TWI511436B - 多相非反相升降壓電壓轉換器與其之操作和控制方法 - Google Patents

多相非反相升降壓電壓轉換器與其之操作和控制方法 Download PDF

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Description

多相非反相升降壓電壓轉換器與其之操作和控制方法 【相關申請案之交互參照】
此申請案係主張2011年6月14日申請的名稱為多位準非反相BB電壓轉換器的美國專利申請案號13/160,162(代理人檔案號INTS-30,622)的益處，該美國專利申請案是2010年8月2日申請的名稱為非反相升降壓電壓轉換器的美國專利申請案號12/848,579(代理人檔案號INTS-29,982)的一部分接續案。
本發明係關於升降壓電壓轉換器，並且更具體而言係有關於一種用於控制非反相升降壓轉換器以提供在降壓及升壓操作模式間之平順的轉換的系統及方法。
非反相升降壓轉換器係能夠根據操作模式來達成一高於或低於其輸入電壓的輸出電壓。由於以電池供電的裝置變得越來越普及，這些類型的轉換器正變得更有吸引力，因為它們可以利用電池的放電週期。當一電池輸入電壓高於其輸出電壓時，一升降壓轉換器係工作在降壓操作模式中。在降壓操作模式中，該轉換器係減小輸入電壓至一必要的位準以 供在其輸出處的使用。當一電池輸入電壓低於輸出電壓時，該升降壓轉換器係工作在升壓操作模式中，其中輸入電壓係增高到一在其輸出處所需的位準。在純降壓及純升壓操作模式內之控制係藉由各種相關的功率開關的導通及關閉來加以達成。當輸出電壓接近輸入電壓時，在降壓及升壓操作模式間之轉換係提供各種的控制挑戰。兩項來自在降壓及升壓操作模式間的此種轉換期間控制該升降壓轉換器的挑戰係包含其係為一動態響應的線暫態的產生以及輸出漣波的產生，其中產生的輸入電壓係接近該輸出電壓，此係為一穩態效能的問題。
如同在此所揭露及敘述的，在本發明的一觀點中，本發明係包括一種非反相升降壓轉換器。該升降壓轉換器係包含用於響應於一輸入電壓以產生一調節後的輸出電壓的升降壓電壓調節電路。一電流感測器係監測該升降壓調節電路的一輸入電流。升降壓模式控制電路係響應於該監測到的輸入電流以控制該升降壓電壓調節電路在一降壓操作模式中利用深電流模式控制，並且在一升壓操作模式中利用有效的電流模式控制。
102‧‧‧輸入電壓節點
104‧‧‧降壓電晶體
106‧‧‧節點
108‧‧‧降壓電晶體
110‧‧‧電感器
112‧‧‧節點
114‧‧‧升壓電晶體
116‧‧‧節點
118‧‧‧升壓電晶體
120‧‧‧輸出電容
122‧‧‧輸出負載電阻
124‧‧‧升降壓控制電路
202‧‧‧升降壓轉換器電路
204‧‧‧輸入節點
206‧‧‧輸出節點
208‧‧‧驅動邏輯
210‧‧‧誤差放大器及PWM控制邏輯
212‧‧‧電流斜率控制補償邏輯
214‧‧‧電流感測器
216‧‧‧模式控制邏輯
302‧‧‧升降壓轉換器
304‧‧‧輸入電壓節點
306‧‧‧電流感測器
308‧‧‧高側降壓電晶體
310‧‧‧節點
312‧‧‧低側降壓電晶體
314‧‧‧接地節點
316‧‧‧電感器
318‧‧‧節點
320‧‧‧高側升壓電晶體
322‧‧‧輸出電壓節點
324‧‧‧低側升壓電晶體
326‧‧‧輸出電容器
328‧‧‧負載
330‧‧‧降壓模式電流邏輯及驅動器
332‧‧‧升壓模式控制邏輯及驅動器
334‧‧‧SR閂鎖
336‧‧‧模式控制邏輯
338‧‧‧SR閂鎖
340‧‧‧最大工作週期偵測電路
342‧‧‧模式選擇邏輯
344‧‧‧多工器
346‧‧‧加法器電路
348‧‧‧加法器電路
350‧‧‧PWM比較器
352‧‧‧誤差放大器
354‧‧‧電容器
356‧‧‧電阻器
358‧‧‧電阻器
360‧‧‧節點
362‧‧‧反相器
364‧‧‧AND閘
366‧‧‧OR閘
368‧‧‧反相器
370‧‧‧反相器
402‧‧‧步驟
404‧‧‧步驟
406‧‧‧查詢步驟
408‧‧‧步驟
410‧‧‧查詢步驟
502‧‧‧VIN
504‧‧‧VOUT
506‧‧‧VSUM
508‧‧‧VCOMP
510‧‧‧電感器電流
602‧‧‧VIN
604‧‧‧VOUT
606‧‧‧VSUM
610‧‧‧電感器電流
702‧‧‧誤差放大器
704‧‧‧驅動器電路
706‧‧‧升降壓轉換器
708‧‧‧電流感測器
802‧‧‧PWM邏輯
804‧‧‧驅動邏輯
806‧‧‧模式控制邏輯
808‧‧‧補償電路
902‧‧‧節點
904‧‧‧電阻器
906‧‧‧節點
908‧‧‧電阻器
906‧‧‧節點
910‧‧‧誤差放大器
912‧‧‧節點
914‧‧‧比較器
915‧‧‧輸入電壓節點
917‧‧‧電流感測器
918‧‧‧節點
919‧‧‧高側降壓電晶體
920‧‧‧節點
922‧‧‧低側降壓電晶體
924‧‧‧接地節點
926‧‧‧電感器
928‧‧‧節點
930‧‧‧高側升壓電晶體
932‧‧‧VOUT
934‧‧‧低側升壓電晶體
935‧‧‧電阻器
936‧‧‧電容器
1002‧‧‧控制邏輯及驅動器
1004‧‧‧SR閂鎖
1006‧‧‧模式選擇邏輯
1008‧‧‧驅動器
1010‧‧‧SR閂鎖
1012‧‧‧多工器
1014‧‧‧加法器電路
1015‧‧‧PWM比較器
1016‧‧‧加法器
1017‧‧‧反相器
1018‧‧‧OR閘
1020‧‧‧AND閘
1022‧‧‧反相器
1024‧‧‧反相器
1102‧‧‧SR閂鎖
1104‧‧‧AND閘
1106‧‧‧AND閘
1108‧‧‧反相器
1110‧‧‧反相器
1112‧‧‧SR閂鎖
1114‧‧‧延遲閂鎖
為了更完整的理解，現在係參考到以上結合所附的圖式所做的說明，其中：圖1是一種升降壓轉換器的概要圖；圖2係描繪本揭露內容的非反相升降壓轉換器的功能方塊圖；圖3係提供本揭露內容的非反相升降壓轉換器之更詳細的方塊圖；圖4是描繪圖3的非反相升降壓轉換器的操作的流程圖；圖5a-5c係描繪當從降壓操作模式轉換至升壓操作模式時，該升降壓轉 換器操作的波形；圖6a-6c係描繪當從升壓操作模式轉換至降壓操作模式時，該升降壓轉換器操作的波形；圖7是一種多相非反相升降壓轉換器的功能方塊圖；圖8是該多相升降壓轉換器的調變器及驅動器電路的方塊圖；圖9是該具有本質電流分擔的多相非反相升降壓轉換器之更詳細的方塊圖；圖10是該調變器及驅動器電路之概要的方塊圖；圖11是該最大工作週期偵測及模式選擇電路之概要圖；圖12係描繪一運作在一降壓模式穩態中的雙相非反相升降壓轉換器的操作；圖13係描繪一運作在一降壓模式穩態中的雙相非反相升降壓轉換器；以及圖14係描繪一運作在一升壓模式穩態中的雙相非反相升降壓轉換器。
