升降压式电源转换器及其控制方法

专利名称：升降压式电源转换器及其控制方法
技术领域：
本发明涉及一种电源转换器，具体地说，是一种改善切换损失以及正确切换模式 的升降压式电源转换器及其控制方法。
背景技术：
图1显示已知的升降压式电源转换器10，其包括功率级12及控制电路14。在功率 级12中，开关SWl连接在输入电压Vin及电感L之间，开关SW2连接在电感L及接地端GND 之间，开关SW3连接在电感L及接地端GND之间，开关SW4连接在电感L及输出电压Vout 之间。电阻Rl及R2分压输出电压Vout产生回授信号VFB，在控制电路14中，误差放大器 24根据回授信号VFB及参考电压Vref产生误差信号VEA，锯齿波产生器22提供两个锯齿 波信号SAWl及SAW2，比较器18比较误差信号VEA及锯齿波信号SAWl产生信号PWM1，比较 器20比较误差信号VEA及锯齿波信号SAW2产生信号PWM2，控制逻辑电路16根据信号PWMl 及PWM2产生信号VA、VB、VC及VD分别切换开关SW1、SW2、SW3及SW4以将输入电压Vin转 为输出电压Vout。当误差信号VEA只切到锯齿波信号SAWl或SAW2时，电源转换器10操 作在降压模式或升压模式，当误差信号VEA切到两个锯齿波信号SAWl或SAW2时，电源转换 器10操作在升降压模式。然而，事实上，锯齿波信号SAWl及SAW2的波形在峰值与谷值并 非理想线性，因此，在输入电压Vin接近输出电压Vout时，也就是信号PWMl或PWM2的责任 周期比(duty ratio)接近100%时，将因非线性问题使得输出电压Vout的涟波变大。Chen等人在美国专利号第7，176，667号中提出一种升降压式电源转换器，其在升 降压模式时，利用一个锯齿波信号及误差信号切出所需要的降压或升压的责任周期，并在 所述责任周期之内插入一个固定的升压或降压责任周期。然而，不论是图1或Chen等人所 提出的电源转换器，在升降压模式时，开关的切换循环为(1)打开(turn on)开关SW2及 SW4并关闭(turn off)开关SWl及SW3，(2)打开开关SWl及SW4并关闭开关SW2及SW3， ⑶打开开关SWl及SW3并关闭开关SW2及SW4，(4)打开开关SWl及SW4并关闭开关SW2 及SW3，由于在每一周期中开关切换的次数较多，故切换损失(switching loss)也较大。因此已知的升降压式电源转换器存在着上述种种不便和问题。

发明内容
本发明的目的，在于提出一种在输入电压接近输出电压时使用新的开关顺序，降 低切换损失及导通损失的升降压式电源转换器及其控制方法。本发明的另一目的，在于提出一种在输入电压接近输出电压时延长开关的切换周 期以降低切换损失的升降压式电源转换器及其控制方法。本发明的再一目的，在于提出一种考虑负载电流对升降压责任周期的影响使其可 在正确点切换模式，因此输出电压不会因为改变模式而受影响的升降压式电源转换器及其 控制方法。为实现上述目的，本发明的技术解决方案是
一种升降压式电源转换器的控制方法，所述电源转换器包含一电感，一第一开关 连接在所述电源转换器的输入端及所述电感的第一端之间，一第二开关连接在所述电感的 第一端及一接地端之间，一第三开关连接在所述电感的第二端及所述接地端之间，以及一 第四开关连接在所述电感的第二端及所述电源转换器的输出端之间，其特征在于所述控制 方法包括下列步骤第一步骤检测所述输入端及输出端上的电压以及在所述输出端上的负载电流以 决定所述电源转换器操作在降压模式、第一升降压模式、第二升降压模式或升压模式；第二步骤在所述第一及第二升降压模式时，所述第一、第二、第三及第四开关的 控制包含(a)关闭所述第一开关，打开所述第二开关，关闭所述第三开关，打开所述第四开 关；(b)打开所述第一开关，关闭所述第二开关，维持所述第三开关关闭，维持所述第 四开关打开；(c)维持所述第一开关打开，维持所述第二开关关闭，打开所述第三开关，关闭所 述第四开关。本发明的升降压式电源转换器的控制方法还可以采用以下的技术措施来进一步 实现。前述的控制方法，其中所述决定所述电源转换器操作在降压模式、第一升降压模 式、第二升降压模式或升压模式的步骤包括下列步骤第一步骤当所述输入端及输出端上的电压与负载电流所决定出的所述电感两端 的倍率值小于一第一临界值，决定所述电源转换器操作在降压模式；第二步骤当所述输入端及输出端上的电压与负载电流所决定出的所述电感两端 的倍率值大于所述第一临界值且小于一第二临界值，决定所述电源转换器操作在所述第一 升降压模式；第三步骤当所述输入端及输出端上的电压与负载电流所决定出的所述电感两端 的倍率值小于一第三临界值且大于所述第二临界值，决定所述电源转换器操作在所述第二 升降压模式；第四步骤当所述输入端及输出端上的电压与负载电流所决定出的所述电感两端 的倍率值大于所述第三临界值时，决定所述电源转换器操作在所述升压模式。前述的控制方法，其中更包括放大一第一信和及一参考电压之间的差值产生一第二信号，所述第一信号为所述 输出端上电压的函数；提供一第一频率及一第二频率；根据所述电源转换器的操作模式及所述第一频率产生一第三信号及一第四信 号；比较所述第二信号及第三信号产生一第五信号；比较所述第二信号及第四信号产生一第六信号；根据所述电源转换器的操作模式、所述第五及第六信号、第一频率及第二频率控 制所述第一、第二、第三及第四开关。
前述的控制方法，其中在所述降压模式时，所述第一及第二开关的切换周期为一 第一周期；在所述第一升降压模式时所述第一、第二、第三及第四开关的切换周期为一大于 所述第一周期的第二周期；在所述第二升降压模式时所述第一、第二、第三及第四开关的切 换周期为一大于所述第一周期的第三周期；在所述升压模式时所述第三及第四开关的切换 周期为一小于所述第二及第三周期的第四周期。前述的控制方法，其中在所述第一升降压模式时，所述第三及第四开关的责任周 期固定。前述的控制方法，其中在所述第二升降压模式时，所述第一及第二开关的责任周 期固定。一种升降压式电源转换器，其特征在于，包括一 电感；一第一开关，连接在所述电源转换器的输入端及所述电感的第一端之间；一第二开关，连接在所述电感的第一端及一接地端之间；一第三开关，连接在所述电感的第二端及所述接地端之间；一第四开关，连接在所述电感的第二端及所述电源转换器的输出端之间；—控制电路，控制所述第一、第二、第三及第四开关的切换，并根据所述输入端及 输出端上的电压以及所述输出端上的负载电流决定所述电源转换器操作在降压模式、第一 升降压模式、第二升降压模式或升压模式；其中，在所述第一及第二升降压模式时，所述第一、第二、第三及第四开关的控制 包含(a)关闭所述第一开关、打开所述第二开关、关闭所述第三开关及打开所述第四开关， (b)打开所述第一开关、关闭所述第二开关、维持所述第三开关关闭及维持所述第四开关打 开，以及(c)维持所述第一开关打开、维持所述第二开关关闭、打开所述第三开关及关闭所 述第四开关。前述的电源转换器，其中所述控制电路在所述输入端及输出端上的电压与所述负 载电流所决定出的所述电感两端的倍率值小于一第一临界值时，决定所述电源转换器操作 在所述降压模式；在所述输入端及输出端上的电压与所述负载电流所决定出的所述电感两 端的倍率值大于所述第一临界值且小于一第二临界值时，决定所述电源转换器操作在所述 第一升降压模式；在所述输入端及输出端上的电压与所述负载电流所决定出的所述电感两 端的倍率值小于一第三临界值且大于所述第二临界值时，决定所述电源转换器操作在所述 第二升降压模式；在所述输入端及输出端上的电压与负载电流所决定出的所述电感两端的 倍率值大于所述第三临界值时，决定所述电源转换器操作在所述升压模式。前述的电源转换器，其中所述控制电路包括一误差放大器，根据一第一信号及一参考电压产生一第二信号，所述第一信号为 所述电源转换器输出端上电压的函数；一频率产生器，提供一第一频率及一第二频率；一模式检测器，检测所述电源转换器的输入端及输出端上的电压产生一第三信号 以决定所述电源转换器操作在降压模式、第一升降压模式、第二升降压模式或升压模式；—锯齿波产生器，根据所述第三信号及第一频率提供一第四信号或一第五信号；一第一比较器，比较所述第二信号及所述第四信号产生一第六信号；14
—第二比较器，比较所述第二信号及所述第五信号产生一第七信号；一控制逻辑电路，根据所述第三、第六及第七信号以及第一及第二频率控制所述 第一、第二、第三及第四开关的切换。前述的电源转换器，其中所述控制逻辑电路包括一除频器，对所述第一频率除频产生一第三频率；一第一逻辑电路，根据所述第六信号、第一频率、第二频率、第三频率及一第二参 考电压产生一第一控制信号、第二控制信号、第三控制信号及第四控制信号；一第一多任务器，根据所述三信号从所述第一、第二、第三及第四控制信号中选取 其中之一来控制所述第一及第二开关的切换；一第二逻辑电路，根据所述第七信号、第一频率、第三频率及一第三参考电压产生 一第五控制信号、第六控制信号、第七控制信号及第八控制信号；一第二多任务器，根据所述第三信号从所述第五、第六、第七及第八控制信号中选 取其中之一来控制所述第三及第四开关的切换。前述的电源转换器，其中所述除频器包括D型正反器。前述的电源转换器，其中在所述降压模式时，所述第一及第二开关的切换周期为 一第一周期；在所述第一升降压模式时所述第一、第二、第三及第四开关的切换周期为一大 于所述第一周期的第二周期；在所述第二升降压模式时所述第一、第二、第三及第四开关的 切换周期为一大于所述第一周期的第三周期；在所述升压模式时所述第三及第四开关的切 换周期为一小于所述第二及第三周期的第四周期。前述的电源转换器，其中在所述第一升降压模式时，所述第三及第四开关的责任 周期固定。前述的电源转换器，其中在所述第二升降压模式时，所述第一及第二开关的责任 周期固定。一种升降压式电源转换器的控制方法，所述电源转换器包含一电感，一第一开关 连接在所述电源转换器的输入端及所述电感的第一端之间，一第二开关连接在所述电感 的第一端及一接地端之间，一第三开关连接在所述电感的第二端及所述接地端之间，以及 一二极管具有一阳极连接所述电感的第二端及一阴极连接所述电源转换器的输出端，其特 征在于所述控制方法包括下列步骤第一步骤检测所述输入端及输出端上的电压以及所述输出端上的负载电流以决 定所述电源转换器操作在降压模式、第一升降压模式、第二升降压模式或升压模式；第二步骤在所述第一及第二升降压模式时，所述第一、第二及第三开关的控制包 含(a)关闭所述第一开关，打开所述第二开关，关闭所述第三开关；(b)打开所述第一开关，关闭所述第二开关，维持所述第三开关关闭；(c)维持所述第一开关打开，维持所述第二开关关闭，打开所述第三开关。前述的控制方法，其中所述决定所述电源转换器操作在降压模式、第一升降压模 式、第二升降压模式或升压模式的步骤包括当所述输入端及输出端上的电压与所述输出端上的负载电流所决定出的所述电 感两端的倍率值小于一第一临界值时，决定所述电源转换器操作在降压模式；
