多模式電源變換器的制造方法
【專利摘要】本實用新型提供了一種多模式電源變換器，所述多模式變換器包括第一、第二、第三和第四晶體管，所述晶體管具有相應(yīng)的控制端子并且被布置成四開關(guān)升降壓(FSBB)配置以用于耦合至電感器。所述多模式變換器還包括第一驅(qū)動器，所述第一驅(qū)動器具有用于接收第一開關(guān)信號的輸入，以及輸出；第一電荷泵，所述第一電荷泵具有輸出；第二驅(qū)動器，所述第二驅(qū)動器具有用于接收第二開關(guān)信號的輸入，以及輸出；第二電荷泵，所述第二電荷泵具有輸出；以及控制電路。響應(yīng)于所述多模式電源變換器的工作模式，所述控制電路交替地將所述第一驅(qū)動器的輸出或所述第一電荷泵的輸出耦合至所述第一晶體管的所述控制端子，并且將所述第二驅(qū)動器的所述輸出或所述第二電荷泵的所述輸出耦合至所述第四晶體管的所述控制端子。
【專利說明】
多模式電源變換器
[0001 ] 本申請要求2015年4月3日提交的名稱為"Efficient Multi-Mode DC-DC Converter"（高效多模式DC-DC變換器）由Berengere Le Men和Stephane Ramond發(fā)明的美 國臨時申請No. 62/142，823的優(yōu)先權(quán)。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002] 本實用新型整體涉及電源變換電路，并且更具體地講，涉及DC-DC變換器。
【背景技術(shù)】
[0003] 低壓DC-DC變換器可用于對電池供電的便攜式電子設(shè)備（諸如智能電話、平板電 腦、穿戴式產(chǎn)品等)進行電源管理。DC-DC變換器將直流(DC)輸入電壓變換成不同的DC輸出 電壓。如果DC-DC變換器將輸入電壓升高，則被稱作升壓(boost)變換器;如果DC-DC變換器 將輸入電壓降低，則被稱作降壓(buck)變換器。如果DC-DC變換器能夠在降壓模式或升壓模 式運行，則被稱作升降壓(buck-boost)變換器。
[0004] 因為便攜式電子設(shè)備的電池電壓可能在相對大范圍內(nèi)波動，所以多模式升降壓 DC-DC變換器變得越來越流行。四開關(guān)升降壓變換器(FSBBC)是已知最受歡迎的多模式變換 器拓撲，四開關(guān)升降壓變換器用兩個電源開關(guān)連接至電感器的每個端子，一個電源開關(guān)位 于每個電感器端子的高側(cè)，還有一個電源開關(guān)位于每個電感器端子的低側(cè)。在降壓模式和 升壓模式兩者工作期間，一個高側(cè)開關(guān)(HSS)都保持連續(xù)導通狀態(tài)。例如，當以升壓模式工 作時，電感器輸入側(cè)上的HSS連續(xù)導通?；蛘?，當以降壓模式工作時，輸出側(cè)上的HSS連續(xù)導 通。因為負載電流量很大，可能（例如)為大約數(shù)安培，所以由連續(xù)導通的HSS的電阻(Rcm)導 致的損耗降低了變換器效率，并縮短電池使用時間。 【實用新型內(nèi)容】
[0005] 本實用新型的技術(shù)方案至少解決了現(xiàn)有技術(shù)的某些技術(shù)問題。
[0006] 根據(jù)本實用新型的一個方面，提供了一種多模式電源變換器(200/300)，所述多模 式電源變換器(200/300)包括:第一晶體管(222)、第二晶體管(224)、第三晶體管(262)和第 四晶體管(264)，各晶體管具有相應(yīng)的控制端子并且被布置成四開關(guān)升降壓(FSBB)配置以 用于耦合至電感器(240);第一驅(qū)動器(226)，所述第一驅(qū)動器(226)具有用于接收第一開關(guān) 信號的輸入，以及輸出；第一電荷栗（230)，所述第一電荷栗（230)具有輸出；第二驅(qū)動器 (272)，所述第二驅(qū)動器(272)具有用于接收第二開關(guān)信號的輸入，以及輸出；第二電荷栗 (276)，所述第二電荷栗（276)具有輸出；以及控制電路(228/232/274/278/280)，所述控制 電路用于響應(yīng)于所述多模式電源變換器(200)的工作模式，交替地將所述第一驅(qū)動器(226) 的所述輸出或所述第一電荷栗(230)的所述輸出耦合至所述第一晶體管(222)的所述控制 端子，以及將所述第二驅(qū)動器(272)的所述輸出或所述第二電荷栗(276)的所述輸出耦合至 所述第四晶體管(262)的所述控制端子。
[0007] 根據(jù)上述多模式電源變換器的一個實施例，其中所述第一晶體管（222)和第四晶 體管（264)包括P溝道MOS晶體管并且所述第二晶體管（224)和第三晶體管（262)包括N溝道 MOS晶體管。
[0008] 根據(jù)上述多模式電源變換器的一個實施例，其中所述第一電荷栗（230)和第二電 荷栗(276)包括負電荷栗，其中所述第一晶體管（222)具有用于接收輸入電壓的源極，所述 第四晶體管(264)具有用于提供輸出電壓的源極，所述第一電荷栗(230)具有用于接收所述 輸入電壓的輸入，并且所述第二電荷栗(276)具有用于接收所述輸出電壓的輸入。
[0009] 根據(jù)上述多模式電源變換器的一個實施例，其中第一晶體管（322)、第二晶體管 (324)、第三晶體管(362)和第四晶體管(364)包括N溝道MOS晶體管。
[0010] 根據(jù)上述多模式電源變換器的一個實施例，其中所述第一電荷栗(330)和所述第 二電荷栗(376)包括正電荷栗。
[0011]根據(jù)上述多模式電源變換器的一個實施例，其中所述第一晶體管（322)具有用于 接收輸入電壓的漏極，所述第四晶體管(364)具有用于提供輸出電壓的漏極，所述第一電荷 栗(330)具有用于接收所述輸入電壓的輸入，并且所述第二電荷栗(376)具有用于接收所述 輸出電壓的輸入。
[0012] 根據(jù)上述多模式電源變換器的一個實施例，其中所述控制電路（228/232/274/ 278/280)包括:第一開關(guān)(228 )，所述第一開關(guān)(228)親合在所述第一驅(qū)動器(226)的所述輸 出和所述第一晶體管(222)的所述控制端子之間并且響應(yīng)于第一控制信號導通;第二開關(guān) (232)，所述第二開關(guān)（232)耦合在所述第一電荷栗（230)的所述輸出和所述第一晶體管 (222)的所述控制端子之間并且響應(yīng)于第二控制信號導通;第三開關(guān)(274)，所述第三開關(guān) (274)耦合在所述第二驅(qū)動器(272)的所述輸出和所述第四晶體管(264)的所述控制端子之 間并且響應(yīng)于第三控制信號導通;第四開關(guān)(278)，所述第四開關(guān)(278)耦合在所述第二電 荷栗（276)的所述輸出和所述第三晶體管（264)的所述控制端子之間并且響應(yīng)于第四控制 信號導通；以及控制器(280)，所述控制器(280)用于在降壓模式和升降壓模式之一中激活 所述第一控制信號，在升壓模式中激活所述第二控制信號，在所述升壓模式和所述升降壓 模式之一中激活所述第三控制信號，以及在所述降壓模式中激活所述第四控制信號。
