專利名稱：直流-直流電壓轉(zhuǎn)換器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的實(shí)施方式涉及ー種直流-直流電壓轉(zhuǎn)換器，更具體而言，涉及ー種直流-直流(DC-DC)升降壓轉(zhuǎn)換器。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)代移動(dòng)電子設(shè)備或便攜式電子設(shè)備中，經(jīng)常需要在設(shè)備中內(nèi)置電池，例如鋰電池、鎳鎘電池和鎳氫電池等。便攜式設(shè)備中的電池在使用時(shí)，電壓是逐漸下降的。例如，鋰電池的通常工作電壓范圍為4. 2伏特(V)至2. 7V。即，當(dāng)鋰電池充滿電時(shí)，其提供4. 2V的電壓。隨著移動(dòng)設(shè)備逐漸消耗鋰電池中存儲(chǔ)的電量，鋰電池提供的電壓逐漸降至2. 7V。便攜式設(shè)備中的電子器件、元件或模塊一般需要穩(wěn)定的3. 3V電壓供應(yīng)，因此，在便攜式電子設(shè)備的使用過(guò)程中，通常需要先對(duì)電池提供的電壓進(jìn)行降壓，隨后又需要對(duì)電池提供的電壓進(jìn)行升壓，以維持穩(wěn)定的電壓輸出。換言之，在移動(dòng)電子設(shè)備或便攜式電子設(shè)備中需要一種能夠降壓和升壓的直流-直流電壓轉(zhuǎn)換器。傳統(tǒng)的降壓轉(zhuǎn)換器和升壓轉(zhuǎn)換器由于分別只能降壓和升壓，因而無(wú)法充分利用電 池電量。雖然也有能夠升壓和降壓的直流轉(zhuǎn)換器結(jié)構(gòu)，但是由于其需要變壓器隔離或采用多電感等原因，該轉(zhuǎn)換器的體積和重量難以降低，通常不太適用于小型電子設(shè)備或是便攜式電子設(shè)備中。一種比較理想的方案是采用4個(gè)開關(guān)的級(jí)聯(lián)式升降壓拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，該拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)包括4個(gè)開關(guān)和I個(gè)電感器，其中，第一開關(guān)稱合于輸入電壓和電感器第一端之間，第二開關(guān)率禹合于電感器第一端和接地端之間，第三開關(guān)耦合于電感器的第二端和接地端之間，第四開關(guān)率禹合于電感器的第二端和輸出電壓之間。當(dāng)輸入電壓高于輸出電壓時(shí)，第三開關(guān)斷開，第四開關(guān)接通，第一開關(guān)和第二開關(guān)交替接通，從而降壓，當(dāng)輸入電壓低于輸出電壓時(shí)，第一開關(guān)接通，第二開關(guān)斷開，第三開關(guān)和第四開關(guān)交替接通從而升壓。中國(guó)專利CN 101499717B公開了ー種升降壓直流轉(zhuǎn)換器，其通過(guò)電流模式和非線性相結(jié)合的方式進(jìn)行變換，但是該轉(zhuǎn)換器控制過(guò)程較為復(fù)雜，外圍電路元器件繁多，電路損耗較大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的之ー在于提供ー種直流-直流(DC-DC)升降壓轉(zhuǎn)換器。以客戶克服現(xiàn)有技術(shù)中的ー個(gè)或多個(gè)缺陷。根據(jù)本發(fā)明的ー個(gè)方面，提供了ー種升降壓直流-直流轉(zhuǎn)換器，包括開關(guān)電路；降壓脈沖寬度調(diào)制信號(hào)生成器；升壓脈沖寬度調(diào)制信號(hào)生成器；控制器，所述控制器響應(yīng)于分別來(lái)自所述降壓脈沖寬度調(diào)制信號(hào)生成器和來(lái)自升壓脈沖寬度調(diào)制信號(hào)生成器的降壓脈沖寬度調(diào)制信號(hào)和升壓脈沖寬度調(diào)制信號(hào)來(lái)控制所述開關(guān)電路，從而使得所述升降壓直流-直流轉(zhuǎn)換器工作于純降壓模式、降壓-升壓轉(zhuǎn)變模式和純升壓模式之一中。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了ー種集成電路，包括上述的升降壓直流-直流轉(zhuǎn)換器。根據(jù)本發(fā)明的又一方面，提供了ー種電源設(shè)備，該電源設(shè)備包括電池；上述的升降壓直流-直流轉(zhuǎn)換器，該升降壓直流-直流轉(zhuǎn)換器與電池耦合以接收來(lái)自電池的輸入電壓并且將其轉(zhuǎn)換為輸出電壓以供輸出。根據(jù)本發(fā)明的又一方面，提供了一種便攜式電子設(shè)備，包括上述的電源設(shè)備。根據(jù)本發(fā)明的又一方面，還提供了ー種升降壓直流-直流轉(zhuǎn)換方法，包括提供降壓脈沖寬度調(diào)制信號(hào)和升壓脈沖寬度調(diào)制信號(hào)來(lái)分別控制開關(guān)電路，從而使得升降壓直流-直流轉(zhuǎn)換器工作于純降壓模式、降壓-升壓轉(zhuǎn)變模式和純升壓模式之一中。本發(fā)明的實(shí)施例所提供的升降壓轉(zhuǎn)換器、集成電路、電源設(shè)備、電子設(shè)備和方法使得升降壓轉(zhuǎn)換器以“無(wú)縫”的轉(zhuǎn)變模式在降壓模式、降壓-升壓轉(zhuǎn)變模式、升壓模式之間轉(zhuǎn) 換，從而使得升降壓轉(zhuǎn)換器、集成電路、電源設(shè)備、電子設(shè)備更為穩(wěn)定和安全可靠。


通過(guò)對(duì)結(jié)合附圖所示出的實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明，本發(fā)明的上述以及其他特征將更加明顯，本發(fā)明附圖中相同的標(biāo)號(hào)表示相同或相似的元素。在附圖中圖I示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的直流-直流升降壓切換器的示意圖；圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的直流-直流升降壓切換器的電路示意圖；圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的另ー實(shí)施例的直流-直流升降壓切換器的電路示意圖；圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的又一實(shí)施例的直流-直流升降壓切換器的電路示意圖；圖5A示出了圖4中的反饋單元的一個(gè)實(shí)例；圖5B示出了圖4中的反饋單元的又ー實(shí)例；圖6A示出了圖4中的電流檢測(cè)處理單元的一個(gè)示例；圖6B示出了圖4中的電流檢測(cè)處理單元的另ー示例；圖7示出了根據(jù)本發(fā)明的ー個(gè)具體實(shí)施例的直流-直流升降壓切換器的電路示意圖；圖8A至圖8D示出了圖7中的電路的相關(guān)信號(hào)的時(shí)序圖；圖9示出了圖7中的降壓斜坡發(fā)生器所生成的降壓斜坡信號(hào)和升壓斜坡發(fā)生器所生成的升壓斜坡信號(hào)的一個(gè)示例波形圖；以及圖10示出了圖7中的控制器包括的兩個(gè)RS觸發(fā)器的示例。