当所述输入端及输出端上的电压与所述输出端上的负载电流所决定出的所述电 感两端的倍率值大于所述第一临界值且小于一第二临界值时，决定所述电源转换器操作在 所述第一升降压模式；当所述输入端及输出端上的电压与所述输出端上的负载电流所决定出的所述电 感两端的倍率值小于一第三临界值且大于所述第二临界值时，决定所述电源转换器操作在 所述第二升降压模式；当所述输入端及输出端上的电压与所述输出端上的负载电流所决定 出的所述电感两端的倍率值大于所述第三临界值时，决定所述电源转换器操作在所述升压 模式。前述的控制方法，其中更包括放大一第一信号及一参考电压之间的差值产生一第二信号，所述第一信号为所述 输出端上电压的函数；提供一第一频率及一第二频率；根据所述电源转换器的操作模式及所述第一频率产生一第三信号及一第四信 号；比较所述第二信号及第三信号产生一第五信号；比较所述第二信号及第四信号产生一第六信号；根据所述电源转换器的操作模式、所述第五及第六信号、第一频率及第二频率控 制所述第一、第二及第三开关。前述的控制方法，其中在所述降压模式时，所述第一及第二开关的切换周期为一 第一周期；在所述第一升降压模式时所述第一、第二及第三开关的切换周期为一大于所述 第一周期的第二周期；在所述第二升降压模式时所述第一、第二及第三开关的切换周期为 一大于所述第一周期的第三周期；在所述升压模式时所述第三开关的切换周期为一小于所 述第二及第三周期的第四周期。前述的控制方法，其中在所述第一升降压模式时，所述第三开关的责任周期固定。前述的控制方法，其中在所述第二升降压模式时，所述第一及第二开关的责任周 期固定。—种升降压式电源转换器，其特征在于，包括一 电感；一第一开关，连接在所述电源转换器的输入端及所述电感的第一端之间；一第二开关，连接在所述电感的第一端及一接地端之间；一第三开关，连接在所述电感的第二端及所述接地端之间；一二极管，具有一阳极连接所述电感的第二端及一阴极连接所述电源转换器的输 出端；一控制电路，控制所述第一、第二、第三及第四开关的切换，并根据所述输入端及 输出端上的电压以及所述输出端上的负载电流决定所述电源转换器操作在降压模式、第一 升降压模式、第二升降压模式或升压模式；其中，在所述第一及第二升降压模式时，所述第一、第二及第三开关的控制包含 (a)关闭所述第一开关、打开所述第二开关及关闭所述第三开关，(b)打开所述第一开关、 关闭所述第二开关及维持所述第三开关关闭，以及(c)维持所述第一开关打开、维持所述第二开关关闭及打开所述第三开关。前述的电源转换器，其中所述控制电路在所述输入端及输出端上的电压与所述输 出端上的负载电流所决定出的所述电感两端的倍率值小于一第一临界值时，决定所述电源 转换器操作在所述降压模式；在所述输入端及输出端上的电压与所述输出端上的负载电流 所决定出的所述电感两端的倍率值大于所述第一临界值且小于一第二临界值时，决定所述 电源转换器操作在所述第一升降压模式；在所述输入端及输出端上的电压与所述输出端上 的负载电流所决定出的所述电感两端的倍率值小于一第三临界值且大于所述第二临界值 时，决定所述电源转换器操作在所述第二升降压模式；在所述输入端及输出端上的电压与 所述输出端上的负载电流所决定出的所述电感两端的倍率值大于所述第三临界值时，决定 所述电源转换器操作在所述升压模式。前述的电源转换器，其中所述控制电路包括一误差放大器，根据一第一信号及一参考电压产生一第二信号，所述第一信号为 所述电源转换器输出端上电压的函数；一频率产生器，提供一第一频率及一第二频率；一模式检测器，检测所述电源转换器的输入端及输出端上的电压产生一第三信号 以决定所述电源转换器操作在降压模式、第一升降压模式、第二升降压模式或升压模式；一锯齿波产生器，根据所述第三信号及第一频率提供一第四信号或一第五信号；一第一比较器，比较所述第二信号及所述第四信号产生一第六信号；一第二比较器，比较所述第二信号及所述第五信号产生一第七信号；一控制逻辑电路，根据所述第三、第六及第七信号以及第一及第二频率控制所述 第一、第二及第三开关的切换。前述的电源转换器，其中所述控制逻辑电路包括一除频器，对所述第一频率除频产生一第三频率；—第一逻辑电路，根据所述第六信号、第一频率、第二频率、第三频率及一第二参 考电压产生一第一控制信号、第二控制信号及第三控制信号及第四控制信号；一第一多任务器，根据所述三信号从所述第一、第二、第三及第四控制信号中选取 其中之一来控制所述第一及第二开关的切换；一第二逻辑电路，根据所述第七信号、第一频率、第三频率及一第三参考电压产生 一第五控制信号、第六控制信号、第七控制信号及第八控制信号；一第二多任务器，根据所述第三信号从所述第五、第六、第七及第八控制信号中选 取其中之一来控制所述第三开关的切换。前述的电源转换器，其中所述除频器包括D型正反器。前述的电源转换器，其中在所述降压模式时，所述第一及第二开关的切换周期为 一第一周期；在所述第一升降压模式时所述第一、第二及第三开关的切换周期为一大于所 述第一周期的第二周期；在所述第二升降压模式时所述第一、第二及第三开关的切换周期 为一大于所述第一周期的第三周期；在所述升压模式时所述第三开关的切换周期为一小于 所述第二及第三周期的第四周期。前述的电源转换器，其中在所述第一升降压模式时，所述第三开关的责任周期固定。
前述的电源转换器，其中在所述第二升降压模式时，所述第一及第二开关的责任 周期固定。一种升降压式电源转换器的控制方法，所述电源转换器包含一电感，一第一开关 连接在所述电源转换器的输入端及所述电感的第一端之间，一二极管具有一阳极连接一接 地端及一阴极连接所述电感的第一端，一第二开关连接在所述电感的第二端及所述接地端 之间，以及一第三开关连接在所述电感的第二端及所述电源转换器的输出端之间，其特征 在于所述控制方法包括下列步骤第一步骤检测所述输入端及输出端上的电压以及所述输出端上的负载电流以决 定所述电源转换器操作在降压模式、第一升降压模式、第二升降压模式或升压模式；第二步骤在所述第一及第二升降压模式时，所述第一、第二及第三开关的控制包 含(a)关闭所述第一开关，关闭所述第二开关，打开所述第三开关；(b)打开所述第一开关，维持所述第二开关关闭，维持所述第三开关打开；(c)维持所述第一开关打开，打开所述第二开关，关闭所述第三开关。前述的控制方法，其中所述决定所述电源转换器操作在降压模式、第一升降压模 式、第二升降压模式或升压模式的步骤包括当所述输入端及输出端上的电压与所述输出端上的负载电流所决定出的所述电 感两端的倍率值小于一第一临界值时，决定所述电源转换器操作在降压模式；当所述输入端及输出端上的与所述输出端上的负载电流所决定出的所述电感两 端的倍率值大于所述第一临界值且小于一第二临界值时，决定所述电源转换器操作在所述 第一升降压模式；当所述输入端及输出端上的电压与所述输出端上的负载电流所决定出的所述电 感两端的倍率值小于一第三临界值且大于所述第二临界值时，决定所述电源转换器操作在 所述第二升降压模式；当所述输入端及输出端上的电压与所述输出端上的负载电流所决定出的所述电 感两端的倍率值大于所述第三临界值时，决定所述电源转换器操作在所述升压模式。前述的控制方法，其中更包括放大一第一信号及一参考电压之间的差值产生一第二信号，所述第一信号为所述 输出端上电压的函数；提供一第一频率及一第二频率；根据所述电源转换器的操作模式及所述第一频率产生一第三信号及一第四信 号；比较所述第二信号及第三信号产生一第五信号；比较所述第二信号及第四信号产生一第六信号；根据所述电源转换器的操作模式、所述第五及第六信号、第一频率及第二频率控 制所述第一、第二及第三开关。前述的控制方法，其中在所述降压模式时，所述第一开关的切换周期为一第一周 期；在所述第一升降压模式时所述第一、第二及第三开关的切换周期为一大于所述第一周 期的第二周期；在所述第二升降压模式时所述第一、第二及第三开关的切换周期为一大于所述第一周期的第三周期；在所述升压模式时所述第二及第三开关的切换周期为一小于所 述第二及第三周期的第四周期。前述的控制方法，其中在所述第一升降压模式时，所述第二及第三开关的责任周 期固定。前述的控制方法，其中在所述第二升降压模式时，所述第一开关的责任周期固定。一种升降压式电源转换器，其特征在于，包括一 电感；一第一开关，连接在所述电源转换器的输入端及所述电感的第一端之间；一二极管，具有一阳极连接一接地端及一阴极连接所述电感的第一端；一第二开关，连接在所述电感的第二端及所述接地端之间；一第三开关，连接在所述电感的第二端及所述电源转换器的输出端之间；一控制电路，控制所述第一、第二及第三开关的切换，并根据所述输入端及输出端 上的电压以及所述输出端上的负载电流决定所述电源转换器操作在降压模式、第一升降压 模式、第二升降压模式或升压模式；其中，在所述第一及第二升降压模式时，所述第一、第二及第三开关的控制包含 (a)关闭所述第一开关、关闭所述第二开关及打开所述第三开关，(b)打开所述第一开关、 维持所述第二开关关闭及维持所述第三开关打开，以及(c)维持所述第一开关打开、打开 所述第二开关及关闭所述第三开关。