CN114765418A - 具有旁通模式的升降压切换式电源电路及其控制方法 - Google Patents

具有旁通模式的升降压切换式电源电路及其控制方法 Download PDF

Info

Publication number
CN114765418A
CN114765418A CN202110993878.XA CN202110993878A CN114765418A CN 114765418 A CN114765418 A CN 114765418A CN 202110993878 A CN202110993878 A CN 202110993878A CN 114765418 A CN114765418 A CN 114765418A
Authority
CN
China
Prior art keywords
voltage
reference voltage
buck
input
difference
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
CN202110993878.XA
Other languages
English (en)
Inventor
杨世杰
涂建宇
麦永彦
尤宝勲
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.)
Richtek Technology Corp
Original Assignee
Richtek Technology Corp
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 Richtek Technology Corp filed Critical Richtek Technology Corp
Publication of CN114765418A publication Critical patent/CN114765418A/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

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)
  • Control Of Eletrric Generators (AREA)

Abstract

一种具有旁通模式的升降压切换式电源电路及其控制方法。该升降压切换式电源电路包括：功率开关电路，其包括输入开关单元及输出开关单元，用以分别切换电感的二端而进行升降压转换；至少一低压差稳压器，与输出开关单元中的至少一输出上桥开关对应耦接，以将至少一低压差电压对应转换为至少一输出电压；及旁通控制电路，用以根据输入电压与对应的低压差电压间的一转换电压差产生一旁通控制信号；其中旁通控制信号于对应的转换电压差低于参考电压时，控制对应的旁通开关以将输入电压与对应的低压差节点电连接。