現在參照到圖式，其中相同的元件符號在此被用以指明全文中相似的元件，一種非反相升降壓電壓轉換器的各種視圖及實施例係被描繪及敘述，並且其它可行的實施例係被描述。該些圖並不一定按照比例繪製，並且在某些實例中，該圖式僅為了說明之目的已經在一些地方被誇大及/或簡化。具有此項技術的通常知識者將會體認到根據以下可行的實施例的例子之許多可能的應用及變化。
非反相升降壓轉換器係能夠達成一高於或低於其輸入電壓的正輸出電壓。由於以電池供電的裝置變得越來越普及，此種拓撲正變得更有吸引力，因為其可以利用電池的放電週期。當一電池輸入電壓高於其 輸出電壓時，一升降壓轉換器係工作在降壓操作模式中。在降壓操作模式中，該轉換器係減小輸入電壓至必要的位準以供在其輸出處的使用。當該電池輸入電壓低於輸出電壓時，該升降壓轉換器係工作在升壓操作模式中，其中輸入電壓係增高到一在輸出處所需的位準。藉由讓某些功率開關被導通或關閉以實施在一純降壓操作模式或是一純升壓操作模式中的控制是相當容易的。該挑戰仍然存在於當輸出電壓接近輸入電壓時的降壓及升壓操作模式間之轉換。在降壓及升壓操作模式間的此種轉換期間有兩項控制該升降壓轉換器的挑戰。一項挑戰係牽涉到線暫態，其係為一動態響應。 另一項挑戰係為輸出漣波，其中產生的輸入電壓係接近該輸出電壓，此係為一穩態效能的問題。
以下所敘的實施係包括一種控制非反相升降壓轉換器的設 計並且提供一種達成在模式間之平順的轉換及線暫態之方法，同時在輸出電壓接近輸入電壓時仍然維持最小的漣波電壓。在該設計中只有一個整合的電流感測器被利用到，而不是多個感測器，以降低複雜度並且簡化整體的設計。該控制器係利用逐週期的偵測以在降壓操作模式中使用一峰值電流模式控制，並且在升壓操作模式中使用一谷值電流控制模式。此方法係在該轉換器內提供平順的轉換及線暫態。在輸出電壓接近輸入電壓的狀況中，該升降壓轉換器係藉由監測最大工作週期，自動地從該降壓操作模式切換至該升壓操作模式、或是從該升壓操作模式切換至該降壓操作模式。 此係簡化該升降壓轉換器的控制並且降低該輸出電壓漣波。降壓模式的操作及升壓模式的操作都使用相同的整合的電流感測器，此係降低該系統的複雜度並且增加整體的可靠度。
非反相升降壓轉換器係能夠達成高於或低於其輸入電壓的正輸出電壓。許多應用較喜歡非反相升降壓轉換器，例如，渴望利用電池的放電週期的以電池供電的裝置。以電池供電的電子設備及汽車因為發生負載突降或冷車啟動的情況而遭受到較差的電池電壓。在這些情況下，非反相升降壓轉換器是一理想的候選者。若負載功率是高的，為了低成本及散熱而需要多相升降壓轉換器。
現在參照圖式，並且更特別參照圖1，其描繪有一種升降壓轉換器的概要圖。該升降壓轉換器係包含一施加輸入電壓VIN 的輸入電壓節點102。一高側降壓電晶體104係包括一使得其源極/汲極路徑連接到節點102及節點106之間的P通道電晶體。一低側降壓電晶體108係包括一使得其汲極/源極路徑連接到節點106及接地之間的N通道電晶體。一電感器110係連接到節點106及節點112之間。一高側P通道升壓電晶體114係使得其源極/汲極路徑連接到該輸出電壓節點VOUT 116及節點112之間。一低側升壓電晶體118係包括一使得其源極/汲極路徑連接到節點112及接地之間的N通道電晶體。如同熟習此項技術者非常瞭解的，該些高側降壓及升壓電晶體亦可藉由N通道電晶體來加以實施。再者，所有的開關電晶體都可藉由雙載子電晶體或是任何其它適當的受控開關裝置來加以實施。該輸出電容120係連接到該輸出電壓節點116及接地之間。該輸出負載電阻122係和該電容120在節點116及接地之間並聯連接。該高側降壓電晶體104、低側降壓電晶體108、高側升壓電晶體114以及低側升壓電晶體118的每一個都使得其閘極連接至升降壓控制電路124。該升降壓控制電路124係利用內部的控制邏輯，經由複數個輸出來產生閘極控制信號，該內部的控制邏 輯係負責至少從節點116施加的輸出電壓VOUT 。在該降壓操作模式中的工作週期係定義為D=ton(104) /T，其中ton 係開關電晶體104的導通時間，並且T是該轉換器的切換期間。T是切換頻率fsw的倒數(T=1/fsw)。在升壓動作期間，該工作週期係被定義為D=ton(118) /T，亦即同步的高側升壓電晶體114的導通時間除以該切換期間。
現在參照圖2，其描繪有根據本揭露內容操作的一種非反相升降壓轉換器的功能方塊圖。該升降壓轉換器電路202係在輸入節點204接收輸入電壓VIN 並且在節點206提供輸出電壓VOUT 。在該升降壓轉換器202內之開關電晶體係根據由驅動邏輯208提供的驅動控制信號來加以驅動。該驅動邏輯208係響應於由誤差放大器及PWM控制邏輯210提供的PWM控制信號以產生驅動控制信號至該些開關電晶體。該誤差放大器及PWM控制邏輯210係響應於在節點206監測到的輸出電壓並且亦響應於由電流斜率控制補償邏輯212提供的電流控制電壓VSUM 以產生該些PWM控制信號。該電流斜率控制補償邏輯係響應於該升降壓轉換器202內由一電流感測器214提供之一監測到的電流以及模式控制邏輯216，以產生該VSUM 電壓至該誤差放大器及PWM控制邏輯210。該電流感測器214係量測在該升降壓轉換器202的輸入節點204所提供的輸入電流。該模式控制邏輯216係藉由監測由該誤差放大器及PWM控制邏輯210提供的PWM信號來判斷該升降壓轉換器202是操作在該降壓操作模式或升壓操作模式中。該模式控制邏輯216係另外提供模式控制信號至該驅動邏輯208以控制在該升降壓轉換器202內之開關電晶體的操作。
現在參照圖3，其描繪有本揭露內容的非反相升降壓轉換器 的方塊圖。該升降壓轉換器302係包含一施加輸入電壓VIN 的輸入電壓節點304。一電流感測器306係感測通過節點304的輸入電壓電流並且提供一感測到的輸入電流ISNS 。一高側降壓電晶體308係連接到該電流感測器306及節點310之間。該高側降壓電晶體308係包括一P通道電晶體。該高側降壓電晶體308係連接以接收該驅動信號HD_BUCK。一低側降壓電晶體312係包括一使得其汲極/源極路徑連接到節點310及接地節點314之間的N通道電晶體。該低側降壓電晶體312係連接以接收該驅動控制信號LD_BUCK。一電感器316係連接到節點310及節點318之間。