[0013] 根據(jù)本實用新型的另一個方面，提供了一種多模式電源變換器(200/300)，所述多 模式電源變換器（200/300)適于耦合至具有第一端子和第二端子的電感器（240)，并且包 括:降壓部分(220)，所述降壓部分(220)具有第一高側(cè)開關(guān)(222)和第一低側(cè)開關(guān)(224)，用 于選擇性地將所述電感器(240)的所述第一端子在輸入電壓端子和基準電壓端子之間切 換;升壓部分(260)，所述升壓部分(260)具有第二尚側(cè)開關(guān)(264)和第二低側(cè)開關(guān)(262)，用 于選擇性地將所述電感器(240)的所述第二端子在所述基準電壓端子和輸出電壓端子之間 切換；以及控制器（280)，所述控制器（280)耦合至所述降壓部分（220)和所述升壓部分 (260)，其中在降壓模式中，所述控制器(280)使所述降壓部分(220)交替地驅(qū)動所述第一高 側(cè)開關(guān)(222)和所述第一低側(cè)開關(guān)(224)，同時使所述升壓部分(260)在所述第二高側(cè)開關(guān) (264)的控制電極上提供第一電荷栗送電壓，而在升壓模式中，所述控制器(280)使所述升 壓部分(260)交替地驅(qū)動所述第二高側(cè)開關(guān)(264)和所述第二低側(cè)開關(guān)（262)，同時使所述 降壓部分(220)在所述第一高側(cè)開關(guān)(222)的控制電極上提供第二電荷栗送電壓。
[0014]根據(jù)上述多模式電源變換器的一個實施例，其中當所述輸入電壓端子上的所述輸 入電壓大于所述輸出電壓端子上的所述輸出電壓時，所述控制器(280)處于所述降壓模式， 并且在所述降壓模式中，所述控制器(280)還使所述升壓部分(260)保持所述第二低側(cè)開關(guān) (262)不導通，其中當所述輸入電壓小于所述輸出電壓時，所述控制器(280)處于所述升壓 模式，并且在所述升壓模式中，所述控制器(280)還使所述降壓部分(220)保持所述第一低 側(cè)開關(guān)(222)不導通，其中當所述輸入電壓大致等于所述輸出電壓時所述控制器(280)處于 升降壓模式，并且在所述升降壓模式中，所述控制器(280)使所述降壓部分(220)交替地驅(qū) 動所述第一高側(cè)開關(guān)(222)和所述第一低側(cè)開關(guān)(224)，并且使所述升壓部分(260)使用基 于反饋信號的占空比。
[0015]根據(jù)上述多模式電源變換器的一個實施例，其中所述第一高側(cè)開關(guān)(222)和第二 高側(cè)開關(guān)(264)包括P溝道MOS晶體管或N溝道MOS晶體管，并且
[0016] 當包括P溝道MOS晶體管時所述第一電荷栗送電壓和所述第二電荷栗送電壓包括 負電壓，當包括N溝道MOS晶體管時所述第一電荷栗送電壓和所述第二電荷栗送電壓包括正 電壓。
【附圖說明】
[0017] 本領(lǐng)域技術(shù)人員參照附圖閱讀本說明書，可以更好地理解本實用新型，也可以顯 而易見地認識到本實用新型的多種特征和優(yōu)點，在附圖中：
[0018] 圖1以示意圖形式示出了現(xiàn)有技術(shù)已知的多模式變換器；
[0019] 圖2以局部框圖和局部示意圖形式示出了根據(jù)第一實施例的多模式變換器；
[0020] 圖3以局部框圖和局部示意圖形式示出了根據(jù)第二實施例的多模式變換器；
[0021] 圖4示出了圖2和圖3所示多模式變換器的驅(qū)動信號序列的時序圖；
[0022] 圖5示出了圖2和圖3所示多模式變換器在不同輸入電壓下的電源變換效率的曲線 圖。
[0023]在不同附圖中使用相同的參考符號來指示相同或類似的元件。除非另有說明，否 則詞語"耦合"及相關(guān)詞組意味著直接連接，以及通過本領(lǐng)域已知的方式間接電連接;而且 除非另有說明，否則涉及直接連接的任一描述也涵蓋采用適宜間接電連接形式的替代實施 方式。
【具體實施方式】
[0024]圖1以示意圖形式示出了現(xiàn)有技術(shù)已知的多模式變換器100。多模式變換器100為 FSBBC，并且包括電壓源110、？通道金屬氧化物半導體(105)晶體管120、陽1道冊5晶體管 130、電感器140、N通道MOS晶體管150、P通道MOS晶體管160和電容器170。
[0025]電壓源110具有正端子和負端子，其中正端子用于提供直流輸入電壓(記為"VIN"）， 負端子接地。Vin相對接地(0.0伏)來說，可能在(例如)約2.0伏至約5.0伏范圍內(nèi)。一種形式 為，電壓源110是在約5.0伏充滿電的電池。
[0026]晶體管120具有源極、柵極和漏極，其中源極連接到電壓源110的正端子，柵極用于 接收第一開關(guān)信號(記為"SWA"）。晶體管130具有漏極、柵極和源極，其中漏極連接到晶體管 120的漏極，柵極用于接收第二開關(guān)信號(記為"SW B"），源極接地。電感器140具有第一端子 和第二端子，其中第一端子連接到晶體管120和130的漏極。晶體管150具有漏極、柵極和源 極，其中漏極連接到電感器140的第二端子，柵極用于接收第三開關(guān)信號（記為"SW C"），源極 接地。晶體管160具有源極、柵極和漏極，其中源極用于提供輸出電壓"VQUT"，柵極用于接收 第四開關(guān)信號(記為"SWD"），漏極連接到電感器140的第二端子。
[0027] 電容器170具有第一端子和第二端子，其中第一端子連接到晶體管160的源極，第 二端子接地。晶體管120、130、150和160都是MOS功率晶體管，這些MOS功率晶體管可被制造 在單塊集成電路芯片上。然而，電感器140和電容器170通常具有較高的值，故往往不將它們 與晶體管120、130、150、160制造在同一塊集成電路芯片上。
