TW201315104A - 用以控制升降壓轉換器之裝置及方法 - Google Patents

Abstract

一種用於控制升降壓電路的電路、裝置和方法包括自舉電容器電壓調節器電路和比較器電路。自舉電容器電壓調節器電路電耦合至升降壓轉換器的降壓模式自舉電容器和升降壓轉換器的升壓模式自舉電容器。比較器電路被配置成控制自舉電容器電壓調節器電路以通過基於升降壓轉換器的特定操作模式將定量的能量從自舉電容器之一轉移至其它自舉電容器來維持自舉電容器的電壓高於基準閾值電壓。

Description

用以控制升降壓轉換器之裝置及方法

本發明係有關用以控制升降壓轉換器之裝置及方法

在一實施例中，提出一種控制升降壓電路的操作的控制電路，所述控制電路包括：自舉電容器電壓調節器電路，所述自舉電容器電壓調節器電路電耦合至所述升降壓電路的降壓模式自舉電容器和所述升降壓電路的升壓模式自舉電容器；以及比較器電路，所述比較器電路電耦合至所述降壓模式自舉電容器和所述升壓模式自舉電容器，所述比較器電路配置成(i)控制所述自舉電容器電壓調節器電路以在所述升降壓電路的升壓模式期間維持所述降壓模式自舉電容器的電壓高於第一基準電壓，以及(ii)控制所述自舉電容器電壓調節器電路以在所述升降壓電路的降壓模式期間維持所述升壓模式自舉電容器的電壓高於第二基準電壓。

在另一實施例中，提出一種控制升降壓電路的操作以將輸入電壓轉換成輸出電壓的方法，所述升降壓電路包括降壓模式自舉電容器和升壓模式自舉電容器，所述方法包括：感測所述降壓模式自舉電容器的電壓；感測所述升壓模式自舉電容器的電壓；響應於(i)所述降壓模式自舉電容 器的測得電壓小於第一基準電壓和(ii)所述升降壓轉換器工作在升壓模式，將定量的能量從所述升壓模式自舉電容器轉移至所述降壓模式自舉電容器，以及響應於(i)所述升壓模式自舉電容器的電壓小於第二基準電壓和(ii)所述升降壓轉換器工作在降壓模式，將定量的能量從所述降壓模式自舉電容器轉移至所述升壓模式自舉電容器。

在又另一實施例中，提出一種轉換器，包括：H橋升降壓轉換器電路，其包括：(i)高側降壓模式開關、低側降壓模式開關以及電耦合至所述高側降壓模式開關和所述低側降壓模式開關的降壓模式自舉電容器以及(ii)高側升壓模式開關、低側升壓模式開關以及電耦合至所述高側升壓模式開關和所述低側升壓模式開關的升壓模式自舉電容器；以及控制電路，所述控制電路電耦合至所述H橋升降壓轉換器電路以在所述H橋升降壓轉換器電路的操作的升壓模式期間維持所述降壓模式自舉電容器的電壓高於第一基準電壓，並在所述H橋升降壓轉換器電路的操作的降壓模式期間維持所述升壓模式自舉電容器的電壓高於第二基準電壓。

在又另一實施例中，提出一種電子裝置，包括：供電器電路，所述供電器電路被配置成產生供電電壓；轉換器，所述轉換器電耦合至所述供電器以將所述供電電壓轉換成具有不同於所述供電電壓的電壓量級的經轉換供電電壓，所述轉換器包括：(i)升降壓轉換器電路，所述升降壓轉換器電路包括降壓模式自舉電容器和升壓模式自舉電容器； 以及(ii)控制電路，所述控制電路電，耦合至所述升降壓轉換器電路以在所述升降壓轉換器電路的升壓模式期間維持所述降壓模式自舉電容器的電壓高於第一基準電壓，並在所述升降壓轉換器電路的降壓模式期間維持所述升壓模式自舉電容器的電壓高於第二基準電壓；以及電子電路，所述電子電路具有電耦合至所述轉換器以接收所述經轉換的供電電壓的輸入。

雖然本公開的概念容許多種修改和替代形式，但其特定示例性實施例在附圖中以示例方式示出，且將在本文中具體描述。然而應當瞭解，這不旨在將本公開的概念限於所公開的具體形式，而是相反地，旨在覆蓋落入本發明的精神和範圍之內的所有修改、替換構造和等效方案，如所附權利要求書定義的那樣。

在說明書中對“一個實施例”、“實施例”、“示例實施例”等的引用表明所描述的實施例可包括特定特徵、結構或特性，但不一定每個實施例均包括該特定特徵、結構或特性。此外，這樣的短語不一定是指同一個實施例。此外，當參考一個實施例描述特定特徵、結構或特性時，認為在本領域技術人員學識範圍內，可以與其他實施例一起實施這樣的特徵、結構或特性，不論是否有明確描述。

