CN103326573A - 具有定时受控的电感器旁路的升压调节器及相关方法 - Google Patents

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CN103326573A CN2013100981277A CN201310098127A CN103326573A CN 103326573 A CN103326573 A CN 103326573A CN 2013100981277 A CN2013100981277 A CN 2013100981277A CN 201310098127 A CN201310098127 A CN 201310098127A CN 103326573 A CN103326573 A CN 103326573A
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尤哈·若奥纳斯·奥伊卡里南
尤哈-马蒂·库贾拉
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Abstract

具有定时受控的电感器旁路的升压调节器及相关方法。本文述及实现电压转换器旁路开关的装置和方法。在某些示例中，升压转换器可包括旁路开关，所述旁路开关配置为旁路掉所述升压转换器的电感器和晶体管，以在旁路模式期间将电源电压更直接地耦合到所述升压转换器的输出端，并配置为在所述升压转换器的升压模式期间将电源电压输入与所述输出端隔离。

Description

具有定时受控的电感器旁路的升压调节器及相关方法
技术领域
本文述及电压转换器，更具体地说，述及含有旁路开关的电压转换器。
背景技术
通常来说，电压转换器能够接收一第一电压并提供一个或多个其他电压从而为一个或多个负载供应合适的功率。已开发出许多技术来提高电压转换器(尤其是电源受限的便携式电子设备中使用的转换器)的效率。许多效率技术最终都是以牺牲一些元件的性能(如输出电压的稳定性)来获得提高的效率。
发明内容
本文述及电压转换器，更具体地说，述及含有旁路开关的电压转换器。在某些示例中，升压转换器可包括：第一输入端，配置为耦合至电感器的第一端；第二输入端，配置为耦合至电压源以及所述电感器的第二端；输出端，配置为向负载提供输出电压；第一晶体管，配置为在升压模式的第一状态期间在所述电感器中发起充电电流，并且配置为在所述升压模式的第二状态下将所述第一输入端与地隔离；第二晶体管，配置为在所述升压模式的所述第二状态期间将所述第一输入端耦合至所述输出端，并且配置为在所述升压模式的所述第一状态期间将所述第一输入端与所述输出端隔离；以及旁路开关，配置为在旁路模式期间将所述第二输入端耦合至所述输出端并将所述电感器和所述第二晶体管旁路掉，并配置为在所述升压模式期间将所述第二输入端与所述输出端隔离。
在某些示例中，所述旁路开关包括：金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)，具有在所述第二输入端和所述输出端之间串联耦合的漏极节点和源极节点；第一开关，被耦合在所述MOSFET的体节点和所述漏极之间；以及第二开关，被耦合在所述体节点和所述源极之间。
在某些示例中，一种方法可包括：在升压转换器的第一输入端处接收输入电压；在所述升压转换器的升压模式的第一状态期间，利用耦合至电感器的第一晶体管建立电感器充电电流；在所述升压转换器的所述升压模式的第二状态期间，利用第二晶体管将所述电感器充电电流耦合至负载，从而在所述升压转换器的输出端提供预定输出电压；以及在所述升压转换器的旁路模式期间利用旁路晶体管将电感器和所述第二晶体管旁路掉。
该综述旨在提供对本专利申请的主题的概述，并非旨在提供对本发明的排他性或穷尽性解释。引入具体实施方式是为了提供与本专利申请有关的其它信息。
附图说明
在附图(其不一定按比例绘制)中，相似的附图标记可在不同的视图中描述相似的部件。具有不同字母后缀的相似附图标记可表示相似部件的不同例子。附图以示例而非限制的方式大体示出了本文中所论述的各个实施例。
图1大体上示出了示例性的具有经计算的工作时间的升压转换器系统。
