TWI628904B - 降升壓型電壓轉換裝置及其控制器與控制方法 - Google Patents

Abstract

降升壓型電壓轉換裝置及其控制器與控制方法。控制器包括磁滯視窗產生電路以及磁滯比較電路。磁滯視窗產生電路依據降升壓型電壓轉換裝置的輸出電壓與參考電壓的比較結果來產生多個視窗邊界訊號，並形成不重疊的第一視窗及第二視窗。磁滯比較電路接收電感電流資訊，依據判斷電感電流資訊落於第一視窗或第二視窗以產生升壓控制訊號以及降壓控制訊號。其中，降升壓型電壓轉換裝置依據升壓控制訊號以及降壓控制訊號以操作於降壓模式或升壓模式。

Description

降升壓型電壓轉換裝置及其控制器與控制方法

本發明是有關於一種降升壓型電壓轉換裝置的控制器及控制方法，且特別是有關於一種磁滯型的降升壓型電壓轉換裝置的控制器及控制方法。

在現今的電子產品中，降升壓型電壓轉換裝置適合使用於電池應用，並配合電子產品所使用的電池(例如鋰離子電池)以作為電能的來源。

在習知的技術領域中，降升壓型電壓轉換裝置的切換方法，常使用降、升、或升降壓三種模式來進行切換，需要複雜的控制電路來進行相關切換動作的操控。當輸入電壓接近輸出電壓的時候，經常會造成比較高的開關切換損失，所以此時通常是轉換效率最低的時候。另外，在透過一般常用的調變機制，如：脈波寬度調變、脈波頻率調變，只能在一定的設定負載範圍內才可 達到較佳的轉換效率，在設定範圍外的效率明顯下降，如脈波寬度調變之輕載效率較差，而脈波頻率調變之重載效率較差。

值得注意的，當輸入電壓接近輸出電壓的時候，如何使電壓轉換裝置平順的從降(或升)壓模式轉換成升(或降)壓模式，一直是用於降升壓型電壓轉換裝置的控制方法的重要課題。

本發明提供一種降升壓型電壓轉換裝置及其控制器與控制方法。可有效提升電壓轉換的效率。

本發明的控制電路適用於降升壓型電壓轉換裝置。控制器包括磁滯視窗產生電路以及磁滯比較電路。磁滯視窗產生電路耦接降升壓型電壓轉換裝置的輸出端，依據降升壓型電壓轉換裝置的輸出電壓與預設的參考電壓的比較結果來產生第一視窗邊界訊號、第二視窗邊界訊號以及第三視窗邊界訊號，其中，第一視窗邊界訊號與第二視窗邊界訊號間形成第一視窗，第二視窗邊界訊號與第三視窗邊界訊號間形成第二視窗，第一視窗與第二視窗不相重疊。磁滯比較電路耦接磁滯視窗產生電路，接收降升壓型電壓轉換裝置的電感電流資訊，依據判斷電感電流資訊落於第一視窗或第二視窗以產生升壓控制訊號以及降壓控制訊號。其中，降升壓型電壓轉換裝置依據升壓控制訊號以及降壓控制訊號以操作於降壓模式或升壓模式。

在本發明的一實施例中，上述的磁滯視窗產生電路並依 據輸出電壓與該參考電壓的差值來調整第一視窗邊界訊號、第二視窗邊界訊號以及第三視窗邊界訊號的大小。

在本發明的一實施例中，上述的磁滯視窗產生電路包括電流源、電阻串、運算放大器以及電晶體。電流源，產生一參考電流。電阻串的第一端耦接電流源以接收參考電流。運算放大器的第一輸入端耦接至電阻串的第二端，運算放大器的第二輸入端接收比較結果。電晶體串接在電阻串的第二端以及參考接地端間，電晶體的控制端耦接運算放大器的輸出端。其中，電阻串的第二端產生第三視窗邊界訊號，電阻串第一、二端間的多個端點分別產生第一視窗邊界訊號以及第二視窗邊界訊號。

在本發明的一實施例中，上述的磁滯比較電路包括比較電路以及邏輯運算電路。比較電路接收第一視窗邊界訊號、第二視窗邊界訊號、第三視窗邊界訊號以及電感電流資訊，使第一視窗邊界訊號、第二視窗邊界訊號、第三視窗邊界訊號與電感電流資訊進行比較以分別產生第一比較訊號、第二比較訊號以及第三比較訊號。邏輯運算電路耦接比較電路，依據第一比較訊號、第二比較訊號以及第三比較訊號以判斷電感電流資訊落於第一視窗或第二視窗，並在電感電流資訊落於第一視窗時致能降壓控制訊號，在電感電流資訊落於第二視窗時致能升壓控制訊號。

