用于控制降壓-升壓轉換器的設備和方法技術

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器電路和比較器電路。自舉電容器電壓調節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。

【技術實現步驟摘要】
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的優先權，這兩篇美國申請全篇地援引包含于此。附圖說明圖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，旨在覆蓋落入本專利技術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監測和維持。控制電路104包括電壓比較器電路108和自舉電容器電壓調節器電路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。基 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。現在參見圖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包括耦合至輸入節點230的漏極端以及耦合至降壓模式節點220的源極端。MOSFET晶體管214包括耦合至降壓模式節點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包括耦合至輸出節點232的漏極端以及耦合至升壓模式節點222的源極端。MOSFET晶體管218包括耦合至升壓模式節點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點220和升壓模式節點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點220的第一端子以及電耦合至降壓模式供電節點250的第二端子，該第二端子從自舉電容器電壓調節器電路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點222的第一端子以及電耦合至升壓模式供電節點252的第二端子，該第二端子從自舉電容器電壓調節器電路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，在升壓操作模式期本文檔來自技高網...

【技術保護點】
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器電路，所述自舉電容器電壓調節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(i)控制所述自舉電容器電壓調節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(ii)控制所述自舉電容器電壓調節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。

【技術特征摘要】
2011.07.21 US 61/510,474;2011.11.23 US 13/303,7021.一種控制降壓-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器電路，所述自舉電容器電壓調節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...

【專利技術屬性】
技術研發人員：Z·摩蘇伊，J·劉，
申請(專利權)人：英特賽爾美國股份有限公司，
類型：發明
國別省市：