前述的电源转换器，其中所述控制电路在所述输入端及输出端上的电压与所述输 出端上的负载电流所决定出的所述电感两端的倍率值小于一第一临界值时，决定所述电源 转换器操作在所述降压模式；在所述输入端及输出端上的电压与所述输出端上的负载电流 所决定出的所述电感两端的倍率值大于一第一临界值且小于一第二临界值时，决定所述电 源转换器操作在所述第一升降压模式；在所述输入端及输出端上的电压与所述输出端上的 负载电流所决定出的所述电感两端的倍率值小于一第三临界值且大于所述第二临界值时， 决定所述电源转换器操作在所述第二升降压模式；在所述输入端及输出端上的电压与所述 输出端上的负载电流所决定出的所述电感两端的倍率值大于所述第三临界值时，决定所述 电源转换器操作在所述升压模式。前述的电源转换器，其中所述控制电路包括一误差放大器，根据一第一信号及一参考电压产生一第二信号，所述第一信号为 所述电源转换器输出端上电压的函数；一频率产生器，提供一第一频率及一第二频率；一模式检测器，检测所述电源转换器的输入端及输出端上的电压产生一第三信号 以决定所述电源转换器操作在降压模式、第一升降压模式、第二升降压模式或升压模式；一锯齿波产生器，根据所述第三信号及第一频率提供一第四信号或一第五信号；一第一比较器，比较所述第二信号及所述第四信号产生一第六信号；一第二比较器，比较所述第二信号及所述第五信号产生一第七信号；一控制逻辑电路，根据所述第三、第六及第七信号以及第一及第二频率控制所述 第一、第二及第三开关的切换。前述的电源转换器，其中所述控制逻辑电路包括19
一除频器，对所述第一频率除频产生一第三频率；一第一逻辑电路，根据所述第六信号、第一频率、第二频率、第三频率及一第二参 考电压产生一第一控制信号、第二控制信号、第三控制信号及第四控制信号；一第一多任务器，根据所述三信号从所述第一、第二、第三及第四控制信号中选取 其中之一来控制所述第一开关的切换；—第二逻辑电路，根据所述第七信号、第一频率、第三频率及一第三参考电压产生 一第五控制信号、第六控制信号、第七控制信号及第八控制信号；一第二多任务器，根据所述第三信号从所述第五、第六、第七及第八控制信号中选 取其中之一来控制所述第二及第三开关的切换。前述的电源转换器，其中所述除频器包括D型正反器。前述的电源转换器，其中在所述降压模式时，所述第一开关的切换周期为一第一 周期；在所述第一升降压模式时所述第一、第二及第三开关的切换周期为一大于所述第一 周期的第二周期；在所述第二升降压模式时所述第一、第二及第三开关的切换周期为一大 于所述第一周期的第三周期；在所述升压模式时所述第二及第三开关的切换周期为一小于 所述第二及第三周期的第四周期。前述的电源转换器，其中在所述第一升降压模式时，所述第二及第三开关的责任 周期固定。42、如权利要求35所述的电源转换器，其特征在于，在所述第二升降压模式时，所 述第一开关的责任周期固定。一种升降压式电源转换器的控制方法，所述电源转换器包含一电感，一第一开关 连接在所述电源转换器的输入端及所述电感的第一端之间，一第一二极管具有一阳极连接 一接地端及一阴极连接所述电感的第一端，一第二开关连接在所述电感的第二端及所述接 地端之间，以及一第二二极管具有一阳极连接所述电感的第二端及一阴极连接所述电源转 换器的输出端，其特征在于所述控制方法包括下列步骤第一步骤检测所述输入端及输出端上的电压以及所述输出端上的负载电流以决 定所述电源转换器操作在降压模式、第一升降压模式、第二升降压模式或升压模式；第二步骤在所述第一及第二升降压模式时，所述第一及第二开关的控制包含(a)关闭所述第一开关，关闭所述第二开关；(b)打开所述第一开关，维持所述第二开关关闭；(c)维持所述第一开关打开，打开所述第二开关。前述的控制方法，其中所述决定所述电源转换器操作在降压模式、第一升降压模 式、第二升降压模式或升压模式的步骤包括当所述输入端及输出端上的电压与所述输出端上的负载电流所决定出的所述电 感两端的倍率值小于一第一临界值时，决定所述电源转换器操作在降压模式；当所述输入端及输出端上的电压与所述输出端上的负载电流所决定出的所述电 感两端的倍率值大于所述第一临界值且小于一第二临界值时，决定所述电源转换器操作在 所述第一升降压模式；当所述输入端及输出端上的电压与所述输出端上的负载电流所决定出的所述电 感两端的倍率值小于一第三临界值且大于所述第二临界值时，决定所述电源转换器操作在20所述第二升降压模式；当所述输入端及输出端上的电压与负载电流所决定出的所述电感两端的倍率值 大于所述第三临界值时，决定所述电源转换器操作在所述升压模式。前述的控制方法，其中更包括放大一第一信号及一参考电压之间的差值产生一第二信号，所述第一信号为所述 输出端上电压的函数；提供一第一频率及一第二频率；根据所述电源转换器的操作模式及所述第一频率产生一第三信号及一第四信 号；比较所述第二信号及第三信号产生一第五信号；比较所述第二信号及第四信号产生一第六信号；根据所述电源转换器的操作模式、所述第五及第六信号、第一频率及第二频率控 制所述第一及第二开关。前述的控制方法，其中在所述降压模式时，所述第一开关的切换周期为一第一周 期；在所述第一升降压模式时所述第一及第二开关的切换周期为一大于所述第一周期的第 二周期；在所述第二升降压模式时所述第一及第二开关的切换周期为一大于所述第一周期 的第三周期；在所述升压模式时所述第二开关的切换周期为一小于所述第二及第三周期的 第四周期。前述的控制方法，其中在所述第一升降压模式时，所述第二开关的责任周期固定。前述的控制方法，其中在所述第二升降压模式时，所述第一开关的责任周期固定。一种升降压式电源转换器，其特征在于，包括一 电感；一第一开关，连接在所述电源转换器的输入端及所述电感的第一端之间；一第一二极管，具有一阳极连接一接地端及一阴极连接所述电感的第一端；一第二开关，连接在所述电感的第二端及所述接地端之间；一第二二极管，具有一阳极连接所述电感的第二端及一阴极连接所述电源转换器 的输出端；一控制电路，控制所述第一及第二开关的切换，并根据所述输入端及输出端上的 电压以及所述输出端上的负载电流决定所述电源转换器操作在降压模式、第一升降压模 式、第二升降压模式或升压模式；其中，在所述第一及第二升降压模式时，所述第一及第二开关的控制包含(a)关 闭所述第一开关及关闭所述第二开关，(b)打开所述第一开关及维持所述第二开关关闭，以 及(c)维持所述第一开关打开及打开所述第二开关。前述的电源转换器，其中所述控制电路在当所述输入端及输出端上的电压与所述 输出端上的负载电流所决定出的所述电感两端的倍率值小于一第一临界值时，决定所述电 源转换器操作在所述降压模式；在所述输入端及输出端上的电压与所述输出端上的负载电 流所决定出的所述电感两端的倍率值大于所述第一临界值且小于一第二临界值时，决定所 述电源转换器操作在所述第一升降压模式；在所述输入端及输出端上的电压与所述输出端 上的负载电流所决定出的所述电感两端的倍率值小于一第三临界值且大于所述第二临界值时，决定所述电源转换器操作在所述第二升降压模式；在所述输入端及输出端上的电压 与所述输出端上的负载电流所决定出的所述电感两端的倍率值大于所述第三临界值时，决 定所述电源转换器操作在所述升压模式。前述的电源转换器，其中所述控制电路包括一误差放大器，根据一第一信号及一参考电压产生一第二信号，所述第一信号为 所述电源转换器输出端上电压的函数；一频率产生器，提供一第一频率及一第二频率；一模式检测器，检测所述电源转换器的输入端及输出端上的电压产生一第三信号 以决定所述电源转换器操作在降压模式、第一升降压模式、第二升降压模式或升压模式；一锯齿波产生器，根据所述第三信号及第一频率提供一第四信号或一第五信号；一第一比较器，比较所述第二信号及所述第四信号产生一第六信号；一第二比较器，比较所述第二信号及所述第五信号产生一第七信号；一控制逻辑电路，根据所述第三、第六及第七信号以及第一及第二频率控制所述 第一及第二开关的切换。前述的电源转换器，其中所述控制逻辑电路包括一除频器，对所述第一频率除频产生一第三频率；一第一逻辑电路，根据所述第六信号、第一频率、第二频率、第三频率及一第三参 考电压产生一第一控制信号、第二控制信号、第三控制信号及第四控制信号；一第一多任务器，根据所述三信号从所述第一、第二、第三及第四控制信号中选取 其中之一来控制所述第一开关的切换；一第二逻辑电路，根据所述第七信号、第一频率、第三频率及一第三参考电压产生 一第五控制信号、第六控制信号、第七控制信号及第八控制信号；一第二多任务器，根据所述第三信号从所述第五、第六、第七及第八控制信号中选 取其中之一来控制所述第二开关的切换。前述的电源转换器，其中所述除频器包括D型正反器。前述的电源转换器，其中在所述降压模式时，所述第一开关的切换周期为一第一 周期；在所述第一升降压模式时所述第一及第二开关的切换周期为一大于所述第一周期的 第二周期；在所述第二升降压模式时所述第一及第二开关的切换周期为一大于所述第一周 期的第三周期；在所述升压模式时所述第二开关的切换周期为一小于所述第二及第三周期 的第四周期。前述的电源转换器，其中在所述第一升降压模式时，所述第二开关的责任周期固定。前述的电源转换器，其中在所述第二升降压模式时，所述第一开关的责任周期固定。采用上述技术方案后，本发明的升降压式电源转换器及其控制方法具有以下优 点。1.电源转换器操作在升降压模式时，以新的切换顺序控制所述至少二开关，进而 减少切换损失及导通损失。2.电源转换器由降压模式或升压模式进入升降压模式时，将所述至少二开关的切换周期延长，以进一步减少切换损失，且考虑负载电流对升降压责任周期的影响使其可在 正确点切换模式，因此输出电压不会因为改变模式而受影响。