本公開的一些實施例或其一部分可實現為硬體、韌體、軟體或它們的任意組合。本公開的實施例還可實現為 有形機器可讀媒體上儲存的指令，這些指令可由一個或多個處理器讀取和執行。一種機器可讀媒體可包括用於以機器(例如，計算裝置)可讀的形式儲存或發送信息的任何機構。例如，機器可讀媒體可包括唯讀記憶體(ROM)；隨機存取記憶體(RAM)；磁盤儲存媒體；光儲存媒體；閃存儲存裝置；以及其它。

許多電子裝置需要不同量級的電壓以對裝置的各電路和/或組件供電。為了滿足這些需求，可使用DC轉換器來將輸入電壓轉換成具有與輸入電壓不同量級的輸出電壓。例如，可使用升壓轉換器來將輸入電壓轉換成量級大於輸入電壓的輸出電壓。相反，可使用降壓轉換器來將輸入電壓轉換成量級小於輸入電壓的輸出電壓。替代地，可使用升降壓轉換器來根據電子裝置的具體電壓需求將輸入電壓轉換成量級大於或小於輸入電壓的輸出電壓。

現在參見圖1，在一個實施例中，用於將輸入電壓轉換成量級不同於輸入電壓的輸出電壓的轉換器100包括升降壓電路102和控制電路104，該控制電路104電耦合於升降壓電路102以控制其操作。升降壓電路102包括接收輸入電壓Vin的輸入110以及輸出112，在輸出112處產生輸出電壓Vout。升降壓電路102被配置成將在輸入110處接收的輸入電壓Vin轉換成在輸出112處的輸出電壓Vout。根據升降壓電路102是工作在升壓模式還是降壓模式，輸出電壓Vout可具有比輸入電壓Vin更大或更小的量級。

升降壓電路102也包括降壓模式自舉電容器152和升 壓模式自舉電容器154。如下文中更詳細討論的那樣，自舉電容器152、154將升降壓電路102的節點電壓維持在要求的位準以利於在降壓操作模式和升壓操作模式期間切換。為此，自舉電容器152、154的電壓由控制電路104監測和維持。

控制電路104包括電壓比較器電路108和自舉電容器電壓調節器電路106。在操作期間，電壓比較器電路108被配置成感測或以其它方式測量自舉電容器152、154的電壓。基於這些電壓測量，電壓比較器電路108控制自舉電容器電壓調節器電路106的操作以在降壓模式和/或升壓模式期間在自舉電容器152、154之間轉移能量，由此使自舉電容器152、154的電壓保持高於基準位準。控制電路104也產生各種切換信號以控制升降壓電路102的其它電子開關的操作。例如，控制電路104產生切換信號以控制升降壓電路102的模式(即降壓模式或升壓模式)，如下文中更詳細描述的那樣。

現在參見圖2，在一個實施例中，升降壓電路102被具體化為H橋升降壓轉換器200。H橋升降壓轉換器200包括輸入腳202和輸出腳204。輸入腳202包括高側降壓模式電子開關212和低側降壓模式電子開關214，這兩個電子開關212、214在降壓模式節點220彼此耦合。類似地，輸出腳204包括高側升壓模式電子開關216和低側升壓模式電子開關218，這兩個電子開關216、218在升壓模式節點222彼此耦合。

在一些實施例中，電子開關212、214、216、218可具體化為電晶體。例如，在圖2的示例性實施例中，電子開關212、214、216、218具體化為金屬氧化物半導體場效電晶體(MOSFET)，但在其它實施例中可具體化為其它類型的電晶體。MOSFET電晶體212包括耦合至輸入節點230的汲極端以及耦合至降壓模式節點220的源極端。MOSFET電晶體214包括耦合至降壓模式節點220的汲極端以及耦合至基準位準(例如接地)的源極端。MOSFET電晶體216包括耦合至輸出節點232的汲極端以及耦合至升壓模式節點222的源極端。MOSFET電晶體218包括耦合至升壓模式節點222的汲極端以及耦合至基準位準(例如接地)的源極端。MOSFET電晶體212、214、216、218中的每一個包括閘極端，這些閘極端接收對應的切換信號q1、q2、q3、q4以控制這些電晶體的操作。切換信號q1、q2、q3、q4是由控制電路104產生的，如下文中更詳細描述的那樣。