一高側升壓電晶體320係包括一使得其源極/汲極路徑連接到該輸出電壓節點VOUT 322及節點318之間的P通道電晶體。該低側升壓電晶體324係包括一使得其汲極/源極路徑連接到節點318及節點314之間的N通道電晶體。電晶體324的閘極係連接以接收該驅動控制信號LD_BOOST。高側升壓電晶體320的閘極係連接以接收該驅動控制信號HD_BOOST。一輸出電容器326係連接至輸出電壓節點322且在該輸出電壓節點322及接地節點314之間。此外，一負載328係和該輸出電容326在輸出電壓節點322及接地節點314之間並聯連接。
該高側降壓電晶體308、低側降壓電晶體312、高側升壓電晶體320以及低側升壓電晶體324的每一個的驅動控制信號係分別由該降壓模式電流邏輯及驅動器330以及升壓模式控制邏輯及驅動器332提供。該降壓模式控制邏輯及驅動器330係響應於一由SR閂鎖334提供的PWM信號(PWM_BUCK)以及一由該模式控制邏輯336提供的模式控制信號，以產生該HD_BUCK信號至該高側降壓電晶體308以及產生該LD_BUCK信 號至該低側降壓電晶體312。該升壓模式控制邏輯及驅動器332係響應於一來自SR閂鎖338的PWM控制信號(PWM_BOOST)以及一來自該模式控制邏輯336的模式控制信號，以產生該HD_BOOST驅動信號至電晶體320以及產生該LD_BOOST驅動信號至電晶體324。該電晶體308及312是升降壓轉換器302在該降壓操作模式中的功率開關。在該降壓操作模式中，電晶體320總是被導通，並且電晶體324總是被關閉。同樣地，在該升壓操作模式中，該降壓模式控制邏輯及驅動器330以及該升壓模式控制邏輯及驅動器332係控制該升壓電晶體320及324以構成功率FET開關。在該升壓操作模式中，該電晶體308總是被導通，而該電晶體312是關閉的。
該SR閂鎖334係響應於一在該SR閂鎖334的S輸入提供的時脈信號以及一施加至該SR閂鎖334的R輸入的邏輯信號以產生該降壓PWM信號至該降壓模式控制邏輯及驅動器330。該PWM信號PWM_BOOST係響應於一提供至該SR閂鎖338的R輸入的時脈輸入以及一提供至SR閂鎖338的S輸入的邏輯輸入而由SR閂鎖338的Q輸出來提供。
該模式控制邏輯336係提供該MODE信號給該降壓模式控制邏輯及驅動器330以及升壓模式控制邏輯及驅動器332的每一個。該模式控制邏輯336係分別響應於由SR閂鎖334及338的輸出提供的PWM_BUCK以及PWM_BOOST信號而產生該輸出控制信號MODE給該降壓模式控制邏輯及驅動器330以及升壓模式控制邏輯及驅動器332的每一個。該最大工作週期偵測電路340係響應於輸出電壓VOUT 接近輸入電壓VIN 以判斷何時一最大工作週期狀況存在於該降壓及升壓操作模式之間。當 一最大工作週期狀況偵測到時，該最大工作週期偵測電路340係產生一邏輯“高的”值給MAX_D信號，該MAX_D信號被提供至模式選擇邏輯342。
該模式選擇邏輯342係決定該升降壓轉換器302是否需要切 換到該降壓操作模式或是該升壓操作模式，並且產生一模式控制信號MODE以指出此改變。為了平順地從降壓動作切換到升壓動作或是從升壓動作切換到降壓動作，該最大工作週期的判斷係藉由該最大工作週期偵測電路340而被引入該控制設計中。任何時候偵測到一最大工作週期狀況時，該MAX_D信號係變為一邏輯“高的”位準。此通常發生在輸入電壓VIN 接近輸出電壓VOUT 或是在負載暫態出現於輸出中的時候。該模式選擇邏輯342係決定該升降壓轉換器302的操作模式是降壓或升壓。一種簡單的控制方法係被實施成使得每當偵測到一MAX_D邏輯“高的”信號時，該操作模式係被切換。較複雜的控制方法可藉由利用多個MAX_D信號來加以應用。 在該升降壓轉換器中有兩個操作模式，並且也只有兩個操作模式，不是降壓就是升壓。該模式選擇邏輯的輸出“MODE”信號係作用像是一多工器控制信號，以根據該轉換器是在降壓或升壓操作模式中來選擇操作電路(例如，電流感測)並且切換驅動器控制邏輯。因此，該MODE控制信號係依據該操作模式來選擇該降壓模式控制邏輯驅動器330或是該升壓模式控制邏輯及驅動器332，並且亦選擇由多工器344的輸出所提供的電流感測補償信號。
該多工器344係連接以接收VSUM_BUCK 信號或VSUM_BOOST 信 號。該VSUM_BUCK 信號係包括來自電流感測器306之感測到的電流、一降壓模式偏移(offset)信號以及一降壓斜率補償信號的加總，其係在加法器電路346加總在一起。該VSUM_BOOST 信號係在一加法器電路348藉由將來自電流 感測器306的ISNS 輸入電流的量測、一升壓模式偏移信號以及一升壓斜率補償信號加總在一起來加以產生。來自該電流感測器306之感測到的電流ISNS 係和該降壓模式偏移或升壓模式偏移加總，以確保誤差放大器352是以一適當的DC偏壓來操作。該降壓或升壓補償斜率係被加到該感測到的電流以避免在大的工作週期的操作中之次諧波的振盪。該VSUM_BUCK 及VSUM_BOOST 補償信號的每一個係被提供至該多工器344的一輸入。根據該升降壓轉換器302是操作在該降壓操作模式或升壓操作模式，不是VSUM_BUCK (降壓模式)就是VSUM_BOOST (升壓模式)會響應於在多工器344的MODE信號而被選出，並且該所選的信號係被提供作為該輸出電流補償信號VSUM 。
該VSUM 信號係從該多工器344被提供至一PWM比較器350 的反相的輸入。該PWM比較器350的非反相的輸入係連接以從一誤差放大器352接收該電壓誤差信號VCOMP 。該誤差放大器352的輸出係透過一電容器354與一電阻器356的串聯來連接至接地。該誤差放大器352的反相的輸入係透過由一連接在節點322及節點360間之電阻器358以及一連接到節點360及接地間之電阻器所構成的一電阻分壓器來監測在節點322的輸出電壓VOUT 。誤差放大器352的反相的輸入係連接至節點360。該誤差放大器352係比較一施加在其非反相的輸入之參考電壓VREF與來自該升降壓轉換器302的輸出回授電壓以產生誤差信號VCOMP 。該VCOMP 信號係被用來判斷在升降壓轉換器操作在降壓操作模式時的一峰值電流模式以及在升降壓轉換器操作在升壓操作模式時的一谷值電流模式中通過電感器316的電感器電流。降壓操作與升壓操作係共用相同的電壓誤差信號。來自多工器344的輸出的VSUM 與該電壓誤差信號VCOMP 的比較係決定功率電晶體 308、312、320及324的導通/關閉狀態。
