專利名稱：用于控制降壓-升壓轉換器的設備和方法
用于控制降壓-升壓轉換器的設備和方法相關美國申請的交叉引用本申請按照35U. S. C. § 119(e)要求2011年7月21日提交的美國臨時申請S/N61/510，474和2011年11月23日提交的美國專利申請S/N 13/303，702的優(yōu)先權，這兩篇美國申請全篇地援引包含于此。


圖I是將輸入電壓轉換成具有更大或更小量級的輸出電壓的轉換器的一個實施例的簡化方框圖；圖2是圖I的轉換器的降壓-升壓電路的一個實施例的簡化電路圖；
圖3是圖I的轉換器的控制電路的自舉電容器電壓調節(jié)器電路的一個實施例的簡化電路圖；圖4是圖I的轉換器的控制電路的電壓比較器電路的一個實施例的簡化電路圖；圖5是用于控制圖I的轉換器的方法的一個實施例的簡化流程圖；圖6是圖I的轉換器在操作期間的各個電壓電平的簡化曲線圖；以及圖7是包含圖I的轉換器的電子設備的一個實施例的簡化方框圖。詳細描述雖然本公開的概念容許多種修改和替代形式，但其特定示例性實施例在附圖中以示例方式示出，且將在本文中具體描述。然而應當了解，這不旨在將本公開的概念限于所公開的具體形式，而是相反地，旨在覆蓋落入本發(fā)明的精神和范圍之內的所有修改、替換構造和等效方案，如所附權利要求書定義的那樣。在說明書中對“一個實施例”、“實施例”、“示例實施例”等的引用表明所描述的實施例可包括特定特征、結構或特性，但不一定每個實施例均包括該特定特征、結構或特性。此外，這樣的短語不一定是指同一個實施例。此外，當參考一個實施例描述特定特征、結構或特性時，認為在本領域技術人員學識范圍內，可以與其他實施例一起實施這樣的特征、結構或特性，不論是否有明確描述。本公開的一些實施例或其一部分可實現為硬件、固件、軟件或它們的任意組合。本公開的實施例還可實現為有形機器可讀介質上存儲的指令，這些指令可由一個或多個處理器讀取和執(zhí)行。一種機器可讀介質可包括用于以機器(例如，計算設備)可讀的形式存儲或發(fā)送信息的任何機構。例如，機器可讀介質可包括只讀存儲器(ROM);隨機存取存儲器(RAM);磁盤存儲介質；光存儲介質；閃存存儲設備；以及其它。許多電子設備需要不同量級的電壓以對設備的各電路和/或組件供電。為了滿足這些需求，可使用DC轉換器來將輸入電壓轉換成具有與輸入電壓不同量級的輸出電壓。例如，可使用升壓轉換器來將輸入電壓轉換成量級大于輸入電壓的輸出電壓。相反，可使用降壓轉換器來將輸入電壓轉換成量級小于輸入電壓的輸出電壓。替代地，可使用降壓-升壓轉換器來根據電子設備的具體電壓需求將輸入電壓轉換成量級大于或小于輸入電壓的輸出電壓。
現在參見圖I，在一個實施例中，用于將輸入電壓轉換成量級不同于輸入電壓的輸出電壓的轉換器100包括降壓-升壓電路102和控制電路104，該控制電路104電耦合于降壓-升壓電路102以控制其操作。降壓-升壓電路102包括接收輸入電壓Vin的輸入110以及輸出112，在輸出112處產生輸出電壓Vout。降壓-升壓電路102被配置成將在輸入110處接收的輸入電壓Vin轉換成在輸出112處的輸出電壓Vout。根據降壓-升壓電路102是工作在升壓模式還是降壓模式，輸出電壓Vout可具有比輸入電壓Vin更大或更小的量級。降壓-升壓電路102也包括降壓模式自舉電容器152和升壓模式自舉電容器154。如下文中更詳細討論的那樣，自舉電容器152、154將降壓-升壓電路102的節(jié)點電壓維持在要求的電平以利于在降壓操作模式和升壓操作模式期間切換。為此，自舉電容器152、154的電壓由控制電路104監(jiān)測和維持?？刂齐娐?04包括電壓比較器電路108和自舉電容器電壓調節(jié)器電路106。在操作期間，電壓比較器電路108被配置成感測或以其它方式測量自舉電容器152、154的電壓?；?