TWI622260B - 具有斜坡補償的升降壓變換器及其控制器和控制方法 - Google Patents

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Abstract

揭示了升降壓變換器及其控制器和控制方法。該控制方法包括：對第一開關節點的電壓進行濾波，產生第一斜坡信號和第一平均信號；對第二開關節點的電壓進行濾波，產生第二斜坡信號和第二平均信號；基於代表輸出電壓的回饋信號、參考信號、第一斜坡信號、第一平均信號、第二斜坡信號和第二平均信號產生比較信號，以導通第一和第三電晶體並關斷第二和第四電晶體；檢測第一電晶體的導通時間是否達到第一時間閾值，當第一電晶體的導通時間達到第一時間閾值，關斷第一電晶體並導通第二電晶體；以及檢測第三電晶體的導通時間是否達到第二時間閾值，當第三電晶體的導通時間達到第二時間閾值，關斷第三電晶體並導通第四電晶體。

Description

具有斜坡補償的升降壓變換器及其控制器和控制方法
本發明係有關電子電路，尤其有關升降壓變換器及其控制器和控制方法。
隨著消費類電子產品市場的迅速發展，可攜式電子產品不斷向小型化、輕型化轉變，產品的體積變小使得其電池的體積和容量也隨之減小。這就要求盡可能地提高此類產品供電模組的轉換效率，減小功耗，並使其能在較寬的電池電壓變化範圍內提供穩定的輸出電壓，以便延長電池的使用時間。能在寬輸入範圍下操作的升降壓變換器被廣泛用於此類場合。
圖1是傳統四開關升降壓變換器的電路原理圖。該升降壓變換器將輸入電壓VIN轉換為輸出電壓VOUT，包括電晶體S1至S4、電感器L以及輸出電容器COUT。當電晶體S1、S3導通，電晶體S2、S4關斷時，電感器L儲存能量。當電晶體S1、S3關斷，電晶體S2、S4導通時， 電感器L儲存的能量被提供至負載。由於四個電晶體S1至S4均持續操作，傳統升降壓變換器的功率損耗較大。
為了降低功耗，可以引入不同的操作模式，例如升壓模式、降壓模式和升降壓模式，以減少同時操作的開關數量。然而，如何維持系統在各模式下的穩定操作，成為了一項挑戰。
本發明要解決的技術問題是提供操作穩定且結構簡單的升降壓變換器及其控制器和控制方法。
根據本發明實施例的一種升降壓變換器的控制方法，其中，該升降壓變換器包括耦接在輸入電壓與第一開關節點之間的第一電晶體、耦接在第一開關節點與參考地之間的第二電晶體、耦接在第二開關節點與參考地之間的第三電晶體、耦接在第二開關節點與輸出電壓之間的第四電晶體、以及耦接在第一開關節點與第二開關節點之間的電感器。該控制方法包括：對第一開關節點的電壓進行分壓與濾波，產生第一斜坡信號；對第一斜坡信號進行進一步濾波，產生第一平均信號；對第二開關節點的電壓進行分壓與濾波，產生第二斜坡信號；對第二斜坡信號進行進一步濾波，產生第二平均信號；基於代表輸出電壓的回饋信號、參考信號、第一斜坡信號、第一平均信號、第二斜坡信號和第二平均信號產生比較信號，以導通第一和第三電晶體並關斷第二和第四電晶體；檢測第一電晶體的導通時 間是否達到第一時間閾值，當第一電晶體的導通時間達到第一時間閾值，關斷第一電晶體並導通第二電晶體；以及檢測第三電晶體的導通時間是否達到第二時間閾值，當第三電晶體的導通時間達到第二時間閾值，關斷第三電晶體並導通第四電晶體。
根據本發明實施例的一種升降壓變換器的控制器，其中，該升降壓變換器包括耦接在輸入電壓與第一開關節點之間的第一電晶體、耦接在第一開關節點與參考地之間的第二電晶體、耦接在第二開關節點與參考地之間的第三電晶體、耦接在第二開關節點與輸出電壓之間的第四電晶體、以及耦接在第一開關節點與第二開關節點之間的電感器。