專利名稱：具有死區(qū)的降壓-升壓調(diào)節(jié)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電子裝置，尤其涉及電子裝置的電力供應(yīng)器”可用作技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
通常，由電池提供的電壓隨著電荷的耗盡而下降。負(fù)載條件也可致使電池電壓變化。電子裝置中的許多組件需要穩(wěn)定的電壓源，從而產(chǎn)生對在電池與其負(fù)載之間進(jìn)行電壓調(diào)節(jié)的需要。如果系統(tǒng)組件所需的電壓處于電池的完全充電與放電電壓之間，那么可使用電壓調(diào)節(jié)器來在輸出負(fù)載條件的范圍上使電池電壓降壓(減小)或升壓(增加)。

發(fā)明內(nèi)容
本文獻(xiàn)提供經(jīng)配置以(例如)在不同的輸入或負(fù)載條件下在所要電壓電平附近高效地調(diào)節(jié)輸出電壓的方法和設(shè)備。實例設(shè)備可包含調(diào)節(jié)器，其具有升壓控制器，所述升壓控制器經(jīng)配置以在輸出電壓或輸入電壓中的至少一者低于第一閾值電壓時，向調(diào)節(jié)器的輸出提供電壓；以及降壓控制器，所述降壓控制器經(jīng)配置以在輸出電壓或輸入電壓中的至少一者高于第二閾值電壓時，向調(diào)節(jié)器的輸出提供電壓。另外，所述調(diào)節(jié)器可經(jīng)配置以在所述輸入電壓或所述輸出電壓中的至少一者介于所述第一閾值電壓與第二閾值電壓之間時，在所述調(diào)節(jié)器的輸出處提供所述輸入電壓。在一些實例中，第一閾值低于第二閾值。在一實例中，一種設(shè)備可包含降壓調(diào)節(jié)器和升壓調(diào)節(jié)器，其共享共同的電感器?？蓪⒔祲赫{(diào)節(jié)器的調(diào)節(jié)基準(zhǔn)設(shè)定為高于升壓調(diào)節(jié)器的調(diào)節(jié)基準(zhǔn)。在方法實例中，在輸入電壓與負(fù)載電流的組合致使輸出電壓減小到過低，以致降壓控制器無法維持降壓調(diào)節(jié)基準(zhǔn)下的調(diào)節(jié)時，降壓控制的工作周期可為100%。舉例來說，隨著輸出電壓因輸入電壓和/或輸出負(fù)載的進(jìn)一步減小而減小，輸出電壓越過升壓調(diào)節(jié)基準(zhǔn)，從而致使升壓調(diào)節(jié)器開始調(diào)節(jié)。升壓調(diào)節(jié)器可增加輸出電壓，且防止輸出電壓減小到升壓調(diào)節(jié)基準(zhǔn)以下。本部分意在提供對本專利申請案的標(biāo)的物的概述。本部分無意提供對本發(fā)明的專門或詳盡闡釋。包含詳細(xì)描述是為了提供關(guān)于本專利申請案的進(jìn)一步信息。


圖1展示根據(jù)本發(fā)明標(biāo)的物的一個實施例的設(shè)備。圖2 —般說明根據(jù)本發(fā)明標(biāo)的物的一個實施例的方法的流程圖。圖3A —般說明降壓-升壓調(diào)節(jié)器的VIN、VOUT和切換信號。圖;3B —般說明根據(jù)本發(fā)明標(biāo)的物的一個實施例的降壓-升壓調(diào)節(jié)器的VIN、V0UT 和切換信號。
具體實施例方式許多消費型電子裝置均包含電力供應(yīng)器，其允許裝置在不從裝置外部的源接收能量的情況下進(jìn)行操作。此些電力供應(yīng)器包含電池和電容器。在各種裝置中，將電力供應(yīng)器設(shè)計為在裝置的整個使用壽命內(nèi)可用。在一些裝置中，電力供應(yīng)器是可再充電的。電力供應(yīng)器可具有或可不具有操作窗，在操作窗中電力供應(yīng)器提供能夠操作裝置的所有電子器件的穩(wěn)態(tài)電壓。在一些裝置中，提供調(diào)節(jié)器以輔助使用來自電力供應(yīng)器的能量來供應(yīng)有助于裝置的一個或一個以上子組件的操作的所要電壓。在各種裝置中，調(diào)節(jié)器可(例如)通過升高或提升來自輸入電力供應(yīng)器的電壓或者通過減小或降低來自輸入電力供應(yīng)器的電壓以提供用以操作裝置或裝置的子組件的所要輸出電壓，來提供所要電壓，即使來自電力供應(yīng)器的電壓不處于或不在用于裝置的操作的所要電壓范圍內(nèi)也是如此。舉例來說，隨著裝置使用存儲在電源中的能量，電源可具有不同的電壓輪廓。隨著存儲在電池中的能量被使用，電池具有下降的電壓輪廓，且隨著存儲在電池中的能量被再充電，電池具有上升的電壓輪廓。