本發明的降升壓型電壓轉換裝置包括第一開關、電感、第二開關、第三開關、第四開關以及如前所述的控制器。第一開關的第一端接收輸入電壓，受控於第一控制訊號。電感的第一端 耦接第一開關的第二端。第二開關耦接在電感的第一端與參考接地端間，受控於第二控制訊號。第三開關耦接在電感的第二端與參考接地端間，受控於第三控制訊號。第四開關耦接在電感的第二端與降升壓型電壓轉換裝置的輸出端間，受控於第四控制訊號。控制器耦接第一開關、第二開關、第三開關以及第四開關，依據升壓控制訊號以及降壓控制訊號以提供第一控制訊號、第二控制訊號、第三控制訊號以及第四控制訊號使降升壓型電壓轉換裝置操作於降壓模式或升壓模式。

本發明的降升壓型電壓轉換裝置的控制方法包括：比較降升壓型電壓轉換裝置的輸出電壓與預設的參考電壓來產生比較結果；依據比較結果產生第一視窗邊界訊號、第二視窗邊界訊號以及第三視窗邊界訊號，其中第一視窗邊界訊號與第二視窗邊界訊號間形成第一視窗，第二視窗邊界訊號與第三視窗邊界訊號間形成第二視窗，第一視窗與第二視窗不相重疊；偵測降升壓型電壓轉換裝置的電感電流資訊；判斷電感電流資訊落於第一視窗或第二視窗以產生升壓控制訊號以及降壓控制訊號；以及，依據升壓控制訊號以及降壓控制訊號使降升壓型電壓轉換裝置操作於降壓模式或升壓模式。

基於上述，本發明的控制器透過比較輸出電壓與預設的參考電壓間的關係來設定不相重疊的兩個視窗，並依據判斷電感電流資訊落於第一視窗或第二視窗來決定使降升壓型電壓轉換裝置操作於升壓模式、降壓模式或是初始化模式中。本發明的控制 器沒有比較降升壓型電壓轉換裝置的輸入電壓及輸出電壓的機制，且透過磁滯方式來決定切換動作，不需要額外的電路來決定切換的機制，達到平滑切換的目的。此外，本發明的控制器可依據降升壓型電壓轉換裝置的輸出電壓的變化，來降低降升壓型電壓轉換裝置的開關切換頻率，有效提升電壓轉換的效率。

