CN111316547A - 降压-升压电力转换器控制器 - Google Patents

降压-升压电力转换器控制器 Download PDF

Info

Publication number
CN111316547A
CN111316547A CN201880072520.XA CN201880072520A CN111316547A CN 111316547 A CN111316547 A CN 111316547A CN 201880072520 A CN201880072520 A CN 201880072520A CN 111316547 A CN111316547 A CN 111316547A
Authority
CN
China
Prior art keywords
power converter
buck
boost
circuit
timing
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201880072520.XA
Other languages
English (en)
Inventor
A·夏尔马
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Texas Instruments Inc
Original Assignee
Texas Instruments Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Texas Instruments Inc filed Critical Texas Instruments Inc
Publication of CN111316547A publication Critical patent/CN111316547A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/02—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac
    • H02M3/04—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/10—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M3/145—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/155—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/156—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators
    • H02M3/158—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators including plural semiconductor devices as final control devices for a single load
    • H02M3/1582—Buck-boost converters
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/08—Circuits specially adapted for the generation of control voltages for semiconductor devices incorporated in static converters
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/0003—Details of control, feedback or regulation circuits
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/0003—Details of control, feedback or regulation circuits
    • H02M1/0009—Devices or circuits for detecting current in a converter

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)

Abstract

一种电路包含降压‑升压区域检测器(300)。所述降压‑升压区域检测器(300)包含：定时标准电路(310)，所述定时标准电路包含定时器(312)；模式确定电路(315)，所述模式确定电路耦接到所述定时标准电路(310)并且包含处理元件；以及切换电路(320)，所述切换电路耦接到所述模式确定电路(315)并且包含数字逻辑结构。