H橋升降壓轉換器200還包括電耦合在降壓模式節點220和升壓模式節點222之間的電感器240。在使用中，電感器240根據需要儲存和放出能量以將輸出電壓Vout維持在要求的位準。此外，如前所述，H橋升降壓轉換器200包括降壓模式自舉電容器152和升壓模式自舉電容器154。降壓模式自舉電容器152包括電耦合至降壓模式節點220的第一端子以及電耦合至降壓模式供電節點250的第二端子，該第二端子從自舉電容器電壓調節器電路106(見圖3)接收功率。類似地，升壓模式自舉電容器154包括電耦合 至升壓模式節點222的第一端子以及電耦合至升壓模式供電節點252的第二端子，該第二端子從自舉電容器電壓調節器電路106(見圖3)接收功率。

在使用中，控制電路104被配置成產生切換信號q1、q2、q3、q4，這些切換信號q1、q2、q3、q4被提供給MOSFET電晶體212、214、216、218以控制升降壓電路102的操作。例如，控制電路104基於切換信號q1、q2、q3、q4控制升降壓電路102的操作模式(即降壓模式或升壓模式)。也就是說，在降壓操作模式期間，控制電路104使MOSFET電晶體216“導通”，使MOSFET電晶體218“截止”，並根據需要切換MOSFET電晶體212、214以類似於典型降壓轉換器那樣產生要求的降壓電壓輸出Vout。相反，在升壓操作模式期間，控制電路104使MOSFET電晶體212“導通”，使MOSFET電晶體214“截止”，並根據需要切換MOSFET電晶體216、218以類似於典型升壓轉換器那樣產生要求的升壓電壓輸出Vout。

應當理解，可使用自舉電容器152、154來將高側開關212、216的閘極電壓維持在基準位準或高於基準位準，以確保開關212、216的正確切換功能。例如，在其中輸入電壓Vin等於切換信號q1、q3的切換電壓的實施例中，高側開關212、216的閘極和汲極電壓將會相等，這使高側開關212、216迅速“截止”。同樣，可使用自舉電容器152、154來確保高側開關212、216的閘極電壓比高側開關216、216的汲極電壓大上一實質上等於相應自舉電容器152、154 的電壓的量。

在操作中，自舉電容器152、154的電壓通過自舉電容器電壓調節器電路106得以維持。電壓調節器電路106的一個實施例示出於圖3。該示例性自舉電容器電壓調節器電路106包括在開關節點304處電耦合在一起的升壓模式開關300(“S_BOOST”)和降壓模式開關302(“S_BUCK”)。電壓調節器電路106還包括與開關300並聯耦合的二極體306以及與開關302並聯耦合的二極體308。與開關212、214、216、218相似，開關300、302在一些實施例中可具體化為電晶體。例如，在圖3的示例性實施例中，開關300、302具體化為P溝道MOSFET而二極體306、308具體化為相關聯的MOSFET開關300、302的本體二極體。MOSFET開關300包括：電耦合至降壓模式供電節點250的汲極端，降壓模式自舉電容器152耦合至該降壓模式供電節點250(見圖2)；以及電耦合至節點304的源極端。類似地，MOSFET開關302包括：電耦合至升壓模式供電節點252的汲極端，升壓模式自舉電容器154耦合至該升壓模式供電節點252(見圖2)；以及電耦合至節點304的源極端。二極體306包括電耦合至降壓模式供電節點250的陽極端和電耦合至節點304的陰極端。同樣，二極體308包括電耦合至降壓模式供電節點252的陰極端和電耦合至節點304的陽極端。開關300、302中的每一個包括接收相應切換信號q5、q6的閘極端，所述切換信號q5、q6是由電壓比較器電路108(見圖4)產生的，用以如下所述地控制開關300、302的操作。

自舉電容器電壓調節器電路106包括：耦合至電壓供給輸入320的二極體310，所述電壓供給輸入320可由控制電路104的電壓供給或電壓供給電路或者其它電路提供；以及降壓模式供電節點250。自舉電容器電壓調節器電路106還包括耦合至電壓供給輸入320和升壓模式供電節點252的二極體312。二極體310包括耦合至電壓供給輸入320的陽極端以及耦合至降壓模式供電節點250的陰極端，以將電壓提供至降壓模式供電節點250。同樣地，二極體312包括耦合至電壓供給輸入320的陽極端以及耦合至升壓模式供電節點252的陰極端，以將電壓提供至升壓模式供電節點252。

在其中降壓模式節點220在高和低之間切換的升降壓電路102的降壓操作模式期間，降壓模式自舉電容器152經由電壓供給Vcc被充電。然而，在升降壓電路102的升壓模式操作期間，降壓模式節點220被保持在輸入電壓Vin(即電子開關212被“導通”)。同樣，降壓模式自舉電容器152在升壓操作模式期間可釋放電荷或不被充分充電。控制電路104(即圖4的電壓比較器電路108)在升壓操作模式下監測降壓模式自舉電容器152的電壓位準，如果降壓模式自舉電容器152的電壓位準降至低於一基準閾值的水平，則使升壓模式開關300“導通”以使能量經由開關300和順偏二極體308從升壓模式自舉電容器154轉移至降壓模式自舉電容器152。

