用于控制降压-升压转换器的设备和方法技术

一种用于控制降压-升压电路的电路、设备和方法包括自举电容器电压调节器电路和比较器电路。自举电容器电压调节器电路电耦合至降压-升压转换器的降压模式自举电容器和降压-升压转换器的升压模式自举电容器。比较器电路被配置成控制自举电容器电压调节器电路以通过基于降压-升压转换器的特定操作模式将一定量的能量从自举电容器之一转移至其它自举电容器来维持自举电容器的电压高于基准阈值电压。

【技术实现步骤摘要】
用于控制降压-升压转换器的设备和方法用于控制降压-升压转换器的设备和方法相关美国申请的交叉引用本申请按照35U. S. C. § 119(e)要求2011年7月21日提交的美国临时申请S/N61/510，474和2011年11月23日提交的美国专利申请S/N 13/303，702的优先权，这两篇美国申请全篇地援引包含于此。附图说明图I是将输入电压转换成具有更大或更小量级的输出电压的转换器的一个实施例的简化方框图；图2是图I的转换器的降压-升压电路的一个实施例的简化电路图； 图3是图I的转换器的控制电路的自举电容器电压调节器电路的一个实施例的简化电路图；图4是图I的转换器的控制电路的电压比较器电路的一个实施例的简化电路图；图5是用于控制图I的转换器的方法的一个实施例的简化流程图；图6是图I的转换器在操作期间的各个电压电平的简化曲线图；以及图7是包含图I的转换器的电子设备的一个实施例的简化方框图。详细描述虽然本公开的概念容许多种修改和替代形式，但其特定示例性实施例在附图中以示例方式示出，且将在本文中具体描述。然而应当了解，这不旨在将本公开的概念限于所公开的具体形式，而是相反地，旨在覆盖落入本专利技术的精神和范围之内的所有修改、替换构造和等效方案，如所附权利要求书定义的那样。在说明书中对“一个实施例”、“实施例”、“示例实施例”等的引用表明所描述的实施例可包括特定特征、结构或特性，但不一定每个实施例均包括该特定特征、结构或特性。此外，这样的短语不一定是指同一个实施例。此外，当参考一个实施例描述特定特征、结构或特性时，认为在本领域技术人员学识范围内，可以与其他实施例一起实施这样的特征、结构或特性，不论是否有明确描述。本公开的一些实施例或其一部分可实现为硬件、固件、软件或它们的任意组合。本公开的实施例还可实现为有形机器可读介质上存储的指令，这些指令可由一个或多个处理器读取和执行。一种机器可读介质可包括用于以机器(例如，计算设备)可读的形式存储或发送信息的任何机构。例如，机器可读介质可包括只读存储器(ROM);随机存取存储器(RAM);磁盘存储介质；光存储介质；闪存存储设备；以及其它。许多电子设备需要不同量级的电压以对设备的各电路和/或组件供电。为了满足这些需求，可使用DC转换器来将输入电压转换成具有与输入电压不同量级的输出电压。例如，可使用升压转换器来将输入电压转换成量级大于输入电压的输出电压。相反，可使用降压转换器来将输入电压转换成量级小于输入电压的输出电压。替代地，可使用降压-升压转换器来根据电子设备的具体电压需求将输入电压转换成量级大于或小于输入电压的输出电压。现在参见图I，在一个实施例中，用于将输入电压转换成量级不同于输入电压的输出电压的转换器100包括降压-升压电路102和控制电路104，该控制电路104电耦合于降压-升压电路102以控制其操作。降压-升压电路102包括接收输入电压Vin的输入110以及输出112，在输出112处产生输出电压Vout。降压-升压电路102被配置成将在输入110处接收的输入电压Vin转换成在输出112处的输出电压Vout。根据降压-升压电路102是工作在升压模式还是降压模式，输出电压Vout可具有比输入电压Vin更大或更小的量级。降压-升压电路102也包括降压模式自举电容器152和升压模式自举电容器154。如下文中更详细讨论的那样，自举电容器152、154将降压-升压电路102的节点电压维持在要求的电平以利于在降压操作模式和升压操作模式期间切换。为此，自举电容器152、154的电压由控制电路104监测和维持。控制电路104包括电压比较器电路108和自举电容器电压调节器电路106。在操作期间，电压比较器电路108被配置成感测或以其它方式测量自举电容器152、154的电压。