該控制器包括：第一分壓電路，係耦接至第一開關節點，對第一開關節點的電壓進行分壓，產生第一分壓信號；第一濾波電路，耦接至第一分壓電路，對第一分壓信號進行濾波，產生第一斜坡信號；第二濾波電路，係耦接至第一濾波電路，對第一斜坡信號進行濾波，產生第一平均信號；第二分壓電路，係耦接至第二開關節點，對第二開關節點的電壓進行分壓，產生第二分壓信號；第三濾波電路，係耦接至第二分壓電路，對第二分壓信號進行濾波，產生第二斜坡信號；第四濾波電路，係耦接至第三濾波電路，對第二斜坡信號進行濾波，產生第二平均信號；比較電路，係耦接至第一至第四濾波電路，基於第一斜坡信號、第一平均信號、第二斜坡信號、第二平均信號、代表輸出電壓的回饋信號、以及參考信號，產生比較信號； 第一導通時間控制電路，係耦接至比較電路，基於比較信號，將第一電晶體在一個開關週期內的導通時間與第一時間閾值進行比較，產生第一導通時間控制信號；第二導通時間控制電路，係耦接至比較電路，基於比較信號，將第三電晶體在一個開關週期內的導通時間與第二時間閾值進行比較，產生第二導通時間控制信號；第一邏輯電路，係耦接至比較電路和第一導通時間控制電路，基於比較信號和第一導通時間控制信號，產生第一控制信號；第二邏輯電路，係耦接至比較電路和第二導通時間控制電路，基於比較信號和第二導通時間控制信號，產生第二控制信號；第一驅動電路，係耦接至第一邏輯電路，基於第一控制信號產生第一驅動信號和第二驅動信號以控制第一電晶體和第二電晶體；以及第二驅動電路，係耦接至第二邏輯電路，基於第二控制信號產生第三驅動信號和第四驅動信號以控制第三電晶體和第四電晶體。
根據本發明實施例的一種升降壓變換器，包括：第一電晶體，具有第一端、第二端和控制端，其中，第一端接收輸入電壓；第二電晶體，具有第一端、第二端和控制端，其中，第一端係耦接至第一電晶體的第二端並形成第一開關節點，第二端接參考地；第三電晶體，具有第一端、第二端和控制端，其中，第二端係耦接至參考地；第四電晶體，具有第一端、第二端和控制端，其中，第一端係耦接至第三電晶體的第一端並形成第二開關節點，第二端提供輸出電壓；電感器，係耦接在第一開關節點與第二 開關節點之間；輸出電容器，係耦接在第四電晶體的第二端與參考地之間；回饋電路，具有輸入端和輸出端，其中，輸入端係耦接至第四電晶體的第二端以接收輸出電壓，回饋電路基於輸出電壓，在輸出端產生代表輸出電壓的回饋信號；以及如前所述的控制器。
根據本發明的實施例，基於第一開關節點和第二開關節點的電壓而產生斜坡補償，有效確保了升降壓變換器在各模式下的穩定操作，增強了系統的可靠性。
S1至S4‧‧‧電晶體
200‧‧‧升降壓變換器
201‧‧‧電流取樣電路
202‧‧‧回饋電路
203‧‧‧第一導通時間控制電路
204‧‧‧第一邏輯電路
205‧‧‧第一驅動電路
206‧‧‧第二導通時間控制電路
207‧‧‧第二邏輯電路
208‧‧‧第二驅動電路
209‧‧‧第一分壓電路
210‧‧‧第一濾波電路
211‧‧‧第二濾波電路
212‧‧‧第二分壓電路
213‧‧‧第三濾波電路
214‧‧‧第四濾波電路
SW1‧‧‧第一開關節點
SW2‧‧‧第二開關節點
COUT‧‧‧輸出電容器
EA‧‧‧誤差放大器
COM1至COM3‧‧‧比較器
L‧‧‧電感器
FF1‧‧‧RS觸發器
FF2‧‧‧RS觸發器
圖1為傳統四開關升降壓變換器的電路原理圖；圖2為根據本發明實施例的升降壓變換器200的示意性方塊圖；圖3A和3B為根據本發明實施例的斜坡補償產生電路的電路原理圖；圖4為根據本發明一個實施例的圖2升降壓變換器200的操作狀態圖；圖5A至5C為根據本發明實施例的圖2所示斜坡產生電路在不同操作模式下的波形圖；圖6為根據本發明實施例的圖2所示升降壓變換器200的操作流程圖；圖7為根據本發明實施例的升降壓變換器300的示意性方塊圖；圖8為根據本發明實施例的升降壓變換器400的示意 性方塊圖。
下面將詳細描述本發明的具體實施例，應當注意，這裏描述的實施例只用來舉例說明，並不用來限制本發明。在以下描述中，為了提供對本發明的透徹理解，闡述了大量特定細節。然而，對於本領域普通技術人員顯而易見的是，不必採用這些特定細節來實行本發明。在其他實例中，為了避免混淆本發明，未具體描述公知的電路、材料或方法。
