CN101018014B - 紧凑型升压/降压切换调节器 - Google Patents

紧凑型升压/降压切换调节器 Download PDF

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Abstract

本专利说明书描述了一种切换调节器,包括:升压/降压单元,配置用于根据控制信号,提升或者降低输入电压来生成输出电压;控制单元,配置用于使升压/降压单元执行升压或者降压操作。

Description

紧凑型升压/降压切换调节器
技术领域
本发明涉及一种紧凑型升压/降压切换调节器,更具体地涉及一种能够提供稳定电压的紧凑型升压/降压切换调节器。
背景技术
最近,使用电池的便携式设备,譬如手机、数码相机等,已经得到了广泛发展。这样的便携设备通常使用提供恒定电源电压的恒定电压电路。恒定电压电路广泛使用升压/降压切换调节器来获得稳定电压。
传统的升压/降压切换调节器使用两个DC-DC转换器,即升压和降压DC-DC转换器。当输入电压大于输出电压时,传统的升压/降压切换调节器通过激活降压DC-DC转换器来执行降压操作,从而输出预定的恒定电压。同时,当输入电压小于输出电压时,传统的升压/降压切换调节器通过激活升压DC-DC转换器执行升压操作。
图1图解了传统的升压/降压切换调节器100。图2图解了图1的电路的每一部分的波形的时序图。
升压/降压切换调节器100包括振荡器110、运算放大器116、PWM(脉宽调制)比较器112和114、以及电阻器R101和R102。
信号A是来自误差放大器(未示出)的输出信号,并且是参考电压和与输出电压成比例的比例电压之间的差电压的放大信号。将信号A定义为误差信号A。信号B是上峰值电压V2,以及信号C是低于上峰值电压V2的低电压V1。
振荡器110生成三角波G,其在作为上限电压的上峰值电压V2和作为下限电压的下峰值电压V1之间摆动。
运算放大器116形成反相放大器,以便具有三角波的上限电压V2的参考电压。假如电阻器R101和R102具有彼此相同的电阻值,则信号D的波形等于误差信号A相对于上限电压V2的反相信号。
将误差信号A输入到PWM比较器112的一个输入端。将作为振荡器110 的输出的三角波G输入到PWM比较器112的另一个输入端。将作为运算放大器116的输出信号的信号D输入到PWM比较器114的一个输入端。类似于PWM比较器112,将三角波G输入到PWM比较器114的另一个输入端。
升压/降压切换调节器100进一步包括NMOS晶体管S101和S102、二极管D101和D102、线圈L101和电容器C101。
当升压/降压切换调节器100执行降压操作时,NMOS晶体管S102截止,并且NMOS晶体管S101只执行导通/截止操作。如果输入电压Vin变得大于输出电压Vout,则NMOS晶体管S101的导通时间变得更短。如果输入电压Vin变得更接近于输出电压Vout,则NMOS晶体管S101的导通时间变得更长。
当升压/降压切换调节器100执行升压操作时,NMOS晶体管S101导通,并且NMOS晶体管S102只执行导通/截止操作。如果输入电压Vin变得小于输出电压Vout,则NMOS晶体管S102的导通时间变得更长。如果输入电压Vin变得更接近于输出电压Vout,则NMOS晶体管S102的导通时间变得更短。
PWM比较器112将误差信号A的电压和三角波G的电压进行比较。如果误差信号A的电压大于三角波G的电压,则PWM比较器112输出具有高电平的信号F。如果误差信号A的电压小于三角波G的电压,则PWM比较器112输出具有低电平的信号F。
PWM比较器114将运算放大器116的输出电压D和三角波G的电压进行比较。如果三角波G的电压大于输出电压D,则PWM比较器114输出具有高电平的信号E。如果三角波G的电压小于输出电压D,则PWM比较器114输出具有低电平的信号E。
当误差信号A在三角波G的电压范围之内时,PWM比较器112输出具有脉冲波的信号F,并且通过使NMOS晶体管S101导通/截止来执行降压操作。在这段时间内,运算放大器116的输出电压D超出了三角波G的上限电压V2。结果,PWM比较器114的输出信号E变为低电平,并且NMOS晶体管S102变为截止。
当误差信号A超出了三角波G的上限电压V2时,PWM比较器112的输出信号F变为高电平,并且NMOS晶体管S101变为导通。同时,当运算放大器116的输出电压D在三角波G的电压范围之内时,PWM比较器114 输出具有脉冲波的信号E,并且通过使NMOS晶体管S102导通/截止来执行升压操作。