為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

100、700‧‧‧降升壓型電壓轉換裝置

101、701‧‧‧降升壓型電壓轉換電路

110、710‧‧‧控制電路

102、730‧‧‧補償電路

111、500‧‧‧磁滯視窗產生電路

112、600‧‧‧磁滯比較電路

VIT、VIM、VIB‧‧‧視窗邊界訊號

M1-M4‧‧‧電晶體

SW1-SW4‧‧‧開關

L‧‧‧電感

R2、R3、RLD、R51、R52、R71‧‧‧電阻

C1‧‧‧電容

VIN‧‧‧輸入電壓

VOUT‧‧‧輸出電壓

CS1-CS4‧‧‧控制訊號

OT‧‧‧輸出端

GND‧‧‧參考接地端

VC‧‧‧比較結果

VFB‧‧‧分壓電壓

VREF‧‧‧參考電壓

VS‧‧‧電感電流資訊

ILD‧‧‧負載電流

W1‧‧‧第一視窗

W2‧‧‧第二視窗

P1‧‧‧初始化狀態

P2‧‧‧降壓切換狀態

P3‧‧‧升壓切換狀態

VBUCK‧‧‧降壓控制訊號

VBOOST‧‧‧升壓控制訊號

TVOUT‧‧‧目標輸出電壓

T1、T2‧‧‧時間點

510‧‧‧電流源

520‧‧‧電阻串

M51‧‧‧電晶體

OP1‧‧‧運算放大器

VDD‧‧‧電源電壓

610‧‧‧比較電路

620‧‧‧邏輯運算電路

S1-S3‧‧‧比較訊號

CMP1、CMP2及CMP3‧‧‧比較器

IV1-IV3‧‧‧反向器

SRL1-SRL3‧‧‧閂鎖器

NA1、NA2‧‧‧反及閘

NOR1、NOR2‧‧‧反或閘

740‧‧‧電流偵測電路

730‧‧‧補償電路

720‧‧‧能帶隙電壓產生器

731‧‧‧誤差放大器

732‧‧‧電容倍增器

S810-S850‧‧‧降升壓型電壓轉換裝置的控制步驟

圖1繪示本發明一實施例的降升壓型電壓轉換裝置的示意圖。

圖2A-圖2C繪示本發明實施例的降升壓型電壓轉換裝置100操作在不同狀態的降升壓型電壓轉換電路101的等效電路圖。

圖3A以及圖3B分別繪示本發明實施例的不同模式下的電感電流資訊的波形圖。

圖4繪示本發明實施例的輸入電壓及視窗變化關係的動作波形圖。

圖5繪示本發明實施例的磁滯視窗產生電路的一實施方式的電路圖。

圖6繪示本發明實施例的磁滯比較電路的一實施方式的電路圖。

圖7繪示本發明另一實施例的降升壓型電壓轉換裝置的示意 圖。

圖8繪示本發明實施例的降升壓型電壓轉換裝置的控制方法的流程圖。

請參照圖1，圖1繪示本發明一實施例的降升壓型電壓轉換裝置的示意圖。降升壓型電壓轉換裝置100包括降升壓型電壓轉換電路101、控制電路110以及補償電路102。降升壓型電壓轉換電路101包括電晶體M1-M4所分別建構的開關SW1-SW4、電感L、以及電容C1。其中，開關SW1的第一端接收輸入電壓VIN，開關SW1受控於控制訊號CS1，開關SW1的第二端耦接至電感L的第一端。開關SW2耦接於電感L的第一端與參考接地端GND間，並受控於控制訊號CS2。開關SW3則耦接在電感L的第二端與參考接地端GND間，受控於控制訊號CS3。並且，開關SW4耦接在電感L的第二端與降升壓型電壓轉換裝置100的輸出端OT間，受控於控制訊號CS4。電容C1接於輸出端OT及參考接地端GND間。降升壓型電壓轉換裝置100的輸出端OT產生輸出電壓VOUT，輸出電壓VOUT用以驅動負載RLD。

在本實施例中，控制電路110耦接至降升壓型電壓轉換電路101以及補償電路102。控制電路110產生控制訊號CS1-CS4以分別控制降升壓型電壓轉換電路101中的開關SW1-SW4的導通及斷開動作。控制電路110包括磁滯視窗產生電路111以及磁滯 比較電路112。磁滯視窗產生電路111依據降升壓型電壓轉換裝置100的輸出電壓VOUT與預設的參考電壓VREF的比較結果VC來產生多個視窗邊界訊號VIT、VIM以及VIB。其中，視窗邊界訊號VIT與視窗邊界訊號VIM間形成第一視窗，視窗邊界訊號VIM與視窗邊界訊號VIB間形成第二視窗。視窗邊界訊號VIT、VIM以及VIB的大小關係為視窗邊界訊號VIT>視窗邊界訊號VIM>視窗邊界訊號VIB，因此，第一視窗與第二視窗不相重疊。並且，第一視窗的大小以及第二視窗的大小沒有特定的限制。其中，在本發明一實施例中，第一視窗的大小以及第二視窗的大小可以固定不變，而在本發明其它實施例中，第一視窗的大小以及第二視窗的大小則可以進行調整，並藉以改變切換頻率。

降升壓型電壓轉換電路101為直流-直流電壓轉換電路。其中的輸入電壓VIN可以為來自於電池(或其他電源供應器)的直流電壓，輸出電壓VOUT則可以為提供至任一電子裝置的直流電壓。而值得注意的是，本發明實施例的降升壓型電壓轉換裝置100用以提供具有穩定電壓值的輸出電壓VOUT。

在本實施例中，比較結果VC由補償電路102所提供。補償電路102接收由電阻R2、R3所形成的分壓電路產生的分壓電壓VFB來與預設的參考電壓VREF進行比較，並藉以產生比較結果VC。值得注意的，在本發明其他實施例中，電阻R2、R3所形成的分壓電路未必是必要的。補償電路102可直接針對輸出電壓VOUT以及參考電壓VREF進行比較，並藉以產生比較結果VC。

在另一方面，磁滯比較電路112耦接磁滯視窗產生電路111。磁滯比較電路112接收視窗邊界訊號VIT、VIM以及VIB，並接收降升壓型電壓轉換裝置100的電感電流資訊VS。其中，電感電流資訊VS可透過偵測流經電感L或開關SW1-SW4的電流值大小來獲得。