該PWM比較器350的輸出(VCOMPOUT )係被提供作為一反相 器362的一輸入以及AND閘364的一第一輸入。來自反相器362之反相的輸出係被提供至OR閘366的一第一輸入。OR閘366的另一輸入係連接以接收來自該最大工作週期偵測電路340的輸出的MAX_D信號。該OR閘366的輸出係提供邏輯信號至閂鎖334的R輸入以致能該降壓PWM信號的產生。AND閘364的另一輸入係連接至一反相器368的輸出。反相器368的輸入係連接以從該最大工作週期保護電路340接收該MAX_D信號。AND閘364的輸出係連接至另一反相器370。該反相器370的輸出係提供一邏輯信號至SR閂鎖338的S輸入以提供該升壓PWM信號。
現在參照圖4，其描繪有一描述圖3的升降壓轉換器的操作 之流程圖。當該轉換器的操作在步驟402起始時，該轉換器最初在步驟404操作於降壓操作模式中並且工作在該峰值電流控制的操作模式中。查詢步驟406係監測最大工作週期，並且若目前未偵測到最大工作週期時，則控制傳回到步驟404。當偵測到最大工作週期時，該轉換器係在步驟408進入升壓操作模式並且利用谷值電流控制模式來操作。查詢步驟410係監測最大工作週期，並且若未偵測到最大工作週期時，控制係傳回到步驟408。當偵測到最大工作週期時，該轉換器係在步驟404轉回到操作於降壓操作模式中。
現在參照圖5，其描繪有當該升降壓轉換器302從降壓操作 模式轉換至升壓操作模式時的各種與該升降壓轉換器相關連的波形。電晶體308及312係構成降壓操作模式中的主要功率開關。電晶體320在該降 壓操作模式中總是導通，並且電晶體324在降壓操作模式中總是關閉。隨著輸入電壓VIN 502下降，切換的工作週期係因為D~VOUT /VIN 而增加。當輸入電壓VIN 502下降至某一值，該工作週期係到達一最大臨界值(最大工作週期)時，該最大工作週期偵測電路340(其在一實施例中係包括一數位比較器)係響應於此狀況並且將該信號MAX_D設定為一邏輯“高的”位準。同時，該高側電晶體308係被關閉，並且該電晶體312係被導通。該模式選擇邏輯342知道下一個週期，並且當該時脈信號出現在該SR閂鎖334的輸入時，該升降壓轉換器302將會轉換成為升壓模式。該控制信號MODE係在該時脈脈衝到達時被設定到一邏輯“高的”位準(升壓)，並且該升降壓轉換器現在被組態設定在升壓操作中。然而，在此狀況中，輸入電壓VIN 502仍然是比輸出電壓VOUT 504高一點，因而該升壓操作模式可能正在泵送過多的能量到負載中並且進一步增高輸出電壓VOUT 。因此，該升降壓轉換器302係在升壓週期之後回到降壓操作模式，並且維持在降壓操作模式中超過一週期，直到輸出電壓VOUT 504下降到輸入電壓VIN 以下為止。隨著VIN 502進一步下降，將會有更多升壓週期。以此種方式，從降壓操作模式至升壓操作模式之平順的轉換係被提供。圖5亦描繪該多工器344的輸出VSUM 506、誤差放大器VCOMP 508的輸出以及電感器電流510。
現在參照圖6，其描繪有該升降壓轉換器302從升壓操作模 式至降壓操作模式的轉換。當輸入電壓VIN 602遠低於輸出電壓VOUT 604時，該升降壓轉換器係運行在一純升壓操作模式中。電晶體320及324係構成在升壓操作模式中之主要的功率開關，而電晶體308總是導通，並且電晶體312總是關閉。隨著輸入電壓VIN 602增高，切換的工作週期係增加， 因為該升降壓轉換器302是在谷值控制操作模式中。當輸入電壓VIN 602增高到某一位準是工作週期到達一最大臨界值位準(最大工作週期)時，該包括一數位比較器的最大工作週期偵測電路340係響應於此狀況並且將該信號MAX_D設定為一邏輯“高的”位準。同時，該高側電晶體320係被關閉，並且低側電晶體324係被導通。該模式選擇邏輯342知道下一個週期，當一時脈信號出現時，該轉換器將會轉換成為降壓模式。當該時脈信號到達時，該信號“MODE”係被設定為一邏輯“低的”位準(降壓模式)，並且該整個升降壓轉換器係被組態設定在降壓操作模式中。然而，在此狀況中，輸入電壓VIN 602仍然是低於輸出電壓VOUT 604。因此，該降壓操作模式可能正在拉走過多至負載的能量，並且輸出電壓VOUT 604係減小。因此，該升降壓轉換器302係在降壓週期之後回到升壓操作模式，並且維持在升壓操作模式中超過一週期，直到輸出電壓604增高為止。隨著輸入電壓VIN 602進一步增高，可能有更多的降壓週期。以此種方式，從升壓至降壓之平順的轉換係被提供。
圖6的繪圖進一步描繪多工器344的輸出VSUM 606、誤差電壓輸出VCOMP 608以及電感器電流610。
當輸出電壓VOUT 接近輸入電壓VIN 時，該升降壓轉換器302係從降壓切換至升壓，以及從升壓切換至降壓模式。沒有只是降壓模式及升壓模式之獨立的升降壓模式。該控制方法係藉由在降壓操作模式中利用峰值電流控制模式以及在升壓操作模式中利用谷值電流控制模式來確保平順的轉換。此方法之一主要的優點是該誤差信號VCOMP 在模式轉換期間並沒有任何突然的變化。由於VCOMP 信號是輸出電壓VOUT 的一直接的函數， 若該誤差信號VCOMP 是穩定的，則該輸出電壓VOUT 是穩定的。如先前所述，該多工器的輸出VSUM 是該輸入電流ISNS 、降壓或升壓模式偏移以及一斜率補償信號的總和。在該降壓及升壓操作模式中不同的偏移值係根據在一全週期中之最大斜率補償來加以選出。通常該些不同的偏移值是該最大斜率補償電壓的兩倍。例如，若該斜率補償是1V/us並且該切換頻率是1MHz，則該不同的偏移值是1V/us*1us*2，此係2V。因此，若在降壓模式中的偏移是Vos，則用於升壓模式的偏移是Vos+2V。一種以此方式操作的系統係提供在輕負載以及重負載狀況中都是優異的線暫態。當輸出電壓接近輸入電壓時，電壓漣波亦是小的。控制方法是簡單的，此只需要單一整合的電流感測器以及逐週期的偵測。
現在參照圖7，其描繪有該多相非反相升降壓轉換器的一方 塊圖。該誤差放大器702係提供一回授分壓器以及迴路補償給該多相非反相升降壓轉換器。該誤差放大器702係產生一補償信號VCOMP ，該補償信號VCOMP 係被提供至和該多相非反相升降壓轉換器的每個相位相關連的調變器及驅動器電路704的每一個。該調變器及驅動器電路704係響應於來自誤差放大器702的VCOMP 信號以及一來自相關的電流感測器708的電流信號ISNS 以產生驅動信號至一相關的升降壓轉換器706。該電流感測器708係監測相關的升降壓轉換器706的一輸入電流，以便產生ISNS 電壓信號至相關的調變器及驅動器704。該升降壓轉換器706係產生被誤差放大器702監測的輸出電壓VOUT ，以便產生該補償電壓VCOMP 。
