TWI774515B - 開關變換器及其控制器和控制方法 - Google Patents

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Abstract

揭示了開關變換器及其控制器和控制方法。該開關變換器包括第一開關、第二開關、第三開關和第四開關，該控制器包括設定信號產生電路，根據輸出電壓的反饋信號和參考信號產生第一設定信號以控制第一開關的導通時刻，根據第一設定信號產生第二設定信號以控制第三開關的導通時刻，該控制器根據輸入電壓、輸出電壓控制第一開關的導通時長，當輸出電壓大於輸入電壓時，根據輸入電壓、輸出電壓和第一參數控制第三開關的導通時長，當輸出電壓小於輸入電壓時，根據輸入電壓、輸出電壓和第二參數控制第三開關的導通時長。

Description

開關變換器及其控制器和控制方法
本發明係有關電子電路，尤其有關開關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開關變換器被廣泛用於此類場合。 圖1是傳統四開關開關變換器的電路原理圖。該開關變換器將輸入電壓VIN轉換為輸出電壓VO，包括開關S1至S4、電感器L以及輸出電容器CO。當開關S1、S3導通，開關S2、S4關斷時，電感器L儲存能量。當開關S1、S3關斷，開關S2、S4導通時，電感器L儲存的能量被提供至負載。由於四個開關S1至S4均持續操作，傳統開關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、以及升降壓模式，升降壓模式作為升壓模式和降壓模式的過渡，開關S1至S4在控制器的控制下分別導通及關斷。然而，升降壓模式的設計較為複雜，需要兼顧效率和安全性。
本發明的目的在於解決現有技術中的上述問題，提出一種開關變換器及其控制器和控制方法。 根據本發明實施例的一種開關變換器的控制器，其中，該開關變換器在輸入埠接收輸入電壓，以及在輸出埠提供輸出電壓，所述開關變換器包括耦接在輸入埠和一電感器第一端之間的第一開關、耦接所述電感器第一端和參考地之間的第二開關、耦接在所述電感器第二端和參考地之間的第三開關、以及耦接在所述電感器第二端和輸出埠之間的第四開關，該控制器包括：設定信號產生電路，接收代表輸出電壓的反饋信號和參考信號，並根據輸出電壓的反饋信號和參考信號產生第一設定信號以控制第一開關的導通時刻，以及根據第一設定信號產生第二設定信號以控制第三開關的導通時刻；所述控制器根據輸入電壓、輸出電壓控制第一開關的導通時長，以及根據輸入電壓、輸出電壓、第一參數、第二參數控制第三開關的導通時長，當輸出電壓大於輸入電壓時，所述控制器根據輸入電壓、輸出電壓和第一參數控制第三開關的導通時長，以及當輸出電壓小於輸入電壓時，所述控制器根據輸入電壓、輸出電壓和第二參數控制第三開關的導通時長。 根據本發明實施例的一種開關變換器，包括：第一開關，具有第一端、第二端和控制端，其中，第一端接收輸入電壓；第二開關，具有第一端、第二端和控制端，其中，第一端耦接至第一開關的第二端，第二端接地；電感器，具有第一端和第二端，其中，第一端耦接至第一開關的第二端和第二開關的第一端；第三開關，具有第一端、第二端和控制端，其中，第一端耦接至電感器的第二端，第二端耦接至參考地；第四開關，具有第一端、第二端和控制端，其中，第一端耦接至電感器的第二端和第三開關的第一端，第二端提供輸出電壓；以及如上所述的控制器。 根據本發明實施例的一種開關變換器的控制方法，其中，該開關變換器將輸入電壓轉換為輸出電壓，包括第一開關、第二開關、第三開關、第四開關和電感器，該控制方法包括：根據參考信號和代表輸出電壓的反饋信號，產生第一設定信號以導通第一開關並關斷第二開關；根據第一設定信號，產生第二設定信號以導通第三開關並關斷第四開關；根據輸出電壓、輸入電壓產生第一導通時長；檢測第一開關的導通時長是否達到第一導通時長，當第一開關的導通時間達到第一導通時長時，關斷第一開關並導通第二開關；根據輸出電壓、輸入電壓、第一參數、以及第二參數產生第二導通時長；以及檢測第三開關的導通時長是否達到第二導通時長，當第三開關的導通時長達到第二導通時長時，關斷第三開關並導通第四開關。 根據本發明的實施例，基於輸出電壓、輸入電壓、第一參數、第二參數來動態的調節第三開關的導通時長，使得電路的設計更為容易，且具有更小的紋波，更高的效率。