图2大体上示出了操作升压转换器的示例性方法的流程图；
图3A和3B以图形的方式示出了示例性升压转换器的输入电压、输出电压、电感器电流和旁路电流；
图4A-4D提供了与不将电感器旁路掉的升压系统(图4A和4B)相关联的波形图以及与将电感器旁路掉的升压系统(图4C和4B)相关联的波形图。
具体实施方式
电压转换器(如降压转换器、升压转换器)能够接收一直流(DC)输入电压并能够在输出端输出一与该输入电压不同的DC输出电压。在某些示例中，输出电压在电压转换器工作的某些间隔期间可能与输入电压接近。在某些示例中，升压转换器或调节器能够为输入电压很有可能会降至期望的最低电压轨电压之下的应用提供最低电压轨。这种应用包括但不限于电池驱动的设备，如移动电子设备。
在某些示例中，通过将能量储存在电感器中并释放所储存的能量以使输出电容器或电容性负载充电至期望的输出电压电平，可以提供升压转换器的较高的输出电压。可以通过发起或增加通过电感器的电流来储存能量。随后可以释放所储存的电感器电流的能量来将输入电容器充电至期望的电压电平。
图1大体上示出了一示例性升压转换器系统100(如具有经计算的工作时间的升压转换器系统)，其包括输入电容器CIN、电感器L、升压转换器101和输出电容器COUT。在某些示例中，升压转换器101、输入电容器CIN和电感器可以与提供DC输入电压VIN的输入电源相连。在某些示例中，升压转换器可以为负载和输出电容器COUT提供DC输出电压VOUT。在某些示例中，在某些示例中，升压转换器可包括控制器102、第一晶体管(Q1)111、第二晶体管(Q2)112和第三晶体管(Q3)113。在某些示例中，通过在升压转换器101的升压模式的工作间隔期间将电感器L的第二端SW接地(GND)，可以将升压转换器101的第一晶体管111控制成进入低阻抗模式，以发起或增加通过传感器L的电流。在某些示例中，在升压转换器101的升压模式的非工作期间，第二晶体管112将电感器L的第二端(SW)耦合至升压转换器112的输出端，从而例如将负载电容器COUT充电至期望的输出电压电平。在某些示例中，与控制器相关联的同步整流器控制模块103可以协调第一晶体管111和第二晶体管112在升压模式期间的导通时间和关断时间。在某些示例中，升压转换器101的输出电压VOUT可以至少部分地受由控制器102产生的并由第一晶体管111和第二晶体管112接收的一个或多个脉冲序列控制。在某些示例中，可以将一脉冲序列与占空比关联起来。占空比是指表示所传输的每个脉冲的持续时间(工作时间(ON时间))与相邻脉冲之间的持续时间(非工作时间(OFF时间))之比的ON∶OFF比。在某些示例中，升压转换器的升压模式可以用来确保在输入电压VOUT小于最低电压电平的期间将由升压转换器供应的输出电压VOUT维持在最低电压电平。在某些示例中，当输入电压VIN等于或接近于输出电压VOUT时，可以使升压转换器的切换频率慢一些。
在某些示例中，升压转换器101可包含旁路晶体管(Q3)113和与控制器102相关联的旁路控制模块104。在一些示例中，旁路晶体管113可以允许升压转换器101将输入电压端105直接耦合到输出电压端106。例如，当输入电压VIN处于或高于期望的输出电压电平时，通过将输入电压端105直接耦合至输出电压端106以提供输出电压VOUT，可以提高升压转换器101的效率。旁路开关能够消除与第一晶体管111及第二晶体管112相关联的开关损耗，所以至少能够实现升压转换器101的一部分效率提高。此外，第三晶体管即旁路晶体管配置将电感器L旁路掉。在现有的某些升压系统中，旁路模式可能包括以100％的占空比操作第二晶体管。在某些示例中，使用旁路晶体管113来将电感器旁路掉可以消除在仅使用第二晶体管112作为旁路开关时与电感器L、输入电容器和输出电容器(CIN，COUT)相关联的鸣震。在某些示例中，旁路模式可包括将旁路晶体管113和第二晶体管112置于低阻抗状态，从而将输入电压VIN耦合至输出电压VOUT。在这样的实施例中，旁路模式的载流量大约是升压模式的载流量的两倍。
