TWI587611B - 雙固定時間之升降壓切換式電源電路及其控制電路及其方法 - Google Patents

雙固定時間之升降壓切換式電源電路及其控制電路及其方法 Download PDF

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Description

雙固定時間之升降壓切換式電源電路及其控制電路及其方法
本發明係有關一種雙固定時間(dual constant time)之升降壓切換式電源電路，特別是指一種需要產生兩組固定時間的電流控制式(current mode)或電壓控制式(voltage mode)升降壓切換式電源電路。本發明也有關於控制升降壓切換式電源電路的控制電路與方法。
請參閱第1A圖，美國專利US 6166527中揭露一種控制升降壓切換式電源電路的方法。升降壓切換式電源電路包含電感L、四個功率開關A, B, C, D，以及控制電路20。控制電路20控制四個功率開關A, B, C, D的切換，以將輸入電壓Vin轉換為輸出電壓Vout，其中輸入電壓Vin可能高於或低於輸出電壓Vout，因此電源電路可能需要進行降壓或升壓轉換。控制電路20中，誤差放大器22將反饋訊號FB（表示輸出電壓Vout的資訊）與參考電壓Vref比較，產生誤差放大訊號Vea。PWM（脈寬調變）比較器24, 25分別將該誤差放大訊號Vea與電壓波形VX和VY比較，而邏輯電路29根據 PWM比較器24, 25的比較結果，產生開關控制訊號VA, VB, VC, VD，分別控制功率開關A, B, C, D。
誤差放大訊號Vea、電壓波形VX和VY、開關控制訊號VA, VB, VC, VD的關係如第1B圖所示，當誤差放大訊號Vea落在電壓V1與V2之間時，電源電路進行純降壓轉換，當誤差放大訊號Vea落在電壓V2與V3之間時，電源電路進行升降壓轉換，當誤差放大訊號Vea落在電壓V3與V4之間時，電源電路進行純升壓轉換。在純降壓轉換模式時功率開關C保持斷路而功率開關D保持導通，在純升壓轉換模式時功率開關A保持導通而功率開關B保持斷路。在升降壓轉換模式時，如圖所示，係根據誤差放大訊號Vea與電壓波形VX的相對關係而產生開關控制訊號VA, VB，並根據誤差放大訊號Vea與電壓波形VY的相對關係而產生開關控制訊號VC, VD，換言之電源電路進行升壓（開關C, D動作）與降壓（開關A, B動作）之混合操作。
上述先前技術之特徵為，含有純升壓轉換模式、純降壓轉換模式，以及升降壓轉換模式，並且必須含有升降壓轉換區段，即V2必須小於V3，否則會造成系統不穩定。而在升降壓轉換模式時，任一週期內四個開關都會切換，而造成切換損失(switching loss)，使得能量耗損增加。這兩個特徵的衝突為此先前技術之主要缺點。
第2A圖顯示另一先前技術美國專利US 7176667的架構，該案中利用誤差放大器22產生兩組誤差放大訊號Vea1與Vea2，擇一輸入PWM比較器24與電壓波形OSC比較。此外，電路中另設置一個固定脈寬產生電路26，邏輯電路29根據 PWM比較器24的輸出與固定脈寬產生電路26的輸出，產生開關控制訊號VA, VB, VC, VD，分別控制功率開關A, B, C, D。
請參閱第2B圖，美國專利US 7176667中分為四個轉換模式，除了純降壓轉換模式M1和純升壓轉換模式M4外，在兩者之間另設有中介降壓轉換模式M2和中介升壓轉換模式M3，在中介降壓轉換模式M2中開關控制訊號VA, VB跟隨PWM比較器24的輸出而開關控制訊號VC, VD為固定脈寬，在中介降壓轉換模式M3中開關控制訊號VC, VD跟隨PWM比較器24的輸出而開關控制訊號VA, VB為固定脈寬。
上述先前技術的缺點是，四個轉換模式的控制機制較為複雜，需要另設置固定脈寬產生電路26和其他電路元件，且兩個中介轉換模式(M2和M3)表示電路操作在此區間的機會增加，而中介轉換模式中四個功率開關都動作，增加切換損失與能量耗損。