具體實(shí)施例方式下文將參考若干示例性實(shí)施方式來(lái)描述本發(fā)明的原理和精神。應(yīng)當(dāng)理解，給出這些實(shí)施方式僅僅是為了使本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠更好地理解進(jìn)而實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，而并非以任何方式限制本發(fā)明的范圍?，F(xiàn)在將詳細(xì)參考本發(fā)明的若干實(shí)施例，其示例示出于附圖中。注意在任何可行的地方，附圖中可能使用類似或者相同的附圖標(biāo)記，并且可能指示類似或者相同的功能性。附圖僅為示例的目的描繪了本發(fā)明的實(shí)施例。本領(lǐng)域技術(shù)人員從下面的描述將容易理解此處示例的結(jié)構(gòu)和方法的替代實(shí)施方式可以在不偏離此處描述的本發(fā)明的原理的情況下采用。DC-DC轉(zhuǎn)換器是ー種接受DC輸入電壓并向負(fù)載提供DC輸出電壓的電子器件。DC-DC轉(zhuǎn)換器一般被配置成基于在ー些情況下與輸出電壓不同的未調(diào)節(jié)的DC源電壓向負(fù)載提供已調(diào)節(jié)的DC輸出電壓或者電流(“負(fù)載電壓”或者“負(fù)載電流”)。例如在許多汽車應(yīng)用(其中電池提供具有近似12伏特未調(diào)節(jié)的電壓的DC功率源)中，DC-DC轉(zhuǎn)換器可以用來(lái)接收未調(diào)節(jié)的12伏特DC作為源電壓并提供已調(diào)節(jié)的DC輸出電壓或者電流以驅(qū)動(dòng)車輛中的各種電子電路(儀器、附件、引擎控制、照明設(shè)備、無(wú)線電/立體聲等)。DC輸出電壓可以比來(lái)自電池的源電壓更低、更高或者相同。更一般而言，DC-DC轉(zhuǎn)換器可以用來(lái)將多種DC功率源中的任何DC功率源如電池提供的未調(diào)節(jié)的電壓變換成用于驅(qū)動(dòng)給定負(fù)載的已適當(dāng)調(diào)節(jié)的電壓或者電流。在一些情況下，可以例如使用橋式整流器/濾波器電路布置通過(guò)將來(lái)自交流(AC)功率源的AC線電壓進(jìn)行整流和濾波來(lái)獲得未調(diào)節(jié)的DC源電壓。因此，在本發(fā)明的各個(gè)買施例的中DC-DC變換器的直流電壓輸入可以來(lái)自AC電源的經(jīng)整流濾波的直流輸出，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以采用本領(lǐng)域中公知的各種交流-直流變換方法以使用合適的電路、電子器件、裝置、系統(tǒng)來(lái)獲得適用于本發(fā)明各個(gè)實(shí)施例的直流輸入。此外，在這類情形下，假如涉及到潛在危險(xiǎn)電壓，可 以在DC-DC轉(zhuǎn)換器中使用保護(hù)隔離部件(例如變壓器)來(lái)保證安全操作。參見圖1，圖I示出了本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的DC-DC升降壓轉(zhuǎn)換器的示意圖。圖I中的DC-DC升降壓轉(zhuǎn)換器包括開關(guān)電路100、控制器110、降壓脈沖寬度調(diào)制信號(hào)生成器121和升壓脈沖寬度調(diào)制信號(hào)生成器122?？刂破?10響應(yīng)于分別來(lái)自降壓脈沖寬度調(diào)制信號(hào)生成器和來(lái)自升壓脈沖寬度調(diào)制信號(hào)生成器122的降壓脈沖寬度調(diào)制信號(hào)和升壓脈沖寬度調(diào)制信號(hào)來(lái)控制所述開關(guān)電路，從而使得升降壓直流-直流轉(zhuǎn)換器工作于純降壓模式、降壓-升壓轉(zhuǎn)變模式和純升壓模式之一中。參見圖2，圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的DC-DC升降壓轉(zhuǎn)換器的示意圖。圖2中的轉(zhuǎn)換器包括四個(gè)開關(guān)SW1、SW2、SW3和SW4。在圖2的實(shí)施例中，四個(gè)開關(guān)均為MOS晶體管，但是本發(fā)明的其他一些實(shí)施例可以使用替代的、受脈沖信號(hào)控制而接通或斷開的其他一些開關(guān)元件。在圖2的示例中，MOS晶體管開關(guān)SW KSff2,Sff3和SW4的柵極均由控制器110輸出的脈沖信號(hào)進(jìn)行控制，Sffl的源極和漏極分別耦合至DC-DC轉(zhuǎn)換器的輸入電壓節(jié)點(diǎn)(在該節(jié)點(diǎn)上的輸入電壓以Vin表示)和電感器L的第一端子SWA，SW2的源極和漏極分別耦合至電感器L的第一端子SWA和接地端子GND，SW3的源極和漏極分別耦合至電感器L的第二端子SWB和接地端子GND，而SW4的源極和漏極分別耦合至輸出電壓節(jié)點(diǎn)(在該節(jié)點(diǎn)上的輸出電壓以Vout表示)和電感器L的第二端子SWB?？刂破?10接收來(lái)自降壓脈沖寬度調(diào)制信號(hào)生成器121的降壓控制信號(hào)和來(lái)自升壓脈沖寬度調(diào)制信號(hào)生成器122的升壓控制信號(hào)。當(dāng)Vin > Vout時(shí)，控制器110響應(yīng)于降壓脈沖寬度調(diào)制信號(hào)生成器121和升壓脈沖寬度調(diào)制信號(hào)生成器122的脈沖寬度調(diào)制信號(hào)來(lái)控制分別控制第一開關(guān)SW1、第二開關(guān)SW2、第三開關(guān)SW3和第四開關(guān)SW4，使得第三開關(guān)SW3保持?jǐn)嚅_，第四開關(guān)SW4保持恒通，而第一開關(guān)SWl和第二開關(guān)SW2交替接通，從而使得DC-DC轉(zhuǎn)換器工作在純降壓模式(BuckMode)下。當(dāng)Vin < Vout時(shí)，控制器110響應(yīng)于降壓脈沖寬度調(diào)制信號(hào)生成器121的脈沖寬度調(diào)制信號(hào)和升壓脈沖寬度調(diào)制信號(hào)生成器122的脈沖寬度調(diào)制信號(hào)來(lái)控制第一開關(guān)SW1、第二開關(guān)SW2、第三開關(guān)SW3和第四開關(guān)SW4，使得第二開關(guān)SW2保持?jǐn)嚅_，第一開關(guān)SWI保持恒通，而第三開關(guān)SW3和第四開關(guān)SW4交替接通，從而使得DC-DC轉(zhuǎn)換器工作在純升壓模式(Boost Mode)下。當(dāng)Vin = Vout時(shí)，控制器110響應(yīng)于降壓脈沖寬度調(diào)制信號(hào)生成器121和升壓脈沖寬度調(diào)制信號(hào)生成器122的脈沖寬度調(diào)制信號(hào)來(lái)控制分別控制第一開關(guān)SW1、第二開關(guān)SW2、第三開關(guān)SW3和第四開關(guān)SW4，從而使得DC-DC轉(zhuǎn)換器工作在降壓-升壓轉(zhuǎn)變模式中，在降壓-升壓轉(zhuǎn)變模式期間，DC-DC轉(zhuǎn)換器交替地工作于降壓模式和升壓模式下，直至DC-DC轉(zhuǎn)換器退出該降壓-升壓轉(zhuǎn)變模式。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，Vin等于Vout的情形并非僅為Vin嚴(yán)格等于Vout,而是也包含Vin近似等于Vout的情形,例如Vin與Vout的差值的絕對(duì)值占Vout的10%、5%、1%、0. I %等情形，這取決于實(shí)際設(shè)計(jì)應(yīng)用的需要。 更具體而言，在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，通過(guò)調(diào)節(jié)降壓脈沖寬度調(diào)制信號(hào)生成器121和升壓脈沖寬度調(diào)制信號(hào)生成器122的脈沖寬度調(diào)制信號(hào)輸出的脈沖的占空比以使得控制器110控制開關(guān)SW1、SW2、SW3和SW4的接通或斷開，從而使得DC-DC轉(zhuǎn)換器分別工作在純降壓模式、降壓-升壓模式和純升壓模式中。