下面將詳細描述本發明的具體實施例，應當注意，這裡描述的實施例只用於舉例說明，並不用於限制本發明。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”不一定都指同一個實施例或示例。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，在此提供的圖式都是為了說明的目的，並且圖式不一定是按比例繪製的。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中間元件。相反，當稱元件“直接連接到”或“直接耦接到”另一元件時，不存在中間元件。相同的圖式標記指示相同的元件。這裡使用的術語“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為根據本發明一實施例的開關變換器200的示意性方塊圖。開關變換器200包括開關S1至S4、電感器L、輸出電容器Co、反饋電路21、以及包括設定信號產生電路22和開關控制電路23的控制器20。開關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。開關S2具有第一端、第二端和控制端，其中，第一端耦接至開關S1的第二端，第二端接參考地。電感器L具有第一端和第二端，其中，第一端耦接至開關S1的第二端和開關S2的第一端。開關S3具有第一端、第二端和控制端，其中，第一端耦接至電感器L的第二端，第二端接參考地。開關S4具有第一端、第二端和控制端，其中，第一端耦接至電感器L的第二端和開關S3的第一端，第二端提供輸出電壓Vo。輸出電容器Co耦接在開關S4的第二端和參考地之間。開關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)、絕緣閘極雙極性電晶體(IGBT)等。 反饋電路21根據輸出電壓Vo產生代表輸出電壓Vo的反饋信號FB。反饋電路21例如可以包括電阻分壓器、差分取樣電路等。設定信號產生電路22接收代表輸出電壓Vo的反饋信號FB和參考信號Ref，並根據反饋信號FB和參考信號Ref產生第一設定信號SET1以控制開關S1的導通時刻，以及根據第一設定信號SET1產生第二設定信號SET2以控制開關S3的導通時刻。當開關變換器200操作在升降壓模式時，控制器20根據輸入電壓Vin、輸出電壓Vo控制開關S1的導通時長，以及根據輸入電壓Vin、輸出電壓Vo、第一參數K1、第二參數K2控制開關S3的導通時長，當輸出電壓Vo大於輸入電壓Vin時，控制器20根據輸入電壓Vin、輸出電壓Vo和第一參數K1控制開關S3的導通時長，以及當輸出電壓Vo小於輸入電壓Vin時，控制器20根據輸入電壓Vin、輸出電壓Vo和第二參數K2控制開關S3的導通時長。 在一個實施例中，開關控制電路23耦接至設定信號產生電路22以接收第一設定信號SET1、第二設定信號SET2，並根據第一設定信號SET1、第二設定信號SET2、輸入電壓Vin、輸出電壓Vo、第一參數K1、第二參數K2產生驅動信號Dr1以控制開關S1、產生驅動信號Dr2以控制開關S2、產生驅動信號Dr3以控制開關S3、以及產生驅動信號Dr4以控制開關S4。 圖3為根據本發明一實施例的開關變換器200A的電路原理圖。開關變換器200A中，設定信號產生電路22A包括誤差放大電路221、比較電路222。誤差放大電路221具有接收參考信號Ref的第一輸入端、接收反饋信號FB的第二輸入端，誤差放大電路221根據參考信號Ref和反饋信號FB之間的差值(Ref-FB)，在其輸出端產生誤差補償信號Comp。在一個實施例中，在誤差放大電路221的輸出端與參考地之間設置有類似圖3中所示的由電阻器與電容器組成的補償網路。比較電路222具有同相輸入端、反相輸入端和輸出端，其中，比較電路222的同相輸入端耦接至誤差放大電路221的輸出端以接收誤差補償信號Comp，比較電路222的反相輸入端接收代表流過電感器的電流的取樣信號Isen，比較電路222將誤差補償信號Comp與取樣信號Isen進行比較，根據比較結果在其輸出端產生第一設定信號SET1。在圖3所示的實施例中，設定信號產生電路22進一步包括延遲電路223，延遲電路223將第一設定信號SET1延遲一預設時長tdl產生第二設定信號SET2。