Description

具有旁通模式的升降压切换式电源电路及其控制方法
技术领域
本发明涉及升降压切换式电源电路，特别涉及具有旁通模式的升降压切换式电源电路。本发明还涉及升降压切换式电源电路的控制方法。
背景技术
请参阅图1，其显示一已知的单输入多输出升降压切换式电源转换器。此已知的单输入多输出升降压切换式电源转换器的低压差电压VINLDO[1]、VINLDO[2]及VINLDO[3]经由对应的低压差稳压器分别对应转换为一输出电压VOUT[1]、VOUT[2]及VOUT[3]。当输入电压VIN与低压差电压VINLDO[1]、VINLDO[2]及VINLDO[3]相近时，单输入多输出升降压切换式电源转换器的切换损耗相对提高，因而导致整体的电源转换效率低落。
有鉴于此，本发明即针对上述现有技术的不足，提出一种可于输入电压与低压差电压相近时，以旁通模式降低切换损耗，以提升效率的升降压切换式电源电路。
发明内容
于一观点中，本发明提供一种升降压切换式电源电路，用以将一输入电压，转换为至少一输出电压，其包括：一功率开关电路，包括一输入开关单元以及一输出开关单元，其中该输入开关单元用以将一电感的一第一端切换于该输入电压与一接地电位，该输出开关单元用以将该电感的一第二端切换于至少一低压差节点与该接地电位，以将该输入电压，于该至少一低压差节点转换为对应的至少一低压差电压，且该至少一低压差节点与该输出开关单元中的至少一输出上桥开关对应耦接；至少一低压差稳压器(low dropoutregulator，LDO)，与该至少一输出上桥开关对应耦接，以将该至少一低压差电压对应转换为该至少一输出电压；一旁通(bypass)控制电路，用以根据该输入电压与对应的该低压差电压间的一转换电压差，产生一旁通控制信号；以及一旁通切换电路，其中该旁通控制信号于对应的该转换电压差低于一参考电压时，控制该旁通切换电路，以将该输入电压与对应的该低压差节点电连接，使得该升降压切换式电源电路操作于一旁通模式。
于一实施例中，该旁通切换电路包括对应的该输出上桥开关与该输入开关单元中的一输入上桥开关，该旁通控制电路于对应的该转换电压差低于该参考电压时，产生对应的该旁通控制信号控制对应的该输出上桥开关与该输入上桥开关都为导通，以将该输入电压与对应的该低压差节点经由该电感电连接。
于一实施例中，该旁通切换电路包括至少一旁通开关，该至少一旁通开关直接电连接于该输入电压与对应的该低压差节点之间，以于对应的该转换电压差低于该参考电压时，控制对应的该旁通开关为导通，以将该输入电压与对应的该低压差节点直接电连接。
于一实施例中，该转换电压差为该输入电压与对应的该低压差电压的差值的绝对值。
于一实施例中，该参考电压包括一第一参考电压及一第二参考电压，其中当对应的该低压差电压减去该输入电压的差值低于该第一参考电压，且该输入电压减去对应的该低压差电压的差值低于该第二参考电压时，对应的该旁通控制信号被使能，其中该第一参考电压及该第二参考电压具有以下关系之一：(1)该第一参考电压等于该第二参考电压，且该第一参考电压及该第二参考电压都不为零；(2)该第一参考电压等于零，该第二参考电压不为零；(3)该第二参考电压等于零，该第一参考电压不为零；或者(4)该第一参考电压不等于该第二参考电压，且该第一参考电压及该第二参考电压都不为零。
于一实施例中，该旁通控制电路包括：一阈值控制电路，用以根据该参考电压，而产生一上限阈值及一下限阈值；以及一比较电路，用以比较一待比较信号与该上限阈值及该下限阈值，当该待比较信号介于该上限阈值及该下限阈值之间时，使能对应的该旁通控制信号，以将该输入电压与对应的该低压差节点电连接，其中该待比较信号、该上限阈值及该下限阈值具有下列关系之一：(1)该待比较信号为对应的该转换电压差，该上限阈值为该第一参考电压，该下限阈值为该第二参考电压；(2)该待比较信号为对应的该低压差电压，该上限阈值为该输入电压及该第一参考电压的和，该下限阈值为该输入电压及该第二参考电压的差；(3)该待比较信号为该输入电压，该上限阈值为对应的该低压差电压及该第二参考电压的和，该下限阈值为对应的该低压差电压及该第一参考电压的差。
于一实施例中，该输入开关单元包括：一输入上桥开关，耦接于该输入电压与该电感的该第一端之间；以及一输入下桥开关或一输入下桥二极管，耦接于该接地电位与该电感的该第一端之间；其中该输入上桥开关，以及该输入下桥开关或该输入下桥二极管，用以切换该电感的该第一端于该输入电压与该接地电位之间。
于一实施例中，该输出开关单元包括：一输出下桥开关，耦接于该接地电位与该电感的该第二端之间；以及该至少一输出上桥开关，分别对应耦接于该至少一低压差节点与该电感的该第二端之间；其中该输出下桥开关以及该至少一输出上桥开关，用以将该电感的该第二端切换于该至少一低压差节点与该接地电位，由此于该至少一低压差节点产生对应的该至少一低压差电压。
于一实施例中，该升降压切换式电源电路，于对应的该转换电压差不低于该参考电压时，还根据该输入电压与对应的该低压差电压，分别操作于一降压(buck)模式与一升压(boost)模式。
于一实施例中，该升降压切换式电源电路，于对应的该低压差电压减去该输入电压的差值不低于该第一参考电压时，操作于该升压模式，并于该输入电压减去对应的该低压差电压的差值不低于该第二参考电压时，操作于该降压模式。
于一实施例中，该升降压切换式电源电路，于对应的该转换电压差不低于该参考电压时，根据该输入电压与对应的该低压差电压，还操作于一升降压(buck boost)模式。
于一实施例中，该转换电压差由大而小，根据以下之一的顺序而操作于对应的模式：(1)该升压模式、该升降压模式、该旁通模式、该降压模式；(2)该升压模式、该旁通模式、该升降压模式、该降压模式；(3)该升压模式、该升降压模式、该旁通模式、该升降压模式、该降压模式。
于一实施例中，至少一该低压差稳压器为一负压产生电路，其中该负压产生电路包括：一负电荷泵浦，耦接于对应的该低压差节点，用以将对应的该低压差电压转换为一负低压差电压；以及至少一负低压差稳压器，耦接于该负电荷泵浦，用以将该负低压差电压转换为对应的至少一负输出电压。
于另一观点中，本发明提供一种用以控制一升降压切换式电源电路的控制方法，用以将一输入电压，转换为至少一输出电压，该升降压切换式电源电路包括一功率开关电路，该功率开关电路包括一输入开关单元以及一输出开关单元，其中该输入开关单元用以将一电感的一第一端切换于该输入电压与一接地电位，该输出开关单元用以将该电感的一第二端切换于至少一低压差节点与该接地电位，以将该输入电压，于该至少一低压差节点转换为对应的至少一低压差电压，且该至少一低压差节点与该输出开关单元中的至少一输出上桥开关对应耦接；该控制方法包括：以至少一低压差稳压器，将该至少一低压差电压对应转换为该至少一输出电压；根据该输入电压与对应的该低压差电压间的一转换电压差，产生一旁通控制信号；以及于对应的该转换电压差低于一参考电压时，该旁通控制信号控制将该输入电压与对应的该低压差节点电连接，使得该升降压切换式电源电路操作于一旁通模式。
于一实施例中，该旁通控制信号于对应的该转换电压差低于该参考电压时，控制对应的该输出上桥开关与该输入上桥开关都为导通，以将该输入电压与对应的该低压差节点经由该电感电连接。
于一实施例中，于对应的该转换电压差低于该参考电压时，控制至少一旁通开关中的对应的该旁通开关为导通，以将该输入电压与对应的该低压差节点直接电连接，其中该至少一旁通开关直接电连接于该输入电压与对应的该低压差节点之间。
于一实施例中，该转换电压差为该输入电压与对应的该低压差电压的差值的绝对值。
于一实施例中，该参考电压包括一第一参考电压及一第二参考电压，其中当该低压差电压减去该输入电压的差值低于该第一参考电压，且该输入电压减去该低压差电压的差值低于该第二参考电压时，对应的该旁通控制信号被使能，其中该第一参考电压及该第二参考电压具有以下关系之一：(1)该第一参考电压等于该第二参考电压，且该第一参考电压及该第二参考电压都不为零；(2)该第一参考电压等于零，该第二参考电压不为零；(3)该第二参考电压等于零，该第一参考电压不为零；或者(4)该第一参考电压不等于该第二参考电压，且该第一参考电压及该第二参考电压都不为零。