磁滯比較電路112依據判斷電感電流資訊VS落於第一視窗或第二視窗來產生升壓控制訊號以及降壓控制訊號，並依據升壓控制訊號以及降壓控制訊號來產生控制訊號CS1-CS4。其中，磁滯比較電路112可依據判斷電感電流資訊VS落於第一視窗或第二視窗來控制使降升壓型電壓轉換裝置100操作在降壓模式或升壓模式。在本實施例中，當磁滯比較電路112判斷出電感電流資訊VS落於第一視窗中時，使降升壓型電壓轉換裝置100操作在降壓模式，相對的，當磁滯比較電路112判斷出電感電流資訊VS落於第二視窗中時，使降升壓型電壓轉換裝置100操作在升壓模式。

值得一提的，當降升壓型電壓轉換裝置100操作在降壓模式時，磁滯比較電路112透過所產生的控制訊號CS1-CS4來使降升壓型電壓轉換裝置100交錯操作於初始化狀態及降壓切換狀態。以下請同步參照圖1及圖2A-圖2C，其中，圖2A-圖2C繪示本發明實施例的降升壓型電壓轉換裝置100操作在不同狀態的等效電路圖。當在初始化狀態時，開關SW1及SW4分別依據控制訊號CS1及CS4被導通，而開關SW2及SW3分別依據控制訊號CS2及CS3被切斷，等效電路如圖2A所示。由圖2A可以得知， 在初始化狀態下，輸入電壓VIN透過電感L直接連接至輸出端OT，在此同時，降升壓型電壓轉換裝置100的動作會依據輸入電壓VIN及輸出電壓VOUT的電壓值的大小關係來進行調整。

進一步來說明，在初始化狀態下，流經電感L的電感電流的值i_L(t)及其改變率di_L(t)/dt可以分別表示為以下的數學式(1)及(2)：

其中，寄生電壓VPAR為輸入電壓VIN與輸出端OT間寄生電阻所產生的電壓降的總合，I₀為進入初始化狀態時的起始電流值。在初始化狀態下，若輸入電壓VIN與寄生電壓VPAR差值大於輸出電壓VOUT時，降升壓型電壓轉換裝置100會進行降壓動作以使輸出電壓VOUT可以穩定等於目標電壓。相對的，若輸入電壓VIN與寄生電壓VPAR差值小於輸出電壓VOUT時，降升壓型電壓轉換裝置100會進行升壓動作以使輸出電壓VOUT仍可以穩定等於目標電壓。另外，若輸入電壓VIN與寄生電壓VPAR差值實質上等於輸出電壓VOUT時，電感電流的改變率di_L(t)/dt等於0，且電感電流維持不變，並等於負載電流ILD。此時，降升壓型電壓轉換裝置100的切換頻率等於0，所以切換損耗降至零，且導通損耗也可以降到最低，大幅提升電壓轉換效率。

當在降壓切換狀態時，開關SW2及SW4分別依據控制訊號CS2及CS4被導通，而開關SW1及SW3分別依據控制訊號 CS1及CS3被切斷，等效電路如圖2B所示。此時，在降壓切換狀態下，降升壓型電壓轉換裝置100可對電感L進行放電動作，因此流經電感L的電流值和輸出電壓VOUT都會下降。

在此請特別注意，當降升壓型電壓轉換裝置100操作在降壓模式時所進行的初始化狀態及降壓切換狀態的交錯切換動作間，僅有開關SW1及SW2有發生切換動作，可有效降低開關切換動作所造成的功率切換損失。

在另一方面，當降升壓型電壓轉換裝置100操作在升壓模式時，磁滯比較電路112透過所產生的控制訊號CS1-CS4來使降升壓型電壓轉換裝置100交錯操作於初始化狀態及升壓切換狀態。

當在升壓切換狀態時，開關SW1及SW3分別依據控制訊號CS1及CS3被導通，而開關SW2及SW4分別依據控制訊號CS2及CS4被切斷，等效電路如圖2C所示。此時，在升壓切換狀態下，降升壓型電壓轉換裝置100可對電感L進行充電動作，因此流經電感L的電流值會上升，但此時負載ILD只能由電容C1供電，因此輸出電壓VOUT會下降。

同樣的，在此請特別注意，當降升壓型電壓轉換裝置100操作在升壓模式時所進行的初始化狀態及升壓切換狀態的交錯切換動作間，僅有開關SW3及SW4有發生切換動作，可有效降低開關切換動作所造成的功率切換損失。