DC-DC轉(zhuǎn)換器優(yōu)先工作于純降壓模式，也即，DC-DC轉(zhuǎn)換器的控制器110在轉(zhuǎn)換器剛開始工作時(shí)輸出與純降壓模式相同的ー個(gè)或若干個(gè)“測(cè)試”信號(hào)(即，該“測(cè)試”信號(hào)在測(cè)試期間控制SW3保持?jǐn)嚅_，SW4恒通，Sffl和SW2交替接通)，該“測(cè)試”信號(hào)用于測(cè)試轉(zhuǎn)換器是否能夠以純降壓模式工作，在“測(cè)試”期間，如果Vin > Vout,轉(zhuǎn)換器就繼續(xù)以純降壓模式持續(xù)工作，而如果Vin = Vout或者Vin < Vout,則由于純降壓模式所需的SWA占空比大于所能提供的最大占空比，轉(zhuǎn)換器自動(dòng)地切換至降壓-升壓轉(zhuǎn)變模式或者純升壓模式。更具體而言，參見圖8A，在純降壓模式下，SW3保持?jǐn)嚅_，SW4保持接通，Sffl和SW2交替接通，當(dāng)周期開始吋，開關(guān)SWl接通并且SW2斷開時(shí)，SffA處出現(xiàn)為高的信號(hào)，此時(shí)電感器L中的電流IL上升，之后SWl斷開并且SW2接通，此時(shí)SWA處的信號(hào)變?yōu)榈停捎陔姼行再|(zhì)，電感器L中的電流IL仍然存在，只是由上升變?yōu)閺姆逯甸_始下降。在多個(gè)周期中，隨著DC-DC轉(zhuǎn)換器的輸入電壓下降，SWA節(jié)點(diǎn)的信號(hào)占空比逐漸上升，當(dāng)SWA節(jié)點(diǎn)的信號(hào)占空比達(dá)到最大占空比時(shí)，此時(shí)Vin等于或近似等于Vout，DC-DC轉(zhuǎn)換器進(jìn)入降壓-升壓模式，也即，DC-DC轉(zhuǎn)換器在降壓-升壓模式期間以降壓模式和升壓模式交替工作，電感器電流IL、SWA和SWB的類似的信號(hào)時(shí)序圖如圖8C和圖8D所示。在ー個(gè)示例的降壓-升壓模式中，DC-DC轉(zhuǎn)換器在ー個(gè)周期中以降壓模式工作，而在下ー個(gè)周期中以升壓模式工作。當(dāng)Vin < Vout吋，DC-DC轉(zhuǎn)換器退出降壓-升壓模式，并且進(jìn)入純升壓模式，在此模式下，Sffl恒通，SW2保持?jǐn)嚅_，SW3和SW4交替接通。在圖8B所示的示例中，由于SWl恒通，SW2恒斷，因此SWA處的信號(hào)始終為高，周期開始吋，SW3接通、SW4斷開，因此SffB處的信號(hào)為低，電感器L中的電流IL開始上升，之后SW3斷開，SW4接通，因此SWB處的信號(hào)為高，電感器L中的電流IL從峰值開始下降。在多個(gè)周期中，SWB節(jié)點(diǎn)處的信號(hào)占空比隨著DC-DC轉(zhuǎn)換器的輸入電壓的降低而逐漸減小。通過(guò)上面的實(shí)施例描述了本發(fā)明的DC-DC升降壓轉(zhuǎn)換器的基本工作原理，由于在純降壓模式和純升壓模式之間提供了以降壓和升壓模式交替工作的降壓-升壓轉(zhuǎn)變模式，因此DC-DC升降壓轉(zhuǎn)換器從降壓模式向升壓模式的轉(zhuǎn)變較為平滑，從某種意義上來(lái)說(shuō)，這是ー種“無(wú)縫”的轉(zhuǎn)變模式，使用本發(fā)明的實(shí)施例的DC-DC升降壓轉(zhuǎn)換器可以使得電路、電子器件、電源模塊、電子設(shè)備、裝置工作更為穩(wěn)定和安全可靠。參見圖3，圖3示出了根據(jù)本發(fā)明另ー實(shí)施例的DC-DC升降壓轉(zhuǎn)換器的示意圖。圖3中的DC-DC升降壓轉(zhuǎn)換器包括與圖2中的DC-DC升降壓轉(zhuǎn)換器相似的第一開關(guān)SWl、第二開關(guān)SW2、第三開關(guān)SW3、第四開關(guān)SW4、電感器L、控制器110、降壓脈沖寬度調(diào)制信號(hào)生成器121和升壓脈沖寬度調(diào)制信號(hào)生成器122，這些部件之間的連接、耦合方式與圖2中的對(duì)應(yīng)部件之間的連接、耦合方式相同，在此不再贅述。除此之外，圖3中的DC-DC升降壓轉(zhuǎn)換器還包括電壓誤差放大單元130和電感電流檢測(cè)處理單元140。在一個(gè)示例中，電壓誤差放大單元130是誤差信號(hào)放大器，其同相輸入端接收參考電壓Vref，而其反相輸入端接收采樣自DC-DC升降壓轉(zhuǎn)換器的輸出電壓端子的輸出電壓Vout0電壓誤差放大單元130將Vref和Vout之間的電壓差值輸出至降壓脈沖寬度調(diào)制信號(hào)生成器121和升壓脈沖寬度調(diào)制信號(hào)生成器122。可以理解，Vref可以是內(nèi)部生成或是由外部提供的參考電壓，而本領(lǐng)域技術(shù)人員可以采用除了誤差放大器之外的其他電子元件、器件、電路、模塊、裝置或設(shè)備來(lái)獲得指示Vout和Vref之間差值的信號(hào)，該信號(hào)可以是電流信號(hào)、電壓信號(hào)、頻率信號(hào)。在另ー個(gè)示例中，電壓誤差放大單元130在將輸出信號(hào)遞送至降壓脈沖寬度調(diào)制信號(hào)生成器121和升壓脈沖寬度調(diào)制信號(hào)生成器122之前可以通過(guò) 一些附加的電子元件、器件、電路、模塊、裝置或設(shè)備對(duì)輸出信號(hào)進(jìn)行處理，例如増益放大、頻率補(bǔ)償、信號(hào)變換等。在一個(gè)示例中，電感電流檢測(cè)處理單元140檢測(cè)電感L中的電流，生成電流信號(hào)并對(duì)其處理，處理后的信號(hào)被遞送至降壓脈沖寬度調(diào)制信號(hào)生成器121和升壓脈沖寬度調(diào)制信號(hào)生成器122。電感電流檢測(cè)處理單元140可以使用本領(lǐng)域任何合適的方式獲取電感器中的電流信號(hào)，例如可以使用耦合到電感器L的兩個(gè)端子之間的RC或RCR電路的電感DCR電流檢測(cè)電路來(lái)生成指示電感器L中的電流的信號(hào)，也可以使用其他ー些電流傳感器來(lái)檢測(cè)電感器L中的電流。檢測(cè)到的信號(hào)可以進(jìn)行處理，例如從電流信號(hào)向電壓信號(hào)的變換、增益放大、頻率補(bǔ)償、信號(hào)加和等等。經(jīng)處理的信號(hào)被分別遞送至降壓脈沖寬度調(diào)制信號(hào)生成器121和升壓脈沖寬度調(diào)制信號(hào)生成器122，降壓脈沖寬度調(diào)制信號(hào)生成器121和升壓脈沖寬度調(diào)制信號(hào)生成器122分別基于來(lái)自電壓誤差放大單元130和電感電流檢測(cè)處理單元140的信號(hào)生成脈沖寬度調(diào)制信號(hào)?？刂破?10繼而基于來(lái)自降壓脈沖寬度調(diào)制信號(hào)生成器121和升壓脈沖寬度調(diào)制信號(hào)生成器122的脈沖寬度調(diào)制信號(hào)驅(qū)動(dòng)第一開關(guān)SW1、第二開關(guān)SW2、第三開關(guān)SW3、第四開關(guān)SW4，從而使得DC-DC升降壓轉(zhuǎn)換器工作于純降壓模式、降壓-升壓轉(zhuǎn)變模式和純升壓模式。參見圖4，圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的又一實(shí)施例的DC-DC升降壓轉(zhuǎn)換器的示意圖，圖4中的DC-DC升降壓轉(zhuǎn)換器包括與圖2中的DC-DC升降壓轉(zhuǎn)換器相似的第一開關(guān)SWl、第ニ開關(guān)SW2、第三開關(guān)SW3、第四開關(guān)SW4、電感器L、控制器110、降壓脈沖寬度調(diào)制信號(hào)生成器121、升壓脈沖寬度調(diào)制信號(hào)生成器122、電壓誤差放大單元130和電感電流檢測(cè)處理單元140，這些部件之間的連接、耦合方式與圖3中的對(duì)應(yīng)部件之間的連接、耦合方式相同，在此不再贅述。除此之外，圖4中的DC-DC升降壓轉(zhuǎn)換器還包括反饋單元150。