TWI594558B - 升壓降壓開關功率變換器、控制電路及模式切換控制單元 - Google Patents

升壓降壓開關功率變換器、控制電路及模式切換控制單元 Download PDF

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Description

升壓降壓開關功率變換器、控制電路及模式切換控制單元
本案的實施例涉及功率轉換器，尤其涉及升壓降壓型開關功率轉換器及其模式切換控制電路。
升壓降壓型開關功率轉換器可以將輸入電壓轉換為高於、等於或低於該輸入電壓的輸出電壓，可以工作在較寬的輸入電壓變化範圍內。因此在電源領域得到了廣泛應用。
圖1示出了一種常見的升壓降壓型開關功率轉換器中的功率開關的拓樸結構10。該功率開關的拓樸結構10包括四個功率開關SWA、SWB、SWC和SWD。第一功率開關SWA和第二功率開關SWB串聯耦接於輸入端IN和參考地GND之間，第一功率開關SWA和第二功率開關SWB的公共耦接端形成第一開關節點SW1。第三功率開關SWC和第四功率開關SWD串聯耦接於輸出端OUT和參考地GND之間，第三功率開關SWC和第四功率開關 SWD的公共耦接端形成第二開關節點SW2。第一開關節點SW1和第二開關節點SW2之間耦接電感L。升壓降壓型開關功率轉換器通常還包括控制電路，用於為拓樸結構10中的功率開關SWA、SWB、SWC和SWD的控制端GA、GB、GC和GD提供控制信號，以控制每個開關各自的導通和關斷切換，從而將輸入電壓Vin轉換為合適的輸出電壓Vo。
對於採用圖1所示拓樸結構10的升壓降壓型開關功率轉換器，若輸入電壓Vin高於輸出電壓Vo，則該升壓降壓型開關功率轉換器工作於降壓模式，若輸入電壓Vin接近或等於輸出電壓Vo，則該升壓降壓型開關功率轉換器工作於升壓-降壓模式，若輸入電壓Vin低於輸出電壓Vo，則該升壓降壓型開關功率轉換器工作於升壓模式。在降壓模式，第四功率開關SWD持續保持導通、第三功率開關SWC持續保持關斷，第一功率開關SWA和第二功率開關SWB進行互補地導通和關斷切換，即：第一功率開關SWA導通時，第二功率開關SWB關斷，反之亦然。在升壓模式，第一功率開關SWA持續保持導通、第二功率開關SWB持續保持關斷，第三功率開關SWC和第四功率開關SWD進行互補地導通和關斷切換，即：第三功率開關SWC導通時，第四功率開關SWD關斷，反之亦然。在升壓-降壓模式，第一功率開關SWA和第二功率開關SWB構成第一組開關對，第三功率開關SWC和第四功率開關SWD構成第二組開關對，該第一組開關對和第二組 開關對相互獨立地進行導通和關斷切換。
理論上，基於輸入電壓Vin和輸出電壓Vo的相對大小，可以調節升壓降壓型開關功率轉換器選擇性地工作於降壓模式、升壓模式或升壓-降壓模式，從而達到將輸入電壓Vin轉換為任何合適的輸出電壓Vo的目的。然而，事實上現有的降壓型開關功率轉換器並不能實現以上三種工作模式間的平穩切換，並且在從一種工作模式(例如降壓模式)切換至另一種工作模式(例如升壓-降壓模式)時會導致輸出電壓Vo出現較大的波動尖峰。
針對現有技術中的一個或多個問題，本案的實施例提供一種升壓降壓型開關功率轉換器、用於升壓降壓型開關功率轉換器的模式切換控制單元及控制電路。
在本案的一個方面，提出了一種模式切換控制單元，用於控制升壓降壓型開關功率轉換器自動在降壓模式與升壓-降壓模式之間、以及升壓-降壓模式與升壓模式之間平穩切換。該升壓降壓型開關功率轉換器可以包括第一功率開關對和第二功率開關對，並且第一功率開關對中的第一功率開關和第二功率開關串聯耦接於該升壓降壓型開關功率轉換器的輸入端和參考地之間，第一功率開關的導通時間占整個第一功率開關和第二功率開關導通和關斷切換週期的比例為降壓工作週期；第二功率開關對中的第三功率開關和第四功率開關串聯耦接於該升壓降壓型開關功率轉 換器的輸出端和參考地之間，第三功率開關的導通時間占整個第三功率開關和第四功率開關的導通和關斷切換週期的比例為升壓工作週期。
該模式切換控制單元可以包括：降壓工作週期檢測與比較電路和升壓工作週期檢測與比較電路。根據本案的各實施例，該降壓工作週期檢測與比較電路具有第一檢測輸入端和第一比較輸出端，該第一檢測輸入端用於接收代表降壓工作週期的信號，該降壓工作週期檢測與比較電路用於產生代表降壓工作週期臨限值的信號，並將代表該降壓工作週期的信號與代表降壓工作週期臨限值的信號相比較以在所述第一比較輸出端提供第一模式切換控制信號，其中所述降壓工作週期臨限值具有第一遲滯；若降壓工作週期大於降壓工作週期臨限值，則第一模式切換控制信號控制所述升壓降壓型開關功率轉換器從降壓模式切換至升壓-降壓模式，同時使所述降壓工作週期臨限值降低至第二降壓工作週期臨限值，降低的量等於所述第一遲滯；若降壓工作週期小於所述第二降壓工作週期臨限值，則第一模式切換控制信號控制所述升壓降壓型開關功率轉換器從升壓-降壓模式切換至降壓模式，同時使降壓工作週期臨限值恢復原值。
根據本案的各實施例，該升壓工作週期檢測與比較電路具有第二檢測輸入端和第二比較輸出端，該第二檢測輸入端用於接收代表升壓工作週期的信號，該升壓工作週期檢測與比較電路用於產生代表升壓工作週期臨限值的信 號，並將代表該升壓工作週期的信號與代表升壓工作週期臨限值的信號相比較以在所述第二比較輸出端提供第二模式切換控制信號，其中所述升壓工作週期臨限值具有第二遲滯；若升壓工作週期大於升壓工作週期臨限值，則第二模式切換控制信號控制所述升壓降壓型開關功率轉換器從升壓-降壓模式切換至升壓模式，同時使所述升壓工作週期臨限值降低至第二升壓工作週期臨限值，並且降低的量等於所述第二遲滯；若升壓工作週期小於所述第二升壓工作週期臨限值，則第二模式切換控制信號控制所述升壓降壓型開關功率轉換器從升壓模式切換回升壓-降壓模式，同時使升壓工作週期臨限值恢復原值。
在本案的另一方面，提出了一種控制電路，用於為上述升壓降壓型開關型功率轉換器提供控制信號。該控制電路包括根據本案各實施例的模式切換控制單元。該控制電路還可以接收系統時鐘信號、代表所述升壓降壓型開關功率轉換器的輸出電壓的第一回饋信號、代表流經所述開關單元的開關電流的第二回饋信號以及代表所述輸出電壓的期望值的參考信號。該控制電路被構建以基於所述第一回饋信號、第二回饋信號、參考信號和系統時鐘信號提供第一控制信號、第二控制信號、第三控制信號和第四控制信號分別至所述第一功率開關、第二功率開關、第三功率開關和第四功率開關，其中所述第一控制信號和所述第二控制信號邏輯狀態互補，分別用於控制所述第一功率開關和第二功率開關的導通和關斷切換，所述第三控制信號和所 述第四控制信號邏輯狀態互補，分別用於控制所述第三功率開關和所述第四功率開關的導通和關斷切換。
在本案的又一方面，提出了一種升壓降壓型開關功率轉換器，包括根據本案各實施例的模式切換控制單元。
在本案的再一方面，提出了一種升壓降壓型開關功率轉換器，包括根據本案各實施例的控制電路。
根據本案實施例的升壓降壓型開關功率轉換器可以自動在降壓模式與升壓-降壓模式之間、以及升壓-降壓模式與升壓模式之間平穩切換。在降壓模式，該控制電路使該升壓降壓型開關型功率轉換器連續穩定地進行降壓週期的工作，降壓週期指第一組開關對中的第一功率開關和第二功率開關進行互補地導通和關斷切換，第二組開關對中的第三功率開關持續保持關斷，第四功率開關持續保持導通。在升壓模式，該控制電路使該升壓降壓型開關型功率轉換器連續穩定地進行升壓週期的工作，升壓週期指第二組開關中的第三功率開關和第四功率開關進行互補地導通和關斷切換，第一組開關對中的第一功率開關持續保持導通、第二功率開關持續保持關斷。在升壓-降壓模式，該控制電路使該升壓降壓型開關型功率轉換器連續穩定地進行一個降壓週期和一個升壓週期交替的工作。
利用上述方案，根據本案實施例的模式切換控制單元為升壓降壓型開關功率轉換器提供模式切換控制信號，以控制該升壓降壓型開關功率轉換器自動在降壓模式與升壓-降壓模式之間、以及升壓-降壓模式與升壓模式之間平穩 切換，避免在模式切換的臨界區域，降壓模式與升壓-降壓模式之間以及升壓-降壓模式和升壓模式之間不必要的來回切換，降低模式切換時輸出電壓的波動尖峰，增強升壓降壓型開關功率轉換器的穩定性
10‧‧‧拓樸結構
SWA-SWD‧‧‧功率開關
L‧‧‧電感
100‧‧‧升壓降壓型開關功率轉換器
101‧‧‧誤差放大單元
102‧‧‧降壓週期脈衝寬度調變單元
103‧‧‧升壓週期脈衝寬度調變單元
104‧‧‧邏輯控制單元
105‧‧‧模式切換控制單元
1051‧‧‧降壓工作週期檢測與比較電路
1052‧‧‧升壓工作週期檢測與比較電路
106‧‧‧電流檢測與斜坡補償單元
107‧‧‧頻率設置電路
108‧‧‧控制電路
Lo‧‧‧電感性儲能元件
Co‧‧‧電容性儲能元件
Rf1‧‧‧第一回饋電阻
Rf2‧‧‧第二回饋電阻
RS‧‧‧電流檢測電阻
CS‧‧‧檢測放大器
501‧‧‧第一參考波發生電路
502‧‧‧第一D正反器
503‧‧‧第二參考波發生電路
504‧‧‧第二D正反器
下面的附圖有助於更好地理解接下來對本案不同實施例的描述。這些附圖並非按照實際的特徵、尺寸及比例繪製，而是示意性地示出了本案一些實施方式的主要特徵。這些附圖和實施方式以非限制性、非窮舉性的方式提供了本案的一些實施例。為簡明起見，不同附圖中具有相同功能的相同或類似的元件或結構採用相同的附圖標記。
圖1示出了一種常見的升壓降壓型開關功率轉換器中的功率開關的拓樸結構10；圖2示出了根據本案一個實施例的升壓降壓型開關功率轉換器100及其控制電路108的電路架構示意圖；圖3示意出了圖2實施例中升壓降壓型開關功率轉換器100在降壓模式與升壓-降壓模式之間轉換時流過電感性儲能元件Lo的電感電流IL的波形示意圖；圖4示意出了圖2實施例中升壓降壓型開關功率轉換器100在升壓-降壓模式與升壓模式之間轉換時流過電感性儲能元件Lo的電感電流IL的波形示意圖；圖5示出了根據本案一個示例性實施例的模式切換控制單元105的電路示意圖； 圖6示出了根據本案一個實施例的降壓工作週期檢測與比較電路1051的工作波形示意圖；圖7示出了根據本案一個實施例的升壓工作週期檢測與比較電路1052的工作波形示意圖；圖8示意出了根據本案一個實施例的電流檢測與斜坡補償單元106的電路示意圖；圖9示出了圖8中電流檢測與斜坡補償單元106接收的第一斜坡補償信號和第二斜坡補償信號，以及輸出的第一電流檢測信號和第二電流檢測信號的波形示意圖；圖10示出了根據本案一個變形實施例的模式切換控制單元105的電路架構示意圖；圖11示出了根據本案又一個變形實施例的模式切換控制單元105的電路架構示意圖；圖12示出了根據圖11示意實施例的降壓工作週期檢測與比較電路1051的工作波形示意圖；圖13示出了根據圖11示意實施例的升壓工作週期檢測與比較電路1052的工作波形示意圖。
下面將詳細說明本案的一些實施例。在接下來的說明中，一些具體的細節，例如實施例中的具體電路結構和這些電路元件的具體參數，都用於對本案的實施例提供更好的理解。本技術領域的技術人員可以理解，即使在缺少一些細節或者其他方法、元件、材料等結合的情況下，本案 的實施例也可以被實現。
在本案的說明書中，提及“一個實施例”時均意指在該實施例中描述的具體特徵、結構或者參數、步驟等至少包含在根據本案的一個實施例中。因而，在本案的說明書中，若採用了諸如“根據本案的一個實施例”、“在一個實施例中”等用語並不用於特指在同一個實施例中，若採用了諸如“在另外的實施例中”、“根據本案的不同實施例”、“根據本案另外的實施例”等用語，也並不用於特指提及的特徵只能包含在特定的不同的實施例中。本領域的技術人員應該理解，在本案說明書的一個或者多個實施例中公開的各具體特徵、結構或者參數、步驟等可以以任何合適的方式組合。另外，在本案的說明書及申請專利範圍中，“耦接”一詞意指藉由電氣或者非電氣的方式實現直接或者間接的連接。“一個”並不用於特指單個，而是可以包括複數形式。“在......中”可以包括“在......中”和“在......上”的含義。除非特別明確指出，“或”可以包括“或”、“和”及“或/和”的含義，並不用於特指只能選擇幾個並列特徵中的一個，而是意指可以選擇其中的一個或幾個或其中某幾個特徵的組合。除非特別明確指出，“基於”一詞不具有排它性，而是意指除了基於明確描述的特徵之外，還可以基於其它未明確描述的特徵。“電路”意指至少將一個或者多個主動或被動的元件耦接在一起以提供特定功能的結構。“信號”至少可以指包括電流、電壓、電荷、溫度、資料、壓力或者其它類型的信號。若“電晶體”的實施例可以包括 “場效應電晶體”或者“雙極型電晶體”，則“閘極/閘區”、“源極/源區”、“汲極/汲區”分別可以包括“基極/基區”、“射極/射區”、“集極/集區”，反之亦然。本領域的技術人員應該理解，以上羅列的對本案中描述用語的解釋僅僅是示例性的，並不用於對各用語進行絕對的限定。