以下請參照圖3A以及圖3B，圖3A以及圖3B分別繪示 本發明實施例的不同模式下的電感電流資訊的波形圖。其中，圖3A繪示降升壓型電壓轉換裝置100操作在降壓模式的動作波形。其中，電感電流資訊VS介於視窗邊界訊號VIT及VIM間，表示，電感電流資訊VS落於第一視窗W1，控制器110將操控降升壓型電壓轉換裝置100操作在降壓模式。在此同時，降升壓型電壓轉換裝置100交錯在初始化狀態P1及降壓切換狀態P2間切換，並且，在初始化狀態P1中，電感電流資訊VS會線性上升，並在當電感電流資訊VS觸及視窗邊界訊號VIT時，降升壓型電壓轉換裝置100變更操作於降壓切換狀態P2。在降壓切換狀態P2時，電感電流資訊VS則會線性下降，並在電感電流資訊VS觸及視窗邊界訊號VIM時，降升壓型電壓轉換裝置100變更操作於初始化狀態P1。

值得一提的，本發明實施例中的磁滯比較電路112依據使電感電流資訊VS與視窗邊界訊號VIT、VIM相比較來產生降壓控制訊號VBUCK。其中，磁滯比較電路112在當電感電流資訊VS觸及視窗邊界訊號VIT時，致能降壓控制訊號VBUCK(使降壓控制訊號VBUCK等於高邏輯準位)，並且，在當電感電流資訊VS觸及視窗邊界訊號VIM及電感電流資訊VS觸及視窗邊界訊號VIT間，對降壓控制訊號VBUCK插入多個失效時間DT1(使降壓控制訊號VBUCK等於低邏輯準位)。

圖3B則繪示降升壓型電壓轉換裝置100操作在升壓模式的動作波形。其中，電感電流資訊VS介於視窗邊界訊號VIM及 VIB，表示，電感電流資訊VS落於第二視窗W2，控制器110將操控降升壓型電壓轉換裝置100操作在升壓模式。在此同時，降升壓型電壓轉換裝置100交錯在初始化狀態P1及升壓切換狀態P3間切換，並且，在初始化狀態P1中，電感電流資訊VS會線性下降，並在當電感電流資訊VS觸及視窗邊界訊號VIB時，降升壓型電壓轉換裝置100變更操作於升壓切換狀態P3。在升壓切換狀態P3時，電感電流資訊VS則會線性上升，並在電感電流資訊VS觸及視窗邊界訊號VIM時，降升壓型電壓轉換裝置100變更操作於初始化狀態P1。

值得一提的，本發明實施例中的磁滯比較電路112依據使電感電流資訊VS與視窗邊界訊號VIB、VIM相比較來產生升壓控制訊號VBOOST。其中，磁滯比較電路112在當電感電流資訊VS觸及視窗邊界訊號VIB時，致能升壓控制訊號VBOOST(使升壓控制訊號VBOOST等於高邏輯準位)，並且，在當電感電流資訊VS觸及視窗邊界訊號VIM及電感電流資訊VS觸及視窗邊界訊號VIB間，對升壓控制訊號VBOOST插入多個失效時間DT2(使升壓控制訊號VBOOST等於低邏輯準位)。

依據上述的說明可以得知，磁滯比較電路112可依據升壓控制訊號VBOOST以及降壓控制訊號VBUCK以產生控制訊號CS1-CS4以控制降升壓型電壓轉換電路101中的開關SW1-SW4，並使降升壓型電壓轉換裝置100操作在升壓模式或降壓模式中。

以下請參照圖4以及圖1，其中，圖4繪示本發明實施例 的輸入電壓及視窗變化關係的動作波形圖。在圖4中，在時間點T1前，輸入電壓VIN(例如2.5V)維持小於目標輸出電壓TVOUT(例如3.3V)，電感電流資訊VS落於第二視窗W2中，降升壓型電壓轉換裝置100操作在升壓模式中。在此時，降升壓型電壓轉換裝置100交錯在升壓狀態P3及初始化狀態P1間切換。在時間點T1，輸入電壓VIN開始上升，並逐漸高於目標輸出電壓TVOUT，此時，降升壓型電壓轉換裝置100的分壓電壓VFB會與參考電壓VREF的差值(比較結果VC)在暫態上會下降，並使磁滯視窗產生電路111依據比較結果VC來調整視窗邊界訊號VIT、VIM及VIB。在本實施例中，視窗邊界訊號VIT、VIM及VIB在時間點T1後(時間點T2前)被磁滯視窗產生電路111調低，並使電感電流資訊VS落於視窗W1並變更降升壓型電壓轉換裝置100為操作在降壓模式。