因此，新的電池可供應(yīng)可高于操作裝置所需電壓的初始電壓。隨著能量被使用，電池電壓可下降，使得其低于操作裝置所需的電壓。降壓/升壓調(diào)節(jié)器可使用電源(例如電池)的能量來提供用以操作裝置的所要電壓，即使電源所供應(yīng)的電壓可變化。除提供恒定的操作電壓之外，調(diào)節(jié)器還可允許更完全地使用電池的能量，即使電池接近其有用壽命或有用充電周期的結(jié)尾時也是如此。應(yīng)理解，具有其它電壓輪廓的電力供應(yīng)器可與根據(jù)本發(fā)明標(biāo)的物的電壓調(diào)節(jié)器一起使用，且本文的教示不限于隨著電力供應(yīng)器的所儲存能量被使用而下降的電力供應(yīng)器電壓輪廓。在其它實例中，裝置操作條件還可致使電池或經(jīng)充電電源的電壓變化。舉例來說， 隨著供應(yīng)更多的電流，電池電壓降落是常見的。舉例來說，在無線通信裝置中，當(dāng)裝置的發(fā)射器經(jīng)脈動時(例如，當(dāng)裝置正搜索信號時)，所汲取的電流可極大地變化。在其它實例中， 電流可相對于發(fā)射器頻率而變化。隨著電力供應(yīng)器所要求的電流變化，電壓也可變化，從而需要調(diào)節(jié)以維持裝置或裝置的子組件的所要操作電壓，所述子組件包含(但不限于)處理器、功能模塊、顯示器、存儲器或者一個或一個以上其它裝置子組件中的一者或一者以上。在一實例中，降壓-升壓調(diào)節(jié)器可調(diào)節(jié)由不同的電源供電的裝置的操作電壓。在某些實例中，降壓-升壓調(diào)節(jié)器可使用一個或一個以上開關(guān)來控制穿過耦合到負(fù)載的電感器的電流。對電流的控制允許在到調(diào)節(jié)器的供應(yīng)電壓不等于裝置的所要操作電壓時，將電荷調(diào)節(jié)到負(fù)載以維持所要的輸出電壓。如果到調(diào)節(jié)器的供應(yīng)電壓小于所要的操作電壓，那么升壓控制器可切換所述開關(guān)中的一者或一者以上，以引導(dǎo)電流穿過電感器來將較高電壓供應(yīng)到調(diào)節(jié)器的負(fù)載，從而維持大于供應(yīng)電壓的操作電壓。如果供應(yīng)電壓大于所要的操作電壓，那么降壓控制器可切換所述開關(guān)中的一者或一者以上，以引導(dǎo)電流穿過電感器來將負(fù)載充電到剛好高出操作電壓的所要電壓，且在某些實例中，可在再次對負(fù)載充電之前允許負(fù)載放電。隨著供應(yīng)電壓接近所要操作電壓，降壓和升壓控制器可共享對開關(guān)的控制，以維持一致或經(jīng)良好調(diào)節(jié)的所要輸出電壓。然而，當(dāng)控制器共享對開關(guān)的控制時，調(diào)節(jié)器可引入切換損耗，其可顯著減少電力供應(yīng)器的充電壽命。本發(fā)明人已尤其認(rèn)識到用以在供應(yīng)電壓處于所要操作電壓附近時從電力供應(yīng)器提供高效的經(jīng)調(diào)節(jié)電壓的設(shè)備和方法。圖1說明根據(jù)本發(fā)明標(biāo)的物的一個實施例的調(diào)節(jié)器100。調(diào)節(jié)器100包含升壓控制器101、降壓控制器102以及多個開關(guān)(例如，第一、第二、第三和第四開關(guān)Q1、Q2、Q3、Q4 等)，以控制穿過電感器Ll的電流。對電感器電流的控制可在某一范圍的負(fù)載下調(diào)制調(diào)節(jié)器100的輸出103處的輸出電壓V0UT。在一些實例中，調(diào)節(jié)器100經(jīng)配置以耦合到負(fù)載電容器Qm，以輔助調(diào)節(jié)輸出電壓V0UT。在各種實例中，調(diào)節(jié)器包含負(fù)載電容器COTT。在圖1的實例中，升壓控制器101耦合到開關(guān)中的一者或一者以上(例如，Q3、Q4 等)，且可在輸入電壓VIN低于所要輸出電壓時，控制穿過電感器Ll的電流。降壓控制器 102耦合到開關(guān)中的一者或一者以上(例如，Ql、Q2等)，且可在輸入電壓VIN高于所要輸出電壓時，控制穿過電感器Ll的電流。電感器的一個原理是穿過電感器的電流阻止改變。在一實例中，升壓控制器101 和降壓控制器102可使用此原理來起始且接著重新引導(dǎo)流過電感器的電流，以控制調(diào)節(jié)器的輸出處的電壓。在某些實例中，調(diào)節(jié)器100可包含電容器，或可將電力供應(yīng)到電容性負(fù)載，以增強(qiáng)對輸出電壓VOUT的調(diào)節(jié)。在一實例中，降壓控制器102可來回切換各種開關(guān)，以控制流過電感器Ll的電流， 且調(diào)節(jié)輸出電壓V0UT。