圖2示出了根據本案一個實施例的升壓降壓型開關功率轉換器100的電路架構示意圖。該升壓降壓型開關功率轉換器100可以包括：輸入端IN，用於接收輸入電壓Vin；輸出端OUT，用於提供合適的輸出電壓Vo，以為負載供電並提供輸出電流Io；開關單元，例如包括第一功率開關SWA、第二功率開關SWB、第三功率開關SWC和第四功率開關SWD，具有用於耦接所述輸入端IN的第一端、用於耦接所述輸出端OUT的第二端，以及用於接收控制信號(例如圖2中的第一控制信號DR1、第二控制信號DR2、第三控制信號DR3和第四控制信號DR4)的控制端(例如圖2中的第一控制端GA、第二控制端GB、第三控制端GC和第四控制端GD)，該開關單元被配置為基於控制信號(例如圖2中的第一控制信號DR1、第二控制信號DR2、第三控制信號DR3和第四控制信號DR4)進行導通和關斷切換，以將輸入電壓Vin轉換為所述輸出電壓Vo；以及控制電路108，用於檢測/接收代表輸出電壓Vo的第一回饋信號Vfb、反映輸出電流Io的第二回饋信號Vcs和代表輸出電壓Vo的期望值的參考信號Vref。該控制電路108被構建用於至少基於所述第一回饋信號 Vfb、第二回饋信號Vcs和參考信號Vref提供前述控制信號(例如圖2中的第一控制信號DR1、第二控制信號DR2、第三控制信號DR3和第四控制信號DR4)至開關單元。
根據本案的一個示例性實施例，升壓降壓型開關功率轉換器100的開關單元可以具有如下拓樸結構：第一功率開關SWA和第二功率開關SWB串聯耦接於輸入端IN和參考地GND之間，第一功率開關SWA和第二功率開關SWB的公共耦接端形成第一開關節點SW1；第三功率開關SWC和第四功率開關SWD串聯耦接於輸出端OUT和參考地GND之間，第三功率開關SWC和第四功率開關SWD的公共耦接端形成第二開關節點SW2。在一個示例性實施例中，第一開關節點SW1和第二開關節點SW2之間耦接電感性儲能元件Lo。在圖2的示例性實施例中，第一至第四功率開關SWA、SWB、SWC和SWD均可以包括可控開關元件，例如示意為MOSFET。該第一至第四功率開關SWA、SWB、SWC和SWD可以分別具有各自的控制端，例如所述第一控制端GA、第二控制端GB、第三控制端GC和第四控制端GD，分別用於接收控制電路108提供的第一控制信號DR1、第二控制信號DR2、第三控制信號DR3和第四控制信號DR4。
根據本案的一個示例性實施例，升壓降壓型開關功率轉換器100的控制電路108採用峰值電流控制脈衝寬度調變模式對開關單元進行導通和關斷切換控制。在一個實施 例中，控制電路108至少提供例如圖2中的第一控制信號DR1、第二控制信號DR2、第三控制信號DR3和第四控制信號DR4分別至開關單元中的第一功率開關SWA、第二功率開關SWB、第三功率開關SWC和第四功率開關SWD，以控制這些功率開關的導通和關斷切換。根據本案的一個示例性實施例，第一功率開關SWA和第二功率開關SWB構成第一組開關對(通常稱為降壓開關對)，第三功率開關SWC和第四功率開關SWD構成第二組開關對(通常稱為升壓開關對)。控制電路108被構建以控制該第一組開關對和第二組開關對相互獨立地進行導通和關斷切換。控制電路108可以根據輸入電壓Vin和輸出電壓Vo的相對大小調整該升壓降壓型開關功率轉換器100至少工作於降壓模式、升壓-降壓模式和升壓模式。
根據本案的一個示例性實施例，若輸入電壓Vin高於輸出電壓Vo，則該升壓降壓型開關功率轉換器100工作於降壓模式。在降壓模式，控制電路108使第一組開關對進行導通和關斷切換，並使第二組開關對中的第三功率開關SWC持續保持關斷，第四功率開關SWD持續保持導通。此時，升壓降壓型開關功率轉換器100事實上具有降壓型拓樸結構。在一個實施例中，在降壓模式，控制電路108控制該第一組開關對中的第一功率開關SWA和第二功率開關SWB進行互補地導通和關斷切換，即：第一功率開關SWA導通時，第二功率開關SWB關斷，反之亦然。一般可以將第一功率開關SWA的導通時間占整個第 一功率開關SWA和第二功率開關SWB導通和關斷切換週期的比例稱為降壓工作週期，本案中用D1表示。
根據本案的一個示例性實施例，若輸入電壓Vin下降，降至接近或等於輸出電壓Vo時，則該升壓降壓型開關功率轉換器100工作於升壓-降壓模式。在升壓-降壓模式，控制電路108控制所述第一組開關對和第二組開關對相互獨立地進行導通和關斷切換，並且使第一組開關對工作一個切換週期與第二組開關對工作一個切換週期交替地進行，其中第一組開關對工作一個切換週期稱為一個降壓週期，第二組開關對工作一個切換週期稱為一個升壓週期，因而一個升壓-降壓週期包括一個降壓週期和一個升壓週期。在一個實施例中，對於一個降壓週期，控制電路108使第二組開關對中的第三功率開關SWC持續保持關斷，第四功率開關SWD持續保持導通，並使第一組開關對中的第一功率開關SWA和第二功率開關SWB進行互補地導通和關斷切換。因而在第一組開關對的切換過程中，若第一功率開關SWA導通且第二功率開關SWB關斷，則事實上四個功率開關中的第一功率開關SWA和第四功率開關SWD均導通(本案中用“AD”表示)，若第一功率開關SWA關斷且第二功率開關SWB導通，則事實上四個功率開關中的第二功率開關SWB和第四功率開關SWD均導通(本案中用“BD”表示)。對於一個升壓週期，控制電路108使第一組開關對中的第一功率開關SWA持續保持導通、第二功率開關SWB持續保持關斷，並使第二組開 關對中的第三功率開關SWC和第四功率開關SWD進行互補地導通和關斷切換。因而在第二組開關對的切換過程中，若第三功率開關SWC導通且第四功率開關SWD關斷，則事實上四個功率開關中的第一功率開關SWA和第三功率開關SWC均導通(本案中用“AC”表示)，若第三功率開關SWC關斷且第四功率開關SWD導通，則事實上四個功率開關中的第一功率開關SWA和第四功率開關SWD均導通(本案中用“AD”表示)。
根據本案的一個示例性實施例，若輸入電壓Vin降至低於輸出電壓Vo，則該升壓降壓型開關功率轉換器100工作於升壓模式。在升壓模式，控制電路108使第二組開關對進行導通和關斷切換，並使第一組開關對中的第一功率開關SWA持續保持導通、第二功率開關SWB持續保持關斷。此時，升壓降壓型開關功率轉換器100事實上具有升壓型拓樸結構。在一個實施例中，在升壓模式，控制電路108控制該第二組開關對中的第三功率開關SWC和第四功率開關SWD進行互補地導通和關斷切換，即：第三功率開關SWC導通時，第四功率開關SWD關斷，反之亦然。一般可以將第三功率開關SWC的導通時間占整個第三功率開關SWC和第四功率開關SWD導通和關斷切換週期的比例稱為升壓工作週期，本案中用D2表示。
根據本案的一個示例性實施例，控制電路108還可以調節升壓降壓型開關功率轉換器100自動在降壓模式與升壓-降壓模式之間、以及升壓-降壓模式和升壓模式之間平 穩切換。
控制電路108藉由調節工作週期D1和工作週期D2對輸出電壓Vo進行調整。在峰值電流控制脈衝寬度調變模式下，控制電路108採用的第二回饋信號Vcs可以藉由檢測流過第一功率開關SWA的開關電流IHS或者藉由檢測流過電感性儲能元件Lo的電感電流IL獲得，因而第二回饋信號Vcs正比於開關電流IHS或者電感電流IL，並包含了開關電流IS或者電感電流IL的峰值資訊。由於輸出電流Io通常可以看作開關電流IHS或者電感電流IL的平均，因而開關電流IHS或者電感電流IL事實上也反映了輸出電流Io的值。
根據本案的一個示例性實施例，升壓降壓型開關功率轉換器100還可以包括電容性儲能元件Co，其一端耦接輸出端OUT，另一端連接至參考地GND，用於對開關單元的輸出(例如第一切換信號VSW1或第二切換信號VSW2)濾波(或者可以看作對輸出電壓Vo濾波)以使輸出端OUT提供平滑的輸出電壓Vo。
根據本案的一個示例性實施例，升壓降壓型開關功率轉換器100還可以包括回饋電路，用於檢測輸出電壓Vo並提供代表輸出電壓Vo的第一回饋信號Vfb。例如，圖2中的回饋電路示意為包括串聯耦接在輸出端OUT與參考地GND之間的第一回饋電阻Rf1與第一回饋電阻Rf2，在該第一回饋電阻Rf1與第一回饋電阻Rf2的公共節點處提供第一回饋信號Vfb。在其它的實施例中，也可以採用 其它合適的回饋電路，甚至也可以不包括回饋電路，而是可以藉由直接回饋輸出電壓Vo以提供第一回饋信號Vfb。
以下將參考圖2至圖13對根據本案實施例的升壓降壓型開關功率轉換器100和控制電路108進行進一步說明。
根據本案的一個示例性實施例，控制電路108可以包括誤差放大單元101，用於將第一回饋信號Vfb與參考信號Vref進行運算，以提供代表該第一回饋信號Vfb與該參考信號Vref之差值的差值放大信號Vcomp。
控制電路108還可以包括電流檢測與斜坡補償單元106，用於檢測流過第一功率開關SWA的開關電流IHS或者流過電感性儲能元件Lo的電感電流IL以產生第二回饋信號Vcs，並將該第二回饋信號Vcs進行斜坡補償，以提供第一電流檢測信號VCS1和第二電流檢測信號VCS2，其中該第一電流檢測信號VCS1代表了升壓降壓型開關功率轉換器100工作於降壓模式/降壓週期時的電感電流IL，該第二電流檢測信號代表了升壓降壓型開關功率轉換器100工作於升壓模式/升壓週期時的電感電流IL。圖8示意出了根據本案一個實施例的電流檢測與斜坡補償單元106的電路示意圖。在該示例中電流檢測與斜坡補償單元106示意為藉由檢測流過第一功率開關SWA的電流IHS產生第二回饋信號VCS。可以採用電流檢測電阻RS和檢測放大器CS實現該功能，電流檢測電阻RS與第一功率開 關SWA串聯耦接，檢測放大器CS的兩個輸入端分別耦接電流檢測電阻RS的兩端，其輸出端提供所述第二回饋信號VCS。本領域的技術人員應該理解實現電流檢測的電路有多種，其它實施例中也可採用現有的其它電流檢測電路。電流檢測與斜坡補償單元106可以接收第一斜坡補償信號RAMP1和第二斜坡補償信號RAMP2，用於分別對第二回饋信號VCS進行補償。如圖9所示，在一個實施例中，第二斜坡補償信號RAMP2可以由第一斜坡補償信號RAMP1疊加設定的偏壓△V得到，使第一斜坡補償信號RAMP1的峰值與第二斜坡補償信號RAMP2的谷值相等。也就是說第一斜坡補償信號RAMP1的峰值剛好與第二斜坡補償信號RAMP2的谷值相碰，但第一斜坡補償信號RAMP1與第二斜坡補償信號RAMP2不交疊。在這種情況下也可以認為所述設定的偏壓△V等於第一斜坡補償信號RAMP1的幅值。本領域的技術人員應該理解圖9對於各信號的斜率及幅值僅為示意性的，並不表示其實際大小，也非按實際比例繪製。返回圖8，電流檢測與斜坡補償單元106採用第一斜坡補償信號RAMP1對所述第二回饋信號Vcs進行補償後得到所述第一電流檢測信號VCS1，同時採用第二斜坡補償信號RAMP2對所述第二回饋信號Vcs進行補償後得到所述第二電流檢測信號VCS2。在一個實施例中，如圖8所示意的，可以藉由加法電路實現補償功能，即，將所述第一斜坡補償信號RAMP1和第二斜坡補償信號RAMP2分別疊加在第二回饋信號Vcs上，從而分 別得到所述第一電流檢測信號VCS1和所述第二電流檢測信號VCS2。因而，再參考圖9示意，所述第一電流檢測信號VCS1和所述第二電流檢測信號VCS2之間也具有所述設定的偏壓△V(即，第二電流檢測信號VCS2也可看作由第一電流檢測信號VCS1疊加所述設定的偏壓△V得到)。
返回繼續參考圖2示意，控制電路108還可以包括降壓週期脈衝寬度調變單元102和升壓週期脈衝寬度調變單元103。降壓週期脈衝寬度調變單元102用於接收所述差值放大信號Vcomp和所述第一電流檢測信號VCS1，並將該第一電流檢測信號VCS1與差值放大信號Vcomp比較以輸出第一脈衝寬度調變信號PWM1。升壓週期脈衝寬度調變單元103用於接收所述差值放大信號Vcomp和所述第二電流檢測信號VCS2，並將該第二電流檢測信號VCS2與差值放大信號Vcomp比較以輸出第二脈衝寬度調變信號PWM2。
根據本案的一個示例性實施例，控制電路108還可以包括邏輯控制單元104。該邏輯控制單元104至少接收所述第一脈衝寬度調變信號PWM1、第二脈衝寬度調變信號PWM2和時鐘信號CLK，並至少基於該第一脈衝寬度調變信號PWM1、第二脈衝寬度調變信號PWM2和時鐘信號CLK產生所述第一控制信號DR1、第二控制信號DR2、第三控制信號DR3和第四控制信號DR4。該時鐘信號CLK可以由例如振盪器提供。在一個實施例中，所述第一控制信號DR1和第二控制信號DR2可以為邏輯互補的方 波信號，即若第一控制信號DR1具有邏輯高位準，則第二控制信號DR2具有邏輯低位準，反之亦然。該第一控制信號DR1和第二控制信號DR2分別用於控制所述第一組開關對中的第一功率開關SWA和第二功率開關SWB。所述第三控制信號DR3和第四控制信號DR4也可以為邏輯互補的方波信號，即若第三控制信號DR3具有邏輯高位準，則第四控制信號DR4具有邏輯低位準，反之亦然。該第三控制信號DR3和第四控制信號DR4分別用於控制所述第二組開關對中的第三功率開關SWC和第四功率開關SWD。根據本案的一個實施例，在降壓模式/降壓週期，所述第一脈衝寬度調變信號PWM1用於觸發所述第一控制信號DR1將所述第一功率開關SWA關斷，所述時鐘信號CLK用於觸發所述第一控制信號DR1將所述第一功率開關SWA導通。在升壓模式/升壓週期，所述第二脈衝寬度調變信號PWM2用於觸發所述第三控制信號DR3將所述第三功率開關SWC關斷，所述時鐘信號CLK用於觸發所述第三控制信號DR3將所述第三功率開關SWC導通。