在圖3所示的實施例中，開關變換器200A進一步包括電流取樣電路24，根據流過電感器L的電流產生取樣信號Isen。上述電流取樣可以透過取樣電阻器、電流互感器或電流鏡等方式來實現，而且，電流取樣電路24也可以透過取樣流過各開關的電流來估算流過電感器L的電流並獲取取樣信號Isen。 在一個實施例中，開關控制電路23包括RS觸發器231、第一導通時長控制電路232、第一驅動電路233、RS觸發器234、第二導通時長控制電路235、以及第二驅動電路236。RS觸發器231具有設定輸入端S、重定輸入端R、以及輸出端Q，其設定輸入端S接收第一設定信號SET1，其重定輸入端R接收第一導通時長控制信號ON1，其輸出端Q根據第一設定信號SET1和第一導通時長控制信號ON1提供第一控制信號Ct1。在一個實施例中，當取樣信號Isen小於誤差補償信號Comp時，第一設定信號SET1有效，開關S1在第一控制信號Ct1的控制下開通，開關S2在第一控制信號Ct1的控制下關斷。在一個實施例中，第一導通時長控制電路232產生第一導通時長控制信號ON1，以控制開關S1在一個開關週期內的導通時長等於第一時長Ton1。在一個實施例中，第一導通時長控制電路232根據輸入電壓Vin、輸出電壓Vo得到第一時長Ton1，例如可以透過以下公式(1)得到。
Figure 02_image001
其中，Tperiod代表開關週期。 RS觸發器234具有設定輸入端S、重定輸入端R、以及輸出端Q，其設定輸入端S接收第二設定信號SET2，其重定輸入端R接收第二導通時長控制信號ON2，其輸出端Q根據第二設定信號SET2和第二導通時長控制信號ON2提供第二控制信號Ct2。在一個實施例中，當取樣信號Isen小於誤差補償信號Comp時，延遲預設時長tdl後，第二設定信號SET2有效，開關S3在第二控制信號Ct2的控制下開通，開關S4在第二控制信號Ct2的控制下關斷。在一個實施例中，第二導通時長控制電路235產生第二導通時長控制信號ON2，以控制開關S3在一個開關週期內的導通時長等於第二時長Ton2。在一個實施例中，第二導通時長控制電路235根據輸入電壓Vin、輸出電壓Vo、第一參數K1、第二參數K2得到第二時長Ton2，例如可以透過以下公式(2)得到。
Figure 02_image003
其中，Tbase為預設的基準時長，例如等於400ns。 在一個實施例中，當輸出電壓Vo大於或等於輸入電壓Vin時，第二時長Ton2等於基準時長Tbase加上第一時間閾值，所述第一時間閾值根據輸入電壓Vin、輸出電壓Vo、以及第一參數K1產生，例如第一時間閾值等於K1(Vo-Vin)/Vin。在一個實施例中，當輸出電壓Vo小於輸入電壓Vin時，第二時長Ton2等於基準時長Tbase減去第二時間閾值，所述第二時間閾值根據輸入電壓Vin、輸出電壓Vo、以及第二參數K2產生，例如第二時間閾值等於K2(Vin-Vo)/Vin。在一個實施例中，第一參數K1和第二參數K2不相等。基於輸出電壓、輸入電壓、第一參數、第二參數來動態的調節第三開關的導通時長，使得電路的設計更為容易，既可以滿足安全性要求，平滑的過渡到升壓模式或降壓模式，又可以具有更小的紋波，更高的效率。 在一個實施例中，第一驅動電路233根據第一控制信號Ct1產生驅動信號Dr1、Dr2以分別控制開關S1和S2。一般地，驅動信號Dr1與Dr2互補。為了避免開關S1和S2直通，第一驅動電路233通常包括死區時間控制器，以在驅動信號Dr1與Dr2之間引入死區時間。 第二驅動電路236根據第二控制信號Ct2產生驅動信號Dr3、Dr4以分別控制開關S3和S4。一般地，驅動信號Dr3與Dr4互補。為了避免開關S3和S4直通，第一驅動電路236通常包括死區時間控制器，以在驅動信號Dr31與Dr4之間引入死區時間。 本領域技術人員可知，開關控制電路23的具體電路結構不限於圖3所示。 圖4為根據本發明另一實施例的開關變換器200B的電路原理圖。開關變換器200B中，設定信號產生電路22B包括比較電路224，具有接收參考信號Ref的同相輸入端，接收反饋信號FB的反相輸入端，比較電路224將反饋信號FB與參考信號Ref進行比較，並根據比較結果在其輸出端產生第一設定信號SET1。