舉例來說，在充電周期中，降壓控制器102可接通第一和第三開關(guān) QU Q3，以起始或維持穿過電感器Ll的電流，且可使用輸入電壓來對電感器Ll以及(在各種實施例中)負(fù)載電容器Qm充電。在充電周期結(jié)束時，可斷開第一開關(guān)Q1，且可接通第二開關(guān)Q2，從而減小或放電穿過電感器Ll的電流。在降壓控制器102的放電周期期間的某一點處，電感器Ll和電容器Cot兩者可將電流供應(yīng)到負(fù)載，直到兩個裝置需要再次充電為止。 此情形允許較高的輸入電壓供應(yīng)較低的所要負(fù)載電壓。在某些實例中，在降壓控制器的充電周期期間，可將輸出電壓充電到處于或略高于所要輸出電壓的值，且負(fù)載的電容可充電， 使得可將電流供應(yīng)到負(fù)載，而不會較大地改變輸出電壓?？商砑宇~外的輸出電容，以輔助調(diào)節(jié)所述電壓。輸入電壓越高，需要的充電時間通常越短。升壓控制器101可來回切換各種開關(guān)，以提供高于輸入電壓VIN的所要輸出電壓 VOUT0在升壓控制器的充電周期期間，可通過斷開第三開關(guān)Q3并接通第一和第四開關(guān)Q1、 Q4來增加穿過電感器Ll的電流。在充電周期結(jié)束時，可通過斷開第四開關(guān)Q4并接通第三開關(guān)Q3來重新引導(dǎo)來自電感器Ll的電流。因此，在充電周期期間，電感器Ll正在充電，且由輸出電容器Cot供應(yīng)負(fù)載電流。在放電周期期間，電感器Ll放電，且將電流供應(yīng)到輸出電容器Qm和負(fù)載兩者。當(dāng)電感器Ll放電時，輸出電壓VOUT是輸入電壓與電感器上的電壓的總和。本發(fā)明人已尤其認(rèn)識到，許多現(xiàn)有的降壓-升壓調(diào)節(jié)器在輸入電壓大體上等于所要輸出電壓時還在切換。盡管此控制可提供對輸出電壓的緊密調(diào)節(jié)，但實質(zhì)性損耗與每一控制器的切換相關(guān)聯(lián)。另外，許多裝置可在某一范圍的供應(yīng)電壓內(nèi)與其在被供應(yīng)有經(jīng)緊密調(diào)節(jié)的供應(yīng)電壓時可能的情況一樣有效或幾乎一樣有效地操作。在這些情況下，當(dāng)輸入電壓接近所要輸出電壓時，許多現(xiàn)有的降壓-升壓調(diào)節(jié)器的切換操作在許多情況下浪費了有限的能量供應(yīng)。圖1的調(diào)節(jié)器100包含用于升壓控制器101的第一電壓閾值REFl和用于降壓控制器102的第二電壓閾值REF2。第一閾值電壓REFl可低于第二閾值電壓REF2，使得當(dāng)輸出電壓VOUT處于所要輸出電壓附近時，降壓控制器102和升壓控制器101維持開關(guān)Q1、Q2、 Q3、Q4中的每一者的狀態(tài)，使得大體上不存在因切換而導(dǎo)致的損耗。因此，調(diào)節(jié)器100更高效，且提供輸入電壓的有限供應(yīng)在替換或再充電之前可持續(xù)較長時間。第一閾值電壓REFl 與第二閾值電壓REF2之間的差可與輸出電壓VOUT的調(diào)節(jié)質(zhì)量有關(guān)。因此，第一閾值電壓REFl與第二閾值電壓REF2之間的較大差可導(dǎo)致輸出電壓的較大變化。在各種實施例中，調(diào)節(jié)器100可包含可變頻率控制器(未圖示)?？勺冾l率控制器可用以(例如)在開關(guān)用于電感器電流的脈沖寬度調(diào)制時觸發(fā)每一開關(guān)。在一些實施例中， 隨著輸出電壓VOUT接近第一閾值電壓REFl與第二閾值電壓REF2之間的死區(qū)，可減小切換頻率，因此進(jìn)一步減少切換損耗。在各種實施例中，調(diào)節(jié)器100可包含旁路開關(guān)104，旁路開關(guān)104耦合于輸入電壓端子與輸出電壓端子之間。當(dāng)輸入電壓大體上等于供應(yīng)電壓時，旁路開關(guān)104可閉合，因此減少了與(例如)第一開關(guān)Ql、電感器Ll和第三開關(guān)Q3相關(guān)聯(lián)的電阻損耗。當(dāng)輸出電壓OUT介于第一閾值電壓REFl與第二閾值電壓REF2之間時，旁路開關(guān)104可閉合，且當(dāng)輸出電壓VOUT在第一閾值電壓REFl與第二閾值電壓REF2之間的死區(qū)之外時，旁路開關(guān)104可斷開。在各種實施例中，降壓和升壓控制器使用開關(guān)Q1、Q2、Q3、Q4 中的一者或一者以上來控制電感器電流。