于這些電壓測量，電壓比較器電路108控制自舉電容器電壓調節(jié)器電路106的操作以在降壓模式和/或升壓模式期間在自舉電容器152、154之間轉移能量，由此使自舉電容器152、154的電壓保持高于基準電平。控制電路104也產生各種切換信號以控制降壓-升壓電路102的其它電子開關的操作。例如，控制電路104產生切換信號以控制降壓-升壓電路102的模式(即降壓模式或升壓模式)，如下文中更詳細描述的那樣?，F在參見圖2，在一個實施例中，降壓-升壓電路102被具體化為H橋降壓-升壓轉換器200。H橋降壓-升壓轉換器200包括輸入腳202和輸出腳204。輸入腳202包括高側降壓模式電子開關212和低側降壓模式電子開關214，這兩個電子開關212、214在降壓模式節(jié)點220彼此耦合。類似地，輸出腳204包括高側升壓模式電子開關216和低側升壓模式電子開關218，這兩個電子開關216、218在升壓模式節(jié)點222彼此耦合。在一些實施例中，電子開關212、214、216、218可具體化為晶體管。例如，在圖2的示例性實施例中，電子開關212、214、216、218具體化為金屬氧化物半導體場效應管(MOSFET)，但在其它實施例中可具體化為其它類型的晶體管。MOSFET晶體管212包括耦合至輸入節(jié)點230的漏極端以及耦合至降壓模式節(jié)點220的源極端。MOSFET晶體管214包括耦合至降壓模式節(jié)點220的漏極端以及耦合至基準電位(例如接地)的源極端。MOSFET晶體管216包括耦合至輸出節(jié)點232的漏極端以及耦合至升壓模式節(jié)點222的源極端。MOSFET晶體管218包括耦合至升壓模式節(jié)點222的漏極端以及耦合至基準電位(例如接地)的源極端。MOSFET晶體管212、214、216、218中的每一個包括柵極端，這些柵極端接收對應的切換信號ql、q2、q3、q4以控制這些晶體管的操作。切換信號ql、q2、q3、q4是由控制電路104產生的，如下文中更詳細描述的那樣。H橋降壓-升壓轉換器200還包括電耦合在降壓模式節(jié)點220和升壓模式節(jié)點222之間的電感器240。在使用中，電感器240根據需要存儲和放出能量以將輸出電壓Vout維持在要求的電平。此外，如前所述，H橋降壓-升壓轉換器200包括降壓模式自舉電容器152和升壓模式自舉電容器154。降壓模式自舉電容器152包括電耦合至降壓模式節(jié)點220的第一端子以及電耦合至降壓模式供電節(jié)點250的第二端子，該第二端子從自舉電容器電壓調節(jié)器電路106(見圖3)接收功率。類似地，升壓模式自舉電容器154包括電耦合至升壓模式節(jié)點222的第一端子以及電耦合至升壓模式供電節(jié)點252的第二端子，該第二端子從自舉電容器電壓調節(jié)器電路106 (見圖3)接收功率。在使用中，控制電路104被配置成產生切換信號ql、q2、q3、q4，這些切換信號ql、q2、q3、q4被提供給MOSFET晶體管212、214、216、218以控制降壓-升壓電路102的操作。例如，控制電路104基于切換信號ql、q2、q3、q4控制降壓-升壓電路102的操作模式(即降壓模式或升壓模式)。也就是說，在降壓操作模式期間，控制電路104使MOSFET晶體管216 “導通”，使MOSFET晶體管218 “截止”，并根據需要切換MOSFET晶體管212、214以類似于典型降壓轉換器那樣產生要求的降壓電壓輸出Vout。相反，在升壓操作模式期間，控制電路104使MOSFET晶體管212“導通”，使MOSFET晶體管214“截止”，并根據需要切換MOSFET晶體管216、218以類似于典型升壓轉換器那樣產生要求的升壓電壓輸出Vout。應當理解，可使用自舉電容器152、154來將高側開關212、216的柵極電壓維持在基準電平或高于基準電平，以確保開關212、216的正確切換功能。例如，在其中輸入電壓Vin等于切換信號ql、q3的切換電壓的實施例中，高側開關212、216的柵極和漏極電壓將會相等，這使高側開關212、216迅速“截止”。