[0028] 多模式變換器100能夠根據(jù)Vin的大小以降壓模式、升壓模式或升降壓模式工作。控 制器(圖1未示出）控制每個MOS晶體管的開關(guān)，以將Vout調(diào)節(jié)到期望值。處于降壓模式時，V IN> Vout，晶體管160導通，晶體管150不導通，控制器開啟晶體管120和130，以將Vqut調(diào)節(jié)到所需 電平。處于升壓模式時，V IN〈VQUT，晶體管120導通，晶體管130不導通，控制器開啟晶體管150 和160,以V qut調(diào)節(jié)到所需電平。處于升降壓模式時，VIN?VQUT，控制器開啟晶體管120、130、 150、160,以將Vciut調(diào)節(jié)到所需電平?？刂破鬟€包含比較器，以將輸入電壓Vin與輸出電壓V out 相比較，從而確定工作模式。
[0029]晶體管120、130、150、160是大功率MOS晶體管，能夠傳導（例如）大約數(shù)安培的電 流。為了在負載電流較大的情況下提升變換器效率，連續(xù)導通的HSS晶體管（降壓模式下的 晶體管160,升壓模式下的晶體管120)的電阻(Ron)應(yīng)當盡可能低。然而，柵極-源極電壓較低 時Rqn會增大，導致降壓模式或升壓模式下的較高的傳導損耗和降低的變換器效率。
[0030] 圖2以局部框圖和局部示意圖形式示出了根據(jù)第一實施例的多模式變換器200。多 模式變換器200為FSBBC，通常包括變換器部分210和控制器280。變換器部分210通常包括降 壓變換器部分220、電感器240，和升壓變換器部分260。
[0031] 降壓變換器部分220包括P通道MOS晶體管222、N通道MOS晶體管224、驅(qū)動器226、開 關(guān)228、電荷栗230、開關(guān)232、開關(guān)234、驅(qū)動器236和開關(guān)238。晶體管222具有源極、柵極和漏 極，其中源極用于接收輸入電壓V IN，柵極用于接收記為"VA"的電壓。晶體管224具有漏極、柵 極和源極，其中漏極連接到晶體管222的漏極，柵極用于接收記為"V B"的電壓，源極接地。驅(qū) 動器226具有輸入端、輸出端、正電源端子和負電源端子，其中輸入端用于接收第一開關(guān)信 號SW A，正電源端子用于接收輸入電壓Vin，負電源端子接地。開關(guān)228具有第一端子、第二端 子和控制端子，其中第一端子連接到驅(qū)動器226的輸出端，第二端子連接到晶體管222的柵 極，控制端子用于接收記為"BUCK或BB"的控制信號。電荷栗230具有輸入端和輸出端，其中 輸入端用于接收輸入電壓V IN。開關(guān)232具有第一端子、第二端子和控制端子，其中第一端子 連接到電荷栗230的輸出端，第二端子連接到晶體管222的柵極，控制端子用于接收記為 "BOOST"的控制信號。開關(guān)234具有第一端子、第二端子和控制端子，其中第一端子用于接收 第二控制信號SW B，控制端子用于接收控制信號"BUCK或BB"。驅(qū)動器236具有輸入端、輸出 端、正電源端子和負電源端子，其中輸入端連接到開關(guān)234的第二端子，輸出端連接到晶體 管224的柵極，正電源端子用于接收輸入電壓V in，負電源端子接地。開關(guān)238具有第一端子、 第二端子和控制端子，其中第一端子接地，第二端子連接到驅(qū)動器236的輸入端，控制端子 用于接收控制信號BOOST。
[0032] 電感器240具有第一端子和第二端子，其中第一端子連接到晶體管222和224的漏 極。
[0033] 升壓變換器部分260包括N通道MOS晶體管262、P通道MOS晶體管264、開關(guān)266、驅(qū)動 器268、開關(guān)270、驅(qū)動器272、開關(guān)274、電荷栗276、開關(guān)278。晶體管262具有漏極、柵極和源 極，其中漏極連接到電感器240的第二端子，柵極用于接收記為"VC"的電壓，源極接地。晶體 管264具有源極、柵極和漏極，其中源極用于提供輸出電壓V QUT，柵極用于接收記為"VD"的電 壓，漏極連接到晶體管262的漏極和電感器240的第二端子。開關(guān)266具有第一端子、第二端 子和控制端子，其中第一端子用于接收第三開關(guān)信號SW C，控制端子用于接收記為"BUCK或 BB"的控制信號。驅(qū)動器268具有輸入端、輸出端、正電源端子和負電源端子，其中輸入端連 接到開關(guān)266的第二端子，輸出端連接到晶體管262的柵極，正電源端子用于接收輸出電壓 V0UT，負電源端子接地。開關(guān)270具有第一端子、第二端子和控制端子，其中第一端子接地，第 二端子連接到驅(qū)動器268的輸入端，控制端子用于接收記為"BUCK"的控制信號。驅(qū)動器272 具有輸入端、輸出端、正電源端子和負電源端子，其中輸入端用于接收第四開關(guān)信號SW D，正 電源端子用于接收輸出電壓Vout，負電源端子接地。開關(guān)274具有第一端子、第二端子和控制 端子，其中第一端子連接到驅(qū)動器272的輸出端，第二端子連接到晶體管264的柵極，控制端 子用于接收控制信號"BOOST或BB"。電荷栗276具有輸入端和輸出端，其中輸入端用于接收 輸出電壓Vout。開關(guān)278具有第一端子、第二端子和控制端子，其中第一端子連接到電荷栗 276的輸出端，第二端子連接到晶體管264的柵極，控制端子用于接收控制信號BUCK。
[0034]控制器280具有第一輸入端、第二輸入端、第三輸入端、第四輸入端、一組開關(guān)信號 輸出端，以及一組控制信號輸出端;其中，第一輸入端用于接收時鐘信號(記為"CLK"），第二 輸入端用于接收輸出電壓Vout，第三輸入端用于接收輸入電壓V in，第四輸入端用于接收反饋 信號(記為"FB"），一組開關(guān)信號輸出端用于提供開關(guān)信號SWa、SWb、SWc和SWd，一組控制信號 輸出端用于提供控制信號B00ST、BUCK、BUCK或BB，以及BOOST或BB。請注意，若控制器280是 自激振蕩控制器或基于紋波的控制器，則時鐘信號輸入端可省去。