基 于这些电压测量，电压比较器电路108控制自举电容器电压调节器电路106的操作以在降压模式和/或升压模式期间在自举电容器152、154之间转移能量，由此使自举电容器152、154的电压保持高于基准电平。控制电路104也产生各种切换信号以控制降压-升压电路102的其它电子开关的操作。例如，控制电路104产生切换信号以控制降压-升压电路102的模式(即降压模式或升压模式)，如下文中更详细描述的那样。现在参见图2，在一个实施例中，降压-升压电路102被具体化为H桥降压-升压转换器200。H桥降压-升压转换器200包括输入脚202和输出脚204。输入脚202包括高侧降压模式电子开关212和低侧降压模式电子开关214，这两个电子开关212、214在降压模式节点220彼此耦合。类似地，输出脚204包括高侧升压模式电子开关216和低侧升压模式电子开关218，这两个电子开关216、218在升压模式节点222彼此耦合。在一些实施例中，电子开关212、214、216、218可具体化为晶体管。例如，在图2的示例性实施例中，电子开关212、214、216、218具体化为金属氧化物半导体场效应管(MOSFET)，但在其它实施例中可具体化为其它类型的晶体管。MOSFET晶体管212包括耦合至输入节点230的漏极端以及耦合至降压模式节点220的源极端。MOSFET晶体管214包括耦合至降压模式节点220的漏极端以及耦合至基准电位(例如接地)的源极端。MOSFET晶体管216包括耦合至输出节点232的漏极端以及耦合至升压模式节点222的源极端。MOSFET晶体管218包括耦合至升压模式节点222的漏极端以及耦合至基准电位(例如接地)的源极端。MOSFET晶体管212、214、216、218中的每一个包括栅极端，这些栅极端接收对应的切换信号ql、q2、q3、q4以控制这些晶体管的操作。切换信号ql、q2、q3、q4是由控制电路104产生的，如下文中更详细描述的那样。H桥降压-升压转换器200还包括电耦合在降压模式节点220和升压模式节点222之间的电感器240。在使用中，电感器240根据需要存储和放出能量以将输出电压Vout维持在要求的电平。此外，如前所述，H桥降压-升压转换器200包括降压模式自举电容器152和升压模式自举电容器154。降压模式自举电容器152包括电耦合至降压模式节点220的第一端子以及电耦合至降压模式供电节点250的第二端子，该第二端子从自举电容器电压调节器电路106(见图3)接收功率。类似地，升压模式自举电容器154包括电耦合至升压模式节点222的第一端子以及电耦合至升压模式供电节点252的第二端子，该第二端子从自举电容器电压调节器电路106 (见图3)接收功率。在使用中，控制电路104被配置成产生切换信号ql、q2、q3、q4，这些切换信号ql、q2、q3、q4被提供给MOSFET晶体管212、214、216、218以控制降压-升压电路102的操作。例如，控制电路104基于切换信号ql、q2、q3、q4控制降压-升压电路102的操作模式(即降压模式或升压模式)。也就是说，在降压操作模式期间，控制电路104使MOSFET晶体管216 “导通”，使MOSFET晶体管218 “截止”，并根据需要切换MOSFET晶体管212、214以类似于典型降压转换器那样产生要求的降压电压输出Vout。相反，在升压操作模式期本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种控制降压？升压电路的操作的控制电路，所述控制电路包括：自举电容器电压调节器电路，所述自举电容器电压调节器电路电耦合至所述降压？升压电路的降压模式自举电容器和所述降压？升压电路的升压模式自举电容器；以及比较器电路，所述比较器电路电耦合至所述降压模式自举电容器和所述升压模式自举电容器，所述比较器电路配置成(i)控制所述自举电容器电压调节器电路以在所述降压？升压电路的升压模式期间维持所述降压模式自举电容器的电压高于第一基准电压，以及(ii)控制所述自举电容器电压调节器电路以在所述降压？升压电路的降压模式期间维持所述升压模式自举电容器的电压高于第二基准电压。

【技术特征摘要】