同樣，可使用自舉電容器152、154來確保高側開關212、216的柵極電壓比高側開關216、216的漏極電壓大上一基本等于相應自舉電容器··152、154的電壓的量。在操作中，自舉電容器152、154的電壓通過自舉電容器電壓調節(jié)器電路106得以維持。電壓調節(jié)器電路106的一個實施例示出于圖3。該示例性自舉電容器電壓調節(jié)器電路106包括在開關節(jié)點304處電耦合在一起的升壓模式開關300 ( "Sboost")和降壓模式開關302 ( “SBUCK”)。電壓調節(jié)器電路106還包括與開關300并聯耦合的二極管306以及與開關302并聯耦合的二極管308。與開關212、214、216、218相似，開關300、302在一些實施例中可具體化為晶體管。例如，在圖3的示例性實施例中，開關300、302具體化為P溝道MOSFET而二極管306、308具體化為相關聯的MOSFET開關300、302的寄生二極管。MOSFET開關300包括電耦合至降壓模式供電節(jié)點250的漏極端，降壓模式自舉電容器152耦合至該降壓模式供電節(jié)點250 (見圖2)；以及電耦合至節(jié)點304的源極端。類似地，MOSFET開關302包括電耦合至升壓模式供電節(jié)點252的漏極端，升壓模式自舉電容器154耦合至該升壓模式供電節(jié)點252(見圖2);以及電耦合至節(jié)點304的源極端。二極管306包括電耦合至降壓模式供電節(jié)點250的陽極端和電耦合至節(jié)點304的陰極端。同樣，二極管308包括電耦合至降壓模式供電節(jié)點252的陰極端和電耦合至節(jié)點304的陽極端。開關300、302中的每一個包括接收相應切換信號q5、q6的柵極端,所述切換信號q5、q6是由電壓比較器電路108 (見圖4)產生的，用以如下所述地控制開關300、302的操作。自舉電容器電壓調節(jié)器電路106包括耦合至電壓供給輸入320的二極管310，所述電壓供給輸入320可由控制電路104的電壓供給或電壓供給電路或者其它電路提供；以及降壓模式供電節(jié)點250。自舉電容器電壓調節(jié)器電路106還包括耦合至電壓供給輸入320和升壓模式供電節(jié)點252的二極管312。二極管310包括耦合至電壓供給輸入320的陽極端以及耦合至降壓模式供電節(jié)點250的陰極端，以將電壓提供至降壓模式供電節(jié)點250。同樣地，二極管312包括耦合至電壓供給輸入320的陽極端以及耦合至升壓模式供電節(jié)點252的陰極端，以將電壓提供至升壓模式供電節(jié)點252。在其中降壓模式節(jié)點220在高和低之間切換的降壓-升壓電路102的降壓操作模式期間，降壓模式自舉電容器152經由電壓供給Vcc被充電。然而，在降壓-升壓電路102的升壓模式操作期間，降壓模式節(jié)點220被保持在輸入電壓Vin(即電子開關212被“導通”)。同樣，降壓模式自舉電容器152在升壓操作模式期間可釋放電荷或不被充分充電?？刂齐娐?04(即圖4的電壓比較器電路108)在升壓操作模式下監(jiān)測降壓模式自舉電容器152的電壓電平，如果降壓模式自舉電容器152的電壓電平降至低于一基準閾值的水平，則使升壓模式開關300 “導通”以使能量經由開關300和正偏二極管308從升壓模式自舉電容器154轉移至降壓模式自舉電容器152。相似地，在其中升壓模式節(jié)點222在高和低之間切換的升壓操作模式下，升壓模式自舉電容器154經由電壓供給Vcc被充電。然而，在降壓-升壓電路102的降壓模式操作期間，升壓模式節(jié)點222被保持在輸出電壓Vout (即電子開關216處于恒定的導通或閉合狀態(tài))。同樣，升壓模式自舉電容器154在降壓操作模式期間可釋放電荷或不被充分充電?？