[0035]在工作中，多模式電源變換器200以降壓模式、升壓模式、升降壓模式這三種模式 中的一種工作?？刂破?80基于Vin與Vqut之間的關(guān)系，選擇工作模式。處于降壓模式時，Vin> Volit。晶體管264連續(xù)導通，晶體管262連續(xù)不導通，控制器280開啟晶體管222和224,以基于 反饋信號FB將V qut調(diào)節(jié)到所需電平。更具體地講，控制器280激活控制信號BUCK或BB，控制信 號BUCK或BB使開關(guān)228和234閉合，并基于開關(guān)信號SWa和SWb，分別使晶體管222和224開啟。 控制器280基于反饋信號FB改變開關(guān)信號SWa和SWb的占空比，從而將V qut調(diào)節(jié)到所需電平?？?制器280還激活控制信號BUCK，使開關(guān)270閉合，從而使驅(qū)動器268的輸入端接地。驅(qū)動器268 繼而向晶體管262的柵極提供低電壓，使晶體管262保持不導通狀態(tài)?？刂菩盘朆UCK還使開 關(guān)278閉合，從而使電荷栗276的輸出端連接到晶體管264的柵極。電荷栗276是負電荷栗，其 根據(jù)下列關(guān)系提供輸出電壓端上的電壓：
[0036] Vd= (-η)*ν〇υτ [1]
[0037] 其中，電荷栗276的增益等于-η。晶體管264的柵極-源極電壓(VGS)的絕對值VGSd 可用下式表示：
[0038] VGSdI =(η+1)*ν〇υτ [2]
[0039] 因此，電荷栗276向在降壓模式下連續(xù)導通時的晶體管264的柵極提供增大的DC偏 置電壓。這種增大的DC偏置電壓使Rqn降低，從而改善較低Vqut下的效率。
[0040] 處于升壓模式時，VIN〈VQUT。晶體管222連續(xù)導通，晶體管224連續(xù)不導通，控制器280 開啟晶體管262和264,基于反饋信號FB將V qut調(diào)節(jié)到所需電平。更具體地講，控制器280激活 控制信號BOOST或BB，控制信號BOOST或BB使開關(guān)266和274閉合，并基于開關(guān)信號SWg和SWd， 分別使晶體管262和264開啟?？刂破?80基于反饋信號FB改變開關(guān)信號SWc和SWd的占空比， 從而將V qut調(diào)節(jié)到所需電平。控制器280還激活控制信號BOOST，使開關(guān)238閉合，從而使驅(qū)動 器236的輸入端接地。驅(qū)動器236繼而向晶體管224的柵極提供低電壓，使晶體管224保持不 導通狀態(tài)?？刂菩盘朆OOST還使開關(guān)232閉合，從而使電荷栗230的輸出端連接到晶體管222 的柵極。電荷栗230也是負電荷栗，其根據(jù)下列關(guān)系提供輸出電壓端上的電壓：
[0041] Va= (-n)*ViN [3]
[0042] 其中，電荷栗230的增益也等于-η。晶體管222的VGS的絕對值VGSa可用下式表示：
[0043] VGSaI =(n+l)*ViN [4]
[0044] 因此，電荷栗230向在升壓模式下連續(xù)導通時的晶體管222的柵極提供增大的DC偏 置電壓。這種增大的DC偏置電壓使晶體管222的R qn降低，從而改善較低Vin下的效率。
[0045] 可由多種已知電荷栗電路中的任一種電路實施電荷栗230和276?？煞謩e選擇電荷 栗230和276的增益，旨在使I VGSa I和I VGSd I盡可能大，又不會導致晶體管222和264擊穿，或 者晶體管222和264的柵極破裂。多模式變換器200還可包括齊納二極管，這些齊納二極管連 接在晶體管222和264的柵極端子與源極端子之間，起電壓鉗作用，以確保I VGSa I和I VGSd I永 遠無法升至其相應(yīng)的擊穿電平。然而，使I VGSaI和I VGSd I大于齊納二極管的擊穿電壓降低了 電源變換效率。
[0046] 處于升降壓模式時，Vin? Vqut?？刂破?80使開關(guān)228、234、266、274閉合，從而動態(tài) 地向其相應(yīng)晶體管222、224、262、264提供開關(guān)信號314、318、31(：、310，基于反饋信號？8將 Vout調(diào)節(jié)到所需電平。
[0047]下表1匯總了多模式電源變換器200在各種模式下的工作狀態(tài)：
[0048] 表1
[0049]
[0050] 圖3以局部框圖和局部示意圖形式示出了根據(jù)第二實施例的多模式變換器300。多 模式變換器300與圖2所示的多模式變換器200類似，對應(yīng)的元件用相似的符號注明。多模式 變換器300與多模式變換器200的不同之處是，在多模式變換器300中，變換器部分310的降 壓部分320使用N通道MOS晶體管322替代P通道MOS晶體管222,并且變換器部分310的升壓部 分360使用N通道MOS晶體管364替代P通道MOS晶體管264。為適應(yīng)HSS晶體管極性的差異，降 壓部分320使用正電荷栗330替代負電荷栗230,而升壓部分360使用正電荷栗376替代負電 荷栗276。
[0051] 處于降壓模式時，VIN>VQUT，晶體管364連續(xù)導通，晶體管262連續(xù)不導通，控制器280 開啟晶體管322和224,基于反饋信號FB將Vqut調(diào)節(jié)到所需電平。更具體地講，控制器280激活 控制信號BUCK或BB，控制信號BUCK或BB將開關(guān)228和234閉合，并基于開關(guān)信號SWa和SWb，分 別使晶體管322和224開啟?？刂破?80基于反饋信號FB改變開關(guān)信號SWa和SWb的占空比，從 而將Vqut調(diào)節(jié)到所需電平。控制器280還激活控制信號BUCK，使開關(guān)270閉合，從而使驅(qū)動器 268的輸入端接地。驅(qū)動器268繼而向其輸出端提供低電壓，使晶體管262保持不導通狀態(tài)。 控制信號BUCK還使開關(guān)278閉合，從而使電荷栗376的輸出端連接到晶體管364的柵極。電荷 栗376是正電荷栗，其根據(jù)下列關(guān)系提供輸出電壓：
[0052] Vd= (η)*ν〇υτ [5]
[0053] 其中，電荷栗376的增益等于η。晶體管364的柵極-源極電壓(VGS)的絕對值VGSd可 用下式表示：
[0054] VGSdI =(η-1)*ν〇υτ [6]
[0055] 因此，電荷栗376向在降壓模式下連續(xù)截止時的晶體管364的柵極提供增大的DC偏 置電壓。這種增大的DC偏置電壓使晶體管364的R qn降低，從而改善較低Vqut下的效率。