图1为已知的升降压式电源转换器示意图；图2为本发明的第一实施例示意图；图3为图2中电源转换器操作在第一模式时的信号波形；图4为图2中电源转换器操作在第一模式时电感L上电感电流IL与开关顺序；图5为图2中电源转换器操作在第二模式时的信号波形；图6为图2中电源转换器操作在第二模式时电感L上电感电流IL与开关顺序；图7为图2中电源转换器操作在第三模式时的信号波形；图8为图2中电源转换器操作在第三模式时电感L上电感电流IL与开关顺序；图9为图2中电源转换器操作在第四模式时的信号波形；图10为图2中电源转换器操作在第四模式时电感L上电感电流IL与开关顺序；图11为图2中电源转换器的模式转换图；图12为图2中控制逻辑电路的实施例示意图；图13为本发明的第二实施例示意图；图14为本发明的第三实施例示意图；图15为本发明的第四实施例示意图；图16为模式检测器的实施例示意图。图中，10、电源转换器 12、功率级 14、控制电路 16、控制逻辑电路 18、比较 器20、比较器22、锯齿波产生器24、误差放大器30、电源转换器32、功率级34、控 制电路36、控制逻辑电路3602、D型正反器3604、逻辑电路3606、多任务器3608、 逻辑电路3610、多任务器38、模式检测器3802、电流源3804、运算放大器3806、电 流源 3808、比较器 3810、比较器 3812、比较器 40、比较器 42、比较器 44、锯齿波 产生器 46、误差放大器 48、频率产生器 50、锯齿波信号SAW12的波形 52、误差信号 VEA的波形54、信号PWMl的波形56、频率Clk_buck的波形58、频率Clk_boost的波形 60、控制信号VA的波形62、控制信号VB的波形64、控制信号VC的波形66、控制信号VD 的波形 68、锯齿波信号SAW12的波形 70、误差信号VEA的波形 72、信号PWMl的波形 74、频率Clk_buck的波形76、频率Clk_boost的波形78、控制信号VA的波形80、控制 信号VB的波形82、控制信号VC的波形84、控制信号VD的波形86、锯齿波信号SAW34 的波形88、误差信号VEA的波形90、信号PWM2的波形92、频率Clk_buck的波形94、 频率Clk_boost的波形 96、控制信号VA的波形98、控制信号VB的波形 100、控制信号 VC的波形102、控制信号VD的波形104、锯齿波信号SAW34的波形106、误差信号VEA 的波形 108、信号PWM2的波形 110、频率Clk_buck的波形 112、频率Clk_boost的波形 114、控制信号VA的波形116、控制信号VB的波形118、控制信号VC的波形120、控制 信号VD的波形130、电源转换器 132、功率级140、电源转换器 142、功率级150、电 源转换器152、功率级。
具体实施例方式以下结合实施例及其附图对本发明作更进一步说明。现请参阅图2，图2显示本发明的第一实施例。如图所示，所述在升降压式电源转 换器30中，控制电路34输出控制信号VA、VB、VC及VD驱动功率级32，以将输入电压Vin 转换为输出电压Vout，电阻Rl及R2分压输出电压Vout产生回授信号VFB给控制电路34。 在功率级32中，开关SWl连接在输入电压Vin及电感L之间，开关SW2连接在电感L及接 地端GND之间，开关SW3连接在电感L及接地端GND之间，开关SW4连接在电感L及输出电 压Vout之间。由于整个系统的责任周期不仅与输入电压和输出电压有关，负载电流也会影 响责任周期的大小，因此模式的切换点也必须将负载电流的因素考虑进去。在控制电路34 中，模式检测器38检测输入电压Vin、输出电压Vout以及负载电流Iload产生模式选择信 号S [3 0]以决定电源转换器30的操作模式，误差放大器46根据参考电压Vref及回授信号 VFB产生误差信号VEA，频率产生器48提供频率Clk_boost及Clk_buck，频率Clk_boost及 Clk_buck具有固定的周期Ts以及固定的责任周期，锯齿波产生器44根据频率Clk_boost 及模式选择信号S [3:0]提供锯齿波信号SAW12及SAW34，比较器40比较误差信号VEA及 锯齿波信号SAW12产生信号PWM1，比较器42比较误差信号VEA及锯齿波信号SAW34产生 信号PWM2，控制逻辑电路36根据信号PWMl及PWM2、模式选择信号S [3:0]以及频率Clk_ boost及Clk_buck产生控制信号VA、VB、VC及VD切换开关SWl、Sff2, SW3及SW4以将输入 电压Vin转换为输出电压Vout。所述电源转换器30可以操作在四种模式，当输入电压Viru输出电压Vout与负载 电流Iload所决定出的电感两端的倍率值小于第一临界值时，电源转换器30操作在第一 模式。图3显示电源转换器30操作在第一模式时的信号波形，其中波形50为锯齿波信号 SAW12，波形52为误差信号VEAJ^B M为信号PWMl，波形56为频率Clk_buck，波形58为 频率Clk_boost，波形60为控制信号VA，波形62为控制信号VB，波形64为控制信号VC，波 形66为控制信号VD。图4显示电源转换器30操作在第一模式时电感L上电感电流IL与开 关顺序。第一模式为单纯的降压模式，在时间tl至t2，控制信号VA、VB、VC及VD均为低准 位，如波形60、62、64及66所示，由于开关SWl及SW4为PMOS而开关SW2及SW3为NM0S，故 开关SWl及SW4打开(turn on)而开关SW2及SW3关闭(turn off)，这段时间定义为tADl， 在时间tADl中，输入电压Vin对电感L充电使得电感电流IL上升，如图4所示。在时间t2 至t3，控制信号VA及VB为高准位而控制信号VC及VD为低准位，故开关SW2及SW4打开而 开关SWl及SW3关闭，这时间定义为tBDl，在时间tBDl中，电感L放电使得电感电流IL下 降。在第一模式中，开关SWl及SW2的切换周期以及电感电流IL的周期均为Ts，降压责任 周期比Kbuckl为开关SWl的责任周期比。当输入电压Viru输出电压Vout与负载电流Iload所决定出的电感两端的倍率值 大于第一临界值且小于1时，电源转换器30操作在第二模式。图5显示电源转换器30操 作在第二模式时的信号波形，其中波形68为锯齿波信号SAW12，波形70为误差信号VEA，波 形72为信号PWMl，波形74为频率Clk_buck，波形76为频率Clk_boost，波形78为控制信 号VA，波形80为控制信号VB，波形82为控制信号VC，波形84为控制信号VD。图6显示电 源转换器30操作在第二模式时电感电流IL与开关顺序。第二模式为升降压模式，在时间 t4至t5，控制信号VA及VB为高准位而控制信号VC及VD为低准位，故开关SWl及SW3关24闭而开关SW2及SW4打开，这段时间定义为tBD2，在时间t5至t6，控制信号VA、VB、VC及 VD均为低准位，故开关SWl及SW4打开而开关SW2及SW3关闭，这段时间定义为tAD2，在时 间t6至t7，控制信号A及B为低准位而控制信号C及D为高准位，故开关SWl及SW3打开 而开关SW2及SW4关闭，这段时间定义为tACl。在第二模式中，开关SW1、Sff2, SW3及SW4 的切换周期以及电感电流IL的周期均为2Ts。参照图6，电感电流IL的每一周期包括降压 及升压操作，在第二模式中，开关SW3及SW4的责任周期由频率Clk_boost决定，故开关SW3 及SW4具有固定的责任周期，因此，在升压操作期间的升压责任周期比Kboostl固定，藉由 调整在降压操作期间的降压责任周期比Kbuck2可以让输出电压Vout稳定。当输入电压Vin、输出电压Vout与负载电流Iload所决定出的电感两端的倍率值 小于第二临界值且大于1时，电源转换器30操作在第三模式。图7显示电源转换器30操 作在第三模式时的信号波形，其中波形86为锯齿波信号SAW34，波形88为误差信号VEAJ^ 形90为信号PWM2，波形92为频率Clk_buck，波形94为频率Clk_boost，波形96为控制信 号VA，波形98为控制信号VB，波形100为控制信号VC，波形102为控制信号VD。图8显示 电源转换器30操作在第三模式时电感电流IL与开关顺序。第三模式为升降压模式，在时 间伪至t9，控制信号VA及VB为高准位而控制信号VC及VD为低准位，故开关SWl及SW3 关闭而开关SW2及SW4打开，这段时间定义为tBD3，在时间t9至tlO，控制信号VA、VB、VC 及VD均为低准位，故开关SWl及SW4打开而开关SW2及SW3关闭，这段时间定义为tAD3，在 时间tlO至tll，控制信号A及B为低准位而控制信号C及D为高准位，故开关SWl及SW3 打开而开关SW2及SW4关闭，这段时间定义为tAC2。在第三模式中，开关SW1、Sff2, SW3及 SW4的切换周期以及电感电流IL的周期均为2Ts。参照图8，电感电流IL的每一周期包括 降压及升压操作，在第三模式中，开关SWl及SW2的责任周期由频率Clk_buck决定，故开关 Sffl及SW2的责任周期固定，因此，在降压操作期间的降压责任周期比Kbuck3固定，藉由调 整在升压操作期间的升压责任周期比Kboost2可以让输出电压Vout稳定。当输入电压Viru输出电压Vou与负载电流Iload所决定出的电感两端的倍率值大 于第二临界值，电源转换器30操作在第四模式。图9显示电源转换器30操件在第四模式 时的信号波形，其中波形104为锯齿波信号SAW34，波形106为误差信号VEAJ^B 108为信 号PWM2，波形110为频率Clk_buck，波形112为频率Clk_boost，波形114为控制信号VA， 波形116为控制信号VB，波形118为控制信号VC，波形120为控制信号VD。图10显示电源 转换器30操作在第四模式时电感电流IL与开关顺序。