TW201351861A - 控制電源轉換裝置的方法及其相關電路 - Google Patents

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Abstract

一種控制一電源轉換裝置的方法，該電源轉換裝置包含有一電感、一第一開關、一第二開關、一第三開關以及一第四開關，該第一開關耦接於一輸入端與一電感的一第一端之間，該第二開關耦接於該電感的一第二端與一地端之間，該第三開關耦接於該電感的該第一端與該地端之間，該第四開關耦接於該電感的該第二端與一輸出端之間。該方法包含有根據該輸出端的一輸出電壓、該第一開關的一電流以及一斜坡電壓，產生一脈衝寬度調變訊號；以及根據該脈衝寬度調變訊號以及一時脈訊號，控制該第一開關、該第二開關、該第三開關以及該第四開關的導通順序。

Description

控制電源轉換裝置的方法及其相關電路
本發明係指一種控制電源轉換裝置的方法及其相關電路，尤指一種使用峰值電流模式來控制電源轉換裝置的方法及其相關電路。
直流對直流轉換器(DC/DC converter)為現今電子裝置中常用的電壓轉換器，其可將一直流輸入電壓(如電池提供的電壓)轉換為一不同準位的直流輸出電壓。一般來說，直流對直流轉換器的種類可分為升壓式(Boost)、降壓式(Buck)以及升降壓式(Buck-Boost)。由於電池在提供電力時，並非固定的電壓，因此為了延長可攜式電子產品的使用時間，採用升降壓式直流對直流轉換器可有效地提昇電池壽命。
請參考第1圖，第1圖為一傳統升降壓直流對直流轉換器10的示意圖。如第1圖所示，升降壓直流對直流轉換器10包含有一電感L以及開關SA~SD。升降壓直流對直流轉換器10藉由控制訊號CONA~COND控制開關SA~SD的導通順序，以將一輸入端IN的一輸入電壓VIN轉換為一輸出電壓VOUT，並將輸出電壓VOUT輸出至一輸出端OUT，以提供一輸出電流IOUT至輸出端OUT。詳細來說，在一時脈週期內，升降壓直流對直流轉換器10的操作分為一充電週期與一放電週期。於充電週期中，升降壓直流對直流轉換 器10藉由調整控制訊號CONA~COND，使開關SA、SB導通，開關SC、SD斷開，則輸入電壓VIN開始對電感L充電。當電感L中的能量足夠時，升降壓直流對直流轉換器10藉由調整控制訊號CONA~COND，讓開關SA、SB斷開，開關SC、SD導通，進而使儲存在電感L上的能量釋放至輸出端OUT，以維持輸出電壓VOUT為一定值。藉由調整時脈週期內充電週期與放電週期的所佔的時間比例，升降壓直流對直流轉換器10可操作在升壓模式(Boost mode)或降壓模式(Buck mode)。假設充電週期在時脈週期內所佔的時間比例為一比例D時，而放電週期在時脈週期內所佔的時間比例為一比例(1-D)，當比例D介於0.5與0之間時(0.5≧D≧0)，升降壓直流對直流轉換器10操作在降壓模式；而當比例D介於1與0.5之間時(1≧D≧0.5)時，升降壓直流對直流轉換器10操作在升壓模式。而電感L兩端點的電壓VL1、VL2的關係可表示為： 而電感電流IL與輸出電流IOUT的關係可表示為：
當升降壓直流對直流轉換器10進入穩態時，電感L兩端點的平均電壓將會相等(VL1=VL2)。由公式(1)、公式(2)可得知，電感電流IL會是輸出電流IOUT的兩倍，此時升降壓直流對直流轉換器10的導通損(Conducting Loss)較高。相較之下，當電壓VL1等於電壓VL2時，將開關SA、SD導通，開關SB、SC斷開，使得 電感電流IL等於輸出電流IOUT(即輸出電壓VIN直接提供能量至輸出端OUT)，即可有效降低升降壓直流對直流轉換器10的導通損。
因此，當升降壓直流對直流轉換器10操作在降壓模式時，若開關SB持續斷開，開關SD持續導通，而僅藉由切換開關SA、SC來完成電壓轉換時，亦會降低電感電流IL進而降低升降壓直流對直流轉換器10的導通損。同理，於升降壓直流對直流轉換器10操作在升壓模式時，若開關SA持續導通，開關SC持續斷開，而僅藉由切換開關SB、SD來完成電壓轉換時，亦可降低電感電流IL進而降低升降壓直流對直流轉換器10的導通損。
除此之外，由於連接於電感L兩端點的開關切換次數降低(僅切換開關SA、SC或是開關SB、SD)，升降壓直流對直流轉換器10的切換損(Switching Loss)可被有效降低，且開關閘極的充放電電荷(Gate charge/discharge)也隨之減少，進而有效提昇升降壓直流對直流轉換器10的轉換效率。
因此，如何讓升降壓直流對直流轉換器10將開關SA與開關SD共同的導通時間最大化，以及將開關SA~SD的切換次數最小化，以使升降壓直流對直流轉換器10的導通損與切換損降到最低，便成為業界亟欲達到之目標。
本發明提供一種使用峰值電流模式來控制電源轉換裝置的方法及其相關電路，以降低電源轉換裝置的平均功率消耗。
本發明揭露一種用來控制一電源轉換裝置的方法，該電源轉換裝置包含有一電感、一第一開關、一第二開關、一第三開關以及一第四開關，該第一開關耦接於一輸入端與一電感的一第一端之間，該第二開關耦接於該電感的一第二端與一地端之間，該第三開關耦接於該電感的該第一端與該地端之間，該第四開關耦接於該電感的該第二端與一輸出端之間。該方法包含有根據該輸出端的一輸出電壓、該第一開關的一開關電流以及一斜坡電壓，產生一脈衝寬度調變訊號；以及根據該脈衝寬度調變訊號以及一時脈訊號，控制該第一開關、該第二開關、該第三開關以及該第四開關。
本發明另揭露一種回授控制電路，用於一電源轉換裝置中，該電源轉換裝置包含有一電感、一第一開關、一第二開關、一第三開關、一第四開關，該回授控制電路包含有一脈衝寬度調變模組，包含有一分壓單元，耦接於該輸出端，用來根據該電源轉換裝置的一輸出電壓，輸出一回授電壓；一誤差放大器，耦接於該分壓單元，用來根據該回授電壓以及一第一參考電壓，產生一誤差電壓；一電流偵測單元，用來偵測該第一開關之一開關電流；一斜率補償單元，用來根據一斜率補償控制訊號，產生一斜坡電壓；一加法單元，耦接於該電流偵測單元以及該斜率補償單元，用來根據該開關電流以及該斜坡電壓，產生一第二參考電壓；以及一比較單元，耦接於該 誤差放大器以及該加法單元，用來根據該誤差電壓以及該第二參考電壓，產生一脈衝寬度調變訊號；一時脈產生模組，用來產生一時脈訊號；以及一邏輯控制模組，用來根據該時脈訊號以及該脈衝寬度調變訊號，產生該斜率補償控制訊號，及產生一第一控制訊號、一第二控制訊號、一第三控制訊號以及一第四控制訊號，以分別控制該第一開關、該第二開關、該第三開關及該第四開關。
本發明另揭露一種電源轉換裝置。該電源轉換裝置包含有一電感；一第一開關，耦接於一輸入端與該電感的一第一端之間，用來根據一第一控制訊號，控制該輸出端與該第一端之間的導通情形；一第二開關，耦接於該電感的一第二端與一地端之間，用來根據一第二控制訊號，控制該第二端與該一地端之間的導通情形；一第三開關，耦接於該電感的該第一端與該地端之間，用來根據一第三控制訊號，控制該第一端與該地端之間的導通情形；一第四開關，耦接於該電感的該第二端與一輸出端之間，用來根據一第四控制訊號，控制該第二端與一輸出端之間的導通情形；以及一回授控制電路，用來根據該輸出端的一輸出電壓、該第一開關的一開關電流，輸出該第一控制訊號、該第二控制訊號、該第三控制訊號以及該第四控制訊號，以控制該第一開關、該第二開關、該第三開關以及該第四開關的導通順序。