應(yīng)理解，盡管圖1展示了用于調(diào)節(jié)器100的各種開關(guān)Q1、Q2、Q3、Q4的晶體管，但在不脫離本發(fā)明標(biāo)的物的范圍的情況下，包含(但不限于) 其它類型的半導(dǎo)體開關(guān)的其它類型的開關(guān)是可能的。舉例來說，第二和第三開關(guān)Q2、Q3可被二極管代替。圖2 —般說明根據(jù)本發(fā)明標(biāo)的物的一個實施例的提供所要輸出電壓的方法200的流程圖。方法200包含當(dāng)在202處，輸出電壓VOUT小于第一閾值電壓REFl時，在204處， 使用升壓控制器來控制電感器電流。方法200包含當(dāng)在206處，輸出電壓VOUT大于第二閾值電壓REF2時，使用降壓控制器來控制電感器電流。方法200進(jìn)一步包含當(dāng)在210處， 輸出電壓VOUT大于第一閾值電壓REFl且小于第二閾值電壓REF2時，在212處，將輸入電壓VIN耦合到調(diào)節(jié)器的輸出。在各種實施例中，第一閾值電壓REFl可經(jīng)設(shè)定為小于第二閾值電壓REF2，以形成第一閾值電壓REFl與第二閾值電壓REF2之間的死區(qū)。當(dāng)輸出電壓VOUT的值在所述死區(qū)中時，調(diào)節(jié)器的開關(guān)可維持在將輸入電壓VIN耦合到調(diào)節(jié)器的輸出的狀態(tài)。此配置可高效地提供所要輸出電壓，且最小化因輸出電壓VOUT處于所要輸出電壓或其附近時對電感器電流的降壓和升壓控制而導(dǎo)致的切換損耗。最小化在輸出電壓VOUT處于所要輸出電壓或其附近時的切換還可大體上消除其它降壓-升壓調(diào)節(jié)器常存在的切換噪聲。在一實例中，如果調(diào)節(jié)器的所要輸出電壓為約3. 35伏，且由調(diào)節(jié)器供應(yīng)的電子器件可以所供應(yīng)電壓中的至少士 1. 5%的波動來操作，那么可將第一閾值電壓REFl設(shè)定為約 3. 3伏，且可將第二閾值電壓REF2設(shè)定為約3. 4伏，使得死區(qū)為所要輸出電壓左右.1伏。 在電子器件可容許降壓-升壓調(diào)節(jié)器的輸出電壓的較大波動的情況下，死區(qū)可增加。增加的死區(qū)可產(chǎn)生較高效的調(diào)節(jié)以及充電或替換電源之間的較長間隔。應(yīng)理解，上述電壓是示范性的，且在不脫離本發(fā)明標(biāo)的物的范圍的情況下，提供死區(qū)的其它所要輸出電壓或參考電壓是可能的。圖3A —般說明典型降壓-升壓調(diào)節(jié)器的輸入電壓VIN、輸出電壓VOUT以及降壓和升壓切換信號的實例。圖3B —般說明根據(jù)本發(fā)明標(biāo)的物的一個實施例的降壓-升壓調(diào)節(jié)器的輸入電壓VIN、輸出電壓VOUT以及降壓和升壓切換信號的實例。在圖3A中，當(dāng)輸入電壓VIN低于輸出電壓VOUT時(例如，在周期301處)，升壓控制器觸發(fā)切換，以控制電感器電流且維持所要的輸出電壓。當(dāng)輸入電壓VIN高于輸出電壓 VOUT時(例如，在周期302處)，降壓控制器觸發(fā)切換，以控制電感器電流且維持輸出電壓VOUT0當(dāng)輸入電壓VIN處于輸出電壓VOUT或其附近時，降壓和升壓控制器兩者觸發(fā)切換以維持輸出電壓VOUT (例如，在周期303處)。在圖;3B中，當(dāng)輸入電壓VIN低于第一閾值電壓REFl時(例如，在周期311處)，升壓控制器觸發(fā)切換。在一實例中，升壓控制器可控制和重新引導(dǎo)電感器電流，以提供處于第一閾值電壓REFl或其附近的輸出電壓V0UT。在各種實施例中，通過使用圖1中所說明的調(diào)節(jié)器100，當(dāng)輸入電壓VIN下降到足夠低以另外致使輸出電壓VOUT降落到第一閾值電壓 REFl以下時，升壓控制器101可來回切換第三和第四開關(guān)Q3、Q4，其中第一開關(guān)Ql保持接通。升壓控制器可將輸出電壓VOUT與第一閾值電壓REFl進(jìn)行比較，以檢測輸出電壓VOUT 何時降落到第一閾值電壓REFl以下。當(dāng)輸入電壓VIN高于第二閾值電壓REF2時(例如，在周期312處)，降壓控制器觸發(fā)切換。在一實例中，降壓控制器可控制和重新引導(dǎo)電感器電流以提供處于第二閾值電壓 REF2或其附近的輸出電壓。在各種實施例中，通過使用圖1中所說明的調(diào)節(jié)器100，當(dāng)輸入電壓VIN足夠高以致使輸出電壓VOUT升高到第二閾值電壓REF2以上時，降壓控制器102 可來回切換第一和第二開關(guān)Q1、Q2，其中第三開關(guān)Q3保持接通。降壓控制器可將輸出電壓 VOUT與第二閾值電壓REF2進(jìn)行比較，以檢測輸出電壓VOUT何時高于第二閾值電壓REF2。