CN101188380B - 用于控制转换器的电路和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了用于控制转换器的电路和方法。转换器中的第一开关能够被断开，并且在第一开关被断开时，响应于一个开关控制信号从而能够交替性地接通和断开转换器中的第二开关。通过将第二开关交替性地接通和断开，能够将存储于转换器中的能量恢复至转换器的电源。

Description

用于控制转换器的电路和方法

相关申请

本申请要求2006年10月25日美国在先申请60/854,487的优先权，该在先申请的内容被结果在此作为参考。

技术领域

本发明涉及转换器，尤其涉及用于控制转换器的电路和方法。

背景技术

当前转换器被普遍应用于电子系统来提供稳压电源。转换器通常采用一种开关模式电源的结构以实现更高的效率、更小的尺寸或更轻的重量。目前存在着各种转换器，例如降压转换器，升压转换器，以及降压/升压转换器。

图1所示为一个常规转换器电路100的示意图。通常，转换器电路100将来自电源(例如一个电池130)的输入电压VIN转换为稳定的输出电压VOUT。例如，转换器电路100可以包括一个降压转换器110和一个控制器120。降压转换器110还可以包括第一开关102，第二开关104，电感106和输出电容108。第一开关102通常与电池130相连接，因此被称为高侧开关。第二开关104通常接地，因此被称为低侧开关。在工作过程中，控制器120控制第一开关102和第二开关104交替地接通或断开，因此在输出电容108处产生稳定的输出电压VOUT。控制器120通常产生脉宽调制(PWM)信号以控制第一开关102和第二开关104的导通状态。PWM信号的占空比决定了输出电压VOUT的电平。

然而，降压转换器110在断开过程中面临功率损失和低效率等问题。例如，当第一开关102和第二开关104都关断时，断开过程开始。在断开过程中，保留在输出电容108中的能量将通过一个负载(未标示)释放，该负载通常串联耦合于输出电容108并且具有高阻抗。由此，降低了降压转换器110的功率效率并缩短了电池130的运行时间。此外，由于负载通常具有高阻抗，将存在一个长时间的断开过程。

图2所示为另一个常规转换器电路200的示意图。与图1中标记相同的单元具有相似的功能，为了简明起见，在此将不对其进行重复性描述。在图2中，降压转换器110的输出与一个电阻负载230耦合，该负载230还通过一个放电开关240接地。由控制器220发出的放电信号250控制放电开关240的导通状态。在断开过程中，放电开关240被接通，这将能通过电阻负载230来释放保留在输出电容108中的能量。虽然断开过程被显著缩短，仍然存在能量损失和低效率等缺陷。

另一个断开转换器的传统方法是将输出电压VOUT以一种受控的方式斜降为零。例如，控制器工作于一个闭环从而使输出电压VOUT与一个内部参考电压相关联。当转换器断开时，内部参考电压逐渐的斜降为零，因此调整PWM信号的占空比。这样，在断开过程中第一和第二开关仍然由PWM信号交替性地接通或断开，但由于PWM信号的占空比是动态调整的，输出电压VOUT逐渐斜降为零。在这种情况下，如果在断开过程中没有负载，保留于输出电容中的能量即可被恢复至电源中。然而，仍然发生能量通过第一和第二开关从电源传输至转换器。具体地说，如果在断开过程中转换器的输出端连有负载，那么负载端将存在能量消耗。由于在断开过程中第一和第二开关具有高切换频率，因此转换器电路的效率会进一步降低。

发明内容

根据本发明的实施例提供了用于控制转换器的电路和方法。本发明的一个方面提供了一种用于控制耦合于电源的降压转换器的操作的方法，所述方法包括步骤：将所述转换器中的第一开关断开；并且在所述第一开关被断开时，响应于一个开关控制信号将所述转换器中的第二开关交替性地接通和断开；其中所述第二开关耦合于所述第一开关，并且所述第一开关与一个开关装置并联。其中所述转换器包括一个能量存储单元，该能量存储单元为电容器，其与一个电流源并联，并通过第三开关与另一电流源并联，所述能量存储单元在第三开关断开时以正常速率放电，在第三开关接通时以加速速率放电。并且其中所述转换器工作于多个频率，包括正常频率和加速频率，所述正常频率对应于能量存储单元放电的正常速率，所述加速频率对应于能量存储单元放电的加速速率。