在某些示例中，在满足某些条件之后，可以执行旁路模式和升压模式之间的变换。在一些示例中，当输入电压VIN大于输出电压VOUT，输出电压VOUT位于目标输出电压处或高于目标输出电压，且已历时预定的变换间隔而同步整流器控制模块103尚未改变第一晶体管111的状态时，控制器102可以从升压模式变换成旁路模式。在某些示例中，当输入电压VIN接近于输出电压VOUT时，预定的变换间隔能够防止升压转换器在旁路模式和升压模式之间振荡。
在某些示例中，旁路控制模块104可以斜坡方式控制旁路晶体管113经预定的间隔而导通，以使变换变缓并减少升压转换器系统100的电流尖峰和电压尖峰。在某些示例中，控制器102可包括比较器，用于当输出电压VOUT变得小于目标输出电压时，快速地从旁路模式变换为升压模式。
在某些示例中，控制器可响应于强制旁路命令或输入或信号(BYPASS)，变换至或停留在旁路模式。在一些示例中，不管输入电压VIN和输出电压VOUT之间的差别或关系如何，控制器可以立即从升压模式变换为旁路模式。在一些示例中，如果收到强制旁路命令，且输出电压VOUT大于输入电压VIN，则控制器可以禁止升压模式并等待负载将输出电压VOUT释放至输入电压VIN的电平，并且将至少是第三晶体管以及可能的第二晶体管置于低阻抗状态，从而使能旁路模式并且将输入电压电源耦合至负载。在某些应用中，强制旁路模式能允许升压转换器系统100在具有低阻抗的低静态电流状态下工作。该强制旁路模式对当较大的系统开始进入睡眠模式而电池电压高到足以工作时的情形是有益的。例如，如果升压转换器的输出端处只需要2.5V，且输入电压VIN为2.5V，则即便目标调节电压为3.5V，强制旁路模式也可以提供2.5V的输出电压VOUT。
在某些示例中，在退出强制旁路模式时，控制器102可以将阈值电压从输入电压VIN斜升至一代表目标调节电压的值，以避免从强制旁路模式变换至升压模式时的大浪涌电流。
在某些示例中，旁路晶体管113可包括体衬底开关Q3A、Q3B，以将旁路晶体管113的体耦合至输入电压VIN和输出电压VOUT这两者中较高的电压电势。在一些示例中，当输出电压VOUT高于输入电压VIN时，第一体衬底开关Q3A可以闭合，第二体衬底开关Q3B可以断开。在一些示例中，当输入电压VIN大于输出电压VOUT时，第二体衬底开关Q3B可以闭合，第一体衬底开关Q3A可以断开。
在某些示例中，第二晶体管112可包括第一体衬底开关Q2A和第二体衬底开关Q2B，以协助升压模式并提供真正的负载切断。在一些示例中，当输出电压VOUT小于输入电压VIN时，第二晶体管112的第一体衬底开关Q2A可以闭合且第二体衬底开关Q2B可以断开，以提供真正的负载切断。在一些示例中，当输出电压VOUT大于输入电压VIN时，第二体衬底开关Q2B可以闭合且第一体衬底开关Q2A可以断开。
在某些示例中，升压转换器101可包括电源正常(PG)输出端。当输出电压VOUT在调节范围内，升压转换器101的自起动完成，且不存在过载情况时，PG输出端呈现第一状态。在某些示例中，PG输出端可包括开漏，并当存在故障时被拉至低逻辑电平。在某些示例中，升压转换器101可包括短路比较器。该短路比较器可对在旁路模式期间旁路晶体管113两端的电压进行比较，并当该旁路晶体管113两端的电压满足短路阈值时提供短路指示。在某些示例中，升压转换器101可包括比较器，用于对升压转换器101的输出电压的表示与一阈值进行比较，从而为升压转换器101的升压模式提供反馈。
在某些示例中，升压转换器101可包括电流反馈以稳定连续导通模式下的升压调节器。连续导通模式的特征在于在开关周期期间在升压操作中电感器电流没有降到0的间隔。在某些示例中，电流反馈有助于维持不连续导通模式下的单脉冲切换(例如，位于当电感器电流确实在工作时间(on-time)脉冲之间回到0时的轻负载处)。在某些示例中，升压转换器101可包括附加的监控误差放大器，以补偿由电流反馈信息引入的电压下降。由于旁路进入/退出逻辑可以以定时以及输入电压VIN和输出电压VOUT之间的差别为基础，所以旁路进入/退出逻辑可由负载电流进行调制。
误差放大器必须对电流反馈信号引起的下降进行补偿，这会在退出旁路模式时引起一定下冲，并且这会在误差放大器滞后于高带宽电流反馈信号时，以dV/dt Vin的高瞬变率为旁路退出阈值增加一些变化。