因此,升压/降压切换调节器100根据输入电压Vin,通过在升压和降压模式之间切换操作模式来控制输出电压,以便获得预定的恒定电压。然而,传统的升压/降压切换调节器100需要两个PWM比较器,即:PWM比较器112,用于控制NMOS晶体管S101的降压开关元件;以及PWM比较器114,用于控制NMOS晶体管S102的升压开关元件。
进一步,除了通常使用的误差放大器外,也需要运算放大器116相对于上限电压V2使误差信号A反相,并将反相的误差信号输入到PWM比较器114以进行升压操作。更进一步,由于PWM比较器和运算放大器通常由模拟电路构成,其需要大量电路元件并且要求这些电路元件具有高精度,所以传统的升压/降压切换调节器100存在成本损失。
发明内容
本专利说明书描述了一种新型的切换调节器,其包括:升压/降压单元,被配置成根据控制信号通过提升/降低输入电压来生成输出电压;以及控制单元,被配置成使升压/降压单元执行升压或者降压操作。
本专利说明书进一步描述了一种新型的升压/降压切换调节器,其包括:控制单元,具有用于放大在与输出电压成比例生成的比例电压和参考电压之间的差的误差放大器;第一比较器,用于比较放大的电压和特定三角波之间的电压,并且基于比较结果生成二进制信号,以确定执行升压操作还是降压操作;检测电路,用于基于比较结果检测放大的电压的电平,放大的电压是否超过了特定三角波的上峰值电压,并且基于检测结果生成检测信号;第一切换电路,用于根据检测信号,切换比例电压和参考电压的输入到误差放大器;第二切换电路,用于使升压/降压单元根据检测信号切换升压和降压操作。
附图说明
参考下面结合附图的详细描述,将容易地获得并更好地理解本公开的更全面的理解及其附带的多个优点,其中:
图1图解了传统的升压/降压切换调节器;
图2图解了图1的电路的每一部分的波形的时序图;
图3图解了根据本公开的示范性实施例的升压/降压切换调节器;
图4图解了图3的输入切换电路的内部电路配置;
图5图解了图3的电路的每一部分的波形的时序图。
具体实施方式
在描述图中图解的优选实施例中,为了清楚起见使用了特定的术语。然而,不意欲将本发明说明书的公开局限于所选择的特定术语,并且应该理解每一特定元件包括所有以类似方式操作的技术等效物。现在参照附图,其中贯穿多个视图,相同附图标记指定相同的或对应的部分,具体地对于图3,描述了根据示范性实施例的升压/降压切换调节器。
图3图解了根据本公开的示范性实施例的升压/降压切换调节器1。将电源电压Vdd作为输入电压输入到升压/降压切换调节器1的输入端子IN。升压/降压切换调节器1通过自动提升或者降低,将电源电压Vdd转换为预定的恒定电压,并且从输出端子OUT把预定的恒定电压作为输出电压Vout输出。
升压/降压切换调节器1包括第一、第二、第三和第四开关元件M1、M2、M3和M4。第一开关元件M1由PMOS晶体管构成,并被配置为在降压操作时从电源电压Vdd执行输出电压控制。第二开关元件M2由NMOS晶体管构成,并被配置为在降压操作时执行同步整流。
第三开关元件M3由PMOS晶体管构成,并被配置为在升压操作时从电源电压Vdd执行输出电压控制。第四开关元件M4由NMOS晶体管构成,被配置为在升压操作时执行同步整流。
进一步,升压/降压切换调节器1包括参考电压生成电路2、电阻器R1和R2、电感器L、电容器C、输入切换电路3、误差放大器4、振荡器OSC、PWM比较器5、输出切换电路6和检测电路7。
电阻器R1和R2检测升压/降压切换调节器1的输出电压。第一到第四开关元件M1、M2、M3和M4、电感器L和电容器C构成升压/降压单元。参考电压生成电路2、电阻器R1和R2、输入切换电路3、误差放大器4、振荡器OSC、PWM比较器5、输出切换电路6和检测电路7构成控制单元。
更具体地,输入切换电路3构成输入切换单元,以及误差放大器4构成误差放大单元。PWM比较器5构成电压比较单元。输出切换电路6构成输出 切换单元,以及检测电路7构成检测单元。除了电感器L和电容器C之外,每一个元件都可以被集成到IC(集成电路)中。在另外一种情况下,除了电感器L和电容器C之外,第一到第四开关元件M1、M2、M3和M4都不集成。
参考电压生成电路2生成并且输出预定的参考电压Vref。电阻器R1和R2通过对输出电压Vout进行分压生成部分电压Vfb,并且输出该部分电压Vfb。将参考电压Vref和部分电压Vfb输入到输入切换电路3。输入切换电路3控制如何输出参考电压Vref和部分电压Vfb。即,根据控制信号分别从两个输出端子的一个输出参考电压Vref和部分电压Vfb。