此外，先前技術美國專利US 6166527以及US 7176667皆為定頻技術，受限於固定切換頻率與頻寬的關係，該類技術之負載變化反應都會比較慢；再者，上述之先前技術在脈寬頻率調變(Pulse Frequency Modulation, PFM) 的實現上需要較複雜的電路輔助，例如負載電流極小時，或是無法達成PFM，例如輸入電壓Vin與輸出電壓Vout相近時；而如第3圖所示之先前技術TPS63020控制器，同樣是定頻技術並含有升降壓轉換模式，而其所採用之平均電流模式控制(average current mode)，又更進一步需要增加斜率補償電路(slope compensation)，以抑制次諧波震盪(sub-harmonic oscillation)的傾向。
第4A圖顯示另一先前技術美國專利US 2011/0156685A1的架構，該升降壓切換式電源電路包含電感L、四個功率開關A, B, C, D，以及控制電路30。控制電路30控制四個功率開關A, B, C, D的切換，以將輸入電壓Vin轉換為輸出電壓Vout。控制電路30中，誤差放大器32將反饋訊號FB（表示輸出電壓Vout的資訊）與參考電壓Vref比較，產生誤差放大訊號，輸入PWM比較器34。此外，電路取得與電感電流有關的訊號，輸入PWM比較器34中，與誤差放大訊號比較。PWM比較器34的輸出傳送給導通時間產生電路37，以產生開關的導通時間。驅動電路39根據所產生的導通時間，產生開關驅動訊號VA, VB, VC, VD，控制各功率開關A, B, C, D。此先前技術的特徵在於，電路中僅需要一個PWM比較器34，因為僅需要產生一組導通時間。雖然此先前技術可以用非常簡單的電路實現升降壓切換式電源電路，但其缺點是，無論輸入電源大於、小於，或接近輸出電壓時，該電路皆操作於升降壓轉換模式下，其每個操作週期皆須切換A, B, C, D四個開關，如第4B, 4C圖所示，由開關A, C 導通（電流方向如實線），緊接著開關B, D 導通，如此周而復始，因而切換損失也會較大。
有鑑於以上先前技術的缺失，本發明提供一種升降壓切換式電源電路，其具有快速之負載變化反應；其無需斜率補償；其可同時應用在PFM操作上而無需複雜電路控制；更進一步，其能達成具有純降壓轉換模式與純升壓轉換模式，並較佳地無需升降壓轉換模式或中介模式。
就其中一個觀點言，本發明提供了種固定時間之升降壓切換式電源電路，包含：一降壓電路，包含:一電感，具有第一端與第二端；一降壓電路之第一功率開關，其一端與該電感之第一端耦接，其另一端與一輸入電壓耦接；以及一降壓電路之功率元件，其一端與該電感之第一端耦接，其另一端接地；一升壓電路，包含:該電感；一升壓電路之第一功率開關，其一端與該電感之第二端耦接，其另一端接地；以及一升壓電路之功率元件，其一端與該電感之第二端耦接，其另一端與一輸出電壓耦接；以及一控制電路，其產生一第一固定時間(constant time)與一第二固定時間，該第一固定時間，控制該降壓電路，該第二固定時間，控制該升壓電路；其中該第一固定時間為一固定不導通時間(constant-off time)，使該降壓電路之第一功率開關在該固定不導通時間內為不導通，該第二固定時間為一固定導通時間(constant-on time)，使該升壓電路之第一功率開關在該固定導通時間內為導通。
上述升降壓切換式電源電路中，降壓電路之功率元件或升壓電路之功率元件可為開關或二極體。[不可寫「改換」，因為不會有人侵害。Why? 「改換」必須先A換B，但直接用B就不是改換而不侵害了]
