CN110622404B - 供电电源、包括其的系统及操作其的方法 - Google Patents

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Abstract

供电电源(50)包括第一供电输入节点(38)和第二供电输入节点(40)、供电输出节点(42)、第一和第二开关电路(24、28)、滤波器电路(32)以及驱动电路(54)。第一和第二供电输入节点分别配置接收第一和第二输入电压，供电输出节点配置提供输出电压。第一开关电路(24)具有耦合第一供电输入节点的第一导电节点、第二导电节点和配置接收第一控制信号(S1)的控制节点。滤波器电路具有耦合第二导电节点的第一节点(60)且具有第二节点。第二开关电路(28)具有耦合滤波器电路第二节点的第一导电节点、耦合第二供电输入节点的第二导电节点和控制节点。驱动电路具有耦合第一开关电路的控制节点和滤波器电路的第一节点中的一个的输入节点(58)，且具有耦合第二开关电路控制节点的输出节点(62)。

Description

供电电源、包括其的系统及操作其的方法
发明内容
在实施方式中，供电电源包括第一供电输入节点和第二供电输入节点、供电输出节点、第一开关电路、第二开关电路、第三开关电路、滤波器电路以及驱动电路。所述第一供电输入节点和所述第二供电输入节点分别被配置来接收第一输入电压和第二输入电压，并且所述供电输出节点被配置来提供输出电压。第一开关电路具有耦合到第一供电输入节点的第一导电节点、第二导电节点和被配置来接收第一控制信号的控制节点，并且滤波器电路具有耦合到第二导电节点的第一节点且具有第二节点。第二开关电路具有耦合到滤波器电路的第二节点的第一导电节点、耦合到第二供电输入节点的第二导电节点和控制节点。第三开关电路具有耦合到滤波器电路的第一节点的第一导电节点、耦合到第二供电输入节点的第二导电节点和被配置来接收第二控制信号的控制节点。且驱动电路具有耦合到第一开关电路的控制节点和滤波器电路的第一节点中的一个的输入节点，并且具有耦合到第二开关电路的控制节点的输出节点。驱动电路包括所述输入节点、NMOS晶体管、稳压二极管、第四开关电路、阻抗电路和比较器电路。输入节点耦合到滤波器电路的第一节点。NMOS晶体管具有耦合到输入节点的漏极节点、耦合到输出节点的源极节点、控制节点、及耦合到源极节点的衬底节点。稳压二极管具有耦合到NMOS晶体管的控制节点的负极和耦合到第二供电输入节点的正极。第四开关电路耦合到稳压二极管两端且具有控制节点。阻抗电路具有耦合到第一供电输入节点的第一节点和耦合到NMOS晶体管的控制节点的输出节点。比较器电路具有耦合到第一供电输入节点的第一输入节点、耦合到供电输出节点的第二输入节点和耦合到第四开关电路的控制节点的输出节点。比较器电路被配置来使得第四开关电路响应于第一输入电压大于输出电压而将NMOS晶体管的控制节点耦合到第二供电输入节点。
在另一实施方式中，供电电源包括第一供电输入节点和第二供电输入节点、供电输出节点、第一开关电路、第二开关电路、第三开关电路、滤波器电路以及驱动电路。所述第一供电输入节点和所述第二供电输入节点分别被配置来接收第一输入电压和第二输入电压，并且所述供电输出节点被配置来提供输出电压。第一开关电路具有耦合到第一供电输入节点的第一导电节点、第二导电节点和被配置来接收第一控制信号的控制节点，并且滤波器电路具有耦合到第二导电节点的第一节点且具有第二节点。供电输出节点耦合到滤波器电路的第二节点。第二开关电路具有耦合到滤波器电路的第二节点的第一导电节点、耦合到第二供电输入节点的第二导电节点和控制节点。第三开关电路具有耦合到滤波器电路的第一节点的第一导电节点、耦合到第二供电输入节点的第二导电节点和被配置来接收第二控制信号的控制节点。驱动电路具有耦合到第一开关电路的控制节点和滤波器电路的第一节点中的一个的输入节点，并且具有耦合到第二开关电路的控制节点的输出节点。驱动电路包括所述输入节点、NMOS晶体管、电压限制器电路、第四开关电路、阻抗电路和比较器电路。输入节点耦合到滤波器电路的第一节点。NMOS晶体管具有耦合到输入节点的漏极节点、耦合到输出节点的源极节点、及控制节点。电压限制器电路具有耦合到NMOS晶体管的控制节点的第一节点和耦合到第二供电输入节点的第二节点。第四开关电路耦合到电压限制器电路两端且具有控制节点。阻抗电路具有耦合到第一供电输入节点的第一节点和耦合到NMOS晶体管的控制节点的输出节点。比较器电路具有耦合到第一供电输入节点的第一输入节点、耦合到供电输出节点的第二输入节点和耦合到第四开关电路的控制节点的输出节点。比较器电路被配置来使得第四开关电路响应于第一输入电压大于输出电压而将NMOS晶体管的控制节点耦合到第二供电输入节点。