输入切换电路3的每一输出端子连接到误差放大器4的对应输入端子。误差放大器4放大了参考电压Vref和部分电压Vfb之间的电压差并且生成并输出输出信号EAo。
振荡器OSC生成预定的三角波信号TRIW并且输出该三角波信号TRIW。PWM比较器5基于误差放大器4的输出信号EAo和该三角波信号TRIW生成脉冲信号ILXB。PWM比较器5输出脉冲信号ILXB以便执行PWM控制。
输出切换电路6根据控制信号将脉冲信号ILXB输出到第一和第二开关元件M1和M2或者第三和第四开关元件M3和M4。检测电路7检测误差放大器4的输出信号EAo是否超出了三角波信号TRIW的上峰值电压。将三角波信号TRIW的上峰值电压定义为三角波信号TRIW的上限电压。基于检测电路7的检测结果,对输入切换电路3和输出切换电路6执行切换控制。
输出切换电路6包括NAND电路NA1和NA2、NOR电路NR1、反相器INV1和INV2。检测电路7包括第一和第二比较器CMP1和CMP2、第一到第三触发器电路FF1到FF3、NOR电路NR2和反相器INV3和INV4。第一比较器CMP1构成比较器。第一到第三触发器电路FF1到FF3由D类触发器电路构成。第二比较器CMP2和反相器INV3构成时钟脉冲生成电路。第一到第三触发器FF1到FF3和NOR电路NR2构成信号检测电路。
第一和第二开关元件M1和M2串联连接在电源端子和地之间。电感器L和第三开关元件M3串联连接在输出端子OUT和第一与第二开关元件M1与M2的连接节点之间。第四开关元件M4串联连接在电感器L与第三开关元件M3的连接节点和地之间。
在输出端子OUT和地之间,连接着电容器C。与电容器C并联连接了电阻器R1和R2。从电阻器R1和R2的连接节点输出部分电压Vfb。分别将参 考电压Vref输入到输入切换电路3的输入端子Ai,并将部分电压Vfb输入到输入端子Bi。将从检测电路7输出的控制信号BOSEL输入到输入切换电路3的控制信号输入端子Se。
输入切换电路3的输出端子Ao连接到误差放大器4的正相输入端子。输入切换电路3的输出端子Bo连接到误差放大器4的反相输入端子。
将误差放大器4的输出信号EAo输入到PWM比较器5的反相输入端子。将来自振荡器OSC的三角波信号TRIW输入到PWM比较器5的正相输入端子。将来自PWM比较器5的脉冲信号ILXB输入到输出切换电路6和检测电路7。
进一步,将来自PWM比较器5的脉冲信号ILXB输入到每个NAND电路NA1和NA2的其中一个输入端子。将控制信号BOSEL从检测电路7输入到NAND电路NA1的另一端子。将控制信号BOSEL从检测电路7通过反相器INV1输入到NAND电路NA2的另一端子。
NAND电路NA1的输出端子连接到NOR电路NR1的其中一个输入端子。NOR电路NR1的输出端子连接到第三和第四开关元件M3和M4的栅极。NAND电路NA2的输出端子通过反相器INV2连接到第一和第二开关元件M1和M2的栅极。
在检测电路7中,将参考电压Vref输入到第一比较器CMP1的正相输入端子。将部分电压Vfb输入到第一比较器CMP1的反相输入端子。将第一比较器CMP1的输出信号So1输入到触发器FF3的D输入端子。
将三角波信号TRIW输入到第二比较器CMP2的反相输入端子。将稍高于三角波信号TRIW的下峰值电压的预定的电压VDTC输入到第二比较器CMP2的正相输入端子。从第二比较器CMP2的输出端子输出与三角波信号TRIW同步的时钟信号DTCK。
将时钟信号DTCK输入到触发器FF2的时钟输入端子CK并输入到NOR电路NR2的一个输入端。进一步,将时钟信号DTCK通过反相器INV3输入到触发器FF1的时钟输入端子CK。
在触发器FF1中,将电源电压Vdd输入到数据信号输入端子D并且输入到设定信号输入端子SB。将来自PWM比较器5的脉冲信号ILXB通过反相器INV4输入到复位输入端子RB。触发器FF1的输出端子QB连接到触发器FF2的数据信号输入端子D。触发器FF2的输出端子Q连接到NOR电路NR2 的另一输入端子。NOR电路NR2的输出端子连接到触发器FF3的时钟输入端子CK。从触发器FF3的输出端子Q输出控制信号BOSEL。
图4图解了输入切换电路3的内部电路配置。输入切换电路3包括四个模拟开关AS1到AS4和反相器INV5。第一模拟开关AS1连接在输入端子Ai和输出端子Ao之间。第二模拟开关AS2连接在输入端子Bi和输出端子Bo之间。第三模拟开关AS3连接在输入端子Ai和输出端子Bo之间。第四模拟开关AS4连接在输入端子Bi和输出端子Ao之间。