反饋單元150在電壓誤差放大單元130的反相輸入端和輸出電壓端子之間耦合，用于對(duì)DC-DC升降壓轉(zhuǎn)換器的輸出電壓Vout進(jìn)行取樣和/或進(jìn)行處理，并且繼而饋送至電壓誤差放大單元130的反相輸入端。反饋單元150的兩個(gè)示例如圖5A和圖5B所示。參見圖5A,圖5A示出了圖4中反饋單元150的ー個(gè)示例。具體而言,在圖5A的情形中，反饋單元150是ー個(gè)分壓器，該分壓器150由在DC-DC升降壓轉(zhuǎn)換器的輸出電壓端和接地端GND之間串聯(lián)連接的電阻器Rl和R2構(gòu)成，電阻器Rl和R2之間的公共節(jié)點(diǎn)耦合至圖4中的電壓誤差放大單元130的反相輸入端。換言之，電阻器Rl和R2之間的公共節(jié)點(diǎn)處的電壓可以視為反饋電壓VFB。優(yōu)選地，電阻器Rl和R2的電阻遠(yuǎn)大于負(fù)載阻杭。參見圖5B,圖5B示出了圖4中反饋單元150的ー個(gè)示例,在圖5B的情形中，反饋単元150包括分壓器和増益放大器151，該分壓器由在DC-DC升降壓轉(zhuǎn)換器的輸出電壓端和接地端GND之間串聯(lián)連接的電阻器Rl和R2構(gòu)成，電阻器Rl和R2之間的公共節(jié)點(diǎn)耦合至増益放大器151的輸入端，而增益放大器151的輸出耦合至圖4中的電壓誤差放大單元130的反相輸入端。換言之，増益放大器151輸出的電壓可以視為反饋電壓VFR。在圖5A和圖5B的情形中，電阻器僅為示例，Rl和R2可以是用于對(duì)輸出電壓Vout進(jìn)行分壓采樣的任何阻性器件。本領(lǐng)域技術(shù)人員還可以理解，圖5A和圖5B中示出的分壓器僅為對(duì)輸出電壓進(jìn)行采樣或檢測(cè)的較為簡(jiǎn)單的示例。替代地，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以采用任何合適的電壓傳感器、電壓采樣電路或電壓檢測(cè)電路。此外，可以對(duì)檢測(cè)到的輸出電壓信號(hào)被饋送至圖4中的電壓誤差放大單元130的反相輸入端之前，對(duì)該電壓檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行合適的處理，例如増益放大、頻率補(bǔ)償?shù)鹊取?參見圖6A，圖6A示出了圖4中的輸出第一電感電流檢測(cè)處理信號(hào)和第二電感電流檢測(cè)處理信號(hào)給降壓脈沖寬度調(diào)制信號(hào)發(fā)生器121和升壓脈沖寬度調(diào)制信號(hào)發(fā)生器122的電流檢測(cè)處理單元140的ー個(gè)示例。圖6A中的電流檢測(cè)處理單元140包括電感電流檢測(cè)器141、斜坡生成器142、143以及加法器144、145。電感電流檢測(cè)器141檢測(cè)電流IL，并且分別耦合至加法器144和145，加法器144和145的另ー輸入來(lái)自斜坡發(fā)生器142和143，斜坡發(fā)生器142和143分別生成降壓斜坡信號(hào)和升壓斜坡信號(hào)，因此，加法器144和145分別輸出作為第一輸出信號(hào)或第一電感電流檢測(cè)處理信號(hào)降壓加和信號(hào)和作為第二輸出信號(hào)或第二電感電流檢測(cè)處理信號(hào)的升壓加和信號(hào)至降壓脈沖寬度調(diào)制信號(hào)發(fā)生器121和升壓脈沖寬度調(diào)制信號(hào)發(fā)生器122。電感電流檢測(cè)器141可以是用于檢測(cè)電感器L中流動(dòng)的電流IL的任何合適的電流傳感器、檢測(cè)器等。例如可以使用耦合到電感器L的兩個(gè)端子之間的RC或RCR電路的電感DCR電流檢測(cè)電路來(lái)生成指示電感器L中的電流的信號(hào)，也可以使用其他一些電流傳感器來(lái)檢測(cè)電感器L中的電流。電感電流檢測(cè)器141可以包括將電流信號(hào)變換成電壓信號(hào)的變換電路，或者在電感電流檢測(cè)器141和加法器144、145之間附加地具有ー些信號(hào)變換或處理電路，例如將電流信號(hào)變換為電壓信號(hào)的電路。加法器144和145可以是用于將信號(hào)進(jìn)行加和的任何合適的加和電路、器件、模塊、裝置或設(shè)備。斜坡發(fā)生器142、143的一個(gè)不例是振蕩器(OSC)。在其他一些不例中，也可以使用其他一些合適的、用于生成斜坡的電路、器件、模塊、裝置或設(shè)備。參見圖6B，圖6B示出了圖4中的電流檢測(cè)處理單元140的另ー示例。圖6B中的示例與圖6A中的示例類似，不同之處僅在于使用一個(gè)能夠生成兩個(gè)斜坡信號(hào)(降壓斜坡信號(hào)和升壓斜坡信號(hào))的斜坡發(fā)生器1423取代圖6A中的斜坡發(fā)生器142和143。因此，對(duì)于圖6B中的示例不再贅述。下面參考圖7、圖8A、圖8B、圖8C和圖8D來(lái)詳細(xì)描述本發(fā)明的ー個(gè)具體實(shí)施例，圖7示出了根據(jù)本發(fā)明的ー個(gè)具體實(shí)施例的DC-DC升降壓切換器的電路示意圖，圖8A至圖8D示出了圖7中的電路的相關(guān)信號(hào)的時(shí)序圖。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解，圖7中的實(shí)施例并非是本發(fā)明的限制性實(shí)施例，圖7中的實(shí)施例可以與參考圖2、圖3、圖4、圖5A、圖5B、圖6A和圖6B描述實(shí)施例中的至少ー個(gè)或一些結(jié)合以構(gòu)成不同于在此描述的實(shí)施例，該實(shí)施例同樣能夠?qū)崿F(xiàn)本發(fā)明的目的。參見圖7，圖7中的升降壓DC-DC轉(zhuǎn)換器包括控制器110、四個(gè)開關(guān)SW1、Sff2, SW3和SW4。在圖7的實(shí)施例中，四個(gè)開關(guān)均為MOS晶體管，但是本發(fā)明的其他一些實(shí)施例可以使用替代的、受脈沖信號(hào)控制而接通或斷開的其他一些開關(guān)元件。在圖7的實(shí)施例中，NMOS晶體管開關(guān)SW1、Sff2, SW3和SW4的柵極均由控制器110輸出的脈沖信號(hào)進(jìn)行控制，Sffl的源極和漏極分別耦合至DC-DC轉(zhuǎn)換器的輸入電壓節(jié)點(diǎn)(在該節(jié)點(diǎn)上的輸入電壓以Vin表示)和電感器L的第一端子SWA，SW2的源極和漏極分別耦合至電感器L的第一端子SWA和接地端子GND，SW3的源極和漏極分別耦合至電感器L的第二端子SWB和接地端子GND，而SW4的源極和漏極分別耦合至輸出電壓節(jié)點(diǎn)(在該節(jié)點(diǎn)上的輸出電壓以Vout表示)和電感器L的第二端子SWB。電感電流檢測(cè)器141檢測(cè)在電感器L中流動(dòng)的電流IL，并且生成指示電流IL的電 壓信號(hào)，該電壓信號(hào)被分別遞送至降壓加法器144和升壓加法器145。本實(shí)施例中的DC-DC升降壓轉(zhuǎn)換器還包括降壓斜坡發(fā)生器142和升壓斜坡發(fā)生器143。在一個(gè)優(yōu)選的示例中，降壓斜坡發(fā)生器142和升壓斜坡發(fā)生器143分別將例如如圖9所示的頻率相同、幅度相同但是信號(hào)峰值大小不同的斜坡信號(hào)遞送至降壓加法器144和升壓加法器145，在圖9中可以看出，升壓斜坡信號(hào)的峰值高于降壓斜坡信號(hào)的峰值。在ー個(gè)實(shí)施例中，升壓斜坡信號(hào)和降壓斜坡信號(hào)可有一定程度的重疊，如以峰峰輻值的1%、5%或10%進(jìn)行重疊。降壓加法器144和升壓加法器145分別將來(lái)自斜坡發(fā)生器和電感電流檢測(cè)器的信號(hào)進(jìn)行加和并且遞送至脈沖寬度信號(hào)調(diào)制生成器的輸入端。