和圖3所示開關變換器200A類似，設定信號產生電路22B進一步包括延遲電路223，將第一設定信號SET1延遲預設時長tdl產生第二設定信號SET2。 圖5為根據本發明一實施例的圖3所示開關變換器200A的波形圖。從上至下依次是取樣信號Isen、第一設定信號SET1、第一控制信號Ct1、第二設定信號SET2、以及第二控制信號Ct2。在t1時刻，取樣信號Isen下降至小於誤差補償信號Comp，第一設定信號SET1變為高電平，第一控制信號Ct1被設定，例如變為高電平，開關S1導通，開關S2關斷。經過預設時長tdl後，在t2時刻，第二設定信號SET2變為高電平，第二控制信號Ct2被設定，例如變為高電平，開關S3導通，開關S4關斷。在t3時刻，開關S3的導通時長達到第二時長Ton2，第二控制信號Ct2被重定，例如變為低電平，開關S3關斷，開關S4導通。在t4時刻開關S1的導通時長達到第一時長Ton1，第一控制信號Ct1被重定，例如變為低電平，開關S1關斷，開關S2導通。 圖6為根據本發明一實施例的開關變換器控制方法的流程圖600。所述開關變換器將輸入電壓轉換為輸出電壓，包括第一開關、第二開關、第三開關、第四開關和電感器。圖6所示的實施例包括步驟S11~至S16。 在步驟S11，根據參考信號和代表輸出電壓的反饋信號，產生第一設定信號以導通第一開關。 在步驟S12，根據第一設定信號，產生第二設定信號以導通第三開關。 在步驟S13，根據輸出電壓、輸入電壓產生第一導通時長。 在步驟S14，檢測第一開關的導通時長是否達到第一導通時長，當第一開關的導通時長達到第一導通時長時，關斷第一開關，導通第二開關。 在步驟S15，根據輸出電壓、輸入電壓、第一參數、以及第二參數產生第二導通時長。 在步驟S16，檢測第三開關的導通時長是否達到第二導通時長，當第三開關的導通時長達到第二導通時長時，關斷第三開關，導通第四開關。 圖7為根據本發明一實施例的產生第二導通時長的方法流程圖700。圖7所示的實施例包括步驟S21至S23。 在步驟S21，根據輸入電壓、輸出電壓、第一參數產生第一時間閾值，以及根據輸入電壓、輸出電壓、第二參數產生第二時間閾值。 在步驟S22，當輸出電壓大於輸入電壓時，第二導通時長等於基準時長加上第一時間閾值。 在步驟S23，當輸出電壓小於輸入電壓時，第二導通時長等於基準時長減去第二時間閾值。 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變型都應為隨附申請專利範圍所涵蓋。
20:控制器 21:反饋電路 22:設定信號產生電路 22A:設定信號產生電路 22B:設定信號產生電路 23:開關控制電路 24:電流取樣電路 100:開關變換器 200:開關變換器 200A:開關變換器 200B:開關變換器 221:誤差放大電路 222:比較電路 223:延遲電路 231:RS觸發器 232:第一導通時長控制電路 233:第一驅動電路 234:RS觸發器 235:第二導通時長控制電路 236:第二驅動電路
[圖1]為傳統四開關開關變換器的電路原理圖； [圖2]為根據本發明一實施例的開關變換器200的示意性方塊圖； [圖3]為根據本發明一實施例的開關變換器200A的電路原理圖； [圖4]為根據本發明另一實施例的開關變換器200B的電路原理圖； [圖5]為根據本發明一實施例的開關變換器200A的波形圖； [圖6]為根據本發明一實施例的開關變換器控制方法的流程圖600； [圖7]為根據本發明一實施例的產生第二導通時長的方法流程圖700。
S1~S4:開關
L:電感器
21:反饋電路
22A:設定信號產生電路
23:開關控制電路
24:電流取樣電路
Dr1,Dr2,Dr3,Dr4:驅動信號
200A:開關變換器
CO:輸出電容器
FB:反饋信號
Isen:取樣信號
Vo:輸出電壓
221:誤差放大電路
222:比較電路
223:延遲電路
231:RS觸發器
232:第一導通時長控制電路
233:第一驅動電路
234:RS觸發器
235:第二導通時長控制電路
236:第二驅動電路
Ct1:第一控制信號
Ct2:第二控制信號
SET1:第一設定信號
SET2:第二設定信號
ON1:第一導通時長控制信號
ON2:第二導通時長控制信號
Ref:參考信號
Vin:輸入電壓
K1:第一參數
K2:第二參數