在整個說明書中，對“一個實施例”、“實施例”、“一個示例”或“示例”的提及意味著：結合該實施例或示例描述的特定特徵、結構或特性被包含在本發明至少一個實施例中。因此，在整個說明書的各個地方出現的短語“在一個實施例中”、“在實施例中”、“一個示例”或“示例”不一定都指同一實施例或示例。此外，可以以任何適當的組合和/或子組合將特定的特徵、結構或特性組合在一個或多個實施例或示例中。此外，本領域普通技術人員應當理解，在此提供的附圖都是為了說明的目的，並且附圖不一定是按比例來繪製的。應當理解，當稱“元件”“連接到”或“耦接”到另一元件時，它可以是直接連接或耦接到另一元件或者可以存在有中間元件。相反地，當稱元件“直接被連接到”或“直接被耦接到”另一元件時，不存在有中間元件。相同的附圖標記指示相同的元件。這裏使用的術語 “和/或”包括一個或多個相關列出的專案的任何和所有組合。
圖2為根據本發明一個實施例的升降壓變換器200的示意性方塊圖。該升降壓變換器200包括電晶體S1至S4、電感器L、輸出電容器COUT、誤差放大器EA、比較器COM1、電流取樣電路201、回饋電路202、第一導通時間控制電路203、第一邏輯電路204、第一驅動電路205、第二導通時間控制電路206、第二邏輯電路207、第二驅動電路208、第一分壓電路209、第一濾波電路210、第二濾波電路211、第二分壓電路212、第三濾波電路213以及第四濾波電路214。電晶體S1具有第一端、第二端和控制端，其中，第一端接收輸入電壓VIN。電晶體S2具有第一端、第二端和控制端，其中，第一端係耦接至電晶體S1的第二端並形成第一開關節點SW1，第二端接地。電晶體S3具有第一端、第二端和控制端，其中，第二端接地。電晶體S4具有第一端、第二端和控制端，其中，第一端係耦接至電晶體S3的第一端並形成第二開關節點SW2，第二端提供輸出電壓VOUT。電感器L係耦接在開關節點SW1與SW2之間。輸出電容器COUT係耦接在電晶體S4的第二端和地之間。電晶體S1至S4可以是任何可控半導體開關裝置，例如金屬氧化物半導體場效應電晶體(MOSFET)、絕緣閘雙極電晶體(IGBT)等。
電流取樣電路201取樣流過電感器L的電流，產生電 流取樣信號ISENSE。上述取樣可以透過取樣電阻器、取樣放大器、電流互感器或電流鏡等方式來實現。而且，電流取樣電路201也可以透過取樣流過各電晶體(例如，電晶體S4)的電流來估算流過電感器L的電流並獲取電流取樣信號ISENSE。回饋電路202具有輸入端和輸出端，其中，輸入端係耦接至電晶體S4的第二端以接收輸出電壓VOUT，回饋電路202取樣輸出電壓VOUT，在輸出端產生代表輸出電壓VOUT的回饋信號FB。
誤差放大器EA具有同相輸入端、反相輸入端和輸出端，其中，同相輸入端接收參考信號VREF，反相輸入端係耦接至回饋電路202的輸出端。誤差放大器EA基於參考信號VREF和回饋信號FB，在輸出端產生補償信號COMP。一般而言，在誤差放大器EA的輸出端與參考地之間設置有類似圖2中所示的由電阻器與電容器組成的補償網路。雖然圖2所示實施例採用了誤差放大器EA，但本領域技術人員可知，其他合適的類比或者數位電路也同樣適用，只要其能實現誤差放大功能即可。
第一分壓電路209係耦接至第一開關節點SW1，對第一開關節點SW1的電壓進行分壓，產生第一分壓信號SW1_div。第一濾波電路210係耦接至第一分壓電路209，對第一分壓信號SW1_div進行濾波，產生具有類似三角波形狀的第一斜坡信號SW1_ramp。第二濾波電路211係耦接至第一濾波電路210，對第一斜坡信號SW1_ramp進行進一步濾波，產生具有基本穩定電平的第 一平均信號SW1_avg。
相類似地，第二分壓電路212係耦接至第二開關節點SW2，對第二開關節點SW2的電壓進行分壓，產生第二分壓信號SW2_div。第三濾波電路213係耦接至第二分壓電路212，對第二分壓信號SW2_div進行濾波，產生具有類似三角波形狀的第二斜坡信號SW2_ramp。第四濾波電路214係耦接至第三濾波電路213，對第二斜坡信號SW2_ramp進行進一步濾波，產生具有基本穩定電平的第二平均信號SW2_avg。