相似地，在其中升壓模式節點222在高和低之間切換 的升壓操作模式下，升壓模式自舉電容器154經由電壓供給Vcc被充電。然而，在升降壓電路102的降壓模式操作期間，升壓模式節點222被保持在輸出電壓Vout(即電子開關216處於恒定的導通或閉合狀態)。同樣，升壓模式自舉電容器154在降壓操作模式期間可釋放電荷或不被充分充電。控制電路104(即圖4的電壓比較器電路108)在降壓操作模式期間監測升壓模式自舉電容器154的電壓位準，如果升壓模式自舉電容器154的電壓位準降至低於一基準閾值的水平，則使降壓模式開關302“導通”以使能量經由開關302和順偏二極體306從降壓模式自舉電容器152轉移至升壓模式自舉電容器154。如此，自舉電容器152、154的電壓保持高於基準閾值，不管升降壓電路102的每種操作模式如何。

如前所述，自舉電容器152、154的電壓由電壓比較器電路108監測，該電壓比較器電路108產生切換信號q5、q6至自舉電容器電壓調節器電路106以根據需要在自舉電容器152、154之間轉移能量從而將電容器電壓維持高於相應基準電壓。電壓比較器電路108的一個實施例示出於圖4。示例性電壓比較器電路108包括：被配置成監測降壓模式自舉電容器152的電壓的降壓模式電壓比較器電路400；以及監測升壓模式自舉電容器154的電壓的升壓模式電壓比較器電路402。

降壓模式電壓比較器電路400包括比較器410，該比較器410具有：第一輸入(“A”)，用來接收降壓模式自舉電 容器152的電壓位準Vbuck；以及第二輸入(“B”)，用來接收基準電壓位準(例如12伏)。比較器410被配置成如果降壓模式自舉電容器152的電壓位準低於或等於基準電壓位準則產生“真”或高位準的輸出信號。比較器410的輸出被提供給及邏輯區塊412的第一輸入(“A”)。及邏輯區塊412還具有第二輸入(“B”)，用來接收經脈寬調製的(PWM)時鐘信號以使降壓模式開關302的切換與升降壓電路102的開關212、214、216、218的切換同步。可使用任何適宜的PWM電路來產生PWM時鐘信號，所述PWM電路可包含在控制電路104中。

及邏輯區塊412的輸出被提供給設定-重置(S-R)正反器414的設定輸入(“S”)。PWM時鐘信號也被提供給非邏輯區塊416的輸入，該非邏輯區塊416具有耦合至S-R正反器414的重置輸入(R)的輸出。S-R正反器414的反相輸出！Q將切換信號q6提供給自舉電容器電壓調節器電路106的降壓模式開關302。如前所述，切換信號q5通過使用PWM時鐘信號與升降壓電路102的開關212、214、216、218的切換同步。當然，要理解在降壓模式開關302具體化為P型MOSFET的實施例中可使用S-R正反器414的非反相輸出Q。

升壓模式電壓比較器電路402基本類似於降壓模式電壓比較器電路400。升壓模式電壓比較器電路402包括比較器420，該比較器420具有：第一輸入(“A”)，用以接收升壓模式自舉電容器154的電壓位準Vboost；以及第二輸 入(“B”)，用以接收基準電壓位準(例如12伏)，該基準電壓位準可等於或不同於降壓模式電壓比較器電路400的基準電壓位準。比較器420被配置成如果升壓模式自舉電容器154的電壓位準低於或等於基準電壓位準則產生“真”或高位準的輸出信號。比較器420的輸出被提供給及邏輯區塊422的第一輸入(“A”)。及邏輯區塊422還具有第二輸入(“B”)，用來接收經脈寬調製的(PWM)時鐘信號以使升壓模式開關300的切換與升降壓電路102的開關212、214、216、218的切換同步。

及邏輯區塊412的輸出被提供給設定-重置(S-R)正反器424的設定輸入(“S”)。PWM時鐘信號也被提供給非邏輯區塊426的輸入，該非邏輯區塊426具有耦合至S-R正反器424的重置輸入(R)的輸出。S-R正反器424的反相輸出！Q將切換信號q5提供給自舉電容器電壓調節器電路106的升壓模式開關300。如前所述，切換信號q5通過使用PWM時鐘信號與升降壓電路102的開關212、214、216、218的切換同步。同樣，要理解在升壓模式開關300具體化為P型MOSFET的實施例中可使用S-R正反器424的非反相輸出Q。