就另一個觀點言，本發明也提供了一種控制電路，用以控制一固定時間之升降壓切換式電源電路，該固定時間之升降壓切換式電源電路，包含：一降壓電路，包含:一電感，具有第一端與第二端；一降壓電路之第一功率開關，其一端與該電感之第一端耦接，其另一端與一輸入電壓耦接；以及一降壓電路之功率元件，其一端與該電感之第一端耦接，其另一端接地；一升壓電路，包含：該電感；一升壓電路之第一功率開關，其一端與該電感之第二端耦接，其另一端接地，一升壓電路之功率元件，其一端與該電感之第二端耦接，其另一端與一輸出電壓耦接；該控制電路包含:一誤差放大器，將與輸出電壓有關的反饋訊號與一參考電壓相比較，產生一誤差放大訊號；一第一PWM比較器，將與一第一電感電流有關的訊號或一第一鋸齒波訊號，和該誤差放大訊號相比較；一第二PWM比較器，將與一第二電感電流有關的訊號或一第二鋸齒波訊號，和該誤差放大訊號相比較；一位移訊號產生器，使得該第一電感電流有關的訊號或該第一鋸齒波訊號，與該第二電感電流有關的訊號或該第二鋸齒波訊號之間，相差位移訊號產生器產生之該位移訊號；一第一固定時間產生器，其根據該第一PWM比較器的輸出，產生該第一固定時間；一第二固定時間產生器，其根據該第二PWM比較器的輸出，產生該第二固定時間；一第一驅動電路，其根據該第一固定時間產生器的輸出，產生降壓開關控制訊號，控制該降壓電路；以及一第二驅動電路，其根據該第二固定時間產生器的輸出，產生升壓開關控制訊號，控制該升壓電路。其中該第一固定時間為一固定不導通時間(constant-off time)，使該降壓電路之第一功率開關在該固定不導通時間內為不導通，該第二固定時間為一固定導通時間(constant-on time)，使該升壓電路之第一功率開關在該固定導通時間內為導通。
上述升降壓切換式電源電路中，其中該控制電路中之該位移訊號，宜大於該第一電感電流有關的訊號或該第一鋸齒波訊號之峰對谷值，使得該升降壓切換式電源電路僅操作於降壓轉換模式或升壓轉換模式，但無升降壓轉換模式。
就再另一個觀點言，本發明提供了一種控制固定時間升降壓切換式電源電路之方法，該固定時間之升降壓切換式電源電路，包含：一降壓電路，包含:一電感，具有第一端與第二端；一降壓電路之第一功率開關，其一端與該電感之第一端耦接，其另一端與一輸入電壓耦接；以及一降壓電路之功率元件，其一端與該電感之第一端耦接，其另一端接地；一升壓電路，包含:該電感；一升壓電路之第一功率開關，其一端與該電感之第二端耦接，其另一端接地；一升壓電路之功率元件，其一端與該電感之第二端耦接，其另一端與一輸出電壓耦接；該控制方法包含：產生一第一固定時間(constant time)與一第二固定時間，該第一固定時間，控制該降壓電路，該第二固定時間，控制該升壓電路；其中該第一固定時間為一固定不導通時間(constant-off time)，使該降壓電路之第一功率開關在該固定不導通時間內為不導通，該第二固定時間為一固定導通時間(constant-on time)，使該升壓電路之第一功率開關在該固定導通時間內為導通。
底下藉由具體實施例詳加說明，當更容易瞭解本發明之目的、技術內容、特點及其所達成之功效。
請參考第5圖，以電流控制式、雙固定時間的架構為例，說明本發明的第一個實施例。本實施例之升降壓切換式電源電路50包含降壓電路100，升壓電路200，以及控制電路300。其中降壓電路100包含電感L、兩個功率開關A, B；其中升壓電路200包含電感L、兩個功率開關C, D。控制電路300控制四個功率開關A, B, C, D的切換，以將輸入電壓Vin轉換為輸出電壓Vout。控制電路300中，誤差放大器302將反饋訊號FB（表示輸出電壓Vout的資訊）與參考電壓Vref比較，產生誤差放大訊號EAO，輸入PWM比較器304與PWM比較器306。此外，電路取得與電感電流有關的訊號CSBCK，輸入PWM比較器304中，與誤差放大訊號EAO比較。再者，電路產生一位移訊號303，疊加於該電感電流有關的訊號CSBCK後，成為另一該電感電流有關的訊號CSBST，輸入PWM比較器306中。PWM比較器304的輸出傳送給固定不導通時間產生電路308，以產生開關的不導通時間。驅動電路310根據所產生的不導通時間，產生開關驅動訊號VA, VB，控制功率開關A, B。PWM比較器306的輸出傳送給固定導通時間產生電路312，以產生開關的導通時間。驅動電路314根據所產生的導通時間，產生開關驅動訊號VC, VD，控制功率開關C, D。