自圖3A和3B所示的實施例可以看出，分壓電路209和212可以採用電阻分壓器來實現，而濾波電路210、211、213、214可以由RC濾波電路所組成，只需根據需要調整其中的電阻值與電容值即可。此外，分壓電路209和212並非必需，而可以根據實際應用情況被省略。
比較器COM1具有第一輸入端、第二輸入端、第三輸入端、第四輸入端、第五輸入端、第六輸入端和輸出端，其中，第一輸入端係耦接至誤差放大器EA的輸出端以接收補償信號COMP，第二輸入端係耦接至電流取樣電路201的輸出端以接收電流取樣信號ISENSE，第三輸入端係耦接至第二濾波電路211以接收第一平均信號SW1_avg，第四輸入端係耦接至第一濾波電路210以接收第一斜坡信號SW1_ramp，第五輸入端係耦接至第三濾波電路213以接收第二斜坡信號SW2_ramp，第六輸入端係耦接至第四濾波電路214以接收第二平均信號SW2_avg。 比較器COM1將電流取樣信號ISENSE同第一斜坡信號SW1_ramp、第二平均信號SW2_avg之和(ISENSE+SW1_ramp+SW2_avg)與補償信號COMP同第一平均信號SW1_avg、第二斜坡信號SW2_ramp之和(COMP+SW1_avg+SW2_ramp)進行比較，在輸出端產生比較信號SET。為了簡化之後的敍述，比較器COM1可以被視為將電流取樣信號ISENSE與等效斜坡信號RAMP之和同補償信號COMP比較，其中：RAMP=SW1_ramg-SW1_avg+SW2_avg-SW2_ramp (1)顯而易見地，比較器COM1可由其他能實現比較功能的類比或者數位電路所替代。
第一導通時間控制電路203具有輸入端和輸出端，其中，輸入端係耦接至比較器COM1的輸出端。第一導通時間控制電路203基於比較信號SET，將電晶體S1在一個開關週期內的導通時間與第一時間閾值Ton1進行比較，在輸出端產生第一導通時間控制信號COT1。在一個實施例中，第一時間閾值Ton1與輸出電壓VOUT成正比，且與輸入電壓VIN成反比，可以表示為： 其中，Tperiod代表期望獲得的開關週期。
第二導通時間控制電路206具有輸入端和輸出端，其中，輸入端係耦接至比較器COM1的輸出端。第二導通時間控制電路206基於比較信號SET，將電晶體S3在一個開關週期內的導通時間與第二時間閾值Ton2進行比較，在輸出端產生第二導通時間控制信號COT。在一個實施例中，第二時間閾值Ton2與輸出電壓VOUT與輸入電壓VIN之差成正比，且與輸出電壓VOUT成反比，可以表示為；
第一邏輯電路204具有第一輸入端、第二輸入端和輸出端，其中，第一輸入端係耦接至比較器COM1的輸出端，第二輸入端係耦接至第一導通時間控制電路203的輸出端。第一邏輯電路204基於比較信號SET和第一導通時間控制信號COT1，在輸出端產生第一控制信號CTRL1。在一個實施例中，第一邏輯電路204包括如圖2所示的RS觸發器FF1。
第二邏輯電路207具有第一輸入端、第二輸入端和輸出端，其中，第一輸入端係耦接至比較器COM1的輸出端，第二輸入端係耦接至第二導通時間控制電路206的輸出端。第二邏輯電路207基於比較信號SET和第二導通時間控制信號COT2，在輸出端產生第二控制信號CTRL2。在一個實施例中，第二邏輯電路207包括如圖2 所示的RS觸發器FF2。
第一驅動電路205係耦接至第一邏輯電路204的輸出端，基於第一控制信號CTRL1而產生驅動信號DRV1和DRV2以分別控制電晶體S1和S2。一般而言，驅動信號DRV1與DRV2互補。為了避免電晶體S1和S2直通，第一驅動電路205通常包括死區時間控制電路，以在驅動信號DRV1與DRV2之間引入死區時間。
第二驅動電路208係耦接至第二邏輯電路207的輸出端，基於第二控制信號CTRL2而產生驅動信號DRV3和DRV4以分別控制電晶體S3和S4。一般而言，驅動信號DRV3與DRV4互補。與第一驅動電路205類似，第二驅動電路208通常也包括死區時間控制電路，以在驅動信號DRV3與DRV4之間引入死區時間。