在本實(shí)施例中，脈沖寬度信號(hào)調(diào)制生成器為脈沖寬度調(diào)制(PWM)比較器1211和1221，因此上述經(jīng)加和的信號(hào)被分別遞送至PWM比較器1211和1221的反相輸入端。本實(shí)施例中的DC-DC升降壓轉(zhuǎn)換器還包括電阻器Rl和R2，R1和R2在輸出電壓端子和接地端子之間串聯(lián)耦合，從而對(duì)輸出電壓Vout進(jìn)行分壓采樣。Rl和R2之間的公共節(jié)點(diǎn)處的電壓值為VFB，VFB被饋送至電壓誤差放大器130的反相輸入端。電壓誤差放大器130將其同相輸入端處接收的參考電壓VREF與其反相輸入端處接收的VFB進(jìn)行誤差放大，并輸出電壓誤差比較信號(hào)至PWM比較器1211和PWM比較器1221的同相輸入端。PWM比較器1211將其接收的電壓誤差比較信號(hào)和降壓加和信號(hào)進(jìn)行比較，從而輸出降壓PWM信號(hào)給控制器110。PWM比較器1221將其接收的電壓誤差比較信號(hào)和升壓加和信號(hào)進(jìn)行比較，從而輸出升壓PWM信號(hào)給控制器110。控制器110接收來(lái)自降壓脈沖寬度調(diào)制信號(hào)生成器1211的降壓控制信號(hào)和來(lái)自升壓脈沖寬度調(diào)制信號(hào)生成器1221的升壓控制信號(hào)?？刂破?10可以是由觸發(fā)器、鎖存器等構(gòu)成的邏輯控制電路，控制器110根據(jù)降壓控制信號(hào)和升壓控制信號(hào)生成用于驅(qū)動(dòng)開關(guān)Sff I、Sff2, SW3和SW4的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，從而使得DC-DC升降壓轉(zhuǎn)換器在純降壓模式、降壓-升壓模式和升壓模式之一下工作。例如，參見圖10，在一個(gè)實(shí)施例中，控制器110可以包括兩個(gè)RS觸發(fā)器1101和1102，并通過(guò)RS觸發(fā)器1101來(lái)控制SW I和SW2的接通或斷開和通過(guò)RS觸發(fā)器1102來(lái)控制SW3和SW4的接通或斷開。當(dāng)Vin > Vout時(shí)，在周期開始時(shí)，PWMl置高，SWl接通，SW2斷開，PWM2置低，SW3斷開，SW4接通，從而電感器中的電流IL上升，電感電流信號(hào)IL被轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)后與斜坡信號(hào)進(jìn)行加和形成降壓加和信號(hào)，降壓加和信號(hào)繼而被遞送至PWM比較器1211。Vmip位于降壓加和信號(hào)幅度范圍內(nèi)。從而PWM比較器1211根據(jù)降壓加和信號(hào)和Votp生成PWMl信號(hào)。在PWMl信號(hào)為高的期間，控制器110保持SWl接通，SW2斷開，IL持續(xù)上升。當(dāng)IL上升到某一峰值時(shí)，降壓加和信號(hào)大于ル_。PWM比較器1211輸出低電平的PWM 1，控制器110根據(jù)低電平的PWM I使得SWl斷開，SW2接通。此時(shí)電感器L因?yàn)殡姼行再|(zhì)從峰值電流開始下降，而SWA也從高變?yōu)榈?，參見圖8A。當(dāng)下一個(gè)來(lái)自振蕩器的周期脈沖到來(lái)時(shí)，控制器110控制SW I接通，SW2斷開，電流IL上升。以此方式，DC-DC升降壓轉(zhuǎn)換器在無(wú)需比較Vin和Vout的前提下自動(dòng)完成一個(gè)降壓周期。隨著Vin的不斷下降，電感器電流IL的斜率逐漸變緩，SffA的占空比逐漸變大。當(dāng)Vin逐漸下降并且達(dá)到Vin = Vout吋，DC-DC升降壓轉(zhuǎn)換器無(wú)縫地自動(dòng)進(jìn)入降壓-升壓轉(zhuǎn)變模式。此時(shí)，SffA的占空比達(dá)到最大，SffB的占空比開始減小。降壓-升壓轉(zhuǎn)變模式下的電感器電流IL、SWA和SWB的信號(hào)時(shí)序圖如圖8C和圖8D所示，圖8C和圖8D是兩種可能的降壓-升壓轉(zhuǎn)變模式信號(hào)時(shí)序圖，從圖8C和圖8D中可以看出，DC-DC升降壓轉(zhuǎn)換器是以升壓、降壓交替的工作模式來(lái)工作。例如參見圖8C來(lái)描述降壓-升壓轉(zhuǎn)變模式，在圖8C所示的降壓-升壓轉(zhuǎn)變模式下，電感電流信號(hào)IL被轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)后分別與降壓斜坡信號(hào)和升壓斜坡信號(hào)進(jìn)行加和，從而形成降壓加和信號(hào)和升壓加和信號(hào)，降壓加和信號(hào)和升壓加和信號(hào)繼而被分別遞送至PWM比較器1211和PWM比較器1221與Vkmp進(jìn)行比較 以分別生成降壓PWM和升壓PWM，在剛進(jìn)入降壓-升壓轉(zhuǎn)變模式時(shí)，PWMl置高，PWM2置高，從而RS觸發(fā)器1101使得SWl接通，SW2斷開，而RS觸發(fā)器1102使得SW3接通，SW4斷開，這對(duì)應(yīng)于SWA為高，SffB為低。在電感電流IL的上升到某ー值時(shí)，升壓加和信號(hào)大于VOTP，PWM2輸出低電平，從而SW3斷開，SW4接通，這對(duì)應(yīng)于SWB為高。此時(shí)，電感電流保持一段時(shí)間的相對(duì)穩(wěn)定的水平。隨后電感電流IL開始下降，此時(shí)降壓加和信號(hào)在與Votp比較之后輸出至比較器1211，此時(shí)PWMl變?yōu)榈碗娖?，從而?dǎo)致SWl斷開，SW2接通，SWA為低。而SWB仍保持為高。此后，電感器電流IL下降為最低，此時(shí)，加和信號(hào)在與Votp比較之后輸出至比較器1211，而比較器1211使得PWMl為高電平，從而導(dǎo)致SWl接通，SW2斷開，SWA為低。此時(shí)SWB仍保持為高。直到下一個(gè)循環(huán)開始。由此可見，控制器110響應(yīng)于脈沖寬度調(diào)制信號(hào)比較器121和脈沖寬度調(diào)制信號(hào)比較器122的脈沖寬度調(diào)制信號(hào)來(lái)控制分別控制第一開關(guān)SWl、第二開關(guān)SW2、第三開關(guān)SW3和第四開關(guān)SW4，從而使得DC-DC轉(zhuǎn)換器工作在降壓-升壓轉(zhuǎn)變模式中，在降壓-升壓轉(zhuǎn)變模式期間，DC-DC轉(zhuǎn)換器交替地工作于降壓模式和升壓模式下，直至DC-DC轉(zhuǎn)換器退出該降壓-升壓轉(zhuǎn)變模式。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，Vin等于Vout的情形并非僅為Vin嚴(yán)格等于Vout，而是也包含Vin近似等于Vout的情形，例如Vin與Vout的差值的絕對(duì)值占Vout的10%、5%、1%、0. I %等情形，這取決于實(shí)際設(shè)計(jì)應(yīng)用的需要。隨著Vin進(jìn)ー步的降低，DC-DC轉(zhuǎn)換器最終退出降壓-升壓轉(zhuǎn)變模式，并且無(wú)縫地自動(dòng)進(jìn)入純升壓模式。此時(shí)，Vin < Vout，在升壓周期開始時(shí)，PWM I置低，SWl恒通，SW2恒斷，而PWM2置高，從而SW3接通，SW4斷開，此時(shí)SWB處的信號(hào)為低，即，電感器L的第一端SffA的電壓比第二端SWB的電壓高(因此此時(shí)可以將SWA處的電壓視為Vin，而SWB處的電壓視為接地)，因此電感電流IL上升，電感電流信號(hào)IL被轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)后與斜坡信號(hào)進(jìn)行加和以形成升壓加和信號(hào)，該升壓加和信號(hào)繼而被遞送至PWM比較器1221，由于Votp位于升壓加和信號(hào)的幅度范圍內(nèi)，從而PWM比較器1221根據(jù)升壓加和信號(hào)和Votp生成PWM信號(hào)。