當(dāng)輸入電壓VIN介于第一閾值電壓REFl與第二閾值電壓REF2時(例如，在周期 313處)，降壓控制器和升壓控制器可將輸入電壓VIN耦合到輸出電壓V0UT，且維持開關(guān)的狀態(tài)。當(dāng)輸入電壓VIN足夠高使輸出電壓VOUT維持高于第一閾值電壓REF1，但過低而無法致使輸出電壓VOUT到達(dá)第二閾值電壓REF2時(例如，在周期313處)，輸入電壓VIN可耦合到輸出電壓V0UT。在各種實施例中，圖1中所說明的調(diào)節(jié)器100可開啟第一和第三開關(guān)Ql、Q3，其將輸入電壓VIN耦合到輸出電壓V0UT。在此實例中，與圖3A的實例中所說明的切換損耗相比，圖3B的實例中所說明的切換損耗大量減少。在各種實施例中，可使用一種或一種以上技術(shù)來進(jìn)一步減少穿過電感器以及相關(guān)聯(lián)的降壓和升壓開關(guān)的傳導(dǎo)損耗。舉例來說，圖1中所說明的調(diào)節(jié)器100可使用旁路開關(guān) (例如，旁路開關(guān)104)來旁路一個或一個以上其它開關(guān)(例如，第一、第二、第三或第四開關(guān)Q1、Q2、Q3、Q4)或電感器(例如，電感器Li)。在一實例中，當(dāng)輸出電壓處于第一閾值電壓REFl與第二閾值電壓REF2之間的死區(qū)時(例如，在周期313處)，旁路開關(guān)可將輸入電壓VIN更直接地耦合到輸出電壓V0UT。減少調(diào)節(jié)器中的損耗可延長裝置的電池或其它有限電壓供應(yīng)器的壽命，所述裝置例如為便攜式裝置，包含(但不限于)手機(jī)、個人數(shù)字助理 (PDA)、便攜式媒體播放器、相機(jī)、攝像機(jī)或其組合。在一實例中，輸出電壓VOUT和輸入電壓VIN可隨著負(fù)載的電流需求增加而一起下降，或隨著負(fù)載的電流需要減小而一起升高。在各種實例中，可將輸入電壓VIN或輸出電壓 VOUT與第一或第二閾值電壓REF1、REF2中的一者或一者以上進(jìn)行比較，且調(diào)節(jié)器可使用任一比較的結(jié)果來控制一個或一個以上開關(guān)的切換。額外注釋以上具體實施方式
包含對形成具體實施方式
的一部分的附圖的參考。圖式以說明的方式展示其中可實踐本發(fā)明的具體實例。這些實例在本文中還稱為“實例”。此些實例可包含除了所展示或描述的那些元件以外的元件。然而，本發(fā)明人還預(yù)期其中僅提供所展示或描述的那些元件的實例。而且，本發(fā)明人還預(yù)期相對于本文展示或描述的特定實例(或其一個或一個以上方面)或相對于本文展示或描述的其它實例(或其一個或一個以上方面)使用所展示或描述的那些元件(或其一個或一個以上方面)的任何組合或排列的實例。另外，本文獻(xiàn)中所參考的所有公開案、專利及專利文獻(xiàn)的全部內(nèi)容以引用的方式并入本文中，好像個別地以引用的方式并入一樣。在本文獻(xiàn)與以引用的方式并入的那些文獻(xiàn)之間有不一致使用的情況下，所并入的參考中的使用應(yīng)被視為對本文獻(xiàn)的使用的補(bǔ)充； 對于不可調(diào)和的非一致性，以本文獻(xiàn)中的使用為準(zhǔn)。在本文獻(xiàn)中，如專利文獻(xiàn)中常見的，使用術(shù)語“一”來包含一個或一個以上，與“至少一個”或“一個或一個以上”的任何其它例子或使用無關(guān)。在本文獻(xiàn)中，使用術(shù)語“或”來指代非排他性的或，使得“A或B”包含“A而不是B”、“B而不是A”和“A和B”，除非另有指示。在所附權(quán)利要求書中，術(shù)語“包含”及“在其中”用作相應(yīng)術(shù)語“包括”及“其中”的普通英語等效物。而且，在所附權(quán)利要求書中，術(shù)語“包含”及“包括”均為開放式的，即，包含除在權(quán)利要求中在此術(shù)語之后所列舉的元件之外的元件的系統(tǒng)、裝置、物品或過程仍被視為處于所述權(quán)利要求的范圍內(nèi)。此外，在所附權(quán)利要求書中，術(shù)語“第一”、“第二”及“第三”等僅用作標(biāo)記，且并不意在對其對象強(qiáng)加數(shù)字要求。以上描述內(nèi)容意欲是說明性的而不是限制性的。舉例來說，以上描述的實例(或其一個或一個以上方面)可彼此組合地使用。例如所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員在審閱以上描述內(nèi)容后可使用其它實例。遵照37C. F. R. § 1. 72(b)而提供摘要，以便允許讀者快速斷定技術(shù)性揭示內(nèi)容的本質(zhì)。摘要是在理解其將并非用于解釋或限制權(quán)利要求書的范圍或意義的情況下而提交的。而且，在以上具體實施方式