将控制信号BOSEL通过反相器INV5输入到模拟开关AS1和AS2的每个控制电极。进一步,将控制信号BOSEL直接输入到模拟开关AS3和AS4的每个控制电极。
表1是模拟开关AS1到AS4相对于控制信号BOSEL的操作状态表。
[表1]
  BOSEL   AS1   AS2   AS3   AS4
  H   断   断   通   通
  L   通   通   断   断
如表1所示,当控制信号BOSEL是高电平H时,模拟开关AS1和AS2断开,以设置断开状态,以及模拟开关AS3和AS4接通,以设置连接状态。然而,当控制信号BOSEL处于低电平L时,模拟开关AS1和AS2接通,以设置连接状态,以及模拟开关AS3和AS4断开,用以设置断开状态。
结果,当控制信号BOSEL是高电平H时,从输出端子Bo输出输入到输入端子Ai的参考电压Vref。进一步,从输出端子Ao输出输入到输入端子Bi的部分电压Vfb。将部分电压Vfb输入到误差放大器4的正相输入端子,并且将参考电压Vref输入到误差放大器4的反相输入端子。
类似的,当控制信号BOSEL处于低电平L时,从输出端子Ao输出输入到输入端子Ai的参考电压Vref。进一步,从输出端子Bo输出输入到输入端子Bi的部分电压Vfb。将部分电压Vfb输入到误差放大器4的反相输入端子,并且将参考电压Vref输入到误差放大器4的正相输入端子。
图5图解了图3的电路的每一部分的波形的时序图。参考图5,将描述图3的电路的操作。
分别将三角波信号TRIW和预定的电压VDTC输入到第二比较器CMP2的每个输入端子。独立于升压和降压操作,从第二比较器CMP2的输出端子 连续地输出与三角波信号TRIW同步的时钟信号DTCK。进一步,通过使用反相器INV反相时钟信号DTCK来生成反相的时钟信号DTCKB。
在从开始定时到图5中通过AA示出的定时的时间周期内,升压/降压切换调节器1稳定地执行降压操作并且通过从电源电压Vdd降压来生成稳定的电压。该稳定的电压低于电源电压Vdd。在这个时间周期内,误差放大器4的输出信号EAo是恒定电压。这种情况下,参考电压Vref几乎等于部分电压Vfb。因此,第一比较器CMP1的输出信号电平So1是不稳定的。
当输出电压Vout由于电源电压Vdd的降低、输出电流io的增加等而降低时,操作条件从图5中通过AA示出的定时移动到右侧的定时周期。
在降压操作中,来自检测电路7的控制信号BOSEL是低电平。分别将参考电压Vref输入到误差放大器4的正相输入端子,并且将部分电压Vfb输入到误差放大器4的反相输入端子。结果,当部分电压Vfb降低时,误差放大器4的输出信号EAo的电压根据部分电压Vfb的降低而增加。
来自PWM比较器5的脉冲信号ILXB的低电平的时间根据误差放大器4的输出信号EAo的电压增加而变得更长。同时,将控制信号BOSEL通过反相器INV1输入到NAND电路NA2,并且将高电平输入到NAND电路NA2的一个输入端。然后,将PWM比较器5的脉冲信号ILXB通过NAND电路NA2和反相器INV2输入到第一和第二开关元件M1和M2的每个栅极。
当PWM比较器5的脉冲信号ILXB低电平的时间变得更长时,作为用于降压操作的开关元件的第一开关元件M1的导通(ON)时间变得更长,并且输出电压Vout增加。进一步,由于来自检测电路7的控制信号BOSEL是低电平,所以独立于PWM比较器5的输出脉冲信号ILXB,NAND电路NA1的输出端子的电压是高电平。
通过NOR电路NR1将从NAND电路NA1输出的高电平信号反相,并且将其输入到第三和第四开关元件M3和M4的每个栅极。第四开关元件M4截止,以设置断开状态,并且第三开关元件M3导通,以设置连接状态。
在触发器FF1中,总是将电源电压Vdd输入到数据信号输入端子D。以及将与三角波信号TRIW同步的时钟信号DTCKB通过反相器INV3输入到触发器FF1的时钟输入端子CK。在时钟信号DTCKB变为高电平的每个上升沿的时间处,将输出端子QB的电压设置为低电平。
同时,将PWM比较器5的脉冲信号ILXB的反相的信号输入到触发器 FF1的复位输入端子RB。如图5所示,在时钟信号DTCKB的上升沿,在触发器FF1的输出端子QB处的输出信号变为低电平。进一步,在PWM比较器5的脉冲信号ILXB的上升沿处,在触发器FF1的输出端子QB处的输出信号返回到高电平。