在再一实施方式中，供电电源包括第一供电输入节点和第二供电输入节点、供电输出节点、第一开关电路、第二开关电路、第三开关电路、滤波器电路以及驱动电路。所述第一供电输入节点和所述第二供电输入节点分别被配置来接收第一输入电压和第二输入电压，并且所述供电输出节点被配置来提供输出电压。第一开关电路具有耦合到第一供电输入节点的第一导电节点、第二导电节点和被配置来接收第一控制信号的控制节点，并且滤波器电路具有耦合到第二导电节点的第一节点且具有第二节点，供电输出节点耦合到滤波器电路的第二节点。第二开关电路具有耦合到滤波器电路的第二节点的第一导电节点、耦合到第二供电输入节点的第二导电节点和控制节点。第三开关电路具有耦合到滤波器电路的第一节点的第一导电节点、耦合到第二供电输入节点的第二导电节点和被配置来接收第二控制信号的控制节点。驱动电路具有耦合到第一开关电路的控制节点和滤波器电路的第一节点中的一个的输入节点，并且具有耦合到第二开关电路的控制节点的输出节点。驱动电路包括所述输入节点、反相器、第四开关电路、阻抗电路和比较器电路。输入节点耦合到第三开关电路的控制节点。反相器具有耦合到驱动电路的输入节点的输入节点以及耦合到驱动电路的输出节点的输出节点。第四开关电路耦合在驱动电路的输出节点与第二开关电路的控制节点之间。阻抗电路具有耦合到第二开关电路的控制节点的第一节点和耦合到第二供电输入节点的第二节点。比较器电路具有耦合到第一供电输入节点的第一输入节点、耦合到供电输出节点的第二输入节点和耦合到第四开关电路的控制节点的输出节点。比较器电路被配置来使得第四开关电路响应于第一输入电压小于输出电压而将驱动电路的输出节点耦合到第二开关电路的控制节点。
在实施方式中，一种系统包括上述供电电源和耦合到供电输出节点的负载。
在实施方式中，操作供电电源的方法包括在升压模式的电流增大部分期间分别驱动第一开关电路和第二开关电路；及响应于滤波器电路的第一节点处的信号而驱动第二开关电路。
在实施方式中，此类供电电源可在降压模式下操作，即使有每一供电电源相具有仅仅两个开关电路控制输出节点的供电电源控制器。因此，此类供电电源可包括比许多之前降压-升压供电电源更简易且更低廉的供电电源控制器。因此，此类供电电源允许供电电源设计者从中选择更多种类的供电电源控制器，这是因为相比于存在每一相具有大于两个(例如，四个)开关电路控制输出节点的控制器，市场上存在更多每一相具有两个开关控制输出节点的控制器。
附图说明
图1是降压-升压转换器供电电源以及由所述供电电源供电的负载的图。
图2是图1的开关电路控制信号的时序图。
图3是根据实施方式的降压-升压转换器供电电源的图。
图4是根据实施方式的图3的开关电路控制信号的时序图。
图5是根据另一实施方式的降压-升压转换器供电电源的图。
图6是根据又另一实施方式的降压-升压转换器供电电源的图。
图7是根据实施方式的并有图3、5和6的供电电源中的至少一个的系统的图。
具体实施方式
图1是供电电源(此处为降压-升压转换器供电电源10)以及由所述供电电源供电的负载12的图。如下文所描述，供电电源10的问题是使用具有四个开关电路控制输出节点16、18、20和22的供电电源控制器集成电路(IC)14。因此，控制器IC 14通常比具有少于四个(例如，两个)开关电路控制输出节点的控制器更低廉且更供不应求。
除了控制器IC 14之外，降压-升压转换器供电电源10包括开关电路(此处为晶体管24、26、28和30)、滤波器电路(此处为相感应器32)、输出滤波器电容器34、反馈电路36、被配置来接收第一输入供电电压V输入(例如，来自电池或来自另一供电电源)的第一供电输入节点38、被配置来接收第二输入供电电压的第二供电输入节点40(此处为接地)以及被配置来提供调节输出电压V输出的供电输出节点42。供电电源10可包括为简洁起见从图1省略的其它组件。