中，可將各種特征分組在一起以將揭示內(nèi)容連成整體。這不應(yīng)被解釋為意指未主張的所揭示特征對任何權(quán)利要求均為必要的。而是，發(fā)明性標(biāo)的物可在少于特定所揭示實例的所有特征的情況下存在。因此，所附權(quán)利要求書在此并入到具體實施方式
中，其中每一權(quán)利要求可獨立作為單獨實例。應(yīng)參考所附權(quán)利要求書以及賦予所述權(quán)利要求書的合法等效物的全部范圍來確定本發(fā)明的范圍。
權(quán)利要求
1.一種電壓轉(zhuǎn)換器，其包括調(diào)節(jié)器，其包含經(jīng)配置以接收輸入電壓的輸入和經(jīng)配置以提供輸出電壓的輸出，所述調(diào)節(jié)器包含升壓控制器，其經(jīng)配置以在所述輸出電壓或所述輸入電壓中的至少一者低于第一閾值電壓時，向所述輸出提供電壓；以及降壓控制器，其經(jīng)配置以在所述輸出電壓或所述輸入電壓中的至少一者高于第二閾值電壓時，向所述輸出提供電壓；且其中所述調(diào)節(jié)器經(jīng)配置以在所述輸入電壓或所述輸出電壓中的至少一者介于所述第一閾值電壓與第二閾值電壓之間時，在所述輸出處提供所述輸入電壓，其中所述第一閾值電壓低于所述第二閾值電壓。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電壓轉(zhuǎn)換器，其中所述升壓控制器經(jīng)配置以在所述輸出電壓低于第一閾值電壓時，向所述輸出提供電壓；其中所述降壓控制器經(jīng)配置以在所述輸出電壓高于第二閾值電壓時，向所述輸出提供電壓；且其中所述調(diào)節(jié)器經(jīng)配置以在所述輸出電壓介于所述第一閾值電壓與第二閾值電壓之間時，在所述輸出處提供所述輸入電壓。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電壓轉(zhuǎn)換器，其中所述升壓控制器經(jīng)配置以在所述輸入電壓低于第一閾值電壓時，向所述輸出提供電壓；其中所述降壓控制器經(jīng)配置以在所述輸入電壓高于第二閾值電壓時，向所述輸出提供電壓；且其中所述調(diào)節(jié)器經(jīng)配置以在所述輸入電壓介于所述第一閾值電壓與第二閾值電壓之間時，在所述輸出處提供所述輸入電壓。
4.根據(jù)權(quán)利要求1到3中任一權(quán)利要求所述的電壓轉(zhuǎn)換器，其中所述調(diào)節(jié)器經(jīng)配置以在所述輸入電壓或所述輸出電壓中的至少一者介于所述第一閾值電壓與第二閾值電壓之間時，將所述輸入耦合到所述輸出。
5.根據(jù)權(quán)利要求1到3中任一權(quán)利要求所述的電壓轉(zhuǎn)換器，其中所述調(diào)節(jié)器包含經(jīng)配置以耦合到電感器的多個開關(guān)；其中所述升壓控制器經(jīng)配置以使用所述多個開關(guān)中的至少一者來控制穿過所述電感器的電流，以在所述輸入電壓或所述輸出電壓中的至少一者低于所述第一閾值電壓時，向所述輸出提供高于所述輸入電壓的電壓；其中所述降壓控制器經(jīng)配置以使用所述多個開關(guān)中的至少一者來控制穿過所述電感器的電流，以在所述輸入電壓或所述輸出電壓中的至少一者高于第二閾值電壓時，向所述輸出提供低于所述輸入電壓的電壓；且其中所述調(diào)節(jié)器經(jīng)配置以在所述輸入電壓或所述輸出電壓中的至少一者介于所述第一閾值電壓與第二閾值電壓之間時，維持所述多個開關(guān)中的每一者的狀態(tài)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電壓轉(zhuǎn)換器，其中所述多個開關(guān)包含第一開關(guān)，所述第一開關(guān)經(jīng)配置以將電壓源耦合到所述電感器的第一端子。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電壓轉(zhuǎn)換器，其中所述調(diào)節(jié)器經(jīng)配置以在所述輸出電壓介于所述第一閾值電壓與第二閾值電壓之間時，使所述第一開關(guān)維持處于傳導(dǎo)狀態(tài)。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電壓轉(zhuǎn)換器，其中所述多個開關(guān)包含第二開關(guān)，所述第二開關(guān)經(jīng)配置以將接地耦合到所述電感器的第一端子。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的電壓轉(zhuǎn)換器，其中所述調(diào)節(jié)器經(jīng)配置以在所述輸出電壓介于所述第一閾值電壓與第二閾值電壓之間時，使所述第二開關(guān)維持處于非傳導(dǎo)狀態(tài)。