于一实施例中，该产生该旁通控制信号的步骤包括：根据该参考电压，而产生一上限阈值及一下限阈值；以及比较一待比较信号与该上限阈值及该下限阈值，当该待比较信号介于该上限阈值及该下限阈值之间时，使能对应的该旁通控制信号，以将该输入电压与对应的该低压差节点电连接，其中该待比较信号、该上限阈值及该下限阈值具有下列关系之一：(1)该待比较信号为对应的该转换电压差，该上限阈值为该第一参考电压，该下限阈值为该第二参考电压；(2)该待比较信号为对应的该低压差电压，该上限阈值为该输入电压及该第一参考电压的和，该下限阈值为该输入电压及该第二参考电压的差；(3)该待比较信号为该输入电压，该上限阈值为对应的该低压差电压及该第二参考电压的和，该下限阈值为对应的该低压差电压及该第一参考电压的差。
于一实施例中，该升降压切换式电源电路于对应的该转换电压差不低于该参考电压时，还根据该输入电压与对应的该低压差电压，分别操作于一降压(buck)模式与一升压(boost)模式。
于一实施例中，于对应的该低压差电压减去该输入电压的差值不低于该第一参考电压时，控制该升降压切换式电源电路操作于该升压模式，并于该输入电压减去对应的该低压差电压的差值不低于该第二参考电压时，控制该升降压切换式电源电路操作于该降压模式。
于一实施例中，于对应的该转换电压差不低于该参考电压时，根据该输入电压与对应的该低压差电压，将该升降压切换式电源电路还操作于一升降压(buck boost)模式。
于一实施例中，该转换电压差由大而小，根据以下之一的顺序而将该升降压切换式电源电路操作于对应的模式：(1)该升压模式、该升降压模式、该旁通模式、该降压模式；(2)该升压模式、该旁通模式、该升降压模式、该降压模式；(3)该升压模式、该升降压模式、该旁通模式、该升降压模式、该降压模式。
于一实施例中，本发明的用以控制一升降压切换式电源电路的控制方法还包含：将对应的该低压差电压转换为一负低压差电压；以及将该负低压差电压转换为对应的该至少一负输出电压。
本发明的一优点为本发明可于输入电压与低压差电压相近时具有较高的效率及较低的切换损耗。
本发明的另一优点为本发明因将输入电压直接旁通至低压差稳压器的输入端而可获得更多的低压差稳压器的压降空间。
本发明的又一优点为本发明可节省旁通开关的布局面积。
以下通过具体实施例详加说明，会更容易了解本发明的目的、技术内容、特点及其所实现的效果。
附图说明
图1是显示一已知的单输入多输出升降压切换式电源转换器的示意图。
图2是根据本发明的一实施例显示一升降压切换式电源电路的电路示意图。
图3A是根据本发明的另一实施例显示一升降压切换式电源电路的电路示意图。
图3B是根据本发明的一实施例显示升降压切换式电源电路的旁通控制电路中的信号的对照表。
图3C是根据本发明的再一实施例显示一升降压切换式电源电路的电路示意图。
图3D是根据本发明的一实施例显示图3A及图3C的升降压切换式电源电路的旁通控制电路的另一实施例的电路示意图。
图4是根据本发明的一实施例显示升降压切换式电源电路的操作模式特性图。
图5是显示图3A的电路的信号波形示意图。
图6是根据本发明的又一实施例显示一升降压切换式电源电路的电路示意图。
图7是根据本发明的再一实施例显示一升降压切换式电源电路的电路示意图。
图8是根据本发明的又一实施例显示一升降压切换式电源电路的电路示意图。
图9是根据本发明的再一实施例显示一升降压切换式电源电路的电路示意图。
图10是根据本发明的又一实施例显示一升降压切换式电源电路的电路示意图。
图11是根据本发明的再一实施例显示一升降压切换式电源电路的电路示意图。
图12A是根据本发明的一实施例显示升降压切换式电源电路的操作模式特性图。
图12B是根据本发明的另一实施例显示升降压切换式电源电路的操作模式特性图。
图12C是根据本发明的又一实施例显示升降压切换式电源电路的操作模式特性图。
图13是根据本发明的一实施例显示图3C的电路以图12A的操作模式操作时的信号波形示意图。
图14是根据本发明的再一实施例显示一升降压切换式电源电路的控制方法。
图15是根据本发明的又一实施例显示一升降压切换式电源电路的控制方法。
图中符号说明
10，20，30，40，50，60，70，80，90：升降压切换式电源电路100：升降压切换式电源电路的控制方法
101，201，301，401，501，601，701，801，901：功率开关电路1001，10011，10012，1002，1003，10031a，10031b：步骤1011，2011，3011，4011，5011，6011，7011，8011，9011：输入开关单元
1012，2012，3012，4012，5012，6012，7012，8012，9012：输出开关单元
102[1:n]，202[1]～202[n]，302[1]～302[n]，402[1]，402[2]，502[1]，502[2]，602[1]，602[2]，702，902[1]：低压差稳压器
103，203，203’，303，403，503，603，703，803，903：旁通控制电路
104[1:n]，204[1:n]，304[1:n]，404[1:n]，504[1:n]，604[1:n]，704，804，904：低压差节点
2031[k]，3031[k]：阈值控制电路
2032[k]，2032’a[k]，2032’b[k]，3032[k]：比较电路
2033a[k]，2033b[k]，3033a[k]，3033b[k]：开关
2034’[k]：与非门
305，405，505，605，705，805，905：转换控制电路
402[n]，502[n-x+1]，502[n]，602[n]，802，902[2]：负压产生电路
406，506[1]～506[x]，606，806，906：负电荷泵浦
407，507[1]～507[x]，607[1]～607[x]，807，907：负低压差稳压器
408，508，608，708，808，908：旁通切换电路
A：输入上桥开关
B：输入下桥开关
C：输出下桥开关
CPOL[k]，CPOU[k]：比较结果
Cs1[k]，Cs2[k]：控制信号
D[1:n]，D[1]～D[n]：输出上桥开关
E[1:n]，E[1]～E[n]：旁通开关
L：电感
LX1：第一端
LX2：第二端
NVINLDO，NVINLDO[1]～NVINLDO[x]：负低压差电压
NVOUT，NVOUT[1]～NVOUT[x]：负输出电压
VA，VB，VC，VD[1:n]：控制信号
VE[1:n]，VE[k]，VE[1]，VE[2]～VE[n]：旁通控制信号
VIN：输入电压
VIN_S：输入电压感测信号
VINLDO，VINLDO[1:n]，VINLDO[1]，VINLDO[2]，VINLDO[3]，VINLDO[n-x+1]，VINLDO[n]：低压差电压
VINLDO[1:n]_S，VINLDO[k]_S：低压差电压感测信号
Vref1：第一参考电压
Vref2：第二参考电压
VTC，VTC[k]：待比较信号
VthL，VthL[k]：下限阈值
VthM1：第一中介阈值
VthM2：第二中介阈值
VthU，VthU[k]：上限阈值
VOUT[1:n]，VOUT[1]，VOUT[2]，VOUT[3]：输出电压
具体实施方式
发明中的附图均属示意，主要意在表示各电路间的耦接关系，以及各信号波形之间的关系，至于电路、信号波形与频率则并未依照比例绘制。
图2是根据本发明的一实施例显示一升降压切换式电源电路的电路示意图。本发明的升降压切换式电源电路10包含功率开关电路101、低压差稳压器102[1:n]、旁通切换电路105以及旁通控制电路103。其中n为大于或等于1的正整数。
功率开关电路101包括输入开关单元1011以及输出开关单元1012，其中输入开关单元1011用以将电感L的第一端(例如图2中所示的LX1)切换于输入电压VIN与接地电位，输出开关单元1012用以将电感L的第二端(例如图2中所示的LX2)切换于低压差节点104[1:n]与接地电位。低压差节点104[1:n]分别具有对应的低压差电压VINLDO[1:n]。就一观点而言，功率开关电路101与电感L共同形成一升降压切换式电源电路，用以将输入电压VIN转换为低压差电压VINLDO[1:n]，其中输入电压VIN可大于、等于或小于低压差电压VINLDO[1:n]。