現在參見圖5，在操作中，控制電路104可執行方法500以控制升降壓電路102。方法500開始於方塊5()2，其中控制電路104確定升降壓電路102是否正工作在升壓操作模式。如果不是，則方法500進至方塊504，在方塊504中，控制電路104確定升降壓電路102是否正工作在降壓 操作模式下。如果不是，則方法500轉回到方塊502。然而，如果在方塊504控制電路104確定升降壓電路102工作在降壓操作模式，則方法500進至方塊506，在那裏控制電路104感測或以其它方式確定升降壓電路102的升壓模式自舉電容器154的電壓位準Vboost。如果升壓模式自舉電容器154的電壓位準Vboost大於一基準閾值電壓Vboost_threshold，則方法500轉回到方塊502。然而，如果升壓模式自舉電容器154的電壓位準Vboost小於一基準閾值電壓Vboost_threshold，則方法500進至方塊508。在方塊508，控制電路104控制自舉電容器電壓調節器電路106的操作以將能量從降壓模式自舉電容器152轉移到升壓模式自舉電容器154。為此，控制電路104使自舉電容器電壓調節器電路106的降壓模式開關302“導通”以使降壓模式自舉電容器152經由開關302和順偏二極體306電耦合至升壓模式自舉電容器154。

參見方塊502，如果控制電路104確定升降壓電路102工作在升壓模式，則方法500進至方塊512，在方塊512中，控制電路104感測或以其它方式確定降壓模式電路102的降壓模式電容器152的電壓位準Vbuck。如果降壓模式電容器152的電壓位準Vbuck大於一基準閾值電壓Vbuck_threshold，則方法500轉回到方塊502。然而，如果降壓模式電容器152的電壓位準Vbuck小於該基準閾值電壓Vbuck_threshold，則方法500進至方塊514。在方塊514，控制電路104控制自舉電容器電壓調節器電路106的操作 以將能量從升壓模式自舉電容器154轉移到降壓模式自舉電容器152。為此，控制電路104使自舉電容器電壓調節器電路106的升壓模式開關300導通以使升壓模式自舉電容器154經由開關300和順偏二極體306電耦合至降壓模式自舉電容器152。

現在參見圖6，曲線圖600示出在轉換器100的降壓操作模式期間(左側曲線圖)和轉換器100的升壓操作模式期間(右側曲線圖)的降壓模式自舉電容器152的電壓Vbuck。在該示例性實施例中，基準電壓位準Vbuck_threshold被置為大約12伏以使降壓模式電容器152的電壓Vbuck在轉換器100的升壓操作模式期間保持在大於12伏的電壓位準。相似地，曲線圖602示出在轉換器100的降壓操作模式期間(左側曲線圖)和轉換器100的升壓操作模式期間(右側曲線圖)的升壓模式自舉電容器154的電壓Vboost。同樣，在該示例性實施例中，基準電壓位準Vboost_threshold被置為大約12伏以使升壓模式自舉電容器154的電壓Vboost在轉換器100的降壓操作模式期間保持在大於12伏的電壓位準。

現在參見圖7，電子裝置700可包括具有自舉電容器電壓調節能力的一個或多個轉換器702，每個轉換器702可具體化為前面結合圖1-6解說和描述的轉換器100的任何一個實施例。轉換器702將一個或多個工作電壓提供給電子裝置700的子電路或組件。電子裝置700可具體化為需要多種電壓位準的任何類型的電子裝置，包括例如臺式計算 機、膝上計算機、移動互聯網裝置、智能電話、個人數字助理、電話裝置、消費者電子裝置或其它類型的電子裝置。電子裝置700可包括任何數量的轉換器702以提供多種位準的工作電壓。例如，該示例性電子裝置700包括兩個轉換器702，但在其它實施例中可包括更多或更少的轉換器702。

轉換器702中的每一個從電子裝置700的供電器704接收電壓輸入Vin。供電器704可具體化為向轉換器702供電並在一些實施例中向電子裝置的其它組件供電的任何類型供電器。例如，供電器704可具體化為一個或多個電池、供電器電路和/或其它。每個轉換器702向一個或多個電子電路706供電。每個電子電路706可具體化為電子裝置700的任何類型電子電路，例如處理電路、輸入/輸出電路、通信電路和/或電子裝置700需要不同於供電器704的電壓量級的量級的供電電壓的任何其它類型的電路或電子組件。

在使用中，如前面結合轉換器100詳細討論的那樣，每個轉換器702被配置成按照相應電子電路706需要的那樣將輸入電壓Vin轉換成量級不同於輸入電壓的輸出電壓Vout。在一些實現中，單個轉換器702可要麽同時地要麽在各時間間隔複用地向多個電子電路706供電。替代地，轉換器702可向單個電子電路706供電。由轉換器702提供的功率可具有固定的電壓量級(例如恒定的電壓位準)或根據電子裝置的各種工作條件和/或標準而具有變化的電壓量級。當然，由於轉換器702能工作在降壓模式或升壓模式 下，因此每個轉換器702可按照相應電子電路706的需要在一大於或小於供電器704電壓量級的電壓量級下供電。另外，要理解儘管電子裝置700包括多個轉換器702，然而在一些實施例中可使用單個控制電路(例如控制電路104)來控制轉換器702的每一個升降壓電路(例如升降壓電路102)。