10.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電壓轉(zhuǎn)換器，其中所述多個開關(guān)包含第三開關(guān)，所述第三開關(guān)經(jīng)配置以將所述電感器的第二端子耦合到負(fù)載。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的電壓轉(zhuǎn)換器，其中所述調(diào)節(jié)器經(jīng)配置以在所述輸出電壓介于所述第一閾值電壓與第二閾值電壓之間時，使所述第三開關(guān)維持處于傳導(dǎo)狀態(tài)。
12.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電壓轉(zhuǎn)換器，其中所述多個開關(guān)包含第四開關(guān)，所述第四開關(guān)經(jīng)配置以將電感器的所述第二端子耦合到接地。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的電壓轉(zhuǎn)換器，其中所述調(diào)節(jié)器經(jīng)配置以在所述輸出電壓介于所述第一閾值與第二閾值之間時，使所述第四開關(guān)維持處于非傳導(dǎo)狀態(tài)。
14.根據(jù)權(quán)利要求1到3中任一權(quán)利要求所述的電壓轉(zhuǎn)換器，其包含旁路開關(guān)，所述旁路開關(guān)經(jīng)配置以在所述輸入電壓或所述輸出電壓中的至少一者介于所述第一閾值電壓與第二閾值電壓之間時，將所述輸入耦合到所述輸出。
15.根據(jù)權(quán)利要求1到3中任一權(quán)利要求所述的電壓轉(zhuǎn)換器，其中所述設(shè)備包含集成電路，所述集成電路包含所述調(diào)節(jié)器。
16.根據(jù)權(quán)利要求1到3中任一權(quán)利要求所述的電壓轉(zhuǎn)換器，其中所述升壓控制器經(jīng)配置以隨著所述輸入電壓或所述輸出電壓中的至少一者從低于所述第一閾值的電壓值接近所述第一閾值而降低升壓切換頻率。
17.根據(jù)權(quán)利要求1到3中任一權(quán)利要求所述的電壓轉(zhuǎn)換器，其中所述降壓控制器經(jīng)配置以隨著所述輸入電壓或所述輸出電壓中的至少一者從高于所述第二閾值的電壓值接近所述第二閾值而降低降壓切換頻率。
18.根據(jù)權(quán)利要求1到3中任一權(quán)利要求所述的電壓轉(zhuǎn)換器，其中所述第一閾值或第二閾值中的至少一者是可編程的。
19.根據(jù)權(quán)利要求1到3中任一權(quán)利要求所述的電壓轉(zhuǎn)換器，其中所述升壓控制器經(jīng)配置以在所述輸出電壓超出所述輸入電壓第一閾值時，向所述輸出提供電壓；其中所述降壓控制器經(jīng)配置以在所述輸入電壓超出所述輸出電壓第二閾值時，向所述輸出提供電壓；且其中所述調(diào)節(jié)器經(jīng)配置以在所述輸出電壓不超出所述輸入電壓所述第一閾值，且所述輸入電壓不超出所述輸出電壓所述第二閾值時，在所述輸出處提供所述輸入電壓。
20.一種操作電壓轉(zhuǎn)換器的方法，所述方法包括在調(diào)節(jié)器的輸入處接收輸入電壓，且在所述調(diào)節(jié)器的輸出處提供輸出電壓，所述提供所述輸出電壓包含在所述輸出電壓或所述輸入電壓中的至少一者低于第一閾值電壓時，使用升壓控制器來向所述調(diào)節(jié)器的所述輸出提供電壓；以及在所述輸出電壓或所述輸入電壓中的至少一者高于第二閾值電壓時，使用降壓控制器來向所述調(diào)節(jié)器的所述輸出提供電壓；以及在所述輸入電壓或所述輸出電壓中的至少一者介于所述第一閾值電壓與第二閾值電壓之間時，在所述調(diào)節(jié)器的所述輸出處提供所述輸入電壓，其中所述第一閾值電壓低于所述第二閾值電壓。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其中所述在所述調(diào)節(jié)器的所述輸出處提供所述輸入電壓包含將所述輸入耦合到所述輸出。