根據圖2可知，當電流取樣信號ISENSE與等效斜坡信號RAMP之和減小至小於補償信號COMP時，觸發器FF1和FF2均被置位(set)。電晶體S1、S3導通，而電晶體S2、S4關斷。當電晶體S1的導通時間達到第一時間閾值Ton1，觸發器FF1被復位(reset)，以關斷電晶體S1並導通電晶體S2。類似地，當電晶體S3的導通時間達到第二時間閾值Ton2，觸發器FF2被復位，以關斷電晶體S3並導通電晶體S4。以上過程不斷重複，從而實現對輸出電壓VOUT的調整。
當輸出電壓VOUT小於輸入電壓VIN時，根據等式(3)可知，此時第二時間閾值Ton2小於零。在第二導通 時間控制電路206的作用下，電晶體S3的導通時間等於零，也是是說，由於觸發器FF2為復位優先，電晶體S3根本無法導通而保持關斷。此時，電晶體S3恆斷，而電晶體S4恆通，電晶體S1和S2受第一導通時間控制電路203調整，升降壓變換器200操作於降壓模式。
當輸出電壓VOUT大於輸入電壓VIN時，根據等式(2)可知，此時第一時間閾值Ton1大於Tperiod。而由圖2可以看出，升降壓變換器200的實際開關週期Ts與回饋信號FB有關，由比較信號SET來決定。若第一時間閾值Ton1大於實際開關週期Ts，在第一導通時間控制電路203的作用下，電晶體S1的導通時間將等於開關週期Ts，也是是說，由於電晶體S1的導通時間無法到達第一時間閾值Ton1，電晶體S1將不會關斷而保持導通。此時，電晶體S1恆通，而電晶體S2恆斷，電晶體S3和S4受第二導通時間控制電路206調整，升降壓變換器200操作於升壓模式。
以下結合圖4對升降壓變換器200的操作狀態作進一步描述。如圖4所示，升降壓變換器200可以操作於7個狀態，分別為降壓狀態1-2、升壓狀態1-2、以及升降壓狀態1-3。
當(ISENSE+RAMP)減小至小於補償信號COMP時，若第二時間閾值Ton2小於或等於零，變換器進入降壓狀態1，電晶體S1、S4導通，電晶體S2、S3關斷。同時，開始對電晶體S1的導通時間進行計時。若電晶體S1 的導通時間達到第一時間閾值Ton1，變換器進入降壓狀態2，電晶體S2、S4導通，而電晶體S1、S3關斷。
當(ISENSE+RAMP)減小至小於補償信號COMP時，若第一時間閾值Ton1大於或等於實際開關週期Ts，變換器進入升壓狀態1，電晶體S1、S3導通，電晶體S2、S4關斷。同時，開始對電晶體S3的導通時間進行計時。若該導通時間達到第二時間閾值Ton2，變換器進入升壓狀態2，電晶體S1、S4導通，而電晶體S2、S3關斷。
當(ISENSE+RAMP)減小至小於補償信號COMP時，若第一時間閾值Ton1小於實際開關週期Ts且第二時間閾值Ton2大於零，變換器進入升降壓狀態1，電晶體S1、S3導通，電晶體S2、S4關斷。同時，開始對電晶體S1和S3的導通時間進行計時。當電晶體S3的導通時間達到第二時間閾值Ton2，變換器進入升降壓狀態2，電晶體S1、S4導通，而電晶體S2、S3關斷。當電晶體S1的導通時間達到第一時間閾值Ton1，變換器進入升降壓狀態3，電晶體S2、S4導通，而電晶體S1、S3關斷。
圖2所示的實施例基於電晶體S1和S3的導通時間和對應時間閾值之間的比較控制電晶體S1至S4，實現了升降壓變換器在降壓和升壓模式之間的自動、平滑轉換。在等效斜坡信號RAMP的作用下，系統的可靠性也得到增強。
在實際應用中，為了確保變換器在輸入電壓VIN與 輸出電壓VOUT接近時的穩定操作，可以在前述等式(3)所示第二時間閾值Ton2上疊加一偏置，使變換器在輸出電壓VOUT略低於輸入電壓VIN的情況下操作於升降壓模式。此時的第二時間閾值Ton2可以表示為： 偏置值OFFSET可以根據應用場合取值，例如等於10%。