在触发器电路FF2中,将来自触发器FF1的输出端子QB的输出信号输入到数据信号输入端子D。以及将时钟信号DTCK输入到触发器电路FF2的时钟输入端子CK。参考图5所示的信号“QB of FF1”,在时钟信号DTCK的上升沿处,已经通过PWM比较器5的脉冲信号ILXB使输出端子QB的输出信号返回到高电平。
因此,从触发器FF2的输出端子Q输出高电平,如参考图5所示的信号”Qof FF2”。由于部分电压Vfb低于参考电压Vref,所以第一比较器CMP1的输出信号So1变为高电平。
如果误差放大器4的输出信号EAo超出了三角波信号TRIW的上峰值电压,则PWM比较器5的脉冲信号ILXB保持在低电平。因此,信号“QB of FF1”不可能回到高电平。即,当时钟信号DTCK变为高电平时,触发器FF1的输出端子QB的电压保持在低电平。
在时钟信号DTCK的上升沿处,触发器FF2的输出端子Q处的输出信号变为低电平。进一步,将该低电平信号通过NOR电路NR2输入到触发器FF3的时钟输入端子CK。然后,从触发器FF3的输出端子输出等同于输入到触发器FF3的数据输入端子D的输出信号So1的信号。即,控制信号BOSEL从低电平变到高电平,使得操作模式变到升压操作模式,其中通过提升电源电压Vdd来生成稳定电压。
当控制信号BOSEL变为高电平时,输入切换电路3的内部连接情况发生变化。分别将部分电压Vfb输入到误差放大器4的正相输入端子,并且将参考电压Vref输入到反相输入端子。误差放大器4的输出信号EAo开始减少。然后,误差放大器4的输出信号EAo的电压返回到电压范围之内,其中输出信号EAo与三角波信号TRIW交叉。结果,PWM比较器5输出脉冲信号ILXB。
由于当控制信号BOSLE是高电平时,NAND电路NA1的栅极是有效的,所以将脉冲信号ILXB通过NAND电路NA1和NOR电路NR1输入到第三和第四开关元件M3和M4的每个栅极,其中第三和第四开关元件是用于升压操作的开关元件。然后,升压/降压切换调节器1开始升压操作。
当控制信号BOSEL是高电平时,独立于脉冲信号ILXB,NAND电路NA2的输出端子是高电平。第一开关元件M1导通,以设置连接状态,并且第二开关元件M2截止,以设置断开状态。
当输出电压Vout返回到如图5中通过BB所示的预定的稳定电压时,由于参考电压Vref几乎等于部分电压Vfb,所以第一比较器CMP1的输出信号电平So1再次变得不稳定。
在升压操作期间,如果误差放大器4的输出信号EAo下降到三角波信号TRIW的下峰值电压,那么PWM比较器5的输出脉冲信号ILXB变为高电平。三角波信号TRIW的下峰值电压是三角波信号TRIW的较低电压。
在升压操作模式中,作为用于降压操作的开关元件的第一开关元件M1导通。如果作为用于升压操作的开关元件的第四开关元件M4保持导通,那么电源电压Vdd通过电感器L短路到地。为了避免这种短路情况的出现,可以通过截止脉冲截止第四开关元件M4。NOR电路NR1在三角波信号TRIW的一个周期内输出一次截止脉冲。
在上面的描述中,描述了从降压操作模式转移到升压操作模式的过程。另一方面,当输出电压Vout在升压操作模式期间增加时,PWM比较器5的脉冲信号ILXB的高电平的时间变得更短。PWM比较器5的输出脉冲信号ILXB的高电平时间可以变为0。
然而,甚至脉冲信号ILXB的高电平时间处于三角波信号TRIW的0%周期也可能不足以调整。因此,操作模式切换到降压操作。例如,如果在三角波信号TRIW的一个周期期间的调整不满足要求,则操作模式就切换到降压操作。在这种情况下,因为第一比较器CMP1的输出信号So1是低电平,所以在从升压操作模式改变到降压操作模式时,控制信号BOSEL从高电平下降到低电平。
因此,升压/降压切换调节器1包括输入切换电路3,输出切换电路6和检测电路7。当输出电压Vout下降时,PWM比较器5的脉冲信号ILXB的低电平脉冲宽度增加以使得第一开关元件M1的导通时间更长。结果,输出电压Vout增加。
进一步,如果通过第一开关元件M1在三角形波信号100%周期内处于导通状态也不足以调整,那么操作模式自动切换到升压操作模式以便进一步增加输出电压Vout。
即,根据示范性实施例,升压/降压切换调节器1可以通过分别只使用误差放大器4和PWM比较器5中的一个来执行升压和降压操作。进一步,输入切换电路3、输出切换电路6和检测电路7可以由数字电路构成。结果,当在IC上构成升压/降压切换调节器时,可以将IC制作的很紧凑以便获得成本降低优势。
根据上述的教导可以做出许多另外的修改和变化。因此可以理解,在所附权利要求的范围内,本发明可以以与在此具体描述的不同方式得到实践。