請參閱第6A圖，此時升降壓切換式電源電路50操作於純降壓轉換模式，EAO不會和與電感電流相關的訊號CSBST相交，故VC恆為低，開關C恆不導通，VD恆為高，開關D恆導通；開關A於t0時起導通，此時與電感電流相關的訊號CSBCK開始上升，直到EAO與電感電流相關的訊號CSBCK相交，此時為t1，開關A於t1起不導通，並持續不導通一段固定不導通時間TOFF，接續著於t2時又重新導通，如此反覆；上述的操作控制使得本純降壓轉換模式為峰值電流模式(Peak Current Mode)。再請參閱第6B圖，此時升降壓切換式電源電路50操作於純升壓轉換模式，EAO 不會和與電感電流相關的訊號CSBCK相交，故VB恆為低，開關B不導通，VA 恆為高，開關A恆導通；開關C於T0時不導通，此時電感電流開始下降，直到EAO與電感電流相關的訊號CSBST 相交，開關C於t1時導通，並持續導通一段固定導通時間TON，接續著於t2時又重新不導通，如此反覆；上述的操作控制使得本純升壓轉換模式為谷值電流模式(Valley Current Mode)。
本發明的特點在於，根據PWM比較器308與PWM比較器312之輸出結果，產生兩組固定時間，一為固定導通時間，一為固定不導通時間，用以控制升壓電路200與降壓電路100，使得在純升壓轉換模式與純降壓轉換模式操作時，皆為固定時間操作，在此二操作模式下，皆具有快速負載反應，且無需斜率補償的優點。
請參閱第7A圖，升降壓電路40含有降壓電路100與升壓電路200，升降壓電路40在輸入電壓Vin大於輸出電壓Vout時為純降壓轉換模式，在輸入電壓Vin小於輸出電壓Vout時為純升壓轉換模式，而在輸入電壓Vin與輸出電壓Vout相近時，較佳地期望升降壓電路40不操作在如第4C圖或第1B圖所示之升降壓轉換模式，以達到降低切換損失的效果；較佳的操作為如第7B圖箭頭實線所示，升降壓電路45之開關A, D，導通時間盡可能地延長，而不進入中介模式或升降壓轉換模式。
請參閱第5圖，本發明的另外一個特點是，根據固定不導通時間產生器308產生之固定不導通時間TOFF，控制降壓電路100，根據固定導通時間產生器312產生之固定導通時間TON，控制降壓電路200，如此之組合允許開關A, D無限制地延長。更進一步，在較佳地選擇該控制電路300中之位移訊號303，使CSBST之谷值大於CSBCK之峰值(相當於使位移訊號303大於CSBCK之峰對谷值)，使得本發明之控制電路300可使升降壓切換式電源電路50，在輸入電壓大於輸出電壓時為降壓轉換模式，輸入電壓小於輸出電壓時為升壓轉換模式，而在輸入電壓Vin與輸出電壓Vout相近時，因為電感電流之斜率極為平緩，並且由於上述之導通/不導通時間的組合及位移訊號的較佳選擇，使開關A, D得以無限制地延長，此時升降壓切換式電源電路50操作在脈波頻率調變模式(PFM)之下。許多此類含有四功率元件之升降壓切換式電源電路的先前技術中，在輸入電壓Vin大於輸出電壓Vout時為降壓轉換模式，輸入電壓Vin小於輸出電壓Vout時為升壓轉換模式，而在輸入電壓Vin與輸出電壓Vout相近時，都會進入升降壓轉換模式，或是中介模式，但是本發明可較佳的設定為無需升降壓轉換模式或是中介模式，如此可避免升降壓切換式電源電路進入升降壓模式，或是中介模式，進而達到降低切換損失的效果。
本發明的另一特點在於，所述之用於控制此升降壓切換式電源電路之控制電路，除了可在連續導通模式(Continuous Conduction Mode, CCM)下操作之外，亦可輕易應用於非連續導通模式(Discontinuous Conduction Mode, DCM)以及脈波頻率調變(Pulse Frequency Modulation, PFM)模式下。請參閱第8圖，升降壓切換式電源電路55中，例如但不限於在驅動電路310, 314加入，例如但不限於一零電流偵測電路316所產生之零電流訊號，使得電感電流由正電流下降通過零電流時，控制開關B或D為不導通，使電感電流不為負值，此時升降壓切換式電源電路55操作在非連續導通模式下。如圖9A, 9B 所示，為升降壓切換式電源電路55操作在非連續導通模式下，功率開關A, B, C, D 之控制訊號，以及電感電流之波形。此外，在負載電流極小的情形之下，升降壓切換式電源電路55將會進入脈波頻率調變PFM模式，頻率會自動降頻，無需複雜之額外控制電路。