供电电源控制器IC 14包括误差放大器44和开关控制电路46，并且被配置来利用例如传统带隙电压参考电路(图1中未示出)产生参考信号(此处为参考电压V参考)。误差放大器44被配置来比较反馈信号(此处为来自反馈电路36的反馈电压FB)与V参考，并且响应于此比较而产生误差信号(此处为误差电压)ERROR。开关控制电路46被配置来响应于信号ERROR而产生开关信号S1至S4，并且这些开关信号分别控制晶体管24至30的导电状态，导电(例如，“接通”)和不导电(例如，“断开”)。例如，如果FB小于V参考，那么响应于所得信号ERROR，开关控制电路46被配置来产生开关信号S1至S4，使得经过感应器32的平均电流IL增大，并且因此使得V输出朝着调节值(例如，1.1伏特(V)、1.3V、3.3V、5V和12V)增大，供电电源10被配置来针对V输出产生调节值。与此相反，如果FB大于V参考，那么响应于所得信号ERROR，开关控制电路46被配置来产生开关信号S1至S4，使得经过感应器32的平均电流IL减小，并且因此使得V输出朝着其调节值减小。误差放大器44和开关控制电路46的电路拓扑可以是常规的；因此，为简明起见，这些拓扑从图1省略且未详细描述。例如，误差放大器44可包括频率补偿电路。且虽然图1中未示出，但控制器IC 14可包括被配置来比较V输入与V输出的比较器，使得控制器IC可确定是否在降压模式下(例如，当V输入>V输出时)或在升压模式下(例如，当V输入<V输出时)操作供电电源10。
晶体管24至30是分别的NMO开关晶体管，尽管这些NMOS晶体管中的一个或多个(例如，晶体管24和30中的一个或两个)可替换为分别的PMOS晶体管。晶体管24和30可分别被称为第一高压侧晶体管和第二高压侧晶体管；同样地，晶体管26和28可分别被称为第一低压侧晶体管和第二低压侧晶体管。
且反馈电路36将V输出转换为反馈信号(此处为反馈电压FB)。例如，反馈电路36可包括产生FB＝k·V输出的传统电阻器电压驱动器，其中k<1且由形成所述电压驱动器的电阻器的值设定。
在降压-升压转换器供电电源10的操作期间，供电电源控制器IC 14首先确定是否V输入>V输出。
如果控制器IC 14确定V输入>V输出，那么控制器IC使得供电电源10在降压模式下操作。
当在降压模式下操作时，开关控制电路46产生具有低电平的开关控制信号S3使得晶体管28一直断开，并且产生具有高电平的开关控制信号S4使得晶体管30一直接通。
且开关控制电路46产生信号S1和S2，从而以占空度切换晶体管24和26，所述占空度将V输出调节到由V参考和反馈电路36设定的值。
然而，如果控制器IC 14确定V输入<V输出，那么控制器IC使得供电电源10在升压模式下操作。
图2是图1的降压-升压转换器供电电源10在升压模式下操作时开关控制信号S1至S4的图。
参考图1至2，描述升压模式下降压-升压转换器供电电源10的操作。
在升压模式周期的第一部分T充电期间，开关控制电路46产生具有逻辑高电平的信号S1和S3使得晶体管24和28接通，并且产生具有逻辑低电平的信号S2和S4使得晶体管26和30断开。虽然图2示出S1和S3为具有相同逻辑高电平，但S1和S3的实际电压电平可能不同，这是因为晶体管24的源极耦合到相节点(感应器32的输入节点)，所述相节点的电压(例如，接近V输入)高于晶体管28的接地源极。类似地，虽然图2示出S2和S4具有相同逻辑低电平，但S2和S4的实际电压电平可能不同，这是因为晶体管30的源极耦合到感应器32的输出节点，所述输出节点的电压(例如，接近V输出)高于晶体管26的接地源极。
因此，在T充电，线性增大，即感应器充电期间，电流IL从V输入流经晶体管24、感应器32和晶体管28到接地。
在升压模式周期的第二部分T放电期间，开关控制电路46产生具有逻辑低电平的信号S1和S3使得晶体管24和28断开，并且产生具有逻辑高电平的信号S2和S4使得晶体管26和30接通。虽然图2示出S1和S3具有相同逻辑低电平，但S1和S3的实际电压电平可能不同，这是因为晶体管24的源极耦合到相节点，所述相节点的电压(例如，接近低于接地的一个晶体管rds压降)低于晶体管28的接地源极。类似地，虽然图2示出S2和S4具有相同逻辑高电平，但S2和S4的实际电压电平可能不同，这是因为晶体管30的源极耦合到感应器32的输出节点，所述输出节点的电压(例如，接近V输出)高于晶体管26的接地源极。
因此，在T放电，线性减小，即感应器放电期间，电流IL从接地流经晶体管26、感应器32和晶体管30到V输出。
因此，控制器14被配置来在升压模式期间通过控制晶体管24和28的占空度(即
Figure GDA0003106366190000061
)来调节V输出。
再次参考图1，如果V输入～V输出但在V输出的阈值电压内，那么控制器IC 14可被配置来通过控制供电电源10来调节V输出，从而在降压模式与升压模式之间交替。供电电源10的设计者可基于标准选择阈值电压，所述标准例如但不限于V输出的调节值和流到负载12的预期稳态电流。