現在參照圖8，其描繪有該調變器及驅動器電路704的一方 塊圖，該調變器及驅動器電路704係和該多相非反相升降壓轉換器的每個 相位相關連。該PWM邏輯802係產生該些PWM控制信號至驅動邏輯804及模式控制邏輯806。該驅動邏輯804係響應於由PWM邏輯802提供的PWM控制信號來產生驅動信號至相關的升降壓轉換器的開關電晶體。該模式控制邏輯806係藉由監測來自該PWM邏輯802的PWM信號來判斷該升降壓轉換器是操作在降壓操作模式或是升壓操作模式中。該模式控制邏輯806係另外提供模式控制信號至該驅動邏輯804以控制升降壓轉換器內之開關電晶體的動作。該電流斜率補償電路808係響應於來自該升降壓轉換器且由該電流感測器708(圖7)提供之一監測到的電流ISNS 以產生一VSUM 電壓至該PWM邏輯802。
現在參照圖9，其係提供有該多相非反相升降壓轉換器之一 更詳細的方塊圖，該多相非反相升降壓轉換器係提供在該升降壓轉換器的不同相位間之本質電流分擔。如先前所述，該誤差放大器部分702係監測在節點902的來自該升降壓轉換器706的多個相位之結合的輸出的輸出電壓。該誤差放大器電路702係包含由一連接到節點902及節點906間之電阻器904以及一連接到節點906及接地間之電阻器908所構成的一分壓器。 一回授電壓VFB係在節點906藉由一誤差放大器910的一反相的輸入來加以監測。誤差放大器910的非反相的輸入係接收一用於和該回授電壓VFB比較的參考電壓VREF。該誤差放大器910的輸出係連接至節點912以提供一VCOMP 輸入到和該多相非反相升降壓轉換器的每個相位相關連的調變器及驅動器704的每一個。串聯連接的比較器914及電阻器916係連接到節點912及接地之間。該比較器914係連接到節點912及節點918之間，並且該電阻器916係連接到節點918及接地之間。該誤差放大器910係包括 一互導放大器，該互導放大器係產生一饋送到調變器及驅動器電路704的每一個的補償信號VCOMP 。該系統只需要單一誤差放大器910。然而，多個誤差放大器910可以並聯方式設置，並且該誤差放大器的總增益將包括該些誤差放大器的每一個的總和。
圖9中所繪的系統的第二部分係包括調變器及驅動器704。 這些調變器及驅動器704係分別連接以接收來自該誤差放大器910的補償信號VCOMP 以及一電流感測信號ISNSN ，該電流感測信號ISNSN 係相關於在該升降壓轉換器的輸入電壓節點與該多相轉換器的特定相位相關連之感測到的輸入電流。該轉換器的每個相位都需要一個別的調變器，因為用於每個相位的時脈信號是不同的，以便產生交錯的電感器電流以及比單一相位轉換器小的輸出及輸入漣波。一個N相位的轉換器理想上在相鄰的相位間會具有360/n的相移。每個相位亦具有獨立的電流感測，從ISNS1 到ISNSn 。此架構係提供一種本質電流平衡的機構。不論在降壓操作模式中的峰值電流模式或是在升壓操作模式中的谷值電流模式控制，該感測電流電壓ISNSn 係和補償信號VCOMP 做比較。由於VCOMP 是一在每個調變器間之共同的信號，因此該信號係平衡每個相位的電流。此係為該多相轉換器中之一大益處，其係降低設計的複雜度，同時達成優異的效能。每個相位都具有其本身的最大工作週期偵測電路及模式選擇電路。當VIN 接近VOUT 時，某些相位可能運作在降壓模式中，而其它則運作在升壓模式中，此係產生較小的輸出漣波。用於每個相位的調變器及驅動器電路704係產生該HD_BUCKn、LD_BUCKn、HD_BOOSTn及LD_BOOSTn給和其相關的相位之升降壓轉換器相關連的開關電晶體的每一個。
這些驅動器的輸出係被提供至該升降壓轉換器706之相關 的功率開關電晶體。每個升降壓轉換器706係包含一提供待調節的輸入電壓的輸入電壓節點915。一電流感測器917係感測通過節點915的輸入電壓電流並且提供一感測到的輸入電流電壓ISNSn 。一高側降壓電晶體919係連接到該電流感測器917及節點920之間。該高側降壓電晶體919係包括一P通道電晶體。該高側降壓電晶體919係連接以接收該驅動信號HD_BUCKn。一低側降壓電晶體922係包括一使得其汲極/源極路徑連接到節點920及接地節點924間之N通道電晶體。該低側降壓電晶體922係連接以接收該驅動控制信號LD_BUCKn。一電感器926係連接到節點920及節點928之間。
一高側升壓電晶體930係包括一使得其源極/汲極路徑連接 到該輸出電壓節點VOUT 932及節點928間之P通道電晶體。該低側升壓電晶體934係包括一使得其汲極/源極路徑連接到節點928及接地節點924間之N通道電晶體。電晶體934的閘極係連接以接收該驅動控制信號HD_BOOSTn。在與該多相升降壓轉換器的每個相位相關連的升降壓轉換器的每一個內的高側及低側降壓及升壓開關電晶體以及電流感測器是相同的。每個升降壓轉換器係使得其輸出連接至節點932。此外，由一電阻器935所構成的一負載係連接到節點932及接地之間。一電容器936係和電阻器935並聯連接，而連接到節點932及接地之間。
傳送到該高側降壓電晶體918、低側降壓電晶體922、高側 升壓電晶體930及低側升壓電晶體934的每一個的驅動控制信號係由該調變器及驅動器電路704所提供。現在參照圖10，其更特別描繪有用於產生 這些閘極驅動開關信號的調變器及驅動器電路704之一概要的方塊圖。該降壓模式控制邏輯及驅動器1002係響應於一由SR閂鎖1004提供的PWM信號(PWM_BUCK)以及由該最大工作週期偵測及模式選擇邏輯1006提供的模式控制信號，以產生該HD_BUCKn信號至該高側降壓電晶體918並且產生該LD_BUCKn信號至該低側降壓電晶體922。
該升壓模式控制邏輯及驅動器1008係響應於一來自SR閂 鎖1010的PWM控制信號(PWM_BOOST)以及一來自該最大工作週期偵測及模式選擇邏輯1006的模式控制信號，以產生該HD_BOOSTn驅動信號至電晶體930，並且產生該LD_BOOSTn驅動信號至電晶體934。該電晶體918及922是該升降壓轉換器在降壓操作模式中的功率開關。在降壓操作模式中，電晶體930總是被導通，並且電晶體934總是被關閉。同樣地，在升壓操作模式中，該降壓模式控制邏輯及驅動器1002以及該升壓模式控制邏輯及驅動器係控制構成功率FET開關的升壓電晶體320及324。在升壓操作模式中，該電晶體918總是被導通，而電晶體922總是被關閉。該SR閂鎖1004係響應於一在該SR閂鎖1004的S輸入提供的時脈信號以及一施加至該SR閂鎖1004的R輸入的邏輯信號，以產生該PWM_BUCK信號至該降壓模式控制邏輯及驅動器1002。該PWM信號PWM_BOOST係響應於一在SR閂鎖1010的R輸入接收的時脈輸入以及一提供至SR閂鎖1010的S輸入的邏輯輸入，而由SR閂鎖1010的Q輸出來加以提供。