请继续参阅图2，至少一低压差稳压器(low dropout regulator，LDO)102[1:n]与该输出开关单元1012耦接，用以分别将低压差电压VINLDO[1:n]对应转换为输出电压VOUT[1:n]。旁通控制电路103用以根据输入电压VIN与对应的低压差电压VINLDO[1:n]之间的转换电压差，产生旁通控制信号VE[1:n]，其中转换电压差是指输入电压VIN与对应的低压差电压VINLDO[1:n]对应的差值。其中旁通控制信号VE[1:n]于对应的转换电压差低于参考电压时，控制旁通切换电路105，以分别将输入电压VIN与对应的该低压差节点104[1:n]电连接，使得该升降压切换式电源电路操作于一旁通模式。
请同时参阅图4，图4是根据本发明的一实施例显示升降压切换式电源电路的操作模式特性图。在一实施例中，本发明的升降压切换式电源电路可操作于旁通(bypass)模式。本发明的升降压切换式电源电路于该转换电压差低于参考电压，操作于旁通模式。
以图4为例，上述参考电压可包括第一参考电压Vref1及第二参考电压Vref2，本实施例中，当VINLDO-VIN<Vref1，且VIN-VINLDO<Vref2时，操作于旁通模式。
请继续参阅图2，在一实施例中，如图2所示，旁通切换电路105包括旁通开关E[1:n]，旁通控制信号VE[1:n]于对应的转换电压差低于参考电压时，分别控制对应的旁通开关E[1:n]，以将输入电压VIN与对应的低压差节点104[1:n]电连接。于图2所示的实施例中，旁通开关E[1:n]直接电连接于输入电压VIN与对应的低压差节点104[1:n]之间，以于对应的该转换电压差低于该参考电压时，控制对应的旁通开关E[1:n]，以将输入电压VIN与对应的低压差节点104[1:n]直接电连接。于一实施例中，上述转换电压差为输入电压VIN与对应的低压差电压VINLDO[1:n]的差值的绝对值。
图3A是根据本发明的另一实施例显示一单输入、至少一输出的升降压切换式电源电路的电路示意图。本实施例中的电感L、功率开关电路201、低压差稳压器202[1:n]、旁通开关E[1:n]类似于图2的电感L、功率开关电路101、低压差稳压器102[1:n]、旁通开关E[1:n]，故省略其叙述。如图3A所示，输入开关单元2011包括一输入上桥开关A以及一输入下桥开关B(或者，在一实施例中，也可为一输入下桥二极管)。输入上桥开关A耦接于输入电压VIN与电感L的第一端LX1之间，而输入下桥开关B耦接于接地电位与电感L的第一端LX1之间。控制信号VA及VB，用以控制输入上桥开关A，或控制输入上桥开关A以及输入下桥开关B，以切换电感L的第一端LX1于输入电压VIN与接地电位之间。输出开关单元2012包括一输出下桥开关C以及至少一输出上桥开关D[1:n]。输出下桥开关C耦接于接地电位与电感L的第二端LX2之间，而输出上桥开关D[1:n]分别对应耦接于低压差电压VINLDO[1:n]与电感L的第二端LX2之间。控制信号VC及VD[1:n]，用以控制输出下桥开关C以及输出上桥开关D[1:n]，以将电感L的第二端LX2切换于对应的低压差电压VINLDO[1:n]与接地电位，由此将输入电压VIN转换为对应的低压差电压VINLDO[1:n]。其中低压差节点204[1:n]与输出开关单元2012中的输出上桥开关D[1:n]对应耦接。其中n为大于或等于1的正整数。
如图3A所示，旁通控制电路203包括一阈值控制电路2031[k]以及一比较电路2032[k]。阈值控制电路2031[k]用以根据参考电压产生一上限阈值VthU[k]及一下限阈值VthL[k]以及多个控制信号Cs1[k]、Cs2[k]。多个控制信号Cs1[k]、Cs2[k]用以分别控制开关2033a[k]及2033b[k]，以分别使下限阈值VthL[k]及上限阈值VthU[k]输入至比较电路2032[k]。比较电路2032[k]用以比较一待比较信号VTC[k]与上限阈值VthU[k]及下限阈值VthL[k]。当待比较信号VTC[k]介于上限阈值VthU[k]及下限阈值VthL[k]之间时，使能旁通控制信号VE[k]，而导通旁通开关E[k]，进入旁通模式(Bypass mode)，以将输入电压VIN与对应的低压差节点204[k]电连接。应注意的是，于图3A所示的实施例中，于n大于1的实施例中，n个通道中可以仅有其中一个或以上的通道进入旁通模式，其他通道则仍维持正常操作模式例如升压模式或降压模式。需说明的是，前述的序号k为1～n中的任一。此外，应注意的是，本发明的升降压切换式电源电路20的旁通控制电路203并不限于图3A所示的架构，也可使用其他任何可行的架构，图3A所示的架构仅用以说明本发明，并非用以限制本发明的范围。
图3B是根据本发明的一实施例的升降压切换式电源电路的旁通控制电路中的信号的对照表，其列出了待比较信号VTC[k]、上限阈值VthU[k]及下限阈值VthL[k]的实施例。于一实施例中，待比较信号VTC[k]、上限阈值VthU[k]及下限阈值VthL[k]具有下列关系之一：(1)待比较信号VTC[k]为该转换电压差VINLDO[k]-VIN，上限阈值VthU[k]为第一参考电压Vref1，下限阈值VthL[k]为第二参考电压Vref2；(2)待比较信号VTC[k]为低压差电压VINLDO[k]，上限阈值VthU[k]为输入电压VIN及该第一参考电压Vref1的和，下限阈值VthL[k]为输入电压VIN及该第二参考电压Vref2的差；(3)待比较信号VTC[k]为输入电压VIN，上限阈值VthU[k]为低压差电压VINLDO[k]及该第二参考电压Vref2的和，下限阈值VthL[k]为低压差电压VINLDO[k]及该第一参考电压Vref1的差。
详言之，于一实施例中，当待比较信号VTC[k]为输入电压感测信号VIN_S时，上限阈值VthU[k]为低压差电压感测信号VINLDO[k]_S加上第二参考电压Vref2的值，下限阈值VthL[k]为低压差电压感测信号VINLDO[k]_S减去第一参考电压Vref1的值。于另一实施例中，当待比较信号VTC[k]为低压差电压感测信号VINLDO[k]_S时，上限阈值VthU[k]为输入电压感测信号VIN_S加上第一参考电压Vref1的值，下限阈值VthL[k]为输入电压感测信号VIN_S减去第二参考电压Vref2的值。于又一实施例中，当待比较信号VTC[k]为低压差电压感测信号VINLDO[k]_S减去输入电压感测信号VIN_S的值时，上限阈值VthU[k]为第一参考电压Vref1，下限阈值VthL[k]为第二参考电压Vref2。其中输入电压感测信号VIN_S为输入电压VIN对应的感测信号，低压差电压感测信号VINLDO[k]_S为低压差电压VINLDO[k]对应的感测信号。
图3C是根据本发明的再一实施例显示一升降压切换式电源电路的电路示意图。本实施例中的电感L、功率开关电路301、低压差稳压器302[1:n]类似于图2的电感L、功率开关电路101、低压差稳压器102[1:n]，本实施例的输入开关单元3011、输出开关单元3012、旁通控制电路303类似于图3A的输入开关单元2011、输出开关单元2012、旁通控制电路203，故省略其叙述。本实施例与图3A的实施例的不同在于本实施例的旁通模式将输入上桥开关A及输出上桥开关D[1:n]控制为导通，亦即本实施例中的旁通切换电路308包括对应的输出上桥开关D[1:n]与输入开关单元中的一输入上桥开关A，故本实施例不需要额外的旁通开关，可节省额外的旁通开关的布局(layout)面积。旁通控制电路303于转换电压差低于参考电压时，产生旁通控制信号VE[1:n]至转换控制电路305。转换控制电路305根据旁通控制信号VE[1:n]产生控制信号VA、VB、VC及VD[1:n]，以控制对应的输出上桥开关D[1:n]与输入上桥开关A，以将输入电压VIN与对应的低压差节点304[1:n]经由电感L电连接。在一实施例中，转换控制电路305也于其他模式(如降压模式或升压模式)时，用以控制前述的开关，以进行对应的电源转换。应注意的是，本实施例中的旁通模式是所有n个通道均同时进入旁通模式。应注意的是，本发明的升降压切换式电源电路30的旁通控制电路303并不限于图3C所示的架构，也可使用其他任何可行的架构，图3C所示的架构仅用以说明本发明，并非用以限制本发明的范围。其中n为大于或等于1的正整数。