根據本案的一個示例性實施例，控制電路108還可以包括模式切換控制單元105。模式切換控制單元105藉由檢測降壓工作週期D1和升壓工作週期D2，並將降壓工作週期D1和升壓工作週期D2的檢測值分別與降壓工作週期臨限值DTH1和升壓工作週期臨限值DTH2比較，基於比較結果控制升壓降壓型開關功率轉換器100的工作模式切 換。在一個示例性的實施例中，模式切換控制單元105可以包括降壓工作週期檢測與比較電路1051和升壓工作週期檢測與比較電路1052。降壓工作週期檢測與比較電路1051用於檢測降壓工作週期D1，並將代表降壓工作週期D1的信號與代表降壓工作週期臨限值DTH1的信號相比較以產生第一模式切換控制信號TR1。若降壓工作週期D1大於降壓工作週期臨限值DTH1，則第一模式切換控制信號TR1控制升壓降壓型開關功率轉換器100從降壓模式切換至升壓-降壓模式，若降壓工作週期D1小於降壓工作週期臨限值DTH1，則第一模式切換控制信號TR1控制升壓降壓型開關功率轉換器100從升壓-降壓模式切換至降壓模式。升壓工作週期檢測與比較電路1052用於檢測升壓工作週期D2，並將代表升壓工作週期D2的信號與代表升壓工作週期臨限值DTH2的信號相比較以產生第二模式切換控制信號TR2。若升壓工作週期D2大於升壓工作週期臨限值DTH2，則第二模式切換控制信號TR2控制升壓降壓型開關功率轉換器100從升壓-降壓模式切換至升壓模式，若升壓工作週期D2小於升壓工作週期臨限值DTH2，則第二模式切換控制信號TR2控制升壓降壓型開關功率轉換器100從升壓模式切換至升壓-降壓模式。
根據本案的一個示例性實施例，所述降壓工作週期臨限值DTH1可以具有第一遲滯H1。在這種情況下，若降壓工作週期D1大於降壓工作週期臨限值DTH1，則第一模式切換控制信號TR1控制升壓降壓型開關功率轉換器100 從降壓模式切換至升壓-降壓模式的同時，使該降壓工作週期臨限值DTH1降低至第二降壓工作週期臨限值，並且降低的量為該第一遲滯H1的值，即第二降壓工作週期臨限值為(DTH1-H1)。這樣若降壓工作週期D1小於第二降壓工作週期臨限值(DTH1-H1)時，第一模式切換控制信號TR1才控制升壓降壓型開關功率轉換器100從升壓-降壓模式切換回降壓模式，同時使降壓工作週期臨限值DTH1從所述第二降壓工作週期臨限值(DTH1-H1)恢復至原值DTH1，從而可以防止降壓模式與升壓-降壓模式之間的不必要來回切換，增強升壓降壓型開關功率轉換器100的穩定性。
圖3示意出了根據本案一個實施例的升壓降壓型開關功率轉換器100在降壓模式與升壓-降壓模式之間轉換時流過電感性儲能元件Lo的電感電流IL的波形示意圖。第一組曲線301示出了從降壓模式轉換至升壓-降壓模式前後的電感電流IL的波形示意圖。如圖所示，在降壓模式下，隨著輸入電壓Vin的下降，輸入電壓Vin將接近輸出電壓Vo，直至降壓工作週期D1達到降壓工作週期臨限值DTH1時，表明若升壓降壓型開關功率轉換器100繼續工作於降壓模式將不足以為負載提供足夠的能量。例如，降壓工作週期臨限值DTH1可以為降壓模式下允許達到的最大降壓工作週期值，在一個示例性的實施例中為95%，在其它實施例中也可以具有其它百分比值。一旦降壓工作週期D1達到該降壓工作週期臨限值DTH1，則表明升壓降壓型 開關功率轉換器100需要從降壓模式轉換至升壓-降壓模式以滿足負載需求。因而在剛轉換至升壓-降壓模式的那個降壓週期，第一功率開關SWA需要整週期導通(參見圖3第一組曲線301中電感電流IL的波形的第二個“AD”段)以為負載供能。那麼在緊接著的升壓週期，第三功率開關SWC和第四功率開關SWD進行一次開關切換(參見圖3第一組曲線301中電感電流IL的波形的“AC”段和第三個“AD”段)，然後需要進入降壓週期使第二功率開關SWB導通(參見圖3第一組曲線301中電感電流IL的波形的第二個“BD”段)以使電感電流IL能夠穩態平衡，從而滿足伏秒平衡。此後，升壓降壓型開關功率轉換器100將穩定地工作於升壓-降壓模式，即交替進行一個降壓週期(包括一個“BD”和一個“AD”)和一個升壓週期(包括一個“AC”和一個“AD”)的工作。
第二組曲線302示出了從升壓-降壓模式轉換至降壓模式前後的電感電流IL的波形示意圖。如圖所示，在升壓-降壓模式下，隨著輸入電壓Vin的增大，輸入電壓Vin將大於輸出電壓Vo，直至降壓工作週期D1低於第二降壓工作週期臨限值(DTH1-H1)時，表明若升壓降壓型開關功率轉換器100繼續工作於升壓-降壓模式將為負載提供過盛的能量。例如，第二降壓工作週期臨限值(DTH1-H1)為升壓-降壓模式下允許達到的最小降壓工作週期值，在一個示例性的實施例中為80%，在其它實施例中也可以具有其它百分比值。一旦降壓工作週期D1小於該第二降壓 工作週期臨限值(DTH1-H1)，則表明升壓降壓型開關功率轉換器100需要從升壓-降壓模式轉換至降壓模式以為負載提供合適的能量。在模式轉換後，升壓降壓型開關功率轉換器100可以穩定工作於降壓模式，進行連續的降壓週期(包括一個“AD”和一個“BD”)的工作。
根據本案的一個示例性實施例，所述升壓工作週期臨限值DTH2可以具有第二遲滯H2。在這種情況下，若升壓工作週期D2大於升壓工作週期臨限值DTH2，則第二模式切換控制信號TR2控制升壓降壓型開關功率轉換器100從升壓-降壓模式切換至升壓模式的同時，該升壓工作週期臨限值DTH2降低至第二升壓工作週期臨限值，並且降低的量為該第二遲滯H2的值，即第二升壓工作週期臨限值為(DTH2-H2)。這樣若升壓工作週期D2小於第二升壓工作週期臨限值(DTH2-H2)時，第二模式切換控制信號TR2才控制升壓降壓型開關功率轉換器100從升壓模式切換回升壓-降壓模式，從而可以防止升壓-降壓模式與升壓-模式之間的不必要來回切換，增強升壓降壓型開關功率轉換器100的穩定性。
圖4示意出了根據本案一個實施例的升壓降壓型開關功率轉換器100在升壓-降壓模式與升壓模式之間轉換時流過電感性儲能元件Lo的電感電流IL的波形示意圖。第一組曲線401示出了從升壓-降壓模式轉換至升壓模式前後的電感電流IL的波形示意圖。如圖所示，在升壓-降壓模式下，隨著輸入電壓Vin的進一步下降，輸入電壓Vin 將小於輸出電壓Vo，直至升壓工作週期D2達到升壓工作週期臨限值DTH2時，表明若升壓降壓型開關功率轉換器100繼續工作於升壓-降壓模式將不足以為負載提供足夠的能量。例如，升壓工作週期臨限值DTH2可以為升壓-降壓模式下允許達到的最大升壓工作週期值，在一個示例性的實施例中為30%，在其它實施例中也可以具有其它百分比值。一旦升壓工作週期D2達到該升壓工作週期臨限值DTH2，則表明升壓降壓型開關功率轉換器100需要從升壓-降壓模式轉換至升壓模式以滿足負載需求。因而此後不再需要降壓週期(例如圖4第一組曲線401中電感電流IL的波形的“BD”段)以保持伏秒平衡，在轉換至升壓模式後，升壓降壓型開關功率轉換器100可以穩定進行連續的升壓週期(包括一個“AC”和一個“AD”)的工作。
第二組曲線402示出了從升壓模式轉換至升壓-降壓模式前後的電感電流IL的波形示意圖。如圖所示，在升壓模式下，隨著輸入電壓Vin的增大，輸入電壓Vin將接近輸出電壓Vo，直至升壓工作週期D2小於第二升壓工作週期臨限值(DTH2-H2)時，表明若升壓降壓型開關功率轉換器100繼續工作於升壓模式將為負載提供過盛的能量。例如，第二升壓工作週期臨限值(DTH2-H2)可以為升壓模式下允許達到的最小升壓工作週期值，在一個示例性的實施例中為10%，在其它實施例中也可以具有其它百分比值。一旦升壓工作週期D2達到該第二升壓工作週期臨限值(DTH2-H2)，則表明升壓降壓型開關功率轉換器 100需要從升壓模式轉換至升壓-降壓模式以為負載提供合適的能量。因而在剛轉換至升壓-降壓模式後，升壓降壓型開關功率轉換器100進行一個升壓週期(參見圖4第二組曲線401中電感電流IL的波形的第二個“AC”段和第二個“AD”段)的工作後，需要進入降壓週期使第二功率開關SWB導通(參見圖4第二組曲線401中電感電流IL的波形的“BD”段)。此後，升壓降壓型開關功率轉換器100將穩定地工作於升壓-降壓模式，即交替進行一個降壓週期(包括一個“BD”和一個“AD”)和一個升壓週期(包括一個“AC”和一個“AD”)的工作。
圖5示出了根據本案一個示例性實施例的模式切換控制單元105的電路示意圖。降壓工作週期檢測與比較電路1051示意為包括第一參考波發生電路501和第一D正反器502。第一參考波發生電路501具有控制輸入端和輸出端，其中該控制輸入端用於接收所述第一模式切換控制信號TR1，該第一參考波發生電路501用於在其輸出端提供第一參考脈衝信號CR1，並基於第一模式切換控制信號TR1調整該第一參考脈衝信號CR1的脈衝寬度，使該第一參考脈衝信號CR1的脈衝寬度占每個脈衝信號週期的比值在降壓工作週期D1大於降壓工作週期臨限值DTH1時等於第二降壓工作週期臨限值(DTH1-H1)，而在降壓工作週期D1小於第二降壓工作週期臨限值(DTH1-H1)時等於降壓工作週期臨限值DTH1。第一D正反器502具有第一資料登錄端DI1、第一時鐘輸入端C1、第一設定端 S1、第一重設端R1、第一正相輸出端Q1和第一反相輸出端。第一資料登錄端DI1用於接收所述第一控制信號DR1，第一時鐘輸入端C1用於接收所述第一參考脈衝信號CR1，第一設定端S1和第一重設端R1均接收邏輯高信號“H”以使該第一D正反器502正常工作。
以下將結合圖6對該降壓工作週期檢測與比較電路1051進行簡要說明。圖6示出了根據本案一個實施例的降壓工作週期檢測與比較電路1051的工作波形圖。由於第一控制信號DR1的脈衝寬度可以代表降壓工作週期D1，第一參考脈衝信號CR1的脈衝寬度可以代表降壓工作週期臨限值，因而將第一控制信號DR1與第一參考脈衝信號CR1進行脈衝寬度比較即可實現降壓工作週期D1與降壓工作週期臨限值DTH1(或第二降壓工作週期臨限值(DTH1-H1))的比較。參考圖6，第一D正反器502為時鐘下降緣觸發，第一參考脈衝信號CR1輸入其時鐘輸入端作為該第一D正反器502的時鐘信號，因而在第一參考脈衝信號CR1的每個下降緣，第一D正反器502將其資料登錄端DI1接收的資料(即圖6示例中第一控制信號DR1的狀態)輸送至第一正相輸出端Q1輸出並保持，直至第一參考脈衝信號CR1的下一個下降緣來臨。在圖6的示例中，第一控制信號DR1、第一參考脈衝信號CR1和第一模式切換控制信號TR1均可以具有第一邏輯狀態(示意為高位準)和第二邏輯狀態(示意為低位準)，其中第一控制信號DR1和第一參考脈衝信號CR1的脈衝寬 度均指第一邏輯狀態(即圖6中高位準)脈衝的寬度，當第一模式切換控制信號TR1具有第一邏輯狀態時控制升壓降壓型開關功率轉換器100從降壓模式切換至升壓-降壓模式，當第一模式切換控制信號TR1具有第二邏輯狀態時控制升壓降壓型開關功率轉換器100從升壓-降壓模式切換至降壓模式。
假設升壓降壓型開關功率轉換器100當前工作於降壓模式(參見圖6中系統時鐘信號CLK的601週期的示意)，則第一模式切換控制信號TR1具有第二邏輯狀態(圖6中示意為低位準)。若第一控制信號DR1的脈衝寬度大於第一參考脈衝信號CR1的脈衝寬度，則在第一參考脈衝信號CR1的下降緣來臨時，第一控制信號DR1仍處於第一邏輯狀態(即圖6中示意的高位準)，因而此時第一D正反器502將第一控制信號DR1的該第一邏輯狀態(圖6中示意為高位準)輸送至第一正相輸出端Q1，使第一模式切換控制信號TR1由第二邏輯狀態(圖6中示意為低位準)跳變至第一邏輯狀態(圖6中示意為高位準)。這時表明降壓工作週期D1已超過降壓工作週期臨限值DTH1，則第一模式切換控制信號TR1控制該升壓降壓型開關功率轉換器100從降壓模式切換至升壓-降壓模式(參見圖6中系統時鐘信號CLK的602和603週期的示意)。與此同時，第一參考波發生電路501響應於該第一模式切換控制信號TR1的第一邏輯狀態調整第一參考脈衝信號CR1的脈衝寬度減小，使其脈衝寬度占每個 脈衝信號週期的比值降低至等於第二降壓工作週期臨限值(DTH1-H1)。