在PWM2信號(hào)為高的期間，控制器110保持SW3接通，SW4斷開，IL持續(xù)上升直到某一峰值時(shí)，升壓加和信號(hào)大于VOTP，PWM比較器1221輸出低電平的PWM2，繼而控制器110響應(yīng)于PWM比較器1221的輸出使得SW3斷開，SW4接通，此時(shí)電感器L因?yàn)殡姼行再|(zhì)從峰值電流開始下降，而SWB也從高變?yōu)榈?，參見圖8B。在IL降至最低吋，PWM比較器1221的輸出從高變?yōu)榈?，此時(shí)控制器110如上所述地響應(yīng)于PWM比較器1221的輸出使得SW3接通，SW4斷開。以此方式，DC-DC升降壓轉(zhuǎn)換器在無(wú)需比較Vin和Vout的前提下自動(dòng)完成一個(gè)升壓周期。隨著Vin的不斷下降，電感器電流IL的斜率逐漸變緩，SffB的占空比逐漸降低。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，上述的實(shí)施例僅為示例性而非限制性。此外，雖然以分立元件形式來(lái)描述上述實(shí)施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，上述各個(gè)實(shí)施例可以集成于單個(gè)的集成電路芯片中實(shí)現(xiàn)。此外，雖然以分離的模塊的形式來(lái)描述上述實(shí)施例，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，上述模塊可以被組合、重組、劃分等，例如電壓誤差放大單元130和電感電流檢測(cè)處理單元140可以組合為電壓和電流檢測(cè)單元，處理器110也可以包括兩個(gè)PWMイ目號(hào)發(fā)生器等等。上述實(shí)施例中的DC-DC升降壓轉(zhuǎn)換器可以應(yīng)用于多種應(yīng)用中，例如，最為通常的是應(yīng)用于電源設(shè)備中，該電源設(shè)備包括電池和該DC-DC升降壓轉(zhuǎn)換器，該升降壓直流-直流轉(zhuǎn)換器與電池耦合以接收來(lái)自電池的輸入電壓并且將其轉(zhuǎn)換為輸出電壓以輸出給外部電子器件、模塊、元件、裝置和設(shè)備等。而這樣的電源設(shè)備可以應(yīng)用于各種電子設(shè)備中，尤其是便攜式電子設(shè)備中，例如手機(jī)、MP3、MP4播放器、PDA、平板電腦，膝上型計(jì)算機(jī)、移動(dòng)工作站、GPS導(dǎo)航儀等等。以上通過(guò)ー些示意性而非限制性的實(shí)施例來(lái)描述了本發(fā)明的ー些方面，概括而言，根據(jù)本發(fā)明的第一方面，公開了ー種升降壓直流-直流轉(zhuǎn)換器，其包括開關(guān)電路；降壓脈沖寬度調(diào)制信號(hào)生成器，輸出降壓脈沖寬度調(diào)制信號(hào)；升壓脈沖寬度調(diào)制信號(hào)生成器，輸出升壓脈沖寬度調(diào)制信號(hào)；控制器，該控制器響應(yīng)于降壓脈沖寬度調(diào)制信號(hào)和升壓脈沖寬度調(diào)制信號(hào)來(lái)控制開關(guān)電路，從而使得升降壓直流-直流轉(zhuǎn)換器選擇工作于純降壓模式、降壓-升壓轉(zhuǎn)變模式和純升壓模式之一中。優(yōu)選地，該開關(guān)電路包括電感器；第一開關(guān)，該第一開關(guān)耦合于升降壓直流-直流轉(zhuǎn)換器的輸入電壓節(jié)點(diǎn)和電感器的第一端之間；第二開關(guān)，該第二開關(guān)耦合于電感器的第一端和接地節(jié)點(diǎn)之間；第三開關(guān)，該第三開關(guān)耦合于電感器的第二端和接地節(jié)點(diǎn)之間；以及第四開關(guān)，該第四開關(guān)耦合于電感器的第二端和升降壓直流-直流轉(zhuǎn)換器的電壓輸出節(jié)點(diǎn)之間。優(yōu)選地，在純降壓模式期間，第三開關(guān)保持?jǐn)嚅_，第四開關(guān)保持接通，第一開關(guān)和第二開關(guān)交替接通；在純升壓模式期間，第一開關(guān)保持接通，第二開關(guān)保持?jǐn)嚅_，第三開關(guān)和第四開關(guān)交替接通；以及在降壓-升壓轉(zhuǎn)變模式期間，升降壓直流-直流轉(zhuǎn)換器交替工作于純降壓模式和純升壓模式。優(yōu)選地，升降壓直流-直流轉(zhuǎn)換器還包括電壓誤差放大單元，該電壓誤差放大單 元的同相輸入端接收參考電壓而其反相輸入端接收來(lái)自輸出電壓節(jié)點(diǎn)的輸出電壓，并將參考電壓與輸出電壓進(jìn)行比較以輸出電壓誤差放大信號(hào)至降壓脈沖寬度調(diào)制信號(hào)生成器和升壓脈沖寬度調(diào)制信號(hào)生成器；以及電感電流檢測(cè)處理單元，該電感電流檢測(cè)處理單元檢測(cè)電感器中的電流，將檢測(cè)該電流所得的信號(hào)進(jìn)行處理并輸出第一輸出信號(hào)給降壓脈沖寬度調(diào)制信號(hào)生成器和第二輸出信號(hào)給升壓脈沖寬度調(diào)制信號(hào)生成器。優(yōu)選地，降壓脈沖寬度調(diào)制信號(hào)生成器是降壓脈沖寬度調(diào)制信號(hào)比較器，該升壓脈沖寬度調(diào)制信號(hào)生成器是升壓脈沖寬度調(diào)制信號(hào)比較器，該降壓脈沖寬度調(diào)制信號(hào)比較器的同相輸入端和反相輸入端分別接收所述電壓誤差放大信號(hào)和所述第一輸出信號(hào)，升壓脈沖寬度調(diào)制信號(hào)比較器的同相輸入端和反相輸入端分別接收所述電壓誤差放大信號(hào)和 所述第二輸出信號(hào)。優(yōu)選地，升降壓直流-直流轉(zhuǎn)換器還包括反饋單元，該反饋単元耦合于電壓輸出節(jié)點(diǎn)和電壓誤差放大單元的反相輸入端之間。優(yōu)選地，反饋單元包括分壓器，該分壓器具有串聯(lián)連接于電壓輸出節(jié)點(diǎn)和接地節(jié)點(diǎn)之間的第一電阻器和第二電阻器，該第一電阻器和第二電阻器之間的節(jié)點(diǎn)與電壓誤差放大單元的反相輸入端f禹合。優(yōu)選地，反饋單元還包括増益放大器，該增益放大器串聯(lián)耦合于分壓器和電壓誤差放大單元的反相輸入端之間。優(yōu)選地，電感電流檢測(cè)處理單元包括電感電流檢測(cè)器，耦合至電感器以檢測(cè)電感器中的電流并生成電壓檢測(cè)信號(hào)；斜坡生成器，生成第一斜坡信號(hào)和第二斜坡信號(hào)；加法器，將電壓檢測(cè)信號(hào)和第一斜坡信號(hào)相加，并且將電壓檢測(cè)信號(hào)和第二斜坡信號(hào)相加，從而生成分別輸出至降壓脈沖寬度調(diào)制信號(hào)生成器和升壓脈沖寬度調(diào)制信號(hào)生成器的第一加和信號(hào)和第二加和信號(hào)。優(yōu)選地，斜坡生成器是振蕩器，該振蕩器同時(shí)輸出脈沖信號(hào)給控制器。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了ー種集成電路，上述的升降壓直流-直流轉(zhuǎn)換器。根據(jù)本發(fā)明的又一方面，提供了ー種電源設(shè)備，包括電池；上述的升降壓直流-直流轉(zhuǎn)換器，該升降壓直流-直流轉(zhuǎn)換器與電池耦合，接收來(lái)自電池的輸入電壓并且將其轉(zhuǎn)換為輸出電壓以供輸出。根據(jù)本發(fā)明的又一方面，提供了一種便攜式電子設(shè)備，包括上述的電源設(shè)備。