再次参考图1和2，降压-升压转换器供电电源10的替代实施方式在考虑之内。例如，虽然S1和S3的上升沿与S2和S4的下降沿，以及S1和S3的下降沿与S2和S4的上升沿被描述为同时发生，但开关控制逻辑46可被配置来相对于彼此或相对于所述边沿中的其它个补偿这些边沿中的两个或多个。此类补偿可赋予供电电源10可操作特征，例如零电压开关(ZVS)、零电流开关(ZCS)或阻止分别流经晶体管24和26且流经晶体管28和30的撬棍电流。
仍参考图1和2，如上文所提及，降压-升压转换器供电电源10的问题是控制器IC14包括四个开关电路控制输出节点16、18、20和22，在所述四个节点上控制器IC分别产生驱动信号S1至S4。例如，因为控制器IC 14每一供电电源相包括四个开关电路控制输出节点，所以控制器IC可比每一供电电源相具有少于四个开关电路控制输出节点的供电电源控制器IC包括更多电路，消耗更多功率且更加昂贵。此外，每一供电电源相具有少于四个(例如，具有两个)开关电路控制输出节点的控制器IC 14往往比每一供电电源相具有四个或更多个开关电路控制输出节点的控制器IC更商业化，并且因此，更易获得。
此问题的解决方案是将晶体管26和30中的每一个替换为分别的二极管，并且将控制器IC 14替换为每一供电电源相具有仅两个开关电路驱动节点的控制器IC。
但此解决方案存在问题。例如，将晶体管26和30替换为分别的二极管可降低供电电源10的转换效率，这是因为导电二极管两端的电压通常明显高于导电/接通开关晶体管两端的电压。此外，如果替换控制器IC 14被配置用于仅在降压模式下操作供电电源，那么控制器IC将不能够产生信号S3，并且因此将不能够适当地驱动晶体管28。
图3是根据实施方式的降压-升压转换器供电电源50的图，其中与供电电源10(图1)和供电电源50共用的组件用类似参考编号识别。供电电源50与图1的供电电源10相似，除了包括四个开关电路控制输出控制器IC 14和晶体管30，供电电源50还包括两个开关电路控制输出控制器IC 52、被配置来驱动晶体管28的驱动电路54以及二极管56。因此，供电电源50可包括比供电电源10更低廉且更丰富的控制器IC，同时仍保留在升压模式下操作的能力，即使控制器IC 52是降压模式控制器。
驱动电路54包括耦合到相节点60的输入节点58，并且包括耦合到晶体管28的控制节点(此处为栅极)的输出节点62；即，驱动电路被配置来产生用于晶体管28的信号S3。替代地，取代或除了输入节点58，驱动电路54可包括其它输入节点64和66中的一个或两个，所述节点分别耦合以接收来自控制器IC 52的信号S1和S2。
在降压-升压转换器供电电源50的操作期间，供电电源控制器IC 52首先确定是否V输入>V输出。
如果控制器IC 52确定V输入>V输出，那么控制器IC使得供电电源50在降压模式下操作。
当在降压模式下操作时，驱动电路54产生具有低电平的开关控制信号S3使得晶体管28一直断开。
而且，控制器IC 52以占空度(分别经由信号S1和S2)切换晶体管24和26，所述占空度将V输出调节到由V参考(图3中未示出，但由控制器IC 52内部地产生)和反馈电路36设定的值。
然而，如果控制器IC 52确定V输入<V输出，那么控制器IC使得供电电源50在升压模式下操作。
图4是图3的降压-升压转换器供电电源50在升压模式下操作时开关控制信号S1至S3的图。
参考图3至4，描述升压模式下的降压-升压转换器供电电源50的操作。
在升压模式周期的第一部分T充电期间，控制器IC 52和驱动电路54分别产生具有逻辑高电平的信号S1和S3使得晶体管24和28接通，并且控制器IC产生具有逻辑低电平的信号S2使得晶体管26断开。虽然图4示出S1、S2和S3具有相同逻辑高和逻辑低电平，但S1、S2和S3的实际电压电平可能不同，这是因为晶体管24的源极耦合到相节点60，所述相节点的电压(例如，接近V输入)高于晶体管26和28的接地源极。
因此，在T充电，线性增大，即感应器充电期间，电流IL从V输入流经晶体管24、感应器32和晶体管28到接地。
在升压模式周期的第二部分T放电期间，控制器IC 52和驱动电路54分别产生具有逻辑低电平的信号S1和S3使得晶体管24和28断开，并且控制器IC产生具有逻辑高电平的信号S2使得晶体管26接通。
因此，在T放电，线性减小，即感应器放电期间，电流IL从接地流经晶体管26、感应器32和二极管56到V输出。
因此，控制器IC 52被配置来在升压模式期间通过控制晶体管24和28的占空度(即，
Figure GDA0003106366190000081
)来调节V输出。
再次参考图3，如果V输入～V输出但在V输出的阈值电压内，那么控制器IC 52可控制供电电源50以在降压模式与升压模式之间交替，从而调节V输出。供电电源50的设计者可基于标准选择阈值电压，所述标准例如但不限于V输出的调节值和流到由供电电源50供电的负载的预期稳态负载电流。