[0056] 處于升壓模式時，VIN〈VQUT，晶體管222連續(xù)導通，晶體管224連續(xù)不導通，控制器280 開啟晶體管262和264,基于反饋信號FB將Vqut調(diào)節(jié)到所需電平。更具體地講，控制器280激活 控制信號BOOST或BB，控制信號BOOST或BB使開關(guān)266和274閉合，并基于開關(guān)信號SWg和SWd， 分別使晶體管262和264開啟?？刂破?80基于反饋信號FB改變開關(guān)信號SW c和SWd的占空比， 從而將Vqut調(diào)節(jié)到所需電平?？刂破?80還激活控制信號BOOST，使開關(guān)238閉合，從而使驅(qū)動 器236的輸入端接地。驅(qū)動器236繼而向其輸出端提供低電壓，使晶體管224保持不導通狀 態(tài)。控制信號BOOST還使開關(guān)232閉合，從而使電荷栗330的輸出端連接到晶體管222的柵極。 電荷栗330也是正電荷栗，其根據(jù)下列關(guān)系提供輸出電壓：
[0057] Va= (n)*ViN [7]
[0058] 其中，電荷栗330的增益也等于η。晶體管322的VGS的絕對值VGSa可用下式表示：
[0059] VGSaI =(n-l)*ViN [8]
[0060] 因此，電荷栗330向在升壓模式下連續(xù)導通時的晶體管322的柵極提供增大的DC偏 置電壓。這種增大的DC偏置電壓使晶體管322的R qn降低，從而改善較低Vin下的變換器效率。
[0061] 圖4示出了圖2和圖3所示多模式變換器的驅(qū)動信號序列的時序圖400。在時序圖 400中，水平軸代表時間，以合適單位諸如微秒表示，垂直軸代表各種信號的電壓，以伏特表 不。時序圖400包括當Vin>Vc)ut時進行降壓模式操作的降壓模式部分410，Vin * Vqut時進行升 降壓模式操作的升降壓模式部分420,以及VIN〈VQUT時進行升壓模式操作的升壓模式部分 430。時序圖400示出了A、B、C和D開關(guān)的柵極-源極電壓的絕對值，即分別為I VGSAl、I VGSb I、 VGSc I和I VGSd I，但在圖4中只是標記為VGSa、VGSb、VGSc和VGSd。
[0062] 在時序圖400的降壓模式部分410中，IVGSaI、|VGSb|、I VGScI和|VGSd|信號分別示 為波形412、414、416和418?？刂破?80提供了這組雙階段信號，包括稱為"BD"階段的第一階 段和稱為"AD"階段的第二階段，在第一階段中開關(guān)B和D導通，在第二階段中開關(guān)A和D導通。 兩個階段通過虛線分開。在BD階段，I VGSa I等于0伏，因而A晶體管不導通，而I VGSb I等于Vin， 因而B晶體管導通。在AD階段，控制器280通過驅(qū)動I VGSaI至Vin而使A晶體管導通，并驅(qū)使 VGSb I至0伏而使B晶體管不導通，從而使驅(qū)動信號反向至A晶體管和B晶體管。C晶體管不用 于降壓模式，因而控制器280驅(qū)動I VG& I連續(xù)地降至0伏而使C晶體管不導通。然而，控制器 280將D電荷栗連接至D晶體管的柵極，從而將D晶體管連續(xù)地偏置為k*V QUT的I VGSd I Λ值取 決于是使用P溝道HSS晶體管（如圖2所示)還是N溝道HSS晶體管（如圖3所示）。對于圖2的多 模式變換器200，k = n+l，而對于多模式變換器300，k = n-l。這一升高的電壓降低了 Rqn，從而 降低了通過晶體管D的IR損耗。
[0063] 在升壓模式部分430中，I VGSaI、I VGSbI、I VGScI和I VGSdI信號分別示為波形432、 434、436和438?？刂破?80提供了這組雙階段信號，包括稱為"AC"階段的第一階段和稱為 "AD"階段的第二階段，在第一階段中開關(guān)A和C導通，在第二階段中開關(guān)A和D導通。同樣，兩 個階段通過虛線分開。在AC階段，I VGSd I等于0伏，因而D晶體管不導通，而I VGSc I等于Vqut，因 而C晶體管導通。在AD階段，控制器280通過驅(qū)動VGSc至0伏而使C晶體管不導通，并驅(qū)動I VGSd 至Vqut而使D晶體管不導通，從而使驅(qū)動信號反向至C晶體管和D晶體管。B晶體管不用于升 壓模式，因而控制器280驅(qū)動I VGSb I連續(xù)地降至0伏而使B晶體管不導通。然而，控制器280將 A電荷栗連接至A晶體管的柵極，從而將A晶體管連續(xù)地偏置為k*VIN的IVGSaI。這一升高的電 壓降低了 Ron，從而降低了通過晶體管A的IR損耗。
[0064] 在升降壓模式部分420中，^3」、^38|、^3^和^3^信號分別示為波形422、 424、426和428。在這一例子中，控制器280提供了這組四階段信號，包括開關(guān)B和D導通的第 一BD階段，開關(guān)A和D導通的第二AD階段，開關(guān)A和C導通的第三AC階段，以及開關(guān)A和D導通的 第四AD階段。控制器280在所有晶體管不導通時以V cs為0伏驅(qū)動所有晶體管，在晶體管A和B 導通時以Vcs為Vin驅(qū)動晶體管A和B，在晶體管C和D導通時以Vcs為Vciut驅(qū)動晶體管C和D。在升 降壓模式中多模式變換器200的開關(guān)順序為示例性的，此外不存在控制器280使用電荷栗降 低RciN的階段。在其他實施例中，如本文所公開的多模式變換器可省去升降壓模式而只支持 降壓模式和升壓模式。
[0065] 對于根據(jù)特定制造過程中晶體管的擊穿電壓而采用的特定設(shè)計，選擇變量k以實 現(xiàn)該設(shè)計所需的電壓。因此，例如，只要k*VQUT低于擊穿電壓，便可使k盡可能高。為了保護 HSS不被擊穿，在一些實施例中，可將齊納二極管連接在HSS的柵極和源極之間，從而無需精 確控制所有制程變體的k。
[0066] 圖5示出了曲線圖500,該曲線圖500示出了圖2和圖3所示升降壓變換器在不同輸 入電壓下的電源變換效率。在曲線圖500中，水平軸代表輸出電流Iqut，以_安(mA)表不，而 垂直軸代表變換器效率，以百分比表示。在這里例子中，將V qut設(shè)定為3.3伏。
[0067] 第一組波形510代表VIN = 2.35伏時測得的電源變換效率并且包括波形512和514。 波形512代表未啟用電荷栗送的電源變換效率，而波形514代表已啟用電荷栗送的電源變換 效率。從波形組510可以看出，電源變換效率提高約2%至約5%。
[0068] 第二組波形520代表VIN = 2.8伏時測得的電源變換效率并且包括波形522和524。波 形522代表未啟用電荷栗送的電源變換效率，而波形514代表已啟用電荷栗送的電源變換效 率。從波形組520可以看出，電源變換效率提高約1 %至約3.5%。
[0069] 第二組波形530代表VIN = 3.3伏時測得的電源變換效率并且包括波形532和534。波 形532代表未啟用電荷栗送的電源變換效率，而波形534代表已啟用電荷栗送的電源變換效 率。從波形組530可以看出，使用電荷栗送，電源變換效率僅略有提高。
