專利名稱：切換式升降壓電源供應(yīng)器及其控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種切換式升降壓電源供應(yīng)器(buck-boost switching regulator)及其控制方法，特別是指一種具有高效率的切換式升降壓電 源供應(yīng)器，以及其控制方法。
背景技術(shù)：
圖1標(biāo)出現(xiàn)有切換式升降壓電源供應(yīng)器1的大致電路結(jié)構(gòu)，電路 1中包含有四個開關(guān)SW1 SW4，全部通過同一個控制電路14來控制。 電路1自輸出端萃取反饋電壓FB，在誤差放大器12中與參考電壓Vref 相比較，其比較結(jié)果輸入控制電路14，以決定如何控制切換四個開關(guān) SW1 SW4。
上述現(xiàn)有技術(shù)中，缺點是四個開關(guān)SW1 SW4都受同一個回路所 控制，在同一個周期內(nèi)都會動作，因此其切斷損失(switchingloss)較高， 換言之效率較低。且電源供應(yīng)器的整體頻寬受到升壓模式的限制。
有鑒于此，本發(fā)明即針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種具有高 效率的切換式升降壓電源供應(yīng)器，以及其控制方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的第一目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足與缺陷，提出一種高 效率的切換式升降壓電源供應(yīng)器。
本發(fā)明的第二目的在于，提出一種切換式升降壓電源供應(yīng)器的控 制方法。為達(dá)上述目的，就其中一個觀點而言，本發(fā)明提供了一種切換式 電源供應(yīng)器，其中包含
第一回路，包括相互電連接的第一開關(guān)與第二開關(guān)，該第一開 關(guān)的一端電連接于輸入電壓，該第二開關(guān)的一端接地；和第一控制電 路，用以控制第一和第二開關(guān)的操作；
第二回路，包括相互電連接的第三開關(guān)與第四開關(guān)，該第三開 關(guān)的一端接地，該第四開關(guān)的一端電連接于輸出電壓；和第二控制電 路，用以控制第三和第四開關(guān)的操作；以及
電感器電路，電連接于第一與第二開關(guān)間的節(jié)點和第三與第四開 關(guān)間的節(jié)點間。
上述切換式升降壓電源供應(yīng)器中，所述的第一回路和第二回路分 別將反饋電壓與不同的參考電壓相比較，或?qū)⒉煌姆答侂妷号c相同 的參考電壓相比較。
此外，為達(dá)上述目的，就另一個觀點而言，本發(fā)明也提供了一種 切換式升降壓電源供應(yīng)器的控制方法，包含以下步驟提供一個切換 式電源供應(yīng)器，該切換式電源供應(yīng)器包括相互電連接的第一開關(guān)與第 二開關(guān)，該第一開關(guān)的一端電連接于輸入電壓，該第二開關(guān)的一端接 地；相互電連接的第三開關(guān)與第四開關(guān)，該第三開關(guān)的一端接地，該 第四開關(guān)的一端電連接于輸出電壓；和電感器電路，電連接于第一與 第二開關(guān)間的節(jié)點和第三與第四開關(guān)間的節(jié)點間；以及以第一控制電 路控制第一與第二開關(guān)，并以第二控制電路控制第三與第四開關(guān)。
較佳地，上述切換式升降壓電源供應(yīng)器和控制方法中，當(dāng)輸入電 壓高于輸出電壓時，第三開關(guān)保持?jǐn)嗦?，第四開關(guān)保持導(dǎo)通；當(dāng)輸入 電壓低于輸出電壓時，第一開關(guān)保持導(dǎo)通，第二開關(guān)保持?jǐn)嗦贰?br> 下面通過具體實施例詳加說明，當(dāng)更容易了解本發(fā)明的目的、技 術(shù)內(nèi)容、特點及其所達(dá)成的功效；其中，相似的元件以相同的符號來標(biāo)不。


圖1為現(xiàn)有技術(shù)的切換式升降壓電源供應(yīng)器的示意電路圖； 圖2為本發(fā)明的切換式升降壓電源供應(yīng)器的其中一個實施例的示 意電路圖。
圖中符號說明