再次参考图3和4，降压-升压转换器供电电源50的替代实施方式在考虑之内。例如，上文结合图1和2所描述的供电电源10的替代实施方式可适用于供电电源50。此外，供电电源50可包括取代二极管56的晶体管30且驱动电路54可被配置来产生用于驱动晶体管30的信号S4，或供电电源可包括被配置来产生驱动信号S4的另一驱动电路。
图5是根据实施方式的包括驱动电路54的细节图的降压-升压转换器供电电源50的图，在所述实施方式中，驱动器电路包括耦合到相节点60的单一输入节点58。此外，与图3和5共用的组件用类似参考编号识别。
除了输入节点58和输出节点62，驱动电路54还包括开关电路(此处为NMOS晶体管70)、电压限制电路(此处为稳压二极管72)、开关74、阻抗电路(此处为电阻器76)和比较器电路78。
NMOS晶体管70具有耦合到驱动电路输入节点58的漏极、耦合到驱动电路输出节点62的源极以及经由电阻器76耦合到第一供电节点38(V输入)的控制节点(此处为栅极)。NMOS晶体管70还具有耦合到其源极的衬底节点使得NMOS晶体管包括具有耦合到源极的正极和耦合到漏极的负极的体二极管80。
稳压二极管72包括耦合到晶体管70的栅极的负极，和耦合到第二供电输入节点40(在所描述的实施例中接地)的正极。
可以是NMOS或PMOS晶体管的开关电路74耦合到稳压二极管72的两端。
而且，比较器电路78包括耦合到第一供电输入节点38以便接收V输入的非反相输入节点、耦合到供电输出节点42以便接收V输出的反相输入节点以及耦合到开关电路74的控制节点的输出节点。
在操作的降压模式期间，供电电源50如上文结合图3和4所描述的操作。
此外，驱动电路54按如下操作。因为在降压模式期间V输入>V输出，所以比较器电路78产生关闭开关电路76的输出信号，从而将NMOS晶体管70的栅极拉到接地且断开NMOS晶体管。因为NMOS晶体管70断开，晶体管28的栅极与接地之间的寄生电容82上的任何电荷在相节点60为低电压时(即，当晶体管24断开时)经过体二极管805放电到所述相节点。且此电荷在晶体管26接通时从相节点60经由晶体管26流到接地，或在晶体管26断开时从相节点60流经感应器32、二极管56到供电输出节点42。因为没有到晶体管28的电荷路径，所以驱动电路54将晶体管28的栅极保持在低电压电平，并且因此在降压模式期间将晶体管28维持在断开状态。
在操作的升压模式期间，供电电源50如上文结合图3和4所描述的操作。
此外，驱动电路54按如下操作。因为在升压模式期间V输入<V输出，所以比较器电路78产生开启开关电路76的输出信号，从而允许电阻器76将NMOS晶体管70的栅极拉升到稳压二极管72两端的电压(V稳压)以接通NMOS晶体管70，稳压二极管72将NMOS晶体管28的栅极电压限制到V稳压至Vth70(Vth70是NMOS晶体管70的阈值电压)，使得V输入的高值(其也出现在相节点60上)不会损坏NMOS晶体管28的栅极氧化物。因为NMOS晶体管70接通，所以晶体管28的栅极处的电压等于或大致等于相节点60的电压，使得信号S3按照图4的时序图遵循信号S1，并且使得晶体管28的状态遵循晶体管24的状态。当晶体管24接通时，相节点60处的电压，并且因此晶体管28的栅极处的电压等于或大致等于V输入，使得晶体管28也接通。且在晶体管24断开时，相节点60处的电压且因此晶体管28的栅极处的电压等于或大致等于零(或低于零的二极管压降，如果晶体管26断开使得其体二极管在二极管仿真模式下导电)使得晶体管28也断开；寄生电容82经由接通晶体管26(或经由感应器32，如果晶体管26断开)放电。以上周期重复使得在升压模式下，晶体管28的状态与晶体管24的状态相同。
仍参考图5，供电电源50的替代实施方式在考虑之内。例如，上文结合图3和4所描述的替代实施方式可适用于结合图5所描述的供电电源50的实施方式。此外，供电电源50可使用比较器电路78确定是否V输入>V输出，并且因此供电电源应在降压模式下或在升压模式下操作，而不使用控制器IC 52上的比较器。此外，比较器电路78可被配置来包括且实施滞后以避免颤动。
图6是根据另一实施方式的包括驱动电路54的细节图的降压-升压转换器供电电源50的图，在所述实施方式中，驱动电路包括耦合到晶体管26的控制节点(此处为栅极90)的单一输入节点58。此外，与图3、5和6共用的组件用类似参考编号识别。
除了输入节点58、输出节点62和比较器电路78，驱动电路54还包括反相器92、开关电路94和电容电路(此处为电阻器96)。