請參考第2圖，第2圖為本發明實施例之一電源轉換裝置20的 示意圖。電源轉換裝置20用來將一輸入電壓VIN轉換為一輸出電壓VOUT，以將輸出電壓VOUT維持在一目標電壓。如第2圖所示，電源轉換裝置20包含有一電感L、開關SA~SD、以及一回授控制電路200。電感L與開關SA~SD的操作原理與第1圖中電感L與開關SA~SD大致相同，因此沿用相同的元件符號。回授控制電路200包含有一脈衝寬度調變模組202、一時脈產生模組204以及一邏輯控制模組206。回授控制電路200係用來偵測流經開關SA的開關電流以及輸出電壓VOUT，以輸出控制訊號CONA~COND，控制開關SA~SD的導通順序。透過回授控制電路200，電源轉換裝置20可延長開關SA與開關SD於運作過程中共同導通的時間，降低電源轉換裝置20的導通損。此外，回授控制電路200亦可最小化開關SA~SD於運作過程中的切換次數，以降低電源轉換裝置20的切換損。簡言之，藉由回授控制電路200，電源轉換裝置20可有效降低功率消耗，並增加轉換效率。
具體而言，請繼續參考第2圖，脈衝寬度調變模組202包含有一分壓單元208、一誤差放大器210、一電流偵測單元212、一斜率補償單元214、一加法單元216以及一比較單元218。分壓單元208耦接於輸出端OUT，用來根據輸出電壓VOUT產生一與輸出電壓成正比的回授電壓VFB。誤差放大器210耦接於分壓單元208，用來根據回授電壓VFB以及一參考電壓VREF1，產生一誤差電壓VEA。電流偵測單元212用來偵測開關SA的開關電流，以產生一電流訊號ISA。斜率補償單元214用來根據一斜率補償控制訊號 D_CRAMP，產生一斜坡電壓VRAMP，其用途為避免輸出電壓VOUT不穩定。加法單元216耦接於電流偵測單元212以及斜率補償單元214，用來根據電流訊號ISA以及斜波電壓VRAMP，產生一參考電壓VREF2。比較單元218用來根據誤差電壓VEA以及參考電壓VREF2，產生一脈衝寬度調變訊號PWM。如此一來，脈衝寬度調變模組202即可於脈衝寬度調變訊號PWM中指示參考電壓VREF2是否超過誤差電壓VEA(即電感L是否儲存有足夠的能量提供至輸出端OUT)。
時脈產生模組204係用來產生一時脈訊號CLK，以指示各時脈週期的開始。時脈產生模組204可為如鎖相迴路(Phase Locked Loop)時脈產生器、延遲鎖定迴路(Delay Locked Loop)時脈產生器等時脈產生器或是如石英振盪器等被動元件所實現，但不在此限。邏輯控制模組206用來產生控制訊號CONA~COND以及斜率補償控制訊號D_CRAMP，其可於時脈訊號CLK指示一時脈週期開始時，調整控制訊號CONA~COND以及補償控制訊號D_CRAMP，進而使電源轉換裝置20進入充電週期。邏輯控制模組206另可於脈衝寬度調變訊號PWM指示參考電壓VREF2超過誤差電壓VEA時，調整控制訊號CONA~COND以及補償控制訊號D_CRAMP，使電源轉換裝置20結束充電週期，並開始放電週期。如此一來，回授控制電路200即可藉由偵測開關SA的電流訊號ISA以及輸出電壓VOUT，有效延長開關SA與開關SD於運作過程中共同導通的時間，並最小化開關SA~SD的切換次數。
詳細而言，當電源轉換裝置20開始運作時，邏輯控制模組206會於一時脈週期CLK_1開始時，預設控制訊號CONA~COND，使開關SA、SD導通以及開關SB、SC斷開。根據輸入電壓VIN與輸出電壓VOUT的大小關係，邏輯控制模組206會據以調整控制訊號CONA~COND以及補償控制訊號D_CRAMP，進而控制電源轉換裝置20操作於降壓模式(buck mode)、升降壓模式(buck-boost mode)或是升壓模式(boost mode)。
若於時脈週期CLK_1開始時，輸入電壓VIN大於輸出電壓VOUT，則輸入電壓VIN除了提供給輸出端OUT能量外，亦會將能量快速儲存至電感L中，導致電感電流IL(即開關SA的開關電流)快速上升，從而使參考電壓VREF2快速增加。因此，電流訊號ISA加上斜率補償訊號VRAMP(即參考電壓VREF2)會在時脈週期CLK_1中超過誤差電壓VEA。此時，邏輯控制模組206會於接收到指示電流訊號ISA加上斜率補償訊號VRAMP超過誤差電壓VEA的脈衝寬度調變訊號PWM時，透過調整控制訊號CONA~COND，使開關SC、SD導通以及開關SA、SB斷開，則電感L開始將儲存的能量釋放至輸出端OUT。最後，邏輯控制模組206會於時脈訊號CLK指示下一時脈週期CLK_2開始時，透過調整控制訊號CONA~COND，使開關SC、SD導通以及開關SA、SB斷開，停止電感L釋放能量至輸出端OUT(即電源轉換裝置20回到預設狀態)。如此一來，藉由重複上述操作，電源轉換裝置20將運作於 降壓模式。值得注意的是，邏輯控制模組206持續導通開關SD且僅切換開關SA、SC，即可使電源轉換裝置20運作於降壓模式。據此，電源轉換裝置20運作於降壓模式時的切換損可被有效降低。
另一方面，若於時脈週期CLK_1開始時，輸入電壓VIN略大於輸出電壓VOUT，輸入電壓VIN雖可提供能量至輸出端OUT，但無法快速地儲存能量至電感L，此時電感電流IL將緩慢上升。因此，電流訊號ISA加上斜率補償訊號VRAMP無法於時脈週期CLK_1中超過誤差電壓VEA。邏輯控制模組206會於時脈訊號CLK指示下一時脈週期CLK_2開始時，調整控制訊號CONA~COND，使開關SA、SB導通以及開關SC、SD斷開，從而擴大電感L兩端的壓差，使電感電流IL快速上升。在此情況下，電流訊號ISA加上斜率補償訊號VRAMP會於時脈週期CLK_2中超過誤差電壓VEA。邏輯控制模組206會於脈衝寬度調變訊號PWM指示電流訊號ISA加上斜率補償訊號VRAMP再次超過誤差電壓VEA時，透過調整控制訊號CONA~COND，使開關SA、SD導通以及開關SB、SC斷開，輸入電壓VIN直接提供能量至輸出端OUT。此外，由於輸入電壓VIN略大於輸出電壓VOUT，電感電流IL將持續緩慢上升，電流訊號ISA加上斜率補償訊號VRAMP將會在時脈週期CLK_2中再次超過誤差電壓VEA。邏輯控制模組206會於脈衝寬度調變訊號PWM再次轉態時，指示參考電壓VREF2超過誤差電壓VEA時，透過調整控制訊號CONA~COND，使開關SC、SD導通以及開關SA、SB斷開，電感L開始將剛才儲存的能量釋放至輸出 端OUT。最後，邏輯控制模組206會於時脈訊號CLK指示下一時脈週期CLK_3開始時，透過調整控制訊號CONA~COND，使開關SA、SD導通以及開關SB、SC斷開，停止電感L釋放能量至輸出端OUT(即電源轉換裝置20回到預設狀態)。如此一來，藉由重複上述操作，電源轉換裝置20將運作於升降壓模式。值得注意的是，邏輯控制模組206於操作在升降壓模式時，可有效延長開關SA與開關SD共同導通的時間，進而降低電源轉換裝置20的導通損並提昇電源轉換裝置20的轉換效率。此外，透過延長開關SA與開關SD共同導通時間，電源轉換裝置20於切換升降壓模式的操作將更為順暢，有助於降低輸出電壓VOUT的抖動(ripple)。