第四模式为单纯的升压模式，在时 间tl2至tl3，控制信号VA及VB为低准位而控制信号VC及VD为高准位，故开关SWl及SW3 打开而开关SW2及SW4关闭，这段时间定义为tAC3，在时间tl3至tl4，控制信号VA、VB、VC 及VD均为低准位，故开关SWl及SW4打开而开关SW2及SW3关闭，这段时间定义为tAD4。 在第四模式中，开关SW3及SW4的切换周期以及电感电流IL的周期均为Ts，升压责任周期 比Kboost3为开关SW3的责任周期比。当电源转换器30操作在升降压模式时，开关的切换顺序为(1)打开开关SW2及 SW4并关闭开关SWl及SW3，⑵打开开关SWl及SW4并关闭开关SW2及SW3，(3)打开开关 Sffl及SW3并关闭开关SW2及SW4，与习知技术相比，在相同时间的循环中，电源转换器30 的开关切换次数较少，而且当电源转换器30的操作模式由降压模式或升压模式进入升降 压模式时，开关的切换周期将由Ts延长为2Ts，故能降低切换损失。再者，此新的开关顺序可以让电感L与电源转换器30的输出端Vout连接的持续时间延长，故能减小导通损失。利用伏秒平衡(voltage second balance)原理可以推导出在四种模式下电源转 换器30的输入电压Vin、输出电压Vout与负载电流Iload之间的关系。参照图4，假设每 一开关SW1、SW2、SW3及SW4上的跨压都为Vsw，当转换器操作在第一模式时，输入电压Viru 输出电压Vout以及开关之跨压Vsw之间的关系为Vin-2Vsw/(tADl/Ts) = Vout/(tADl/Ts) 公式 1参照图6，在第二模式时，输入电压Vin、输出电压Vout以及开关之跨压Vsw之间 的关系为Vin-4Vsw/ (Ts+tAD2_l)= Vout [ (Ts+tAD2_2) / (Ts+tAD2_l)]= Vout [ (2-Kboostl) Ts/ (Ts+tAD2_l)] 公式 2参照图8，在第三模式时，输入电压Vin、输出电压Vout以及开关之跨压Vsw之间 的关系为Vin-4Vsw/ (Ts+tAD3_l)= Vout [ (Ts+tAD3_2) / (Ts+tAD3_l)]= Vout [ (Ts+tAD3_2) / (1+Kbuck3) Ts] 公式 3参照图10，在第四模式时，输入电压Vin、输出电压Vout以及开关之跨压Vsw之间 的关系为Vin-2Vsw = Vout (l-tAC3/Ts) 公式 4为了防止锯齿波信号SAW12及SAW34的非线性问题使得输出电压Vout无法稳定， 故限定降压的最大责任周期及升压的最小责任周期分别为Kl及K2，以使输入电压Vin在接 近或等于输出电压Vout时，能让输出电压Vout稳定。图11显示电源转换器30的模式转 换图，从公式1至公式4及所设定的临界值Kl及K2可以得到电源转换器30的模式转换。 当电源转换器30操作在第一模式时，参照图11，若输入电压Vin持续下降使得电感L两端 的倍率值等于临界值Al时，电源转换器30切换至第二模式。当电源转换器30操作在第二 模式时，参照图11，若输入电压Vin持续下降使得电感L两端的倍率值等于临界值A2时，电 源转换器30切换至第三模式。当电源转换器30操作在第三模式时，参照图11，若输入电压 Vin持续下降使得电感L两端的倍率值等于临界值A3时，电源转换器30切换至第四模式。 当电源转换器30操作在第四模式时，参照图11及公式4，若输入电压Vin持续上升使得电 感L两端的倍率值等于临界值A3时，电源转换器30切换至第三模式。当电源转换器30操 作在第三模式时，若输入电压Vin持续上升使得电感L两端的倍率值等于临界值A2时，电 源转换器30切换至第二模式。当电源转换器30操作在第二模式时，若输入电压Vin持续 上升，使得电感两端L的倍率值等于临界值Al时电源转换器30切换至第一模式。图12显示图2中控制逻辑电路36的实施例，其中D型正反器3602作为除频器用 以对频率Clk_boost除频产生频率CLK2及CLK2B，逻辑电路3604根据信号PWMl、频率Clk_ boost、CLK2及Clk_buck以及接地端GND的电位产生控制信号Si、S2、S3及S4，多任务器 3606根据模式选择信号S[3:0]从控制信号S4、S3、S2及Sl中选取其中之一做为控制信号 VA及VB，逻辑电路3608根据接地端GND的电位、频率CLK2B及Clk_boost以及信号PWM2产 生控制信号S5、S6、S7及S8，多任务器3610根据模式选择信号S [3:0]从控制信号S8、S7、26S6及S5中选取其中之一做为控制信号VC及VD。图13显示本发明的第二实施例，在升降压式电源转换器130中，控制电路34驱动 功率级132以将输入电压Vin转换为输出电压Vout，电阻Rl及R2分压输出电压Vout产生 回授信号VFB给控制电路34。在功率级132中，开关SWl连接在输入电压Vin及电感L之 间，开关SW2连接在电感L及接地端GND之间，开关SW3连接在电感L及接地端GND之间，二 极管Dl连接在电感L及输出电压Vout之间。控制电路34同样包括控制逻辑电路36、模式 检测器38、比较器40及42、锯齿波产生器44、误差放大器46及频率产生器48，控制逻辑电 路36根据信号PWMl及PWM2、模式选择信号S [3:0]以及频率Clk_boost及Clk_buck产生 控制信号VA、VB及VC切换开关SW1、SW2及SW3以将输入电压Vin转换为输出电压Vout。当电源转换器130操作在升降压模式时，其开关的切换顺序为(1)打开开关SW2 并关闭开关SWl及SW3，⑵打开开关SWl并关闭开关SW2及SW3，(3)打开开关SWl及SW3 并关闭开关SW2，之后重复步骤(1)至(3)，其中，当输入电压Vin、输出电压Vout与负载电 流Iload所决定出的责任周期大于第一临界值且小于1，开关SW3的责任周期固定，当输入 电压Viru输出电压Vout与负载电流Iload所决定出的责任周期小于第二临界值且大于1， 开关SWl及SW2的责任周期固定，而且当电源转换器130的操作模式由降压模式或升压模 式进入升降压模式时，开关的切换周期将由Ts延长为2Ts。图14显示本发明的第三实施例，在升降压式电源转换器140中，控制电路34驱动 功率级142以将输入电压Vin转换为输出电压Vout，电阻Rl及R2分压输出电压Vout产生 回授信号VFB给控制电路34。在功率级142中，开关SWl连接在输入电压Vin及电感L之 间，二极管D2连接在电感L及接地端GND之间，开关SW3连接在电感L及接地端GND之间， 开关SW4连接在电感L及输出电压Vout之间。控制电路34同模包括控制逻辑电路36、模 式检测器38、比较器40及42、锯齿波产生器44、误差放大器46及频率产生器48，控制逻辑 电路36根据信号PWMl及PWM2、模式选择信号S [3:0]以及频率Clk_boost及Clk_buck产 生控制信号VA、VC及VD切换开关SWl、SW3及SW4以将输入电压Vin转换为输出电压Vout。当电源转换器140操作在升降压模式时，其开关的切换顺序为(1)打开开关SW4 并关闭开关SWl及SW3，⑵打开开关SWl及SW4并关闭开关SW3，(3)打开开关SWl及SW3 并关闭开关SW4，之后重复步骤(1)至(3)，其中，当输入电压Viru输出电压Vout与负载电 流Iload所决定出的责任周期大于第一临界值且小于1，开关SW3及SW4的责任周期固定， 当输入电压Viru输出电压Vout与负载电流Iload所决定出的责任周期小于第二临界值且 大于1，开关SWl的责任周期固定，而且当电源转换器140的操作模式由降压模式或升压模 式进入升降压模式时，开关的切换周期将由Ts延长为2Ts。图15显示本发明的第四实施例，在升降压式电源转换器150中，控制电路34驱动 功率级152以将输入电压Vin转换为输出电压Vout，电阻Rl及R2分压输出电压Vout产生 回授信号VFB给控制电路34。在功率级152中，开关SWl连接在输入电压Vin及电感L之 间，二极管D3连接在电感L及接地端GND之间，开关SW3连接在电感L及接地端GND之间， 二极管D4连接在电感L及输出电压Vout之间。控制电路34同模包括控制逻辑电路36、模 式检测器38、比较器40及42、锯齿波产生器44、误差放大器46及频率产生器48，控制逻辑 电路36根据信号PWMl及PWM2、模式选择信号S [3:0]以及频率Clk_boost及Clk_buck产 生控制信号VA及VC切换开关SWl及SW3以将输入电压Vi η转换为输出电压Vout。
当电源转换器150操作在升降压模式时，其开关的切换顺序为(1)关闭开关SWl 及SW3，(2)打开开关SWl并关闭开关SW3，⑶打开开关SWl及SW3，之后重复步骤(1)至 (3)，其中，当输入电压Vin、输出电压Vout与负载电流Iload所决定出的责任周期大于第 一临界值且小于1，开关SW3的责任周期固定，当输入电压Viru输出电压Vout与负载电流 Iload所决定出的责任周期小于第二临界值且大于1，开关SWl的责任周期固定，而且当电 源转换器150的操作模式由降压模式或升压模式进入升降压模式时，开关的切换周期将由 Ts延长为2Ts。图16显示模式检测器38的实施例，在模式检测器38中，当开关SWl打开时，开 关MPl也同时打开，因此电压Vb为(Vin-Vsw-Ib X R3)，其中电压Vsw与负载电流Iload成 正比，运算放大器3804将电压Vb及Va锁在同一准位上，因此流过电阻R4的电流Ia为 (Ib+Vsw/R4)，设计电流源3802及3806相等，使得流经电阻R5的电流Ic为(Vsw/R4)，因此 可推得电压VDEC = Vin-IaX R4-Ic X R5= Vin-IbXR4_Vsw_(R5/R4)XVsw