反相器92包括PMOS晶体管98和NMDS晶体管100。PMOS晶体管98包括耦合到第一供电输入节点38(V输入)的源极、漏极、耦合到输入节点58的控制节点以及耦合到源极的衬底节点。且NMOS晶体管100包括耦合到第二供电输入节点40(在所描述的实施方式中接地)的源极、耦合到PMOS晶体管98的漏极的漏极、耦合到输入节点58的控制节点以及耦合到源极的衬底节点。
可以是NMOS或PMOS晶体管的开关电路94耦合在晶体管98的漏极与驱动电路54的输出节点62之间。
电阻器96耦合在输出节点62与第二供电输入节点40(在所述描述的实施例中接地)之间。
而且，比较器电路78包括耦合到第一供电输入节点38以便接收V输入的非反向输入节点、耦合到供电输出节点42以便接收V输出的反相输入节点以及耦合到开关电路94的控制节点的输出节点。
在操作的降压模式期间，供电电源50如上文结合图3和4所描述的操作。
此外，驱动电路54按如下操作。因为在降压模式期间V输入>V输出，所以比较器电路78产生开启开关电路96的输出信号，从而将晶体管28的栅极与反相器92断开连接且允许电阻器96断开晶体管28，并且通过将晶体管28的栅极拉到接地来将晶体管28维持在断开状态。
在操作的升压模式期间，供电电源50如上文结合图3和4所描述的操作。
此外，驱动电路54按如下操作。因为在升压模式期间V输入<V输出，所以比较器电路78产生关闭开关电路76的输出信号，所述开关电路从而将反相器92的输出耦合到晶体管28的栅极使得反相器产生
Figure GDA0003106366190000111
因为
Figure GDA0003106366190000112
所以S3按照图4的时序图遵循或大致遵循信号S1，使得晶体管28的状态遵循晶体管24的状态。以上周期重复使得在升压模式下，晶体管28的状态遵循晶体管24的状态。
仍参考图6，供电电源50的替代实施方式在考虑之内。例如，上文结合图3至5所描述的替代实施方式可适用于结合图6所描述的供电电源50的实施方式。此外，应考虑开关晶体管98的源极可连接到低于V输入的供电电压，所述供电电压可由控制器IC 52或另一电压产生器产生。
图7是根据实施方式的计算机系统110的实施方式的框图，所述计算机系统并有作为供电电源112的图3、5和6的降压-升压转换器供电电源50中的一个或多个。虽然系统110被描述为计算机系统，但其可以是适合供电电源112的实施方式的任何系统。此类系统的实例包括但不限于插入汽车插座给电池(比如智能电话中的电池)充电的电池充电器(例如，USB兼容)、汽车充电器、便携式电池供电设备、电视(例如，用于提供BUS功率)、具有24V AC供电电源输入和32V DC供电电源输入的摄像机以及低功率(例如≤36瓦特(W)。
系统102包括计算电路114，所述计算电路除了供电电源112之外还包括由电源供电的处理器电路116(例如，微处理器或微控制器)(即，所述处理器电路是电源的负载)、至少一个输入装置118、至少一个输出装置120和至少一个数据存储装置122。
除了被配置来处理数据之外，处理器电路116还可被配置来编程，或者控制供电电源112。例如，处理器电路116可被配置来执行供电电源112的供电电源控制器IC(图7中未示出)的功能中的一个或多个。
输入装置(例如，键盘、鼠标)118被配置来允许提供数据、编程和计算电路114的命令。
输出装置(例如，显示器、打印机、扬声器)120被配置来允许计算电路114提供可由人类操作者感知形式的数据。
而且，数据存储装置(例如，闪存驱动器、硬盘驱动器、RAM、光驱)122允许存储例如程序和数据。
仍参考图7，虽然被描述成为处理器电路116供电，但供电电源112可被配置来将电力提供到系统110的不是或除了处理器电路之外的一个或多个其它组件。此外，供电电源112的一个或多个组件(例如，供电电源控制器)可放置在集成电路芯片上作为系统110的其它组件(例如，处理器电路116)；或供电电源112的组件和芯片系统110的其它组件可放置在不同集成电路芯片上。
从前述将理解，虽然本文中出于说明的目的已经描述特殊实施方式，但是在不脱离本公开的精神和范围的情况下可进行各种更改。此外，在为特定实施方式公开替代方案的情况下，此替代方案还可应用于其它实施方式，即使未特别说明。而且，上文所描述的组件可放置在单一或多个IC芯片上以形成一个或多个IC，这些一个或多个IC可耦合到一个或多个其它IC。另外，任何所述组件或操作可在硬件、软件、固件或硬件、软件和固件中的任何两个或多个的组合中实施/执行。此外，所述装置或系统的一个或多个组件可因为清楚起见或另一原因而从描述中省略。而且，已经包括在描述中的所述装置或系统的一个或多个组件可从所述装置或系统省略。