接下來，若於時脈週期CLK_1開始時，輸入電壓VIN略小於輸出電壓VOUT，則邏輯控制電路206的運作流程與輸入電壓VIN略大於輸出電壓VOUT時的運作流程相似。惟不同的是，由於輸入電壓VIN略小於輸出電壓VOUT，因此於開關SA、SD導通以及開關SB、SC斷開時，電感電流IL係緩慢下降。在此情況下，脈衝寬度調變訊號PWM於時脈週期CLK2中兩次指示電流訊號ISA加上斜率補償訊號VRAMP超過誤差電壓VEA的時間皆會往後延遲。簡言之，邏輯控制模組206仍可將開關SA與開關SD共同導通的時間有效延長，進而降低電源轉換裝置20的導通損並提昇電源轉換裝置20的轉換效率。同時，透過開關SA與開關SD共同導通，電源轉換裝置20於切換升降壓模式的操作更為順暢，可有效降低輸出電壓VOUT的抖動。
最後，若於時脈週期CLK_1開始時，輸入電壓VIN小於輸出電壓VOUT，則輸入電壓VIN無法儲存能量至電感L，輸出端OUT的能量係由電感L提供，此時電感電流IL將快速下降。邏輯控制模組206會於時脈訊號CLK指示下一時脈週期CLK_2開始時，調整控制訊號CONA~COND，使開關SA、SB導通以及開關SC、SD斷開，從而擴大電感L兩端的壓差，使電感電流IL快速上升。如此一來，參考電壓VREF2會於時脈週期CLK_2中超過誤差電壓VEA。邏輯控制模組206會於脈衝寬度調變訊號PWM指示電流訊號ISA加上斜率補償訊號VRAMP超過誤差電壓VEA時，透過調整控制訊號CONA~COND，使開關SA、SD導通以及開關SB、SC斷開，電感L開始輸出能量至輸出端OUT。在此狀況下，由於輸入電壓VIN小於輸出電壓VOUT，電感電流IL將快速下降，因此電流訊號ISA加上斜率補償訊號VRAMP將不會於時脈週期CLK_2中再次超過誤差電壓VEA。最後，邏輯控制模組206會於時脈訊號CLK指示下一時脈週期CLK_3開始時，透過調整控制訊號CONA~COND，使開關SA、SB導通以及開關SC、SD斷開。隨後，時脈週期CLK_2的操作將會重複發生，電源轉換裝置20運作於升壓模式中。值得注意的是，邏輯控制模組206持續導通開關SA且僅切換開關SB、SD，即可使電源轉換裝置20運作於升壓模式。據此，電源轉換裝置20運作於降壓模式時的切換損可被有效降低。
由上述可知，藉由偵測開關SA的開關電流以及輸出電壓VOUT，回授控制電路200可產生適當的控制訊號CONA~COND， 控制開關SA~SD的導通順序，以最大化開關SA與開關SD共同導通的時間以及最小化開關SA~SD的切換次數。
為了更詳細描述電源轉換裝置20的詳細操作，請參考第3A~3D圖，第3A~3D圖是第2圖所示的電源轉換裝置20在不同運作狀態下運作時相關訊號的示意圖。首先，第3A圖為第2圖所示的電源轉換裝置20運作在降壓模式時相關訊號的示意圖。如第3A圖所示，在時間點T1，時脈訊號CLK以一脈衝指示時脈週期CLK_1開始且脈衝寬度調變訊號PWM為低邏輯準位，控制訊號CONA、COND為高邏輯準位，而控制訊號CONB、CONC為低邏輯準位。開關SA、SD導通，開關SB、SC斷開，進而使輸入電壓VIN提供能量至輸出端OUT，且儲存能量至電感L。另一方面，斜率補償控制訊號D_CRAMP於時間點T1為高邏輯準位，使斜坡電壓VRAMP由地端電位以固定斜率上升。由於輸入電壓VIN大於輸出電壓VOUT，電感電流IL會快速上升，參考電壓VREF2將會於時脈週期CLK_1中時間點T2超過誤差電壓VEA。當脈衝寬度調變訊號PWM以一脈衝指示參考電壓VREF2超過誤差電壓VEA時，控制訊號CONA、CONC被切換。開關SC、SD導通，開關SA、SB斷開，電感L開始將剛才儲存的能量釋放到輸出端OUT。在此狀況下，由於開關SA斷開，電流訊號ISA將重設為0，且斜率補償控制訊號D_CRAMP會被切換為低邏輯準位，斜坡電壓VRAMP被重置並維持在地端電位。隨後，時脈訊號CLK於時間點T3以一脈衝指示下一時脈週期CLK_2開始且脈衝寬度調變訊號PWM為低邏輯準 位，控制訊號CONA、CONC被切換。據此，開關SA、SD導通，開關SB、SC斷開，電源轉換裝置20回復至預設狀態。另一方面，斜率補償控制訊號D_CRAMP亦於時間點T3被切換為高邏輯準位，斜坡電壓VRAMP開始由地端電位以固定斜率上升。藉由重複時間點T1至時間點T3的操作，電源轉換裝置20將操作在高效率的降壓模式。換言之，電源轉換裝置20於一時脈週期內僅需切換開關SA與開關SC，即可實現高效率的降壓模式。如此一來，藉由最小化開關SA與開關SC的切換次數，電源轉換裝置20平均功率消耗可被有效降低。
請參考第3B圖，第3B圖為當輸入電壓VIN略大於輸出電壓VOUT時，第2圖所示之電源轉換裝置20運作時相關訊號的示意圖。於時間點T1，時脈訊號CLK以一脈衝指示時脈週期CLK_1開始且脈衝寬度調變訊號PWM為低邏輯準位時，控制訊號CONA、COND為高邏輯準位，而控制訊號CONB、CONC為低邏輯準位。開關SA、SD導通，開關SB、SC斷開，進而使輸入電壓VIN提供能量至輸出端OUT，且儲存能量至電感L。另一方面，斜率補償控制訊號D_CRAMP於時間點T1為高邏輯準位，使斜坡電壓VRAMP由地端電位以固定斜率上升。由於輸入電壓VIN僅略大於輸出電壓VOUT，電感電流IL緩慢上升，電流訊號ISA加上斜率補償訊號VRAMP的訊號將無法於此時脈週期內超過誤差電壓VEA。因此，當時脈訊號CLK於時間點T2以一脈衝指示時脈週期CLK_2開始且脈衝寬度調變訊號PWM為低邏輯準位時，控制訊號CONB、 COND會被切換，使開關SA、SB導通以及開關SC、SD斷開，電感電流IL上升的速率被提高。在此情況下，電流訊號ISA加上斜率補償訊號VRAMP的訊號會於時間點T3超越誤差電壓VEA，脈衝寬度調變訊號PWM產生一脈衝，使控制訊號CONB、COND被切換。據此，開關SA、SD導通，開關SB、SC斷開。另一方面，斜率補償控制訊號D_CRAMP會產生一脈衝，以重設斜坡電壓VRAMP至地端電位並以固定斜率上升。此時，輸入電壓VIN略大於輸出電壓VOUT，電感電流IL持續緩速上升。電流訊號ISA加上斜率補償訊號VRAMP仍會在時脈週期CLK_2內時間點T4再次超越誤差電壓VEA。脈衝寬度調變訊號PWM產生一脈衝，代表電流訊號ISA加上斜率補償訊號VRAMP的訊號超越誤差電壓VEA。控制訊號CONA、CONC被切換。據此，開關SC、SD導通，開關SA、SB斷開，電感L將儲存的能量輸出至輸出端OUT。此外，斜率補償控制訊號D_CRAMP被切換以重設並維持斜坡電壓VRAMP至地端電位。最後，於時間點T5，時脈訊號CLK指示時脈週期CLK_3開始且脈衝寬度調變訊號PWM為低邏輯準位時，控制訊號CONA、CONC以及斜率補償控制訊號D_CRAMP被切換。據此，開關SA、SD導通，開關SB、SC斷開，斜坡電壓VRAMP由地端電位以固定斜率上升。藉由重複時間點T1至時間點T5的操作，電源轉換裝置20將操作在升降壓模式。由上述可知，當電源轉換裝置20操作在升降壓模式時，電源轉換裝置20可有效延長開關SA與開關SD共同導通的時間，以降低導通損並提昇電源轉換裝置20的效率。此外，電源轉換裝置20亦利用開關SA與開關SD共同導通使 電源轉換裝置20在升降壓模式中的操作更為順暢，可有效降低輸出電壓VOUT的抖動。