[0070] 第四組基本一致的波形540代表VIN = 4.2伏和5.5伏時的電源變換效率。波形540示 出，在這些較高電壓下，電源變換效率僅略有提高。
[0071]因此，根據(jù)本實用新型所公開實施例的多模式變換器提供較高的電源變換效率， 該電源變換效率對于低Vin(在升壓模式中）和低Vqut(在降壓模式中）在較高負載電流下提 高。多模式變換器還可在低電壓下實現(xiàn)較高電流輸出。此外，根據(jù)本實用新型所公開實施例 的多模式變換器可得到合算的解決方案，而無需附加的外部組件，也不會造成集成電路管 芯尺寸顯著增加。例如，多模式變換器200或多模式變換器300的所有元件均可組合在單個 集成電路中，電感器240除外。電荷栗可僅形成有少量電路面積，因為它們無需開關(guān)，因此在 使用時可逐漸升高其輸出電壓。此外，電荷栗僅需幾微安即可維持用于連續(xù)導通晶體管的 柵極電壓。
[0072] 上文所公開的主題被視為示例性的而非限制性的，并且所附權(quán)利要求旨在涵蓋落 在權(quán)利要求真實范圍內(nèi)的所有此類修改、改進和其他實施例。例如在各種實施例中，僅可使 用N溝道晶體管，而在其他實施例中，可使用N溝道和P溝道晶體管兩者。此外，升降壓操作是 任選的，在一些實施例中可省略。在各種實施例中，輸出電壓控制回路可基于電壓模式控 制、電流模式控制、或電壓控制和電流控制的組合。另外，輸入至與電感器第二端子連接的 HSS的電荷栗的電壓可基于Vin而非Vqut，雖然Vqut的使用更簡單。此外，圖2中的電荷栗230和 276以及圖3中的電荷栗330和376示出為電壓倍增電荷栗。在其他實施例中，這些電荷栗可 將其相應(yīng)輸入電壓增加或減少一定偏移量，只要所述偏移量與它們所驅(qū)動的晶體管的柵 極-源極擊穿電壓兼容。
[0073] 因而，本實用新型提供了一種多模式電源變換器(200/300)，所述多模式電源變換 器(200/300)包括:第一晶體管（222)、第二晶體管（224)、第三晶體管（262)和第四晶體管 (264)，所述晶體管具有相應(yīng)的控制端子并且被布置成四開關(guān)升降壓(FSBB)配置以用于耦 合至電感器(240);第一驅(qū)動器(226)，所述第一驅(qū)動器(226)具有用于接收第一開關(guān)信號的 輸入，以及輸出；第一電荷栗（230)，所述第一電荷栗(230)具有輸出；第二驅(qū)動器(272)，所 述第二驅(qū)動器(272)具有用于接收第二開關(guān)信號的輸入，以及輸出；第二電荷栗(276)，所述 第二電荷栗(276)具有輸出；以及控制電路(228/232/274/278/280)，所述控制電路用于響 應(yīng)于所述多模式電源變換器(200)的工作模式，交替地將所述第一驅(qū)動器(226)的所述輸出 或所述第一電荷栗(230)的所述輸出耦合至所述第一晶體管(222)的所述控制端子，以及將 所述第二驅(qū)動器(272)的所述輸出或所述第二電荷栗(276)的所述輸出耦合至所述第四晶 體管(262)的所述控制端子。
[0074] 根據(jù)本實用新型的上述多模式電源變換器(200)的一個實施例，其中所述第一晶 體管(222)和第四晶體管(264)包含P溝道MOS晶體管并且所述第二晶體管(224)和第三晶體 管(262)包含N溝道MOS晶體管。
[0075] 根據(jù)本實用新型的上述多模式電源變換器(200)的一個實施例，其中所述第一電 荷栗(230)和第二電荷栗(276)包括負電荷栗。
[0076] 根據(jù)本實用新型的上述多模式電源變換器(200)的一個實施例，其中所述第一晶 體管(222)具有用于接收輸入電壓的源極，所述第四晶體管(264)具有用于提供輸出電壓的 源極，所述第一電荷栗（230)具有用于接收所述輸入電壓的輸入，并且所述第二電荷栗 (276)具有用于接收所述輸出電壓的輸入。
[0077] 根據(jù)本實用新型的上述多模式電源變換器(300)的一個實施例，其中第一晶體管 (322)、第二晶體管(324)、第三晶體管(362)和第四晶體管(364)包含N溝道MOS晶體管。
[0078] 根據(jù)本實用新型的上述多模式電源變換器(300)的一個實施例，其中所述第一電 荷栗(330)和所述第二電荷栗(376)包括正電荷栗。
[0079] 根據(jù)本實用新型的上述多模式電源變換器(300)的一個實施例，其中所述第一晶 體管(322)具有用于接收輸入電壓的漏極，所述第四晶體管(364)具有用于提供輸出電壓的 漏極，所述第一電荷栗（330)具有用于接收所述輸入電壓的輸入，并且所述第二電荷栗 (376)具有用于接收所述輸出電壓的輸入。
[0080] 根據(jù)本實用新型的上述多模式電源變換器(200/300)的一個實施例，其中所述控 制電路(228/232/274/278/280)包括:第一開關(guān)(228)，所述第一開關(guān)(228)耦合在所述第一 驅(qū)動器(226)的所述輸出和所述第一晶體管(222)的所述控制端子之間并且響應(yīng)于第一控 制信號導通;第二開關(guān)(232)，所述第二開關(guān)(232)耦合在所述第一電荷栗(230)的所述輸出 和所述第一晶體管（222)的所述控制端子之間并且響應(yīng)于第二控制信號導通；第三開關(guān) (274)，所述第三開關(guān)（274)耦合在所述第二驅(qū)動器（272)的所述輸出和所述第四晶體管 (264)的所述控制端子之間并且響應(yīng)于第三控制信號導通;第四開關(guān)(278)，所述第四開關(guān) (278)耦合在所述第二電荷栗(276)的所述輸出和所述第三晶體管(264)的所述控制端子之 間并且響應(yīng)于第四控制信號導通；以及控制器(280)，所述控制器(280)用于在降壓模式和 升降壓模式之一中激活所述第一控制信號，在升壓模式中激活所述第二控制信號，在所述 升壓模式和所述升降壓模式之一中激活所述第三控制信號，以及在所述降壓模式中激活所 述第四控制信號。