Claims (12)

  1. 一種開關變換器的控制器，其中，該開關變換器在輸入埠接收輸入電壓，以及在輸出埠提供輸出電壓，該開關變換器包括耦接在輸入埠和一電感器第一端之間的第一開關、耦接該電感器第一端和參考地之間的第二開關、耦接在該電感器第二端和參考地之間的第三開關、以及耦接在該電感器第二端和輸出埠之間的第四開關，該控制器包括： 設定信號產生電路，接收代表輸出電壓的反饋信號和參考信號，並根據輸出電壓的反饋信號和參考信號產生第一設定信號以控制第一開關的導通時刻，以及根據第一設定信號產生第二設定信號以控制第三開關的導通時刻；以及 該控制器根據輸入電壓、輸出電壓控制第一開關的導通時長，以及根據輸入電壓、輸出電壓、第一參數、第二參數控制第三開關的導通時長，當輸出電壓大於輸入電壓時，該控制器根據輸入電壓、輸出電壓和第一參數控制第三開關的導通時長，以及當輸出電壓小於輸入電壓時，該控制器根據輸入電壓、輸出電壓和第二參數控制第三開關的導通時長。
  2. 如請求項1所述的控制器，其中，該設定信號產生電路進一步包括： 比較電路，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，第二輸入端接收代表輸出電壓的反饋信號，比較電路根據反饋信號與參考信號的比較結果，在輸出端產生第一設定信號。
  3. 如請求項1所述的控制器，其中，該設定信號產生電路進一步包括： 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，第二輸入端接收代表輸出電壓的反饋信號，誤差放大電路根據參考信號和反饋信號之間的差值，在輸出端產生誤差補償信號；以及 比較電路，具有第一輸入端、第二輸入端和輸出端，其中，第一輸入端耦接至誤差放大電路的輸出端以接收誤差補償信號，第二輸入端接收代表流過電感器的電流的取樣信號，比較電路根據誤差補償信號與取樣信號的比較結果，在輸出端產生第一設定信號。
  4. 如請求項1所述的控制器，其中，該設定信號產生電路進一步包括： 延遲電路，該延遲電路將第一設定信號延遲一預設時長產生第二設定信號。
  5. 如請求項1所述的控制器，其中，當輸出電壓大於輸入電壓時，控制器控制第三開關的導通時長等於一基準時長加上第一時間閾值，該第一時間閾值根據輸入電壓、輸出電壓、以及第一參數產生。
  6. 如請求項1所述的控制器，其中，當輸出電壓小於輸入電壓時，控制器控制第三開關的導通時長等於一基準時長減去第二時間閾值，該第二時間閾值根據輸入電壓、輸出電壓、以及第二參數產生。
  7. 如請求項1所述的控制器，其中，該控制器進一步包括： 開關控制電路，該開關控制電路根據第一設定信號、第二設定信號、輸入電壓、輸出電壓、第一參數、第二參數產生控制第一開關的第一驅動信號，產生控制第二開關的第二驅動信號，產生控制第三開關的第三驅動信號，以及產生控制第四開關的第四驅動信號。
  8. 一種開關變換器，包括： 第一開關，具有第一端、第二端和控制端，其中，第一端接收輸入電壓； 第二開關，具有第一端、第二端和控制端，其中，第一端耦接至第一開關第二端，第二端接地； 電感器，具有第一端和第二端，其中，第一端耦接至第一開關的第二端和第二開關的第一端； 第三開關，具有第一端、第二端和控制端，其中，第一端耦接至電感器的第二端，第二端耦接至參考地； 第四開關，具有第一端、第二端和控制端，其中，第一端耦接至電感器的第二端和第三開關的第一端，第二端提供輸出電壓；以及 如請求項1至7中任一項所述的控制器。
  9. 一種開關變換器的控制方法，其中，該開關變換器將輸入電壓轉換為輸出電壓，包括第一開關、第二開關、第三開關、第四開關和電感器，該控制方法包括： 根據參考信號和代表輸出電壓的反饋信號，產生第一設定信號以導通第一開關； 根據第一設定信號，產生第二設定信號以導通第三開關； 根據輸出電壓、輸入電壓產生第一導通時長； 當第一開關的導通時間達到第一導通時長時，關斷第一開關，導通第二開關； 根據輸出電壓、輸入電壓、第一參數、以及第二參數產生第二導通時長；以及 當第三開關的導通時長達到第二導通時長時，關斷第三開關，導通第四開關。
  10. 如請求項9所述的控制方法，其中： 當輸出電壓大於輸入電壓時，根據輸入電壓、輸出電壓和第一參數產生第二導通時長，以及當輸出電壓小於輸入電壓時，根據輸入電壓、輸出電壓和第二參數產生第二導通時長。
  11. 如請求項9所述的控制方法，其中，當輸出電壓大於輸入電壓時，第二導通時長等於一基準時長加上第一時間閾值，該第一時間閾值根據輸入電壓、輸出電壓、以及第一參數產生。
  12. 如請求項9所述的控制方法，其中，當輸出電壓小於輸入電壓時，第二導通時長等於一基準時長減去第二時間閾值，該第二時間閾值根據輸入電壓、輸出電壓、以及第二參數產生。
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112671235A (zh) * 2020-12-25 2021-04-16 昂宝电子（上海）有限公司 升降压变换器控制系统

