隔离直流变换器。boost电路也称升压式变换器，是一种输出电压高于输入电压的单管不隔离直流变换器。而buck-boost电路也称升降压式变换器，是一种输出电压既可低于也可高于输入电压的单管不隔离直流变换器，但其输出电压的极性与输入电压相反。buck-boost电路可看作
是buck电路和boost电路串联而成且合并了开关管。在电路中设置q2和q3可以减少q1和q4的损耗。
26.电容由两个相互靠近的导体，中间的一层不导电的绝缘介质构成，当电容器的两个极板之间加上电压时，电容器就会储存电荷。在buck-boost电路中，当处于buck电路时，电容的作用是储能、降低输出电压的脉动，当处于boost电路时，电容的作用主要是将输出的电压控制在指标规定的范围内。
27.电感器是把电能转化为磁能而存储起来的元件。其结构类似于变压器。电感器具有一定的电感，它只阻碍电流的变化。如果电感器在没有电流通过的状态下，电路接通时它将试图阻碍电流流过它；如果电感器在有电流通过的状态下，电路断开时它将试图维持电流不变。在buck-boost电路中，当处于buck电路时，电感起到限流作用，特别是上主电瞬间，电容一开始没有电压，如果瞬间的主电直接给输出电容充电，充电电流很大，会把电容炸掉。当处于boost电路时，电感的作用时将电场能和磁场能相互进行转换，当开关闭合时，电感将电场能转换为磁场能存储起来，当开关闭合时，电感将储存的磁能转换为电场能，提供给负载。
28.关于q1、q2、q3和q4四个功率管的选择，可以选择二极管，也可以选择mos管。
29.如图2所示，该buck-boost电路的控制方法可以包括：
30.s10、判断输入电压与目标输出电压的大小关系，若输入电压大于目标输出电压，则执行步骤s11，若输入电压小于目标输出电压，则执行步骤s12；
31.s11、通过控制q1的占空比对输出电压进行控制，控制q4导通，控制q2和q1互补导通，控制q3关断；
32.s12、控制q4的占空比对输出电压进行控制，控制q1导通，控制q3和q4互补导通，控制q2关断。
33.其中，在进行buck-boost电路的电路控制时，首先判断需要buck-boost电路处于哪个模式之下，通过所需要的目标输出电压与输入电压的大小比较确定buck-boost电路的模式，若输入电压大于目标输出电压，则需要将buck-boost电路控制在升压电路模式，即是处于buck模式，此时，通过控制q1的占空比来控制输出电压,此时q1的占空比的计算公式为vout/vin，q3和q4的状态在电路的整个控制过程中不发生改变，q2的状态根据q1的状态而改变；若输入电压小于目标输出电压，则需要将buck-boost电路控制在降压电路模式，也就是处于boost模式，此时，通过控制q4的占空比来控制输出电压,此时q4的占空比的计算公式为vin/vout，q1和q2的状态在电路的整个控制过程中不发生改变，q3的状态根据q4的状态而改变。
34.本实施例通过一种buck-boost电路的控制方法，通过更换控制功率管的方式使得在buck模式下的占空比计算公式为vout/vin，在boost模式下的占空比计算公式是vin/vout，只有两个参数参与计算，并且计算方式简洁，进行电路控制时便于计算占空比，达到较好的电路控制效果。
35.如图3所示，根据本技术实施例提供的一种buck-boost电路的控制方法中，图2所示方法还可以包括：
36.若输入电压等于目标输出电压，则执行步骤s13；
37.s13、通过控制q1和q4基于同一占空比进行同步动作，以对输出电压进行控制，控
制q3和q4互补导通，控制q2和q1互补导通。
38.其中，在buck-boost电路中，当输入电压等于目标输出电压时，通过同时控制q1和q4来控制输出电压，即是在buck-boost电路的整个控制过程中，q1和q4的状态相同，可以同时断开，也可以同时导通，在通过控制q1和q4对输出电压进行控制时，q2的状态根据q1的状态进行改变，q3的状态根据q4的状态进行改变。
39.根据本技术实施例提供的一种buck-boost电路的控制方法中，q1的占空比和q4的占空比均不为0。
40.其中，q1和q4进行同步控制，即q1和q4的占空比相同，若q1和q4的占空比均为0，则q2与q1互补，q3与q4互补，电源输出端直接给连接电源输入端的电容充电，电容有很大的可能会发生故障，若电容没有发生故障，但由于电容是通交流，隔直流，电容不供能，电路中没有电流通过，导致电压输出端的电压为0。
41.根据本技术实施例提供的一种buck-boost电路的控制方法中，该方法还可以包括：
42.若通过控制q1和q4基于同一占空比进行同步动作后的输出电压小于目标输出电压，则调整q1和q4的占空比。
43.其中，当输入电压等于目标输出电压时，通过同步控制q1和q4的占空比调整输出电压。在调整的过程中，不是一次性调整至输出电压的输出精度之内，需要通过多次调整q1和q4的占空比来调整至输出电压的输出精度之内。
44.根据本技术实施例提供的一种buck-boost电路的控制方法中，调整q1和q4的占空比，可以包括：
45.将q1和q4的占空比增大。
46.其中，q1和q4的占空比同步增大之后，q3的占空比发生变化，导致输出电压同时也进行一定程度的变化，从而保证输出电压在输出精度之内。
47.根据本技术实施例提供的一种buck-boost电路的控制方法中，每次对q1和q4的占空比进行调整时的调整量为固定值或可变值。
48.其中，调整量根据目前的输出电压与目标输出电压的差距来确定，若调整量为固定值，则表示能通过一次性调整将输出电压保证在输出精度之内；若调整量为可变值，则表示不能通过一次性调整将输出电压保证在输出精度之内，则需要经过多次的调整才可以保证输出电压在输出精度内。
49.最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
50.本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
51.对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本技术。
对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本技术的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本技术将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。