根据本发明的方法，所述开关控制信号是一个脉宽调制(PWM)信号。

所述方法还包括：在第二开关被接通时断开所述开关装置；并且在第二开关被断开时接通所述开关装置。

所述开关装置包括一个所述第一开关的体二极管，也可以包括一个二极管。

第一开关是一个耦合于所述电源的高侧开关，并且第二开关是一个耦合于地的低侧开关。

根据本发明的方法，第一开关被断开时，没有能量从电源被传送至转换器。另外，第一开关被断开时，还可以将能量从所述转换器恢复至所述电源。

本发明的第二个方面提供了一种用于操作一个降压转换器的方法，所述方法包括步骤：在所述转换器工作于一个正常工作模式时，将能量从电源传送至所述转换器；正向偏置一个耦合于所述电源的二极管；在所述转换器工作于一个断开模式时，通过所述正向偏置二极管将能量从所述转换器恢复至所述电源；并且响应一个控制信号从而在工作于所述正常工作模式和所述断开模式间进行切换，所述断开模式为转换器中的第一开关断开而第二开关交替性地接通和断开的模式。其中所述第二开关耦合于所述第一开关，所述第一开关与所述二极管并联。其中所述转换器包括一个能量存储单元，该能量存储单元为电容器，其与一个电流源并联，并通过第三开关与另一电流源并联，所述能量存储单元在第三开关断开时以正常速率放电，在第三开关接通时以加速速率放电。并且其中所述转换器工作于多个频率，包括正常频率和加速频率，所述正常频率对应于能量存储单元放电的正常速率，所述加速频率对应于能量存储单元放电的加速速率。

本发明的第三方面提供了一种电路，所述电路包括：降压转换器，用于将电源所提供的输入电压转换为输出电压；耦合于所述电源的二极管；以及耦合于所述转换器的转换器控制器，用于接收一个控制信号并且响应所述控制信号以控制所述转换器工作于一个断开模式，其中在所述转换器工作在所述断开模式时，通过正向偏置所述二极管将能量从所述转换器恢复至所述电源。所述断开模式为转换器中的第一开关断开而第二开关交替性地接通和断开的模式，其中所述第二开关耦合于所述第一开关，所述第一开关与所述二极管并联。其中所述转换器包括一个能量存储单元，该能量存储单元为电容器，其与一个电流源并联，并通过第三开关与另一电流源并联，所述能量存储单元在第三开关断开时以正常速率放电，在第三开关接通时以加速速率放电。并且其中所述转换器工作于多个频率，包括正常频率和加速频率，所述正常频率对应于能量存储单元放电的正常速率，所述加速频率对应于能量存储单元放电的加速速率。

本发明的第三方面的电路还包括：耦合于所述电源的第一开关；和耦合于所述第一开关和地之间的第二开关，其中在所述第一开关被断开时，所述第二开关被交替性地接通和断开。

根据本发明的第三方面的电路，其特征在于所述二极管是一个所述第一开关的体二极管，并且其中所述体二极管被反向偏置从而终止所述能量从所述电源传递至所述转换器。所述二极管被并联耦合于所述第一开关；并且其中所述二极管被反向偏置从而终止所述能量从所述电源传递至所述转换器。所述转换器控制器生成一个脉宽调制(PWM)信号以控制所述转换器工作于所述断开模式。