图2大体上示出了操作升压转换器的示例性方法200的流程图。在201处，升压控制器可接收DC输入电压。在202处，第一晶体管可以用来在升压转换器的工作时间期间建立或增加电感器的电流或通过电感器的电流。在203处，可使用第二晶体管将电感器电流耦合至负载以提供升高的DC输出电压。在204处，升压转换器的控制器可监视很多情形以确定升压转换器是否要变换成旁路工作模式。如果控制器确定升压转换器需停留在升压工作模式，则可继续进行第一晶体管和第二晶体管的交替开关，从而向负载提供期望的DC输出电压。
在某些示例中，变换至旁路模式需考虑的条件包括：输入电压是否逼近、等于或接近输出电压，输出电压是否等于或高于期望的输出电压，第一晶体管是否在阈值持续时间内没有进行切换，升压转换器是否已(例如经由输入端)收到强制响应命令，或以上的组合。在某些示例中，阈值持续时间的范围可以从约2微秒至约10微秒或更多。在一示例中，阈值持续时间可为约5微秒。
在205处，升压转换器可以从升压模式变换成旁路模式。在某些示例中，变换至旁路模式可包括：将第一晶体管变换至高阻抗状态，将第二晶体管变换至低阻抗状态，将第三晶体管即旁路晶体管变换至低阻抗状态。在一些示例中，从升压状态变换至旁路状态可包括：等待输出电压释放至输入电压的电平，例如当升压转换器在一些情况下被迫进入旁路模式。在一些示例中，将升压转换器从升压工作模式变换至旁路工作模式可包括：使用旁路晶体管将输入电压缓和地耦合至输出电压，从而避免当输入电压比输出电压高很多时出现浪涌电流。
在206处，至少旁路晶体管可完全导通或处在低阻抗状态，以旁路掉或减少升压转换器的电感器对将输入电压耦合至输出电压的影响。在某些示例中，在206处，第二晶体管可处在低阻抗状态，以对旁路晶体管将输入电压耦合至负载进行补充。在207处，升压转换器的控制器可监视很多条件以确定升压转换器是否要变换成升压工作模式。在某些示例中，用于确定是否要从旁路模式变换至升压模式的条件可包括但不限于：输出电压是否低于期望的输出电压，是否已不再存在强制旁路命令，或以上的组合。在208处，升压转换器可从旁路模式变换成升压模式。在某些示例中，变换至升压模式可包括：对输入电压进行采样并将参考电压从表示输入电压的值爬升至表示期望输出电压的值，从而缓和地起动升压控制器。
图3A和3B以图形的方式示出了示例性升压转换器的输入电压301、输出电压302、电感器电流303和旁路电流304。在第一变换点t1处，图3A和3B示出了升压转换器从升压模式变换成旁路模式。在某些示例中，在第一变换点t1处，由于输出电压率受限，所以旁路电流304在其自身上升期间可发生振荡。而且，在到达第一变换点t1之前，注意电感器电流303可发生振荡。电感器电流303振荡可归因于升压控制器的晶体管(如图1的第一晶体管111和第二晶体管112)在升压模式期间的切换。还注意由于输入电压301变得大于输出电压302，所以电感器电流303振荡的频率可变慢。在第一变换点t1处，当转换器变换至旁路模式时，振荡停止。在某些示例中，如图3A所示的示例，电感器电流303不会转为0，因为升压晶体管中的一个，如图1所示系统的第二晶体管112，可在旁路模式期间处在低阻抗模式。当在旁路模式下工作时，输出电压302可追随输入电压301的轨迹，并伴随有因旁路电路引起的轻微的电压降。当输出电压降至期望的电平之下时，升压转换器可进行从旁路模式至升压模式的第二变换t2。在变换至升压模式的第二变换点t2期间，旁路晶体管可被关断，并且旁路电流304可变为0。
图4A-4D示出了不旁路掉电感器的升压系统(图4A和4B)和旁路掉电感器的示例性升压转换器(图4C和4D)之间的比较。图4A和4B示出了升压系统从升压模式变换至旁路模式的变换点t1的输入电压401、输出电压402和电感器电流403，其中该旁路模式不旁路掉系统的电感器。电感器，与系统的电容(如耦合至电压源的输入电容器以及耦合至升压转换器输出端的输出电容器)一起，会引入、持续或增加输出电压402的鸣震，尤其是在与系统的电感和电容相关联的共振频率处或接近于该共振频率处。和与图4A-4B相关联的升压系统一起使用的级联DC-DC转换器会因为输出电压402的大鸣震而受到干扰和不稳定。