接下來，請參考第3C圖，第3C圖為輸入電壓VIN略小於輸出電壓VOUT時，第2圖所示之電源轉換裝置20運作的相關訊號的示意圖。如第3C圖所示，輸入電壓VIN略小於輸出電壓VOUT時，電源轉換裝置20的操作將類似於第3B圖的情形。不同的是，由於輸入電壓VIN略小於輸出電壓VOUT，因此第3C圖的時間點T3、T4將會較第3B圖的時間點T3、T4延後。如此一來，當輸入電壓VIN略小於輸出電壓VOUT時，電源轉換裝置20亦可有效延長開關SA與開關SD的共同導通時間，以降低導通損並提昇電源轉換裝置20的轉換效率。
當輸入電壓VIN持續下降，電源轉換裝置20將操作在升壓模式。請參考第3D圖，第3D圖為電源轉換裝置20操作在升壓模式時相關訊號的示意圖。於時間點T1，時脈訊號CLK指示時脈週期CLK_1開始且脈衝寬度調變訊號PWM為低邏輯準位時，控制訊號CONA、CONB為高邏輯準位，控制訊號CONC、COND為低邏輯準位，開關SA、SB導通，開關SC、SD斷開，電感電流IL開始上升。在時間點T2，電流訊號ISA加上斜率補償訊號VRAMP超越誤差電壓VEA，脈衝寬度調變訊號PWM產生一脈衝，使控制訊號CONB、COND被切換，從而使開關SA、SD導通以及開關SB、SC斷開。同時，邏輯控制模組206調整斜率補償控制訊號D_CRAMP， 以讓斜坡電壓VRAMP重設至地端電位並以一固定斜率上升。此時，由於輸入電壓VIN小於輸出電壓VOUT，電感電流IL將快速下降。因此電流訊號ISA加上斜率補償訊號VRAMP將不會在同一時脈週期超越誤差電壓VEA。隨後，於時間點T3，時脈訊號CLK指示時脈週期CLK_2開始，控制訊號CONB、COND被切換。開關SA、SB導通，開關SC、SD斷開，電感電流IL開始增加。接下來電源轉換裝置20將重複第3D圖中時間點T1至時間點T3的操作，以操作在升壓模式。需注意的是，電源轉換裝置20於一時脈週期內僅需切換開關SB與開關SD，即可實現升壓模式。換言之，藉由最小化開關SB與開關SD的切換次數，電源轉換裝置20平均功率消耗可被有效降低。
需注意的是，第2圖所示之電源轉換裝置20係本發明之實施例，其係以功能方塊方式表示本發明之概念，而各方塊的實現方式或相關訊號的形式、產生方式等可根據各種系統需求而適當調整。舉例來說，請參考第4A、4B圖，第4A、4B圖分別為第2圖中電流偵測單元212與邏輯控制模組206的一實現方式的示意圖。如第4A圖所示，電流偵測單元212包含有一反相器400、開關402、404、一感應電阻406、一放大器408以及電晶體410、412。電流偵測單元212中各元件的耦接關係如第4A圖所示。第4A圖所示之電流偵測單元212的運作方法應為本領域技術人員所熟知，為求簡潔，在此不贅述。請繼續參考第4B圖，邏輯控制模組206包含有一控制訊號產生單元414以及一補償訊號產生單元416。控制訊號產生單 元414用來產生根據脈衝寬度調變訊號PWM以及時脈訊號CLK產生控制訊號CONA~COND。補償訊號產生單元416用來根據控制訊號CONA以及脈衝寬度調變訊號PWM，產生斜率補償控制訊號D_CRAMP。
具體而言，控制訊號產生單元414包含有一反相器INV1、脈衝產生器PG1、PG2、D型正反器DFF1、DFF2、及閘AND1、AND2、SR型閂鎖器SR1、SR2以及預驅動器PD1、PD2。控制訊號產生單元414中各元件之間的耦接關係如第4圖所示。反相器1NV1用來根據控制訊號CONB，產生一反相訊號CONB_I。脈衝產生器PG1用來根據訊號CBST，產生一脈衝訊號PUL1。脈衝產生器PG2用來根據訊號CBUCK，產生一脈衝訊號PUL2。D型正反器DFF1用來根據脈衝寬度調變訊號PWM、反相訊號CONB_I以及脈衝訊號PUL1，產生一訊號CBUCK。D型正反器DFF2用來根據時脈訊號CLK、控制訊號CONA以及脈衝訊號PUL2，產生一訊號CBST。及閘AND1用來接收訊號CBUCK以及脈衝寬度調變訊號PWM，並據以產生一訊號AND1_O。及閘AND2用來接收訊號CBST以及時脈訊號CLK，並據以產生一訊號AND2_O。SR型閂鎖器SR1用來根據訊號AND1_O以及時脈訊號CLK，產生一訊號SR1_O。SR型閂鎖器SR2用來根據訊號AND2_O以及脈衝寬度調變訊號PWM，產生一訊號SR2_O。預驅動器PD1用來根據訊號SR1_O，產生控制訊號CONA、CONC。預驅動器PD2用來根據訊號SR2_O，產生控制訊號CONB、COND。較佳地，預驅動器PD1、PD2可將 產生適當的控制訊號CONA~COND，以避免開關SA與開關SC或是開關SB與開關SD同時導通。
另一方面，補償訊號產生單元416包含有一反相器INV2、一脈衝產生器PG3、一及閘AND3以及一或閘OR1。控制訊號產生單元402中各元件之間的耦接關係如第4圖所示。反相器INV2用來根據控制訊號CONA，產生一反相訊號CONAI。脈衝產生器PG3根據脈衝寬度調變訊號PWM，產生一脈衝訊號PUL3。及閘AND3用來根據脈衝訊號PUL3以及控制訊號產生單元414中的訊號CBST，產生訊號AND3_O。或閘OR1用來根據反相訊號CONA_I以及訊號AND3_O，產生斜率補償控制訊號D_CRAMP。如此一來，藉由控制訊號產生單元414以及補償訊號產生單元416，邏輯控制模組206可產生適當的控制訊號CONA~COND以及斜率補償控制訊號D_CRAMP，以根據不同的操作狀態控制開關SA~SD的導通順序。關於控制訊號產生單元414以及補償訊號產生單元416的運作方法詳述如下。
當控制訊號CONA、CONB為低邏輯準位，且控制訊號CONC、COND為高邏輯準位時(即開關SA、SB斷開，開關SC、SD導通)，訊號BST、PUL1以及訊號PUL2會為低邏輯準位，而訊號BUCK則為高邏輯準位。此時，若時脈訊號CLK中出現一上升緣(rising edge)指示一時脈週期開始時，訊號CBST仍然維持在低邏輯準位，而訊號PUL1會被調整為高邏輯準位，進而使控制訊號CONA、 CONC進行切換，以導通開關SA以及斷開開關SC。接下來，若時脈訊號CLK中再次出現一上升緣指示下一時脈週期開始時，訊號CBST、PUL2會被切換，進而使控制訊號CONB、COND進行切換，以導通開關SB，斷開開關SD。此外，於訊號CBST切換時，脈衝產生器PG1會產生一脈衝至D型正反器DFF1，以重置訊號CBUCK至低邏輯準位，進而確保控制訊號CONA持續為高邏輯準位(開關SA持續導通)，並確保控制訊號CONB、CONC不同時為高邏輯準位(開關SB與開關SC不同時導通)。