22.根據(jù)權(quán)利要求20或21所述的電壓轉(zhuǎn)換器的方法，其中所述使用所述升壓控制器來向所述調(diào)節(jié)器的所述輸出提供電壓包含使用多個開關(guān)中的至少一者來控制穿過電感器的電流，以在所述輸入電壓或所述輸出電壓中的至少一者低于所述第一閾值時，提供高于所述輸入電壓的輸出電壓；其中所述使用所述降壓控制器來向所述調(diào)節(jié)器的所述輸出提供電壓包含使用多個開關(guān)中的至少一者來控制穿過所述電感器的電流，以在所述輸入電壓或所述輸出電壓中的至少一者高于所述第二閾值時，提供低于所述輸入電壓的輸出電壓；且其中所述在所述調(diào)節(jié)器的所述輸出處提供所述輸入電壓包含在所述輸入電壓或所述輸出電壓中的至少一者介于所述第一閾值電壓與第二閾值電壓之間時，維持所述多個開關(guān)中的每一者的狀態(tài)。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，其中所述調(diào)節(jié)器包含多個開關(guān)，所述多個開關(guān)包含 第一開關(guān)，其耦合在所述電感器的第一端子與所述輸入之間；第二開關(guān)，其耦合在所述電感器的所述第一端子與接地之間； 第三開關(guān)，其耦合在所述電感器的第二端子與所述輸出之間；以及第四開關(guān)，其耦合在所述電感器的所述第二端子與接地之間； 其中所述使用所述升壓控制器來向所述調(diào)節(jié)器的所述輸出提供電壓包含在所述輸入電壓或所述輸出電壓中的至少一者低于所述第一閾值時，以第一序列切換第三開關(guān)和第四開關(guān)，以提供高于所述輸入電壓的輸出電壓；且其中所述使用所述降壓控制器來向所述調(diào)節(jié)器的所述輸出提供電壓包含在所述輸入電壓或所述輸出電壓中的至少一者高于所述第二閾值時，以第二序列切換第一開關(guān)和第二開關(guān)，以提供低于所述輸入電壓的輸出電壓。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其中所述維持所述多個開關(guān)中的每一者的狀態(tài)包含在所述輸入電壓或所述輸出電壓中的至少一者介于所述第一閾值電壓與第二閾值電壓之間時，使所述第一和第三開關(guān)維持處于傳導(dǎo)狀態(tài)，且使所述第二和第四開關(guān)維持處于非傳導(dǎo)狀態(tài)。
25.—種系統(tǒng)，其包括電感器，其具有第一端子和第二端子；調(diào)節(jié)器，其包含經(jīng)配置以接收輸入電壓的輸入以及經(jīng)配置以提供輸出電壓的輸出，所述調(diào)節(jié)器包含第一開關(guān)，其耦合到所述電感器的所述第一端子且耦合到所述調(diào)節(jié)器的所述輸入； 第二開關(guān)，其耦合到所述電感器的所述第一端子且耦合到接地； 第三開關(guān)，其耦合到所述電感器的所述第二端子且耦合到所述調(diào)節(jié)器的所述輸出； 第四開關(guān)，其耦合到所述電感器的所述第二端子且耦合到接地； 升壓控制器，其經(jīng)配置以在所述輸出電壓或所述輸入電壓中的至少一者低于第一閾值電壓時，向所述輸出提供電壓；以及降壓控制器，其經(jīng)配置以在所述輸出電壓或所述輸入電壓中的至少一者高于第二閾值電壓時，向所述輸出提供電壓；且其中所述調(diào)節(jié)器經(jīng)配置以在所述輸入電壓或所述輸出電壓中的至少一者介于所述第一閾值電壓與第二閾值電壓之間時，在所述輸出處提供所述輸入電壓，其中所述第一閾值電壓低于所述第二閾值電壓。
全文摘要
本申請案涉及一種具有死區(qū)的降壓-升壓調(diào)節(jié)器。本文獻(xiàn)提供經(jīng)配置以例如在不同的輸入或負(fù)載條件下在所要電壓電平附近高效地調(diào)節(jié)輸出電壓的方法和設(shè)備。實例設(shè)備可包含調(diào)節(jié)器，所述調(diào)節(jié)器具有升壓控制器，其在所述輸出電壓或輸入電壓中的至少一者低于第一閾值電壓時，向所述調(diào)節(jié)器的輸出提供電壓；以及降壓控制器，其經(jīng)配置以在所述輸出電壓或所述輸入電壓中的至少一者高于第二閾值電壓時，向所述調(diào)節(jié)器的所述輸出提供電壓。此外，所述調(diào)節(jié)器可經(jīng)配置以在所述輸入電壓或所述輸出電壓中的至少一者介于所述第一閾值電壓與第二閾值電壓之間時，在所述調(diào)節(jié)器的所述輸出處提供所述輸入電壓。在一些實例中，所述第一閾值低于所述第二閾值。
文檔編號H02M3/156GK102315774SQ20111019148
公開日2012年1月11日 申請日期2011年7月1日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月2日
發(fā)明者喬納森·克萊因 申請人:飛兆半導(dǎo)體公司