本公開存在起因於這裏描述的裝置、電路和方法的多個特徵的多種優勢。要注意，本公開的裝置、電路和方法的多個替代實施例可以不包括已描述的所有這些特徵，但仍然能從這些特徵中的至少一些特徵獲益。本領域內普通技術人員能容易地對包含本公開的一個或多個特徵並落在如所附權利要求書定義的本發明的精神和範圍內的裝置、電路和方法構想出他們自己的實現方式。

100‧‧‧轉換器

102‧‧‧升降壓電路

104‧‧‧控制電路

106‧‧‧自舉電容器電壓調節器電路

108‧‧‧電壓比較器電路

110‧‧‧輸入

112‧‧‧輸出

152‧‧‧降壓模式自舉電容器

154‧‧‧升壓模式自舉電容器

200‧‧‧H橋升降壓轉換器

202‧‧‧輸入腳

204‧‧‧輸出腳

212‧‧‧高側降壓模式電子開關、MOSFET電晶體或高側開關

214‧‧‧低側降壓模式電子開關或MOSFET電晶體

216‧‧‧高側升壓模式電子開關、MOSFET電晶體或高側開關

218‧‧‧低側降壓模式電子開關或MOSFET電晶體

220‧‧‧降壓模式節點

222‧‧‧升壓模式節點

230‧‧‧輸入節點

232‧‧‧輸出節點

240‧‧‧電感器

250‧‧‧降壓模式供電節點

252‧‧‧升壓模式供電節點

300‧‧‧升壓模式開關

302‧‧‧降壓模式開關或MOSFET開關

304‧‧‧開關節點

306‧‧‧順偏二極體

308‧‧‧順偏二極體

310‧‧‧二極體

312‧‧‧二極體

320‧‧‧電壓供給輸入

400‧‧‧降壓模式電壓比較器電路

402‧‧‧升壓模式電壓比較器電路

410‧‧‧比較器

412‧‧‧及邏輯區塊

414‧‧‧設定-重置(S-R)正反器

416‧‧‧非邏輯區塊

420‧‧‧比較器

422‧‧‧及邏輯區塊

424‧‧‧設定-重置(S-R)正反器

426‧‧‧非邏輯區塊

500‧‧‧方法

600‧‧‧圖

602‧‧‧圖

700‧‧‧電子裝置

702‧‧‧轉換器

704‧‧‧供電器

706‧‧‧電子電路

圖1是將輸入電壓轉換成具有更大或更小量級的輸出電壓的轉換器的一個實施例的簡化方塊圖；圖2是圖1的轉換器的升降壓電路的一個實施例的簡化電路圖；圖3是圖1的轉換器的控制電路的自舉電容器電壓調節器電路的一個實施例的簡化電路圖；圖4是圖1的轉換器的控制電路的電壓比較器電路的一個實施例的簡化電路圖；圖5是用於控制圖1的轉換器的方法的一個實施例的 簡化流程圖；圖6是圖1的轉換器在操作期間的各個電壓位準的簡化曲線圖；以及圖7是包含圖1的轉換器的電子裝置的一個實施例的簡化方塊圖。

100‧‧‧轉換器

102‧‧‧升降壓電路

104‧‧‧控制電路

106‧‧‧自舉電容器電壓調節器電路

108‧‧‧電壓比較器電路

110‧‧‧輸入

112‧‧‧輸出

152‧‧‧降壓模式自舉電容器

154‧‧‧升壓模式自舉電容器

Claims (20)