第5圖與第8圖所顯示為電流控制式的升降壓切換式電源電路架構，但本發明也同樣可應用於電壓控制式(voltage mode)的切換式電源電路架構。第10圖與第11圖分別顯示CCM與DCM之電壓控制式升降壓切換式電源電路60, 65，其中PWM比較器304的輸入端之一接收誤差放大訊號EAO，另一端接收電路內部所產生的鋸齒波訊號； PWM比較器306的輸入端之一接收誤差放大訊號EAO，另一端接收電路內部所產生的鋸齒波訊號疊加上一位移訊號303。鋸齒波訊號的產生方式與波形有各種作法，為本技術者所熟知，因非本案重點，故不予贅述。
本發明不限於應用在具有四個功率開關的同步(synchronous)升降壓切換式電源電路中。第12-14圖為第5, 8, 10, 11圖中升壓電路200、降壓電路100與驅動電路310, 314不同組合的實施例，其中次控制級電路301為例如但不限於圖5, 8, 10, 11中之次控制級電路301：第12圖所示實施例，其中開關B由二極體取代。第13圖所示實施例其中開關D由二極體取代。第14圖所示實施例，其中開關B, D皆由二極體取代。而以上之實施例均可應用在上述之電流式，電壓式，DCM, CCM 模式下之升降壓切換式電源電路，使用兩個PWM比較器，產生如前述之兩組固定導通/不導通時間而加以控制。
以上已針對較佳實施例來說明本發明，唯以上所述者，僅係為使熟悉本技術者易於了解本發明的內容而已，並非用來限定本發明之權利範圍。在本發明之相同精神下，熟悉本技術者可以思及各種等效變化。例如，各功率開關A, B, C, D可為PMOS或NMOS，而PWM比較器304, 306的正負輸入端可作相應的變換；而CSBCK，CSBST 與位移訊號303之正負亦可做相應的變換。因此，本發明的範圍應涵蓋上述及其他所有等效變化。
20‧‧‧控制電路
22‧‧‧升降壓切換式電源電路
24, 25, 34‧‧‧PWM比較器
32‧‧‧誤差放大器
39‧‧‧驅動電路
30‧‧‧控制電路
40, 45‧‧‧升降壓切換式電源電路
50, 55, 60, 65, 70, 75, 80‧‧‧升降壓切換式電源電路
100‧‧‧降壓電路
200‧‧‧升壓電路
300‧‧‧控制電路
301‧‧‧次控制級電路
302‧‧‧誤差放大器
303‧‧‧位移訊號
304, 306‧‧‧PWM比較器
310, 314‧‧‧驅動電路
316‧‧‧零電流偵測電路
A, B, C, D‧‧‧功率開關
CSBCK, CSBST‧‧‧與電感電流相關的訊號
EAO‧‧‧誤差放大訊號
FB‧‧‧反饋訊號
L‧‧‧電感
OSC‧‧‧震盪波形
VA, VB, VC, VD‧‧‧開關驅動訊號
Vea, Vea1, Vea2‧‧‧誤差放大訊號
Vin‧‧‧輸入電壓
Vout‧‧‧輸出電壓
Vref‧‧‧參考電壓
VX, VY‧‧‧鋸齒波形
第1A圖顯示一種先前技術之升降壓切換式電源電路及其相關電路的示意圖。 第1B圖為對應於第1A圖電路的訊號波形示意圖。 第2A圖顯示一種先前技術之升降壓切換式電源電路及其相關電路的示意圖。 第2B圖為對應於第2A圖電路的狀態轉換表(state machine)。 第3圖顯示一種先前技術之升降壓切換式電源電路及其相關電路的示意圖。 第4A圖顯示一種先前技術之升降壓切換式電源電路及其相關電路的示意圖。 第4B圖為對應於第4A圖電路的訊號波形示意圖。 第4C圖為對應於第4A圖電路的電流方向示意圖。 第5圖顯示本發明之升降壓切換式電源電路的第一實施例。 第6A, 6B圖為對應於第5圖電路的訊號波形示意圖。 第7A圖顯示一種升降壓電路及其相關電路的示意圖。 第7B圖顯示本發明之升降壓切換式電源電路實施例的較佳電流方向示意圖。 第8圖顯示本發明之升降壓切換式電源電路的第二實施例。 第9A, 9B圖為對應於第8圖電路的訊號波形示意圖。 第10, 11圖顯示本發明之電壓控制式升降壓切換式電源電路的兩個實施例。 第12-14圖顯示本發明之升降壓切換式電源電路，以二極體做為功率元件的另外數個實施例。