[0081] 本實用新型還提供了一種多模式電源變換器(200/300)，所述多模式電源變換器 (200/300)適于耦合至具有第一端子和第二端子的電感器（240)，并且包括：降壓部分 (220)，所述降壓部分(220)具有第一高側(cè)開關(guān)(222)和第一低側(cè)開關(guān)(224)，用于選擇性地 將所述電感器(240)的所述第一端子在輸入電壓端子和基準電壓端子之間切換;升壓部分 (260)，所述升壓部分(260)具有第二高側(cè)開關(guān)(264)和第二低側(cè)開關(guān)(262)，用于選擇性地 將所述電感器(240)的所述第二端子在所述基準電壓端子和輸出電壓端子之間切換；以及 控制器(280)，所述控制器(280)耦合至所述降壓部分(220)和所述升壓部分(260)，其中在 降壓模式中，所述控制器(280)使所述降壓部分(220)交替地驅(qū)動所述第一高側(cè)開關(guān)(222) 和所述第一低側(cè)開關(guān)(224)，同時使所述升壓部分（260)在所述第二高側(cè)開關(guān)(264)的控制 電極上提供第一電荷栗送電壓，而在升壓模式中，所述控制器(280)使所述升壓部分(260) 交替地驅(qū)動所述第二高側(cè)開關(guān)（264)和所述第二低側(cè)開關(guān)（262)，同時使所述降壓部分 (220)在所述第一高側(cè)開關(guān)(222)的控制電極上提供第二電荷栗送電壓。
[0082] 根據(jù)本實用新型的上述多模式電源變換器(200)的一個實施例，其中當所述輸入 電壓端子上的所述輸入電壓大于所述輸出電壓端子上的所述輸出電壓時，所述控制器 (280)處于所述降壓模式，當所述輸入電壓小于所述輸出電壓時，所述控制器(280)處于所 述升壓模式。
[0083]根據(jù)本實用新型的上述多模式電源變換器(200)的一個實施例，其中當所述輸入 電壓大致等于所述輸出電壓時所述控制器(280)處于升降壓模式，并且在所述升降壓模式 中，所述控制器(280)使所述降壓部分(220)交替地驅(qū)動所述第一高側(cè)開關(guān)(222)和所述第 一低側(cè)開關(guān)(224)，并且使所述升壓部分(260)使用基于反饋信號的占空比。
[0084]根據(jù)本實用新型的上述多模式電源變換器(200)的一個實施例，其中在所述降壓 模式中，所述控制器(280)還使所述升壓部分(260)保持所述第二低側(cè)開關(guān)(262)不導通，而 在所述升壓模式中，所述控制器（280)還使所述降壓部分（220)保持所述第一低側(cè)開關(guān) (222)不導通。
[0085] 根據(jù)本實用新型的上述多模式電源變換器(200)的一個實施例，其中所述第一高 側(cè)開關(guān)(222)和第二高側(cè)開關(guān)(264)包含P溝道MOS晶體管，并且所述第一電荷栗送電壓和所 述第二電荷栗送電壓包括負電壓。
[0086] 根據(jù)本實用新型的上述多模式電源變換器(200)的一個實施例，其中所述第一高 側(cè)開關(guān)(322)和第二高側(cè)開關(guān)(364)包含N溝道MOS晶體管，并且所述第一電荷栗送電壓和所 述第二電荷栗送電壓包括正電壓。
[0087]本實用新型還提供了一種操作四開關(guān)升降壓(FSBB)電源變換器（200)的方法，所 述方法包括:將第一晶體管(222)作為電感器(240)的第一端子的高側(cè)開關(guān)親合，并且將第 二晶體管（224)作為所述電感器（240)的所述第一端子的低側(cè)開關(guān)耦合；將第三晶體管 (262)作為所述電感器(240)的第二端子的低側(cè)開關(guān)耦合，并且將第四晶體管（264)作為所 述電感器(240)的所述第二端子的高側(cè)開關(guān)耦合;在所述第一晶體管(222)的第一端子上接 收輸入電壓;在所述第四晶體管（264)的第一端子上提供輸出電壓;在降壓模式中：禁用所 述第三晶體管（262);響應(yīng)于反饋信號在第一可變占空比下，驅(qū)動所述第一晶體管（222)和 所述第二晶體管(224);電荷栗送第一預(yù)定電壓從而提供第一電荷栗送電壓；以及使用所述 第一電荷栗送電壓偏置所述第四晶體管(264)的柵極。
[0088] 根據(jù)本實用新型的上述方法的一個實施例，其中電荷栗送所述第一預(yù)定電壓包括 電荷栗送所述輸出電壓從而提供所述第一電荷栗送電壓。
[0089] 根據(jù)本實用新型的上述方法的一個實施例，其中電荷栗送所述第一預(yù)定電壓包括 根據(jù)所述第四晶體管(264)的擊穿電壓電荷栗送所述第一預(yù)定電壓。
[0090] 根據(jù)本實用新型的上述方法的一個實施例，還包括在升壓模式中：禁用所述第二 晶體管（224);響應(yīng)于所述反饋信號在第二可變占空比下，驅(qū)動所述第三晶體管（262)和所 述第四晶體管(264);電荷栗送第二預(yù)定電壓從而提供第二電荷栗送電壓；以及使用所述第 二電荷栗送電壓偏置所述第一晶體管(222)的柵極。
[0091] 根據(jù)本實用新型的上述方法的一個實施例，其中電荷栗送所述第二預(yù)定電壓包括 電荷栗送所述輸入電壓從而提供所述第二電荷栗送電壓。
[0092] 根據(jù)本實用新型的上述方法的一個實施例，其中電荷栗送所述第二預(yù)定電壓包括 根據(jù)所述第一晶體管(222)的擊穿電壓電荷栗送所述第二預(yù)定電壓。
[0093] 因而，在法律允許的最大程度上，本實用新型的范圍由以下權(quán)利要求書及其等價 內(nèi)容所容許的最寬泛解釋所確定，并且不應(yīng)受到前述詳細說明的約束或限制。
【主權(quán)項】
1. 一種多模式電源變換器(200/300)，其特征在于，所述多模式電源變換器(200/300) 包括： 第一晶體管（222)、第二晶體管(224)、第三晶體管(262)和第四晶體管（264)，各晶體管 具有相應(yīng)的控制端子并且被布置成四開關(guān)升降壓(FSBB)配置以用于耦合至電感器(240); 第一驅(qū)動器（226)，所述第一驅(qū)動器(226)具有用于接收第一開關(guān)信號的輸入，以及輸 出； 第一電荷栗(230)，所述第一電荷栗(230)具有輸出； 第二驅(qū)動器(272)，所述第二驅(qū)動器(272)具有用于接收第二開關(guān)信號的輸入，以及輸 出； 第二電荷栗(276)，所述第二電荷栗(276)具有輸出；以及 控制電路（228/232/274/278/280)，所述控制電路用于響應(yīng)于所述多模式電源變換器 (200)的工作模式，交替地將所述第一驅(qū)動器(226)的所述輸出或所述第一電荷栗（230)的 所述輸出耦合至所述第一晶體管(222)的所述控制端子，以及將所述第二驅(qū)動器(272)的所 述輸出或所述第二電荷栗(276)的所述輸出耦合至所述第四晶體管(262)的所述控制端子。