接下來，當控制訊號CONA~CONB為高邏輯準位，控制訊號CONC、COND為低邏輯準位時(即開關SA、SB導通、開關SC、SD斷開)，訊號BST、PUL1以及訊號PUL2會為高邏輯準位，而訊號BUCK則為低邏輯準位。此時，若脈衝寬度調變訊號PWM中產生一上升緣，訊號CBUCK維持低邏輯準位，訊號PUL2則被重置到低邏輯準位，進而使控制訊號CONB、COND進行切換，以斷開開關SB，導通開關SD。接下來，若脈衝寬度調變訊號PWM中再次出現一上升緣，訊號CBUCK、PUL1會被切換，進而使控制訊號CONA、CONC進行切換，以斷開開關SA、導通開關SC。此外，於訊號CBUCK切換時，脈衝產生器PG2會產生一脈衝至D型正反器DFF2，以重置訊號CBST至低邏輯準位，進而確保控制訊號COND持續為高邏輯準位(開關SD持續導通)。
請參考第5圖，第5圖為控制訊號產生單元414所執行的狀態 機制的示意圖。如第5圖所示，當開關SA、SB斷開，開關SC、SD導通時，若時脈訊號CLK中產生一上升緣，控制訊號產生單元414會產生適當之控制訊號CONA~COND，使開關SB、SC斷開，開關SA、SD導通。當開關SB、SC斷開，開關SA、SD導通時，若時脈訊號CLK中產生一上升緣，控制訊號產生單元414會產生適當之控制訊號CONA~COND，使開關SC、SD斷開，開關SA、SB導通；反之，若脈衝寬度調變訊號PWM中出現一上升緣，控制訊號產生單元414會產生適當之控制訊號CONA~COND使開關SA、SB斷開，開關SC、SD導通。當開關SA、SB斷開，開關SC、SD導通時，若脈衝寬度調變訊號PWM中出現一上升緣，控制訊號產生單元414會產生適當之控制訊號CONA~COND，使開關SB、SC斷開，開關SA、SD導通。如此一來，控制訊號產生單元414即可避免同時切換開關SA~SD，進而減少切換損。
值得注意的是，本發明主要精神之一在於利用偵測開關SA的開關電流以及輸出電壓VOUT，控制開關SA~SD的導通順序，以大幅延長電源轉換裝置20操作於升降壓模式時開關SA與開關SD共同導通的時間，進而有效降低電源轉換裝置20的導通損。此外，透過本發明配置的導通順序，電源轉換裝置20不會發生由開關SA、SB斷開以及開關SC、SD導通的狀態，直接跳至開關SA、SB導通以及開關SC、SD斷開的狀態，從而避免輸出電壓VOUT不穩定。更甚者，電源轉換裝置20操作於升壓模式或降壓模式時開關SA~SD的切換次數亦被最小化，進而降低電源轉換裝置20的切換 損。根據不同應用，本領域熟知技藝者可據以實施適當的調整或變化。舉例來說，請參考第6圖，第6圖為本發明實施例之一電源轉換裝置60的示意圖。電源轉換裝置60的架構類似於電源轉換裝置20的架構，因此沿用相同的元件符號。與電源轉換裝置20不同的是，電源轉換裝置60中開關SC與開關SD係以被動元件(即二極體)實現。電源轉換裝置60的詳細操作流程可參照上述之電源轉換裝置20，為求簡潔，在此不贅述。
此外，偵測開關SA的電流訊號ISA的方式亦可由其它方法實現。舉例來說，請參考第7A圖，第7A圖為本發明實施例之一電源轉換裝置70的示意圖。電源轉換裝置70的架構類似於電源轉換裝置20的架構，因此沿用相同的元件符號。與電源轉換裝至20不同的是，電源轉換裝置70新增一感測電阻Rsense於開關SA與輸入電壓VIN之間，並據以將電源感測單元210修改為一電流感測單元700。請參考第7B圖，第7B圖係電源轉換裝置70中電流感測單元700的示意圖。電流感測單元700包含有電阻R1、R2、電流源CS1、CS2、一放大器OP1以及一電晶體M1。電流感測單元700中各元件間耦接關係如第7B圖所示，且電流感測單元700的工作原理應為本領域技術人員所熟知，為求簡潔，在此不贅述。如此一來，電源轉換裝置70即可以不同的電源感測方法，取得開關SA的開關電流的資訊。
另一方面，第4圖所示之控制訊號產生單元414亦可由其他方 式實現。舉例來說，請參考第8圖，第8圖為控制訊號產生單元414另一實現方式的示意圖。如第8圖所示，控制訊號產生單元414包含有反相器1NV1~INV3、脈衝產生器PG1、PG2、D型正反器DFF1~DFF4、及閘AND1以及預驅動器PD1、PD2。控制訊號產生單元414中各元件之間的耦接關係如第8圖所示。第8圖所示之控制訊號產生單元414的運作流程可參照第4圖所示之控制訊號產生單元414，為求簡潔，在此不贅述。
除此之外，根據回授控制電路200的運作流程，可歸納為一用於控制電源轉換裝置20的方法90。請參考第9A圖，第9A圖為本發明實施例之方法90的示意圖。方法90包含有：
步驟900：開始。
步驟902：根據輸出端OUT的輸出電壓VOUT、開關SA的開關電流IMAX以及斜坡電壓VRAMP，產生脈衝寬度調變訊號PWM。
步驟904：根據脈衝寬度調變訊號PWM以及時脈訊號CLK，控制開關SA~SD。
根據方法90，電源轉換裝置20可藉由偵測開關SA的開關電流IMAX以及輸出電壓OUT，據以適當控制開關SA~SD的導通順序，進而有效延長運作過程中開關SA與開關SD共同導通的時間，並最小化開關SA~SD的切換次數。據此，電源轉換裝置20的平均功率消耗可被有效降低。
詳細來說，首先，將輸出電壓VOUT分壓，以產生回授電壓VFB，並將回授電壓VFB與參考電壓VREF相減後，產生誤差電壓VEA。另一方面，根據開關SA的開關電流IMAX，可產生一正比於開關電流IMAX的電流訊號ISA。將電流訊號ISA與斜坡電壓VRAMP相加，以產生電流訊號ISA加上斜率補償訊號VRAMP，其中斜坡電壓VRAMP於開關SA斷開時為地端電位；另於開關SA導通且開關SB、SD交替導通時以一特定斜率上升。如此一來，脈衝寬度調變訊號PWM即可藉由比較電流訊號ISA加上斜率補償訊號VRAMP以及誤差電壓VEA的大小關係產生。脈衝寬度調變訊號PWM是用來代表電感L是否儲存有足夠的能量提供給輸出端OUT。
於取得脈衝寬度調變訊號PWM以及時脈訊號CLK後，即可根據脈衝寬度調變訊號PWM以及時脈訊號CLK控制開關SA~SD的導通順序。舉例來說，請參考第9B圖，第9B圖為第9A圖所示之方法90的步驟904的一實施方式的示意圖。如第9B圖所示，步驟904包含有：
步驟904A：斷開開關SA、SB，導通開關SC、SD，並於時脈訊號CLK指示一時脈週期開始時，執行步驟904B。
步驟904B：斷開開關SB、SC，導通開關SA、SD，並於時脈訊號CLK指示一時脈週期開始時，執行步驟904C；以及於脈衝寬度調變訊號PWM指示電感L儲存有足夠能量時，執行步驟904A。
步驟904C：斷開開關SC、SD，導通開關SA、SB，並於脈衝寬度調變訊號PWM指示電感L儲存有足夠能量時，執行步驟904B。
較佳地，於電源轉換裝置20開始運轉時，電源轉換裝置20預設狀態為斷開開關SB、SC，導通開關SA、SD(步驟904B)。如此一來，開關SA與開關SD的共同導通時間可被有效延長，且開關SA~SD的切換次數可被最小化，進而降低電源轉換裝置20的平均功率消耗。
綜上所述，上述實施例所揭露之方法與相關電路可藉由峰值電流模式(Peak current mode)，據以控制電源轉換裝置的開關順序。相較於習知技術，上述實施例不需要以複雜的電路實現量測電感的平均電流。此外，根據上述實施例所揭露之切換開關的時間順序，電源轉換裝置可於升降壓模式中順暢地切換開關，進而降低電源轉換裝置的導通損與切換損。簡言之，採用本發明所揭露之方法與相關電路，可有效降低電源轉換裝置的平均功率消耗。