刂齐娐?04(即圖4的電壓比較器電路108)在降壓操作模式期間監(jiān)測升壓模式自舉 電容器154的電壓電平，如果升壓模式自舉電容器154的電壓電平降至低于一基準閾值的水平，則使降壓模式開關302 “導通”以使能量經由開關302和正偏二極管306從降壓模式自舉電容器152轉移至升壓模式自舉電容器154。如此，自舉電容器152、154的電壓保持高于基準閾值，不管降壓-升壓電路102的每種操作模式如何。如前所述，自舉電容器152、154的電壓由電壓比較器電路108監(jiān)測，該電壓比較器電路108產生切換信號q5、q6至自舉電容器電壓調節(jié)器電路106以根據需要在自舉電容器152、154之間轉移能量從而將電容器電壓維持高于相應基準電壓。電壓比較器電路108的一個實施例示出于圖4。示例性電壓比較器電路108包括被配置成監(jiān)測降壓模式自舉電容器152的電壓的降壓模式電壓比較器電路400 ;以及監(jiān)測升壓模式自舉電容器154的電壓的升壓模式電壓比較器電路402。降壓模式電壓比較器電路400包括比較器410，該比較器410具有第一輸入(“A”)，用來接收降壓模式自舉電容器152的電壓電平Vbuck;以及第二輸入(“B”)，用來接收基準電壓電平(例如12伏)。比較器410被配置成如果降壓模式自舉電容器152的電壓電平低于或等于基準電壓電平則產生“真”或高電平的輸出信號。比較器410的輸出被提供給與邏輯塊412的第一輸入(“A”)。與邏輯塊412還具有第二輸入(“B”)，用來接收經脈寬調制的(PWM)時鐘信號以使降壓模式開關302的切換與降壓-升壓電路102的開關212、214、216、218的切換同步。可使用任何適宜的PWM電路來產生PWM時鐘信號，所述PWM電路可包含在控制電路104中。與邏輯塊412的輸出被提供給置位-復位(S-R)觸發(fā)器414的置位輸入(“S”)。PWM時鐘信號也被提供給非邏輯塊416的輸入，該非邏輯塊416具有耦合至S-R觸發(fā)器414的重置輸入(R)的輸出。S-R觸發(fā)器414的反相輸出！ Q將切換信號q6提供給自舉電容器電壓調節(jié)器電路106的降壓模式開關302。如前所述，切換信號q5通過使用PWM時鐘信號與降壓-升壓電路102的開關212、214、216、218的切換同步。當然，要理解在降壓模式開關302具體化為P型MOSFET的實施例中可使用S-R觸發(fā)器414的非反相輸出Q。升壓模式電壓比較器電路402基本類似于降壓模式電壓比較器電路400。升壓模式電壓比較器電路402包括比較器420，該比較器420具有第一輸入(“A”)，用以接收升壓模式自舉電容器154的電壓電平Vboost;以及第二輸入(“B”)，用以接收基準電壓電平(例如12伏)，該基準電壓電平可等于或不同于降壓模式電壓比較器電路400的基準電壓電平。比較器420被配置成如果升壓模式自舉電容器154的電壓電平低于或等于基準電壓電平則產生“真”或高電平的輸出信號。比較器420的輸出被提供給與邏輯塊422的第一輸入(“A”)。與邏輯塊422還具有第二輸入(“B”)，用來接收經脈寬調制的(PWM)時鐘信號以使升壓模式開關300的切換與降壓-升壓電路102的開關212、214、216、218的切換同步。與邏輯塊412的輸出被提供給置位-復位(S-R)觸發(fā)器424的置位輸入(“S”)。PWM時鐘信號也被提供給非邏輯塊426的輸入，該非邏輯塊426具有耦合至S-R觸發(fā)器424的重置輸入(R)的輸出。S-R觸發(fā)器424的反相輸出！ Q將切換信號q5提供給自舉電容器電壓調節(jié)器電路106的升壓模式開關300。如前所述，切換信號q5通過使用PWM時鐘信號與降壓-升壓電路102的開關212、214、216、218的切換同步。同樣，要理解在升壓模式開關300具體化為P型MOSFET的實施例中可使用S-R觸發(fā)器424的非反相輸出Q?