附图说明

通过下述对参考实施例结合附图的详细描述，本发明的优点将变得更为明显，其中：

图1所示为一个常规转换器电路的示意图。

图2所示为另一个常规转换器电路的示意图。

图3所示为根据本发明的一个实施例的转换器电路的示意图。

图4所示为根据本发明的另一个实施例的转换器电路的示意图。

图5所示为根据本发明的一个实施例的示范性表格，阐明了在正常的工作模式下的开关导通状态。

图6所示为根据本发明的一个实施例的示范性表格，阐明了在断开模式下的开关导通状态。

图7所示为根据本发明的一个实施例的转换器控制器的示意图。

图8所示为根据本发明的一个实施例的用于控制转换器的方法流程图。

图9所示为根据本发明的一个实施例的用于控制能够工作于一个正常工作模式和一个断开模式的转换器的方法流程图。

具体实施方式

以下将对本发明的实施例给出详细的参考。虽然本发明将结合实施例进行阐述，但应理解这并非意指将本发明限定于这些实施例。相反，本发明意在涵盖由后附的各项权利要求所界定的本发明精神和范围内所定义的各种可选方案，可修改方案和等价物。

图3示出根据本发明的一个实施例的转换器电路300的示意图。作为示例，转换器电路300可以包括一个降压转换器310，一个控制器320和一个电源，例如电池340。降压转换器310可以包括第一开关(S1)305，第二开关(S2)307，电感309，输出电容311。第一和第二开关305和307串联连接于电池340和地之间。电感309与第一开关305和第二开关307的连接点303相耦合。输出电容311耦合于电感309和地之间，用于提供一个输出电压VOUT。此外，转换器310还可以包括一个与第一开关305并联连接的开关设备，例如一个二极管301。控制器320可以包括一个输入引脚CTL，用于接收一个控制信号330。通过响应该控制信号330，控制器320即可指示降压转换器310工作于一个正常工作模式或是一个断开模式。

在一个实施例中，控制信号330被设为逻辑1从而选择正常工作模式，此时第一开关305和第二开关307被交替地接通或断开以实现稳定的输出电压VOUT。当第一开关305被接通并且第二开关307被断开时的状态为称为降压转换器310的接通状态。在接通状态下，电流将从电池340流向输出电容311，之后流经第一开关305和电感309。同样地，电感309耦合于电池340以存储能量。此外，在实施例中，当降压转换器310的输出连接于一个负载时，即可直接将能量从电池340传输至负载。相反的，当第一开关305被断开并且第二开关307被接通时的状态被称为降压转换器310的断路状态。在断路状态下，电感309维持与接通状态时具有相同流向的感应电流。电流将从地端流向输出电容311，之后流经第二开关307和电感309。同样的，存储于电感309中的能量将被释放到输出电容311中。此外，在实施例中，当降压转换器310的输出连接于一个负载时，能量同样释放到负载。

在一个实施例中，控制信号330被设置为逻辑0从而选择断开模式，此时第一开关305保持断开并且第二开关307被交替地接通和断开。在断开模式下，第一开关305保持断开，因此二极管301，第二开关307，电感309和输出电容311形成一个升压转换器的功率级从而实现能量从输出电容311恢复至电池340。同时，能量从电池340传送至输出电容311的途径将由二极管301和第一开关305所切断。以下部分将详细描述断开模式的这些特征。

当第一开关305被断开并且第二开关307被接通时，二极管301将被反向偏置从而切断能量从电池340到输出电容311的传输通道。同时，电流将从输出电容311流向地端，之后流经电感309和第二开关307。在这种情况下，输出电容311作为一个升压转换器的电源将所存储的能量传送给电感309。当第一开关305和第二开关307都被断开时，电感309维持相同方向上的感应电流，将导致连接点303处的电压升高从而正向偏置二极管301。因此，电流将从输出电容311流向电池340，之后流经电感309和正向偏置二极管301。在这种情况下，电池340作为一个负载接收由电感309通过正向偏置二极管301所释放的能量。同样，存储于输出电容311的能量可以经由正向偏置二极管301直接传送给电池340。最后，能量从电池340转送至输出电容311是由反向偏置二极管301所决定，并且存储于输出电容311的能量经由正向偏置二极管301恢复至电池340。

此外，在实施例中，即使在断开模式下降压转换器310的输出与一个负载耦合，由于反相偏置二极管301的存在，将没有能量从电池340释放至负载，并且仍然会有能量从输出电容311恢复至电池340。