Description

降压-升压电力转换器控制器
背景技术
本申请涉及一种降压-升压电力转换器控制器。
发明内容
一种示例电路包括降压-升压区域检测器。所述降压-升压区域检测器包括：定时标准电路，所述定时标准电路包括定时器；模式确定电路，所述模式确定电路耦接到所述定时标准电路并且包括处理元件；以及切换电路，所述切换电路耦接到所述模式确定电路并且包括数字逻辑结构。
一种示例开关模式电源(SMPS)包括电力转换器和电力转换器控制器。所述电力转换器控制器包括：回路控制器，所述回路控制器被配置成耦接到所述电力转换器以监测所述电力转换器的至少一个电特性并且至少部分地基于所述电力转换器的所述监测到的电特性生成控制信号；降压-升压区域检测器，所述降压-升压区域检测器耦接到所述电力转换器和所述回路控制器；以及栅极驱动器。所述降压-升压区域检测器包括：定时标准电路，所述定时标准电路包括定时器；模式确定电路，所述模式确定电路耦接到所述定时标准电路并且包括处理元件；以及切换电路，所述切换电路耦接到所述模式确定电路并且包括数字逻辑结构。所述栅极驱动器被配置成耦接到所述电力转换器、所述电力转换器控制器和所述降压-升压区域检测器，以至少部分地基于所述切换电路的输出控制所述电力转换器。
一种示例方法包括：接收表示电力转换器的电感器电流的信号；确定与表示所述电力转换器的所述电感器电流的所述信号相关联的一或多个定时标准；根据表示所述电力转换器的所述电感器电流的所述信号和所述一或多个定时标准确定所述电力转换器的操作模式；生成一或多个模式转变控制信号；以及基于所生成的模式转变控制信号生成一或多个控制信号。
附图说明
图1是说明性开关模式电源(SMPS)的框图。
图2是说明性降压-升压电力转换器的示意图。
图3是说明性降压-升压区域检测器的框图。
图4是说明性状态图。
图5是展示了从降压操作模式到降压-升压操作模式的转变的波形的说明性图示。
图6是展示了从降压-升压操作模式到升压操作模式的转变的波形的说明性图示。
图7是展示了从升压操作模式到降压-升压操作模式的转变的波形的说明性图示。
图8是降压-升压电力转换器中的控制区域的说明性图示。
图9是用于控制电力转换器的说明性方法的流程图。
具体实施方式
开关模式电源(SMPS)通过切换通过开关节点/端耦接到能量储存元件(如电感器/变压器和/或电容器)的一或多个功率晶体管将功率从输入电源传输到负载，所述能量储存元件能够耦接到负载。功率晶体管可以包含在电力转换器中，所述电力转换器包含能量储存元件或者能够耦接到所述能量储存元件。SMPS可以包含用于向一或多个功率晶体管提供一或多个栅极驱动信号的SMPS控制器。在一些架构(如降压、升压和/或降压-升压)中，SMPS包含与负载并联的输出/大容量电容器或者能够耦接到所述输出/大容量电容器，并且SMPS控制器切换一或多个功率晶体管以与一或多个能量储存元件形成电路布置，以向负载和/或向输出/大容量电容器供应负载电流，从而(例如，通过对开关负载电流进行滤波)维持经调节输出电压。例如，可以通过开关节点/端将功率晶体管耦接到能量储存电感器，所述能量储存电感器由SMPS控制器在充电周期和放电周期之间切换，以向负载和输出/大容量电容器供应电感器电流(例如，通过能量储存电感器供应电流)以对电感器电流进行滤波，从而维持经调节输出电压。在一些实例中，SMPS可以被配置用于作为具有能量储存元件但不具有输出/大容量电容器的恒定电流源来操作。
功率晶体管可以实施为金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)或者其它合适的固态晶体管装置(例如，双极性结型晶体管(BJT))。在电力转换器(如降压-升压电力转换器)的其中输入电压的值接近输出电压的值(有时称为降压-升压区域)的操作模式期间，电力转换器可以在降压操作模式下操作与在升压操作模式下操作之间振荡以提供输出电压(Vout)。另外，在一些实例中，由于难以标识降压-升压区域和/或在降压-升压区域中操作时难以实施对电力转换器的控制，因此电力转换器可能在降压操作模式下或升压操作模式下继续操作比电力转换器的最佳(例如，高效)操作所期望的时间段长的时间段。例如，当电力转换器在降压操作模式下或升压操作模式下继续操作比所期望的时间段长的时间段时，Vout的高于和低于预期值的振铃或振荡可能导致电力转换器的效率降低。
此描述的至少一些方面涉及一种控制器，所述控制器可以适于用于(如在SMPS中)控制电力转换器的实施方案。在至少一个实例中，控制器包含适于确定用于控制电力转换器的操作模式的电路系统。例如，控制器包含电路系统，所述电路系统适于确定电力转换器在降压区域中操作并且根据降压操作模式控制电力转换器，确定电力转换器在升压区域中操作并且根据升压操作模式控制电力转换器，和/或确定电力转换器在降压-升压区域中操作并且根据降压-升压操作模式控制电力转换器。在至少一些实例中，电路系统是降压-升压区域检测器或者包含降压-升压区域检测器。
在一些实例中，电路系统包含定时发生器电路、定时标准电路、模式确定电路和切换电路。在其它实例中，可以从电路系统中省略定时发生器电路、定时标准电路、模式确定电路和/或切换电路中的一或多个，和/或可以将定时发生器电路、定时标准电路、模式确定电路或切换电路中的一个电路的功能与定时发生器电路、定时标准电路、模式确定电路或切换电路中的另一个电路组合。在一些实例中，定时发生器电路计算、测量和/或以其它方式确定与控制电力转换器和/或电力转换器的操作相关联的定时信息。例如，定时发生器电路的至少一个实施方案确定与控制电力转换器和/或电力转换器的操作相关联的接通时间(Ton)、断开时间(Toff)和/或公共时间(COM)。定时发生器电路根据任何合适的方法确定Ton、Toff或COM，所述方法的范围在本文中不受限制。在一些实例中，可以省略定时发生器电路，使得由电路系统从电力转换器和/或从控制器的另一个组件(例如，栅极驱动器)或耦接到所述控制器的另一个组件接收与Ton、Toff和/或COM有关的信息。
在一些实例中，定时标准电路包含一或多个监测Ton和/或Toff的定时电路，并且生成指示Ton和/或Toff已经超过阈值的一或多个信号。在一些实例中，模式确定电路将从定时发生器电路和/或定时标准电路接收的数据，在一些实例中，以及与电力转换器的操作相关联的其它接收到的信号进行比较，以生成用于进一步控制电力转换器的一或多个控制信号。在至少一些实例中，模式确定电路包含适于执行逻辑处理，使得模式确定电路实施状态机的一或多个模拟和/或数字组件。基于由模式确定逻辑接收的一或多个输入，状态机从第一状态转变为第二状态并且输出与第二状态相关联的信号。在一些实例中，切换电路从模式确定电路接收信号，并且生成并输出指示例如用于由控制器控制电力转换器的操作模式的信号。
图1示出了说明性SMPS 100的框图。在至少一个实例中，SMPS 100包含控制器105和电力转换器110。电力转换器110是例如能够在降压-升压区域中操作的降压-升压电力转换器。在其它实例中，电力转换器110是任何其它类型的电力转换器，如降压电力转换器、升压电力转换器或混合电力转换器。在至少一个实例中，控制器105包含回路控制器115、降压-升压区域检测器120和栅极驱动器125或被配置成与其耦接。SMPS100的至少一个实例包含同一半导体管芯上和/或同一组件封装中的控制器105和电力转换器110的至少一些方面，而在其它实例中，控制器105和电力转换器110可以单独地制造并且被配置成耦接在一起。例如，控制器105的至少一些方面可以单独地制造并且耦接在一起。因此，虽然展示为包含栅极驱动器125，但是在至少一个实例中，控制器105不包含栅极驱动器125，而是被配置成耦接到栅极驱动器125。
在至少一个实例中，SMPS 100被配置成从输入电源(未示出)接收输入电压(Vin)，并且至少部分地基于由SMPS 100接收的输入电压和参考电压(Vref)在输出端处提供Vout。Vref可以从任何合适的装置(未示出)，如处理器、微控制器或对SMPS 100施加控制以控制Vout的值的任何其它装置接收，并且Vref可以是或可以表示Vout的预定(例如，用户期望的、目标、预先配置的、编程的等)值。在至少一个实例中，SMPS 100向耦接到SMPS 100(例如，在电力转换器110的输出处耦接到SMPS 100)的负载130提供Vout。在至少一个实例中，控制器105从电力转换器110接收一或多个信号。例如，控制器105可以从电力转换器110接收Vout和/或接收表示电力转换器110的电感器电流(IL)的值。在各个实例中，表示IL的值可以是直接从电力转换器110的电感器(未示出)(或电力转换器110的也与电感器耦接的另一个组件的端)测量的值，或者从电力转换器110的感测元件(未示出)感测到的值。感测元件是例如感测电阻器、晶体管或者能够测量电力转换器110的IL并且将表示IL的值提供给控制器105的任何其它组件或组件的组合。