當降升壓型電壓轉換裝置100為操作在降壓模式時，降升壓型電壓轉換裝置100交錯在降壓狀態P2及初始化狀態P1間切換，並針對例如為5V的輸入電壓執行降壓動作以產生輸出電壓TVOUT。在時間點T2，輸入電壓VIN下降，對應於此，降升壓型電壓轉換裝置100的分壓電壓VFB與參考電壓VREF的差值(比較結果VC)在暫態上會上升，磁滯視窗產生電路111依據比較結果VC來調高視窗邊界訊號VIT、VIM及VIB。並使電感電流資訊VS落於第二視窗W2而變更降升壓型電壓轉換裝置100為操作在升壓模式。

以下請參照圖5，圖5繪示本發明實施例的磁滯視窗產生電路的一實施方式的電路圖。磁滯視窗產生電路500包括電流源510、電阻串520、電晶體M51以及運算放大器OP1。電流源510串接在電源電壓VDD以及電阻串520的第一端間，並提供參考電流至電阻串520。電阻串520的第二端耦接至運算放大器OP1的第一輸入端以及電晶體M51的第一端。運算放大器OP1的輸出端耦接至電晶體M51的控制端，電晶體M51的第二端耦接至參考接地端GND，而運算放大器OP1的第二輸入端接收比較結果VC。

電阻串520由電阻R51及R52串接所形成，其中，電阻串520的第二端的電壓實質上等於比較結果VC，而電阻串520的第一端及電阻R51及R52的耦接端則依據參考電流的電流值、電阻R51及R52的電阻值以及比較結果VC的電壓值產生視窗邊界訊號VIT及VIM，比較結果VC則可作為視窗邊界訊號VIB。

由此可以得知，當比較結果VC的電壓值下降時，視窗邊界訊號VIT、VIM及VIB會隨之下降，而相對的，當比較結果VC的電壓值上升時，視窗邊界訊號VIT、VIM及VIB會隨之上升。然而，值得注意的，只要電流源510的電流值不變，不論視窗邊界訊號VIT、VIM及VIB如何變動，第一視窗以及第二視窗的大小都不會改變；相反的，第一視窗以及第二視窗的大小可以藉由調整電流源510的電流值大小而改變，進而調整降升壓型電壓轉換裝置100的切換頻率。

以下請參照圖6，圖6繪示本發明實施例的磁滯比較電路 的一實施方式的電路圖。磁滯比較電路600包括比較電路610以及邏輯運算電路620。比較電路610接收視窗邊界訊號VIT、VIM以及VIB以及電感電流資訊VS，並使視窗邊界訊號VIT、VIM以及VIB與電感電流資訊VS進行比較以分別產生比較訊號S1-S3。邏輯運算電路620接收比較訊號S1-S3，依據比較訊號S1-S3以判斷電感電流資訊VS落於第一視窗或第二視窗，並在電感電流資訊落VS落第一視窗時致能降壓控制訊號VBUCK，在電感電流資訊VS落於第二視窗時致能升壓控制訊號VBOOST。

比較電路610由比較器CMP1、CMP2及CMP3所構成。邏輯運算電路620則由多個邏輯閘所構成。在本實施例中，邏輯運算電路620包括反向器IV1-IV3、閂鎖器SRL1-SRL3、反及閘NA1及NA2以及反或閘NOR1及NOR2。在此請注意，邏輯運算電路620可以透過硬體描述語言來進行設計，或也可以透過任何本領域具通常知識者所熟知的數位電路設計方式來建構。邏輯運算電路620的電路實施細節可以有很多不同的形式，圖6的繪示僅只是其中的一種範例，並不用以限縮本發明的範疇。

以下請參照圖7，圖7繪示本發明另一實施例的降升壓型電壓轉換裝置的示意圖。降升壓型電壓轉換裝置700包括降升壓型電壓轉換電路701、控制電路710、電流偵測電路740、補償電路730以及能帶隙電壓產生器720。降升壓型電壓轉換電路701與前述實施例的降升壓型電壓轉換電路101相類似，在此不多贅述。補償電路730則包括誤差放大器731、電阻R71以及電容倍 增器732。誤差放大器731接收依據輸出電壓VOUT所產生的分壓電壓VFB以及參考電壓VREF，並產生透過計算分壓電壓VFB以及參考電壓VREF的差來產生比較結果VC。電阻R71以及電容倍增器732串接在誤差放大器731的輸出端以及參考接地端GND間。參考電壓VREF則可由能帶隙電壓產生器720來提供。凡本領域具通常知識者所知的能帶隙電壓產生器都可以應用以實施能帶隙電壓產生器720，沒有特定的限制。