另外，同样可以使用第一开关305的一个本征体二极管以替换所采用的与第一开关305并联耦合的二极管301，以实现上述断开模式的这些特性。例如，可以采用金属氧化物半导体场效应管(MOSFET)构造第一开关305，MOSFET的体二极管可以被反向偏置以终止能量从电池340传送至输出电容311，并且可以被正向偏置从而将能量从输出电容311恢复至电池340。

由于在断开模式下可以将存储于降压转换器310的能量恢复至电池340，所以降压转换器310的功率效率被显著增强。此外，当降压转换器310的输出与一个负载耦合时，在断开模式下可终止能量从电池340传送至负载，这样在负载端没有能量消耗。由此，功率效率将得到进一步的提高。

图4所示为根据本发明的另一个实施例的转换器电路400的示意图。与图3中标记相同的单元具有相似的功能，为了简明起见，在此将不对其进行重复性描述。转换器400包括一个降压转换器410，一个控制器420和一个驱动430。控制器420在此处和驱动430共同运作以控制降压转换器410的运作。

在实施例中，控制器420用于向驱动430提供一个PWM信号405和一个LDR_EN信号407。通过响应控制器420的多个输入信号以生成PWM信号405和LDR_EN信号407。例如，控制器420可以接收一个回转(slew)信号429，该信号表示在一个SLEW端的输出电压VOUT的电平Vslew。在图4的示范性实施例中，通过对一个耦合于SLEW端和地端间的回转电容422进行充电从而产生一个回转信号429。此处通过一个REF引脚处的参考电压Vref和一个由电阻424和426组成的分压器对回转电容422进行充电。同样，此处可以采用各种方式对回转电容422进行充电并产生表示目标电平Vslew的回转信号429。控制器420还可以接收分别表示引脚CSN和CSP处的感应电流的反馈信号423和425。反馈信号423和425在此处由一个与电感309串联耦合的可选感应电容401所感应。基于这些反馈信号423和425，电感309上的过电流情况即可被控制器420检测到。此外，控制器420可以接收一个表示VFB引脚处的输出电压VOUT的反馈信号421，一个SKIP引脚处的跳跃(skip)信号428，一个SHUTDOWN引脚处的断开信号，以下部分将对其进行详细描述。

除了由控制器420产生的PWM信号405和LDR_EN信号407外，驱动器430还接收断开信号403。响应于断开信号403，驱动器430使降压转换器410能够工作于一个正常工作模式或者一个断开模式。

如图5所示一个示范性表格500，说明了在正常工作模式下第一开关305和第二开关307的各种导通状态。在实施例中，通过设置断开信号403为逻辑1从而选择正常工作模式。如果表格500的第一项510中的LDR_EN信号407为逻辑1，则由PWM信号405的状态控制第一开关305和第二开关307。例如，当PWM信号405为逻辑1时，开关305被接通并且开关307被断开，这被称为降压转换器410的接通状态。当PWM信号405为逻辑0时，开关305被断开并且开关307被接通，这被称为降压转换器410的断路状态。

相反地，如果表格500第二项520中的LDR_EN信号407为逻辑0，那么第二开关307将保持断开状态。在这种情况下，当PWM信号405为逻辑1时，第一开关305将被接通并且第二开关307被断开，这样降压转换器410工作于接通状态。当PWM信号405为逻辑0时，第一开关305和第二开关307都被断开，这样降压转换器410工作于一个跳跃状态。在跳跃状态中，处于电感309的开关侧的连接点303将会处于浮动状态。

在正常工作模式，电感309依赖于第一开关305和第二开关307的导通状态(降压转换器410的接通或断路状态)而交替性地耦合于电池340或地。在接通状态中，电感309耦合于电池340以接收输入电压VIN。忽略具有低阻抗的感应电阻401上的压降，电感309上的电压等于VIN-VOUT。对于降压转换器410，输入电压VIN必须大于输出电压VOUT，这样电感309上具有一个净正电压并且在接通状态时感应电流依照等式1)斜升。

di/dt＝(VIN-VOUT)/L＝ΔI/TON    1)

在等式1)中，TON表示接通状态的时间间隔，ΔI表示TON时间间隔内的电流变化，并且L表示电感309的电感值。

在断路状态时，电感309上的电压等价于VOUT。然而，在这种情况下，电感309上存在一个净负电压，这样在断路状态时电感电流依照等式2)斜降。

di/dt＝(-VOUT)/L＝ΔI/TOFF    2)