2011.07.21 US 61/510,474;2011.11.23 US 13/303,7021.一种控制降压-升压电路的操作的控制电路，所述控制电路包括 自举电容器电压调节器电路，所述自举电容器电压调节器电路电耦合至所述降压-升压电路的降压模式自举电容器和所述降压-升压电路的升压模式自举电容器；以及 比较器电路，所述比较器电路电耦合至所述降压模式自举电容器和所述升压模式自举电容器，所述比较器电路配置成α)控制所述自举电容器电压调节器电路以在所述降压-升压电路的升压模式期间维持所述降压模式自举电容器的电压高于第一基准电压，以及αυ控制所述自举电容器电压调节器电路以在所述降压-升压电路的降压模式期间维持所述升压模式自举电容器的电压高于第二基准电压。2.如权利要求I所述的控制电路，其特征在于，所述自举电容器电压调节器电路包括 第一电子开关，所述第一电子开关具有电耦合至所述降压模式自举电容器的第一端子和电耦合至第一节点的第二端子， 第一二极管，所述第一二极管并联地电耦合于所述第一电子开关， 第二电子开关，所述第二电子开关具有电耦合至所述升压模式自举电容器的第一端子和电耦合至所述第一节点的第二端子，以及 第二二极管，所述第二二极管并联地耦合于所述第四电子开关。3.如权利要求2所述的控制电路，其特征在于，所述比较器电路被配置成产生切换信号以控制所述第一电子开关和所述第二电子开关的操作以 响应于所述降压模式自举电容器的电压在所述降压-升压电路的升压模式期间小于所述第一基准电压而(i)闭合所述第一电子开关并(ii)断开所述第二电子开关，以及响应于所述升压模式自举电容器的电压在所述降压-升压电路的降压模式期间小于所述第二基准电压而(i)闭合所述第二电子开关并(ii)断开所述第一电子开关。4.如权利要求3所述的控制电路，其特征在于，所述比较器电路包括 第一电压比较器和第一触发器，所述第一电压比较器被配置成将所述降压模式自举电容器的电压与所述第一基准电压作比较，并且所述第一触发器用于产生第一切换信号以控制所述第一电子开关，以及 第二电压比较器和第二触发器，所述第二电压比较器用于将所述升压模式自举电容器的电压与所述第二基准电压作比较，并且所述第二触发器用于产生第二切换信号以控制所述第二电子开关。5.如权利要求2所述的控制电路，其特征在于，所述自举电容器电压调节器电路还包括 第三二极管，所述第三二极管具有耦合至供电电压的阳极和耦合至所述第三电子开关的第一端子的阴极，以及 第四二极管，所述第四二极管具有耦合至供电电压的阳极和耦合至所述第四电子开关的第一端子的阴极。6.如权利要求2所述的控制电路，其特征在于，所述第一电子开关和所述第二电子开关是金属氧化物半导体场效应管(MOSFET)，所述第一二极管是所述第三电子开关的寄生二极管，而所述第二二极管是所述第四电子开关的寄生二极管。7.如权利要求6所述的控制电路，其特征在于，所述第一电子开关的所述第一端子是漏极端，而所述第一电子开关的所述第二端子是源极端，并且所述第二电子开关的第一端子是漏极端而所述第二电子开关的第二端子是源极端。8.如权利要求2所述的控制电路，其特征在于 所述第一二极管包括电耦合至所述第一电子开关的所述第一端子的阳极和耦合至所述第一节点的阴极，并且 所述第二二极管包括电耦合至所述第二电子开关的所述第一端子的阳极和耦合至所述第三节点的阴极。9.如权利要求I所述的控制电路，其特征在于，所述比较器电路被配置成 感测所述降压模式自举电容器的电压，并响应所述降压模式自举电容器的电压小于所述第一基准电压而控制所述自举电容器电压调节器电路以在所述降压-升压转换器的升压模式期间将一定量的能量从所述升压模式自举电容器转移至所述降压模式自举电容器，以及 感测所述升压模式自举电容器的电压，并响应所述升压模式自举电容器的电压小于所述第二基准电压而控制所述自举电容器电压调节器电路以在所述降压-升压转换器的降压模式期间将一定量的能量从所述降压模式自举电容器转移至所述升压模式自举电容器。10.如权利要求9所述的控制电路，其特征在于，所述第二基准电压不同于所述第一基准电压。11.一种控制降压-升压电路的操作以将输入电压转换成输出电压的方法，所述降压-升压电路包括降压模式自举电容器和升压模式自举电容器，所述方法包括 感测所述降压模式自举电容器的电压； 感测所述升压模式自举电容器的电压； 响应于α)所述降压模式自举电容器的测得电压小于第一基准电压和(ii)所述降压一升压转换器工作在升压模式，将一定量的能量从所述升压模式自举电容器转移至所述降压模式自举电...

【专利技术属性】
技术研发人员：Z·摩苏伊，J·刘，
申请(专利权)人：英特赛尔美国股份有限公司，
类型：发明
国别省市：