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW201240308A (en) * 2011-03-08 2012-10-01 Intersil Americas LLC High efficiency PFM control for buck-boost converter
CN203206113U (zh) * 2013-03-22 2013-09-18 成都芯源系统有限公司 升降压变换器
CN203278647U (zh) * 2013-05-28 2013-11-06 成都芯源系统有限公司 升降压变换器
US20190326816A1 (en) * 2018-04-20 2019-10-24 Silicon Laboratories Inc. Apparatus for Power Converter with Efficient Switching and Associated Methods
TW202005247A (zh) * 2018-03-28 2020-01-16 來頡科技股份有限公司 改進的四開關升降壓轉換器的恆定斷開時間控制

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8912779B2 (en) * 2010-04-19 2014-12-16 Linear Technology Corporation Switching scheme for step up-step down converters using fixed frequency current-mode control
WO2012147263A1 (ja) * 2011-04-26 2012-11-01 日本電気株式会社 無停電電源装置及び制御方法
US9059633B2 (en) 2011-12-21 2015-06-16 Monolithic Power Systems, Inc. Energy harvest system and the method thereof
US9164528B2 (en) * 2012-10-17 2015-10-20 Texas Instruments Incorporated Apparatus and method for controlling inductor current in a switch mode power supply
CN103199700B (zh) 2013-03-22 2015-08-12 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
CN103280971B (zh) * 2013-05-28 2016-01-13 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
CN103633627A (zh) * 2013-11-07 2014-03-12 矽力杰半导体技术(杭州)有限公司 一种四开关Buck-Boost变换器的过压保护控制方法及控制电路
CN104600983B (zh) 2014-12-24 2017-07-18 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
CN104821715B (zh) * 2015-04-24 2017-05-17 成都芯源系统有限公司 升降压开关电路及其控制方法
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
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
CN106992679B (zh) * 2016-01-20 2020-05-01 立锜科技股份有限公司 双固定时间的升降压切换式电源电路及其控制电路与方法
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
US10644600B2 (en) * 2018-03-25 2020-05-05 Richtek Technology Corporation Constant-time buck-boost switching regulator and control circuit and control method thereof
CN108631590B (zh) 2018-04-26 2020-11-17 成都芯源系统有限公司 电压变换器及其控制器和控制方法
CN109039114B (zh) 2018-07-18 2020-10-30 成都芯源系统有限公司 同步整流电路和方法
CN109149940A (zh) * 2018-10-22 2019-01-04 广州金升阳科技有限公司 一种变换器控制电路、应用及其控制方法
US10992231B1 (en) * 2019-12-17 2021-04-27 M3 Technology Inc. Buck-boost converter and control method

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW201240308A (en) * 2011-03-08 2012-10-01 Intersil Americas LLC High efficiency PFM control for buck-boost converter
CN203206113U (zh) * 2013-03-22 2013-09-18 成都芯源系统有限公司 升降压变换器
CN203278647U (zh) * 2013-05-28 2013-11-06 成都芯源系统有限公司 升降压变换器
TW202005247A (zh) * 2018-03-28 2020-01-16 來頡科技股份有限公司 改進的四開關升降壓轉換器的恆定斷開時間控制
US20190326816A1 (en) * 2018-04-20 2019-10-24 Silicon Laboratories Inc. Apparatus for Power Converter with Efficient Switching and Associated Methods

Also Published As

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