50‧‧‧升降壓切換式電源電路
100‧‧‧降壓電路
200‧‧‧升壓電路
300‧‧‧控制電路
301‧‧‧次控制級電路
302‧‧‧誤差放大器
303‧‧‧位移訊號
304,306‧‧‧PWM比較器
310,314‧‧‧驅動電路
A,B,C,D‧‧‧功率開關
CSBCK,CSBST‧‧‧與電感電流相關的訊號
EAO‧‧‧誤差放大訊號
FB‧‧‧反饋訊號
L‧‧‧電感
Vin‧‧‧輸入電壓
Vout‧‧‧輸出電壓
Vref‧‧‧參考電壓
VA,VB,VC,VD‧‧‧開關驅動訊號

Claims (10)

  1. 一種固定時間之升降壓切換式電源電路，包含：一降壓電路，包含：一電感，具有第一端與第二端；一降壓電路之第一功率開關，其一端與該電感之第一端耦接，其另一端與一輸入電壓耦接；以及一降壓電路之功率元件，其一端與該電感之第一端耦接，其另一端接地；一升壓電路，包含：該電感；一升壓電路之第一功率開關，其一端與該電感之第二端耦接，其另一端接地；以及一升壓電路之功率元件，其一端與該電感之第二端耦接，其另一端與一輸出電壓耦接；以及一控制電路，根據一與輸出電壓有關的反饋訊號、一參考電壓，以及與一第一電感電流有關的訊號或一第一鋸齒波訊號而產生一第一固定時間(constant time)，且根據該與輸出電壓有關的反饋訊號、該參考電壓，以及與一第二電感電流有關的訊號或一第二鋸齒波訊號而產生一第二固定時間，該第一固定時間，控制該降壓電路，該第二固定時間，控制該升壓電路；其中該第一固定時間為一固定不導通時間(constant-off time)，使該降壓電路之第一功率開關在該固定不導通時間內為不導通，該第二固定時間為一固定導通時間(constant-on time)，使該升壓電路之第一功率開關在該固定導通時間內為導通；其中該第一電感電流有關的訊號或該第一鋸齒波訊號，與該第二電感電流有關的訊號或該第二鋸齒波訊號之間，相差一位移訊號。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之固定時間之升降壓切換式電源電路，其中該升降壓切換式電源電路僅操作於降壓轉換模式或升壓轉換模式，但無升降壓轉換模式。
  3. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之固定時間之升降壓切換式電源電路，其中該控制電路包括：一誤差放大器，將該與輸出電壓有關的反饋訊號與該參考電壓相比較，產生一誤差放大訊號；一第一PWM比較器，將與該第一電感電流有關的訊號或該第一鋸齒波訊號，和該誤差放大訊號相比較；一第二PWM比較器，將與該第二電感電流有關的訊號或該第二鋸齒波訊號，和該誤差放大訊號相比較；一位移訊號產生器，產生該位移訊號，以使得該第一電感電流有關的訊號或該第一鋸齒波訊號，與該第二電感電流有關的訊號或該第二鋸齒波訊號之間，相差該位移訊號；一第一固定時間產生器，其根據該第一PWM比較器的輸出，產生該第一固定時間；一第二固定時間產生器，其根據該第二PWM比較器的輸出，產生該第二固定時間；一第一驅動電路，其根據該第一固定時間產生器的輸出，產生降壓開關控制訊號，控制該降壓電路；以及一第二驅動電路，其根據該第二固定時間產生器的輸出，產生升壓開關控制訊號，控制該升壓電路。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之固定時間之升降壓切換式電源電路，該降壓電路，該升壓電路，該降壓開關控制訊號，以及該升壓開關控制訊號，為以下組合之其中一種：(一)該降壓電路之功率元件為一降壓電路之第二功率開關；該升壓電路之功率元件為一升壓電路之第二功率開關；該降壓開關控制訊號，用以控制該降壓電路之第一功率開關與該降壓電路之第二功率開關；以及該升壓開關控制訊號，用以控制該升壓電路之第一功率開關與該升壓電路之第二功率開關；(二)該降壓電路之功