在至少一个实例中，回路控制器115耦接到栅极驱动器125和电力转换器110并且被配置成接收Vref和Vout，以例如至少部分地用于控制栅极驱动器125。在另一个实例中，回路控制器115进一步从电力转换器110的感测元件接收表示IL的值，以进一步用于控制栅极驱动器125。基于接收到的输入(例如，Vin、Vout、表示IL的值和/或Vref)，回路控制器115控制栅极驱动器125以控制电力转换器110的功率晶体管(未示出)以生成Vout。在一个实例中，栅极驱动器125根据电力转换器110的峰值电流模式实施方案来控制电力转换器110，在所述实施方案中，基于电力转换器110的IL升高以达到阈值(例如，如至少部分地基于Vref)来控制电力转换器110的功率晶体管。在另一个实例中，栅极驱动器125根据电力转换器110的谷值模式实施方案来控制电力转换器110，在所述实施方案中，基于电力转换器110的IL下降以达到阈值(例如，至少部分地基于Vref)来控制电力转换器110的功率晶体管。例如，回路控制器115通过向栅极驱动器125提供至少一个控制信号来控制栅极驱动器125，以在电力转换器110的峰值电流模式实施方案中控制功率晶体管的Ton，或者在电力转换器110的谷值电流模式实施方案中控制功率晶体管的Toff。
在至少一个实例中，回路控制器115对Vout(或Vout的缩放版本，如通过分压器缩放的Vout)和Vref进行积分。在另一个实例中，回路控制器115将Vout(或Vout的缩放版本，如通过分压器缩放的Vout)与Vref进行比较。将积分(或比较)的结果与表示IL的值进行比较。比较的结果例如用于控制栅极驱动器125。在至少一个实例中，当表示IL的值小于积分(或比较)的结果并且电力转换器110是使用峰值电流模式实施方案实施的时，比较的输出可以是逻辑高信号。当表示IL的值不小于积分(或比较)的结果时，比较的输出可以是逻辑低信号。在另一个实例中，当表示IL的值大于积分(或比较)的结果并且电力转换器110是使用谷值电流模式实施方案实施的时，比较的输出可以是逻辑高信号。当表示IL的值不大于积分(或比较)的结果时，比较的输出可以是逻辑低信号。在各个实例中，如本文所述，回路控制器115包含用于控制栅极驱动器125以将电力转换器110控制在切换频率(fsw)下的任何合适的电路系统或组件。
在至少一个实例中，回路控制器115可以包括积分器(未示出)和比较器(未示出)。在另一个实例中，回路控制器115可以进一步包含可以缩放Vout的值的分压器(未示出)或者耦接到所述分压器。在另一个实例中，回路控制器115可以进一步包含一或多个支持组件(未示出)，如电阻器、电容器、二极管等，所述支持组件的范围在本文中不受限制。在一些实例中，回路控制器115可以包含可以生成COM1和/或COM2时间的COM发生器(未示出)。COM1和/或COM2时间例如可以是其中Vout如通过能量储存元件(例如，电感器)在电力转换器110中短接到Vin的时间段。COM发生器可以是例如电阻器-电容器(RC)定时器或其它形式的定时器，所述定时器范围在本文中不受限制。在一些实例中，回路控制器115可以向栅极驱动器125提供任何数量的控制信号以控制栅极驱动器125。
在至少一个实例中，降压-升压区域检测器120是适于确定电力转换器110的当前操作区域(例如，降压区域、升压区域或降压-升压区域)，和/或选择用于由栅极驱动器125控制(例如，根据降压模式、升压模式或降压-升压模式控制)电力转换器110的模式的任何电路系统。在一个实例中，降压-升压区域检测器120接收IL并且基于IL确定电力转换器110的操作区域。例如，降压-升压区域检测器120至少部分地基于IL测量、检测、导出或以其它方式获得如Ton、Toff和/或COM等定时信息。在其它实例中，降压-升压区域检测器120从栅极驱动器125接收以下描述的至少一个控制信号，并且基于接收到的控制信号确定电力转换器110的操作区域。例如，降压-升压区域检测器120至少部分地基于接收到的控制信号(例如，基于接收到的控制信号具有高值或低值的时间的量)测量、检测、导出或以其它方式获得如Ton、Toff和/或COM等定时信息。在至少一个实例中，降压-升压区域检测器120耦接到栅极驱动器125并且向所述栅极驱动器提供信号以控制栅极驱动器125对电力转换器110的控制，例如使得栅极驱动器125基于由降压-升压区域检测器120确定的操作区域和由所述降压-升压区域检测器指示的操作模式修改所述栅极驱动器对电力转换器110的控制。在一些实例中，降压-升压区域检测器120基于定时信息、一或多个定时器输出和/或由降压-升压区域检测器120实施的状态机的当前状态确定操作模式。
在各个实例中，栅极驱动器125是用于(例如，通过耦接到电力转换器110的功率晶体管的栅极端并且对所述栅极端施加控制)控制电力转换器110的任何合适的驱动器、组件或组件的组合。在至少一个实例中，栅极驱动器125包含被配置成基于接收到的输入信号生成高电流控制栅极驱动信号的至少一个驱动器(未示出)。例如，当栅极驱动器125从回路控制器115接收第一输入信号时，栅极驱动器125可以控制电力转换器110的功率晶体管的第一子集接通(或保持接通)，同时控制电力转换器110的功率晶体管的剩余部分保持断开(或断开)。当栅极驱动器125从回路控制器115接收第二输入信号时，栅极驱动器125可以控制电力转换器110的功率晶体管的第二子集接通(或保持接通)，并且控制电力转换器110的功率晶体管的剩余部分保持断开(或断开)。在一些实例中，回路控制器115可以包含可以生成COM1和/或COM2时间的COM时间发生器(未示出)。
在至少一个实例中，栅极驱动器125从降压-升压区域检测器120接收指示电力转换器110是否在降压-升压区域中操作(或电力转换器110是在降压区域还是在升压区域中操作)的指示。在一些实例中，栅极驱动器125至少部分地根据从降压-升压区域检测器120接收指示电力转换器110是在降压-升压区域、降压区域还是在升压区域中操作的指示控制电力转换器110。例如，当电力转换器110不在降压-升压区域中操作时，栅极驱动器125直接根据从回路控制器115接收的输入(例如，控制信号)控制电力转换器110(例如，以在电力转换器110中生成三角形电感器电流波形)。当电力转换器110在降压-升压区域中操作时，在一些实例中，栅极驱动器125可以控制电力转换器110以生成梯形电感器电流波形。
图2示出了说明性降压-升压电力转换器200的示意图。在至少一个实例中，降压-升压电力转换器200适于实施为以上描述的图1的SMPS 100的电力转换器110。在一个实例中，降压-升压电力转换器200包含多个金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)205、210、215和220，以及至少一个能量储存装置(在此实例中展示为电感器225)。在另一个实例中，降压-升压电力转换器200进一步包含第二电感器(未示出)和/或飞电容器(未示出)。在一个实例中，将MOSFET 205和220实施为p型MOSFET(PMOS)，并且将MOSFET 210和215实施为n型MOSFET(NMOS)。在至少一个实例中，降压-升压电力转换器200进一步包含适于感测电感器225的IL的感测元件230。感测元件230是例如MOSFET、电阻器或感测、测量或检测IL的任何其它合适的装置。在至少一个实例中，感测元件230由MOSFET 205、210、215或220之一实施，使得感测元件230不是降压-升压电力转换器200的独立的另外的组件。
在一个示例架构中，MOSFET 205的源极端被配置成接收Vin，MOSFET 205的漏极端耦接到节点235，并且MOSFET 205的栅极端耦接到控制器(例如，以上描述的图1的SMPS 100的控制器105的栅极驱动器125)。MOSFET 210的漏极端耦接到节点235，MOSFET 210的源极端耦接到接地节点240，并且MOSFET 210的栅极端耦接到控制器。电感器225的第一端耦接到节点235，并且电感器225的第二端耦接到节点245。在至少一个实例中，感测元件230串联耦接在节点235与电感器225的第一端之间。在另一个实例中，MOSFET 215的漏极端耦接到节点245，MOSFET 215的源极端耦接到接地节点240，并且MOSFET 215的栅极端耦接到控制器。MOSFET 220的漏极端耦接到接地节点240，MOSFET 220的源极端提供来自降压-升压电力转换器200的Vout(例如，使得MOSFET 220的源极端被配置成耦接到负载(未示出))，并且MOSFET 220的栅极端耦接到控制器。在至少一个实例中，将电感器225实施为外部组件，使得降压-升压电力转换器200不包含电感器225，但是被配置成在节点235与节点245之间耦接到电感器225。在至少一个实例中，降压-升压电力转换器200被配置成在MOSFET 220的源极端与接地节点240之间耦接到电容器250(例如，滤波电容器)。