，F在參見圖5，在操作中，控制電路104可執(zhí)行方法500以控制降壓-升壓電路·102。方法500開始于方框502，其中控制電路104確定降壓-升壓電路102是否正工作在升壓操作模式。如果不是，則方法500進至方框504，在方框504中，控制電路104確定降壓-升壓電路102是否正工作在降壓操作模式下。如果不是，則方法500轉回到方框502。然而，如果在方框504控制電路104確定降壓-升壓電路102工作在降壓操作模式，則方法500進至方框506，在那里控制電路104感測或以其它方式確定降壓-升壓電路102的升壓模式自舉電容器154的電壓電平Vboost。如果升壓模式自舉電容器154的電壓電平Vboost大于一基準閾值電壓Vboost_threshold,則方法500轉回到方框502。然而，如果升壓模式自舉電容器154的電壓電平Vboost小于一基準閾值電壓Vboost_threshold,則方法500進至方框508。在方框508，控制電路104控制自舉電容器電壓調節(jié)器電路106的操作以將能量從降壓模式自舉電容器152轉移到升壓模式自舉電容器154。為此，控制電路104使自舉電容器電壓調節(jié)器電路106的降壓模式開關302 “導通”以使降壓模式自舉電容器152經由開關302和正偏二極管306電耦合至升壓模式自舉電容器154。參見方框502，如果控制電路104確定降壓-升壓電路102工作在升壓模式，則方法500進至方框512，在方框512中，控制電路104感測或以其它方式確定降壓模式電路102的降壓模式電容器152的電壓電平Vbuck。如果降壓模式電容器152的電壓電平Vbuck大于一基準閾值電壓Vbuck_threshold,則方法500轉回到方框502。然而,如果降壓模式電容器152的電壓電平Vbuck小于該基準閾值電壓Vbuck_threshold,則方法500進至方框514。在方框514，控制電路104控制自舉電容器電壓調節(jié)器電路106的操作以將能量從升壓模式自舉電容器154轉移到降壓模式自舉電容器152。為此，控制電路104使自舉電容器電壓調節(jié)器電路106的升壓模式開關300導通以使升壓模式自舉電容器154經由開關300和正偏二極管306電耦合至降壓模式自舉電容器152?，F在參見圖6，曲線圖600示出在轉換器100的降壓操作模式期間(左側曲線圖)和轉換器100的升壓操作模式期間(右側曲線圖)的降壓模式自舉電容器152的電壓Vbuck0在該不例性實施例中，基準電壓電平Vbuck_threshold被置為大約12伏以使降壓模式電容器152的電壓Vbuck在轉換器100的升壓操作模式期間保持在大于12伏的電壓電平。相似地，曲線圖602示出在轉換器100的降壓操作模式期間(左側曲線圖)和轉換器100的升壓操作模式期間(右側曲線圖)的升壓模式自舉電容器154的電壓Vboost。同樣，在該示例性實施例中，基準電壓電平Vboost_threshold被置為大約12伏以使升壓模式自舉電容器154的電壓Vboost在轉換器100的降壓操作模式期間保持在大于12伏的電壓電平?，F在參見圖7，電子設備700可包括具有自舉電容器電壓調節(jié)能力的一個或多個轉換器702，每個轉換器702可具體化為前面結合圖1-6解說和描述的轉換器100的任何一個實施例。轉換器702將一個或多個工作電壓提供給電子設備700的子電路或組件。電子設備700可具體化為需要多種電壓電平的任何類型的電子設備，包括例如臺式計算機、膝上計算機、移動互聯網設備、智能電話、個人數字助理、電話設備、消費者電子設備或其它類型的電子設備。電子設備700可包括任何數量的轉換器702以提供多種電平的工作電壓。例如，該示例性電子設備700包括兩個轉換器702，但在其它實施例中可包括更多或更少的轉換器702。轉換器702中的每一個從電子設備700的電源704接收電壓輸入Vin。