1. 一種控制升降壓電路的操作的控制電路，所述控制電路包括：自舉電容器電壓調節器電路，所述自舉電容器電壓調節器電路電耦合至所述升降壓電路的降壓模式自舉電容器和所述升降壓電路的升壓模式自舉電容器；以及比較器電路，所述比較器電路電耦合至所述降壓模式自舉電容器和所述升壓模式自舉電容器，所述比較器電路配置成(i)控制所述自舉電容器電壓調節器電路以在所述升降壓電路的升壓模式期間維持所述降壓模式自舉電容器的電壓高於第一基準電壓，以及(ii)控制所述自舉電容器電壓調節器電路以在所述升降壓電路的降壓模式期間維持所述升壓模式自舉電容器的電壓高於第二基準電壓。
2. 如請求項1所述的控制電路，其特徵在於，所述自舉電容器電壓調節器電路包括：第一電子開關，所述第一電子開關具有電耦合至所述降壓模式自舉電容器的第一端子和電耦合至第一節點的第二端子，第一二極體，所述第一二極體並聯地電耦合於所述第一電子開關，第二電子開關，所述第二電子開關具有電耦合至所述升壓模式自舉電容器的第一端子和電耦合至所述第一節點的第二端子，以及第二二極體，所述第二二極體並聯地耦合於所述第四 電子開關。
3. 如請求項2所述的控制電路，其特徵在於，所述比較器電路被配置成產生切換信號以控制所述第一電子開關和所述第二電子開關的操作以：響應於所述降壓模式自舉電容器的電壓在所述升降壓電路的升壓模式期間小於所述第一基準電壓而(i)閉合所述第一電子開關並(ii)斷開所述第二電子開關，以及響應於所述升壓模式自舉電容器的電壓在所述升降壓電路的降壓模式期間小於所述第二基準電壓而(i)閉合所述第二電子開關並(ii)斷開所述第一電子開關。
4. 如請求項3所述的控制電路，其特徵在於，所述比較器電路包括：第一電壓比較器和第一正反器，所述第一電壓比較器被配置成將所述降壓模式自舉電容器的電壓與所述第一基準電壓作比較，並且所述第一正反器用於產生第一切換信號以控制所述第一電子開關，以及第二電壓比較器和第二正反器，所述第二電壓比較器用於將所述升壓模式自舉電容器的電壓與所述第二基準電壓作比較，並且所述第二正反器用於產生第二切換信號以控制所述第二電子開關。
5. 如請求項2所述的控制電路，其特徵在於，所述自舉電容器電壓調節器電路還包括：第三二極體，所述第三二極體具有耦合至供電器電壓的陽極和耦合至所述第三電子開關的第一端子的陰極，以 及第四二極體，所述第四二極體具有耦合至供電器電壓的陽極和耦合至所述第四電子開關的第一端子的陰極。
6. 如請求項2所述的控制電路，其特徵在於，所述第一電子開關和所述第二電子開關是金屬氧化物半導體場效電晶體(MOSFET)，所述第一二極體是所述第三電子開關的本體二極體，而所述第二二極體是所述第四電子開關的本體二極體。
7. 如請求項6所述的控制電路，其特徵在於，所述第一電子開關的所述第一端子是汲極端，而所述第一電子開關的所述第二端子是源極端，並且所述第二電子開關的所述第一端子是汲極端而所述第二電子開關的所述第二端子是源極端。
8. 如請求項2所述的控制電路，其特徵在於：所述第一二極體包括電耦合至所述第一電子開關的所述第一端子的陽極和耦合至所述第一節點的陰極，並且所述第二二極體包括電耦合至所述第二電子開關的所述第一端子的陽極和耦合至所述第三節點的陰極。
9. 如請求項1所述的控制電路，其特徵在於，所述比較器電路被配置成：感測所述降壓模式自舉電容器的電壓，並響應所述降壓模式自舉電容器的電壓小於所述第一基準電壓而控制所述自舉電容器電壓調節器電路以在所述升降壓轉換器的升壓模式期間將定量的能量從所述升壓模式自舉電容器轉移 至所述降壓模式自舉電容器，以及感測所述升壓模式自舉電容器的電壓，並響應所述升壓模式自舉電容器的電壓小於所述第二基準電壓而控制所述自舉電容器電壓調節器電路以在所述升降壓轉換器的降壓模式期間將定量的能量從所述降壓模式自舉電容器轉移至所述升壓模式自舉電容器。
10. 如請求項9所述的控制電路，其特徵在於，所述第二基準電壓不同於所述第一基準電壓。
11. 一種控制升降壓電路的操作以將輸入電壓轉換成輸出電壓的方法，所述升降壓電路包括降壓模式自舉電容器和升壓模式自舉電容器，所述方法包括：感測所述降壓模式自舉電容器的電壓；感測所述升壓模式自舉電容器的電壓；響應於(i)所述降壓模式自舉電容器的測得電壓小於第一基準電壓和(ii)所述升降壓轉換器工作在升壓模式，將定量的能量從所述升壓模式自舉電容器轉移至所述降壓模式自舉電容器，以及響應於(i)所述升壓模式自舉電容器的電壓小於第二基準電壓和(ii)所述升降壓轉換器工作在降壓模式，將定量的能量從所述降壓模式自舉電容器轉移至所述升壓模式自舉電容器。