率元件為一降壓二極體；該升壓電路之功率元件為一升壓電路之第二功率開關；該降壓開關控制訊號，用以控制該降壓電路之第一功率開關；以及該升壓開關控制訊號，用以控制該升壓電路之第一功率開關與該升壓電路之第二功率開關；(三)該降壓電路之功率元件為一降壓電路之第二功率開關；該升壓電路之功率元件為一升壓二極體；該降壓開關控制訊號，用以控制該降壓電路之第一功率開關與該降壓電路之第二功率開關；以及該升壓開關控制訊號，用以控制該升壓電路之第一功率開關；以及(四)該降壓電路之功率元件為一降壓二極體；該升壓電路之功率元件為一升壓二極體； 該降壓開關控制訊號，用以控制該降壓電路之第一功率開關以及該升壓開關控制訊號，用以控制該升壓電路之第一功率開關。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之固定時間之升降壓切換式電源電路，其中該控制電路中之該位移訊號，大於該第一電感電流有關的訊號或該第一鋸齒波訊號之峰對谷值，使得上述(一)具有以下特徵：在降壓轉換模式時，該降壓電路之第一功率開關不導通/導通該第一固定時間，該降壓電路之第二功率開關在連續導通模式(Continuous Conduction Mode,CCM)操作時與該降壓電路之第一功率開關反相切換，而在非連續導通模式(Dis-continuous Conduction Mode,DCM)操作時，除了在該降壓電路之第一功率開關與該降壓電路之第二功率開關皆不導通之狀況下，該降壓電路之第二功率開關與該降壓電路之第一功率開關反相切換；該升壓電路之第一功率開關恆導通，且該升壓電路之第二開關恆不導通；在升壓轉換模式時，該升壓電路之第一功率開關導通/不導通該第二固定時間，該升壓電路之第二功率開關在連續導通模式操作時與該升壓電路之第一功率開關反相切換，而在非連續導通模式操作時，除了在該升壓電路之第一功率開關與該升壓電路之第二功率開關皆不導通之狀況下，該升壓電路之第二功率開關與該升壓電路之第一功率開關反相切換；該降壓電路之第一功率開關恆導通，且該降壓電路之第二功率開關恆不導通；上述(二)具有以下特徵：在降壓轉換模式時，該降壓電路之第一功率開關不導通/導通該第一固定時間，該升壓電路之第一功率開關恆導通，且該升壓電路之第二功率開關恆不導通；在升壓轉換模式時，該升壓電路之第一功率開關導通/不導通該第二固定 時間，該升壓電路之第二功率開關在連續導通模式操作時與該升壓電路之第一功率開關反相切換，該降壓電路之第一功率開關恆導通；上述(三)具有以下特徵：在降壓轉換模式時，該降壓電路之第一功率開關不導通/導通該第一固定時間，該降壓電路之第二功率開關在連續導通模式操作時與該降壓電路之第一功率開關反相切換，而在非連續導通模式操作時，除了在該降壓電路之第一功率開關與該降壓電路之第二功率開關皆不導通之狀況下，該降壓電路之第二功率開關與該降壓電路之第一功率開關反相切換；該升壓電路之第一功率開關恆導通；在升壓轉換模式時，該升壓電路之第一功率開關導通/不導通該第二固定時間，該降壓電路之第一功率開關恆導通，且該降壓電路之第二功率開關恆不導通；以及上述(四)具有以下特徵：在降壓轉換模式時，該降壓電路之第一功率開關不導通/導通該第一固定時間，該升壓電路之第一功率開關恆導通；在升壓轉換模式時，該升壓電路之第一功率開關導通/不導通該第二固定時間，該降壓電路之第一功率開關恆導通。
  6. 一種控制電路，用以控制一固定時間之升降壓切換式電源電路，該固定時間之升降壓切換式電源電路包含一降壓電路與一升壓電路，該降壓電路包含：一電感，具有第一端與第二端；一降壓電路之第一功率開關，其一端與該電感之第一端耦接，其另一端與一輸入電壓耦接；以及一降壓電路之功率元件，其一端與該電感之第一端耦接，其另一端接地；該升壓電路包含：該電感；一升壓電路之第一功率開關，其一端與該電感 