電源704可具體化為向轉換器702供電并在一些實施例中向電子設備的其它組件供電的任何類型 電源。例如，電源704可具體化為一個或多個電池、電源電路和/或其它。每個轉換器702向一個或多個電子電路706供電。每個電子電路706可具體化為電子設備700的任何類型電子電路，例如處理電路、輸入/輸出電路、通信電路和/或電子設備700需要不同于電源704的電壓量級的量級的供電電壓的任何其它類型的電路或電子組件。在使用中，如前面結合轉換器100詳細討論的那樣，每個轉換器702被配置成按照相應電子電路706需要的那樣將輸入電壓Vin轉換成量級不同于輸入電壓的輸出電壓Vout0在一些實現中，單個轉換器702可要么同時地要么在各時間間隔復用地向多個電子電路706供電。替代地，轉換器702可向單個電子電路706供電。由轉換器702提供的功率可具有固定的電壓量級(例如恒定的電壓電平)或根據電子設備的各種工作條件和/或標準而具有變化的電壓量級。當然，由于轉換器702能工作在降壓模式或升壓模式下，因此每個轉換器702可按照相應電子電路706的需要在一大于或小于電源704電壓量級的電壓量級下供電。另外，要理解盡管電子設備700包括多個轉換器702，然而在一些實施例中可使用單個控制電路(例如控制電路104)來控制轉換器702的每一個降壓-升壓電路(例如降壓-升壓電路102)。本公開存在起因于這里描述的裝置、電路和方法的多個特征的多種優(yōu)勢。要注意，本公開的裝置、電路和方法的多個替代實施例可以不包括已描述的所有這些特征，但仍然能從這些特征中的至少一些特征獲益。本領域內普通技術人員能容易地對包含本公開的一個或多個特征并落在如所附權利要求書定義的本發(fā)明的精神和范圍內的裝置、電路和方法構想出他們自己的實現方式。
權利要求
1.一種控制降壓-升壓電路的操作的控制電路，所述控制電路包括 自舉電容器電壓調節(jié)器電路，所述自舉電容器電壓調節(jié)器電路電耦合至所述降壓-升壓電路的降壓模式自舉電容器和所述降壓-升壓電路的升壓模式自舉電容器；以及 比較器電路，所述比較器電路電耦合至所述降壓模式自舉電容器和所述升壓模式自舉電容器，所述比較器電路配置成α)控制所述自舉電容器電壓調節(jié)器電路以在所述降壓-升壓電路的升壓模式期間維持所述降壓模式自舉電容器的電壓高于第一基準電壓，以及αυ控制所述自舉電容器電壓調節(jié)器電路以在所述降壓-升壓電路的降壓模式期間維持所述升壓模式自舉電容器的電壓高于第二基準電壓。
2.如權利要求I所述的控制電路，其特征在于，所述自舉電容器電壓調節(jié)器電路包括 第一電子開關，所述第一電子開關具有電耦合至所述降壓模式自舉電容器的第一端子和電耦合至第一節(jié)點的第二端子， 第一二極管，所述第一二極管并聯地電耦合于所述第一電子開關， 第二電子開關，所述第二電子開關具有電耦合至所述升壓模式自舉電容器的第一端子和電耦合至所述第一節(jié)點的第二端子，以及 第二二極管，所述第二二極管并聯地耦合于所述第四電子開關。
3.如權利要求2所述的控制電路，其特征在于，所述比較器電路被配置成產生切換信號以控制所述第一電子開關和所述第二電子開關的操作以 響應于所述降壓模式自舉電容器的電壓在所述降壓-升壓電路的升壓模式期間小于所述第一基準電壓而(i)閉合所述第一電子開關并(ii)斷開所述第二電子開關，以及響應于所述升壓模式自舉電容器的電壓在所述降壓-升壓電路的降壓模式期間小于所述第二基準電壓而(i)閉合所述第二電子開關并(ii)斷開所述第一電子開關。
4.如權利要求3所述的控制電路，其特征在于，所述比較器電路包括 第一電壓比較器和第一觸發(fā)器，所述第一電壓比較器被配置成將所述降壓模式自舉電容器的電壓與所述第一基準電壓作比較，并且所述第一觸發(fā)器用于產生第一切換信號以控制所述第一電子開關，以及 第二電壓比較器和第二觸發(fā)器，所述第二電壓比較器用于將所述升壓模式自舉電容器的電壓與所述第二基準電壓作比較，并且所述第二觸發(fā)器用于產生第二切換信號以控制所述第二電子開關。