該最大工作週期偵測及模式選擇邏輯1006係提供該模式信 號至該降壓模式控制邏輯及驅動器1002以及升壓模式控制邏輯及驅動器1008的每一個。該最大工作週期偵測及模式選擇邏輯1006係分別響應於由 SR閂鎖1004及1010的輸出提供的PWM_BUCK及PWM_BOOST信號，以產生該輸出控制信號MODE至該降壓模式控制邏輯及驅動器1002以及升壓模式控制邏輯及驅動器1008的每一個。該最大工作週期偵測及模式選擇邏輯1006係響應於輸出電壓VOUT 接近輸入電壓VIN 以判斷一最大工作週期狀況存在於該降壓及升壓操作模式間的何時。當偵測到該最大工作週期狀況時，該最大工作週期偵測及模式選擇邏輯1006係產生一邏輯“高的”值給該MAX_D信號。
該最大工作週期偵測及模式選擇邏輯1006係決定該升降壓 轉換器是否需要切換至該降壓操作模式或升壓操作模式並且產生一模式控制信號MODE以指出此項改變。為了平順地從降壓操作切換至升壓操作或是從升壓操作切換至降壓操作，該最大工作週期的判斷係藉由該最大工作週期偵測及模式選擇邏輯1006而被引入該控制設計中。任何時候偵測到一最大工作週期狀況時，該MAX_D信號係變為一邏輯“高”。此通常發生在輸入電壓VIN 接近輸出電壓VOUT 或是在負載暫態出現於輸出中的時候。該最大工作週期偵測及模式選擇邏輯1006係決定該升降壓轉換器的操作模式是降壓或升壓。一種簡單的控制方法係被實施成使得每當偵測到一MAX_D邏輯“高的”信號時，該操作模式係被切換。較複雜的控制方法可藉由利用多個MAX_D信號來加以應用。在該升降壓轉換器中有兩個操作模式，並且也只有兩個操作模式，不是降壓就是升壓。
該最大工作週期偵測及模式選擇邏輯1006的模式輸出 “MODE”信號係作用像是一多工器控制信號，以根據該轉換器是在降壓或升壓操作模式中來選擇操作電路(例如，電流感測)並且切換驅動器控制邏輯。 因此，該模式控制信號係依據該操作模式來選擇該降壓模式控制邏輯驅動器1002或是該升壓模式控制邏輯及驅動器1008，並且亦選擇由多工器1012的輸出所提供的電流感測補償信號。
該多工器1012係連接以輸出VSUM_BUCK 信號或VSUM_BOOST 信 號。該VSUM_BUCK 信號係包括來自電流感測器916之感測到的電流、該降壓模式偏移信號以及一降壓斜率補償信號的加總，其係在加法器電路1014加總在一起。該VSUM_BOOST 信號係在加法器1016藉由將來自電流感測器916的ISNS 輸入電流的量測、一升壓模式偏移信號以及一升壓斜率補償信號加總在一起來加以產生。來自該電流感測器916之感測到的電流電壓ISNS 係和該降壓模式偏移或升壓模式偏移加總，以確保誤差放大器910是以一適當的DC偏壓來操作。該降壓或升壓補償斜率係被加到該感測到的電流以避免在大的工作週期的操作中之次諧波的振盪。該VSUM_BUCK 及VSUM_BOOST 補償信號的每一個係被提供至該多工器1012的輸入。根據該升降壓轉換器是操作在一降壓操作模式或是一升壓操作模式中，不是該VSUM_BUCK (降壓模式)就是該VSUM_BOOST (升壓模式)響應於多工器1012的模式信號而被選出，並且該所選的信號係被提供作為該輸出電流補償信號VSUM 。
該VSUM 信號係被提供至PWM比較器1015的反相的輸入。 該PWM比較器1015的非反相的輸入係連接以從一誤差放大器910接收該電壓誤差信號VCOMP 。該VCOMP 信號係如同先前相關在該多相操作模式中的單一相位操作模式所述地來加以利用。該PWM比較器1015的輸出係被提供作為一反相器1017的一輸入。來自反相器1017之反相的輸出係被提供至OR閘1018的一第一輸入以及AND閘1020的一第一輸入。OR閘1018 的另一輸入係連接以從該最大工作週期偵測及模式選擇邏輯1006的輸出接收該MAX_D信號。該AND閘1020的另一輸入係連接以從一反相器1022接收一反相的MAX_D信號。該OR閘1018的輸出係提供該邏輯信號至該SR閂鎖1004的R輸入以致能該降壓PWM信號的產生。AND閘1020的輸出係被提供至一反相器1024。反相器1024的輸出係提供至SR閂鎖1010的S輸入以助於該升壓PWM信號的產生。該最大工作週期偵測及模式選擇邏輯1006係響應於來自SR閂鎖1004的輸出的PWM_BUCK信號、來自該SR閂鎖1010的PWM_BOOST信號以及一時脈輸入信號以產生該MAX_D控制信號以及模式控制信號。
現在參照圖11，其描繪有該最大工作週期偵測及模式選擇 邏輯1006的一種實施方式。該MAX_D信號係被提供至一SR閂鎖1102的一S輸入。一時脈輸入CLK係被提供至該SR閂鎖1102的R輸入。該SR閂鎖1102的Q輸出係被提供至一對AND閘1104及1106的一輸入。該AND閘1104係在其輸入接收該PWM_BUCK信號、來自反相器1108之一反相的模式信號輸入以及SR閂鎖1102的輸出。類似地，該AND閘1106係在其輸入接收SR閂鎖1102的輸出、該模式信號以及來自反相器1110之該PWM_BOOST信號的一反相的版本。AND閘1104的輸出係被提供至SR閂鎖1112的S輸入。該SR閂鎖的R輸入係接收AND閘1106的輸出。SR閂鎖1112的Q輸出係提供一MODE_PRE信號，該MODE_PRE信號係被提供至延遲閂鎖1114的一D輸入。該延遲閂鎖1114的時脈輸入係連接以接收該CLK信號，並且延遲閂鎖1114的Q輸出係提供該MODE信號。
圖11的電路的基本操作係如下。當VIN 接近VOUT 時，該工 作週期係接近100%。為了維持每個週期的切換，一最大工作週期信號(MAX_D)係被預設。任何時候該些PWM信號(PWM_BUCK以及PWM_BOOST)到達該MAX_D值時，一信號MODE_PRE係依據目前的操作模式(降壓或升壓)來加以設定或重置。然而，該MODE_PRE最初並未施加至該調變器，而是只有在收到下一個時脈信號脈衝後才變成有效的，該時脈的上升邊緣係設定該模式信號並且調整該調變器的操作模式。每個調變器都具有其本身之獨立的決策電路。
現在參照圖12，其描繪有一運作在其中VIN 大於VOUT 的降 壓模式穩態中的雙相非反相升降壓轉換器。這些波形係描繪升降壓模式運作在一VIN 大於VOUT 的降壓模式。該電感器電流係被交錯，以達成電流分擔及小的輸出漣波。每個相位的電流係被平衡。
現在參照圖13，其描繪有一在其中VIN 更接近VOUT 的降壓 操作模式中的雙相非反相升降壓轉換器。該電感器電流係以一種比純降壓及純升壓模式更複雜的方式來加以交錯。在此操作區域中，該轉換器係在一降壓及升壓模式間來回地工作，以便調節該輸出電壓。以此種方式，一相位可運作在降壓模式中，而另一相位係操作在升壓模式中。以此種方式，輸出漣波係被減低。