图3D是根据本发明的一实施例显示图3A及图3C的升降压切换式电源电路的旁通控制电路的另一实施例的电路示意图。本实施例的待比较信号VTC[k]、上限阈值VthU[k]及下限阈值VthL[k]也可使用图3B所列的实施例。旁通控制电路203’包括一阈值控制电路2031[k]以及比较电路2032’a[k]及2032’b[k]。阈值控制电路2031[k]用以根据参考电压产生一上限阈值VthU[k]及一下限阈值VthL[k]。比较电路2032’a[k]用以比较待比较信号VTC[k]与上限阈值VthU[k]，而产生比较结果CPOU[k]，比较电路2032’b[k]用以比较待比较信号VTC[k]及下限阈值VthL[k]，而产生比较结果CPOL[k]。当待比较信号VTC[k]小于上限阈值VthU[k]，且待比较信号VTC[k]大于下限阈值VthL[k]时，经由与非门2034’[k]使能旁通控制信号VE[k]，而进入旁通模式(Bypass mode)。
请继续参阅图4。在一实施例中，本发明的升降压切换式电源电路可操作于升压(boost)模式、旁通(bypass)模式或降压(buck)模式。本发明的升降压切换式电源电路于对应的该转换电压差低于参考电压时，操作于旁通模式，并于对应的该转换电压差不低于参考电压时，根据该输入电压VIN与对应的该低压差电压VINLDO，分别操作于一降压(buck)模式与一升压(boost)模式。
于一实施例中，上述参考电压可包括第一参考电压及第二参考电压。如图4所示，第一参考电压为Vref1，第二参考电压为Vref2，上限阈值为VthU，下限阈值为VthL。当低压差电压VINLDO[k]减去输入电压VIN的差值低于第一参考电压Vref1，且输入电压VIN减去低压差电压VINLDO[k]的差值低于第二参考电压Vref2时，旁通控制信号VE[k]被使能，使得本发明的升降压切换式电源电路操作于旁通模式。于一实施例中，本发明的升降压切换式电源电路于低压差电压VINLDO[k]减去输入电压VIN的差值不低于第一参考电压Vref1时，操作于升压模式，并于低压差电压VINLDO[k]减去输入电压VIN的差值不低于第二参考电压Vref2时，操作于降压模式。于一实施例中，第一参考电压Vref1及第二参考电压Vref2具有以下关系之一：(1)第一参考电压Vref1等于第二参考电压Vref2，且第一参考电压Vref1及第二参考电压Vref2都不为零；(2)第一参考电压Vref1等于零，第二参考电压Vref2不为零；(3)第二参考电压Vref2等于零，第一参考电压Vref1不为零；或者(4)第一参考电压Vref1不等于第二参考电压Vref2，且第一参考电压Vref1及第二参考电压Vref2都不为零。
图5是显示图3A的电路的信号波形示意图。输入电压VIN、低压差电压VINLDO[1]、VINLDO[2]、VINLDO[n]、旁通控制信号VE[1]、VE[2]、VE[n]如图5所示。应注意的是，图5是显示第一参考电压Vref1为零，第二参考电压Vref2不为零的实施例，然而其并非用以限制本发明的范围。如图5所示，可仅有一个或以上的通道进入旁通模式，其他通道则正常操作。
图6是根据本发明的又一实施例显示一升降压切换式电源电路的电路示意图。本实施例的功率开关电路401、输入开关单元4011、输出开关单元4012、低压差稳压器402[1]、402[2]、电感L、旁通控制电路403、转换控制电路405与旁通切换电路408类似于图3C的功率开关电路301、输入开关单元3011、输出开关单元3012、低压差稳压器302[1]～302[n]、电感L、旁通控制电路303、转换控制电路305与旁通切换电路308，故不赘述。本实施例的旁通控制电路403也可使用图3D的实施例，本实施例的旁通切换电路408也可使用图3A的实施例。本实施例与图3C的实施例的不同在于本实施例的升降压切换式电源电路40的一低压差稳压器对应为一负压产生电路402[n]，用以将低压差电压VINLDO[n]转换为一负输出电压NVOUT(对应于输出电压VOUT[n])，其中负压产生电路402[n]包含一负电荷泵浦406以及一负低压差稳压器407。负电荷泵浦406耦接于低压差节点404[n]，用以将低压差电压VINLDO[n]转换为一负低压差电压NVINLDO。负低压差稳压器407耦接于负电荷泵浦406，用以将负低压差电压NVINLDO转换为一负输出电压NVOUT。于本实施例中，n为大于或等于2的正整数。
图7是根据本发明的再一实施例显示一升降压切换式电源电路的电路示意图。本实施例的功率开关电路501、输入开关单元5011、输出开关单元5012、低压差稳压器502[1]、502[2]、电感L、旁通控制电路503、转换控制电路505与旁通切换电路508类似于图3C的功率开关电路301、输入开关单元3011、输出开关单元3012、低压差稳压器302[1]～302[n]、电感L、旁通控制电路303、转换控制电路305与旁通切换电路308，故不赘述。本实施例的旁通控制电路503也可使用图3D的实施例，本实施例的旁通切换电路508也可使用图3A的实施例。本实施例与图3C的实施例的不同在于本实施例的升降压切换式电源电路50中，部分的多个低压差稳压器对应为负压产生电路502[n-x+1]～502[n]，用以分别将低压差电压VINLDO[n-x+1]～VINLDO[n]转换为负输出电压NVOUT[1]～NVOUT[x](分别对应于输出电压VOUT[n-x+1]～VOUT[n])，负压产生电路502[n-x+1]～502[n]分别包括负电荷泵浦506[1]～506[x]以及多个负低压差稳压器507[1]～507[x]。多个负电荷泵浦506[1]～506[x]分别耦接于对应的低压差节点504[n-x+1]～504[n]，用以分别将对应的低压差电压VINLDO[n-x+1]～VINLDO[n]转换为对应的负低压差电压NVINLDO[1]～NVINLDO[x]。多个负低压差稳压器507[1]～507[x]分别对应耦接于多个负电荷泵浦506[1]～506[x]，用以分别将对应的负低压差电压NVINLDO[1]～NVINLDO[x]转换为对应的负输出电压NVOUT[1]～NVOUT[x]。其中x为大于等于1的正整数。于本实施例中，n为大于或等于3的正整数。
图8是根据本发明的又一实施例显示一升降压切换式电源电路的电路示意图。本实施例的功率开关电路601、输入开关单元6011、输出开关单元6012、低压差稳压器602[1]、602[2]、电感L、旁通控制电路603、转换控制电路605与旁通切换电路608类似于图3C的功率开关电路301、输入开关单元3011、输出开关单元3012、低压差稳压器302[1]～302[n]、电感L、旁通控制电路303、转换控制电路305与旁通切换电路308，故不赘述。本实施例的旁通控制电路603也可使用图3D的实施例，本实施例的旁通切换电路608也可使用图3A的实施例。本实施例与图3C的实施例的不同在于本实施例的升降压切换式电源电路60中的一低压差稳压器对应为负压产生电路602[n]，用以将低压差电压VINLDO[n]转换为至少一负输出电压NVOUT[1]～NVOUT[x](对应于输出电压VOUT[n])，负压产生电路602[n]包括一负电荷泵浦606以及至少一负低压差稳压器607[1]～607[x]。负电荷泵浦606耦接于低压差节点604[n]，用以将低压差电压VINLDO[n]转换为一负低压差电压NVINLDO。多个负低压差稳压器607[1]～607[x]分别耦接于负电荷泵浦606，用以分别将负低压差电压NVINLDO转换为对应的负输出电压NVOUT[1]～NVOUT[x]。于本实施例中，n为大于或等于2的正整数。
图9是根据本发明的再一实施例显示一升降压切换式电源电路的电路示意图。本实施例与图3C的不同在于，本实施例仅包括单一个输出上桥开关D及单一个低压差稳压器702。本实施例的输入开关单元7011、输出下桥开关C、低压差稳压器702、转换控制电路705类似于图3C的输入开关单元3011、输出下桥开关C、低压差稳压器302[1:n]、转换控制电路305，惟本实施例中n为1，故省略其详细叙述。本实施例的旁通控制电路703可使用图3C或图3D的实施例。旁通控制电路703产生旁通控制信号VE至转换控制电路705。转换控制电路705根据旁通控制信号VE产生控制信号VA、VB、VC及VD，以控制输出上桥开关D与输入上桥开关A，以将输入电压VIN与低压差节点704经由电感L电连接。