12. 如請求項11所述的方法，其特徵在於：將定量的能量從所述升壓模式自舉電容器轉移至所述降壓模式自舉電容器的步驟包括控制第一電子開關的操作 以將所述升壓模式自舉電容器電耦合至所述降壓模式自舉電容器，以及將定量的能量從所述降壓模式自舉電容器轉移至所述升壓模式自舉電容器的步驟包括控制第二電子開關的操作以將所述降壓模式自舉電容器電耦合至所述升壓模式自舉電容器。
13. 如請求項12所述的方法，其特徵在於：控制所述第一電子開關的操作的步驟包括與所述升降壓轉換器的升壓模式同步地閉合所述第三電子開關，以及控制所述第二電子開關的操作的步驟包括與所述升降壓轉換器的降壓模式同步地閉合所述第四電子開關。
14. 如請求項12所述的方法，其特徵在於：控制所述第一電子開關的操作的步驟包括閉合所述第一電子開關以將所述定量的能量經由所述第一電子開關和所述第二電子開關的本體二極體從所述升壓模式自舉電容器轉移至所述降壓模式自舉電容器，以及控制所述第二電子開關的操作的步驟包括閉合所述第二電子開關以將所述定量的能量經由所述第二電子開關和所述第一電子開關的本體二極體從所述降壓模式自舉電容器轉移至所述升壓模式自舉電容器。
15. 如請求項11所述的方法，其特徵在於，所述第一基準電壓實質上等於所述第二基準電壓。
16. 一種轉換器，包括：H橋升降壓轉換器電路，其包括：(i)高側降壓模式開 關、低側降壓模式開關以及電耦合至所述高側降壓模式開關和所述低側降壓模式開關的降壓模式自舉電容器以及(ii)高側升壓模式開關、低側升壓模式開關以及電耦合至所述高側升壓模式開關和所述低側升壓模式開關的升壓模式自舉電容器；以及控制電路，所述控制電路電耦合至所述H橋升降壓轉換器電路以在所述H橋升降壓轉換器電路的操作的升壓模式期間維持所述降壓模式自舉電容器的電壓高於第一基準電壓，並在所述H橋升降壓轉換器電路的操作的降壓模式期間維持所述升壓模式自舉電容器的電壓高於第二基準電壓。
17. 如請求項16所述的轉換器，其特徵在於，所述控制電路被配置成：通過響應於所述降壓模式自舉電容器的電壓低於所述第一基準電壓將定量的能量從所述升壓模式自舉電容器轉移至所述降壓模式自舉電容器，從而維持所述降壓模式自舉電容器的電壓，以及通過響應於所述升壓模式自舉電容器的電壓低於所述第二基準電壓將定量的能量從所述降壓模式自舉電容器轉移至所述升壓模式自舉電容器，從而維持所述升壓模式自舉電容器的電壓。
18. 如請求項16所述的轉換器，其特徵在於，所述控制電路包括：自舉電容器電壓調節器電路，所述自舉電容器電壓調 節器電路具有電耦合至所述降壓模式自舉電容器的第一輸出以及電耦合至所述升壓模式自舉電容器的第二輸出；以及電壓比較器電路，所述電壓比較器電路電耦合至所述H橋升降壓轉換器電路和所述自舉電容器電壓調節器電路以：感測所述降壓模式自舉電容器的電壓，並響應於所述降壓模式自舉電容器的電壓小於所述第一基準電壓而控制所述自舉電容器電壓調節器電路以在所述升降壓轉換器的操作的升壓模式期間將定量的能量從所述升壓模式自舉電容器轉移至所述降壓模式自舉電容器，以及感測所述升壓模式自舉電容器的電壓，並響應於所述升壓模式自舉電容器的電壓小於所述第二基準電壓而控制所述自舉電容器電壓調節器電路以在所述升降壓轉換器的操作的降壓模式期間將定量的能量從所述降壓模式自舉電容器轉移至所述升壓模式自舉電容器。
19. 一種電子裝置，包括：供電器電路，所述供電器電路被配置成產生供電電壓；轉換器，所述轉換器電耦合至所述供電器以將所述供電電壓轉換成具有不同於所述供電電壓的電壓量級的經轉換供電電壓，所述轉換器包括：(i)升降壓轉換器電路，所述升降壓轉換器電路包括降壓模式自舉電容器和升壓模式自舉電容器；以及(ii)控制電路，所述控制電路電耦合至所述升降壓轉換器電路以在所述升降壓轉換器電路的升壓模 式期間維持所述降壓模式自舉電容器的電壓高於第一基準電壓，並在所述升降壓轉換器電路的降壓模式期間維持所述升壓模式自舉電容器的電壓高於第二基準電壓；以及電子電路，所述電子電路具有電耦合至所述轉換器以接收所述經轉換的供電電壓的輸入。
20. 如請求項19所述的電子裝置，其特徵在於，所述控制電路被配置成：通過將定量的能量從所述升壓模式自舉電容器轉移至所述降壓模式自舉電容器來維持所述降壓模式自舉電容器的電壓，以及通過將定量的能量從所述降壓模式自舉電容器轉移至所述升壓模式自舉電容器來維持所述升壓模式自舉電容器的電壓。