現在參照圖14，其描繪有一運作在其中VIN 小於VOUT 的降壓模式中的雙相非反相升降壓轉換器。該電感器電流係被交錯，以達成電流分擔及小的輸出漣波。每個相位的電流係被平衡。
因此，藉由並聯設置多個升降壓功率級，更大的功率係被達成。該設計係達成電流平衡而無須增加達成該電流平衡結果所需的額外電 路。具有小的輸出漣波之模式間平順的線轉換亦被提供。
熟習此項技術者在有此揭露內容的助益下將會體認到此非反相升降壓電壓轉換器係提供當在降壓及升壓操作模式間轉換時之改良的動作。應瞭解的是，該圖式以及在此的詳細說明係欲以一種說明的方式而不是限制的方式來看待，並且並不欲限制到該些揭露的特定形式及例子。相反地，內含的是對該項技術中具有通常技能者為明顯的任何進一步的修改、改變、重新排列、替代、選擇、設計選項及實施例，而不脫離由以下的申請專利範圍所界定的本發明的精神及範疇。因此，其係欲以下的申請專利範圍被解釋成包含所有此種進一步的修改、改變、重新排列、替代、選擇、設計選項及實施例。
202‧‧‧升降壓轉換器電路
204‧‧‧輸入節點
206‧‧‧輸出節點
208‧‧‧驅動邏輯
210‧‧‧誤差放大器及PWM控制邏輯
212‧‧‧電流斜率控制補償邏輯
214‧‧‧電流感測器
216‧‧‧模式控制邏輯

Claims (21)

  1. 一種多相非反相升降壓電壓轉換器，其係包括：複數個升降壓轉換器，其中該複數個升降壓轉換器中的每一個升降壓轉換器係與該多相非反相升降壓電壓轉換器的一個別的相位相關，以用於響應於一輸入電壓以產生一調節後的輸出電壓；複數個電流感測器，其中該複數個電流感測器的每一個電流感測器係耦合至該複數個升降壓轉換器中之一相關的升降壓轉換器，以用於監測一流至該相關的升降壓轉換器的輸入電流並且產生用於相關的該相位之一電流感測信號；複數個升降壓模式控制電路，其中該複數個升降壓模式控制電路的每一個升降壓模式控制電路係耦合至一相關的升降壓轉換器，以用於響應於一誤差電壓以及用於相關的該相位之該電流感測信號來控制該相關的升降壓轉換器在一降壓操作模式中利用峰值電流模式控制，並且在一升壓操作模式中利用谷值電流模式控制，其中該複數個升降壓模式控制電路的每一個升降壓模式控制電路包含響應於一最大工作週期偵測信號、該誤差電壓和該電流感測信號而產生一降壓控制信號或一升壓控制信號之電路，該最大工作週期偵測信號係響應於該降壓操作模式或該升壓操作模式中的最大工作週期狀況，該複數個升降壓模式控制電路係提供該相位間的電流平衡；以及一電壓誤差電路，其係耦合至該複數個模式控制電路和該複數個升降壓轉換器，以用於響應於該調節後的輸出電壓以產生該誤差電壓。
  2. 如申請專利範圍第1項之多相非反相升降壓電壓轉換器，其中該電壓 誤差電路進一步包含一用於響應於該調節後的輸出電壓以及一參考電壓以產生該誤差電壓之誤差放大器。
  3. 如申請專利範圍第1項之多相非反相升降壓電壓轉換器，其中該複數個升降壓模式控制電路的每一個升降壓模式控制電路進一步包括：PWM控制邏輯，其係用於響應於該最大工作週期偵測信號、該誤差電壓以及該電流感測信號以產生一降壓PWM控制信號以及一升壓PWM控制信號；降壓模式控制及驅動電路，其係耦合至該PWM控制邏輯，用於響應於該降壓PWM控制信號以及一模式信號以產生一高側降壓開關電晶體控制信號以及一低側降壓開關電晶體控制信號；升壓模式控制及驅動電路，其係耦合至該PWM控制邏輯，用於響應於該升壓PWM控制信號以及該模式信號以產生一高側升壓開關電晶體控制信號以及一低側升壓開關電晶體控制信號；以及模式控制邏輯，其係耦合至該降壓模式控制及驅動電路以及該升壓模式控制及驅動電路，用於響應於該降壓PWM控制信號以及該升壓PWM控制信號以產生該最大工作週期偵測信號以及該模式信號。
  4. 如申請專利範圍第3項之多相非反相升降壓電壓轉換器，其進一步包含用於產生一補償電壓的電流控制補償電路，其中響應於在一第一狀態的該模式信號，該補償電壓係響應於監測到的該輸入電流、一降壓模式偏移信號以及一降壓模式斜率補償信號來加以產生，並且響應於在一第二狀態的該模式信號，該補償電壓係響應於監測到的該輸入電流、一升壓模式偏移信號以及一升壓模式斜率補償信號來加以產生。
  5. 如申請專利範圍第4項之多相非反相升降壓電壓轉換器，其中該電流控制補償電路進一步包括：一第一加法器，其係用於加總監測到的該輸入電流、該降壓模式偏移信號以及該降壓模式斜率補償信號以產生一降壓電壓補償信號；一第二加法器，其係用於加總監測到的該輸入電流、該升壓模式偏移信號以及該升壓模式斜率補償信號以產生一升壓電壓補償信號；以及一多工器，其係用於響應於該模式信號以選擇該降壓電壓補償信號或該升壓電壓補償信號作為該電壓補償信號。
  6. 如申請專利範圍第3項之多相非反相升降壓電壓轉換器，其中該模式控制邏輯進一步包括：最大工作週期偵測電路，其係用於響應於該降壓PWM控制信號以及該升壓PWM控制信號以偵測一最大工作週期狀況並且產生該最大工作週期偵測信號；以及模式選擇電路，其係用於響應於該最大工作週期偵測信號以及一時脈信號以產生該模式信號，該模式信號係指出該升壓操作模式或是該降壓操作模式。
  7. 如申請專利範圍第3項之多相非反相升降壓電壓轉換器，其中該模式控制邏輯進一步包括：第一控制邏輯，其係用於響應於到達一最大工作週期值的降壓PWM控制信號或該升壓PWM控制信號以設定一第一值；以及第二控制邏輯，其係用於響應於一時脈信號以輸出該第一值作為該模式信號。
  8. 如申請專利範圍第3項之多相非反相升降壓電壓轉換器，其中該複數個升降壓轉換器中的每一個升降壓轉換器進一步包含：一高側降壓開關電晶體；一低側降壓開關電晶體；一高側升壓開關電晶體；以及一低側升壓開關電晶體，其中在該降壓操作模式中，響應於該高側升壓開關電晶體控制信號以及該低側升壓開關電晶體控制信號，該高側升壓開關電晶體係被導通並且該低側升壓開關電晶體係被關閉，並且響應於該高側降壓開關電晶體控制信號以及該低側降壓開關電晶體控制信號，該高側降壓開關電晶體以及該低側降壓開關電晶體係選擇性地被切換，且其中在該升壓操作模式中，響應於該高側降壓開關電晶體控制信號以及該低側降壓開關電晶體控制信號，該高側降壓開關電晶體係被導通並且該低側降壓開關電晶體係被關閉，並且響應於該高側升壓開關電晶體控制信號以及該低側升壓開關電晶體控制信號，該高側升壓開關電晶體以及該低側升壓開關電晶體係選擇性地被切換。