假設升壓降壓型開關功率轉換器100當前工作於升壓-降壓模式(參見圖6中系統時鐘信號CLK的602~605週期的示意)，則第一模式切換控制信號TR1具有第一邏輯狀態(圖6中示意為高位準)。隨著輸入電壓Vin的增大，在升壓-降壓模式的降壓週期，若第一控制信號DR1的脈衝寬度小於第一參考脈衝信號CR1的脈衝寬度(參見圖6中系統時鐘信號CLK的605週期的示意)，則在第一參考脈衝信號CR1的下降緣來臨時，第一控制信號DR1仍具有第二邏輯狀態(圖6中示意為低位準)，因而此時第一D正反器502將該第一控制信號DR1的該第二邏輯狀態(圖6中示意為低位準)輸送至第一正相輸出端Q1，使第一模式切換控制信號TR1由第一邏輯狀態(圖6中示意為高位準)跳變至第二邏輯狀態(圖6中示意為低位準)。這時表明降壓工作週期D1已小於第二降壓工作週期臨限值(DTH1-H1)，則第一模式切換控制信號TR1控制該升壓降壓型開關功率轉換器100從升壓-降壓模式切換至降壓模式(參見圖6中系統時鐘信號CLK的606和607週期的示意)。與此同時，第一參考波發生電路501響應於該第一模式切換控制信號TR1的第二邏輯狀態調整第一參考脈衝信號CR1的脈衝寬度增大，使其脈衝寬度占每個脈衝信號週期的比值增大至等於降壓工作週期臨限值DTH1。如此，降壓工作週期檢測與 比較電路1051便可以藉由將第一控制信號DR1與第一參考脈衝信號CR1進行比較以控制升壓降壓型開關功率轉換器100在降壓模式和升壓-降壓模式之間切換。
升壓工作週期檢測與比較電路1052示意為包括第二參考波發生電路503和第二D正反器504。第二參考波發生電路503具有控制輸入端和輸出端，其中該控制輸入端用於接收所述第二模式切換控制信號TR2，該第二參考波發生電路503用於在其輸出端提供第二參考脈衝信號CR2，並基於第二模式切換控制信號TR2調整該第二參考脈衝信號CR2的脈衝寬度，使該第二參考脈衝信號CR2的脈衝寬度占每個脈衝信號週期的比值在升壓工作週期D2大於升壓工作週期臨限值DTH2時等於第二升壓工作週期臨限值(DTH2-H2)，而在升壓工作週期D2小於第二升壓工作週期臨限值(DTH2-H2)時等於升壓工作週期臨限值DTH2。第二D正反器504具有第二資料登錄端DI2、第二時鐘輸入端(也標記為C2)、第二設定端S2、第二重設端R2、第二正相輸出端Q2和第二反相輸出端。第二資料登錄端DI2用於接收所述第三控制信號DR3，第二時鐘輸入端C2用於接收所述第二參考脈衝信號CR2，第二設定端S2和第二重設端R2均接收邏輯高信號“H”以使該第二D正反器504正常工作。
以下將結合圖7對該升壓工作週期檢測與比較電路1052進行簡要說明。圖7示出了根據本案一個實施例的升壓工作週期檢測與比較電路1052的工作波形圖。由於 第三控制信號DR3的脈衝寬度可以代表升壓工作週期D2，第二參考脈衝信號CR2的脈衝寬度可以代表升壓工作週期臨限值，因而將第三控制信號DR3與第二參考脈衝信號CR2進行脈衝寬度比較即可實現升壓工作週期D2與升壓工作週期臨限值DTH2(或第二升壓工作週期臨限值(DTH2-H2))的比較。參考圖7，第二D正反器504為時鐘下降緣觸發，第二參考脈衝信號CR2輸入其時鐘輸入端作為該第二D正反器504的時鐘信號，因而在第二參考脈衝信號CR2的每個下降緣，第二D正反器504將其資料登錄端DI2接收的資料(即圖7示例中第三控制信號DR3的狀態)輸送至第二正相輸出端Q2輸出並保持，直至第二參考脈衝信號CR2的下一個下降緣來臨。在圖7的示例中，第三控制信號DR3、第二參考脈衝信號CR2和第二模式切換控制信號TR2均可以具有第一邏輯狀態(示意為高位準)和第二邏輯狀態(示意為低位準)，其中第三控制信號DR3和第二參考脈衝信號CR2的脈衝寬度均指第一邏輯狀態(即圖7中高位準)脈衝的寬度，當第二模式切換控制信號TR2具有第一邏輯狀態時控制升壓降壓型開關功率轉換器100從升壓-降壓模式切換至升壓模式，當第二模式切換控制信號TR2具有第二邏輯狀態時控制升壓降壓型開關功率轉換器100從升壓模式切換至升壓-降壓模式。
假設升壓降壓型開關功率轉換器100當前工作於升壓-降壓模式(參見圖7中系統時鐘信號CLK的701和702 週期的示意)，則第二模式切換控制信號TR2具有第二邏輯狀態(圖7中示意為低位準)。若第三控制信號DR3的脈衝寬度大於第二參考脈衝信號CR2的脈衝寬度(參見圖7中系統時鐘信號CLK的702週期的示意)，則在第二參考脈衝信號CR2的下降緣來臨時，第三控制信號DR3仍處於第一邏輯狀態(即圖7中示意的高位準)，因而此時第二D正反器504將第三控制信號DR3的該第一邏輯狀態(圖7中示意為高位準)輸送至第二正相輸出端Q2，使第二模式切換控制信號TR2由第二邏輯狀態(圖7中示意為低位準)跳變至第一邏輯狀態(圖7中示意為高位準)。這時表明升壓工作週期D2已超過升壓工作週期臨限值DTH2，則第二模式切換控制信號TR2控制該升壓降壓型開關功率轉換器100從升壓-降壓模式切換至升壓模式(參見圖7中系統時鐘信號CLK的702到703週期的切換示意)。與此同時，第二參考波發生電路503響應於該第二模式切換控制信號TR2的第一邏輯狀態調整第二參考脈衝信號CR2的脈衝寬度減小，使其脈衝寬度占每個脈衝信號週期的比值降低至等於第二升壓工作週期臨限值(DTH2-H2)。
假設升壓降壓型開關功率轉換器100當前工作於升壓模式(參見圖7中系統時鐘信號CLK的703~705週期的示意)，則第二模式切換控制信號TR2具有第一邏輯狀態(圖7中示意為高位準)。隨著輸入電壓Vin的減小，若第三控制信號DR3的脈衝寬度小於第二參考脈衝信號 CR2的脈衝寬度(參見圖7中系統時鐘信號CLK的705週期的示意)，則在第二參考脈衝信號CR2的下降緣來臨時，第三控制信號DR3仍具有第二邏輯狀態(圖7中示意為低位準)，因而此時第二D正反器504將該第三控制信號DR3的該第二邏輯狀態(圖7中示意為低位準)輸送至第二正相輸出端Q2，使第二模式切換控制信號TR2由第一邏輯狀態(圖7中示意為高位準)跳變至第二邏輯狀態(圖7中示意為低位準)。這時表明升壓工作週期D2已小於第二升壓工作週期臨限值(DTH2-H2)，則第二模式切換控制信號TR2控制該升壓降壓型開關功率轉換器100從升壓模式切換至升壓-降壓模式(參見圖7中706和707週期的示意)。與此同時，第二參考波發生電路503響應於該第二模式切換控制信號TR2的第二邏輯狀態調整第二參考脈衝信號CR2的脈衝寬度增大，使其脈衝寬度占每個脈衝信號週期的比值增大至等於升壓工作週期臨限值DTH2。如此，升壓工作週期檢測與比較電路1052便可以藉由將第三控制信號DR3與第二參考脈衝信號CR2進行比較以控制升壓降壓型開關功率轉換器100在升壓-降壓模式和升壓模式之間切換。
以上基於圖5至圖7對根據本案一個實施例的模式切換控制單元105的描述僅為示例性的，並不用於對本案進行限定。本領域的技術人員應該理解，模式切換控制單元105的實現方式可以有多種，對本案各示例性實施例的模式切換控制單元105進行修改和變換是可能的。例如：在 圖5中也可以將第一D正反器502的第一資料登錄端DI1和第一時鐘輸入端C1所接收的信號對調，即：第一資料登錄端DI1接收所述第一參考脈衝信號CR1，而第一時鐘輸入端C1接收所述第一控制信號DR1。參考圖10示意的降壓工作週期檢測與比較電路1051，在這種情況下，所述第一控制信號DR1作為該第一D正反器502的時鐘信號，因而在第一控制信號DR1的每個下降緣，第一D正反器502將其資料登錄端DI1接收的資料(即圖10示例中第一參考脈衝信號CR1的狀態)輸送至第一正相輸出端Q1輸出並保持，直至第一控制信號DR1的下一個下降緣來臨。圖10中的降壓工作週期檢測與比較電路1051的工作原理與圖5中的類似，不同的是圖10中的第一D正反器502以第一控制信號DR1為時鐘信號，在該第一控制信號DR1的每個下降緣藉由判斷所述第一參考脈衝信號CR1的狀態(例如是處於第一邏輯狀態還是第二邏輯狀態)來判斷第一控制信號DR1的脈衝寬度是大於還是小於該第一參考脈衝信號CR1的脈衝寬度。因而，圖10實施例中的第一D正反器502輸出的第一模式切換控制信號TR1在第一邏輯狀態和第二邏輯狀態的作用與圖5中的剛好相反。即在圖10實施例中：當第一模式切換控制信號TR1具有第二邏輯狀態時控制升壓降壓型開關功率轉換器100從降壓模式切換至升壓-降壓模式，當第一模式切換控制信號TR1具有第一邏輯狀態時控制升壓降壓型開關功率轉換器100從升壓-降壓模式切換至降壓模 式。
參考圖6的波形示意可以更好的理解，對於圖10示意的實施例，若在第一控制信號DR1的下降緣，第一參考脈衝信號CR1仍處於第二邏輯狀態(例如圖6示意為低位準)，則表明第一控制信號DR1的脈衝寬度已大於該第一參考脈衝信號CR1的脈衝寬度，此時第一D正反器502將第一參考脈衝信號CR1的該第二邏輯狀態(圖6中示意為低位準)輸送至第一正相輸出端Q1，使第一模式切換控制信號TR1由第一邏輯狀態(圖6中示意為高位準)跳變至第二邏輯狀態(圖6中示意為低位準)。這時表明降壓工作週期D1已超過降壓工作週期臨限值DTH1，則第一模式切換控制信號TR1控制該升壓降壓型開關功率轉換器100從降壓模式切換至升壓-降壓模式(參見圖6中系統時鐘信號CLK的602和603週期的示意)。與此同時，第一參考波發生電路501響應於該第一模式切換控制信號TR1的第二邏輯狀態調整第一參考脈衝信號CR1的脈衝寬度減小，使其脈衝寬度占每個脈衝信號週期的比值降低至等於第二降壓工作週期臨限值(DTH1-H1)。在第一控制信號DR1的下降緣，若第一參考脈衝信號CR1仍具有第一邏輯狀態(圖6中示意為高位準)，則表明第一控制信號DR1的脈衝寬度已小於第一參考脈衝信號CR1的脈衝寬度(參見圖6中系統時鐘信號CLK的605週期的示意)，因而此時第一D正反器502將該第一參考脈衝信號CR1的該第一邏輯狀態(圖6 中示意為高位準)輸送至第一正相輸出端Q1，使第一模式切換控制信號TR1由第二邏輯狀態(圖6中示意為低位準)跳變至第一邏輯狀態(圖6中示意為高位準)。這時表明降壓工作週期D1已小於第二降壓工作週期臨限值(DTH1-H1)，則第一模式切換控制信號TR1控制該升壓降壓型開關功率轉換器100從升壓-降壓模式切換至降壓模式(參見圖6中系統時鐘信號CLK的606和607週期的示意)。與此同時，第一參考波發生電路501響應於該第一模式切換控制信號TR1的第一邏輯狀態調整第一參考脈衝信號CR1的脈衝寬度增大，使其脈衝寬度占每個脈衝信號週期的比值增大至等於降壓工作週期臨限值DTH1。如此，圖10實施例的降壓工作週期檢測與比較電路1051便可以藉由將第一控制信號DR1與第一參考脈衝信號CR1進行比較以控制升壓降壓型開關功率轉換器100在降壓模式和升壓-降壓模式之間切換。
類似地，在又一變形實施例中，也可以將圖5中第二D正反器504的第二資料登錄端DI2和第二時鐘輸入端C2所接收的信號對調，即：第二資料登錄端DI2接收所述第二參考脈衝信號CR2，而第二時鐘輸入端C2接收所述第三控制信號DR3。參考圖10示意的升壓工作週期檢測與比較電路1052，在這種情況下，所述第三控制信號DR2作為該第二D正反器504的時鐘信號，因而在第三控制信號DR3的每個下降緣，第二D正反器504將其資料登錄端DI2接收的資料(即圖10示例中第二參考脈衝 信號CR2的狀態)輸送至第二正相輸出端Q2輸出並保持，直至第三控制信號DR3的下一個下降緣來臨。圖10中的升壓工作週期檢測與比較電路1052的工作原理與圖5中的類似，不同的是圖10中的第二D正反器504以第三控制信號DR3為時鐘信號，在該第三控制信號DR3的每個下降緣通過判斷所述第二參考脈衝信號CR2的狀態(例如是處於第一邏輯狀態還是第二邏輯狀態)來判斷第三控制信號DR3的脈衝寬度是大於還是小於該第二參考脈衝信號CR2的脈衝寬度。因而，圖10實施例中的第二D正反器504輸出的第二模式切換控制信號TR2在第一邏輯狀態和第二邏輯狀態的作用與圖5中的剛好相反。即在圖10實施例中：當第二模式切換控制信號TR2具有第二邏輯狀態時控制升壓降壓型開關功率轉換器100從升壓-降壓模式切換至升壓模式，當第二模式切換控制信號TR2具有第一邏輯狀態時控制升壓降壓型開關功率轉換器100從升壓模式切換至升壓-降壓模式。