在等式2)中，TOFF表示断路(OFF)状态的时间间隔，ΔI表示TOFF时间间隔内的电流变化，而L表示电感309的电感值。

在正常工作模式的接通状态时，能量从电池340传递至电感309和输出电容311的现象被称作能量传递。此外，如果降压转换器410的输出端耦合于一个负载(未示出)，能量将从电池340直接传送给负载。在正常工作模式的断路状态下，存储于电感309中的能量被进一步释放到输出电容311。此外，如果降压转换器410的输出端耦合于一个负载(未示出)，能量同样从电感309被释放至负载。总之，在正常工作模式时，能量从电池340被传递至降压转换器410。

如图6所示一个示范性表格600，说明了在断开模式下第一开关305和第二开关307的各种导通状态。在实施例中，通过设置断开信号403为逻辑0从而选择断开模式。如果表格600的第一项610中的LDR_EN信号407为逻辑1，第一开关305维持断开状态并且第二开关307随着PWM信号405交替性地接通和断开。这样，降压转换器410在跳跃状态和断开状态间进行交替性的切换。在这种情况下，二极管301，第二开关307，电感309和输出电容311组成一个升压转换器的能量级从而实现能量从输出电容311恢复至电池340。

在跳跃状态时，二极管301是正向偏置并且电流从输出电容311流向电池340且依照等式3)斜降。

di/dt＝(VOUT-VIN)/L＝ΔI/TSKIP    3)

在等式3)中，TSKIP表示跳跃状态的时间间隔，ΔI表示TSKIP时间间隔内的电流变化，VD表示二极管301上的电压并且L表示电感309的电感值。此外，当考虑到当二极管301上的电压VD时，电流将依照等式4)斜降。

di/dt＝(VOUT-VIN-VD)/L＝ΔI/TSKIP    4)

依照等式4)，电流将在TSKIP时间间隔期满前斜降为0。

在断路状态时，二极管301被反向偏置并且电流从输出电容311流向地且依照等式5)斜升。

di/dt＝VOUT/L＝ΔI/TOFF    5)

在等式5)中，TOFF表示断路(OFF)状态的时间间隔，ΔI表示TOFF时间间隔内的电流变化而L表示电感309的电感值。

在降压转换器410的OFF状态时，存储于输出电容311中的能量被传递至电感309的现象称作能量传递。由于反向偏置二极管301的存在，可终止能量从电池340传送至转换器410。在降压转换器410的跳跃状态，由于正向偏置二极管301的存在，存储于电感309和输出电容311的能量将被恢复至电池340。

此外，如果表格600的第二项620中的LDR_EN信号407为逻辑0，第一开关305和第二开关307都维持断开状态。这样，降压转换器410总是处于跳跃状态。

根据本发明的一个实施例，图7所示为图4中控制器420的示意图。此处结合图4进行图7的描述。控制器420包括第一电流源701，第二电流源703，第三电流源705，能量存储单元707(例如电容C1)，与门713，与非门715，比较器709、711、717和719，PWM信号发生器721，以及开关723和725。PWM信号发生器721可以进一步包括一个与门727和一个触发器729。第一电流源701提供表示输出电压VOUT或目标电平Vslew的电流I1。第二电流源703提供表示输入电压VIN的电流I2。第三电流源705提供表示输出电压VOUT的电流I3。在实施例中，电流I3大于电流I1。例如，I3被设为I1的十倍。电流I3有助于滤除一个新PWM信号的寄生触发。然而，电流I3是非强制性的。