5.如權利要求2所述的控制電路，其特征在于，所述自舉電容器電壓調節(jié)器電路還包括 第三二極管，所述第三二極管具有耦合至供電電壓的陽極和耦合至所述第三電子開關的第一端子的陰極，以及 第四二極管，所述第四二極管具有耦合至供電電壓的陽極和耦合至所述第四電子開關的第一端子的陰極。
6.如權利要求2所述的控制電路，其特征在于，所述第一電子開關和所述第二電子開關是金屬氧化物半導體場效應管(MOSFET)，所述第一二極管是所述第三電子開關的寄生二極管，而所述第二二極管是所述第四電子開關的寄生二極管。
7.如權利要求6所述的控制電路，其特征在于，所述第一電子開關的所述第一端子是漏極端，而所述第一電子開關的所述第二端子是源極端，并且所述第二電子開關的第一端子是漏極端而所述第二電子開關的第二端子是源極端。
8.如權利要求2所述的控制電路，其特征在于 所述第一二極管包括電耦合至所述第一電子開關的所述第一端子的陽極和耦合至所述第一節(jié)點的陰極，并且 所述第二二極管包括電耦合至所述第二電子開關的所述第一端子的陽極和耦合至所述第三節(jié)點的陰極。
9.如權利要求I所述的控制電路，其特征在于，所述比較器電路被配置成 感測所述降壓模式自舉電容器的電壓，并響應所述降壓模式自舉電容器的電壓小于所述第一基準電壓而控制所述自舉電容器電壓調節(jié)器電路以在所述降壓-升壓轉換器的升壓模式期間將一定量的能量從所述升壓模式自舉電容器轉移至所述降壓模式自舉電容器，以及 感測所述升壓模式自舉電容器的電壓，并響應所述升壓模式自舉電容器的電壓小于所述第二基準電壓而控制所述自舉電容器電壓調節(jié)器電路以在所述降壓-升壓轉換器的降壓模式期間將一定量的能量從所述降壓模式自舉電容器轉移至所述升壓模式自舉電容器。
10.如權利要求9所述的控制電路，其特征在于，所述第二基準電壓不同于所述第一基準電壓。
11.一種控制降壓-升壓電路的操作以將輸入電壓轉換成輸出電壓的方法，所述降壓-升壓電路包括降壓模式自舉電容器和升壓模式自舉電容器，所述方法包括 感測所述降壓模式自舉電容器的電壓； 感測所述升壓模式自舉電容器的電壓； 響應于α)所述降壓模式自舉電容器的測得電壓小于第一基準電壓和(ii)所述降壓一升壓轉換器工作在升壓模式，將一定量的能量從所述升壓模式自舉電容器轉移至所述降壓模式自舉電容器，以及 響應于(i)所述升壓模式自舉電容器的電壓小于第二基準電壓和(ii)所述降壓一升壓轉換器工作在降壓模式，將一定量的能量從所述降壓模式自舉電容器轉移至所述升壓模式自舉電容器。
12.如權利要求11所述的方法，其特征在于 將一定量的能量從所述升壓模式自舉電容器轉移至所述降壓模式自舉電容器的步驟包括控制第一電子開關的操作以將所述升壓模式自舉電容器電耦合至所述降壓模式自舉電容器，以及 將一定量的能量從所述降壓模式自舉電容器轉移至所述升壓模式自舉電容器的步驟包括控制第二電子開關的操作以將所述降壓模式自舉電容器電耦合至所述升壓模式自舉電容器。
13.如權利要求12所述的方法，其特征在于 控制所述第一電子開關的操作的步驟包括與所述降壓-升壓轉換器的升壓模式同步地閉合所述第三電子開關，以及 控制所述第二電子開關的操作的步驟包括與所述降壓-升壓轉換器的降壓模式同步地閉合所述第四電子開關。
14.如權利要求12所述的方法，其特征在于控制所述第一電子開關的操作的步驟包括閉合所述第一電子開關以將所述一定量的能量經由所述第一電子開關和所述第二電子開關的寄生二極管從所述升壓模式自舉電容器轉移至所述降壓模式自舉電容器，以及 控制所述第二電子開關的操作的步驟包括閉合所述第二電子開關以將所述一定量的能量經由所述第二電子開關和所述第一電子開關的寄生二極管從所述降壓模式自舉電容器轉移至所述升壓模式自舉電容器。
15.如權利要求11所述的方法，其特征在于，所述第一基準電壓基本等于所述第二基準電壓。