在本實施例中，控制電路710所接收的電感電流資訊VS則由電流偵測器740所提供。電流偵測器740可耦接至電感L的第一端或第二端，並依據偵測流經電感L的電流來產生電感電流資訊VS，其中，電感電流資訊VS可以是一個電壓形式的訊號。

控制電路710與前述實施例的控制電路110相類似，在此不多贅述。

在本實施例中，為提升降升壓型電壓轉換裝置700的效能，還可以設置例如抗振鈴電路等週邊電路。簡單來說，本領域具通常知識者所熟知的降升壓型電壓轉換裝置的週邊電路也都可以應用在本發明的實施例上。

以下請參照圖8，圖8繪示本發明實施例的降升壓型電壓轉換裝置的控制方法的流程圖。在步驟S810中，比較降升壓型電壓轉換裝置的輸出電壓與預設的參考電壓來產生比較結果；接著，在步驟S820中，依據比較結果產生第一視窗邊界訊號、第二視窗邊界訊號以及第三視窗邊界訊號，其中第一視窗邊界訊號與 第二視窗邊界訊號間形成第一視窗，第二視窗邊界訊號與第三視窗邊界訊號間形成第二視窗，第一視窗與第二視窗不相重疊。在步驟S830中，偵測降升壓型電壓轉換裝置的電感電流資訊；在步驟S840中，判斷電感電流資訊落於第一視窗或第二視窗以產生升壓控制訊號以及降壓控制訊號，以及，在步驟S850中，依據升壓控制訊號以及降壓控制訊號使降升壓型電壓轉換裝置操作於降壓模式或升壓模式。

關於上述步驟的實施細節，在前述的多個實施例及實施方式都有詳細的說明，在此恕不多贅述。

綜上所述，本發明透過不重疊的第一視窗以及第二視窗，來控制降升壓型電壓轉換裝置操作於升壓模式或降壓模式。並且，在本發明實施例中，透過升壓模式及降壓模式中的初使化狀態，來使輸入電壓與輸出電壓間進行自我調適，來進行適當的電壓轉換動作。在本發明實施例中，並不需要額外的電路計算輸入電壓及輸出電壓間的差值，可降低電路的複雜度。並且，透過上述的機制，本發明的降升壓型電壓轉換裝置的切換頻率可以有效的降低，功率的切換損失可大幅降低，並提升電壓轉換的效能。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。

Claims (12)