以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。
10‧‧‧升降壓直流對直流轉換器
20、60、70‧‧‧電源轉換裝置
200‧‧‧回授控制電路
202‧‧‧脈衝寬度調變模組
204‧‧‧時脈產生模組
206‧‧‧邏輯控制模組
208‧‧‧分壓單元
210‧‧‧誤差放大器
212‧‧‧電流偵測單元
214‧‧‧斜率補償單元
216‧‧‧加法單元
218‧‧‧比較單元
400‧‧‧反相器
402、404‧‧‧開關
406‧‧‧感應電阻
408、OP1‧‧‧放大器
410、412、M1‧‧‧電晶體
414‧‧‧控制訊號產生單元
416‧‧‧補償訊號產生單元
90‧‧‧方法
900~904、904A、904B、904C‧‧‧步驟
AND1~AND3‧‧‧及閘
CBUCK、CBST、PUL1、PUL2 AND1_O~AND3_O、SR1_O、SR2_O‧‧‧訊號
CLK‧‧‧時脈訊號
CLK_1~CLK_3‧‧‧時脈週期
CONA~COND‧‧‧控制訊號
CS1、CS2‧‧‧電流源
D‧‧‧比例
DFF1~DFF4‧‧‧D型正反器
D_CRAMP‧‧‧斜率補償控制訊號
IN‧‧‧輸入端
INV1~INV3‧‧‧反相器
IL‧‧‧電感電流
IOUT‧‧‧輸出電流
ISA‧‧‧電流訊號
L‧‧‧電感
OP1‧‧‧放大器
OR1‧‧‧或閘
OUT‧‧‧輸出端
PD1、PD2‧‧‧預驅動器
PG1~PG3‧‧‧脈衝產生器
PWM‧‧‧脈衝寬度調變訊號
R1、R2‧‧‧電阻
Rsense‧‧‧感應電阻
SA~SD‧‧‧開關
SR1、SR2‧‧‧SR閂鎖器
T1~T5‧‧‧時間點
VEA‧‧‧誤差電壓
VIN‧‧‧輸入電壓
VL1、VL2‧‧‧電壓
VOUT‧‧‧輸出電壓
VRAMP‧‧‧斜坡電壓
VREF1、VREF2‧‧‧參考電壓
第1圖為習知升降壓式電源轉換裝置的示意圖。
第2圖為本發明實施例一電源轉換裝置的示意圖。
第3A~3D圖為第2圖所示之電源轉換裝置在不同狀態下運作時相關訊號的示意圖。
第4A圖為第2圖所示之電源轉換裝置的電流偵測單元的一實現方式的示意圖。
第4B圖為第2圖所示之電源轉換裝置的邏輯控制模組的一實現方式的示意圖。
第5圖為第4B圖所示之邏輯控制模組實現的狀態機制的示意圖。
第6圖為本發明實施例另一電源轉換裝置的示意圖。
第7A圖為本發明實施例另一電源轉換裝置的示意圖。
第7B圖為第7A圖所示之電源轉換裝置中一電流感測單元的示意圖。
第8圖為第2圖所示之邏輯控制模組另一實現方式的示意圖。
第9A圖為本發明實施例之一方法的示意圖。
第9B圖為第9A圖所示之方法的一實現方式的示意圖。
90‧‧‧方法
900~904‧‧‧步驟

Claims (27)

  1. 一種用來控制一電源轉換裝置的方法，該電源轉換裝置包含有一電感、一第一開關、一第二開關、一第三開關以及一第四開關，該第一開關耦接於一輸入端與一電感的一第一端之間，該第二開關耦接於該電感的一第二端與一地端之間，該第三開關耦接於該電感的該第一端與該地端之間，該第四開關耦接於該電感的該第二端與一輸出端之間，該方法包含有：根據該輸出端的一輸出電壓、該第一開關的一開關電流以及一斜坡電壓，產生一脈衝寬度調變訊號；以及根據該脈衝寬度調變訊號以及一時脈訊號，控制該第一開關、該第二開關、該第三開關以及該第四開關。
  2. 如請求項1所述之方法，其中當該第一開關斷開時，該斜坡電壓為一地端電位。
  3. 如請求項1所述之方法，其中當該第一開關導通且該第二開關與該第四開關交替導通時，該斜坡電壓會於脈衝寬度調變訊號指示該誤差電壓小於該第二參考電壓時被重置至一地端電位並以一特定斜率增加。
  4. 如請求項1所述之方法，其中該根據該輸出端的一輸出電壓、該第一開關之該開關電流值以及該斜坡電壓，產生一脈衝寬度調變訊號之步驟，包含有： 根據該輸出電壓，產生一回授電壓根據該回授電壓以及一第一參考電壓，產生一誤差電壓；偵測該開關電流，以取得一電流電壓；將該電流電壓與該斜坡電壓相加，以取得一第二參考電壓；以及比較該誤差電壓以及該第二參考電壓，以產生該脈衝寬度調變訊號。
  5. 如請求項4所述之方法，其中根據該脈衝寬度調變訊號以及一時脈訊號，控制該第一開關、該第二開關、該第三開關以及該第四開關之步驟，包含有：於該第一開關、該第四開關導通，該第二開關、該第三開關斷開，且該時脈訊號輸出指示一時脈週期開始且該脈衝寬度調變訊號輸出指示該誤差電壓大於該第二參考電壓時，導通該第一開關、該第二開關，且斷開該第三開關、該第四開關。
  6. 如請求項4所述之方法，其中根據該脈衝寬度調變訊號以及一時脈訊號，控制該第一開關、該第二開關、該第三開關以及該第四開關之步驟，包含有：於該第一開關、該第四開關導通，該第二開關、該第三開關斷開，且該脈衝寬度調變訊號指示該誤差電壓小於該第二參考電壓時，導通該第三開關、該第四開關，且斷開該第一 開關、該第二開關。
  7. 如請求項4所述之方法，其中根據該脈衝寬度調變訊號以及一時脈訊號，控制該第一開關、該第二開關、該第三開關以及該第四開關之步驟，包含有：於該第一開關、該第二開關導通，該第三開關、該第四開關斷開，且該脈衝寬度調變訊號指示該誤差電壓小於該第二參考電壓時，導通該第一開關、該第四開關，且斷開該第二開關、該第三開關。
  8. 如請求項4所述之方法，其中根據該脈衝寬度調變訊號以及一時脈訊號，控制該第一開關、該第二開關、該第三開關以及該第四開關之步驟，包含有：於該第三開關、該第四開關導通，該第一開關、該第二開關斷開，且該脈衝寬度調變訊號指示該誤差電壓小於該第二參考電壓時，導通該第一開關、該第四開關，且斷開該第二開關、該第三開關。
  9. 一種回授控制電路，用於一電源轉換裝置中，該電源轉換裝置包含有一電感、一第一開關、一第二開關、一第三開關、一第四開關，該回授控制電路包含有：一脈衝寬度調變模組，包含有：一分壓單元，耦接於該輸出端，用來根據該電源轉換裝置 的一輸出電壓，輸出一回授電壓；一誤差放大器，耦接於該分壓單元，用來根據該回授電壓以及一第一參考電壓，產生一誤差電壓；一電流偵測單元，用來偵測該第一開關之一開關電流；一斜率補償單元，用來根據一斜率補償控制訊號，產生一斜坡電壓；一加法單元，耦接於該電流偵測單元以及該斜率補償單元，用來根據該開關電流以及該斜坡電壓，產生一第二參考電壓；以及一比較單元，耦接於該誤差放大器以及該加法單元，用來根據該誤差電壓以及該第二參考電壓，產生一脈衝寬度調變訊號；一時脈產生模組，用來產生一時脈訊號；以及一邏輯控制模組，用來根據該時脈訊號以及該脈衝寬度調變訊號，產生該斜率補償控制訊號，及產生一第一控制訊號、一第二控制訊號、一第三控制訊號以及一第四控制訊號，以分別控制該第一開關、該第二開關、該第三開關及該第四開關。
  10. 如請求項9所述之回授控制電路，其中當該第一開關斷開時，該邏輯控制模組調整該斜率補償控制訊號，使該斜坡電壓等於一地端電位。
  11. 如請求項9所述之回授控制電路，其中當該第一開關導通且該第二開關與該第四開關交替導通時，該邏輯控制模組於該脈衝寬度調變訊號指示該誤差電壓小於該第二參考電壓時，調整該斜率補償控制訊號，使該斜坡電壓重置至一地端電位並以一固定斜率增加。