图4C和4D示出了与示例性升压系统从升压模式变成旁路模式的变换相关联的输入电压401、输出电压402、旁路电流404和电感器电流403，其中该示例性升压系统在旁路工作模式期间旁路掉升压系统的电感器。图4D示出了输出电压402的一些振荡，但是因为升压系统的电感器被旁路掉，所以输出电压402的振荡仅仅表示输出电压402追随输入电压401的振荡。在某些示例中，在升压系统的电感器周围提供旁路电流路径，可以减弱输出电压402的鸣震并且可以增加升压转换器的载流量，因为将电感器耦合至输出端的旁路晶体管和升压晶体管可以以其额定容量可靠地导通电流。
补充注释
在示例1中，一种升压转换器可包括：第一输入端，配置为耦合至电感器的第一端；第二输入端，配置为耦合至电压源以及所述电感器的第二端；输出端，配置为向负载提供输出电压；第一晶体管，配置为在升压模式的第一状态期间在所述电感器中发起充电电流，并且配置为在所述升压模式的第二状态下将所述第一输入端与地隔离；第二晶体管，配置为在所述升压模式的所述第二状态期间将所述第一输入端耦合至所述输出端，并且配置为在所述升压模式的所述第一状态期间将所述第一输入端与所述输出端隔离；以及旁路开关，配置为在旁路模式期间将所述第二输入端耦合至所述输出端并将所述电感器和所述第二晶体管旁路掉，并配置为在所述升压模式期间将所述第二输入端与所述输出端隔离。在某些示例中，所述旁路开关可包括：金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)，具有在所述第二输入端和所述输出端之间串联耦合的漏极节点和源极节点；第一开关，被耦合在所述MOSFET的体节点和所述漏极之间；以及第二开关，被耦合在所述体节点和所述源极之间。
在示例2中，示例1所述的升压转换器可选地包括：控制逻辑，配置为在所述升压模式期间、所述旁路模式期间、以及在所述升压模式和所述旁路模式之间变换期间对所述第一晶体管、所述第二晶体管和所述旁路开关进行控制。
在示例3中，示例1-2中一个或两个以上示例中的控制逻辑可选地配置为：当所述第一晶体管和所述第二晶体管的变换之间的间隔超过阈值持续时间，且所述输出电压等于或低于所述第二输入端的输入电压时，启动所述旁路模式。
在示例4中，示例1-3中一个或两个以上示例所述的升压转换器可选地包括：第一比较器，配置为接收所述输出电压的表示和阈值电压，并配置为向所述控制逻辑提供所述输出电压等于或低于所述第二输入端的输入电压的指示。
在示例5中，示例1-4中一个或两个以上示例所述的升压转换器可选地包括：采样电路，配置为在所述升压模式的缓和起动间隔期间利用所述输出电压和参考电容器来调整电压阈值。
在示例6中，示例1-5中一个或两个以上示例所述的控制逻辑可选地配置为：接收强制旁路信号，并当所述强制旁路信号在强制旁路状态时禁止所述升压模式并使能所述旁路模式。
在示例7中，示例1-6中一个或两个以上示例所述的控制逻辑可选地配置为当所述强制逻辑信号在所述强制旁路状态时利用所述第二晶体管将所述第一输入端耦合至所述输出端。
在示例8中，示例1-7中一个或两个以上示例所述的升压转换器可选地包括：第三输入端，配置为接收所述强制旁路信号。
在示例9中，示例1-8中一个或两个以上示例所述的升压转换器可选地包括：第一比较器，配置为测量所述旁路模式期间所述旁路开关两端的电压，并配置为当所述旁路开关两端的所述电压满足短路阈值时提供短路指示。
在示例10中，一种方法可包括：在升压转换器的第一输入端处接收输入电压；在所述升压转换器的升压模式的第一状态期间利用耦合至电感器的第一晶体管建立电感器充电电流；在所述升压转换器的所述升压模式的第二状态期间利用第二晶体管将所述电感器充电电流耦合至负载，从而在所述升压转换器的输出端提供预定输出电压；以及在所述升压转换器的旁路模式期间利用旁路晶体管旁路掉电感器和所述第二晶体管。
在示例11中，示例1-10中一个或两个以上示例所述的方法可选地包括：当所述输入电压大于所述升压转换器的输出电压时，利用所述旁路晶体管的第一体开关将所述旁路晶体管的体耦合至所述输入电压。