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的多模式電源變換器(200)，其中所述第一晶體管（222)和第四 晶體管（264)包括P溝道MOS晶體管并且所述第二晶體管（224)和第三晶體管（262)包括N溝 道MOS晶體管。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的多模式電源變換器(200 )，其中所述第一電荷栗（230)和第二 電荷栗(276)包括負電荷栗，其中所述第一晶體管(222)具有用于接收輸入電壓的源極，所 述第四晶體管(264)具有用于提供輸出電壓的源極，所述第一電荷栗(230)具有用于接收所 述輸入電壓的輸入，并且所述第二電荷栗(276)具有用于接收所述輸出電壓的輸入。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的多模式電源變換器(300)，其中第一晶體管(322)、第二晶體管 (324)、第三晶體管(362)和第四晶體管(364)包括N溝道MOS晶體管。5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的多模式電源變換器(300)，其中所述第一電荷栗(330)和所述 第二電荷栗(376)包括正電荷栗。6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的多模式電源變換器(300)，其中所述第一晶體管(322)具有用 于接收輸入電壓的漏極，所述第四晶體管(364)具有用于提供輸出電壓的漏極，所述第一電 荷栗(330)具有用于接收所述輸入電壓的輸入，并且所述第二電荷栗(376)具有用于接收所 述輸出電壓的輸入。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的多模式電源變換器(200/300)，其中所述控制電路(228/232/ 274/278/280)包括： 第一開關(guān)（228)，所述第一開關(guān)（228)親合在所述第一驅(qū)動器(226)的所述輸出和所述 第一晶體管(222)的所述控制端子之間并且響應(yīng)于第一控制信號導通； 第二開關(guān)(232)，所述第二開關(guān)(232)耦合在所述第一電荷栗(230)的所述輸出和所述 第一晶體管(222)的所述控制端子之間并且響應(yīng)于第二控制信號導通； 第三開關(guān)（274)，所述第三開關(guān)（274)耦合在所述第二驅(qū)動器(272)的所述輸出和所述 第四晶體管(264)的所述控制端子之間并且響應(yīng)于第三控制信號導通； 第四開關(guān)(278)，所述第四開關(guān)(278)耦合在所述第二電荷栗(276)的所述輸出和所述 第三晶體管(264)的所述控制端子之間并且響應(yīng)于第四控制信號導通；以及 控制器(280)，所述控制器(280)用于在降壓模式和升降壓模式之一中激活所述第一控 制信號，在升壓模式中激活所述第二控制信號，在所述升壓模式和所述升降壓模式之一中 激活所述第三控制信號，以及在所述降壓模式中激活所述第四控制信號。8. -種多模式電源變換器(200/300)，所述多模式電源變換器(200/300)適于耦合至具 有第一端子和第二端子的電感器(240 )，其特征在于，包括： 降壓部分（220)，所述降壓部分（220)具有第一高側(cè)開關(guān)（222)和第一低側(cè)開關(guān)（224)， 用于選擇性地將所述電感器(240)的所述第一端子在輸入電壓端子和基準電壓端子之間切 換； 升壓部分（260)，所述升壓部分（260)具有第二尚側(cè)開關(guān)（264)和第二低側(cè)開關(guān)（262)， 用于選擇性地將所述電感器(240)的所述第二端子在所述基準電壓端子和輸出電壓端子之 間切換；以及 控制器（280)，所述控制器（280)耦合至所述降壓部分（220)和所述升壓部分（260)，其 中在降壓模式中，所述控制器（280)使所述降壓部分(220)交替地驅(qū)動所述第一高側(cè)開關(guān) (222)和所述第一低側(cè)開關(guān)(224)，同時使所述升壓部分(260)在所述第二高側(cè)開關(guān)(264)的 控制電極上提供第一電荷栗送電壓，而在升壓模式中，所述控制器(280)使所述升壓部分 (260)交替地驅(qū)動所述第二高側(cè)開關(guān)（264)和所述第二低側(cè)開關(guān)(262)，同時使所述降壓部 分(220)在所述第一高側(cè)開關(guān)(222)的控制電極上提供第二電荷栗送電壓。9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的多模式電源變換器(200)，其中當所述輸入電壓端子上的所述 輸入電壓大于所述輸出電壓端子上的所述輸出電壓時，所述控制器(280)處于所述降壓模 式，并且在所述降壓模式中，所述控制器(280)還使所述升壓部分（260)保持所述第二低側(cè) 開關(guān)(262)不導通， 其中當所述輸入電壓小于所述輸出電壓時，所述控制器(280)處于所述升壓模式，并且 在所述升壓模式中，所述控制器（280)還使所述降壓部分（220)保持所述第一低側(cè)開關(guān) (222)不導通，并且 其中當所述輸入電壓大致等于所述輸出電壓時所述控制器(280)處于升降壓模式，并 且在所述升降壓模式中，所述控制器(280)使所述降壓部分(220)交替地驅(qū)動所述第一高側(cè) 開關(guān)(222)和所述第一低側(cè)開關(guān)(224)，并且使所述升壓部分(260)使用基于反饋信號的占 空比。10. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的多模式電源變換器(200)，其中所述第一高側(cè)開關(guān)(222)和第 二高側(cè)開關(guān)(264)包括P溝道MOS晶體管或咐勾道MOS晶體管，并且 當包括P溝道MOS晶體管時所述第一電荷栗送電壓和所述第二電荷栗送電壓包括負電 壓，當包括N溝道MOS晶體管時所述第一電荷栗送電壓和所述第二電荷栗送電壓包括正電 壓。
【文檔編號】H02M3/156GK205490148SQ201620270231
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年4月1日
【發(fā)明人】B·萊曼, S·雷蒙德
【申請人】半導體元件工業(yè)有限責任公司