根據(jù)本發(fā)明的又一方面，提供了ー種升降壓直流-直流轉(zhuǎn)換方法，包括提供降壓脈沖寬度調(diào)制信號(hào)和升壓脈沖寬度調(diào)制信號(hào)來(lái)分別控制開關(guān)電路，從而使得升降壓直流-直流轉(zhuǎn)換器選擇工作于純降壓模式、降壓-升壓轉(zhuǎn)變模式和純升壓模式之一中。優(yōu)選地，開關(guān)電路包括電感器；第一開關(guān)，該第一開關(guān)耦合于升降壓直流-直流轉(zhuǎn)換器的輸入電壓節(jié)點(diǎn)和電感器的第一端之間；第二開關(guān)，該第二開關(guān)稱合于電感器的第一端和接地節(jié)點(diǎn)之間；第三開關(guān)，該第三開關(guān)耦合于電感器的第二端和接地節(jié)點(diǎn)之間；以及第四開關(guān)，該第四開關(guān)耦合于電感器的第二端和升降壓直流-直流轉(zhuǎn)換器的電壓輸出節(jié)點(diǎn)之間。優(yōu)選地，該轉(zhuǎn)換方法包括在純降壓模式期間，第三開關(guān)保持?jǐn)嚅_，第四開關(guān)保持接通，第一開關(guān)和第二開關(guān)交替接通；在純升壓模式期間，第一開關(guān)保持接通，第二開關(guān)保持?jǐn)嚅_，第三開關(guān)和第四開關(guān)交替接通；以及在降壓-升壓轉(zhuǎn)變模式期間，升降壓直流-直流轉(zhuǎn)換器將交替工作于純降壓模式和純升壓模式。優(yōu)選地，該轉(zhuǎn)換方法包括生成電壓誤差放大信號(hào)；生成第一電感電流檢測(cè)處理信號(hào)和第二電感電流檢測(cè)處理信號(hào)；以及基于第一電感電流處理信號(hào)和電壓誤差放大信號(hào)生成降壓脈沖寬度調(diào)制信號(hào)，并且基于第二電感電流檢測(cè)處理信號(hào)和電壓誤差放大信號(hào)生成升壓脈沖寬度調(diào)制信號(hào)。優(yōu)選地，通過(guò)將反饋電壓信號(hào)和參考電壓信號(hào)進(jìn)行比較生成電壓誤差放大信號(hào)。優(yōu)選地，通過(guò)對(duì)升降壓直流-直流轉(zhuǎn)換器的輸出電壓進(jìn)行采樣、分壓和增益放大來(lái)生成反饋電壓信號(hào)。

優(yōu)選地，通過(guò)如下步驟生成第一電感電流檢測(cè)處理信號(hào)和第二電感電流檢測(cè)處理信號(hào)檢測(cè)電感器中的電流以生成電感器電流信號(hào)；將檢測(cè)到的電感器電流信號(hào)轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)；生成第一斜坡信號(hào)和第二斜坡信號(hào)；將電壓信號(hào)與第一斜坡信號(hào)進(jìn)行加和生成第一電感電流檢測(cè)處理信號(hào)，以及將電壓信號(hào)和第二斜坡信號(hào)進(jìn)行加和生成第二電感電流檢測(cè)處理信號(hào)。優(yōu)選地，第一斜坡信號(hào)和第二斜坡信號(hào)是頻率相同、幅度相同的三角波或鋸齒波，并且第二斜坡信號(hào)的峰值高于第一斜坡信號(hào)的峰值。應(yīng)當(dāng)理解，這些實(shí)施例和示例僅是示例性的，而不是限制性的。本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求書，而不是由之前的描述所限定，并且因此g在使權(quán)利要求書涵蓋落入權(quán)利要求書的界定或者這種界定的等同范圍內(nèi)的所有改變。某些手段在相互不同的從屬權(quán)利要求中記載的單個(gè)事實(shí)并不指示不能有利地使用這些手段的組合。實(shí)際上，這里所描述的實(shí)施例可以體現(xiàn)為多種其他形式或可以被組合；進(jìn)ー步地，可以進(jìn)行以這里所描述的實(shí)施例的形式的多種省略、替換和改變，而不偏離本公開的精神。
權(quán)利要求
1.ー種升降壓直流-直流轉(zhuǎn)換器，包括 開關(guān)電路； 降壓脈沖寬度調(diào)制信號(hào)生成器，輸出降壓脈沖寬度調(diào)制信號(hào)； 升壓脈沖寬度調(diào)制信號(hào)生成器，輸出升壓脈沖寬度調(diào)制信號(hào)；以及控制器，所述控制器響應(yīng)于所述降壓脈沖寬度調(diào)制信號(hào)和所述升壓脈沖寬度調(diào)制信號(hào)來(lái)控制所述開關(guān)電路，從而使得所述升降壓直流-直流轉(zhuǎn)換器選擇工作于純降壓模式、降壓-升壓轉(zhuǎn)變模式和純升壓模式之一中。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的升降壓直流-直流轉(zhuǎn)換器，其中所述開關(guān)電路包括 電感器； 第一開關(guān)，所述第一開關(guān)耦合于所述升降壓直流-直流轉(zhuǎn)換器的輸入電壓節(jié)點(diǎn)和所述電感器的第一端之間； 第二開關(guān)，所述第二開關(guān)耦合于所述電感器的第一端和接地節(jié)點(diǎn)之間； 第三開關(guān)，所述第三開關(guān)耦合于所述電感器的第二端和所述接地節(jié)點(diǎn)之間；以及第四開關(guān)，所述第四開關(guān)耦合于所述電感器的第二端和所述升降壓直流-直流轉(zhuǎn)換器的電壓輸出節(jié)點(diǎn)之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的升降壓直流-直流轉(zhuǎn)換器，其中 在所述純降壓模式期間，所述第三開關(guān)保持?jǐn)嚅_，所述第四開關(guān)保持接通，所述第一開關(guān)和所述第二開關(guān)交替接通； 在所述純升壓模式期間，所述第一開關(guān)保持接通，所述第二開關(guān)保持?jǐn)嚅_，所述第三開關(guān)和所述第四開關(guān)交替接通；以及 在所述降壓-升壓轉(zhuǎn)變模式期間，所述升降壓直流-直流轉(zhuǎn)換器交替工作于所述純降壓模式和所述純升壓模式。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的升降壓直流-直流轉(zhuǎn)換器，還包括 電壓誤差放大單元，所述電壓誤差放大單元的同相輸入端接收參考電壓而其反相輸入端接收來(lái)自所述輸出電壓節(jié)點(diǎn)的輸出電壓，并將所述參考電壓與所述輸出電壓進(jìn)行比較以輸出電壓誤差放大信號(hào)至所述降壓脈沖寬度調(diào)制信號(hào)生成器和所述升壓脈沖寬度調(diào)制信號(hào)生成器；以及 電感電流檢測(cè)處理單元,所述電感電流檢測(cè)處理單元檢測(cè)所述電感器中的電流,將檢測(cè)該電流所得的信號(hào)進(jìn)行處理并輸出第一輸出信號(hào)給所述降壓脈沖寬度調(diào)制信號(hào)生成器和第二輸出信號(hào)給所述升壓脈沖寬度調(diào)制信號(hào)生成器。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的升降壓直流-直流轉(zhuǎn)換器，其中所述降壓脈沖寬度調(diào)制信號(hào)生成器是降壓脈沖寬度調(diào)制比較器，所述升壓脈沖寬度調(diào)制信號(hào)生成器是升壓脈沖寬度調(diào)制比較器，所述降壓脈沖寬度調(diào)制比較器比較所述電壓誤差放大信號(hào)和所述第一輸出信號(hào)，所述升壓脈沖寬度調(diào)制比較器比較所述電壓誤差放大信號(hào)和所述第二輸出信號(hào)。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的升降壓直流-直流轉(zhuǎn)換器，還包括 反饋單元，所述反饋単元耦合于所述電壓輸出節(jié)點(diǎn)和所述電壓誤差放大單元的反相輸入端之間。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的升降壓直流-直流轉(zhuǎn)換器，所述反饋単元包括分壓器，所述分壓器具有串聯(lián)連接于所述電壓輸出節(jié)點(diǎn)和接地節(jié)點(diǎn)之間的第一電阻器和第二電阻器，所述第一電阻器和所述第二電阻器之間的節(jié)點(diǎn)與所述電壓誤差放大單元的反相輸入端耦合。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的升降壓直流-直流轉(zhuǎn)換器，所述反饋單元還包括増益放大器，所述增益放大器串聯(lián)耦合于所述分壓器和所述電壓誤差放大單元的反相輸入端之間。