  9. 如申請專利範圍第4項之多相非反相升降壓電壓轉換器，其中該PWM控制邏輯進一步包括：一PWM比較器，其係用於比較該誤差電壓與該補償電壓並且響應於該誤差電壓與該補償電壓以產生一第一PWM信號；PWM控制邏輯，其係用於響應於該第一PWM信號以及該最大工作週期偵測信號以產生一第二PWM信號以及一第三PWM信號； 一第一閂鎖，其係用於響應於該第二PWM信號以及一時脈信號以產生該降壓PWM控制信號；以及一第二閂鎖，其係用於響應於該第三PWM信號以及該時脈信號以產生該升壓PWM控制信號。
  10. 如申請專利範圍第1項之多相非反相升降壓電壓轉換器，其中提供到該複數個升降壓模式控制電路的每一個升降壓模式控制電路的該誤差電壓係提供該相位間之電流平衡。
  11. 一種用於控制一多相非反相升降壓電壓轉換器之方法，其係包括：響應於複數個升降壓轉換器的一輸入電壓以產生一調節後的輸出電壓，其中該複數個升降壓轉換器中的每一個升降壓轉換器係與該多相非反相升降壓電壓轉換器之一個別的相位相關；監測該每一個升降壓轉換器的一輸入電流；對於該每一個升降壓轉換器產生一電流感測信號；響應於一誤差電壓以及與該升降壓轉換器相關的電流感測信號來控制該每一個升降壓轉換器在一降壓操作模式中利用一峰值電流模式控制，並且在一升壓操作模式中利用一谷值電流模式控制，其中該控制包含響應於一最大工作週期偵測信號、該誤差電壓以及該電流感測信號而產生一降壓控制信號或一升壓控制信號，該最大工作週期偵測信號係響應於該降壓操作模式或該升壓操作模式中的最大工作週期狀況；響應於至少該誤差電壓以及用於該每一個升降壓轉換器的該電流感測信號，以將該複數個升降壓轉換器間的複數個相位電流予以平衡。
  12. 如申請專利範圍第11項之方法，其進一步包含響應於該調節後的輸 出電壓以及一參考電壓以產生該誤差電壓。
  13. 如申請專利範圍第11項之方法，其中該控制進一步包含：響應於該最大工作週期偵測信號、該誤差電壓以及一補償電壓以產生一降壓PWM控制信號；以及響應於該降壓PWM控制信號以及一模式信號以產生一高側降壓開關電晶體控制信號以及一低側降壓開關電晶體控制信號。
  14. 如申請專利範圍第11項之方法，其中在一升壓操作模式中的控制進一步包含：響應於該最大工作週期偵測信號、該誤差電壓以及一補償電壓以產生一降壓PWM控制信號；響應於該最大工作週期偵測信號、該誤差電壓以及該補償電壓以產生一升壓PWM控制信號；響應於該升壓PWM控制信號以及一模式信號以產生一高側升壓開關電晶體控制信號以及一低側升壓開關電晶體控制信號；以及響應於該降壓PWM控制信號以及該升壓PWM控制信號以產生該最大工作週期偵測信號以及該模式信號。
  15. 如申請專利範圍第14項之方法，其進一步包含產生該補償電壓，其中響應於在一第一狀態的該模式信號，該補償電壓係包括監測到的該輸入電流、一降壓模式偏移信號以及一降壓模式斜率補償信號，並且響應於在一第二狀態的該模式信號，該補償電壓係包括監測到的該輸入電流、一升壓模式偏移信號以及一升壓模式斜率補償信號。
  16. 如申請專利範圍第15項之方法，其中該產生該補償電壓進一步包 括：加總監測到的該輸入電流、該降壓模式偏移信號以及該降壓模式斜率補償信號以產生一降壓電壓補償信號；加總監測到的該輸入電流、該升壓模式偏移信號以及該升壓模式斜率補償信號以產生一升壓電壓補償信號；以及響應於在該第一狀態或該第二狀態中的該模式信號以選擇該降壓電壓補償信號或是該升壓電壓補償信號作為該電壓補償信號。
  17. 如申請專利範圍第14項之方法，其中該產生該最大工作週期偵測信號以及該模式信號進一步包括：響應於該降壓PWM控制信號以及該升壓PWM控制信號以偵測一最大工作週期狀況；響應於偵測到的該最大工作週期狀況以產生該最大工作週期偵測信號；以及響應於該最大工作週期偵測信號以及一時脈信號以產生該模式信號，該模式信號係指出該升壓操作模式或是該降壓操作模式。
  18. 如申請專利範圍第14項之方法，其中該產生該降壓PWM控制信號以及該升壓PWM控制信號進一步包括：比較該誤差電壓與該補償電壓並且響應該誤差電壓與該補償電壓以產生一第一PWM信號；響應於該第一PWM信號以及該最大工作週期偵測信號以產生一第二PWM信號以及一第三PWM信號；響應於該第二PWM信號以及一時脈信號以產生該降壓PWM控制信 號；以及響應於該第三PWM信號以及該時脈信號以產生該升壓PWM控制信號。
  19. 如申請專利範圍第13項之方法，其中該控制進一步包括：比較該誤差電壓與該補償電壓並且響應該誤差電壓與該補償電壓以產生一第一PWM信號；響應於該第一PWM信號以及該最大工作週期偵測信號以產生一第二PWM信號以及一第三PWM信號；響應於該第二PWM信號以及一時脈信號以產生該降壓PWM控制信號；以及響應於該第三PWM信號以及該時脈信號以產生該升壓PWM控制信號。
  20. 如申請專利範圍第11項之方法，其中該平衡進一步包括將與該多相非反相升降壓電壓轉換器的相位相關之誤差電壓以及用於該每一個升降壓轉換器的該電流感測信號進行比較。
  21. 一種用於控制一升降壓電壓轉換器之方法，其係包括：監測流到該升降壓電壓轉換器的一第一升降壓轉換器之一輸入電流；響應於該輸入電流而產生一第一電流感測信號；監測該升降壓電壓轉換器的輸出電壓；響應於該輸出電壓而產生一補償電壓信號；決定在該升降壓電壓轉換器的第一操作模式或第二操作模式中是否存在一最大工作週期狀況； 若在該第一操作模式或該第二操作模式中存在該最大工作週期狀況，產生一與該第一操作模式或該第二操作模式中相關的第一控制信號；若該最大工作週期狀況存在，響應於該補償電壓信號、該第一電流感測信號和該第一控制信號而產生第一複數個驅動信號；若該最大工作週期狀況不存在，響應於該補償電壓信號和該第一電流感測信號而產生該第一複數個驅動信號；響應於該第一複數個驅動信號及該第一電流感測信號而產生該輸出電壓；監測流到該升降壓電壓轉換器的一第二升降壓轉換器之該輸入電流；響應於該輸入電流而產生一第二電流感測信號；決定在該升降壓電壓轉換器的該第一操作模式或該第二操作模式中是否存在該最大工作週期狀況；若該最大工作週期狀況存在，產生一與該第一操作模式或該第二操作模式中相關的第二控制信號；若該最大工作週期狀況存在，響應於該補償電壓信號、該第二電流感測信號和該第二控制信號而產生第二複數個驅動信號；若該最大工作週期狀況不存在，響應於該補償電壓信號和該第二電流感測信號而產生該第二複數個驅動信號；以及響應於該第二複數個驅動信號及該第二電流感測信號而產生該輸出電壓。
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