如图7所示，存储单元707耦合与电流源701和703，并且存储单元707可以根据开关723的导通状态交替性的充电和放电。开关723的导通状态可进一步由PWM信号405控制。存储单元707同样通过开关725与电流源705相耦合。与门713的一个输出信号控制开关725的导通状态，因此即可允许或禁止存储单元707的一个加速放电过程。与门713的输出信号由触发器729的QB引脚处的输出，比较器717的比较结果和断开信号403所决定。比较器717将SLEW引脚处的回转信号429和VFB引脚处的反馈信号421进行比较。比较器719将CSN引脚处的反馈信号423和CSP引脚处的反馈信号425进行比较，从而感应电感106上的过电流情况。同样的，一个偏置电压V3被加到反馈信号425以定义一个触发阀值。此外，存储单元707上的电压在比较器711处与一个第一标称阀值电压V1(例如2.5V)相比较，并且在比较器709处与一个第二标称阀值电压V2(例如20mV)相比较。将比较器709的比较结果和跳跃信号428提供给与非门715以产生LDR_EN信号407。将比较器711的比较结果提供给触发器729的复位(R)端。将比较器709、717和719的比较结果通过与门727提供给触发器729的设置(S)端。基于设置端和复位端的信号，触发器729生成PWM信号405。

在工作状态，能量存储单元707上的电压被初始化设置为0伏，并且PWM信号405被初始化为逻辑0。当激活控制器420时，由于回转电容422的充电过程，SLEW引脚处的电压将开始从0伏增加到目标电平Vslew，导致回转信号429大于表示输出电压VOUT的反馈信号421。由此，比较器717的比较结果为逻辑1。同时，由于没有电流流经电感106，将不会感应到过电流情况，这样比较器719的比较结果被设为逻辑1。此外，开关723通常由PWM信号405断开，这样能量存储单元707被电流源701放电至零伏。这样，当比较器711的比较结果被设为逻辑0时，比较器709的比较结果被设为逻辑1。响应于比较器709、711、717和719的这些比较结果，触发器729的R和S端分别被设为逻辑0和逻辑1，导致Q和QB端分别为逻辑1和逻辑0。

在这种情况下，PWM信号405变为逻辑1并且开关723响应于逻辑1的PWM信号而被接通。同时由于在QB端的逻辑0信号，开关725被断开。当开关723被接通时，由一个等价于电流I2减电流I1的电流对能量存储单元707进行充电。如上所述，电流I1可以代表输出电压VOUT或者目标电平Vslew。电流I2可以代表输入电压VIN。由此，能量存储单元707由一个相当于(VIN-VOUT)或者(VIN-Vslew)的电流值进行充电。

在充电过程中，比较器711将能量存储单元707上的电压和第一标称阀值电压V1进行比较，并且将比较结果提供给触发器729的R端。一旦能量存储单元707上的电压超过第一标称阀值电压V1，比较结果被设为逻辑1并且触发器729被重置，导致Q端和QB端分别为逻辑0和逻辑1。由此，PWM信号405变为逻辑0并且开关723相应地被断开。在那时，能量存储单元707不再被充电而是通过电流源701放电。

在放电过程中，如果开关725被接通，能量存储单元707可被加速放电。由于加速放电过程，能量存储单元707可以通过电流源701和电流源705同时被放电。如以上所讨论的，开关725由QB端的逻辑值，比较器717的比较结果和断开信号403所控制。QB端的逻辑值保证了加速放电只在放电过程中是可行的。断开信号403保证了加速放电只在正常工作模式中是可行的。比较器717的比较结果允许能量存储单元707在控制器420工作于一个正常工作模式时以一个正常速率或一个加速速率放电。由于能量存储单元707可以以一个正常速率或一个加速速率放电，在正常工作模式下，控制器420能够以一个正常频率或是一个加速频率轮流切换第一开关305和第二开关307。然而，由于加速频率可加重能量损失以及降低能量恢复效率，因此不希望在断开模式下加速频率。结果是，因此，在断开模式下采用断开信号403以禁止加速放电过程，这样控制器420将控制第一开关305和第二开关307处于正常模式。

不论在放电过程中采用何种放电速率如何，比较器709都将能量存储单元707上的跨接电压和第二标称阀值电压V2进行比较，并且通过与门727向触发器729的S端提供比较结果。一旦能量存储单元707上的电压通过放电达到一个低于第二标称阀值电压V2的值，比较结果将设置为逻辑1并且触发器729也被设置，导致Q端和QB端分别为逻辑1和逻辑0。由此，PWM信号405变为逻辑1并且开关723相应地被接通。在那时，能量存储单元707不再放电，而是由等于电流I2减去电流I1的电流进行充电。