在示例12中，示例1-11中一个或两个以上示例所述的方法可选地包括：当所述输出电压大于所述升压转换器的所述输入电压时，利用所述旁路晶体管的第二体开关将所述旁路晶体管的所述体耦合至所述输出电压。
在示例13中，示例1-12中一个或两个以上示例所述的方法可选地包括：在所述升压转换器的第二输入端处接收强制旁路信号的第一状态；以及响应于所述强制旁路信号的所述第一状态而不依赖于所述输入电压和所述输出电压之间的差别，从所述升压模式变换至所述旁路模式。
在示例14中，示例1-13中一个或两个以上示例所述的方法可选地包括：对所述升压转换器的输出电压的表示与阈值进行比较，以为所述升压转换器的所述升压模式提供反馈。
在示例15中，示例1-14中一个或两个以上示例所述的方法可选地包括：当所述输入电压的表示变得小于所述阈值时，从所述旁路模式变换至所述升压模式。
在示例16中，示例1-15中一个或两个以上示例所述的方法可选地包括：当所述输出电压等于或接近于所述阈值且所述输入电压的表示逼近所述阈值时，从所述升压模式变换至所述旁路模式，其中所述阈值表示预定输出电压
在示例17中，示例1-16中一个或两个以上示例所述的方法可选地包括：当所述输出电压等于或接近于所述阈值且所述输入电压的表示变得大于所述阈值时，从所述升压模式变换至所述旁路模式，其中所述阈值表示预定输出电压
示例18可包括示例1至17中的任意一个或两个以上示例的任意部分或任意部分的组合，或者可以可选地与示例1至17中的任意一个或两个以上示例的任意部分或任意部分的组合相结合，以包括以下主题，其可包括用于执行示例1至17中的任意一个或两个以上功能的装置，或机器可读介质，其中，机器可读介质具有当由机器执行时使得机器执行示例1至17中的任意一个或两个以上功能的指令。
上述详细说明参照了附图，附图也是所述详细说明的一部分。附图通过举例说明的方式示出了可以实施本发明的具体实施例。在本申请中，这些实施例也可以称作“示例”。本申请所涉及的所有出版物、专利及专利文件全部作为本发明的参考内容，尽管它们是分别加以参考的。如果本申请与参考文件之间存在使用差异，则将参考文件的使用视作本申请的使用的补充，若两者之间存在不可调和的差异，则以本申请的使用为准。
在本申请中，与专利文件通常使用的一样，术语“一”或“某一”表示包括一个或两个以上，这与使用“至少一个”或“一个或多个”的其他例子没有关系。在本申请中，除非另外指明，否则使用术语“或”指无排他性的或者，使得“A或B”包括：“A但不是B”、“B但不是A”以及“A和B”。在所附的权利要求书中，术语“包含”和“在其中”等同于各个术语“包括”和“其中”的通俗英语。同样，在所附的权利要求中，术语“包含”和“包括”是开放性的，即，系统、装置、物品或步骤包括除了权利要求中这种术语之后所列出的那些要素以外的要素的，依然视为落在该项权利要求的范围之内。而且，在所附的权利要求中，术语“第一”、“第二”和“第三”等仅仅用作标签，并非对对象有数量要求。
上面的描述旨在解说而非限制。例如，上面描述的示例(或者其一个或两个以上的方面)可以相互结合使用。例如，本领域普通技术人员通过回顾上面的描述可以使用其他实施例。同样，在上面的具体实施方式中，各种特征可以组合在一起以精简本公开。这不应理解成未要求的公开特征对任何权利要求来说是必不可少的。相反，创造性的主题可以依赖于比特定公开的实施例的所有特征更少的特征。因而，所附的权利要求以此方式并入具体实施方式中：其中每一个权利要求作为单独的实施例，并且设想可以以各种组合或排列将这些实施例相互结合。本发明的范围应当参照所附的权利要求以及与拥有这些权利要求的等同物的整个范围来确定。

Claims (17)

1.一种升压转换器，包括：
第一输入端，配置为耦合至电感器的第一端；
第二输入端，配置为耦合至电压源以及所述电感器的第二端；
输出端，配置为向负载提供输出电压；
第一晶体管，配置为在升压模式的第一状态期间在所述电感器中发起充电电流，并且配置为在所述升压模式的第二状态下将所述第一输入端与地隔离；