1切換式升降壓電源供應(yīng)器(現(xiàn)有技術(shù))
2切換式升降壓電源供應(yīng)器(本發(fā)明)
12誤差放大器
14控制電路
22誤差放大器
24降壓控制電路
26誤差放大器
28升壓控制電路
FB反饋電壓
SW1 SW4開關(guān)
Vin輸入電壓
Vout輸出電壓
Vref， Vref-AV參考電壓
具體實施例方式
請參考圖2，其中以示意電路圖的方式顯示本發(fā)明的其中一個實 施例。如圖所示，在本發(fā)明的切換式升降壓電源供應(yīng)器2中，是分開 控制降壓模式的兩個開關(guān)SW1、 SW2與升壓模式的兩個開關(guān)SW3、 SW4c
詳言之，電路2中通過誤差放大器22和降壓控制電路24來控制 開關(guān)SW1、 SW2,并通過誤差放大器26和升壓控制電路28來控制開關(guān)SW3、 SW4。當(dāng)輸入電壓Vin相對高于輸出電壓Vout，足以支持降 壓操作模式時，開關(guān)SW3保持?jǐn)嗦?、SW4保持導(dǎo)通，開關(guān)SW1、 SW2 則在降壓控制電路24的控制下，根據(jù)需求而切換，使電路平衡在 FB=Vref的狀態(tài)。
當(dāng)輸入電壓Vin對輸出電壓Vout的相對值下降，以致Vref-AV < FB〈Vref時，開關(guān)SW1、 SW2將以100。/。的工作周(duty cycle)來操作， 但輸出電壓Vout仍會下降，直至到達(dá)FB=Vref-AV。此時電路2進入 升壓操作模式，開關(guān)SW3、 SW4在降壓控制電路28的控制下，根據(jù) 需求而切換，而開關(guān)SW1則保持導(dǎo)通、SW2保持?jǐn)嗦?，使電路平衡?FB-Vref-AV的狀態(tài)。
以上說明中的SW1 SW4例如可使用NMOS或PMOS晶體管來制作。
與圖1的現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明的優(yōu)點包括
一、 四個開關(guān)分屬兩個回路，個別控制，因此不會有四個開關(guān) 在同一個周期同時運作的情形發(fā)生；本發(fā)明電路的切換損失較低。
二、 由于降壓和升壓模式的控制回路不同，因此降壓模式的操 作頻寬不必受限于升壓模式的操作頻寬、且其瞬時響應(yīng)也較佳。
三、 降壓模式可一直運作至100%工作周，之后才進入升壓模 式，因此其效率較佳，且降壓和升壓模式間的轉(zhuǎn)換更為順暢。
四、 AV的設(shè)定具有彈性，使電路可更適應(yīng)應(yīng)用端的需求。
以上已針對較佳實施例來說明本發(fā)明，只是以上所述，僅為使本 領(lǐng)域技術(shù)人員易于了解本發(fā)明的內(nèi)容，并非用來限定本發(fā)明的保護范 圍。對于本領(lǐng)域技術(shù)人員，當(dāng)可在本發(fā)明精神內(nèi)，立即思及各種等效 變化；例如，在所示各實施例中，舉例以分壓方式，從輸出端萃取反 饋電壓訊號，以供與參考電壓Vref或Vref-AV進行比較，但萃取反饋 訊號的方式，并不局限于此；將同一反饋電壓FB與不同的參考電壓Vref或Vref-AV進行比較，亦可改為將反饋電壓FB和反饋電壓FB+厶FB 與相同的參考電壓Vref比較；AV或AFB不一定需要以實體的電路元 件來制作，亦可在誤差放大器22和26內(nèi)以輸入偏壓(input offset voltage) 來達(dá)成。故凡依本發(fā)明的概念與精神所為之均等變化或修飾，均應(yīng)包 括于本發(fā)明的權(quán)利要求書的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種切換式升降壓電源供應(yīng)器，其特征在于，包含第一回路，包括相互電連接的第一開關(guān)與第二開關(guān)，該第一開關(guān)的一端電連接于輸入電壓，該第二開關(guān)的一端接地；和第一控制電路，用以控制第一和第二開關(guān)的操作；第二回路，包括相互電連接的第三開關(guān)與第四開關(guān)，該第三開關(guān)的一端接地，該第四開關(guān)的一端電連接于輸出電壓；和第二控制電路，用以控制第三和第四開關(guān)的操作；以及電感器電路，電連接于第一與第二開關(guān)間的節(jié)點和第三與第四開關(guān)間的節(jié)點間。