这样，控制器420向驱动器430提供PWM信号405和LDR_EN信号407，轮流控制降压转换器410的操作。特别是，控制器420能够禁止第一开关305和第二开关307的加速频率，从而避免在断开模式中额外的能量损失。

图8所示为一个用于操作一个转换器的方法的流程图800。图8是结合图4进行描述。虽然在图8中公开了具体步骤，但这些步骤是示范性的。那就是说，本发明可很好的适用于进行各种其他的步骤或图8所列举步骤的各种变化。

在框图810中，第一开关被断开。例如，当降压转换器410工作于断开模式时，第一开关305被断开。在框图820中，当第一开关被断开时，第二开关响应于一个开关控制信号被交替地接通和断开。例如，当第一开关305在断开模式下保持断开状态，第二开关307响应于PWM信号405被交替地接通和断开。

该方法还可以包括如框图830和840中举例说明的步骤。在框图830中，当第二开关被接通时一个开关装置被断开。例如，当第二开关307在断开模式下被接通，此开关装置，例如二极管301，因处于反向偏置而被断开。在框图840中，当第二开关被断开时开关装置被接通。例如，当第二开关307在断开模式下被断开，开关装置，例如二极管301，因处于正向偏置而被接通。

图9所示为一个用于操作一个转换器的方法的流程图900。图9是结合图4进行描述。虽然在图9中公开了具体步骤，但这些步骤是示范性的。就是说，本发明可很好地适用于进行各种其他的步骤或图9所列举步骤的各种变化。

在框图910中，当转换器工作于一个正常工作模式时，能量从电源传送至转换器。例如，降压转换器410可以工作于正常工作模式或是断开模式。当降压转换器410工作于正常工作模式时，通过交替性地接通或断开第一开关305和第二开关307从而将来自电池340的能量传送至降压转换器410。

在框图920中，一个耦合于电源的二极管是正向偏置的。例如，当第一开关305保持断开并且第二开关307同样被断开时二极管301是正向偏置的。

在框图930中，当转换器工作于断开模式时，能量从转换器恢复至电源。例如，当第一开关305维持断开并且第二开关307同样被断开时，将通过正向偏置二极管301将存储于电感309和输出电容311的能量恢复至电池340。

在框图940中，转换器响应于一个控制信号从而在工作于一个正常工作模式和工作于一个断开模式间进行切换。例如，响应于断开信号403，降压转换器410能够工作于正常工作模式或断开模式。

此外，以上所讨论的方法和电路同样可被应用于具有其他拓扑结构的转换器，例如一个升压转换器和一个降压/降压型转换器，为了简明起见，此处将不对这些转换器进行阐述。同样的，二极管可以被功能性相似于二极管的已知单元所替代。

此处所采用的术语和措辞是作为描述的术语并不限于此，并且在使用这些术语和措辞时没有意向去排斥所示和所述功能(或其中的一部分)的任何等价物，而且应认识到在权利要求项的范围内各种修改都是可能的。其他的修改，变更和替代也同样可能。相应的，权利要求项意在覆盖所有这样的等价物。

Claims (19)

1.一种用于控制耦合于电源的降压转换器的操作的方法，所述方法包括步骤：

将所述转换器中的第一开关断开；并且

在所述第一开关被断开时，响应于一个开关控制信号将所述转换器中的第二开关交替性地接通和断开；

其中所述第二开关耦合于所述第一开关，并且所述第一开关与一个开关装置并联，

其中所述转换器包括一个能量存储单元，该能量存储单元为电容器，其与一个电流源(701)并联，并通过第三开关(725)与另一电流源(705)并联，所述能量存储单元在第三开关(725)断开时以正常速率放电，在第三开关(725)接通时以加速速率放电，并且

其中所述转换器工作于多个频率，包括正常频率和加速频率，所述正常频率对应于能量存储单元放电的正常速率，所述加速频率对应于能量存储单元放电的加速速率。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述开关控制信号是一个脉宽调制信号。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于还包括：