= Vin- (1+R5/R4) Vsw-Ib X R4 公式 5由于(IbXR4)可以设计的相对小，因此电压VDEC_ Vin-(l + R5/R4)Vsw公式 6由公式6可知，藉由调整电阻R5及R4的比值可以调节电压VDEC，接着比较器 3808、3810 及 3812 分别比较(MlXVout)、(M2XVout)及(M3XVout)与电压 VDEC，逻辑电 路3814根据比较器3808、3810及3812的输出产生模式选择信号S[3:0]。以上实施例仅供说明本发明之用，而非对本发明的限制，有关技术领域的技术人 员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以作出各种变换或变化。因此，所有等同 的技术方案也应该属于本发明的范畴，应由各权利要求限定。28
权利要求
1.一种升降压式电源转换器的控制方法，所述电源转换器包含一电感，一第一开关连 接在所述电源转换器的输入端及所述电感的第一端之间，一第二开关连接在所述电感的第 一端及一接地端之间，一第三开关连接在所述电感的第二端及所述接地端之间，以及一第 四开关连接在所述电感的第二端及所述电源转换器的输出端之间，其特征在于所述控制方 法包括下列步骤第一步骤检测所述输入端及输出端上的电压以及在所述输出端上的负载电流以决定 所述电源转换器操作在降压模式、第一升降压模式、第二升降压模式或升压模式；第二步骤在所述第一及第二升降压模式时，所述第一、第二、第三及第四开关的控制 包含(a)关闭所述第一开关，打开所述第二开关，关闭所述第三开关，打开所述第四开关；(b)打开所述第一开关，关闭所述第二开关，维持所述第三开关关闭，维持所述第四开 关打开；(C)维持所述第一开关打开，维持所述第二开关关闭，打开所述第三开关，关闭所述第 四开关。
2.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述决定所述电源转换器操作在降压 模式、第一升降压模式、第二升降压模式或升压模式的步骤包括下列步骤第一步骤当所述输入端及输出端上的电压与负载电流所决定出的所述电感两端的倍 率值小于一第一临界值，决定所述电源转换器操作在降压模式；第二步骤当所述输入端及输出端上的电压与负载电流所决定出的所述电感两端的倍 率值大于所述第一临界值且小于一第二临界值，决定所述电源转换器操作在所述第一升降 压模式；第三步骤当所述输入端及输出端上的电压与负载电流所决定出的所述电感两端的倍 率值小于一第三临界值且大于所述第二临界值，决定所述电源转换器操作在所述第二升降 压模式；第四步骤当所述输入端及输出端上的电压与负载电流所决定出的所述电感两端的倍 率值大于所述第三临界值时，决定所述电源转换器操作在所述升压模式。
3.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于，更包括放大一第一信和及一参考电压之间的差值产生一第二信号，所述第一信号为所述输出 端上电压的函数；提供一第一频率及一第二频率；根据所述电源转换器的操作模式及所述第一频率产生一第三信号及一第四信号；比较所述第二信号及第三信号产生一第五信号；比较所述第二信号及第四信号产生一第六信号；根据所述电源转换器的操作模式、所述第五及第六信号、第一频率及第二频率控制所 述第一、第二、第三及第四开关。
4.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于，在所述降压模式时，所述第一及第二开 关的切换周期为一第一周期；在所述第一升降压模式时所述第一、第二、第三及第四开关的 切换周期为一大于所述第一周期的第二周期；在所述第二升降压模式时所述第一、第二、第 三及第四开关的切换周期为一大于所述第一周期的第三周期；在所述升压模式时所述第三及第四开关的切换周期为一小于所述第二及第三周期的第四周期。
5.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于，在所述第一升降压模式时，所述第三及 第四开关的责任周期固定。
6.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于，在所述第二升降压模式时，所述第一及 第二开关的责任周期固定。
7.一种升降压式电源转换器，其特征在于，包括 一电感；一第一开关，连接在所述电源转换器的输入端及所述电感的第一端之间； 一第二开关，连接在所述电感的第一端及一接地端之间； 一第三开关，连接在所述电感的第二端及所述接地端之间； 一第四开关，连接在所述电感的第二端及所述电源转换器的输出端之间； 一控制电路，控制所述第一、第二、第三及第四开关的切换，并根据所述输入端及输出 端上的电压以及所述输出端上的负载电流决定所述电源转换器操作在降压模式、第一升降 压模式、第二升降压模式或升压模式；其中，在所述第一及第二升降压模式时，所述第一、第二、第三及第四开关的控制包含 (a)关闭所述第一开关、打开所述第二开关、关闭所述第三开关及打开所述第四开关，(b) 打开所述第一开关、关闭所述第二开关、维持所述第三开关关闭及维持所述第四开关打开， 以及(c)维持所述第一开关打开、维持所述第二开关关闭、打开所述第三开关及关闭所述 第四开关。
8.如权利要求7所述的电源转换器，其特征在于，所述控制电路在所述输入端及输出 端上的电压与所述负载电流所决定出的所述电感两端的倍率值小于一第一临界值时，决定 所述电源转换器操作在所述降压模式；在所述输入端及输出端上的电压与所述负载电流所 决定出的所述电感两端的倍率值大于所述第一临界值且小于一第二临界值时，决定所述电 源转换器操作在所述第一升降压模式；在所述输入端及输出端上的电压与所述负载电流所 决定出的所述电感两端的倍率值小于一第三临界值且大于所述第二临界值时，决定所述电 源转换器操作在所述第二升降压模式；在所述输入端及输出端上的电压与负载电流所决定 出的所述电感两端的倍率值大于所述第三临界值时，决定所述电源转换器操作在所述升压 模式。
9.如权利要求7所述的电源转换器，其特征在于，所述控制电路包括一误差放大器，根据一第一信号及一参考电压产生一第二信号，所述第一信号为所述 电源转换器输出端上电压的函数；一频率产生器，提供一第一频率及一第二频率；一模式检测器，检测所述电源转换器的输入端及输出端上的电压产生一第三信号以决 定所述电源转换器操作在降压模式、第一升降压模式、第二升降压模式或升压模式； 一锯齿波产生器，根据所述第三信号及第一频率提供一第四信号或一第五信号； 一第一比较器，比较所述第二信号及所述第四信号产生一第六信号； 一第二比较器，比较所述第二信号及所述第五信号产生一第七信号； 一控制逻辑电路，根据所述第三、第六及第七信号以及第一及第二频率控制所述第一、 第二、第三及第四开关的切换。
10.如权利要求9所述的电源转换器，其特征在于，所述控制逻辑电路包括一除频器，对所述第一频率除频产生一第三频率；一第一逻辑电路，根据所述第六信号、第一频率、第二频率、第三频率及一第二参考电 压产生一第一控制信号、第二控制信号、第三控制信号及第四控制信号；一第一多任务器，根据所述三信号从所述第一、第二、第三及第四控制信号中选取其中 之一来控制所述第一及第二开关的切换；一第二逻辑电路，根据所述第七信号、第一频率、第三频率及一第三参考电压产生一第 五控制信号、第六控制信号、第七控制信号及第八控制信号；一第二多任务器，根据所述第三信号从所述第五、第六、第七及第八控制信号中选取其 中之一来控制所述第三及第四开关的切换。
11.如权利要求10所述的电源转换器，其特征在于，所述除频器包括D型正反器。
12.如权利要求7所述的电源转换器，其特征在于，在所述降压模式时，所述第一及第 二开关的切换周期为一第一周期；在所述第一升降压模式时所述第一、第二、第三及第四开 关的切换周期为一大于所述第一周期的第二周期；在所述第二升降压模式时所述第一、第 二、第三及第四开关的切换周期为一大于所述第一周期的第三周期；在所述升压模式时所 述第三及第四开关的切换周期为一小于所述第二及第三周期的第四周期。
13.如权利要求7所述的电源转换器，其特征在于，在所述第一升降压模式时，所述第 三及第四开关的责任周期固定。
14.如权利要求7所述的电源转换器，其特征在于，在所述第二升降压模式时，所述第 一及第二开关的责任周期固定。
15.一种升降压式电源转换器的控制方法，所述电源转换器包含一电感，一第一开关连 接在所述电源转换器的输入端及所述电感的第一端之间，一第二开关连接在所述电感的第 一端及一接地端之间，一第三开关连接在所述电感的第二端及所述接地端之间，以及一二 极管具有一阳极连接所述电感的第二端及一阴极连接所述电源转换器的输出端，其特征在 于所述控制方法包括下列步骤第一步骤检测所述输入端及输出端上的电压以及所述输出端上的负载电流以决定所 述电源转换器操作在降压模式、第一升降压模式、第二升降压模式或升压模式；第二步骤在所述第一及第二升降压模式时，所述第一、第二及第三开关的控制包含(a)关闭所述第一开关，打开所述第二开关，关闭所述第三开关；(b)打开所述第一开关，关闭所述第二开关，维持所述第三开关关闭；(c)维持所述第一开关打开，维持所述第二开关关闭，打开所述第三开关。
16.如权利要求15所述的控制方法，其特征在于，所述决定所述电源转换器操作在降 压模式、第一升降压模式、第二升降压模式或升压模式的步骤包括当所述输入端及输出端上的电压与所述输出端上的负载电流所决定出的所述电感两 端的倍率值小于一第一临界值时，决定所述电源转换器操作在降压模式；当所述输入端及输出端上的电压与所述输出端上的负载电流所决定出的所述电感两 端的倍率值大于所述第一临界值且小于一第二临界值时，决定所述电源转换器操作在所述 第一升降压模式；当所述输入端及输出端上的电压与所述输出端上的负载电流所决定出的所述电感两端的倍率值小于一第三临界值且大于所述第二临界值时，决定所述电源转换器操作在所述 第二升降压模式；当所述输入端及输出端上的电压与所述输出端上的负载电流所决定出 的所述电感两端的倍率值大于所述第三临界值时，决定所述电源转换器操作在所述升压模 式。