之第二端耦接；以及一升壓電路之功率元件，其一端與該電感之第二端耦接，其另一端與一輸出電壓耦接；該控制電路包含：一誤差放大器，將與輸出電壓有關的反饋訊號與一參考電壓相比較，產生一誤差放大訊號；一第一PWM比較器，將與一第一電感電流有關的訊號或一第一鋸齒波訊號，和該誤差放大訊號相比較；一第二PWM比較器，將與一第二電感電流有關的訊號或一第二鋸齒波訊號，和該誤差放大訊號相比較；一位移訊號產生器，使得該第一電感電流有關的訊號或該第一鋸齒波訊號，與該第二電感電流有關的訊號或該第二鋸齒波訊號之間，相差位移訊號產生器產生之該位移訊號；一第一固定時間產生器，其根據該第一PWM比較器的輸出，產生該第一固定時間；一第二固定時間產生器，其根據該第二PWM比較器的輸出，產生該第二固定時間；一第一驅動電路，其根據該第一固定時間，產生降壓開關控制訊號，控制該降壓電路；以及一第二驅動電路，其根據該第二固定時間，產生升壓開關控制訊號，控制該升壓電路；其中該第一固定時間為一固定不導通時間(constant-off time)，使該降壓電路之第一功率開關在該固定不導通時間內為不導通，該第二固定時間為一固定導通時間(constant-on time)，使該升壓電路之第一功率開關在該固定導通時間內為導通。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之控制電路，其中該位移訊號，大於該第一電感電流有關的訊號或該第一鋸齒波訊號之峰對谷值，使得該固定時間升降壓切換式電源電路僅操作於降壓轉換模式或升壓轉換模式，但無升降壓轉換模式。
  8. 一種控制固定時間升降壓切換式電源電路之方法，該固定時間之升降壓切換式電源電路包含一降壓電路與一升壓電路，該降壓電路包含：一電感，具有第一端與第二端；一降壓電路之第一功率開關，其一端與該電感之第一端耦接，其另一端與一輸入電壓耦接；以及一降壓電路之功率元件，其一端與該電感之第一端耦接，其另一端接地；該升壓電路包含：該電感；一升壓電路之第一功率開關，其一端與該電感之第二端耦接；以及一升壓電路之功率元件，其一端與該電感之第二端耦接，其另一端與一輸出電壓耦接；該控制方法包含：根據一與輸出電壓有關的反饋訊號、一參考電壓，以及與一第一電感電流有關的訊號或一第一鋸齒波訊號而產生一第一固定時間(constant time)；根據該與輸出電壓有關的反饋訊號、該參考電壓，以及與一第二電感電流有關的訊號或一第二鋸齒波訊號而產生一第二固定時間；其中該第一固定時間，控制該降壓電路，該第二固定時間，控制該升壓電路；其中該第一固定時間為一固定不導通時間(constant-off time)，使該降壓電路之第一功率開關在該固定不導通時間內為不導通，該第二固定時間為一固定導通時間(constant-on time)，使該升壓電路之第一功率開關在該固定導通時間內為導通；其中該第一電感電流有關的訊號或該第一鋸齒波訊號，與該第二電感電流有關的訊號或該第二鋸齒波訊號之間，相差一位移訊號。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之控制固定時間升降壓切換式電源電路之方法，其中該產生第一固定時間(constant time)與第二固定時間之步驟包含：將與輸出電壓有關的反饋訊號與該參考電壓相比較，產生一誤差放大訊號；將與該第一電感電流有關的訊號或該第一鋸齒波訊號，和該誤差放大訊號相比較而產生第一比較結果；將該第一電感電流有關的訊號或該第一鋸齒波訊號加上該位移訊號，產生該第二電感電流有關的訊號或該第二鋸齒波訊號；將與該第二電感電流有關的訊號或該第二鋸齒波訊號，和該誤差放大訊號相比較而產生第二比較結果；根據該第一比較結果，產生該第一固定時間；以及根據該第二比較結果，產生該第二固定時間。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之控制固定時間升降壓切換式電源電路之方法，其中該位移訊號，大於該第一電感電流有關的訊號或該第一鋸齒波訊號之峰對谷值，使得該固定時間升降壓切換式電源電路僅操作於降壓轉換模式或升壓轉換模式，但無升降壓轉換模式。
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