參考圖7的波形示意可以更好的理解，對於圖10示意的實施例，若第三控制信號DR3的脈衝寬度大於第二參考脈衝信號CR2的脈衝寬度(參見圖7中系統時鐘信號CLK的702週期的示意)，則在第三控制信號DR3的脈衝下降緣，第二參考脈衝信號CR2處於第二邏輯狀態(即圖7中示意的低位準)，因而此時第二D正反器504將第二參考脈衝信號CR2的該第二邏輯狀態(圖7中示意為低位準)輸送至第二正相輸出端Q2，使第二模式切 換控制信號TR2由第一邏輯狀態(圖7中示意為高位準)跳變至第二邏輯狀態(圖7中示意為低位準)。這時表明升壓工作週期D2已超過升壓工作週期臨限值DTH2，則第二模式切換控制信號TR2控制該升壓降壓型開關功率轉換器100從升壓-降壓模式切換至升壓模式(參見圖7中系統時鐘信號CLK的702到703週期的切換示意)。與此同時，第二參考波發生電路503響應於該第二模式切換控制信號TR2的第二邏輯狀態調整第二參考脈衝信號CR2的脈衝寬度減小，使其脈衝寬度占每個脈衝信號週期的比值降低至等於第二升壓工作週期臨限值(DTH2-H2)。若第三控制信號DR3的脈衝寬度小於第二參考脈衝信號CR2的脈衝寬度(參見圖7中系統時鐘信號CLK的705週期的示意)，則在第三控制信號DR3的下降緣，第二參考脈衝信號CR2具有第一邏輯狀態(圖7中示意為高位準)，因而此時第二D正反器504將該第二參考脈衝信號CR2的該第一邏輯狀態(圖7中示意為高位準)輸送至第二正相輸出端Q2，使第二模式切換控制信號TR2由第二邏輯狀態(圖7中示意為低位準)跳變至第一邏輯狀態(圖7中示意高位準)。這時表明升壓工作週期D2已小於第二升壓工作週期臨限值(DTH2-H2)，則第二模式切換控制信號TR2控制該升壓降壓型開關功率轉換器100從升壓模式切換至升壓-降壓模式(參見圖7中706和707週期的示意)。與此同時，第二參考波發生電路503響應於該第二模式切換控制信號TR2的第一邏輯狀態調整第 二參考脈衝信號CR2的脈衝寬度增大，使其脈衝寬度占每個脈衝信號週期的比值增大至等於升壓工作週期臨限值DTH2。如此，升壓工作週期檢測與比較電路1052便可以藉由將第三控制信號DR3與第二參考脈衝信號CR2進行比較以控制升壓降壓型開關功率轉換器100在升壓-降壓模式和升壓模式之間切換。
在其它實施例中，模式切換控制單元105也可以利用其它分別承載有降壓工作週期D1資訊和升壓工作週期D2資訊的信號實現對降壓工作週期D1和升壓工作週期D2的檢測及與相應工作週期臨限值的比較。例如，在一個變形實施例中，可以利用第二控制信號DR2替換圖5或圖10實施例中的第一控制信號DR1。由於第二控制信號DR2與第一控制信號DR1邏輯狀態互補，因而本領域的技術人員應該很容易根據以上對圖5或圖10實施例的描述理解這樣的變形實施例的工作原理，此處不再贅述。在又一個變形實施例中，也可以利用第四控制信號DR4替換圖5或圖10實施例中的第三控制信號DR3。由於第四控制信號DR4與第三控制信號DR3邏輯狀態互補，因而技術人員應該很容易根據以上對圖5或圖10實施例的描述理解這樣的變形實施例的工作原理，此處不再贅述。本領域的技術人員還應該理解承載有工作週期資訊的信號不僅限於控制信號DR1、DR2、DR3和DR4。
接下來以利用第一脈衝寬度調變信號PWM1和第二脈衝寬度調變信號PWM2為例提供根據本案又一示例性實施 例的模式切換控制單元105。根據本案的一個實施例，第一脈衝寬度調變信號PWM1和第二脈衝寬度調變信號PWM2均為窄脈衝信號。系統時鐘信號CLK的每個脈衝上升緣決定了第一組開關對中的第一功率開關SWA和第二組功率開關對中的第三功率開關SWC的導通時刻，並且第一脈衝寬度調變信號PWM1的每個脈衝上升緣決定了第一組開關對中的第一功率開關SWA的關斷時刻，第二脈衝寬度調變信號PWM2的每個脈衝上升緣決定了的第二組開關對中的第三功率開關SWC的關斷時刻。因而，第一脈衝寬度調變信號PWM1的每個脈衝上升緣事實上決定了第一控制信號DR1的每個脈衝下降緣時刻，第二脈衝寬度調變信號PWM2的每個脈衝上升緣事實上決定了第三控制信號DR3的每個脈衝下降緣時刻。所以可以對圖10示意的實施例進行變換，在一個變換實施例中，採用第一脈衝寬度調變信號PWM1代替所述第一控制信號DR1，並選擇第一D正反器502為上升緣正反器。在另一變換實施例中，也可以採用第二脈衝寬度調變信號PWM2代替所述第二控制信號DR2，並選用第二D正反器504為上升緣正反器。
圖11示出了根據本案又一示例性實施例的模式切換控制單元105的電路架構示意圖。參考圖11的示意，可以更好的理解以上提及的基於圖10所示意實施例的變形實施例。在採用第一脈衝寬度調變信號PWM1代替所述第一控制信號DR1的變形實施例中，參考圖11示意的降壓 工作週期檢測與比較電路1051，第一D正反器502為時鐘輸入端的信號上升緣觸發，其時鐘輸入端C1接收所述第一脈衝寬度調變信號PWM1。圖11中的降壓工作週期檢測與比較電路1051的工作原理與圖10中的類似，不同的是圖11中的第一D正反器502以第一脈衝寬度調變信號PWM1為其時鐘信號，在該第一脈衝寬度調變信號PWM1的每個上升緣通過判斷所述第一參考脈衝信號CR1的狀態(例如是處於第一邏輯狀態還是第二邏輯狀態)來判斷第一控制信號DR1的脈衝寬度是大於還是小於第一參考脈衝信號CR1的脈衝寬度。進而實現降壓工作週期D1與降壓工作週期臨限值DTH1和第二降壓工作週期臨限值(DTH1-H1)的比較。圖11實施例中的第一D正反器502輸出的第一模式切換控制信號TR1在第一邏輯狀態和第二邏輯狀態的作用與圖10中的相同。
參考圖12的波形示意可以更好的理解，對於圖11示意的降壓工作週期檢測與控制電路1051，若在第一脈衝寬度調變信號PWM1的上升緣，第一參考脈衝信號CR1仍處於第二邏輯狀態(例如圖12示意為低位準)，則表明第一控制信號DR1的脈衝寬度已大於該第一參考脈衝信號CR1的脈衝寬度，這也意味著降壓工作週期D1已超過降壓工作週期臨限值DTH1。此時第一D正反器502將第一控制信號DR1的該第二邏輯狀態(圖12中示意為低位準)輸送至第一正相輸出端Q1，使第一模式切換控制信號TR1由第一邏輯狀態(圖12中示意為高位準)跳變 至第二邏輯狀態(圖12中示意為低位準)。這時第一模式切換控制信號TR1控制該升壓降壓型開關功率轉換器100從降壓模式切換至升壓-降壓模式(參見圖12中系統時鐘信號CLK的1202和1203週期的示意)。與此同時，第一參考波發生電路501響應於該第一模式切換控制信號TR1的第二邏輯狀態調整第一參考脈衝信號CR1的脈衝寬度減小，使其脈衝寬度占每個脈衝信號週期的比值降低至等於第二降壓工作週期臨限值(DTH1-H1)。在第一脈衝寬度調變信號PWM1的上升緣，若第一參考脈衝信號CR1仍具有第一邏輯狀態(圖12中示意為高位準)，則表明第一控制信號DR1的脈衝寬度已小於第一參考脈衝信號CR1的脈衝寬度(參見圖12中系統時鐘信號CLK的1205週期的示意)，這也意味著降壓工作週期D1已小於第二降壓工作週期臨限值(DTH1-H1)。因而此時第一D正反器502將該第一參考脈衝信號CR1的該第一邏輯狀態(圖6中示意為高位準)輸送至第一正相輸出端Q1，使第一模式切換控制信號TR1由第二邏輯狀態(圖6中示意為低位準)跳變至第一邏輯狀態(圖6中示意為高位準)。這時第一模式切換控制信號TR1控制該升壓降壓型開關功率轉換器100從升壓-降壓模式切換至降壓模式(參見圖6中系統時鐘信號CLK的606和607週期的示意)。與此同時，第一參考波發生電路501響應於該第一模式切換控制信號TR1的第一邏輯狀態調整第一參考脈衝信號CR1的脈衝寬度增大，使其脈衝寬度占每個脈衝 信號週期的比值增大至等於降壓工作週期臨限值DTH1。如此，圖11實施例的降壓工作週期檢測與比較電路1051便實現了第一控制信號DR1的脈衝寬度(代表了降壓工作週期D1)與第一參考脈衝信號CR1的脈衝寬度(代表了降壓工作週期臨限值DTH1和第二降壓工作週期臨限值(DTH1-H1))的比較以控制升壓降壓型開關功率轉換器100在降壓模式和升壓-降壓模式之間切換。
在採用第二脈衝寬度調變信號PWM2代替所述第三控制信號DR3的變形實施例中，參考圖11示意的升壓工作週期檢測與比較電路1052，第二D正反器504為時鐘輸入端的信號上升緣觸發，其時鐘輸入端C2接收所述第二脈衝寬度調變信號PWM2。圖11中的升壓工作週期檢測與比較電路1052的工作原理與圖10中的類似，不同的是圖11中的第二D正反器504以第二脈衝寬度調變信號PWM2為其時鐘信號，在該第二脈衝寬度調變信號PWM2的每個上升緣通過判斷所述第二參考脈衝信號CR2的狀態(例如是處於第一邏輯狀態還是第二邏輯狀態)來判斷第三控制信號DR3的脈衝寬度是大於還是小於第二參考脈衝信號CR2的脈衝寬度。進而實現升壓工作週期D2與升壓工作週期臨限值DTH2和第二升壓工作週期臨限值(DTH2-H2)的比較。圖11實施例中的第二D正反器504輸出的第二模式切換控制信號TR2在第一邏輯狀態和第二邏輯狀態的作用與圖10中的相同。
參考圖13的波形示意可以更好的理解，對於圖11示 意的升壓工作週期檢測與比較電路1052，在第二脈衝寬度調變信號PWM2的上升緣，若第二參考脈衝信號CR2處於第二邏輯狀態(即圖7中示意的低位準)，則表明第三控制信號DR3的脈衝寬度已大於第二參考脈衝信號CR2的脈衝寬度(參見圖13中系統時鐘信號CLK的1302週期的示意)，這也意味著升壓工作週期D2已超過升壓工作週期臨限值DTH2。此時第二D正反器504將第二參考脈衝信號CR2的該第二邏輯狀態(圖13中示意為低位準)輸送至第二正相輸出端Q2，使第二模式切換控制信號TR2由第一邏輯狀態(圖13中示意為高位準)跳變至第二邏輯狀態(圖13中示意為低位準)。這時第二模式切換控制信號TR2控制該升壓降壓型開關功率轉換器100從升壓-降壓模式切換至升壓模式(參見圖13中系統時鐘信號CLK的1302到1303週期的切換示意)。與此同時，第二參考波發生電路503響應於該第二模式切換控制信號TR2的第二邏輯狀態調整第二參考脈衝信號CR2的脈衝寬度減小，使其脈衝寬度占每個脈衝信號週期的比值降低至等於第二升壓工作週期臨限值(DTH2-H2)。在第二脈衝寬度調變信號PWM2的上升緣，若第二參考脈衝信號CR2具有第一邏輯狀態(圖13中示意為高位準)，則表明第三控制信號DR3的脈衝寬度已小於第二參考脈衝信號CR2的脈衝寬度(參見圖13中系統時鐘信號CLK的1305週期的示意)，這也意味著升壓工作週期D2已小於第二升壓工作週期臨限值(DTH2-H2)。此時第二D正反 器504將該第二參考脈衝信號CR2的該第一邏輯狀態(圖13中示意為高位準)輸送至第二正相輸出端Q2，使第二模式切換控制信號TR2由第二邏輯狀態(圖13中示意為低位準)跳變至第一邏輯狀態(圖13中示意高位準)。這時第二模式切換控制信號TR2控制該升壓降壓型開關功率轉換器100從升壓模式切換至升壓-降壓模式(參見圖13中1306和1307週期的示意)。與此同時，第二參考波發生電路503響應於該第二模式切換控制信號TR2的第一邏輯狀態調整第二參考脈衝信號CR2的脈衝寬度增大，使其脈衝寬度占每個脈衝信號週期的比值增大至等於升壓工作週期臨限值DTH2。如此，圖11實施例的升壓工作週期檢測與比較電路1052便實現了第三控制信號DR3的脈衝寬度(代表了升壓工作週期D2)與第二參考脈衝信號CR2的脈衝寬度(代表了升壓工作週期臨限值DTH2和第二升壓工作週期臨限值(DTH2-H2))的比較以控制升壓降壓型開關功率轉換器100在升壓-降壓模式和升壓模式之間切換。
根據本案基於以上圖1至圖13描述的各示例性實施例及其變形實施方式，控制電路108可以調節升壓降壓型開關功率轉換器100自動在降壓模式與升壓-降壓模式之間、以及升壓-降壓模式和升壓模式之間平穩切換。控制電路108包括模式切換控制單元105，該模式切換控制單元105可以檢測降壓工作週期D1和升壓工作週期D2，並將降壓工作週期D1和升壓工作週期D2的檢測值分別與 降壓工作週期臨限值DTH1和升壓工作週期臨限值DTH2比較，基於比較結果控制升壓降壓型開關功率轉換器100的工作模式自動切換。在一個實施例中，模式切換控制單元105藉由利用分別攜帶有降壓工作週期D1和升壓工作週期D2資訊的信號(例如開關單元的控制信號或者脈衝寬度調變信號)實現降壓工作週期D1和升壓工作週期D2的檢測。因而無需附加的工作週期檢測電路，而是利用控制電路108中的已有信號，不僅實現簡單而且節約成本並有益於提高集成度。在一個實施例中，模式切換控制單元105將開關單元的控制信號的脈衝寬度與參考脈衝信號的脈衝寬度比較以實現降壓工作週期D1和升壓工作週期D2分別與相應工作週期臨限值的比較。例如圖5或圖10或圖11的示例性實施例中，將第一控制信號DR1(代表了降壓工作週期D1)與第一參考脈衝信號CR1的脈衝寬度比較實現了降壓工作週期D1與降壓工作週期臨限值DTH1和第二降壓工作週期臨限值(DTH1-H1)的比較，從而依據比較結果準確控制該升壓降壓型開關功率轉換器100在降壓模式和升壓-降壓模式之間平穩轉換。不僅實現電路簡單，而且可以避免在降壓模式與升壓-降壓模式的臨界處該兩種模式之間的不穩定反復切換，輸出電壓Vo不會出現大的波動尖峰。圖5或圖10或圖11的示例性實施例中，還將第三控制信號DR3和第二參考脈衝信號CR2的脈衝寬度比較實現了升壓工作週期D2與升壓工作週期臨限值DTH2和第二升壓工作週期臨限值(DTH2-H2)的比 較，從而依據比較結果準確控制該升壓降壓型開關功率轉換器100在升壓-降壓模式和升壓模式之間平穩轉換。不僅實現電路簡單，而且可以避免在升壓-降壓模式和升壓模式的臨界處該兩種模式之間的不穩定反復切換，輸出電壓Vo不會出現大的波動尖峰。