17.如权利要求15所述的控制方法，其特征在于，更包括放大一第一信号及一参考电压之间的差值产生一第二信号，所述第一信号为所述输出 端上电压的函数；提供一第一频率及一第二频率；根据所述电源转换器的操作模式及所述第一频率产生一第三信号及一第四信号； 比较所述第二信号及第三信号产生一第五信号； 比较所述第二信号及第四信号产生一第六信号；根据所述电源转换器的操作模式、所述第五及第六信号、第一频率及第二频率控制所 述第一、第二及第三开关。
18.如权利要求15所述的控制方法，其特征在于，在所述降压模式时，所述第一及第二 开关的切换周期为一第一周期；在所述第一升降压模式时所述第一、第二及第三开关的切 换周期为一大于所述第一周期的第二周期；在所述第二升降压模式时所述第一、第二及第 三开关的切换周期为一大于所述第一周期的第三周期；在所述升压模式时所述第三开关的 切换周期为一小于所述第二及第三周期的第四周期。
19.如权利要求15所述的控制方法，其特征在于，在所述第一升降压模式时，所述第三 开关的责任周期固定。
20.如权利要求15所述的控制方法，其特征在于，在所述第二升降压模式时，所述第一 及第二开关的责任周期固定。
21.一种升降压式电源转换器，其特征在于，包括 一电感；一第一开关，连接在所述电源转换器的输入端及所述电感的第一端之间； 一第二开关，连接在所述电感的第一端及一接地端之间； 一第三开关，连接在所述电感的第二端及所述接地端之间；一二极管，具有一阳极连接所述电感的第二端及一阴极连接所述电源转换器的输出端；一控制电路，控制所述第一、第二、第三及第四开关的切换，并根据所述输入端及输出 端上的电压以及所述输出端上的负载电流决定所述电源转换器操作在降压模式、第一升降 压模式、第二升降压模式或升压模式；其中，在所述第一及第二升降压模式时，所述第一、第二及第三开关的控制包含(a)关 闭所述第一开关、打开所述第二开关及关闭所述第三开关，(b)打开所述第一开关、关闭所 述第二开关及维持所述第三开关关闭，以及(c)维持所述第一开关打开、维持所述第二开 关关闭及打开所述第三开关。
22.如权利要求21所述的电源转换器，其特征在于，控制电路在所述输入端及输出端 上的电压与所述输出端上的负载电流所决定出的所述电感两端的倍率值小于一第一临界 值时，决定所述电源转换器操作在所述降压模式；在所述输入端及输出端上的电压与所述输出端上的负载电流所决定出的所述电感两端的倍率值大于所述第一临界值且小于一第 二临界值时，决定所述电源转换器操作在所述第一升降压模式；在所述输入端及输出端上 的电压与所述输出端上的负载电流所决定出的所述电感两端的倍率值小于一第三临界值 且大于所述第二临界值时，决定所述电源转换器操作在所述第二升降压模式；在所述输入 端及输出端上的电压与所述输出端上的负载电流所决定出的所述电感两端的倍率值大于 所述第三临界值时，决定所述电源转换器操作在所述升压模式。
23.如权利要求21所述的电源转换器，其特征在于，所述控制电路包括一误差放大器，根据一第一信号及一参考电压产生一第二信号，所述第一信号为所述 电源转换器输出端上电压的函数；一频率产生器，提供一第一频率及一第二频率；一模式检测器，检测所述电源转换器的输入端及输出端上的电压产生一第三信号以决 定所述电源转换器操作在降压模式、第一升降压模式、第二升降压模式或升压模式； 一锯齿波产生器，根据所述第三信号及第一频率提供一第四信号或一第五信号； 一第一比较器，比较所述第二信号及所述第四信号产生一第六信号； 一第二比较器，比较所述第二信号及所述第五信号产生一第七信号； 一控制逻辑电路，根据所述第三、第六及第七信号以及第一及第二频率控制所述第一、 第二及第三开关的切换。
24.如权利要求23所述的电源转换器，其特征在于，所述控制逻辑电路包括 一除频器，对所述第一频率除频产生一第三频率；一第一逻辑电路，根据所述第六信号、第一频率、第二频率、第三频率及一第二参考电 压产生一第一控制信号、第二控制信号及第三控制信号及第四控制信号；一第一多任务器，根据所述三信号从所述第一、第二、第三及第四控制信号中选取其中 之一来控制所述第一及第二开关的切换；一第二逻辑电路，根据所述第七信号、第一频率、第三频率及一第三参考电压产生一第 五控制信号、第六控制信号、第七控制信号及第八控制信号；一第二多任务器，根据所述第三信号从所述第五、第六、第七及第八控制信号中选取其 中之一来控制所述第三开关的切换。
25.如权利要求M所述的电源转换器，其特征在于，所述除频器包括D型正反器。
26.如权利要求21所述的电源转换器，其特征在于，在所述降压模式时，所述第一及第 二开关的切换周期为一第一周期；在所述第一升降压模式时所述第一、第二及第三开关的 切换周期为一大于所述第一周期的第二周期；在所述第二升降压模式时所述第一、第二及 第三开关的切换周期为一大于所述第一周期的第三周期；在所述升压模式时所述第三开关 的切换周期为一小于所述第二及第三周期的第四周期。
27.如权利要求21所述的电源转换器，其特征在于，在所述第一升降压模式时，所述第 三开关的责任周期固定。
28.如权利要求21所述的电源转换器，其特征在于，在所述第二升降压模式时，所述第 一及第二开关的责任周期固定。
29.一种升降压式电源转换器的控制方法，所述电源转换器包含一电感，一第一开关连 接在所述电源转换器的输入端及所述电感的第一端之间，一二极管具有一阳极连接一接地端及一阴极连接所述电感的第一端，一第二开关连接在所述电感的第二端及所述接地端之 间，以及一第三开关连接在所述电感的第二端及所述电源转换器的输出端之间，其特征在 于所述控制方法包括下列步骤第一步骤检测所述输入端及输出端上的电压以及所述输出端上的负载电流以决定所 述电源转换器操作在降压模式、第一升降压模式、第二升降压模式或升压模式；第二步骤在所述第一及第二升降压模式时，所述第一、第二及第三开关的控制包含(a)关闭所述第一开关，关闭所述第二开关，打开所述第三开关；(b)打开所述第一开关，维持所述第二开关关闭，维持所述第三开关打开； (C)维持所述第一开关打开，打开所述第二开关，关闭所述第三开关。
30.如权利要求四所述的控制方法，其特征在于，所述决定所述电源转换器操作在降 压模式、第一升降压模式、第二升降压模式或升压模式的步骤包括当所述输入端及输出端上的电压与所述输出端上的负载电流所决定出的所述电感两 端的倍率值小于一第一临界值时，决定所述电源转换器操作在降压模式；当所述输入端及输出端上的与所述输出端上的负载电流所决定出的所述电感两端的 倍率值大于所述第一临界值且小于一第二临界值时，决定所述电源转换器操作在所述第一 升降压模式；当所述输入端及输出端上的电压与所述输出端上的负载电流所决定出的所述电感两 端的倍率值小于一第三临界值且大于所述第二临界值时，决定所述电源转换器操作在所述 第二升降压模式；当所述输入端及输出端上的电压与所述输出端上的负载电流所决定出的所述电感两 端的倍率值大于所述第三临界值时，决定所述电源转换器操作在所述升压模式。
31.如权利要求四所述的控制方法，其特征在于，更包括放大一第一信号及一参考电压之间的差值产生一第二信号，所述第一信号为所述输出 端上电压的函数；提供一第一频率及一第二频率；根据所述电源转换器的操作模式及所述第一频率产生一第三信号及一第四信号； 比较所述第二信号及第三信号产生一第五信号； 比较所述第二信号及第四信号产生一第六信号；根据所述电源转换器的操作模式、所述第五及第六信号、第一频率及第二频率控制所 述第一、第二及第三开关。
32.如权利要求四所述的控制方法，其特征在于，在所述降压模式时，所述第一开关的 切换周期为一第一周期；在所述第一升降压模式时所述第一、第二及第三开关的切换周期 为一大于所述第一周期的第二周期；在所述第二升降压模式时所述第一、第二及第三开关 的切换周期为一大于所述第一周期的第三周期；在所述升压模式时所述第二及第三开关的 切换周期为一小于所述第二及第三周期的第四周期。
33.如权利要求四所述的控制方法，其特征在于，在所述第一升降压模式时，所述第二 及第三开关的责任周期固定。
34.如权利要求四所述的控制方法，其特征在于，在所述第二升降压模式时，所述第一 开关的责任周期固定。
35.一种升降压式电源转换器，其特征在于，包括 一电感；一第一开关，连接在所述电源转换器的输入端及所述电感的第一端之间； 一二极管，具有一阳极连接一接地端及一阴极连接所述电感的第一端； 一第二开关，连接在所述电感的第二端及所述接地端之间； 一第三开关，连接在所述电感的第二端及所述电源转换器的输出端之间； 一控制电路，控制所述第一、第二及第三开关的切换，并根据所述输入端及输出端上 的电压以及所述输出端上的负载电流决定所述电源转换器操作在降压模式、第一升降压模 式、第二升降压模式或升压模式；其中，在所述第一及第二升降压模式时，所述第一、第二及第三开关的控制包含(a)关 闭所述第一开关、关闭所述第二开关及打开所述第三开关，(b)打开所述第一开关、维持所 述第二开关关闭及维持所述第三开关打开，以及(c)维持所述第一开关打开、打开所述第 二开关及关闭所述第三开关。
36.如权利要求35所述的电源转换器，其特征在于，所述控制电路在所述输入端及输 出端上的电压与所述输出端上的负载电流所决定出的所述电感两端的倍率值小于一第一 临界值时，决定所述电源转换器操作在所述降压模式；在所述输入端及输出端上的电压与 所述输出端上的负载电流所决定出的所述电感两端的倍率值大于一第一临界值且小于一 第二临界值时，决定所述电源转换器操作在所述第一升降压模式；在所述输入端及输出端 上的电压与所述输出端上的负载电流所决定出的所述电感两端的倍率值小于一第三临界 值且大于所述第二临界值时，决定所述电源转换器操作在所述第二升降压模式；在所述输 入端及输出端上的电压与所述输出端上的负载电流所决定出的所述电感两端的倍率值大 于所述第三临界值时，决定所述电源转换器操作在所述升压模式。