另一種可以採用的解決方案是按照VIN和VOUT的電壓來區分操作模式。例如，在輸入電壓VIN大於125%*VOUT時，停止將比較信號SET提供至第二邏輯電路207的第一輸入端，使變換器操作在降壓模式，而在輸出電壓VOUT大於120%*VIN時，遮罩第一導通時間控制電路203輸出的第一導通時間控制信號COT1，使變換器操作在升壓模式。其餘情況，則使變換器操作在升降壓模式。
圖5A至5C為根據本發明實施例的圖2所示斜坡產生電路在不同操作模式下的波形圖。如圖5A所示，在降壓模式下，電晶體S3恆定關斷而電晶體S4恆定導通。此時第二開關節點SW2的電壓基本等於輸出電壓VOUT，導致第二斜坡信號SW2_ramp與第二平均信號SW2_avg彼此相等。等效斜坡信號RAMP由第一斜坡信號SW1_ramp與第一平均信號SW1_avg決定，可以表示為： RAMP=SW1_ramp-SW1_avg (5)
在升壓模式下，如圖5B所示，電晶體S1恆定導通而電晶體S2恆定關斷。此時第一開關節點SW1的電壓基本等於輸入電壓VIN，導致第一斜坡信號SW1_ramp與第一平均信號SW1_avg彼此相等。等效斜坡信號RAMP由第二斜坡信號SW2_ramp與第二平均信號SW2_avg決定，可以表示為：RAMP=SW2_avg-SW2_ramp (6)
斜坡產生電路在升降壓模式下的波形如圖5C所示，等效斜坡信號RAMP在升降壓狀態1(S1、S3導通，S2、S4關斷)上升，在升降壓狀態2(S1、S4導通，S2、S3關斷)基本不變，在升降壓狀態3(S2、S4導通，S1、S3關斷)下降。由於升降壓模式下輸入電壓VIN與輸出電壓VOUT相近，電流取樣信號ISENSE的紋波相對較小。因而只有在升降壓狀態3，(ISENSE+RAMP)才有可能下降至小於補償信號COMP，使得變換器進入下一個開關週期。這有效地確保了變換器在升降壓模式下的穩定操作。
特別地，從圖5A至5C可以看出，等效斜坡信號RAMP很好地類比了電感電流的走向，從而能有效消除恆定導通時間控制中潛在的次諧波振盪問題。
圖6為根據本發明實施例的圖2所示升降壓變換器200的操作流程圖，包括步驟S601至S611。
在步驟S601，取樣輸出電壓VOUT，產生回饋信號FB。
在步驟S602，基於參考信號VREF和回饋信號FB，產生補償信號COMP。
在步驟S603，取樣流過電感器L的電流，產生電流取樣信號ISENSE。
在步驟S604，對第一開關節點SW1的電壓進行分壓與濾波，產生第一斜坡信號SW1_ramp和第一平均信號SW1_avg。
在步驟S605，對第二開關節點SW2的電壓進行分壓與濾波，產生第二斜坡信號SW2_ramp和第二平均信號SW2_avg。
在步驟S606，將電流取樣信號ISENSE與等效斜坡信號RAMP之和同補償信號COMP進行比較，當(ISENSE+RAMP)減小至小於補償信號COMP，進入步驟S607，否則繼續等待。
在步驟S607，導通電晶體S1、S3，並關斷電晶體S2、S4。
在步驟S608，檢測電晶體S1的導通時間是否達到第一時間閾值Ton1。若是，則進入步驟S609，否則繼續等待。
在步驟S609，關斷電晶體S1並導通電晶體S2。
在步驟S610，檢測電晶體S3的導通時間是否達到第二時間閾值Ton2。若是，則進入步驟S611，否則繼續等待。
在步驟S611，關斷電晶體S3並導通電晶體S4。
在圖2所示的實施例中，比較信號SET基於電流取樣信號ISENSE、補償信號COMP與等效斜坡信號RAMP產生，但這並非用來限制本發明。如圖7所示，比較信號SET也可以由回饋信號FB與等效斜坡信號RAMP之和同參考信號VREF直接比較而產生。
為了消除斜坡補償引起的直流誤差，圖8所示的實施例在圖7的基礎上引入誤差校正環節。圖8中的比較器COM3與圖7所示比較器COM2相比，進一步設置了兩個輸入端，一個係耦接至誤差放大器EA以接收補償信號COMP，另一個接收偏置信號Voffset。比較器COM3將回饋信號FB同偏置信號Voffset、第一斜坡信號SW1_ramp、第二平均信號SW2_avg之和與參考信號VREF同補償信號COMP、第一平均信號SW1_avg、第二斜坡信號SW2_ramp之和進行比較，以產生比較信號SET。