在一个实例中，基于在MOSFET 205、210、215和/或220的相应栅极端处接收的信号，控制所述MOSFET接通(例如，在其相应漏极端与源极端之间传导电流)和/或断开(例如，在其相应漏极端与源极端之间停止传导电流)。例如，基于从控制器接收的信号(例如，控制信号)，MOSFET 205、210、215和/或220中的一或多个MOSFET被控制为接通或断开。MOSFET205、210、215和/或220可以基于在MOSFET 205、210、215和/或220的相应栅极端和/或源极端中的一或多个端处存在的值或值之间的关系接通(或断开)。
如图2中进一步所示，在至少一个实例中，降压-升压电力转换器200被配置成在至少三种操作模式下操作。在第一操作模式(例如，Ton)期间，MOSFET 205和215由控制器控制为接通，而MOSFET 210和220由控制器控制为断开。在第一操作模式期间，通过MOSFET 205、电感器225和MOSFET 215形成从Vin到接地的路径，由此使电感器225能够从Vin充电。在第二操作模式(Toff)期间，MOSFET 205和215由控制器控制为断开，而MOSFET 210和220由控制器控制为接通。在第二操作模式期间，通过MOSFET 210、电感器225和MOSFET 220形成从接地节点240到降压-升压电力转换器200的可以与负载耦接以接收Vout的节点(例如，MOSFET 220的源极端)的路径，由此使电感器225能够放电以提供Vout。在第三操作模式(COM1和/或COM2)期间，MOSFET 205和220由控制器控制为接通，并且MOSFET 210和215由控制器控制为断开。在第三操作模式期间，Vin和Vout具有大约相同的值，使得跨电感器225的电压差最小。在至少一个实例中，当跨电感器225的电压差最小时，电感器225可以在对Vout的值影响最小的情况下大约充当短路。
在至少一些实例中，基于降压-升压电力转换器200的操作区域将降压-升压电力转换器200控制为在第一操作模式、第二操作模式或第三操作模式下操作。例如，当降压-升压电力转换器200在降压区域中操作时，根据降压操作模式，降压-升压电力转换器200被控制为在第一操作模式、第二操作模式或第三操作模式下操作。当降压-升压电力转换器200在升压区域中操作时，根据升压操作模式，降压-升压电力转换器200被控制为在第一操作模式、第二操作模式或第三操作模式下操作。当降压-升压电力转换器200在降压-升压区域中操作时，根据降压-升压操作模式，降压-升压电力转换器200被控制为在第一操作模式、第二操作模式或第三操作模式下操作。在一些实例中，至少部分地基于降压-升压区域检测器(如以上关于图1描述的SMPS 100的控制器105的降压-升压区域检测器120)的输出，降压-升压电力转换器200被控制为在降压操作模式、升压操作模式或降压-升压操作模式下操作。
图3示出了说明性降压-升压区域检测器300的框图。在一些实例中，降压-升压区域检测器300适于实施为以上关于图1描述的SMPS 100的控制器105的降压-升压区域检测器120。在至少一个实例中，降压-升压区域检测器300包含定时发生器电路305、定时标准电路310、模式确定电路315和切换电路320。在各个实例中，降压-升压区域检测器300可以包含更多或更少数量的电路，和/或定时标准电路310、模式确定电路315或切换电路320中的一个电路的功能可以由定时标准电路310、模式确定电路315或切换电路320中的另一个电路实施。例如，在降压-升压区域检测器300的至少一些架构中，定时发生器电路305可以省略。
在一些实例中，定时发生器电路305具有被配置成接收表示电力转换器的电感器电流的信号的输入。在各个实例中，表示电力转换器的电感器电流的信号是经过测量的电感器电流、经过测量的晶体管电流(例如，电力转换器的功率晶体管的经过测量的晶体管电流，电流从所述功率晶体管流动到电感器)、栅极控制信号(例如，用于控制晶体管的栅极控制信号，电流通过所述晶体管流动到电感器)，或者与电力转换器相关联并且提供电力转换器的电感器电流的指示(例如，指示电感器电流何时在充电，也称为指示电力转换器何时在Ton中操作，或者电感器何时基本上作为短路操作)的任何其它合适的信号。在至少一些实例中，定时发生器电路305包含适于确定与电感器电流有关的定时信息的电路系统。例如，定时发生器电路305包含适于确定Ton、Toff和/或COM的任何电路系统，如适于确定接收到的信号的时间特性的一或多个定时器(例如，电阻器-电容器(RC)定时器)。作为一个实例，定时发生器电路305包含适于解码如MOSFET 205和/或MOSFET 220等晶体管的栅极信号的电路系统(例如，处理器和/或逻辑门或结构)。例如，当MOSFET 205和/或MOSFET 220在其相应源极端和漏极端之间传导时，相应MOSFET 205或MOSFET 220的栅极端具有低(例如，数字逻辑低)值。如使用或非(NOR)数字逻辑门在MOSFET 205与MOSFET 220的栅极信号之间执行或非操作指示Buck-ON时间在包含MOSFET 205和MOSFET 220的电路中活跃。在又其它实例中，如上所述，从降压-升压区域检测器300中省略定时发生器电路305，并且将信号(例如，如上所述的栅极控制信号)直接提供给模式确定电路315。
在一些实例中，定时标准电路310还被配置成接收与由定时发生器电路305接收的信号(或当省略定时发生器电路305时直接提供给模式确定电路315的)相同的信号。在各个实例中，定时标准电路310包含适于确定接收到的信号是大于还是小于一或多个阈值的任何电路系统。在至少一个实例中，定时标准电路310包含各自被配置成指示接收到的信号是大于还是小于阈值的多个定时器312。在各个实例中，定时器312各自采用任何合适的形式，并且并非定时标准电路310的所有定时器312都必须具有相同的形式、架构或类型。例如，定时器312实施为RC定时器、电流源和电容器的组合，和/或定时组件或电路的任何其它合适的形式，所述定时器的范围在本文中不受限制。阈值是例如最大Ton(Tonmax)、最小Ton(Tonmin)、最大Toff(Toffmax)、最小Toff(Toffmin)、第二最大Ton(Tonmax2)和/或第二最大Toff(Toffmax2)，并且取决于电力转换器的与接收到的信号相关联的架构和操作性质。
在一些实例中，模式确定电路315被配置成接收由定时发生器电路305确定的定时特性(或者可替代地，当省略了定时发生器电路305时表示电力转换器的电感器电流的信号)，并且接收定时标准电路310的定时器312的输出。在至少一些实例中，模式确定电路315被进一步配置成从回路控制器(如被配置成至少部分地控制表示电感器电流的信号被接收的电力转换器的回路控制器)接收输入信号(Loop_Control)。在一些实例中，来自回路控制器的输入信号指示电力转换器的输出(例如，电压和/或电流)相对于预定义值(例如，电力转换器的用户指定的或期望的输出)是否足够并且所述输出是否至少部分地用于控制电力转换器。在至少一个实例中，模式确定电路315包含适于确定至少部分地用于控制电力转换器的操作模式的任何电路系统。在一些实例中，所述电路系统使模式确定电路315能够基于由模式确定电路315接收的信号中的一或多个信号确定电力转换器的当前操作模式，和/或确定用于至少部分地控制电力转换器的操作模式。例如，模式确定电路315的一些实施方案包含适于基于接收到的输入做出决策的任何电路系统，如(例如，使用数字或模拟技术组件的任何组合来实施的)多个逻辑电路、处理器、微处理器、现场可编程门阵列(FPGA)或任何其它合适的电路系统，所述电路系统的范围在本文中不受限制。在一些实例中，模式确定电路315的电路系统通常称为处理元件。在至少一个实例中，模式确定电路315的电路系统适于实施适于根据以下关于图4描述的状态图400进行操作的状态机。作为一个实例，当切换电路在降压-升压区域中操作并且Tonmin为逻辑高信号时，切换电路应该根据Ton操作模式进行操作。然而，当Loop_Control基于各种标准指示不再需要Ton时，切换电路不应再根据Ton操作模式进行操作。在一些实例中，这种矛盾信息是退出在降压-升压区域中操作的指示。因此，在此类实例中，模式确定电路315包含适于确定Tonmin和Loop_Control两者何时都是逻辑高信号的电路系统(例如，处理器和/或逻辑门或结构)。例如，模式确定电路315包含与数字逻辑门，所述与数字逻辑门被配置成当Tonmin和Loop_Control两者都是逻辑高信号时生成bb_exit_buck。
在一些实例中，状态机包含多种状态，并且基于由定时发生器电路305确定的定时特性(或者可替代地，当定时发生器电路305省略时，表示电力转换器的电感器电流的信号)、来自回路控制器的输入信号和/或定时标准电路340的定时器312的任何一或多个接收到的输出中的任何一或多个从所述多种状态中的一种状态转变为所述多种状态中的另一种状态。在所述多种状态中的每种状态时，状态机输出指示从降压操作模式进入降压-升压操作区域的bb_entry_buck信号、指示从降压-升压操作区域退出到降压操作模式的bb_exit_buck信号、指示从升压操作模式进入降压-升压操作区域的bb_entry_boost信号，和/或指示从降压-升压操作区域退出到升压操作模式的bb_exit_boost信号中的一或多个。例如，基于由定时发生器电路305确定的定时特性的值(或者可替代地，当定时发生器电路305省略时，表示电力转换器的电感器电流的信号)、来自回路控制器的输入信号的值，和/或定时标准电路340的定时器312的任何一或多个接收到的输出的值中的任何一或多个，状态机输出一或多个信号。输出的所述一或多个信号包含bb_entry_buck信号、bb_exit_buck信号、bb_entry_boost信号和/或bb_exit_boost信号中的任何一或多个，并且所述一或多个信号提供给切换电路320。