本发明说明书基于2005年11月29日在日本专利局提交的日本专利申请No.2005-344177,其全部内容在此引入作为参考。

Claims (5)

1.一种切换调节器,包括:
升压/降压单元,配置用于根据控制信号,通过提升或者降低输入电压而产生输出电压;
控制单元,配置用于使升压/降压单元执行升压或者降压操作,所述控制单元包括:
误差放大器,用于放大与输出电压成比例生成的比例电压和参考电压之间的差,
第一比较器,用于比较放大的电压和特定三角波之间的电压,并基于比较结果生成二进制信号,用于确定执行升压操作还是降压操作,
检测电路,用于基于比较结果检测放大的电压的电平,放大的电压是否超过了特定三角波的上峰值电压,并且基于检测结果生成检测信号,
第一切换电路,用于根据检测信号,在误差放大器的两个输入端子之间切换比例电压和参考电压的输入,
第二切换电路,用于根据检测信号,使升压/降压单元切换升压和降压操作。
2.如权利要求1所述的切换调节器,
其中降压操作时,当在特定三角波的一个周期期间从第一比较器输出指示误差放大器的输出电压高于特定三角波的上峰值电压的信号时,检测电路使得第一切换电路在误差放大器的两个输入端子之间切换比例电压和参考电压,以及使得第二切换电路将操作模式从降压操作改变到升压操作。
3.如权利要求1所述的切换调节器,
其中升压操作时,当在特定三角波的一个周期期间从第一比较器输出指示误差放大器的输出电压高于特定三角波的上峰值电压的信号时,检测电路使得第一切换电路在误差放大器的两个输入端子之间切换比例电压和参考电压,以及使得第二切换电路将操作模式从升压操作改变到降压操作。
4.如权利要求1所述的切换调节器,
其中检测电路进一步包括:
第二比较器,用于比较比例电压和参考电压之间的电压并且生成比较结果信号,
时钟脉冲生成电路,用以生成时钟脉冲,所述时钟脉冲同步于特定三角波,
信号检测电路,使得控制电路基于检测电路的检测结果,即在三角波的一个周期期间误差放大器的放大的电压是否超过了特定三角波的上峰值电压,来输出控制信号,
其中当检测电路在三角波的一个周期期间没有检测到指示误差放大器的放大的电压超过了特定三角波的上峰值电压的检测信号时,将第二比较器的输出信号作为控制信号输出。
5.如权利要求1所述的切换调节器,
其中检测电路、第一切换电路和第二切换电路由数字电路构成。
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Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4847207B2 (ja) * 2006-05-09 2011-12-28 株式会社リコー 定電圧回路
JP2008131746A (ja) * 2006-11-21 2008-06-05 Ricoh Co Ltd 昇降圧型スイッチングレギュレータ
JP5190981B2 (ja) * 2007-07-27 2013-04-24 ルネサスエレクトロニクス株式会社 Dc/dcコンバータ
EP2144355B1 (en) * 2008-07-07 2011-10-26 ST-Ericsson SA Voltage converter
JP5822892B2 (ja) * 2008-09-30 2015-11-25 スパンション エルエルシー 出力電圧制御装置、出力電圧制御方法および電子機器
EP2189870A1 (en) * 2008-11-25 2010-05-26 St Microelectronics S.A. A switch-mode voltage regulator
US8698463B2 (en) * 2008-12-29 2014-04-15 Enpirion, Inc. Power converter with a dynamically configurable controller based on a power conversion mode
JP5493916B2 (ja) 2010-01-28 2014-05-14 ミツミ電機株式会社 昇降圧dc−dcコンバータおよびスイッチング制御回路
JP5625369B2 (ja) * 2010-01-28 2014-11-19 ミツミ電機株式会社 昇降圧dc−dcコンバータおよびスイッチング制御回路
CN102739052B (zh) * 2012-07-18 2014-12-31 华为技术有限公司 控制方法和装置