1. 一種控制電路，適用於一降升壓型電壓轉換裝置，包括：一磁滯視窗產生電路，耦接該降升壓型電壓轉換裝置的輸出端，依據該降升壓型電壓轉換裝置的一輸出電壓與預設的一參考電壓的一比較結果來產生一第一視窗邊界訊號、一第二視窗邊界訊號以及一第三視窗邊界訊號，其中該第一視窗邊界訊號與該第二視窗邊界訊號間形成一第一視窗，該第二視窗邊界訊號與該第三視窗邊界訊號間形成一第二視窗，該第一視窗與該第二視窗不相重疊；以及一磁滯比較電路，耦接該磁滯視窗產生電路，接收該降升壓型電壓轉換裝置的一電感電流資訊，依據判斷該電感電流資訊落於該第一視窗或該第二視窗以產生一降壓控制訊號或一升壓控制訊號，其中，該降升壓型電壓轉換裝置依據該升壓控制訊號以及該降壓控制訊號以操作於一降壓模式或一升壓模式。
2. 如申請專利範圍第1項所述的控制電路，其中該磁滯視窗產生電路並依據該輸出電壓與該參考電壓的差值來調整該第一視窗邊界訊號、該第二視窗邊界訊號以及該第三視窗邊界訊號的大小。
3. 如申請專利範圍第1項所述的控制電路，其中該磁滯視窗產生電路包括：一電流源，產生一參考電流； 一電阻串，其第一端耦接該電流源以接收該參考電流；一運算放大器，其第一輸入端耦接至該電阻串的第二端，該運算放大器的第二輸入端接收該比較結果；以及一電晶體，串接在該電阻串的第二端以及一參考接地端間，該電晶體的控制端耦接該運算放大器的輸出端，其中，該電阻串的第二端產生該第三視窗邊界訊號，該電阻串第一端產生該第一視窗邊界訊號，該電阻串第一、二端間的內部端點產生該第二視窗邊界訊號。
4. 如申請專利範圍第1項所述的控制電路，其中該磁滯比較電路包括：一比較電路，接收該第一視窗邊界訊號、該第二視窗邊界訊號、該第三視窗邊界訊號以及該電感電流資訊，使該第一視窗邊界訊號、該第二視窗邊界訊號、該第三視窗邊界訊號與該電感電流資訊進行比較以分別產生一第一比較訊號、一第二比較訊號以及一第三比較訊號；以及一邏輯運算電路，耦接該比較電路，依據該第一比較訊號、該第二比較訊號以及該第三比較訊號以判斷該電感電流資訊落於該第一視窗或該第二視窗，並在該電感電流資訊落於該第一視窗時致能該降壓控制訊號，在該電感電流資訊落於該第二視窗時致能該升壓控制訊號。
5. 一種降升壓型電壓轉換裝置，包括： 一第一開關，其第一端接收一輸入電壓，受控於一第一控制訊號；一電感，其第一端耦接該第一開關的第二端；一第二開關，耦接於該電感的第一端與一參考接地端間，受控於一第二控制訊號；一第三開關，耦接在該電感的第二端與該參考接地端間，受控於一第三控制訊號；一第四開關，耦接在該電感的第二端與該降升壓型電壓轉換裝置的輸出端間，受控於一第四控制訊號；以及如申請專利範圍第1項所述的控制電路，耦接該第一開關、該第二開關、該第三開關以及該第四開關，依據該升壓控制訊號以及該降壓控制訊號以提供該第一控制訊號、該第二控制訊號、該第三控制訊號以及該第四控制訊號使該降升壓型電壓轉換裝置操作於該降壓模式或該升壓模式。
6. 如申請專利範圍第5項所述的降升壓型電壓轉換裝置，其中在該升壓模式時，該降升壓型電壓轉換裝置交錯操作於一初始化狀態及一升壓切換狀態，在該初始化狀態時該第一開關及該第四開關被導通，該第二開關以及該第三開關被切斷，在該升壓切換狀態時，該第一開關以及第三開關被導通，該第二開關以及該第四開關被斷開。
7. 如申請專利範圍第6項所述的降升壓型電壓轉換裝置，其中在該降壓模式時，該降升壓型電壓轉換裝置交錯操作於該初 始化狀態及一降壓切換狀態，其中在該降壓切換狀態時，該第一開關以及第三開關被斷開，該第二開關以及該第四開關被導通。
8. 如申請專利範圍第5項所述的降升壓型電壓轉換裝置，其中更包括：一補償電路，耦接至該磁滯視窗產生電路，提供該比較結果，其中該補償電路包括：一誤差放大器，接收依據該輸出電壓所產生的一分壓電壓以及該參考電壓，並產生該比較結果；一電阻，其第一端耦接至該誤差放大器的輸出端；以及一電容倍增器，耦接在該電阻的第二端以及該參考接地端間。
9. 如申請專利範圍第8項所述的降升壓型電壓轉換裝置，其中更包括：一能帶隙電壓產生器，耦接至該誤差放大器，用以提供該參考電壓。
10. 如申請專利範圍第5項所述的降升壓型電壓轉換裝置，其中更包括：一電流偵測電路，耦接至該電感的第一端或第二端，偵測流經該電感的電流以產生該電感電流資訊。
11. 一種降升壓型電壓轉換裝置的控制方法，包括：比較該降升壓型電壓轉換裝置的一輸出電壓與預設的一參考電壓來產生一比較結果； 依據該比較結果產生一第一視窗邊界訊號、一第二視窗邊界訊號以及一第三視窗邊界訊號，其中該第一視窗邊界訊號與該第二視窗邊界訊號間形成一第一視窗，該第二視窗邊界訊號與該第三視窗邊界訊號間形成一第二視窗，該第一視窗與該第二視窗不相重疊；偵測該降升壓型電壓轉換裝置的一電感電流資訊；判斷該電感電流資訊落於該第一視窗或該第二視窗以產生一升壓控制訊號以及一降壓控制訊號；以及依據該升壓控制訊號以及該降壓控制訊號使該降升壓型電壓轉換裝置操作於一升壓模式或一降壓模式。
12. 如申請專利範圍第11項所述的降升壓型電壓轉換裝置的控制方法，其中更包括：依據該輸出電壓與該參考電壓的差值來調整該第一視窗邊界訊號、該第二視窗邊界訊號以及該第三視窗邊界訊號的大小。