雖然已參照幾個典型實施例描述了本發明，但應當理解，所用的術語是說明和示例性、而非限制性的術語。由於本發明能夠以多種形式具體實施而不脫離發明的精神或實質，所以應當理解，上述實施例不限於任何前述的細節，而應在隨附申請專利範圍所限定的精神和範圍內廣泛 地解釋，因此落入申請專利範圍或其等效範圍內的全部變化和改型都應為隨附申請專利範圍所涵蓋。

Claims (10)

  1. 一種升降壓變換器的控制方法，其中，該升降壓變換器包括耦接在輸入電壓與第一開關節點之間的第一電晶體、耦接在第一開關節點與參考地之間的第二電晶體、耦接在第二開關節點與參考地之間的第三電晶體、耦接在第二開關節點與輸出電壓之間的第四電晶體、以及耦接在第一開關節點與第二開關節點之間的電感器，該控制方法包括：對第一開關節點的電壓進行濾波，產生第一斜坡信號；對第一斜坡信號進行進一步濾波，產生第一平均信號；對第二開關節點的電壓進行濾波，產生第二斜坡信號；對第二斜坡信號進行進一步濾波，產生第二平均信號；基於代表輸出電壓的回饋信號、參考信號、第一斜坡信號、第一平均信號、第二斜坡信號和第二平均信號產生比較信號，以導通第一和第三電晶體並關斷第二和第四電晶體；檢測第一電晶體的導通時間是否達到第一時間閾值，當第一電晶體的導通時間達到第一時間閾值，關斷第一電晶體並導通第二電晶體；以及檢測第三電晶體的導通時間是否達到第二時間閾值， 當第三電晶體的導通時間達到第二時間閾值，關斷第三電晶體並導通第四電晶體。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的控制方法，其中，第一時間閾值與輸出電壓成正比，且與輸入電壓成反比，第二時間閾值與輸出電壓與輸入電壓之差成正比，且與輸出電壓成反比。
  3. 如申請專利範圍第2項所述的控制方法，還包括：將一偏置值疊加至第二時間閾值。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的控制方法，其中，該基於代表輸出電壓的回饋信號、參考信號、第一斜坡信號、第一平均信號、第二斜坡信號和第二平均信號產生比較信號，以導通第一和第三電晶體並關斷第二和第四電晶體包括：基於參考信號和回饋信號，產生補償信號；取樣流過電感器的電流，產生電流取樣信號；將電流取樣信號同第一斜坡信號、第二平均信號之和與補償信號同第一平均信號、第二斜坡信號之和進行比較，以產生比較信號，並在電流取樣信號同第一斜坡信號、第二平均信號之和小於補償信號同第一平均信號、第二斜坡信號之和時，導通第一和第三電晶體並關斷第二和第四電晶體。
  5. 如申請專利範圍第1項所述的控制方法，其中，該基於代表輸出電壓的回饋信號、參考信號、第一斜坡信 號、第一平均信號、第二斜坡信號和第二平均信號產生比較信號，以導通第一和第三電晶體並關斷第二和第四電晶體包括：將回饋信號同第一斜坡信號、第二平均信號之和與參考信號同第一平均信號、第二斜坡信號之和進行比較，以產生比較信號，並在回饋信號同第一斜坡信號、第二平均信號之和小於參考信號同第一平均信號、第二斜坡信號之和時，透過比較信號來導通第一和第三電晶體並關斷第二和第四電晶體。
  6. 一種升降壓變換器的控制器，其中，該升降壓變換器包括耦接在輸入電壓與第一開關節點之間的第一電晶體、耦接在第一開關節點與參考地之間的第二電晶體、耦接在第二開關節點與參考地之間的第三電晶體、耦接在第二開關節點與輸出電壓之間的第四電晶體、以及耦接在第一開關節點與第二開關節點之間的電感器，該控制器包括：第一分壓電路，係耦接至第一開關節點，對第一開關節點的電壓進行分壓，產生第一分壓信號；第一濾波電路，係耦接至第一分壓電路，對第一分壓信號進行濾波，產生第一斜坡信號；第二濾波電路，係耦接至第一濾波電路，對第一斜坡信號進行濾波，產生第一平均信號；第二分壓電路，係耦接至第二開關節點，對第二開關節點的電壓進行分壓，產生第二分壓信號； 