图10是根据本发明的又一实施例显示一升降压切换式电源电路的电路示意图。本实施例与图6的实施例的不同在于，本实施例仅包括单一个输出上桥开关D，且本实施例的单一低压差稳压器对应于一负压产生电路802。本实施例的输入开关单元8011、输出下桥开关C、转换控制电路805、旁通控制电路803、负压产生电路802、负电荷泵浦806、负低压差稳压器807类似于图6的输入开关单元4011、输出下桥开关C、转换控制电路405、旁通控制电路403、负压产生电路402[n]、负电荷泵浦406、负低压差稳压器407，故省略其详细叙述。本实施例的旁通控制电路803可使用图3C或图3D的实施例。旁通控制电路803产生旁通控制信号VE至转换控制电路805。转换控制电路805根据旁通控制信号VE产生控制信号VA、VB、VC及VD，以控制输出上桥开关D与输入上桥开关A，以将输入电压VIN与低压差节点804经由电感L电连接。
图11是根据本发明的再一实施例显示一升降压切换式电源电路的电路示意图。本实施例与图6的实施例的不同在于，本实施例仅包括单一个输出上桥开关D，且本实施例仅包括一低压差稳压器902[1]，及另一低压差稳压器(对应于负压产生电路902[2])。本实施例的旁通控制电路903可使用图3C或图3D的实施例。本实施例的输入开关单元9011、输出下桥开关C、转换控制电路905、旁通控制电路903、低压差稳压器902[1]、负压产生电路902[2]、负电荷泵浦906、负低压差稳压器907类似于图6的输入开关单元4011、输出下桥开关C、转换控制电路405、旁通控制电路403、低压差稳压器402[1]、负压产生电路402[n]、负电荷泵浦406、负低压差稳压器407，故省略其详细叙述。旁通控制电路903产生旁通控制信号VE至转换控制电路905。转换控制电路905根据旁通控制信号VE产生控制信号VA、VB、VC及VD，以控制输出上桥开关D与输入上桥开关A，以将输入电压VIN与低压差节点904经由电感L电连接。
图12A-图12C是根据本发明的数个实施例显示升降压切换式电源电路的操作模式特性图。应注意的是，图12A、图12B或图12C可适用于图3A、图3C、图6-图11中任一个实施例。同样地，图4也可适用于图3A、图3C、图6-图11中任一个实施例。如图12A所示，第一参考电压为Vref1，第二参考电压为Vref2，上限阈值为VthU，下限阈值为VthL，第一中介阈值为VthM1，第二中介阈值为VthM2。本实施例与图4的不同在于本实施例的升降压切换式电源电路于对应的该转换电压差不低于该参考电压时，根据该输入电压VIN与对应的该低压差电压VINLDO，还操作于一升降压(buck boost)模式。如图12A所示，转换电压差(以VINLDO-VIN为例)由大而小，根据以下的顺序而操作于对应的模式：升压模式、升降压模式、旁通模式、升降压模式、降压模式。
如图12B所示，第一参考电压为Vref1，第二参考电压为Vref2，上限阈值为VthU，下限阈值为VthL，第一中介阈值为VthM1。本实施例与图12A的不同在于本实施例仅在旁通模式的上方具有升降压(buck boost)模式。如图12B所示，转换电压差由大而小(以VINLDO-VIN为例)，根据以下的顺序而操作于对应的模式：升压模式、升降压模式、旁通模式、降压模式。
图12C是根据本发明的又一实施例显示升降压切换式电源电路的操作模式特性图。如图12C所示，第一参考电压为Vref1，第二参考电压为Vref2，上限阈值为VthU，下限阈值为VthL，第二中介阈值为VthM2。本实施例与图12A的不同在于本实施例只有在旁通模式的下方有升降压(buck boost)模式。如图12C所示，该转换电压差由大而小，根据以下之一的顺序而操作于对应的模式：升压模式、旁通模式、升降压模式、降压模式。
图13是根据本发明的一实施例显示图3C的电路以图12A的操作模式操作时的信号波形示意图。输入电压VIN、低压差电压VINLDO[k]、控制信号VA、VD[k]如图13所示。应注意的是，图13是显示第一参考电压Vref1为零，第二参考电压Vref2不为零的实施例，然而其并非用以限制本发明的范围。具体而言，于降压模式下，对应的输出上桥开关D[k]为恒导通，即如图中对应的控制信号VD[k]恒为高位准，输入上桥开关A则切换以进行降压转换。于升降压模式下，对应的输出上桥开关D[k]与输入上桥开关A都有切换以进行升降压转换。于旁通模式下，对应的输出上桥开关D[k]与输入上桥开关A都为恒导通，以使输入电压VIN与对应的低压差电压VINLDO[k]通过电感L而电连接。于升压模式下，输入上桥开关A为恒导通，对应的输出上桥开关D[k]则切换以进行升压转换。
图14是根据本发明的再一实施例显示一升降压切换式电源电路的控制方法。本发明的升降压切换式电源电路的控制方法100包含于步骤1001，以至少一低压差稳压器，与该至少一输出上桥开关对应耦接，而将该至少一低压差电压VINLDO对应转换为该至少一输出电压VOUT。之后，于步骤1002，根据该输入电压VIN与对应的该低压差电压VINLDO间的一转换电压差，产生一旁通控制信号。接续，于步骤1003，于对应的该转换电压差低于一参考电压时，该旁通控制信号控制将该输入电压VIN与对应的该低压差节点电连接。于一实施例中，步骤1003可包含步骤10031a或步骤10031b。于步骤10031a，该旁通控制信号于对应的该转换电压差低于该参考电压时，控制对应的该输出上桥开关与该输入上桥开关，以将该输入电压VIN与对应的该低压差节点经由一电感电连接。于步骤10031b，于对应的该转换电压差低于该参考电压时，控制至少一旁通开关中的对应的旁通开关为导通，以将该输入电压VIN与对应的该低压差节点直接电连接。
图15是根据本发明的又一实施例显示一升降压切换式电源电路的控制方法。于一实施例中，步骤1001可包含步骤10011及步骤10012。于步骤10011，根据参考电压，而产生一上限阈值VthU及一下限阈值VthL。于步骤10012，比较一待比较信号VTC与上限阈值VthU及下限阈值VthL，当待比较信号VTC介于上限阈值VthU及下限阈值VthL之间时，使能对应的旁通控制信号，以将输入电压VIN与对应的低压差节点电连接，其中待比较信号VTC、上限阈值VthU及下限阈值VthL具有下列关系之一：(1)待比较信号VTC为对应的转换电压差，上限阈值VthU为第一参考电压Vref1，下限阈值VthL为第二参考电压Vref2；(2)待比较信号VTC为对应的低压差电压VINLDO，上限阈值VthU为输入电压VIN及第一参考电压Vref1的和，下限阈值VthL为输入电压VIN及第二参考电压Vref2的差；(3)待比较信号VTC为输入电压VIN，上限阈值VthU为对应的低压差电压VINLDO及第二参考电压Vref2的和，下限阈值VthL为对应的低压差电压VINLDO及第一参考电压Vref1的差。
本发明如上所述提供了一种升降压切换式电源电路及其控制方法，其通过旁通模式可于输入电压与低压差电压相近时具有较低的切换损耗与较高的效率，且因输入电压直接旁通至低压差稳压器的输入端而可获得更多的低压差稳压器的压降空间。此外，本发明还可通过将输入上桥开关及输出上桥开关恒导通的旁通模式可节省旁通开关的布局面积。
以上已针对较佳实施例来说明本发明，但以上所述，仅为使本领域技术人员易于了解本发明的内容而已，并非用来限定本发明的最广的权利范围。所说明的各个实施例，并不限于单独应用，也可以组合应用，举例而言，两个或以上的实施例可以组合运用，而一实施例中的部分组成也可用以取代另一实施例中对应的组成部件。此外，在本发明的相同精神下，本领域技术人员可以想到各种等效变化以及各种组合，举例而言，本发明所称“根据某信号进行处理或运算或产生某输出结果”，不限于根据该信号的本身，也包含于必要时，将该信号进行电压电流转换、电流电压转换、及/或比例转换等，之后根据转换后的信号进行处理或运算产生某输出结果。由此可知，在本发明的相同精神下，本领域技术人员可以想到各种等效变化以及各种组合，其组合方式甚多，在此不一一列举说明。因此，本发明的范围应涵盖上述及其他所有等效变化。