  12. 如請求項9所述之回授控制電路，其中當該第一開關導通，該第二開關斷開，該第三開關斷開，該第四開關導通，該時脈訊號輸出指示一時脈週期開始，且該脈衝寬度調變訊號輸出指示該誤差電壓大於該第二參考電壓時，該邏輯控制模組透過該第一控制訊號、該第二控制訊號、該第三控制訊號以及該第四控制訊號，控制該第一開關、該第二開關、該第三開關及該第四開關，使該第一開關維持導通，該第二開關轉為導通，該第三開關維持斷開，以及該第四開關轉為斷開。
  13. 如請求項9所述之電源轉換裝置，其中當該第一開關導通，該第二開關斷開，該第三開關斷開，該第四開關導通，且該脈衝寬度調變訊號輸出指示該誤差電壓小於該第二參考電壓時，該邏輯控制模組透過該第一控制訊號、該第二控制訊號、該第三控制訊號以及該第四控制訊號，控制該第一開關、該第二開關、該第三開關及該第四開關，使該第一開關轉為斷開，該第二開關維持斷開，該第三開關轉為導通，以及該第四開關維持導通。
  14. 如請求項9所述之電源轉換裝置，其中當該第一開關導通，該第二開關導通，該第三開關斷開，該第四開關斷開，且該脈衝寬度調變訊號輸出指示該誤差電壓小於該第二參考電壓時，該邏輯控制模組透過該第一控制訊號、該第二控制訊號、該第三控制訊號以及該第四控制訊號，控制該第一開關、該第二開關、該第三開關及該第四開關，使該第一開關維持導通，該第二開關轉為斷開，該第三開關維持斷開，以及該第四開關轉為導通。
  15. 如請求項9所述之電源轉換裝置，其中當該第一開關斷開、該第二開關斷開、該第三開關導通，該第四開關導通，該時脈訊號輸出指示一時脈週期開始，且該脈衝寬度調變訊號輸出指示該誤差電壓大於該第二參考電壓時，該邏輯控制模組透過該第一控制訊號、該第二控制訊號、該第三控制訊號以及該第四控制訊號，控制該第一開關、該第二開關、該第三開關及該第四開關，使該第一開關轉為導通、該第二開關維持斷開、該第三開關轉為斷開，以及該第四開關維持導通。
  16. 如請求項9所述之電源轉換裝置，其中該邏輯控制模組包含有：一控制訊號產生單元，包含有：一反相器，用來輸出反相之該第二控制訊號；一第一正反器，包含有一資料端接收反相之該第二控制訊號，一時脈端接收該脈衝寬度調變訊號，一重置端接收一第一脈衝訊號，以及一輸出端輸出一降壓指示訊 號；一第二正反器，包含有一資料端接收該第一控制訊號，一時脈端接收該時脈訊號，一重置端接收一第二脈衝訊號，以及一輸出端輸出一升壓指示訊號；一第一脈衝產生器，包含有一輸入端接收該升壓指示訊號，以及一輸出端輸出該第一脈衝訊號；一第二脈衝產生器，包含有一輸入端接收該降壓指示訊號，以及一輸出端輸出該第二脈衝訊號；一第一及閘，包含有一第一輸入端接收該降壓指示訊號，一第二輸入端接收該時脈訊號，以及一輸出端；一第二及閘，包含有一第一輸入端接收該升壓指示訊號，一第二輸入端接收該時脈訊號，以及一輸出端；一第三正反器，包含有一重設端耦接於該第一反及閘的該輸出端，一第一設定端接收該時脈訊號，以及一輸出端；一第四正反器，包含有一重設端耦接於該第二反及閘的該輸出端，一第二設定端接收該時脈訊號，以及一輸出端；一第一預驅動器，包含有一輸入端耦接於該第三正反器的該輸出端，一第一輸出端輸出該第一控制訊號，以及一第二輸出端輸出該第三控制訊號；以及一第二預驅動器，包含有一輸入端耦接於該第四正反器的該輸出端，一第一輸出端輸出該第二控制訊號，以及 一第二輸出端輸出該第四控制訊號；以及一補償訊號產生單元，包含有：一第三脈衝產生器，包含有一輸入端接收該脈衝寬度調變訊號，以及一輸出端輸出一第三脈衝訊號；一第三及閘，包含有一第一輸入端接收該第三脈衝訊號，一第二輸入端接收該升壓控制訊號，以及一輸出端；一反相器，用來輸出反相之該第一控制訊號；以及一或閘，包含有一第一輸入端耦接於該第三反及閘的該輸出端，一第二輸入端耦接於該反相器的該輸出端，以及一輸出端輸出該斜率補償控制訊號。
  17. 如請求項9所述之電源轉換裝置，其中該邏輯控制裝置包含有：一控制訊號產生單元，包含有：一第一反相器，用來輸出反相之該第二控制訊號；一第一正反器，包含有一資料端接收反相之該第二控制訊號，一時脈端接收該脈衝寬度調變訊號，一第一重置端接收一第一脈衝訊號，以及一第一輸出端輸出一降壓指示訊號；一第二正反器，包含有一資料端接收該第一控制訊號，一時脈端接收該時脈訊號，一重置端接收一第二脈衝訊號，以及一輸出端輸出一升壓指示訊號；一第一脈衝產生器，包含有一輸入端接收該升壓指示訊號，以及一輸出端輸出該第一脈衝訊號； 一第二脈衝產生器，包含有一輸入端接收該降壓指示訊號，以及一輸出端輸出該第二脈衝訊號；一第三正反器，包含有一資料端接收該降壓指示訊號、一時脈端接收該脈衝寬度調變訊號、一重置端接收該時脈訊號，以及一輸出端；一第一反及閘，包含有一第一輸入端接收該升壓指示訊號，一第二輸入端接收該時脈訊號，以及一輸出端；一第四正反器，包含有一資料端接收一系統最高電壓，一時脈端接收該脈衝寬度調變訊號、一重置端耦接於該第一反及閘的該輸出端，以及一輸出端；一第二反相器，包含有一輸入端耦接於該第三正反器的該輸出端，以及一輸出端；一第三反相器，包含有一輸入端耦接於該第四正反器的該輸出端，以及一輸出端；一第一預驅動器，包含有一輸入端耦接於該第三反相器的該輸出端，一第一輸出端輸出該第一控制訊號，以及一第二輸出端輸出該第三控制訊號；以及一第二預驅動器，包含有一輸入端耦接於該第四反相器的該輸出端，一第一輸出端輸出該第二控制訊號，以及一第二輸出端輸出該第四控制訊號；以及一補償訊號產生單元，包含有：一第三脈衝產生器，包含有一輸入端接收該脈衝寬度調變訊號，以及一輸出端輸出一第三脈衝訊號； 一第二反及閘，包含有一第一輸入端接收該第三脈衝訊號，一第二輸入端接收該升壓控制訊號，以及一輸出端；一反相器，包含有一輸入端接收該第一控制訊號，以及一輸出端輸出反相之該第一控制訊號；以及一或閘，包含有一第一輸入端耦接於該第二反及閘的該輸出端，一第二輸入端耦接於該反相器的該輸出端，以及一輸出端輸出該斜率補償控制訊號。
  18. 一種電源轉換裝置，包含有：一電感；一第一開關，耦接於一輸入端與該電感的一第一端之間，用來根據一第一控制訊號，控制該輸出端與該第一端之間的導通情形；一第二開關，耦接於該電感的一第二端與一地端之間，用來根據一第二控制訊號，控制該第二端與該一地端之間的導通情形；一第三開關，耦接於該電感的該第一端與該地端之間，用來根據一第三控制訊號，控制該第一端與該地端之間的導通情形；一第四開關，耦接於該電感的該第二端與一輸出端之間，用來根據一第四控制訊號，控制該第二端與一輸出端之間的導通情形；以及 一回授控制電路，用來根據該輸出端的一輸出電壓、該第一開關的一開關電流，輸出該第一控制訊號、該第二控制訊號、該第三控制訊號以及該第四控制訊號，以控制該第一開關、該第二開關、該第三開關以及該第四開關的導通順序。