在所述第二开关被接通时断开所述开关装置；并且

在所述第二开关被断开时接通所述开关装置。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于所述开关装置包括一个所述第一开关的体二极管。

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于所述开关装置包括一个二极管。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述第一开关是一个耦合于所述电源的高侧开关，并且所述第二开关是一个耦合于地的低侧开关。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于在所述第一开关被断开时，没有能量从电源被传送至所述转换器。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于在第一开关被断开时，将能量从所述转换器恢复至所述电源。

9.一种用于操作一个降压转换器的方法，所述方法包括步骤：

在所述转换器工作于一个正常工作模式时，将能量从电源传送至所述转换器；

正向偏置一个耦合于所述电源的二极管；

在所述转换器工作于一个断开模式时，通过所述正向偏置二极管将能量从所述转换器恢复至所述电源；并且

响应一个控制信号从而在工作于所述正常工作模式和所述断开模式间进行切换，所述断开模式为转换器中的第一开关断开而第二开关交替性地接通和断开的模式，其中所述第二开关耦合于所述第一开关，所述第一开关与所述二极管并联，

其中所述转换器包括一个能量存储单元，该能量存储单元为电容器，其与一个电流源(701)并联，并通过第三开关(725)与另一电流源(705)并联，所述能量存储单元在第三开关(725)断开时以正常速率放电，在第三开关(725)接通时以加速速率放电，并且

其中所述转换器工作于多个频率，包括正常频率和加速频率，所述正常频率对应于能量存储单元放电的正常速率，所述加速频率对应于能量存储单元放电的加速速率。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于所述转换器在所述断开模式下工作于所述正常频率。

11.根据权利要求9所述的方法，其特征在于还包括：

在所述转换器工作于所述断开模式时将耦合于所述电源的第一开关断开；并且

在所述第一开关被断开时将耦合于地的第二开关交替性地接通和断开。

12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于所述二极管是所述第一开关的体二极管。

13.根据权利要求11所述的方法，其特征在于所述二极管是并联耦合于所述第一开关。

14.根据权利要求9所述的方法，其特征在于还包括：

反向偏置所述二极管；并且

当所述转换器工作于所述断开模式时，通过所述反向偏置二极管终止能量从所述电源传递至所述转换器。

15.一种电路，包括：

降压转换器，用于将电源所提供的输入电压转换为输出电压；

耦合于所述电源的二极管；以及

耦合于所述转换器的转换器控制器，用于接收一个控制信号并且响应所述控制信号以控制所述转换器工作于一个断开模式，

其中在所述转换器工作在所述断开模式时，通过正向偏置所述二极管将能量从所述转换器恢复至所述电源，所述断开模式为转换器中的第一开关断开而第二开关交替性地接通和断开的模式，其中所述第二开关耦合于所述第一开关，所述第一开关与所述二极管并联，

其中所述转换器包括一个能量存储单元，该能量存储单元为电容器，其与一个电流源(701)并联，并通过第三开关(725)与另一电流源(705)并联，所述能量存储单元在第三开关(725)断开时以正常速率放电，在第三开关(725)接通时以加速速率放电，并且

其中所述转换器工作于多个频率，包括正常频率和加速频率，所述正常频率对应于能量存储单元放电的正常速率，所述加速频率对应于能量存储单元放电的加速速率。

16.根据权利要求15所述的电路，其特征在于所述转换器还包括：

耦合于所述电源的第一开关；和

耦合于所述第一开关和地之间的第二开关，

其中在所述第一开关被断开时，所述第二开关被交替性地接通和断开。

17.根据权利要求16所述的电路，其特征在于所述二极管是一个所述第一开关的体二极管，并且其中所述体二极管被反向偏置从而终止所述能量从所述电源传递至所述转换器。

18.根据权利要求16所述的电路，其特征在于所述二极管被并联耦合于所述第一开关；并且其中所述二极管被反向偏置从而终止所述能量从所述电源传递至所述转换器。

19.根据权利要求15所述的电路，其特征在于所述转换器控制器生成一个脉宽调制信号以控制所述转换器工作于所述断开模式。

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