第二晶体管，配置为在所述升压模式的所述第二状态期间将所述第一输入端耦合至所述输出端，并且配置为在所述升压模式的所述第一状态期间将所述第一输入端与所述输出端隔离；
旁路开关，配置为在旁路模式期间将所述第二输入端耦合至所述输出端并将所述电感器和所述第二晶体管旁路掉，并配置为在所述升压模式期间将所述第二输入端与所述输出端隔离；
其中，所述旁路开关包括：
金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)，具有在所述第二输入端和所述输出端之间串联耦合的漏极节点和源极节点；
第一开关，被耦合在所述MOSFET的体节点和所述漏极之间；以及
第二开关，被耦合在所述体节点和所述源极之间。
2.根据权利要求1所述的升压转换器，包括：
控制逻辑，配置为在所述升压模式期间、所述旁路模式期间、以及在所述升压模式和所述旁路模式之间变换期间对所述第一晶体管、所述第二晶体管和所述旁路开关进行控制。
3.根据权利要求2所述的升压转换器，其中，所述控制逻辑配置为：当所述第一晶体管和所述第二晶体管的变换之间的间隔超过阈值持续时间，且所述输出电压等于或低于所述第二输入端的输入电压时，启动所述旁路模式。
4.根据权利要求3所述的升压转换器，包括：第一比较器，配置为接收所述输出电压的表示和阈值电压，并配置为向所述控制逻辑提供所述输出电压等于或低于所述第二输入端的输入电压的指示。
5.根据权利要求4所述的升压转换器，包括：采样电路，配置为在所述升压模式的缓和起动间隔期间利用所述输出电压和参考电容器来调整所述电压阈值。
6.根据权利要求2所述的升压转换器，其中，所述控制逻辑配置为：接收强制旁路信号，并当所述强制旁路信号在强制旁路状态时禁止所述升压模式并使能所述旁路模式。
7.根据权利要求6所述的升压转换器，其中，所述控制逻辑配置为当所述强制旁路信号在所述强制旁路状态时利用所述第二晶体管将所述第一输入端耦合至所述输出端。
8.根据权利要求6所述的升压转换器，包括：第三输入端，配置为接收所述强制旁路信号。
9.根据权利要求2所述的升压转换器，包括：第一比较器，配置为测量在所述旁路模式期间所述旁路开关两端的电压，并配置为当所述旁路开关两端的所述电压满足短路阈值时提供短路指示。
10.一种方法，包括：
在升压转换器的第一输入端处接收输入电压；
在所述升压转换器的升压模式的第一状态期间，利用耦合至电感器的第一晶体管建立电感器充电电流；
在所述升压转换器的所述升压模式的第二状态期间，利用第二晶体管将所述电感器充电电流耦合至负载，从而在所述升压转换器的输出端提供预定输出电压；以及
在所述升压转换器的旁路模式期间利用旁路晶体管将电感器和所述第二晶体管旁路掉。
11.根据权利要求10所述的方法，包括：当所述输入电压大于所述升压转换器的输出电压时，利用所述旁路晶体管的第一体开关将所述旁路晶体管的体耦合至所述输入电压。
12.根据权利要求11所述的方法，包括：当所述输出电压大于所述升压转换器的所述输入电压时，利用所述旁路晶体管的第二体开关将所述旁路晶体管的所述体耦合至所述输出电压。
13.根据权利要求10所述的方法，包括：
在所述升压转换器的第二输入端处接收强制旁路信号的第一状态；以及
响应于所述强制旁路信号的所述第一状态，不依赖于所述输入电压和所述输出电压之间的差，从所述升压模式变换至所述旁路模式。
14.根据权利要求10所述的方法，包括：对所述升压转换器的输出电压的表示与阈值进行比较，以为所述升压转换器的所述升压模式提供反馈。
15.根据权利要求10所述的方法，包括：当所述输入电压的表示变得小于所述阈值时，从所述旁路模式变换至所述升压模式。
16.根据权利要求10所述的方法，包括：当所述输出电压等于或接近于所述阈值且所述输入电压的表示逼近所述阈值时，从所述升压模式变换至所述旁路模式，其中所述阈值表示预定输出电压。
17.根据权利要求10所述的方法，包括：当所述输出电压等于或接近于所述阈值且所述输入电压的表示变得大于所述阈值时，从所述升压模式变换至所述旁路模式，其中所述阈值表示预定输出电压。
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