Claims (22)

1.一种供电电源，包括：
第一供电输入节点和第二供电输入节点，分别被配置来接收第一输入电压和第二输入电压；
供电输出节点，被配置来提供输出电压；
第一开关电路，具有耦合到所述第一供电输入节点的第一导电节点、第二导电节点和被配置来接收第一控制信号的控制节点；
滤波器电路，具有耦合到所述第一开关电路的所述第二导电节点的第一节点且具有第二节点，所述供电输出节点耦合到所述滤波器电路的所述第二节点；
第二开关电路，具有耦合到所述滤波器电路的所述第二节点的第一导电节点，具有耦合到所述第二供电输入节点的第二导电节点，并且具有控制节点；
第三开关电路，具有耦合到所述滤波器电路的所述第一节点的第一导电节点、耦合到所述第二供电输入节点的第二导电节点和被配置来接收第二控制信号的控制节点；和
驱动电路，具有耦合到所述第一开关电路的所述控制节点和所述滤波器电路的所述第一节点中的一个的输入节点，并且具有耦合到所述第二开关电路的所述控制节点的输出节点，其中所述驱动电路包括
所述输入节点，耦合到所述滤波器电路的所述第一节点，
NMOS晶体管，具有耦合到所述输入节点的漏极节点，具有耦合到所述输出节点的源极节点，具有控制节点且具有耦合到所述源极节点的衬底节点，
稳压二极管，具有耦合到所述NMOS晶体管的所述控制节点的负极且具有耦合到所述第二供电输入节点的正极，
第四开关电路，耦合到所述稳压二极管两端且具有控制节点，
阻抗电路，具有耦合到所述第一供电输入节点的第一节点且具有耦合到所述NMOS晶体管的所述控制节点的输出节点，和
比较器电路，具有耦合到所述第一供电输入节点的第一输入节点、耦合到所述供电输出节点的第二输入节点和耦合到所述第四开关电路的所述控制节点的输出节点，所述比较器电路被配置来使得所述第四开关电路响应于所述第一输入电压大于所述输出电压而将所述NMOS晶体管的所述控制节点耦合到所述第二供电输入节点。
2.如权利要求1所述的供电电源，其中：
所述第一开关电路包括第一晶体管；且
所述第二开关电路包括第二晶体管。
3.如权利要求1所述的供电电源，其中所述滤波器电路包括感应器。
4.如权利要求1所述的供电电源，其中所述第二输入电压接地。
5.如权利要求1所述的供电电源，其中所述驱动电路具有耦合到所述第一开关电路的所述控制节点、所述滤波器电路的所述第一节点和所述第三开关电路的所述控制节点中的一个的所述输入节点。
6.如权利要求1所述的供电电源，进一步包括具有耦合到所述滤波器电路的所述第二节点的正极且具有耦合到所述供电输出节点的负极的二极管。
7.如权利要求1所述的供电电源，进一步包括耦合在所述供电输出节点与所述第二供电输入节点之间的电容器。
8.如权利要求1所述的供电电源，进一步包括具有耦合到所述第一开关电路的所述控制节点的第一控制器输出节点且被配置来在所述第一控制器输出节点上产生所述第一控制信号的控制器。
9.如权利要求1所述的供电电源，进一步包括：
控制器，具有耦合到所述第一开关的所述控制节点的第一控制器输出节点，具有反馈节点且被配置来在所述第一控制器输出节点上产生所述第一控制信号；和
反馈电路，具有耦合到所述供电输出节点的输入节点且具有耦合到所述控制器的所述反馈节点的输出节点。
10.如权利要求1所述的供电电源，其中所述驱动电路被配置来使得所述第二开关电路在升压模式期间在所述第一开关电路断开时断开且在所述第一开关电路闭合时闭合，并且使得所述第二开关电路在降压模式期间断开。
11.一种供电电源，包括：
第一供电输入节点和第二供电输入节点，分别被配置来接收第一输入电压和第二输入电压；
供电输出节点，被配置来提供输出电压；
第一开关电路，具有耦合到所述第一供电输入节点的第一导电节点、第二导电节点和被配置来接收第一控制信号的控制节点；
滤波器电路，具有耦合到所述第一开关电路的所述第二导电节点的第一节点且具有第二节点，所述供电输出节点耦合到所述滤波器电路的所述第二节点；
第二开关电路，具有耦合到所述滤波器电路的所述第二节点的第一导电节点，具有耦合到所述第二供电输入节点的第二导电节点，并且具有控制节点；
第三开关电路，具有耦合到所述滤波器电路的所述第一节点的第一导电节点、耦合到所述第二供电输入节点的第二导电节点和被配置来接收第二控制信号的控制节点；且
驱动电路，具有耦合到所述第一开关电路的所述控制节点和所述滤波器电路的所述第一节点中的一个的输入节点，并且具有耦合到所述第二开关电路的所述控制节点的输出节点，其中所述驱动电路包括