第三濾波電路，係耦接至第二分壓電路，對第二分壓信號進行濾波，產生第二斜坡信號；第四濾波電路，係耦接至第三濾波電路，對第二斜坡信號進行濾波，產生第二平均信號；比較電路，係耦接至第一至第四濾波電路，基於第一斜坡信號、第一平均信號、第二斜坡信號、第二平均信號、代表輸出電壓的回饋信號、以及參考信號，產生比較信號；第一導通時間控制電路，係耦接至比較電路，基於比較信號，將第一電晶體在一個開關週期內的導通時間與第一時間閾值進行比較，產生第一導通時間控制信號；第二導通時間控制電路，係耦接至比較電路，基於比較信號，將第三電晶體在一個開關週期內的導通時間與第二時間閾值進行比較，產生第二導通時間控制信號；第一邏輯電路，係耦接至比較電路和第一導通時間控制電路，基於比較信號和第一導通時間控制信號，產生第一控制信號；第二邏輯電路，係耦接至比較電路和第二導通時間控制電路，基於比較信號和第二導通時間控制信號，產生第二控制信號；第一驅動電路，係耦接至第一邏輯電路，基於第一控制信號產生第一驅動信號和第二驅動信號以控制第一電晶體和第二電晶體；以及第二驅動電路，係耦接至第二邏輯電路，基於第二控 制信號產生第三驅動信號和第四驅動信號以控制第三電晶體和第四電晶體。
  7. 如申請專利範圍第6項所述的控制器，其中，第一時間閾值與輸出電壓成正比，且與輸入電壓成反比，第二時間閾值與輸出電壓與輸入電壓之差成正比，且與輸出電壓成反比。
  8. 如申請專利範圍第6項所述的控制器，還包括：誤差放大電路，具有第一輸入端、第二輸入端和輸出端，其中，第一輸入端接收參考信號，第二輸入端接收回饋信號，誤差放大電路基於參考信號和回饋信號，在輸出端產生補償信號；其中比較電路，具有第一輸入端、第二輸入端、第三輸入端、第四輸入端、第五輸入端、第六輸入端和輸出端，其中，第一輸入端係耦接至誤差放大電路的輸出端以接收補償信號，第二輸入端接收代表流過電感器的電流的電流取樣信號，第三輸入端係耦接至第二濾波電路以接收第一平均信號，第四輸入端耦接至第一濾波電路以接收第一斜坡信號，第五輸入端係耦接至第三濾波電路以接收第二斜坡信號，第六輸入端係耦接至第四濾波電路以接收第二平均信號，比較電路將電流取樣信號同第一斜坡信號、第二平均信號之和與補償信號同第一平均信號、第二斜坡信號之和進行比較，在輸出端產生比較信號。
  9. 如申請專利範圍第6項所述的控制器，其中，比較電路具有第一輸入端、第二輸入端、第三輸入端、第四 輸入端、第五輸入端、第六輸入端和輸出端，其中，第一輸入端接收參考信號，第二輸入端接收代表輸出電壓的回饋信號，第三輸入端係耦接至第二濾波電路以接收第一平均信號，第四輸入端係耦接至第一濾波電路以接收第一斜坡信號，第五輸入端係耦接至第三濾波電路以接收第二斜坡信號，第六輸入端係耦接至第四濾波電路以接收第二平均信號，比較電路將回饋信號同第一斜坡信號、第二平均信號之和與參考信號同第一平均信號、第二斜坡信號之和進行比較，在輸出端產生比較信號。
  10. 一種升降壓變換器，包括：第一電晶體，具有第一端、第二端和控制端，其中，第一端接收輸入電壓；第二電晶體，具有第一端、第二端和控制端，其中，第一端耦接至第一電晶體的第二端並形成第一開關節點，第二端接參考地；第三電晶體，具有第一端、第二端和控制端，其中，第二端係耦接至參考地；第四電晶體，具有第一端、第二端和控制端，其中，第一端係耦接至第三電晶體的第一端並形成第二開關節點，第二端提供輸出電壓；電感器，係耦接在第一開關節點與第二開關節點之間；輸出電容器，係耦接在第四電晶體的第二端與參考地之間； 回饋電路，具有輸入端和輸出端，其中，輸入端係耦接至第四電晶體的第二端以接收輸出電壓，回饋電路基於輸出電壓，在輸出端產生代表輸出電壓的回饋信號；以及如申請專利範圍第6至9項中任一項所述的控制器。
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