  19. 如請求項18所述之電源轉換裝置，其中該回授控制電路包含有：一脈衝寬度調變模組，包含有：一分壓單元，耦接於該輸出端，用來根據該輸出電壓輸出一回授電壓；一誤差放大器，耦接於該分壓單元，用來根據該回授電壓以及一第一參考電壓，產生一誤差電壓；一電流偵測單元，用來偵測該第一開關之一開關電流；一斜率補償單元，用來根據一斜率補償控制訊號，產生一斜坡電壓；一加法單元，耦接於電流偵測單元以及該斜率補償單元，用來根據該開關電流以及該斜坡電壓，產生一第二參考電壓；以及一比較單元，耦接於該誤差放大器以及該加法單元，用來根據該誤差電壓以及該第二參考電壓，產生一脈衝寬度調變訊號；一時脈產生模組，用來產生一時脈訊號；以及一邏輯控制模組，用來根據該時脈訊號以及該脈衝寬度調變訊 號，產生該第一控制訊號、該第二控制訊號、該第三控制訊號、該第四控制訊號以及該斜率補償控制訊號。
  20. 如請求項19所述之電源轉換裝置，其中當該第一開關斷開時，該邏輯控制模組調整該斜率補償控制訊號，使該斜坡電壓等於一地端電位。
  21. 如請求項19所述之電源轉換裝置，其中當該第一開關導通且該第二開關與該第四開關交替導通時，該邏輯控制模組會於脈衝寬度調變訊號指示該誤差電壓小於該第二參考電壓時，調整該斜率補償控制訊號，以使該斜坡電壓重置至一地端電位並以一固定斜率增加。
  22. 如請求項19所述之電源轉換裝置，其中當該第一開關導通、該第二開關斷開、該第三開關斷開，該第四開關導通時，該時脈訊號輸出指示一時脈週期開始，且該脈衝寬度調變訊號輸出指示該誤差電壓大於該第二參考電壓時，該邏輯控制模組透過該第一控制訊號、該第二控制訊號、該第三控制訊號以及該第四控制訊號，控制該第一開關、該第二開關、該第三開關及該第四開關，使該第一開關維持導通，該第二開關轉為導通，該第三開關維持斷開，以及該第四開關轉為斷開。
  23. 如請求項19所述之電源轉換裝置，其中當該第一開關導通，該 第二開關斷開，該第三開關斷開，該第四開關導通，且該脈衝寬度調變訊號輸出指示該誤差電壓小於該第二參考電壓時，該邏輯控制模組透過該第一控制訊號、該第二控制訊號、該第三控制訊號以及該第四控制訊號，控制該第一開關、該第二開關、該第三開關及該第四開關，使該第一開關轉為斷開，該第二開關維持斷開，該第三開關轉為導通，以及該第四開關維持導通。
  24. 如請求項19所述之電源轉換裝置，其中當該第一開關導通，該第二開關導通，該第三開關斷開，該第四開關斷開，且該脈衝寬度調變訊號輸出指示該誤差電壓小於該第二參考電壓時，該邏輯控制模組透過該第一控制訊號、該第二控制訊號、該第三控制訊號以及該第四控制訊號，控制該第一開關、該第二開關、該第三開關及該第四開關，使該第一開關維持導通，該第二開關轉為斷開，該第三開關維持斷開，以及該第四開關轉為導通。
  25. 如請求項19所述之電源轉換裝置，其中當該第一開關斷開、該第二開關斷開、該第三開關導通，該第四開關導通，該時脈訊號輸出指示一時脈週期開始，且該脈衝寬度調變訊號輸出指示該誤差電壓大於該第二參考電壓時，該邏輯控制模組透過該第一控制訊號、該第二控制訊號、該第三控制訊號以及該第四控制訊號，控制該第一開關、該第二開關、該第三開關及該第四開關，使該第一開關轉為導通、該第二開關維持斷開、該第三開關轉為斷開，以及該第四開關維持導通。
  26. 如請求項18所述之電源轉換裝置，其中該邏輯控制模組包含有：一控制訊號產生單元，包含有：一反相器，用來輸出反相之該第二控制訊號；一第一正反器，包含有一資料端接收反相之該第二控制訊號，一時脈端接收該脈衝寬度調變訊號，一重置端接收一第一脈衝訊號，以及一輸出端輸出一降壓指示訊號；一第二正反器，包含有一資料端接收該第一控制訊號，一時脈端接收該時脈訊號，一重置端接收一第二脈衝訊號，以及一輸出端輸出一升壓指示訊號；一第一脈衝產生器，包含有一輸入端接收該升壓指示訊號，以及一輸出端輸出該第一脈衝訊號；一第二脈衝產生器，包含有一輸入端接收該降壓指示訊號，以及一輸出端輸出該第二脈衝訊號；一第一及閘，包含有一第一輸入端接收該降壓指示訊號，一第二輸入端接收該時脈訊號，以及一輸出端；一第二及閘，包含有一第一輸入端接收該升壓指示訊號，一第二輸入端接收該時脈訊號，以及一輸出端；一第三正反器，包含有一重設端耦接於該第一反及閘的該輸出端，一第一設定端接收該時脈訊號，以及一輸出端；一第四正反器，包含有一重設端耦接於該第二反及閘的該 輸出端，一第二設定端接收該時脈訊號，以及一輸出端；一第一預驅動器，包含有一輸入端耦接於該第三正反器的該輸出端，一第一輸出端輸出該第一控制訊號，以及一第二輸出端輸出該第三控制訊號；以及一第二預驅動器，包含有一輸入端耦接於該第四正反器的該輸出端，一第一輸出端輸出該第二控制訊號，以及一第二輸出端輸出該第四控制訊號；以及一補償訊號產生單元，包含有：一第三脈衝產生器，包含有一輸入端接收該脈衝寬度調變訊號，以及一輸出端輸出一第三脈衝訊號；一第三及閘，包含有一第一輸入端接收該第三脈衝訊號，一第二輸入端接收該升壓控制訊號，以及一輸出端；一反相器，用來輸出反相之該第一控制訊號；以及一或閘，包含有一第一輸入端耦接於該第三反及閘的該輸出端，一第二輸入端耦接於該反相器的該輸出端，以及一輸出端輸出該斜率補償控制訊號。
  27. 如請求項18所述之電源轉換裝置，其中該邏輯控制裝置包含有：一控制訊號產生單元，包含有：一第一反相器，用來輸出反相之該第二控制訊號；一第一正反器，包含有一資料端接收反相之該第二控制訊 號，一時脈端接收該脈衝寬度調變訊號，一第一重置端接收一第一脈衝訊號，以及一第一輸出端輸出一降壓指示訊號；一第二正反器，包含有一資料端接收該第一控制訊號，一時脈端接收該時脈訊號，一重置端接收一第二脈衝訊號，以及一輸出端輸出一升壓指示訊號；一第一脈衝產生器，包含有一輸入端接收該升壓指示訊號，以及一輸出端輸出該第一脈衝訊號；一第二脈衝產生器，包含有一輸入端接收該降壓指示訊號，以及一輸出端輸出該第二脈衝訊號；一第三正反器，包含有一資料端接收該降壓指示訊號、一時脈端接收該脈衝寬度調變訊號、一重置端接收該時脈訊號，以及一輸出端；一第一反及閘，包含有一第一輸入端接收該升壓指示訊號，一第二輸入端接收該時脈訊號，以及一輸出端；一第四正反器，包含有一資料端接收一系統最高電壓，一時脈端接收該脈衝寬度調變訊號、一重置端耦接於該第一反及閘的該輸出端，以及一輸出端；一第二反相器，包含有一輸入端耦接於該第三正反器的該輸出端，以及一輸出端；一第三反相器，包含有一輸入端耦接於該第四正反器的該輸出端，以及一輸出端；一第一預驅動器，包含有一輸入端耦接於該第三反相器的 該輸出端，一第一輸出端輸出該第一控制訊號，以及一第二輸出端輸出該第三控制訊號；以及一第二預驅動器，包含有一輸入端耦接於該第四反相器的該輸出端，一第一輸出端輸出該第二控制訊號，以及一第二輸出端輸出該第四控制訊號；以及一補償訊號產生單元，包含有：一第三脈衝產生器，包含有一輸入端接收該脈衝寬度調變訊號，以及一輸出端輸出一第三脈衝訊號；一第二反及閘，包含有一第一輸入端接收該第三脈衝訊號，一第二輸入端接收該升壓控制訊號，以及一輸出端；一反相器，包含有一輸入端接收該第一控制訊號，以及一輸出端輸出反相之該第一控制訊號；以及一或閘，包含有一第一輸入端耦接於該第二反及閘的該輸出端，一第二輸入端耦接於該反相器的該輸出端，以及一輸出端輸出該斜率補償控制訊號。
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