9.根據(jù)權(quán)利要求4-8中任一項(xiàng)所述的升降壓直流-直流轉(zhuǎn)換器，所述電感電流檢測(cè)處理單元包括 電感電流檢測(cè)器，耦合至所述電感器以檢測(cè)所述電感器中的電流并生成電壓檢測(cè)信號(hào); 斜坡生成器，生成第一斜坡信號(hào)和第二斜坡信號(hào)； 第一加法器，將所述電壓檢測(cè)信號(hào)和所述第一斜坡信號(hào)相加，生成輸出至所述降壓脈沖寬度調(diào)制信號(hào)生成器的降壓加和信號(hào)；以及 第二加法器，將所述電壓檢測(cè)信號(hào)和所述第二斜坡信號(hào)相加，生成輸出至所述升壓脈沖寬度調(diào)制信號(hào)生成器的升壓加和信號(hào)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的升降壓直流-直流轉(zhuǎn)換器，其中所述斜坡生成器是振蕩器，所述振蕩器同時(shí)輸出脈沖信號(hào)給所述控制器。
11.ー種集成電路，包括根據(jù)權(quán)利要求1-10中任一項(xiàng)所述的升降壓直流-直流轉(zhuǎn)換器。
12.ー種電源設(shè)備，所述電源設(shè)備包括 電池； 根據(jù)權(quán)利要求1-11中任一項(xiàng)所述的升降壓直流-直流轉(zhuǎn)換器，所述升降壓直流-直流轉(zhuǎn)換器與所述電池耦合，接收來(lái)自所述電池的輸入電壓并且將其轉(zhuǎn)換為輸出電壓以供輸出。
13.ー種便攜式電子設(shè)備，包括根據(jù)權(quán)利要求12所述的電源設(shè)備。
14.ー種升降壓直流-直流轉(zhuǎn)換方法，包括 提供降壓脈沖寬度調(diào)制信號(hào)和升壓脈沖寬度調(diào)制信號(hào)來(lái)分別控制開關(guān)電路，從而使得升降壓直流-直流轉(zhuǎn)換器選擇工作于純降壓模式、降壓-升壓轉(zhuǎn)變模式和純升壓模式之一中。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的升降壓直流-直流轉(zhuǎn)換方法，所述開關(guān)電路包括 電感器； 第一開關(guān)，所述第一開關(guān)耦合于所述升降壓直流-直流轉(zhuǎn)換器的輸入電壓節(jié)點(diǎn)和所述電感器的第一端之間； 第二開關(guān)，所述第二開關(guān)耦合于所述電感器的第一端和接地節(jié)點(diǎn)之間； 第三開關(guān)，所述第三開關(guān)耦合于所述電感器的第二端和所述接地節(jié)點(diǎn)之間；以及第四開關(guān)，所述第四開關(guān)耦合于所述電感器的第二端和所述升降壓直流-直流轉(zhuǎn)換器的電壓輸出節(jié)點(diǎn)之間。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的升降壓直流-直流轉(zhuǎn)換方法，包括 在所述純降壓模式期間，所述第三開關(guān)保持?jǐn)嚅_，所述第四開關(guān)保持接通，所述第一開關(guān)和所述第二開關(guān)交替接通； 在所述純升壓模式期間，所述第一開關(guān)保持接通，所述第二開關(guān)保持?jǐn)嚅_，所述第三開關(guān)和所述第四開關(guān)交替接通；以及 在所述降壓-升壓轉(zhuǎn)變模式期間，所述升降壓直流-直流轉(zhuǎn)換器將交替工作于所述純降壓模式和所述純升壓模式。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的升降壓直流-直流轉(zhuǎn)換方法，還包括 生成電壓誤差放大信號(hào)； 生成第一電感電流檢測(cè)處理信號(hào)和第二電感電流檢測(cè)處理信號(hào)；以及基于所述第一電感電流處理信號(hào)和所述電壓誤差放大信號(hào)生成所述降壓脈沖寬度調(diào)制信號(hào)，并且基于所述第二電感電流檢測(cè)處理信號(hào)和所述電壓誤差放大信號(hào)生成所述升壓脈沖寬度調(diào)制信號(hào)。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的升降壓直流-直流轉(zhuǎn)換方法，其中通過(guò)將反饋電壓信號(hào)和參考電壓信號(hào)進(jìn)行比較生成所述電壓誤差放大信號(hào)。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的升降壓直流-直流轉(zhuǎn)換方法，其中通過(guò)對(duì)所述升降壓直流-直流轉(zhuǎn)換器的輸出電壓進(jìn)行采樣、分壓和增益放大來(lái)生成所述反饋電壓信號(hào)。
20.根據(jù)權(quán)利要求17所述的升降壓直流-直流轉(zhuǎn)換方法，其中通過(guò)如下步驟生成所述第一電感電流檢測(cè)處理信號(hào)和所述第二電感電流檢測(cè)處理信號(hào) 檢測(cè)電感器中的電流以生成電感器電流信號(hào)； 將檢測(cè)到的所述電感器電流信號(hào)轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)； 生成第一斜坡信號(hào)和第二斜坡信號(hào)； 將所述電壓信號(hào)與所述第一斜坡信號(hào)進(jìn)行加和生成所述第一電感電流檢測(cè)處理信號(hào)；以及 將所述電壓信號(hào)和所述第二斜坡信號(hào)進(jìn)行加和生成所述第二電感電流檢測(cè)處理信號(hào)。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的升降壓直流-直流轉(zhuǎn)換方法，其中所述第一斜坡信號(hào)和所述第二斜坡信號(hào)是頻率相同、幅度相同的三角波或鋸齒波，并且所述第二斜坡信號(hào)的峰值高于所述第一斜坡信號(hào)的峰值。
全文摘要
本發(fā)明的實(shí)施例提供了一種升降壓直流-直流轉(zhuǎn)換器，其包括開關(guān)電路；降壓脈沖寬度調(diào)制信號(hào)生成器；升壓脈沖寬度調(diào)制信號(hào)生成器；控制器，該控制器響應(yīng)于分別來(lái)自降壓脈沖寬度調(diào)制信號(hào)生成器和來(lái)自升壓脈沖寬度調(diào)制信號(hào)生成器的降壓脈沖寬度調(diào)制信號(hào)和升壓脈沖寬度調(diào)制信號(hào)來(lái)控制開關(guān)電路，從而使得升降壓直流-直流轉(zhuǎn)換器工作于純降壓模式、降壓-升壓轉(zhuǎn)變模式和純升壓模式之一中。本發(fā)明的實(shí)施例還提供了包括該轉(zhuǎn)換器的集成電路、電源設(shè)備、電子設(shè)備以及轉(zhuǎn)換方法。該升降壓轉(zhuǎn)換器以“無(wú)縫”的轉(zhuǎn)變模式在降壓模式、降壓-升壓轉(zhuǎn)變模式、升壓模式之間轉(zhuǎn)換，從而使得升降壓轉(zhuǎn)換器、集成電路、電源設(shè)備、電子設(shè)備更為穩(wěn)定和安全可靠。
文檔編號(hào)H02M3/155GK102694469SQ20121016639
公開日2012年9月26日 申請(qǐng)日期2012年5月21日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月21日
發(fā)明者張健 申請(qǐng)人:成都芯源系統(tǒng)有限公司