16.—種轉換器,包括 H橋降壓-升壓轉換器電路，其包括(i)高側降壓模式開關、低側降壓模式開關以及電耦合至所述高側降壓模式開關和所述低側降壓模式開關的降壓模式自舉電容器以及(ii)高側升壓模式開關、低側升壓模式開關以及電耦合至所述高側升壓模式開關和所述低側升壓模式開關的升壓模式自舉電容器；以及 控制電路，所述控制電路電耦合至所述H橋降壓-升壓轉換器電路以在所述H橋降壓-升壓轉換器電路的升壓操作模式期間維持所述降壓模式自舉電容器的電壓高于第一基準電壓，并在所述H橋降壓-升壓轉換器電路的降壓操作模式期間維持所述升壓模式自舉電容器的電壓高于第二基準電壓。
17.如權利要求16所述的轉換器，其特征在于，所述控制電路被配置成 通過響應所述降壓模式自舉電容器的電壓低于所述第一基準電壓將一定量的能量從所述升壓模式自舉電容器轉移至所述降壓模式自舉電容器，從而維持所述降壓模式自舉電容器的電壓，以及 通過響應所述升壓模式自舉電容器的電壓低于所述第二基準電壓將一定量的能量從所述降壓模式自舉電容器轉移至所述升壓模式自舉電容器，從而維持所述升壓模式自舉電容器的電壓。
18.如權利要求16所述的轉換器，其特征在于，所述控制電路包括 自舉電容器電壓調節(jié)器電路，所述自舉電容器電壓調節(jié)器電路具有電耦合至所述降壓模式自舉電容器的第一輸出以及電耦合至所述升壓模式自舉電容器的第二輸出；以及 電壓比較器電路，所述電壓比較器電路電耦合至所述H橋降壓-升壓轉換器電路和所述自舉電容器電壓調節(jié)器電路以 感測所述降壓模式自舉電容器的電壓，并響應所述降壓模式自舉電容器的電壓小于所述第一基準電壓而控制所述自舉電容器電壓調節(jié)器電路以在所述降壓-升壓轉換器的升壓操作模式期間將一定量的能量從所述升壓模式自舉電容器轉移至所述降壓模式自舉電容器，以及 感測所述升壓模式自舉電容器的電壓，并響應所述升壓模式自舉電容器的電壓小于所述第二基準電壓而控制所述自舉電容器電壓調節(jié)器電路以在所述降壓-升壓轉換器的降壓操作模式期間將一定量的能量從所述降壓模式自舉電容器轉移至所述升壓模式自舉電容器。
19.一種電子設備,包括 電源電路，所述電源電路被配置成產生供電電壓；轉換器，所述轉換器電耦合至所述電源以將所述供電電壓轉換成具有不同于供電電壓的電壓量級的經轉換供電電壓，所述轉換器包括(i)降壓-升壓轉換器電路，所述降壓-升壓轉換器電路包括降壓模式自舉電容器和升壓模式自舉電容器；以及(ii)控制電路，所述控制電路電耦合至所述降壓-升壓轉換器電路以在所述降壓-升壓轉換器電路的升壓模式期間維持所述降壓模式自舉電容器的電壓高于第一基準電壓，并在所述降壓-升壓轉換器電路的降壓模式期間維持所述升壓模式自舉電容器的電壓高于第二基準電壓；以及 電子電路，所述電子電路具有電耦合至所述轉換器以接收經轉換的供電電壓的輸入。
20.如權利要求19所述的電子設備，其特征在于，所述控制電路被配置成 通過將一定量的能量從所述升壓模式自舉電容器轉移至所述降壓模式自舉電容器來維持所述降壓模式自舉電容器的電壓，以及 通過將一定量的能量從所述降壓模式自舉電容器轉移至所述升壓模式自舉電容器來維持所述升壓模式自舉電容器的電壓。
全文摘要
一種用于控制降壓-升壓電路的電路、設備和方法包括自舉電容器電壓調節(jié)器電路和比較器電路。自舉電容器電壓調節(jié)器電路電耦合至降壓-升壓轉換器的降壓模式自舉電容器和降壓-升壓轉換器的升壓模式自舉電容器。比較器電路被配置成控制自舉電容器電壓調節(jié)器電路以通過基于降壓-升壓轉換器的特定操作模式將一定量的能量從自舉電容器之一轉移至其它自舉電容器來維持自舉電容器的電壓高于基準閾值電壓。
文檔編號H02M3/07GK102904440SQ20121025399
公開日2013年1月30日 申請日期2012年7月20日 優(yōu)先權日2011年7月21日
發(fā)明者Z·摩蘇伊, J·劉 申請人:英特賽爾美國股份有限公司