Claims (24)

1.一种升降压切换式电源电路，用以将一输入电压，转换为至少一输出电压，其包含：
一功率开关电路，包括一输入开关单元以及一输出开关单元，其中该输入开关单元用以将一电感的一第一端切换于该输入电压与一接地电位，该输出开关单元用以将该电感的一第二端切换于至少一低压差节点与该接地电位，以将该输入电压，于该至少一低压差节点转换为对应的至少一低压差电压，且该至少一低压差节点与该输出开关单元中的至少一输出上桥开关对应耦接；
至少一低压差稳压器，与该至少一输出上桥开关对应耦接，以将该至少一低压差电压对应转换为该至少一输出电压；
一旁通控制电路，用以根据该输入电压与对应的该低压差电压间的一转换电压差，产生一旁通控制信号；以及
一旁通切换电路，其中该旁通控制信号于对应的该转换电压差低于一参考电压时，控制该旁通切换电路，以将该输入电压与对应的该低压差节点电连接，使得该升降压切换式电源电路操作于一旁通模式。
2.如权利要求1所述的升降压切换式电源电路，其中，该旁通切换电路包括对应的该输出上桥开关与该输入开关单元中的一输入上桥开关，该旁通控制电路于对应的该转换电压差低于该参考电压时，产生对应的该旁通控制信号控制对应的该输出上桥开关与该输入上桥开关都为导通，以将该输入电压与对应的该低压差节点经由该电感电连接。
3.如权利要求1所述的升降压切换式电源电路，其中，该旁通切换电路包括至少一旁通开关，该至少一旁通开关直接电连接于该输入电压与对应的该低压差节点之间，以于对应的该转换电压差低于该参考电压时，控制对应的该旁通开关为导通，以将该输入电压与对应的该低压差节点直接电连接。
4.如权利要求1所述的升降压切换式电源电路，其中，该转换电压差为该输入电压与对应的该低压差电压的差值的绝对值。
5.如权利要求1所述的升降压切换式电源电路，其中，该参考电压包括一第一参考电压及一第二参考电压，其中当对应的该低压差电压减去该输入电压的差值低于该第一参考电压，且该输入电压减去对应的该低压差电压的差值低于该第二参考电压时，对应的该旁通控制信号被使能，其中该第一参考电压及该第二参考电压具有以下关系之一：
(1)该第一参考电压等于该第二参考电压，且该第一参考电压及该第二参考电压都不为零；
(2)该第一参考电压等于零，该第二参考电压不为零；
(3)该第二参考电压等于零，该第一参考电压不为零；或者
(4)该第一参考电压不等于该第二参考电压，且该第一参考电压及该第二参考电压都不为零。
6.如权利要求5所述的升降压切换式电源电路，其中，该旁通控制电路包括：
一阈值控制电路，用以根据该参考电压，而产生一上限阈值及一下限阈值；以及
一比较电路，用以比较一待比较信号与该上限阈值及该下限阈值，当该待比较信号介于该上限阈值及该下限阈值之间时，使能对应的该旁通控制信号，以将该输入电压与对应的该低压差节点电连接，其中该待比较信号、该上限阈值及该下限阈值具有下列关系之一：
(1)该待比较信号为对应的该转换电压差，该上限阈值为该第一参考电压，该下限阈值为该第二参考电压；
(2)该待比较信号为对应的该低压差电压，该上限阈值为该输入电压及该第一参考电压的和，该下限阈值为该输入电压及该第二参考电压的差；
(3)该待比较信号为该输入电压，该上限阈值为对应的该低压差电压及该第二参考电压的和，该下限阈值为对应的该低压差电压及该第一参考电压的差。
7.如权利要求1所述的升降压切换式电源电路，其中，该输入开关单元包括：
一输入上桥开关，耦接于该输入电压与该电感的该第一端之间；以及
一输入下桥开关或一输入下桥二极管，耦接于该接地电位与该电感的该第一端之间；
其中该输入上桥开关，以及该输入下桥开关或该输入下桥二极管，用以切换该电感的该第一端于该输入电压与该接地电位之间。
8.如权利要求1所述的升降压切换式电源电路，其中，该输出开关单元包括：
一输出下桥开关，耦接于该接地电位与该电感的该第二端之间；以及
该至少一输出上桥开关，分别对应耦接于该至少一低压差节点与该电感的该第二端之间；
其中该输出下桥开关以及该至少一输出上桥开关，用以将该电感的该第二端切换于该至少一低压差节点与该接地电位，由此于该至少一低压差节点产生对应的该至少一低压差电压。
9.如权利要求5所述的升降压切换式电源电路，其中，该升降压切换式电源电路，于对应的该转换电压差不低于该参考电压时，还根据该输入电压与对应的该低压差电压，分别操作于一降压模式与一升压模式。
10.如权利要求9所述的升降压切换式电源电路，其中，该升降压切换式电源电路，于对应的该低压差电压减去该输入电压的差值不低于该第一参考电压时，操作于该升压模式，并于该输入电压减去对应的该低压差电压的差值不低于该第二参考电压时，操作于该降压模式。
11.如权利要求9所述的升降压切换式电源电路，其中，该升降压切换式电源电路，于对应的该转换电压差不低于该参考电压时，根据该输入电压与对应的该低压差电压，还操作于一升降压模式。
12.如权利要求11所述的升降压切换式电源电路，其中，该转换电压差由大而小，根据以下之一的顺序而操作于对应的模式：
(1)该升压模式、该升降压模式、该旁通模式、该降压模式；
(2)该升压模式、该旁通模式、该升降压模式、该降压模式；
(3)该升压模式、该升降压模式、该旁通模式、该升降压模式、该降压模式。
13.如权利要求1所述的升降压切换式电源电路，其中，至少一该低压差稳压器为一负压产生电路，其中该负压产生电路包括：
一负电荷泵浦，耦接于对应的该低压差节点，用以将对应的该低压差电压转换为一负低压差电压；以及
至少一负低压差稳压器，耦接于该负电荷泵浦，用以将该负低压差电压转换为对应的至少一负输出电压。
14.一种用以控制一升降压切换式电源电路的控制方法，用以将一输入电压，转换为至少一输出电压，该升降压切换式电源电路包括一功率开关电路，该功率开关电路包括一输入开关单元以及一输出开关单元，其中该输入开关单元用以将一电感的一第一端切换于该输入电压与一接地电位，该输出开关单元用以将该电感的一第二端切换于至少一低压差节点与该接地电位，以将该输入电压，于该至少一低压差节点转换为对应的至少一低压差电压，且该至少一低压差节点与该输出开关单元中的至少一输出上桥开关对应耦接；该控制方法包含：
以至少一低压差稳压器，将该至少一低压差电压对应转换为该至少一输出电压；
根据该输入电压与对应的该低压差电压间的一转换电压差，产生一旁通控制信号；以及
于对应的该转换电压差低于一参考电压时，该旁通控制信号控制将该输入电压与对应的该低压差节点电连接，使得该升降压切换式电源电路操作于一旁通模式。
15.如权利要求14所述的控制方法，其中，该旁通控制信号于对应的该转换电压差低于该参考电压时，控制对应的该输出上桥开关与该输入上桥开关都为导通，以将该输入电压与对应的该低压差节点经由该电感电连接。
16.如权利要求14所述的控制方法，其中，于对应的该转换电压差低于该参考电压时，控制至少一旁通开关中的对应的该旁通开关为导通，以将该输入电压与对应的该低压差节点直接电连接，其中该至少一旁通开关直接电连接于该输入电压与对应的该低压差节点之间。
17.如权利要求14所述的控制方法，其中，该转换电压差为该输入电压与对应的该低压差电压的差值的绝对值。
18.如权利要求14所述的控制方法，其中，该参考电压包括一第一参考电压及一第二参考电压，其中当该低压差电压减去该输入电压的差值低于该第一参考电压，且该输入电压减去该低压差电压的差值低于该第二参考电压时，对应的该旁通控制信号被使能，其中该第一参考电压及该第二参考电压具有以下关系之一：
(1)该第一参考电压等于该第二参考电压，且该第一参考电压及该第二参考电压都不为零；
(2)该第一参考电压等于零，该第二参考电压不为零；
(3)该第二参考电压等于零，该第一参考电压不为零；或者
(4)该第一参考电压不等于该第二参考电压，且该第一参考电压及该第二参考电压都不为零。
19.如权利要求18所述的控制方法，其中，该产生该旁通控制信号的步骤包括：
根据该参考电压，而产生一上限阈值及一下限阈值；以及
比较一待比较信号与该上限阈值及该下限阈值，当该待比较信号介于该上限阈值及该下限阈值之间时，使能对应的该旁通控制信号，以将该输入电压与对应的该低压差节点电连接，其中该待比较信号、该上限阈值及该下限阈值具有下列关系之一：
(1)该待比较信号为对应的该转换电压差，该上限阈值为该第一参考电压，该下限阈值为该第二参考电压；
(2)该待比较信号为对应的该低压差电压，该上限阈值为该输入电压及该第一参考电压的和，该下限阈值为该输入电压及该第二参考电压的差；
(3)该待比较信号为该输入电压，该上限阈值为对应的该低压差电压及该第二参考电压的和，该下限阈值为对应的该低压差电压及该第一参考电压的差。
20.如权利要求14所述的控制方法，其中，该升降压切换式电源电路于对应的该转换电压差不低于该参考电压时，还根据该输入电压与对应的该低压差电压，分别操作于一降压模式与一升压模式。
21.如权利要求20所述的控制方法，其中，于对应的该低压差电压减去该输入电压的差值不低于该第一参考电压时，控制该升降压切换式电源电路操作于该升压模式，并于该输入电压减去对应的该低压差电压的差值不低于该第二参考电压时，控制该升降压切换式电源电路操作于该降压模式。
22.如权利要求20所述的控制方法，其中，于对应的该转换电压差不低于该参考电压时，根据该输入电压与对应的该低压差电压，将该升降压切换式电源电路还操作于一升降压模式。
23.如权利要求22所述的控制方法，其中，该转换电压差由大而小，根据以下之一的顺序而将该升降压切换式电源电路操作于对应的模式：
(1)该升压模式、该升降压模式、该旁通模式、该降压模式；
(2)该升压模式、该旁通模式、该升降压模式、该降压模式；
(3)该升压模式、该升降压模式、该旁通模式、该升降压模式、该降压模式。
24.如权利要求14所述的控制方法，其中，该至少一输出电压包括至少一负输出电压，该控制方法还包含：
将对应的该低压差电压转换为一负低压差电压；以及
将该负低压差电压转换为对应的该至少一负输出电压。
CN202110993878.XA 2021-01-13 2021-08-27 具有旁通模式的升降压切换式电源电路及其控制方法 Pending CN114765418A (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US202163136915P 2021-01-13 2021-01-13
US63/136,915 2021-01-13