根據本案各實施例及其變形實施方式的控制電路108、模式切換控制單元105及升壓降壓型開關功率轉換器100的有益效果不應該被認為僅僅局限於以上所述的。根據本案各實施例的這些及其它有益效果可以藉由閱讀本案的詳細說明及研究各實施例的附圖被更好地理解。
上述本案的說明書和實施方式僅僅以示例性的方式對本案實施例的控制電路、模式切換控制單元、包含該控制電路和/或模式切換控制單元單元的功率轉換器及其控制方法進行了說明，並不用於限定本案的範圍。對於公開的實施例進行變化和修改都是可能的，其他可行的選擇性實施例和對實施例中元件的等同變化可以被本技術領域的普通技術人員所瞭解。本案所公開的實施例的其他變化和修改並不超出本案的精神和保護範圍。
SWA-SWD‧‧‧功率開關
SW1‧‧‧第一開關節點
SW2‧‧‧第二開關節點
L‧‧‧電感
GA‧‧‧第一控制端
GB‧‧‧第二控制端
GC‧‧‧第三控制端
GD‧‧‧第四控制端
GND‧‧‧參考地

Claims (20)

  1. 一種模式切換控制單元，用於控制升壓降壓型開關功率轉換器自動在降壓模式與升壓-降壓模式之間、以及升壓-降壓模式與升壓模式之間平穩切換，其中該升壓降壓型開關功率轉換器包括開關單元，該開關單元包括第一功率開關對和第二功率開關對，並且第一功率開關對中的第一功率開關和第二功率開關串聯耦接於該升壓降壓型開關功率轉換器的輸入端和參考地之間，第一功率開關的導通時間占整個第一功率開關和第二功率開關導通和關斷切換週期的比例為降壓工作週期；第二功率開關對中的第三功率開關和第四功率開關串聯耦接於該升壓降壓型開關功率轉換器的輸出端和參考地之間，第三功率開關的導通時間占整個第三功率開關和第四功率開關的導通和關斷切換週期的比例為升壓工作週期；該模式切換控制單元包括：降壓工作週期檢測與比較電路，具有第一檢測輸入端和第一比較輸出端，該第一檢測輸入端用於接收代表降壓工作週期的信號，該降壓工作週期檢測與比較電路用於產生代表降壓工作週期臨限值的信號，並將代表該降壓工作週期的信號與代表降壓工作週期臨限值的信號相比較以在所述第一比較輸出端提供第一模式切換控制信號，其中所述降壓工作週期臨限值具有第一遲滯；若降壓工作週期大於降壓工作週期臨限值，則第一模式切換控制信號控制所述升壓降壓型開關功率轉換器從降壓模式切換至升壓-降壓模式，同時使所述降壓工作週期臨限值降低至第二降壓 工作週期臨限值，降低的量等於所述第一遲滯；若降壓工作週期小於所述第二降壓工作週期臨限值，則第一模式切換控制信號控制所述升壓降壓型開關功率轉換器從升壓-降壓模式切換至降壓模式，同時使降壓工作週期臨限值恢復原值；和升壓工作週期檢測與比較電路，具有第二檢測輸入端和第二比較輸出端，該第二檢測輸入端用於接收代表升壓工作週期的信號，該升壓工作週期檢測與比較電路用於產生代表升壓工作週期臨限值的信號，並將代表該升壓工作週期的信號與代表升壓工作週期臨限值的信號相比較以在所述第二比較輸出端提供第二模式切換控制信號，其中所述升壓工作週期臨限值具有第二遲滯；若升壓工作週期大於升壓工作週期臨限值，則第二模式切換控制信號控制所述升壓降壓型開關功率轉換器從升壓-降壓模式切換至升壓模式，同時使所述升壓工作週期臨限值降低至第二升壓工作週期臨限值，並且降低的量等於所述第二遲滯；若升壓工作週期小於所述第二升壓工作週期臨限值，則第二模式切換控制信號控制所述升壓降壓型開關功率轉換器從升壓模式切換回升壓-降壓模式，同時使升壓工作週期臨限值恢復原值。
  2. 根據申請專利範圍第1項的模式切換控制單元，其中所述代表降壓工作週期的信號包括第一控制信號或第二控制信號，該第一控制信號用於控制所述第一功率開關的導通與關斷切換，該第二控制信號用於控制所述第二功率 開關進行與所述第一功率開關互補的導通與關斷切換，所述代表降壓工作週期臨限值的信號包括第一參考脈衝信號且該第一參考脈衝信號具有設定的脈衝寬度，所述降壓工作週期檢測與比較電路用於將所述第一控制信號的脈衝寬度與所述參考脈衝信號的脈衝寬度進行比較以產生所述第一模式切換控制信號。
  3. 根據申請專利範圍第1項的模式切換控制單元，其中所述代表升壓工作週期的信號包括第三控制信號或第四控制信號，該第三控制信號用於控制所述第三功率開關的導通與關斷切換，該第四控制信號用於控制所述第四功率開關進行與所述第三功率開關互補的導通與關斷切換，所述代表升壓工作週期臨限值的信號包括第二參考脈衝信號且該第二參考脈衝信號具有設定的脈衝寬度，所述降壓工作週期檢測與比較電路用於將所述第三控制信號的脈衝寬度與所述第二參考脈衝信號的脈衝寬度進行比較以產生所述第二模式切換控制信號。
  4. 根據申請專利範圍第1項的模式切換控制單元，其中，所述降壓工作週期檢測與比較電路包括：第一參考波發生電路，具有控制輸入端和輸出端，其中該控制輸入端用於接收所述第一模式切換控制信號，該第一參考波發生電路用於在其輸出端提供第一參考脈衝信號，並基於第一模式切換控制信號調整該第一參考脈衝信號的脈衝寬度，使該第一參考脈衝信號的脈衝寬度占每個脈衝信號週期的比值在降壓工作週期大於降壓工作週期臨 限值時等於第二降壓工作週期臨限值，而在降壓工作週期小於第二降壓工作週期臨限值時等於降壓工作週期臨限值；和第一D正反器，具有第一資料登錄端、第一時鐘輸入端和第一正相輸出端，該第一資料登錄端用於接收控制所述第一功率開關進行導通與關斷切換的第一控制信號，第一時鐘輸入端用於接收所述第一參考脈衝信號，該第一D正反器在所述第一參考脈衝信號的每個脈衝下降緣將其第一資料登錄端接收的第一控制信號輸送至第一正相輸出端輸出並保持作為所述第一模式切換控制信號；其中所述第一控制信號、第一參考脈衝信號和第一模式切換控制信號均具有第一邏輯狀態和第二邏輯狀態，並且當第一模式切換控制信號從第二邏輯狀態切換至第一邏輯狀態時表明所述降壓工作週期大於所述降壓工作週期臨限值，當第一模式切換控制信號從第一邏輯狀態切換至第二邏輯狀態時表明所述降壓工作週期小於所述第二降壓工作週期臨限值。
  5. 根據申請專利範圍第1項的模式切換控制單元，其中，所述降壓工作週期檢測與比較電路包括：第一參考波發生電路，具有控制輸入端和輸出端，其中該控制輸入端用於接收所述第一模式切換控制信號，該第一參考波發生電路用於在其輸出端提供第一參考脈衝信號，並基於第一模式切換控制信號調整該第一參考脈衝信號的脈衝寬度，使該第一參考脈衝信號的脈衝寬度占每個 脈衝信號週期的比值在降壓工作週期大於降壓工作週期臨限值時等於第二降壓工作週期臨限值，而在降壓工作週期小於第二降壓工作週期臨限值時等於降壓工作週期臨限值；和第一D正反器，具有第一資料登錄端、第一時鐘輸入端和第一正相輸出端，該第一資料登錄端用於接收控制所述第二功率開關進行導通與關斷切換的第二控制信號，第一時鐘輸入端用於接收所述第一參考脈衝信號，該第一D正反器在所述第一參考脈衝信號的每個脈衝下降緣將其第一資料登錄端接收的第二控制信號輸送至第一正相輸出端輸出並保持作為所述第一模式切換控制信號；其中所述第二控制信號、第一參考脈衝信號和第一模式切換控制信號均具有第一邏輯狀態和第二邏輯狀態，並且當第一模式切換控制信號從第一邏輯狀態切換至第二邏輯狀態時表明所述降壓工作週期大於所述降壓工作週期臨限值，當第一模式切換控制信號從第二邏輯狀態切換至第一邏輯狀態時表明所述降壓工作週期小於所述第二降壓工作週期臨限值。
  6. 根據申請專利範圍第1項的模式切換控制單元，其中，所述降壓工作週期檢測與比較電路包括：第一參考波發生電路，具有控制輸入端和輸出端，其中該控制輸入端用於接收所述第一模式切換控制信號，該第一參考波發生電路用於在其輸出端提供第一參考脈衝信號，並基於第一模式切換控制信號調整該第一參考脈衝信 號的脈衝寬度，使該第一參考脈衝信號的脈衝寬度占每個脈衝信號週期的比值在降壓工作週期大於降壓工作週期臨限值時等於第二降壓工作週期臨限值，而在降壓工作週期小於第二降壓工作週期臨限值時等於降壓工作週期臨限值；和第一D正反器，具有第一資料登錄端、第一時鐘輸入端和第一正相輸出端，該第一資料登錄端用於接收所述第一參考脈衝信號，第一時鐘輸入端用於接收控制所述第一功率開關進行導通與關斷切換的第一控制信號，該第一D正反器在所述第一控制信號的每個脈衝下降緣將其第一資料登錄端接收的第一參考脈衝信號輸送至第一正相輸出端輸出並保持作為所述第一模式切換控制信號；其中所述第一控制信號、第一參考脈衝信號和第一模式切換控制信號均具有第一邏輯狀態和第二邏輯狀態，並且當第一模式切換控制信號從第一邏輯狀態切換至第二邏輯狀態時表明所述降壓工作週期大於所述降壓工作週期臨限值，當第一模式切換控制信號從第二邏輯狀態切換至第一邏輯狀態時表明所述降壓工作週期小於所述第二降壓工作週期臨限值。
  7. 根據申請專利範圍第1項的模式切換控制單元，其中，所述降壓工作週期檢測與比較電路包括：第一參考波發生電路，具有控制輸入端和輸出端，其中該控制輸入端用於接收所述第一模式切換控制信號，該第一參考波發生電路用於在其輸出端提供第一參考脈衝信 號，並基於第一模式切換控制信號調整該第一參考脈衝信號的脈衝寬度，使該第一參考脈衝信號的脈衝寬度占每個脈衝信號週期的比值在降壓工作週期大於降壓工作週期臨限值時等於第二降壓工作週期臨限值，而在降壓工作週期小於第二降壓工作週期臨限值時等於降壓工作週期臨限值；和第一D正反器，具有第一資料登錄端、第一時鐘輸入端和第一正相輸出端，該第一資料登錄端用於接收所述第一參考脈衝信號，第一時鐘輸入端用於接收控制所述第二功率開關進行導通與關斷切換的第二控制信號，該第一D正反器在所述第二控制信號的每個脈衝上升緣將其第一資料登錄端接收的第一參考脈衝信號輸送至第一正相輸出端輸出並保持作為所述第一模式切換控制信號；其中所述第二控制信號、第一參考脈衝信號和第一模式切換控制信號均具有第一邏輯狀態和第二邏輯狀態，並且當第一模式切換控制信號從第一邏輯狀態切換至第二邏輯狀態時表明所述降壓工作週期大於所述降壓工作週期臨限值，當第一模式切換控制信號從第二邏輯狀態切換至第一邏輯狀態時表明所述降壓工作週期小於所述第二降壓工作週期臨限值。
  8. 根據申請專利範圍第1項的模式切換控制單元，其中，所述降壓工作週期檢測與比較電路包括：第一參考波發生電路，具有控制輸入端和輸出端，其中該控制輸入端用於接收所述第一模式切換控制信號，該 第一參考波發生電路用於在其輸出端提供第一參考脈衝信號，並基於第一模式切換控制信號調整該第一參考脈衝信號的脈衝寬度，使該第一參考脈衝信號的脈衝寬度占每個脈衝信號週期的比值在降壓工作週期大於降壓工作週期臨限值時等於第二降壓工作週期臨限值，而在降壓工作週期小於第二降壓工作週期臨限值時等於降壓工作週期臨限值；和第一D正反器，具有第一資料登錄端、第一時鐘輸入端和第一正相輸出端，該第一資料登錄端用於接收所述第一參考脈衝信號，第一時鐘輸入端用於接收第一脈衝寬度調變信號，其中該第一脈衝寬度調變信號的每個脈衝上升緣決定了所述第一功率開關的關斷時刻，該第一D正反器在所述第一脈衝寬度調變信號的每個脈衝上升緣將其第一資料登錄端接收的第一參考脈衝信號輸送至第一正相輸出端輸出並保持作為所述第一模式切換控制信號；其中所述第一參考脈衝信號和第一模式切換控制信號均具有第一邏輯狀態和第二邏輯狀態，並且當第一模式切換控制信號從第一邏輯狀態切換至第二邏輯狀態時表明所述降壓工作週期大於所述降壓工作週期臨限值，當第一模式切換控制信號從第二邏輯狀態切換至第一邏輯狀態時表明所述降壓工作週期小於所述第二降壓工作週期臨限值。
  9. 根據申請專利範圍第1項的模式切換控制單元，其中，所述升壓工作週期檢測與比較電路包括：第二參考波發生電路，具有控制輸入端和輸出端，其 中該控制輸入端用於接收所述第二模式切換控制信號，該第二參考波發生電路用於在其輸出端提供第二參考脈衝信號，並基於第二模式切換控制信號調整該第二參考脈衝信號的脈衝寬度，使該第二參考脈衝信號的脈衝寬度占每個脈衝信號週期的比值在升壓工作週期大於降壓工作週期臨限值時等於第二升壓工作週期臨限值，而在降壓工作週期小於第二降壓工作週期臨限值時等於升壓工作週期臨限值；和第二D正反器，具有第二資料登錄端、第二時鐘輸入端和第二正相輸出端，該第二資料登錄端用於接收控制所述第三功率開關進行導通與關斷切換的第三控制信號，第二時鐘輸入端用於接收所述第二參考脈衝信號，該第二D正反器在所述第二參考脈衝信號的每個脈衝下降緣將其第二資料登錄端接收的第三控制信號輸送至第一正相輸出端輸出並保持作為所述第一模式切換控制信號；其中所述第三控制信號、第二參考脈衝信號和第二模式切換控制信號均具有第一邏輯狀態和第二邏輯狀態，並且當第二模式切換控制信號從第二邏輯狀態切換至第一邏輯狀態時表明所述升壓工作週期大於所述升壓工作週期臨限值，當第二模式切換控制信號從第一邏輯狀態切換至第二邏輯狀態時表明所述升壓工作週期小於所述第二升壓工作週期臨限值。