在至少一个实例中，由状态机接收的可能的输入信号的每个独特组合对应于状态机的状态。状态机的每种状态进一步对应于输出信号的由状态机提供的独特组合。例如，基于对由状态机接收的输入信号执行的一或多个逻辑操作的结果，状态机生成输出信号。例如，对于输入信号的第一组合，状态机存在于第一状态和/或转变为所述第一状态并且输出输出信号的第一组合。基于对输入信号的第一组合的输入信号中的一或多个输入信号的改变，状态机可以转变为第二状态并且输出输出信号的第二组合。在各个实例中，状态机接收任何数量的输入信号，包含任何数量的状态，并且输出任何数量的输出信号。在至少一个实例中，状态机通过如以下中的任何一或多个等的或包含以下中的任何一或多个的逻辑电路或逻辑结构来实施或包括所述逻辑电路或逻辑结构：一或多个数字逻辑门、一或多个数据存储元件(例如，如触发器或寄存器)、FPGA、专用集成电路(ASIC)和/或能够基于输入信号的组合生成至少一个输出信号的任何其它电路、组件或电路和/或组件的组合。
在一些实例中，切换电路320被配置成从模式确定电路315接收bb_entry_buck信号、bb_exit_buck信号、bb_entry_boost信号和/或bb_exit_boost信号中的任何一或多个并且生成用于至少部分地控制电力转换器的操作的一或多个控制信号。例如，控制信号是被配置成使电力转换器在降压模式下操作的降压模式控制信号、被配置成使电力转换器在降压-升压模式下操作的降压升压模式控制信号，和/或被配置成使电力转换器在升压模式下操作的升压模式控制信号中的任何一或多个。
在至少一个实例中，切换电路320包含适于根据bb_entry_buck信号、bb_exit_buck信号、bb_entry_boost信号和/或bb_exit_boost信号中的一或多个生成用于至少部分地控制电力转换器的控制信号的任何电路系统。在一些实例中，电路系统包括(例如，使用数字或模拟技术组件的任何组合实施的)一或多个逻辑电路和/或微处理器或处理器。作为一个实例，bb_entry_buck信号、bb_exit_buck信号、bb_entry_boost信号和/或bb_exit_boost信号中的每一个对应于控制信号(如用于提供给电力转换器的晶体管(例如，图2的MOSFET 205、210、215和/或220)的栅极端的栅极控制信号)的唯一组合。如此，切换电路320实施一或多个逻辑结构(例如，与门、或门、或非门等)，以基于bb_entry_buck信号、bb_exit_buck信号、bb_entry_boost信号和/或bb_exit_boost信号中的一或多个的值确定要由切换电路320输出的控制信号并且确定所述控制信号中的一或多个控制信号由切换电路320输出。
图4示出了说明性状态图400。在至少一些实例中，状态图400说明了图3的降压-升压区域检测器300的模式确定电路315的状态机或一或多个其它逻辑电路的操作。因此，在状态图400的以下描述中引用了上述作为输入由模式确定电路315接收的或者作为输出由所述模式确定电路提供的信号。在至少一个实例中，状态图400包含降压状态405、降压-升压状态410和升压状态415。可以在预测Ton系统或预测Toff系统中实施至少部分地根据由状态图400所展示的状态机的输出控制的电力转换器。在预测Ton系统中，Ton为(例如，如至少部分地基于Vin和/或Vout预测或计算的)常数值，并且Toff为由控制回路确定的值。在预测Toff系统中，Toff为(例如，如至少部分地基于Vin和/或Vout预测或计算的)常数值，并且Ton为由控制回路确定的值。基于一或多个输入信号，以及电力转换器是在预测Ton系统中实施还是在预测Toff系统中实施，由状态图400所展示的状态机从降压状态405、降压-升压状态410或升压状态415中的一种状态转变为降压状态405、降压-升压状态410或升压状态415中的另一种状态。
对于在预测Toff系统中实施电力转换器，状态机在状态图400的一种状态下开始操作。对于此描述，假设状态机在降压状态405下开始，但是此描述不限于此，并且状态机可以代替地在降压-升压状态410或升压状态415下开始。当在降压状态405下操作时，状态机监测一或多个接收到的信号以确定Ton是否超过Tonmax。当Ton未超过Tonmax时，状态机保持在降压状态405。如图5所示，当Ton超过Tonmax时，状态机输出bb_entry_buck作为逻辑高值(例如，以使切换电路320输出降压升压模式控制信号作为逻辑高值)，并且从降压状态405转变为降压-升压状态410。
当在降压-升压状态410下操作时，状态机监测一或多个接收到的信号以确定在电力转换器的COM2操作模式期间Loop_Control是否为逻辑高值，从而指示回路控制器请求电力转换器输出另外的电流，同时在COM2操作模式下操作。当在电力转换器的COM2操作模式期间Loop_Control为逻辑高值时，状态机保持在降压-升压状态410。当在电力转换器的COM2操作模式期间Loop_Control为逻辑低值时，由于Loop_Control在Ton操作模式开始之前变为逻辑低值指示在电路中所需的Ton小于零，因此状态机输出bb_exit_buck作为逻辑高值(例如，以使切换电路320输出降压模式控制信号作为逻辑高值)，并且例如从降压-升压状态410转变为降压状态405。
进一步地，当在降压-升压状态410下操作时，状态机监测一或多个接收到的信号以确定Ton是否超过Tonmax2。当Ton未超过Tonmax2时，状态机保持在降压-升压状态410。如图6所示，当Ton超过Tonmax2时，状态机输出bb_exit_boost作为逻辑高值(例如，以使切换电路320输出升压模式控制信号作为逻辑高值)，并且从降压-升压状态410转变为升压状态415。
当在升压状态415下操作时，状态机监测一或多个接收到的信号以确定Ton是否大于Tonmin。当Ton大于Tonmin时，状态机保持在升压状态415。如图7所示，当Ton不大于Tonmin时，状态机输出bb_entry_boost作为逻辑高值(例如，以使切换电路320输出降压升压模式控制信号作为逻辑高值)，并且从升压状态415转变为降压-升压状态410。
对于在预测Ton系统中实施电力转换器，当在降压状态405下操作时，状态机监测一或多个接收到的信号以确定Toff是否大于Toffmin。当Toff大于Toffmin时，状态机保持在降压状态405。当Toff不大于Toffmin时，状态机输出bb_entry_buck作为逻辑高值(例如，以使切换电路320输出降压升压模式控制信号作为逻辑高值)，并且从降压状态405转变为降压-升压状态410。
当在降压-升压状态410下操作时，状态机监测一或多个接收到的信号以确定Toff是否超过Toffmax。当Toff未超过Toffmax时，状态机保持在降压-升压状态410。当Toff超过Toffmax时，状态机输出bb_exit_buck作为逻辑高值(例如，以使切换电路320输出降压模式控制信号作为逻辑高值)，并且从降压-升压状态410转变为降压状态405。
进一步地，当在降压-升压状态410下操作时，状态机监测一或多个接收到的信号以确定在电力转换器的COM1或Toff操作模式期间Loop_Control是否为逻辑高值，从而指示回路控制器请求电力转换器输出另外的电流，同时在COM1或Toff操作模式下操作。当在电力转换器的COM1和Toff操作模式期间Loop_Control为逻辑低值时，状态机保持在降压-升压状态410。当在电力转换器的COM1或Toff操作模式期间Loop_Control为逻辑高值时，状态机输出bb_exit_boost作为逻辑高值(例如，以使切换电路320输出升压模式控制信号作为逻辑高值)，并且从降压-升压状态410转变为升压状态415。
当在升压状态415下操作时，状态机监测一或多个接收到的信号以确定Toff是否大于Toffmax2。当Toff不大于Toffmax2时，状态机保持在升压状态415。当Toff不大于Toffmax2时，状态机输出bb_entry_boost作为逻辑高值(例如，以使切换电路320输出降压升压模式控制信号作为逻辑高值)，并且从升压状态415转变为降压-升压状态410。