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN114765418A true CN114765418A (zh) 2022-07-19

Family

ID=82365398

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110993878.XA Pending CN114765418A (zh) 2021-01-13 2021-08-27 具有旁通模式的升降压切换式电源电路及其控制方法

Country Status (2)

Country Link
CN (1) CN114765418A (zh)
TW (1) TWI777736B (zh)

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101320152B1 (ko) * 2012-06-29 2013-10-23 전남대학교산학협력단 멀티 레벨 컨버터, 이를 갖는 인버터 및 이를 갖는 태양광 전원 공급 장치
CN203135720U (zh) * 2013-01-04 2013-08-14 立锜科技股份有限公司 切换式电源供应器及其控制电路
US20150200586A1 (en) * 2014-01-12 2015-07-16 Energy Pass Incorporation Boost DC-DC Converter with Inrush Current Protection Device and Inrush Current Protecting Method
JP6305870B2 (ja) * 2014-08-21 2018-04-04 ニチコン株式会社 電源切替回路
CN204597781U (zh) * 2015-05-18 2015-08-26 广州视源电子科技股份有限公司 一种开关电源电路
CN204967650U (zh) * 2015-08-24 2016-01-13 苏州市博得立电源科技有限公司 一种单级可升降压车载电源逆变器
JP6453526B1 (ja) * 2017-02-10 2019-01-16 三菱電機株式会社 電力変換装置
CN207368887U (zh) * 2017-05-25 2018-05-15 国网湖南节能服务有限公司 低压双向电力电子调压器
US10756627B2 (en) * 2017-09-14 2020-08-25 Microchip Technology Incorporated Enhanced switching regulator topology with adaptive duty control and seamless transition of operating modes

Also Published As

Publication number Publication date
TW202228373A (zh) 2022-07-16
TWI777736B (zh) 2022-09-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4547581B2 (ja) デジタル変調を用いるデジタルｄｃ−ｄｃコンバータ
CN101095276B (zh) 直流-直流转换器及其方法
CN107659150B (zh) Dcdc模块自动切换的直流电能变换方法和系统
EP1804368A1 (en) Method for DC/DC conversion and DC/DC converter arrangement
US10644600B2 (en) Constant-time buck-boost switching regulator and control circuit and control method thereof
US10110037B2 (en) Battery charging circuit, control circuit and associated control method
CN102055335A (zh) 升降压式电源转换器及其控制方法
CN108306489A (zh) 升降压开关变换器的驱动电路、控制电路及驱动方法
US10910949B2 (en) Switching regulator and electronic device including the same
US11736013B2 (en) Buck-boost switching regulator having bypass mode and control method thereof
KR20230161969A (ko) 적응형 조합 전력 공급 장치 회로에서 벅 컨버터 모드와 충전 펌프 모드 사이의 전류-기반 트랜지션들
CN112865530A (zh) 一种具有快速动态响应的Buck变换器
CN111162675A (zh) 一种含有主辅结构的降压型直流电压转换电路
CN114884317A (zh) 开关变换器、及其控制器和控制方法
CN111596715A (zh) 电压调整装置、芯片、电源及电子设备
CN112787505A (zh) 一种dc-dc变换器及其控制电路和控制方法
TWI779997B (zh) 固定時間升降壓切換式轉換器及調變控制電路與控制方法
CN211857324U (zh) 电压调整装置、芯片、电源及电子设备
US11777405B2 (en) Boost off time adaptive adjustment unit and power converter comprising the same
CN114765418A (zh) 具有旁通模式的升降压切换式电源电路及其控制方法
CN114039484B (zh) 直流变换器的控制电路和自适应电压定位控制方法
CN113162401B (zh) 电源转换器
US20230138397A1 (en) Control circuit for dc-dc converters with nonlinear adaptive voltage position and control method thereof
CN116742951B (zh) 开关电源电路及电子设备
KR102595668B1 (ko) 스위치드 커패시터 벅-부스트 컨버터

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