  10. 根據申請專利範圍第1項的模式切換控制單元，其中，所述升壓工作週期檢測與比較電路包括： 第二參考波發生電路，具有控制輸入端和輸出端，其中該控制輸入端用於接收所述第二模式切換控制信號，該第二參考波發生電路用於在其輸出端提供第二參考脈衝信號，並基於第二模式切換控制信號調整該第二參考脈衝信號的脈衝寬度，使該第二參考脈衝信號的脈衝寬度占每個脈衝信號週期的比值在升壓工作週期大於降壓工作週期臨限值時等於第二升壓工作週期臨限值，而在降壓工作週期小於第二降壓工作週期臨限值時等於升壓工作週期臨限值；和第二D正反器，具有第二資料登錄端、第二時鐘輸入端和第二正相輸出端，該第二資料登錄端用於接收控制所述第四功率開關進行導通與關斷切換的第四控制信號，第二時鐘輸入端用於接收所述第二參考脈衝信號，該第二D正反器在所述第二參考脈衝信號的每個脈衝下降緣將其第二資料登錄端接收的第四控制信號輸送至第二正相輸出端輸出並保持作為所述第二模式切換控制信號；其中所述第四控制信號、第二參考脈衝信號和第二模式切換控制信號均具有第一邏輯狀態和第二邏輯狀態，並且當第二模式切換控制信號從第一邏輯狀態切換至第二邏輯狀態時表明所述升壓工作週期大於所述升壓工作週期臨限值，當第二模式切換控制信號從第二邏輯狀態切換至第一邏輯狀態時表明所述升壓工作週期小於所述第二升壓工作週期臨限值。
  11. 根據申請專利範圍第1項的模式切換控制單元， 其中，所述升壓工作週期檢測與比較電路包括：第二參考波發生電路，具有控制輸入端和輸出端，其中該控制輸入端用於接收所述第二模式切換控制信號，該第二參考波發生電路用於在其輸出端提供第二參考脈衝信號，並基於第二模式切換控制信號調整該第二參考脈衝信號的脈衝寬度，使該第二參考脈衝信號的脈衝寬度占每個脈衝信號週期的比值在升壓工作週期大於降壓工作週期臨限值時等於第二升壓工作週期臨限值，而在降壓工作週期小於第二降壓工作週期臨限值時等於升壓工作週期臨限值；和第二D正反器，具有第二資料登錄端、第二時鐘輸入端和第二正相輸出端，該第二資料登錄端用於接收所述第二參考脈衝信號，第二時鐘輸入端用於接收控制所述第三功率開關進行導通與關斷切換的第三控制信號，該第二D正反器在所述第三控制信號的每個脈衝下降緣將其第二資料登錄端接收的第二參考脈衝信號輸送至第二正相輸出端輸出並保持作為所述第二模式切換控制信號；其中所述第三控制信號、第二參考脈衝信號和第二模式切換控制信號均具有第一邏輯狀態和第二邏輯狀態，並且當第二模式切換控制信號從第一邏輯狀態切換至第二邏輯狀態時表明所述升壓工作週期大於所述升壓工作週期臨限值，當第二模式切換控制信號從第二邏輯狀態切換至第一邏輯狀態時表明所述升壓工作週期小於所述第二升壓工作週期臨限值。
  12. 根據申請專利範圍第1項的模式切換控制單元，其中，所述升壓工作週期檢測與比較電路包括：第二參考波發生電路，具有控制輸入端和輸出端，其中該控制輸入端用於接收所述第二模式切換控制信號，該第二參考波發生電路用於在其輸出端提供第二參考脈衝信號，並基於第二模式切換控制信號調整該第二參考脈衝信號的脈衝寬度，使該第二參考脈衝信號的脈衝寬度占每個脈衝信號週期的比值在升壓工作週期大於降壓工作週期臨限值時等於第二升壓工作週期臨限值，而在降壓工作週期小於第二降壓工作週期臨限值時等於升壓工作週期臨限值；和第二D正反器，具有第二資料登錄端、第二時鐘輸入端和第二正相輸出端，該第二資料登錄端用於接收所述第二參考脈衝信號，第二時鐘輸入端用於接收控制所述第四功率開關進行導通與關斷切換的第四控制信號，該第二D正反器在所述第四控制信號的每個脈衝上升緣將其第二資料登錄端接收的第二參考脈衝信號輸送至第二正相輸出端輸出並保持作為所述第二模式切換控制信號；其中所述第四控制信號、第二參考脈衝信號和第二模式切換控制信號均具有第一邏輯狀態和第二邏輯狀態，並且當第二模式切換控制信號從第一邏輯狀態切換至第二邏輯狀態時表明所述升壓工作週期大於所述升壓工作週期臨限值，當第二模式切換控制信號從第二邏輯狀態切換至第一邏輯狀態時表明所述升壓工作週期小於所述第二升壓工作 週期臨限值。
  13. 根據申請專利範圍第1項的模式切換控制單元，其中，所述升壓工作週期檢測與比較電路包括：第二參考波發生電路，具有控制輸入端和輸出端，其中該控制輸入端用於接收所述第二模式切換控制信號，該第二參考波發生電路用於在其輸出端提供第二參考脈衝信號，並基於第二模式切換控制信號調整該第二參考脈衝信號的脈衝寬度，使該第二參考脈衝信號的脈衝寬度占每個脈衝信號週期的比值在升壓工作週期大於降壓工作週期臨限值時等於第二升壓工作週期臨限值，而在降壓工作週期小於第二降壓工作週期臨限值時等於升壓工作週期臨限值；和第二D正反器，具有第二資料登錄端、第二時鐘輸入端和第二正相輸出端，該第二資料登錄端用於接收所述第二參考脈衝信號，第二時鐘輸入端用於接收第二脈衝寬度調變信號，其中該第二脈衝寬度調變信號的每個脈衝上升緣決定了所述第二功率開關的關斷時刻，該第二D正反器在所述第二脈衝寬度調變信號的每個脈衝上升緣將其第二資料登錄端接收的第二參考脈衝信號輸送至第二正相輸出端輸出並保持作為所述第二模式切換控制信號；其中所述第二參考脈衝信號和第二模式切換控制信號均具有第一邏輯狀態和第二邏輯狀態，並且當第二模式切換控制信號從第一邏輯狀態切換至第二邏輯狀態時表明所述升壓工作週期大於所述升壓工作週期臨限值，當第二模式切 換控制信號從第二邏輯狀態切換至第一邏輯狀態時表明所述升壓工作週期小於所述第二升壓工作週期臨限值。
  14. 一種升壓降壓型開關功率轉換器，包括如申請專利範圍第1至13項中任一項的模式切換控制單元。
  15. 一種升壓降壓型開關功率轉換器，包括：輸入端，用於接收輸入電壓；輸出端，用於提供輸出電壓；開關單元，包括第一組功率開關對和第二組功率開關對，其中第一組功率開關對中的第一功率開關和第二功率開關串聯耦接於所述輸入端和參考地之間，第二組功率開關對中的第三功率開關和第四功率開關串聯耦接於輸出端和參考地之間；以及控制電路，用於接收系統時鐘信號、代表所述輸出電壓的第一回饋信號、代表流經所述開關單元的開關電流的第二回饋信號以及代表所述輸出電壓的期望值的參考信號；所述控制電路被構建用於基於所述第一回饋信號、第二回饋信號、參考信號和系統時鐘信號提供第一控制信號、第二控制信號、第三控制信號和第四控制信號分別至所述第一功率開關、第二功率開關、第三功率開關和第四功率開關，其中所述第一控制信號和所述第二控制信號邏輯狀態互補，分別用於控制所述第一功率開關和第二功率開關的導通和關斷切換，其中第一功率開關的導通時間占整個第一功率開關和第二功率開關導通和關斷切換週期的 比例為降壓工作週期；所述第三控制信號和所述第四控制信號邏輯狀態互補，分別用於控制所述第三功率開關和所述第四功率開關的導通和關斷切換，其中第三功率開關的導通時間占整個第三功率開關和第四功率開關的導通和關斷切換週期的比例為升壓工作週期；其中所述控制電路包括如申請專利範圍第1至13項中任一項的模式切換控制單元。
  16. 根據申請專利範圍第15項的升壓降壓型開關功率轉換器，其中：在降壓模式，該控制電路使該升壓降壓型開關型功率轉換器連續穩定地進行降壓週期的工作，降壓週期指第一組開關對中的第一功率開關和第二功率開關進行互補地導通和關斷切換，第二組開關對中的第三功率開關持續保持關斷，第四功率開關持續保持導通；在升壓模式，該控制電路使該升壓降壓型開關型功率轉換器連續穩定地進行升壓週期的工作，升壓週期指第二組開關中的第三功率開關和第四功率開關進行互補地導通和關斷切換，第一組開關對中的第一功率開關持續保持導通、第二功率開關持續保持關斷；在升壓-降壓模式，該控制電路使該升壓降壓型開關型功率轉換器連續穩定地進行一個降壓週期和一個升壓週期交替的工作。
  17. 根據申請專利範圍第15項的升壓降壓型開關功率轉換器，其中所述第一功率開關和第二功率開關的公共耦 接端形成第一開關節點，所述第三功率開關和第四功率開關的公共耦接端形成第二開關節點，該升壓降壓型開關功率轉換器進一步包括電感性儲能元件，耦接於所述第一開關節點和所述第二開關節點之間。
  18. 根據申請專利範圍第15項的升壓降壓型開關功率轉換器，其中所述控制電路進一步包括：誤差放大單元，用於將所述第一回饋信號與所述參考信號進行運算，以提供代表該第一回饋信號與該參考信號之差值的差值放大信號；電流檢測與斜坡補償單元，用於檢測所述開關電流以提供所述第二回饋信號，並將所述第二回饋信號分別疊加第一斜坡補償信號和第二斜坡補償信號以分別產生第一電流檢測信號和第二電流檢測信號，其中第二斜坡補償信號由第一斜坡補償信號疊加設定的偏壓得到，使第一斜坡補償信號的峰值與第二斜坡補償信號的谷值相等；降壓週期脈衝寬度調變單元，用於接收所述差值放大信號和所述第一電流檢測信號，並將該第一電流檢測信號與差值放大信號比較以輸出第一脈衝寬度調變信號；升壓週期脈衝寬度調變單元，用於接收所述差值放大信號和所述第二電流檢測信號，並將該第二電流檢測信號與差值放大信號比較以輸出第二脈衝寬度調變信號；以及邏輯控制單元，接收所述第一脈衝寬度調變信號、第二脈衝寬度調變信號、系統時鐘信號、第一模式切換控制信號和第二模式切換控制信號，並至少基於該第一脈衝寬 度調變信號、第二脈衝寬度調變信號、系統時鐘信號、第一模式切換控制信號和第二模式切換控制信號產生所述第一控制信號、第二控制信號、第三控制信號和第四控制信號。
  19. 一種控制電路，用於控制升壓降壓型開關功率轉換器，該控制電路包括如申請專利範圍第1至13項中任一項的模式切換控制單元。
  20. 如申請專利範圍第19項的控制電路，其中該控制電路用於接收系統時鐘信號、代表所述升壓降壓型開關功率轉換器的輸出電壓的第一回饋信號、代表流經所述開關單元的開關電流的第二回饋信號以及代表所述輸出電壓的期望值的參考信號；所述控制電路被構建用於基於所述第一回饋信號、第二回饋信號、參考信號和系統時鐘信號提供第一控制信號、第二控制信號、第三控制信號和第四控制信號分別至所述第一功率開關、第二功率開關、第三功率開關和第四功率開關，其中所述第一控制信號和所述第二控制信號邏輯狀態互補，分別用於控制所述第一功率開關和第二功率開關的導通和關斷切換，所述第三控制信號和所述第四控制信號邏輯狀態互補，分別用於控制所述第三功率開關和所述第四功率開關的導通和關斷切換。
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US11687112B2 (en) 2006-12-06 2023-06-27 Solaredge Technologies Ltd. Distributed power harvesting systems using DC power sources
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US8947194B2 (en) 2009-05-26 2015-02-03 Solaredge Technologies Ltd. Theft detection and prevention in a power generation system
US8473250B2 (en) 2006-12-06 2013-06-25 Solaredge, Ltd. Monitoring of distributed power harvesting systems using DC power sources
US8963369B2 (en) 2007-12-04 2015-02-24 Solaredge Technologies Ltd. Distributed power harvesting systems using DC power sources
US8319483B2 (en) * 2007-08-06 2012-11-27 Solaredge Technologies Ltd. Digital average input current control in power converter
US11735910B2 (en) 2006-12-06 2023-08-22 Solaredge Technologies Ltd. Distributed power system using direct current power sources
US11855231B2 (en) 2006-12-06 2023-12-26 Solaredge Technologies Ltd. Distributed power harvesting systems using DC power sources
US9088178B2 (en) 2006-12-06 2015-07-21 Solaredge Technologies Ltd Distributed power harvesting systems using DC power sources