在至少一些实例中，降压-升压区域检测器300的模式确定电路315的至少部分地根据状态图400操作的状态机或一或多个其它逻辑电路被配置成优化降压-升压操作区域窗口位置和宽度，以优化降压-升压电力转换器的效率和整体操作。例如，如图8所示并且如本文所述，基于各种标准，可以说降压-升压电力转换器在三个操作区域(降压区域、升压区域和降压-升压区域)中操作。如图8所示，当查看跨这些操作区域的信号输入和输出的图时，可以说那些操作区域中的每个操作区域对应于窗口。
如本文所述并且如图8所示，在一些实例中，IL中的纹波大约在Vin和Vout大约相等的点处具有最小振幅。在至少一些实例中，由于从大约相等的所述点开始，Vin与Vout在正或负方向上不同，因此IL中的纹波振幅增大。随着IL中的纹波振幅增大，电力转换器的效率降低。因此，在一些实例中，在选择降压-升压区域窗口的宽度(例如，生成Vout和IL的电力转换器将在降压-升压区域中操作的时间的量)时，宽度被选择为足够小，以便当Vin与Vout相差更大量时最小化IL的纹波振幅，同时在降压-升压区域中操作。另外，当选择放置降压-升压区域窗口(例如，降压-升压区域窗口的中心点)时，在至少一些实例中，电力转换的效率和/或性能在降压-升压区域窗口大约居中于Vin和Vout大约相等的点上时得到优化。
另外的考虑是降压-升压区域窗口应该足够大，使得电力转换器至少在一些时候确实转变为在降压-升压操作区域中操作。例如，如果降压-升压区域窗口被选择为具有太小的宽度，则在一些情况下，当在降压-升压区域中操作将提高电力转换器的效率和/或性能，但是电力转换器由于降压-升压区域窗口的选定宽度和/或放置而无法转变到在降压-升压区域中操作时，电力转换器可能会不期望地变得卡在降压操作区域或升压操作区域中。
在至少一些实例中，通过如本文所述的确定bb_entry_buck、bb_exit_buck、bb_entry_boost和/或bb_exit_boost，优化了降压-升压区域窗口的宽度和放置两者。降压-升压区域窗口的宽度和放置得到优化，使得降压-升压区域窗口足够大，以阻止变得卡在降压区域操作或升压区域操作中，但所述降压-升压区域窗口足够小，以便当在降压区域中操作或在升压区域中操作将引起IL中的纹波振幅减小时阻止在降压-区域中操作。如图8所示，在由最优定位(例如，根据上述考虑定位并且具有根据所述考虑确定的宽度)的降压-升压区域窗口涵盖的时间段期间，降压升压模式具有高值以指示电力转换器应该在降压-升压操作区域中操作或者可能潜在地受益于所述操作。
图9示出了用于控制电力转换器的说明性方法900的流程图。方法900例如由控制器(如图1的控制器105)执行以控制电力转换器，如图1的电力转换器110(其可以被实施为图2的降压-升压电力转换器200)，所述电力转换器各自如上所述。在至少一个实例中，方法900由控制器实施以检测电力转换器的操作区域(例如，降压区域、升压区域或降压-升压区域)，并且控制电力转换器以从一个操作区域转变到另一个操作区域。
在操作905处，控制器控制电力转换器至少部分地基于Vin和Vref提供Vout。在至少一些实例中，控制器进一步控制电力转换器至少部分地基于反馈信号(其可以是Vout或Vout的缩放表示)提供Vout。
在操作910处，控制器(例如，在控制器的降压-升压区域检测器处)接收表示电力转换器的电感器电流的信号。在各个实例中，表示电力转换器的电感器电流的信号是经过测量的电感器电流、经过测量的晶体管电流(例如，电力转换器的功率晶体管的经过测量的晶体管电流，电流从所述功率晶体管流动到电感器)、栅极控制信号(例如，用于控制晶体管的栅极控制信号，电流通过所述晶体管流动到电感器)，或者与电力转换器相关联并且提供电力转换器的电感器电流的指示(例如，指示电感器电流何时在充电，也称为指示电力转换器何时在Ton中操作)的任何其它合适的信号。
在操作915处，控制器确定表示电力转换器的电感器电流的信号的定时特性。在一些实例中，控制器通过确定以下各项来确定表示电力转换器的电感器电流的信号的定时特性：表示电力转换器的电感器电流的信号的值正在增加的时间的量(例如，在Ton期间)、表示电力转换器的电感器电流的信号的值正在减小的时间的量(例如，在Toff期间)，和/或表示电力转换器的电感器电流的信号的值基本上保持相同的时间的量(例如，在COM1或COM2期间)。在其它实例中，控制器根据表示电力转换器的电感器电流的信号具有逻辑高值和/或具有逻辑低值的时间的量确定表示电力转换器的电感器电流的信号的定时特性。在至少一些实例中，省略操作915，使得控制器直接利用表示电力转换器的电感器电流的信号进行随后操作，而无需首先确定表示电力转换器的电感器电流的信号的定时特性。
在操作920处，控制器确定与表示电力转换器的电感器电流的信号相关联的一或多个定时标准。在一些实例中，定时标准由控制器的(如定时标准电路的)一或多个定时器确定，并且指示电力转换器的Ton和/或Toff是否已经超过阈值。阈值可以是Tonmin、Tonmax、Tonmax2、Toffmin、Toffmax和/或Toffmax2中的任何一或多个。在一些实例中，控制器通过在接收到表示电力转换器的电感器电流的信号时启动所述一或多个定时器，并且在表示电力转换器的电感器电流的信号超过阈值之一时输出输出信号来确定所述一或多个定时标准。在一些实例中，控制器包含多个定时器，使得每个定时器唯一地确定表示电力转换器的电感器电流的信号是否已经超过阈值之一，并且由定时标准电路生成的输出的数量与阈值的数量相同。在其它实例中，控制器包含少于阈值的定时器，定时器中的至少一些定时器被重复用于进行多次确定。
在操作925处，控制器确定电力转换器的操作模式，并且生成一或多个模式转变控制信号。在一些实例中，控制器至少部分地基于操作915和操作920的确定确定电力转换器的操作模式。例如，如本文以上关于图3和图4所描述的，在至少一些实例中，控制器实施接收由操作915和操作920的确定产生的信号作为输入的状态机，并且生成所述一或多个模式转变控制信号作为输出。在至少一些其它实例中，控制器根据关于由操作915和操作920的确定产生的接收到的信号中的所述一或多个信号的Loop_Control的值进一步生成一或多个模式转变信号。例如，基于由操作915的确定产生的接收到的信号中的一或多个信号与由操作920的确定产生的接收到的信号中的一或多个信号的比较，控制器可以生成一或多个模式转变控制信号作为输出。类似地，基于在由操作915和操作920的确定产生的接收到的信号中的一或多个信号指示的时间段期间Loop_Control的值，控制器可以生成一或多个模式转变控制信号作为输出。在一些实例中，所述一或多个模式转变控制信号包含至少如上所述的bb_entry_buck、bb_exit_buck、bb_entry_boost和/或bb_exit_boost。
在操作930处，控制器基于所生成的模式转变控制信号生成一或多个控制信号。在一些实例中，控制器通过对所生成的模式转变控制信号执行一或多个逻辑操作以确定并生成所述一或多个控制信号来生成所述一或多个控制信号。如上所述，在模式转变控制信号为bb_entry_buck或者bb_entry_boost的实例中，控制器生成并输出降压升压模式控制信号作为逻辑高值。如上所述，在模式转变控制信号为bb_exit_buck的实例中，控制器生成并输出降压模式控制信号作为逻辑高值。如上所述，在模式转变控制信号为bb_exit_boost的实例中，控制器生成并输出升压模式控制信号作为逻辑高值。
在操作935处，控制器至少部分地根据一或多个所生成的控制信号控制电力转换器。在至少一个实例中，控制器将一或多个所生成的控制信号提供给栅极驱动器以用于控制电力转换器。例如，基于由栅极驱动器接收的所生成的控制信号，栅极驱动器可以更改对电力转换器的控制。在至少一个实例中，至少部分地根据一或多个所生成的控制信号控制电力转换器包含当降压升压模式控制信号为逻辑高值时，控制电力转换器以生成基本上呈梯形的电感器电流波形以及当降压模式控制信号为逻辑高值或者升压模式控制信号为逻辑高值时，控制电力转换器以生成基本上呈三角形的电感器电流波形。
虽然已经描述了方法900的操作并且用数字标号标记了所述操作，但是方法900可以包含本文中未叙述的另外的操作，本文叙述的操作中的任何一或多个操作可以包含一或多个子操作，本文叙述的操作中的任何一或多个操作可以省略，和/或本文叙述的操作中的任何一或多个操作可以以与本文所呈现的顺序不同的顺序(例如，以相反的顺序、基本上同时、重叠等)执行，所述全部内容均在本说明书的范围内。
在本说明书中，术语“耦接(couple或couples)”意指间接或直接的有线或无线连接。因此，如果第一装置、元件或组件耦接到第二装置、元件或组件，则所述连接可以通过直接连接实现或者通过经由其它装置、元件或组件和连接件的间接连接实现。类似地，耦接在第一组件或定位与第二组件或定位之间的装置可以通过直接连接实现或者通过经由其它装置和连接的间接连接实现。而且，在本说明书中，短语“接地电压电势”包含机壳接地、大地接地、浮动接地、虚拟接地、数字接地、公共接地和/或适用于或适于本说明书的教导的任何其它形式的接地连接。除非另有说明，否则在本说明书中，在值之前的“约”、“大约”或“基本上”意指所陈述的值的+/-10％。
在权利要求的范围内，可以对所描述的实施例进行修改，并且其它实施例是可能的。