37.如权利要求35所述的电源转换器，其特征在于，所述控制电路包括一误差放大器，根据一第一信号及一参考电压产生一第二信号，所述第一信号为所述 电源转换器输出端上电压的函数；一频率产生器，提供一第一频率及一第二频率；一模式检测器，检测所述电源转换器的输入端及输出端上的电压产生一第三信号以决 定所述电源转换器操作在降压模式、第一升降压模式、第二升降压模式或升压模式； 一锯齿波产生器，根据所述第三信号及第一频率提供一第四信号或一第五信号； 一第一比较器，比较所述第二信号及所述第四信号产生一第六信号； 一第二比较器，比较所述第二信号及所述第五信号产生一第七信号； 一控制逻辑电路，根据所述第三、第六及第七信号以及第一及第二频率控制所述第一、 第二及第三开关的切换。
38.如权利要求37所述的电源转换器，其特征在于，所述控制逻辑电路包括 一除频器，对所述第一频率除频产生一第三频率；一第一逻辑电路，根据所述第六信号、第一频率、第二频率、第三频率及一第二参考电 压产生一第一控制信号、第二控制信号、第三控制信号及第四控制信号；一第一多任务器，根据所述三信号从所述第一、第二、第三及第四控制信号中选取其中 之一来控制所述第一开关的切换；一第二逻辑电路，根据所述第七信号、第一频率、第三频率及一第三参考电压产生一第 五控制信号、第六控制信号、第七控制信号及第八控制信号；一第二多任务器，根据所述第三信号从所述第五、第六、第七及第八控制信号中选取其 中之一来控制所述第二及第三开关的切换。
39.如权利要求38所述的电源转换器，其特征在于，所述除频器包括D型正反器。
40.如权利要求35所述的电源转换器，其特征在于，在所述降压模式时，所述第一开关 的切换周期为一第一周期；在所述第一升降压模式时所述第一、第二及第三开关的切换周 期为一大于所述第一周期的第二周期；在所述第二升降压模式时所述第一、第二及第三开 关的切换周期为一大于所述第一周期的第三周期；在所述升压模式时所述第二及第三开关 的切换周期为一小于所述第二及第三周期的第四周期。
41.如权利要求35所述的电源转换器，其特征在于，在所述第一升降压模式时，所述第 二及第三开关的责任周期固定。
42.如权利要求35所述的电源转换器，其特征在于，在所述第二升降压模式时，所述第 一开关的责任周期固定。
43.一种升降压式电源转换器的控制方法，所述电源转换器包含一电感，一第一开关连 接在所述电源转换器的输入端及所述电感的第一端之间，一第一二极管具有一阳极连接一 接地端及一阴极连接所述电感的第一端，一第二开关连接在所述电感的第二端及所述接地 端之间，以及一第二二极管具有一阳极连接所述电感的第二端及一阴极连接所述电源转换 器的输出端，其特征在于所述控制方法包括下列步骤第一步骤检测所述输入端及输出端上的电压以及所述输出端上的负载电流以决定所 述电源转换器操作在降压模式、第一升降压模式、第二升降压模式或升压模式；第二步骤在所述第一及第二升降压模式时，所述第一及第二开关的控制包含(a)关闭所述第一开关，关闭所述第二开关；(b)打开所述第一开关，维持所述第二开关关闭；(c)维持所述第一开关打开，打开所述第二开关。
44.如权利要求43所述的控制方法，其特征在于，所述决定所述电源转换器操作在降 压模式、第一升降压模式、第二升降压模式或升压模式的步骤包括当所述输入端及输出端上的电压与所述输出端上的负载电流所决定出的所述电感两 端的倍率值小于一第一临界值时，决定所述电源转换器操作在降压模式；当所述输入端及输出端上的电压与所述输出端上的负载电流所决定出的所述电感两 端的倍率值大于所述第一临界值且小于一第二临界值时，决定所述电源转换器操作在所述 第一升降压模式；当所述输入端及输出端上的电压与所述输出端上的负载电流所决定出的所述电感两 端的倍率值小于一第三临界值且大于所述第二临界值时，决定所述电源转换器操作在所述 第二升降压模式；当所述输入端及输出端上的电压与负载电流所决定出的所述电感两端的倍率值大于 所述第三临界值时，决定所述电源转换器操作在所述升压模式。
45.如权利要求43所述的控制方法，其特征在于，更包括放大一第一信号及一参考电压之间的差值产生一第二信号，所述第一信号为所述输出端上电压的函数；提供一第一频率及一第二频率；根据所述电源转换器的操作模式及所述第一频率产生一第三信号及一第四信号；比较所述第二信号及第三信号产生一第五信号；比较所述第二信号及第四信号产生一第六信号；根据所述电源转换器的操作模式、所述第五及第六信号、第一频率及第二频率控制所 述第一及第二开关。
46.如权利要求43所述的控制方法，其特征在于，在所述降压模式时，所述第一开关的 切换周期为一第一周期；在所述第一升降压模式时所述第一及第二开关的切换周期为一大 于所述第一周期的第二周期；在所述第二升降压模式时所述第一及第二开关的切换周期为 一大于所述第一周期的第三周期；在所述升压模式时所述第二开关的切换周期为一小于所 述第二及第三周期的第四周期。
47.如权利要求43所述的控制方法，其特征在于，在所述第一升降压模式时，所述第二 开关的责任周期固定。
48.如权利要求43所述的控制方法，其特征在于，在所述第二升降压模式时，所述第一 开关的责任周期固定。
49.一种升降压式电源转换器，其特征在于，包括一电感；一第一开关，连接在所述电源转换器的输入端及所述电感的第一端之间；一第一二极管，具有一阳极连接一接地端及一阴极连接所述电感的第一端；一第二开关，连接在所述电感的第二端及所述接地端之间；一第二二极管，具有一阳极连接所述电感的第二端及一阴极连接所述电源转换器的输 出端；一控制电路，控制所述第一及第二开关的切换，并根据所述输入端及输出端上的电压 以及所述输出端上的负载电流决定所述电源转换器操作在降压模式、第一升降压模式、第 二升降压模式或升压模式；其中，在所述第一及第二升降压模式时，所述第一及第二开关的控制包含(a)关闭所 述第一开关及关闭所述第二开关，(b)打开所述第一开关及维持所述第二开关关闭，以及 (c)维持所述第一开关打开及打开所述第二开关。
50.如权利要求49所述的电源转换器，其特征在于，所述控制电路在当所述输入端及 输出端上的电压与所述输出端上的负载电流所决定出的所述电感两端的倍率值小于一第 一临界值时，决定所述电源转换器操作在所述降压模式；在所述输入端及输出端上的电压 与所述输出端上的负载电流所决定出的所述电感两端的倍率值大于所述第一临界值且小 于一第二临界值时，决定所述电源转换器操作在所述第一升降压模式；在所述输入端及输 出端上的电压与所述输出端上的负载电流所决定出的所述电感两端的倍率值小于一第三 临界值且大于所述第二临界值时，决定所述电源转换器操作在所述第二升降压模式；在所 述输入端及输出端上的电压与所述输出端上的负载电流所决定出的所述电感两端的倍率 值大于所述第三临界值时，决定所述电源转换器操作在所述升压模式。
51.如权利要求49所述的电源转换器，其特征在于，所述控制电路包括一误差放大器，根据一第一信号及一参考电压产生一第二信号，所述第一信号为所述 电源转换器输出端上电压的函数；一频率产生器，提供一第一频率及一第二频率；一模式检测器，检测所述电源转换器的输入端及输出端上的电压产生一第三信号以决 定所述电源转换器操作在降压模式、第一升降压模式、第二升降压模式或升压模式； 一锯齿波产生器，根据所述第三信号及第一频率提供一第四信号或一第五信号； 一第一比较器，比较所述第二信号及所述第四信号产生一第六信号； 一第二比较器，比较所述第二信号及所述第五信号产生一第七信号； 一控制逻辑电路，根据所述第三、第六及第七信号以及第一及第二频率控制所述第一 及第二开关的切换。
52.如权利要求51所述的电源转换器，其特征在于，所述控制逻辑电路包括 一除频器，对所述第一频率除频产生一第三频率；一第一逻辑电路，根据所述第六信号、第一频率、第二频率、第三频率及一第二参考电 压产生一第一控制信号、第二控制信号、第三控制信号及第四控制信号；一第一多任务器，根据所述三信号从所述第一、第二、第三及第四控制信号中选取其中 之一来控制所述第一开关的切换；一第二逻辑电路，根据所述第七信号、第一频率、第三频率及一第三参考电压产生一第 五控制信号、第六控制信号、第七控制信号及第八控制信号；一第二多任务器，根据所述第三信号从所述第五、第六、第七及第八控制信号中选取其 中之一来控制所述第二开关的切换。
53.如权利要求52所述的电源转换器，其特征在于，所述除频器包括D型正反器。
54.如权利要求49所述的电源转换器，其特征在于，在所述降压模式时，所述第一开关 的切换周期为一第一周期；在所述第一升降压模式时所述第一及第二开关的切换周期为一 大于所述第一周期的第二周期；在所述第二升降压模式时所述第一及第二开关的切换周期 为一大于所述第一周期的第三周期；在所述升压模式时所述第二开关的切换周期为一小于 所述第二及第三周期的第四周期。
55.如权利要求49所述的电源转换器，其特征在于，在所述第一升降压模式时，所述第 二开关的责任周期固定。
56.如权利要求49所述的电源转换器，其特征在于，在所述第二升降压模式时，所述第 一开关的责任周期固定。
全文摘要
一种升降压式电源转换器的控制方法，所述电源转换器包含一电感，一第一开关连接在所述电源转换器的输入端及所述电感的第一端之间，一第二开关连接在所述电感的第一端及一接地端之间，一第三开关连接在所述电感的第二端及所述接地端之间，以及一第四开关连接在所述电感的第二端及所述电源转换器的输出端之间，其特征在于所述控制方法包括下列步骤检测所述输入端及输出端上的电压以及在所述输出端上的负载电流以决定所述电源转换器操作在降压模式、第一升降压模式、第二升降压模式或升压模式；在所述第一及第二升降压模式时，控制所述第一、第二、第三及第四开关。
文档编号H02M3/158GK102055335SQ200910212078
公开日2011年5月11日 申请日期2009年11月3日 优先权日2009年11月3日
发明者何心欣, 吴纬权, 陈科宏 申请人:立锜科技股份有限公司