US8319471B2 (en) 2006-12-06 2012-11-27 Solaredge, Ltd. Battery power delivery module
JP2011507465A (ja) 2007-12-05 2011-03-03 ソラレッジ テクノロジーズ リミテッド 分散型電力据付における安全機構、ウェークアップ方法およびシャットダウン方法
EP3719949A1 (en) 2008-05-05 2020-10-07 Solaredge Technologies Ltd. Direct current power combiner
US10673229B2 (en) 2010-11-09 2020-06-02 Solaredge Technologies Ltd. Arc detection and prevention in a power generation system
GB2485527B (en) 2010-11-09 2012-12-19 Solaredge Technologies Ltd Arc detection and prevention in a power generation system
GB2498790A (en) 2012-01-30 2013-07-31 Solaredge Technologies Ltd Maximising power in a photovoltaic distributed power system
GB2498791A (en) 2012-01-30 2013-07-31 Solaredge Technologies Ltd Photovoltaic panel circuitry
US20160164411A1 (en) 2014-12-05 2016-06-09 Linear Technology Corporation Peak-buck peak-boost current-mode control for switched step-up step-down regulators
US10454371B1 (en) * 2015-05-08 2019-10-22 Maxim Integrated Products, Inc. High efficiency buck-boost systems and methods
CN105356743B (zh) * 2015-05-26 2018-01-23 成都芯源系统有限公司 升压降压型开关功率变换器及其控制电路
CN108475985B (zh) * 2015-12-11 2021-01-08 朝阳半导体技术江阴有限公司 具有数字控制及参考pwm产生器的升压dc-dc转换器
CN105471263B (zh) 2015-12-23 2018-05-29 成都芯源系统有限公司 升降压变换器及其控制器和控制方法
JP2017131033A (ja) * 2016-01-20 2017-07-27 株式会社デンソー スイッチング電源装置
US10116216B2 (en) * 2016-03-29 2018-10-30 Semiconductor Components Industries, Llc Ultrasonic control system and method for a buck-boost power converter
US11177663B2 (en) 2016-04-05 2021-11-16 Solaredge Technologies Ltd. Chain of power devices
CN106026653B (zh) 2016-05-26 2018-11-13 成都芯源系统有限公司 具有斜坡补偿的升降压变换器及其控制器和控制方法
CN105978303B (zh) 2016-06-29 2018-09-25 成都芯源系统有限公司 恒定导通时间控制的开关变换器及其自动校准方法
KR20180004882A (ko) * 2016-07-04 2018-01-15 주식회사 실리콘마이터스 타임 인터리빙 컨버터 및 그 제어방법
CN106208697B (zh) * 2016-08-08 2019-03-22 成都芯源系统有限公司 升压降压型开关功率变换器及其控制电路和控制方法
US10505534B2 (en) * 2017-04-06 2019-12-10 Texas Instruments Incorporated High voltage low current enable pin startup circuit
CN109510465A (zh) * 2017-09-14 2019-03-22 中兴通讯股份有限公司 一种转换电路的工作模式切换方法、装置及升降压变换器
CN107947578B (zh) * 2017-12-04 2020-09-15 成都芯源系统有限公司 一种应用于升降压电路的电流采样电路及其控制方法
US10644600B2 (en) * 2018-03-25 2020-05-05 Richtek Technology Corporation Constant-time buck-boost switching regulator and control circuit and control method thereof
WO2020242605A1 (en) * 2019-05-29 2020-12-03 Microchip Technology Incorporated Demodulation for wireless power transfer and related systems, methods, and devices
US11329563B2 (en) 2020-08-07 2022-05-10 Chengdu Monolithic Power Systems Co., Ltd. Buck-boost converter circuit, control circuit and associated control method
US11811324B2 (en) 2020-08-07 2023-11-07 Monolithic Power Systems, Inc. Integrated circuit of a buck-boost converter with output current sensing function
CN112019048B (zh) 2020-08-20 2022-03-22 成都芯源系统有限公司 开关变换器及其控制器和控制方法
CN112688540B (zh) * 2020-12-21 2022-09-06 成都芯源系统有限公司 开关功率变换器及升压关断时间自适应调节单元
US11682972B2 (en) 2021-02-04 2023-06-20 Analog Devices, Inc. Peak current mode control for buck-boost regulators
US11770121B2 (en) 2021-04-13 2023-09-26 Monolithic Power Systems, Inc. Power switch device driver with energy recovering and the method thereof
CN114221543A (zh) * 2021-11-25 2022-03-22 西安领充创享新能源科技有限公司 H桥四开关电路的控制方法及双向充放电装置
US11888482B2 (en) * 2021-12-29 2024-01-30 Texas Instruments Incorporated Hybrid hysteretic control system
CN115800746B (zh) * 2023-01-30 2023-05-09 海的电子科技(苏州)有限公司 一种硬反馈负载电压补偿电路及方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102037783A (zh) * 2008-01-30 2011-04-27 Nxp股份有限公司 用于调节流过led电路装置的led电流的方法和电路装置、以及相关组合电路和发光系统
US20120105038A1 (en) * 2010-11-02 2012-05-03 Intersil Americas Inc. Clock phase shifter for use with buck-boost converter
TW201225493A (en) * 2010-12-09 2012-06-16 Richtek Technology Corp Control circuit and method for buck-boost switching converter
TW201440409A (zh) * 2010-08-02 2014-10-16 Intersil Inc 多相非反相升降壓電壓轉換器與其之操作和控制方法
TW201444254A (zh) * 2013-03-22 2014-11-16 Monolithic Power Systems Inc 升降壓轉換器及其控制器和控制方法

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6166527A (en) * 2000-03-27 2000-12-26 Linear Technology Corporation Control circuit and method for maintaining high efficiency in a buck-boost switching regulator
CN100411287C (zh) * 2005-06-23 2008-08-13 圆创科技股份有限公司 升降式电压转换器及转换电压的方法
CN103986324B (zh) * 2009-10-28 2016-08-17 立锜科技股份有限公司 升降压式电源转换器的控制电路及方法
WO2013108066A1 (en) * 2012-01-20 2013-07-25 Freescale Semiconductor, Inc. Dc/dc converter with step -down step -up cascade and method for operating it
CN103715886B (zh) * 2013-12-11 2017-01-11 矽力杰半导体技术(杭州)有限公司 四开关降压/升压模式变换器的控制方法及控制电路
US9660533B2 (en) * 2014-02-10 2017-05-23 Texas Instruments Incorporated Buck-boost converter with smooth transition circuits and methods
CN204376711U (zh) * 2014-12-24 2015-06-03 成都芯源系统有限公司 升压降压开关功率变换器、控制电路及模式切换控制单元

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102037783A (zh) * 2008-01-30 2011-04-27 Nxp股份有限公司 用于调节流过led电路装置的led电流的方法和电路装置、以及相关组合电路和发光系统
TW201440409A (zh) * 2010-08-02 2014-10-16 Intersil Inc 多相非反相升降壓電壓轉換器與其之操作和控制方法
US20120105038A1 (en) * 2010-11-02 2012-05-03 Intersil Americas Inc. Clock phase shifter for use with buck-boost converter
TW201225493A (en) * 2010-12-09 2012-06-16 Richtek Technology Corp Control circuit and method for buck-boost switching converter
TW201444254A (zh) * 2013-03-22 2014-11-16 Monolithic Power Systems Inc 升降壓轉換器及其控制器和控制方法

Also Published As

Publication number Publication date
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