US9395738B2 (en) 2013-01-28 2016-07-19 Nvidia Corporation Current-parking switching regulator with a split inductor
US9800158B2 (en) 2013-01-30 2017-10-24 Nvidia Corporation Current-parking switching regulator downstream controller
US9804621B2 (en) 2013-02-05 2017-10-31 Nvidia Corporation Current-parking switching regulator downstream controller pre-driver
US9639102B2 (en) 2013-02-19 2017-05-02 Nvidia Corporation Predictive current sensing
US9389617B2 (en) 2013-02-19 2016-07-12 Nvidia Corporation Pulsed current sensing
CN111796150B (zh) * 2019-04-08 2023-09-22 华润微集成电路(无锡)有限公司 占空比检测电路及占空比检测方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5481178A (en) * 1993-03-23 1996-01-02 Linear Technology Corporation Control circuit and method for maintaining high efficiency over broad current ranges in a switching regulator circuit
US5831418A (en) * 1996-12-03 1998-11-03 Fujitsu Ltd. Step-up/down DC-to-DC converter
CN1592058A (zh) * 2003-08-28 2005-03-09 立锜科技股份有限公司 差和直流对直流转换器及其方法

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5402060A (en) * 1993-05-13 1995-03-28 Toko America, Inc. Controller for two-switch buck-boost converter
JP2002233138A (ja) * 2001-01-30 2002-08-16 Matsushita Electric Ind Co Ltd スイッチング電源装置
JP4054714B2 (ja) * 2003-04-28 2008-03-05 株式会社リコー 昇降圧型dc−dcコンバータ
JP3787785B2 (ja) * 2003-12-25 2006-06-21 日本テキサス・インスツルメンツ株式会社 Dc−dcコンバータ
JP2006318662A (ja) * 2005-05-10 2006-11-24 Ngk Spark Plug Co Ltd 薄型電池およびその製造方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5481178A (en) * 1993-03-23 1996-01-02 Linear Technology Corporation Control circuit and method for maintaining high efficiency over broad current ranges in a switching regulator circuit
US5831418A (en) * 1996-12-03 1998-11-03 Fujitsu Ltd. Step-up/down DC-to-DC converter
CN1592058A (zh) * 2003-08-28 2005-03-09 立锜科技股份有限公司 差和直流对直流转换器及其方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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