所述输入节点，耦合到所述滤波器电路的所述第一节点，
NMOS晶体管，具有耦合到所述输入节点的漏极节点，具有耦合到所述输出节点的源极节点且具有控制节点，
电压限制器电路，具有耦合到所述NMOS晶体管的所述控制节点的第一节点且具有耦合到所述第二供电输入节点的第二节点，
第四开关电路，耦合到所述电压限制器两端且具有控制节点，
阻抗电路，具有耦合到所述第一供电输入节点的第一节点且具有耦合到所述NMOS晶体管的所述控制节点的输出节点，和
比较器电路，具有耦合到所述第一供电输入节点的第一输入节点、耦合到所述供电输出节点的第二输入节点和耦合到所述第四开关电路的所述控制节点的输出节点，所述比较器电路被配置来使得所述第四开关电路响应于所述第一输入电压大于所述输出电压而将所述NMOS晶体管的所述控制节点耦合到所述第二供电输入节点。
12.如权利要求11所述的供电电源，进一步包括控制器，所述控制器具有耦合到所述第一开关电路的所述控制节点的第一控制器输出节点，具有耦合到所述第三开关的所述控制节点的第二控制器输出节点且被配置来分别在所述第一控制器输出节点和所述第二控制器输出节点上产生所述第一控制信号和所述第二控制信号。
13.如权利要求1所述的供电电源，进一步包括控制器，所述控制器具有耦合到所述第一开关电路的所述控制节点的第一控制器输出节点，具有耦合到所述第三开关的所述控制节点的第二控制器输出节点且被配置来分别在所述第一控制器输出节点和所述第二控制器输出节点上产生所述第一控制信号和所述第二控制信号。
14.一种供电电源，包括：
第一供电输入节点和第二供电输入节点，分别被配置来接收第一输入电压和第二输入电压；
供电输出节点，被配置来提供输出电压；
第一开关电路，具有耦合到所述第一供电输入节点的第一导电节点、第二导电节点和被配置来接收第一控制信号的控制节点；
滤波器电路，具有耦合到所述第一开关电路的所述第二导电节点的第一节点且具有第二节点，所述供电输出节点耦合到所述滤波器电路的所述第二节点；
第二开关电路，具有耦合到所述滤波器电路的所述第二节点的第一导电节点，具有耦合到所述第二供电输入节点的第二导电节点，并且具有控制节点；
第三开关电路，具有耦合到所述滤波器电路的所述第一节点的第一导电节点、耦合到所述第二供电输入节点的第二导电节点和被配置来接收第二控制信号的控制节点；且
驱动电路，具有耦合到所述第一开关电路的所述控制节点和所述滤波器电路的所述第一节点中的一个的输入节点，并且具有耦合到所述第二开关电路的所述控制节点的输出节点，其中所述驱动电路包括
所述输入节点，耦合到所述第三开关电路的所述控制节点，
反相器，具有耦合到所述驱动电路的所述输入节点的输入节点，并且具有耦合到所述驱动电路的所述输出节点的输出节点，
第四开关电路，耦合在所述驱动电路的所述输出节点与所述第二开关电路的所述控制节点之间，
阻抗电路，具有耦合到所述第二开关电路的所述控制节点的第一节点和耦合到所述第二供电输入节点的第二节点，和
比较器电路，具有耦合到所述第一供电输入节点的第一输入节点、耦合到所述供电输出节点的第二输入节点和耦合到所述第四开关电路的控制节点的输出节点，所述比较器电路被配置来使得所述第四开关电路响应于所述第一输入电压小于所述输出电压而将所述驱动电路的所述输出节点耦合到所述第二开关电路的所述控制节点。
15.一种系统，包括：
如权利要求1所述的供电电源；和
负载，耦合到所述供电输出节点。
16.如权利要求15所述的系统，其中所述供电电源包括降压-升压转换器。
17.如权利要求15所述的系统，进一步包括：
控制器，被配置来产生所述第一控制信号和所述第二控制信号；且
其中所述驱动电路具有耦合到所述滤波器电路的所述第一节点和所述第三开关电路的所述控制节点中的一个的所述输入节点。
18.如权利要求15所述的系统，其中所述负载包括处理器电路。
19.一种操作如权利要求1所述的供电电源的方法，包括：
在升压模式的电流增大部分期间分别驱动所述第一开关电路和所述第二开关电路；及
响应于所述滤波器电路的所述第一节点处的信号而驱动所述第二开关电路。
20.如权利要求19所述的方法，进一步包括在所述升压模式的电流减小部分期间驱动所述第三开关电路。
21.如权利要求20所述的方法，进一步包括：
利用供电电源控制器产生第一控制信号和第二控制信号；
响应于所述第一控制信号而驱动所述第一开关电路；及
响应于所述第二控制信号而驱动所述第三开关电路。
22.如权利要求19所述的方法，进一步包括在降压模式期间停用所述第二开关电路。
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