2. 如權(quán)利要求l所述的切換式升降壓電源供應(yīng)器，其中，當(dāng)輸入 電壓高于輸出電壓時，第三開關(guān)保持?jǐn)嗦?，第四開關(guān)保持導(dǎo)通。
3. 如權(quán)利要求l所述的切換式升降壓電源供應(yīng)器，其中，當(dāng)輸入 電壓低于輸出電壓時，第一開關(guān)保持導(dǎo)通，第二開關(guān)保持?jǐn)嗦贰?br> 4. 如權(quán)利要求l所述的切換式升降壓電源供應(yīng)器，其中，第一回 路還包括第一誤差放大器，此第一誤差放大器將自輸出端萃取的第一 反饋電壓與第一參考電壓相比較。
5. 如權(quán)利要求4所述的切換式升降壓電源供應(yīng)器，其中，第二回 路還包括第二誤差放大器，此第二誤差放大器將自輸出端萃取的第一 反饋電壓與第二參考電壓相比較。
6. 如權(quán)利要求5所述的切換式升降壓電源供應(yīng)器，其中，該第二 參考電壓低于該第一參考電壓。
7. 如權(quán)利要求4所述的切換式升降壓電源供應(yīng)器，其中，第二回路還包括第二誤差放大器，此第二誤差放大器將自輸出端萃取的第二 反饋電壓與第一參考電壓相比較，且該第二反饋電壓高于第一反饋電 壓。
8. —種切換式升降壓電源供應(yīng)器的控制方法，其特征在于，包含 以下步驟提供一個切換式電源供應(yīng)器，該切換式電源供應(yīng)器包括相互電連 接的第一開關(guān)與第二開關(guān)，該第一開關(guān)的一端電連接于輸入電壓，該 第二開關(guān)的一端接地；相互電連接的第三開關(guān)與第四開關(guān)，該第三開 關(guān)的一端接地，該第四開關(guān)的一端電連接于輸出電壓；和電感器電路， 電連接于第一與第二開關(guān)間的節(jié)點和第三與第四開關(guān)間的節(jié)點間；以 及以第一控制電路控制第一與第二開關(guān)，并以第二控制電路控制第 三與第四開關(guān)。
9. 如權(quán)利要求8所述的控制方法，其中，當(dāng)輸入電壓高于輸出電 壓時，第三開關(guān)保持?jǐn)嗦罚谒拈_關(guān)保持導(dǎo)通。
10. 如權(quán)利要求8所述的控制方法，其中，當(dāng)輸入電壓低于輸出 電壓時，第一開關(guān)保持導(dǎo)通，第二開關(guān)保持?jǐn)嗦贰?br> 11. 如權(quán)利要求8所述的控制方法，其中，還包含以下步驟自 輸出端萃取第一反饋電壓；將該第一反饋電壓與第一參考電壓相比較； 根據(jù)比較結(jié)果控制該第一控制電路。
12. 如權(quán)利要求ll所述的控制方法，其中，還包含以下步驟自 輸出端萃取第一反饋電壓；將該第一反饋電壓與第二參考電壓相比較； 根據(jù)比較結(jié)果控制該第二控制電路。
13. 如權(quán)利要求12所述的控制方法，其中，該第二參考電壓低于該第一參考電壓。
14.如權(quán)利要求ll所述的控制方法，其中，還包含以下步驟自 輸出端萃取第二反饋電壓；將該第二反饋電壓與第一參考電壓相比較， 其中該第二反饋電壓高于第一反饋電壓；根據(jù)比較結(jié)果控制該第二控 制電路。
全文摘要
本發(fā)明提出一種切換式升降壓電源供應(yīng)器，包含第一回路，包括相互電連接的第一開關(guān)與第二開關(guān)，該第一開關(guān)的一端電連接于輸入電壓，該第二開關(guān)的一端接地；和第一控制電路，用以控制第一和第二開關(guān)的操作；第二回路，包括相互電連接的第三開關(guān)與第四開關(guān)，該第三開關(guān)的一端接地，該第四開關(guān)的一端電連接于輸出電壓；和第二控制電路，用以控制第三和第四開關(guān)的操作；以及電感器電路，電連接于第一與第二開關(guān)間的節(jié)點和第三與第四開關(guān)間的節(jié)點間。
文檔編號H02M3/156GK101604912SQ20081010993
公開日2009年12月16日 申請日期2008年6月11日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月11日
發(fā)明者邱威哲 申請人:立锜科技股份有限公司