Claims (20)

1.一种电路，其包括：
降压-升压区域检测器，所述降压-升压区域检测器包括：
定时标准电路，所述定时标准电路包括定时器；
模式确定电路，所述模式确定电路耦接到所述定时标准电路并且包括处理元件；以及
切换电路，所述切换电路耦接到所述模式确定电路并且包括数字逻辑结构。
2.根据权利要求1所述的电路，其进一步包括定时发生器电路，所述定时发生器电路耦接到所述定时标准电路和所述模式确定电路，其中所述定时发生器电路包括第二定时器。
3.根据权利要求1所述的电路，其中所述处理元件被配置成实施具有至少三种状态的状态机。
4.根据权利要求1所述的电路，其中所述定时标准电路被配置成接收表示电力转换器的电感器电流的信号并且生成多个输出信号，所述多个输出信号将所述电力转换器的如在表示所述电力转换器的所述电感器电流的所述信号中表示的定时特性与阈值相关。
5.根据权利要求1所述的电路，其中所述模式确定电路被配置成：
接收提供电力转换器的操作的定时特性的信号；
接收定时标准信息，所述定时标准信息指示提供所述电力转换器的操作的定时特性的所述信号与多个阈值的关系；
从回路控制器接收回路控制信号，所述回路控制器被配置成至少部分地控制所述电力转换器的所述操作；并且
基于提供所述电力转换器的操作的定时特性的所述信号、所述定时标准信息和所述回路控制信号中的至少两个生成模式转变控制信号，所述模式转变控制信号指示所述电力转换器的操作从第一操作区域到第二操作区域的转变。
6.根据权利要求1所述的电路，其中所述切换电路被配置成：
接收多个模式转变控制信号，所述模式转变控制信号指示电力转换器的操作从第一操作区域到第二操作区域的转变；并且
根据所述多个模式转变控制信号生成多个控制信号，所述控制信号指定所述电力转换器在降压操作区域、升压操作区域或者降压-升压操作区域中操作。
7.根据权利要求6所述的电路，其中所述切换电路耦接到栅极驱动器，所述栅极驱动器被配置成耦接到所述电力转换器，并且其中所述切换电路通过所述多个控制信号控制所述栅极驱动器至少部分地基于所述多个模式转变控制信号在所述降压操作区域、所述升压操作区域或者所述降压-升压操作区域中操作。
8.根据权利要求1所述的电路，其中所述降压-升压区域检测器被配置成：
确定耦接到所述电路的电力转换器是在降压操作区域、升压操作区域还是降压-升压操作区域中操作；并且
生成控制信号以使所述电力转换器从所述降压操作区域、所述升压操作区域或者所述降压-升压操作区域中的第一个转变到所述降压操作区域、所述升压操作区域或者所述降压-升压操作区域中的第二个。
9.一种开关模式电源SMPS，其包括：
电力转换器；以及
电力转换器控制器，所述电力转换器控制器包括：
回路控制器，所述回路控制器被配置成耦接到所述电力转换器以监测所述电力转换器的至少一个电特性并且至少部分地基于所述电力转换器的所监测电特性生成控制信号；
降压-升压区域检测器，所述降压-升压区域检测器耦接到所述电力转换器和所述回路控制器，所述降压-升压区域检测器包括：
定时标准电路，所述定时标准电路包括定时器；
模式确定电路，所述模式确定电路耦接到所述定时标准电路并且包括处理元件；以及
切换电路，所述切换电路耦接到所述模式确定电路并且包括数字逻辑结构；以及
栅极驱动器，所述栅极驱动器被配置成耦接到所述电力转换器、所述电力转换器控制器和所述降压-升压区域检测器，以至少部分地基于所述切换电路的输出控制所述电力转换器。
10.根据权利要求9所述的SMPS，其中所述降压-升压区域检测器进一步包括定时发生器电路，所述定时发生器电路耦接到所述定时标准电路和所述模式确定电路，其中所述定时发生器电路包括第二定时器。
11.根据权利要求9所述的SMPS，其中所述定时标准电路被配置成接收表示所述电力转换器的电感器电流的信号并且生成多个输出信号，所述多个输出信号将所述电力转换器的如在表示所述电力转换器的所述电感器电流的所述信号中表示的定时特性与阈值相关。
12.根据权利要求9所述的SMPS，其中所述模式确定电路被配置成：
接收提供用于所述电力转换器的操作的定时特性的信号；
接收定时标准信息，所述定时标准信息指示提供所述电力转换器的操作的定时特性的所述信号与多个阈值的关系；
从回路控制器接收回路控制信号，所述回路控制器被配置成至少部分地控制所述电力转换器的所述操作；并且
基于提供所述电力转换器的操作的定时特性的所述信号、所述定时标准信息和所述回路控制信号中的至少两个生成模式转变控制信号，所述模式转变控制信号指示所述电力转换器的操作从第一操作区域到第二操作区域的转变。
13.根据权利要求9所述的SMPS，其中所述切换电路被配置成：
接收多个模式转变控制信号，所述模式转变控制信号指示所述电力转换器的操作从第一操作区域到第二操作区域的转变；并且
根据所述多个模式转变控制信号生成多个控制信号，所述控制信号指定所述电力转换器在降压操作区域、升压操作区域或者降压-升压操作区域中操作。
14.根据权利要求13所述的SMPS，其中所述切换电路耦接到所述栅极驱动器，并且其中所述切换电路通过所述多个控制信号控制所述栅极驱动器至少部分地基于所述多个模式转变控制信号在所述降压操作区域、所述升压操作区域或者所述降压-升压操作区域中操作。
15.根据权利要求9所述的SMPS，其中所述降压-升压区域检测器被配置成：
确定所述电力转换器是在降压操作区域、升压操作区域还是降压-升压操作区域中操作；并且
生成控制信号以使所述电力转换器从所述降压操作区域、所述升压操作区域或者所述降压-升压操作区域中的第一个转变到所述降压操作区域、所述升压操作区域或者所述降压-升压操作区域中的第二个。
16.一种方法，其包括：
接收表示电力转换器的电感器电流的信号；
确定与表示所述电力转换器的所述电感器电流的所述信号相关联的一或多个定时标准；
根据表示所述电力转换器的所述电感器电流的所述信号和所述一或多个定时标准确定所述电力转换器的操作模式；
生成一或多个模式转变控制信号；以及
基于所生成的模式转变控制信号生成一或多个控制信号。
17.根据权利要求16所述的方法，其进一步包括确定表示所述电力转换器的所述电感器电流的所述信号的定时特性。
18.根据权利要求16所述的方法，其中确定所述电力转换器的所述操作模式并且生成所述一或多个模式转变控制信号包括确定与表示所述电力转换器的所述电感器电流的所述信号相关联的值与所述一或多个定时标准之间的关系。
19.根据权利要求16所述的方法，其中确定与表示所述电力转换器的所述电感器电流的所述信号相关联的一或多个定时标准包括确定表示所述电力转换器的所述电感器电流的所述信号是否已经超过关于所述电力转换器的操作区域的一或多个阈值。
20.根据权利要求16所述的方法，其进一步包括根据一或多个所生成的控制信号控制所述电力转换器。
CN201880072520.XA 2017-12-08 2018-12-10 降压-升压电力转换器控制器 Pending CN111316547A (zh)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201762596556P 2017-12-08 2017-12-08
US62/596,556 2017-12-08
US16/158,944 US10931198B2 (en) 2017-12-08 2018-10-12 Buck-boost power converter controller
US16/158,944 2018-10-12
PCT/US2018/064761 WO2019113588A1 (en) 2017-12-08 2018-12-10 Buck-boost power converter controller

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN111316547A true CN111316547A (zh) 2020-06-19

Family

ID=66696477

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201880072520.XA Pending CN111316547A (zh) 2017-12-08 2018-12-10 降压-升压电力转换器控制器

Country Status (4)

Country Link
US (1) US10931198B2 (zh)
EP (1) EP3721540A4 (zh)
CN (1) CN111316547A (zh)
WO (1) WO2019113588A1 (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10622898B1 (en) * 2018-12-28 2020-04-14 Intel Corporation Voltage regulator control systems and methods
CN111261956B (zh) * 2020-01-16 2023-02-03 昂宝电子（上海）有限公司 用于低电流检测的系统和方法

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080278123A1 (en) * 2007-03-30 2008-11-13 Intersil Americas Inc. Switching regulator circuit, system, and method for providing input current measurement without a dedicated input current sense element
EP2378649A2 (en) * 2010-04-19 2011-10-19 Linear Technology Corporation Switching scheme for step up-step down converters using fixed frequency current-mode control
US20120032658A1 (en) * 2009-08-24 2012-02-09 Micrel, Inc. Buck-Boost Converter Using Timers for Mode Transition Control
US20120146602A1 (en) * 2010-12-09 2012-06-14 Richtek Technology Corporation Control circuit and method for a buck-boost switching converter
US20120194143A1 (en) * 2007-05-02 2012-08-02 John Laurence Melanson Switch-Mode Converter Operating in a Hybrid Discontinuous Conduction Mode (DCM)/Continuous Conduction Mode (CCM) That Uses Double or More Pulses in a Switching Period
CN104660041A (zh) * 2013-11-22 2015-05-27 德州仪器公司 低损耗增压及减压电压转换器
US20170288550A1 (en) * 2016-03-29 2017-10-05 Semiconductor Components Industries, Llc Ultrasonic control system and method for a buck-boost power converter

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7394231B2 (en) * 2005-02-08 2008-07-01 Linear Technology Corporation Current-mode control for switched step up-step down regulators
US7176667B2 (en) * 2005-06-20 2007-02-13 Aimtron Technology Corp. Buck-boost voltage converter
GB2454008B (en) * 2007-10-25 2012-05-02 Converteam Technology Ltd A rotor or a stator for a superconducting electrical machine
TW201034363A (en) * 2009-03-13 2010-09-16 Richtek Technology Corp Buck-boost power converter and its control method
US8896279B2 (en) * 2010-01-29 2014-11-25 Intersil Americals LLC Multi-phase non-inverting buck boost voltage converter
TWI463778B (zh) * 2011-04-29 2014-12-01 Energy Pass Inc 電流模式直流轉換器及其直流轉換方法
CN104115385B (zh) 2012-01-06 2017-07-21 飞利浦照明控股有限公司 具有分离降压和升压转换电路的功率转换器
US9041363B2 (en) * 2012-09-21 2015-05-26 Analog Devices Global Windowless H-bridge buck-boost switching converter
US9088211B2 (en) * 2013-02-14 2015-07-21 Texas Instruments Incorporated Buck-boost converter with buck-boost transition switching control
US9660533B2 (en) * 2014-02-10 2017-05-23 Texas Instruments Incorporated Buck-boost converter with smooth transition circuits and methods
US9991791B2 (en) * 2015-03-30 2018-06-05 Infineon Technologies Austria Ag System and method for a switched-mode power supply
US9698674B1 (en) * 2015-12-30 2017-07-04 Silicon Laboratories Inc. Timing based approach for efficient switched mode power conversion
US10038382B2 (en) * 2016-01-19 2018-07-31 Intersil Americas LLC Current mode 3-state buck-boost PWM control architecture
US11264902B2 (en) * 2016-03-02 2022-03-01 Analog Devices International Unlimited Company Inductor current based mode control for buck-boost converters
US10256720B2 (en) * 2017-03-31 2019-04-09 Dialog Semiconductor (Uk) Limited Buck-boost converter using hysteretic control
US10594212B2 (en) * 2017-05-26 2020-03-17 Dialog Semiconductor (Uk) Limited PFM efficiency optimizer for fast load transient response

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080278123A1 (en) * 2007-03-30 2008-11-13 Intersil Americas Inc. Switching regulator circuit, system, and method for providing input current measurement without a dedicated input current sense element
US20120194143A1 (en) * 2007-05-02 2012-08-02 John Laurence Melanson Switch-Mode Converter Operating in a Hybrid Discontinuous Conduction Mode (DCM)/Continuous Conduction Mode (CCM) That Uses Double or More Pulses in a Switching Period
US20120032658A1 (en) * 2009-08-24 2012-02-09 Micrel, Inc. Buck-Boost Converter Using Timers for Mode Transition Control
EP2378649A2 (en) * 2010-04-19 2011-10-19 Linear Technology Corporation Switching scheme for step up-step down converters using fixed frequency current-mode control
US20120146602A1 (en) * 2010-12-09 2012-06-14 Richtek Technology Corporation Control circuit and method for a buck-boost switching converter
CN104660041A (zh) * 2013-11-22 2015-05-27 德州仪器公司 低损耗增压及减压电压转换器
US20170288550A1 (en) * 2016-03-29 2017-10-05 Semiconductor Components Industries, Llc Ultrasonic control system and method for a buck-boost power converter

Also Published As

Publication number Publication date
EP3721540A4 (en) 2020-12-30
EP3721540A1 (en) 2020-10-14
WO2019113588A1 (en) 2019-06-13
US10931198B2 (en) 2021-02-23
US20190181759A1 (en) 2019-06-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8803500B2 (en) PFM SMPS with quick sudden load change response
US8310219B2 (en) DC-DC converter with a PWM mode and a continuously on mode
JP6001570B2 (ja) 降圧コンバータにおけるｐｗｍ動作とｐｆｍ動作のスイッチング制御
US6307360B1 (en) Switching regulator DC/DC converter, and LSI system provided with switching regulator
EP1727264A1 (en) Power supply apparatus
EP2136462A1 (en) DC-DC Converter
US20120105031A1 (en) Switching power-supply unit
JP2014023269A (ja) 半導体集積回路およびその動作方法
EP3376833B1 (en) Drive circuit and light emitting device
CN107872155B (zh) 用于直流-直流转换器的以pfm模式的扩频的实施
US9479059B2 (en) Voltage converter for first and second modes of operation
CN106558979B (zh) 半导体装置
US8519689B2 (en) Switching regulator
US10644595B2 (en) Power converter controller
JP6875873B2 (ja) Ｄｃ／ｄｃコンバータおよびその制御回路、車載電装機器
CN111279599B (zh) 用于功率转换器控制器的计时器
CN111316547A (zh) 降压-升压电力转换器控制器
JP2010183723A (ja) Ｄｃ−ｄｃコンバータおよびスイッチング制御回路
CN113841326B (zh) 具有多个驱动级的开关转换器及相关模式
JP2012029415A (ja) Ｄｃ−ｄｃコンバータおよびスイッチング制御回路
JP2009038894A (ja) 電源制御回路
US20200212805A1 (en) Fixed frequency buck-boost power converter control
KR101414712B1 (ko) Dc-dc 컨버터 시스템
JP2022154921A (ja) スイッチング電源回路
JP2023145020A (ja) スイッチング電源装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination