r>[0030]图1是根据本发明的各个实施例的升降压调节器10的示意框图。升降压调节器10包括DC转换电路13、控制器14和电压比较器16。耦合在电压源18与负载19之间的DC转换电路13包括至少一个能量储存部件12和由控制器14控制的多个可控开关11。电压比较器16耦合到电压源18和负载19两者以便比较，并且向控制器14反馈比较的结果以便可控开关的控制目的。
[0031]当升降压调节器10在运行中时，将来自电压源18的输入电压信号和来自负载19的输出电压信号馈入用于比较的电压比较器16。将电压比较器16配置为在输入电压信号和输出电压信号之间进行至少一种类型的比较。在某些实施例中，电压比较器16包括用于比较运算的至少一个运算放大器。取决于比较器16的输出，控制器14生成输出信号以将多个可控开关11中的一个或多个切换为开/关，并且因此使DC转换电路13 (或升降压调节器10)运行在包括降压模式、升压模式和升降压模式的三种模式中一种模式下。
[0032]在某些实施例中，升降压调节器10也包括存储器17，为了实施期望的可控开关的开/关控制，所述存储器17加载有控制器14可访问并可执行的控制逻辑。在某些实施例中，存储器17和控制器14被集成到单个部件中。
[0033]如果输入电压低于输出电压的第一阈值，那么调节器在升压(逐步增大)模式下运行。如果输入电压高于输出电压的第二阈值，那么调节器在降压(逐步减小)模式下运行。当输入电压和输出电压之间的差值在一定范围内时，调节器在升降压模式下运行。要么在升压模式下要么在降压模式下，调节器10仅在两个阶段(充电阶段和放电阶段)运行。将控制器14配置为在每个时钟周期(T)内实施期望的可控开关的开/关控制从而在充电阶段(TJ为能量存储部件12充电或者在放电阶段(Τ_)为能量存储部件12放电。根据输入电压和期望的输出电压预先确定或动态调整占空比(WT)。本领域的技术人员熟悉仅具有充电阶段和放电阶段的DC-DC降压转换器或DC-DC升压转换器。
[0034]当输入电压和输出电压之间的差值在一定范围内时，调节器10在升降压模式下运行。在升降压模式下，调节器10可以在三个阶段(阶段1、阶段2或阶段3)中的一个阶段下运行而非如在常规的升压模式或降压模式下那样在充电阶段或放电阶段下运行。将控制器14配置为在每个时钟周期(T)内实施期望的可控开关的开/关控制从而在三个阶段之一运行调节器10。可以预先确定或者动态调节控制器14在每个阶段的每个时钟周期(T)内运行的时间长度。可以将用于控制每个阶段在一个时钟周期内的时间长度的控制逻辑存储在控制器14可访问并可执行的存储器17中。三个阶段的采用使得当输入电压与输出电压接近时调节器能够增强线路瞬变性能，并因此降低由小输入电压的小扰动引起的电流纹波。
[0035]在某些实施例下，升降压调节器10也包括电流传感器15以便测量能量存储部件12中的电流并且向控制器14反馈测量结果，用于开关控制的目的。能量存储部件12可以是一个或多个电感器、电容器，或者它们的任意组合。
[0036]图2说明了根据本发明的各个实施例的升降压调节器100的示意图。升降压调节器100包括多个开关，其包括第一开关110、第二开关120、第三开关130和第四开关140。开关和电感器150形成了电感器连接两个开关分支的桥接电路。在一个实施例中，电感器150是外部电感器，并且经由第一电感器连接端口 152和第二电感器连接端口 154来连接升降压调节器。在另一实施例中，电感器150可以是集成在升降压调节器100之内的内置电感器。第一开关110经由输入端口 112连接到DC电压输入160，第二开关120经由输出端口 122连接到负载170。在一个实施例中，开关是诸如金属氧化物半导体场效应晶体管(M0SFET)之类的晶体管类型的开关。在某些实施例中，第一开关110和第二开关120是PM0S晶体管。第三开关130和第四开关140是NM0S晶体管。每个开关(110、120、130或140)都具有控制栅(111、121、131或141)以便接收用于开关的开/关控制的控制信号。可以单独或成对地将开关切换为开/关。本领域的技术人员应当认识到其他类型的开关也可以用于升降压调节器。本领域的技术人员也应当认识到诸如输入耦合电容器和输出耦合电容器之类的各个其他部件也可以包括在升降压调节器之内。这样的变形可以仍然在本发明的范围之内。
[0037]图3是根据本发明的各个实施例的升降压转换器的示例性拓扑结构。拓扑结构200至少包括比较器210和逻辑电路220。可以有效地将比较器210连接到输入端口 112和输出端口 122从而将输入电压信号和输出电压信号馈入比较器210以作比较。将电压比较器210配置为进行至少一种类型的输入电压信号和输出电压信号之间的比较。将比较器210、第一 PWM(脉冲宽度调制)比较器230和第二 PWM比较器240的输出馈入逻辑电路220。有效地将逻辑电路220的输出连接到开关(110、120、130和140)的控制栅(111、121、131和141)。取决于比较器210、230和240的输出，逻辑电路220生成逻辑电路输出信号以便将一个或多个开关(110、120、130和140)切换为开/关。
[0038]在一个实施例中，将电压比较器210被配置为在输入电压信号与输出电压信号之间进行两种类型的比较。当DC电压输入160的输入电压低于输出电压的第一阈值时，升降压调节器在升压模式下运行。当DC电压输入160的输入电压高于输出电压的第二阈值时，升降压调节器在降压模式下运行。当DC电压输入160的输入电压在第一阈值和第二阈值之间时，升降压调节器在升降压模式下运行。在某些实施例中，第一阈值是输出电压的80%、85%、90%或95%。在某些实施例中，第二阈值是输出电压的105%、110%、115%或120%。第一阈值和第二阈值可能关于输出电压对称，也可能并非关于输出电压对称。例如，当第一阈值是输出电压的90%并且第二阈值是输出电压的110%时，当输入电压低于输出电压的90%时升降压调节器在升压模式下运行，当输入电压高于输出电压的110%时升降压调节器在降压模式下运行，或者当输入电压在输出电压的90%和110%之间时升降压调节器在升降压模式下运行。
[0039]图4示出了根据本发明的各个实施例的升降压调节器在阶段1中的电流通路。在阶段1，第一开关110和第四开关140接收控制信号而接通。第二开关120和第三开关130接收控制信号而关断。因此，电感器150具有电压输入和地之间的充电电流通路。
[0040]图5示出了根据本发明的各个实施例的升降压调节器在阶段2中的电流通路。在阶段2，第一开关110和第二开关120接收控制信号而接通。第三开关130和第四开关140接收控制信号而关断。因此，电感器150具有电压输入和电压输出之间的电流通路。取决于输入电压水平和输出电压水平，电感器150可以充电电感电流或放电电感电流。
[0041]图6示出了根据本发明的各个实施例的升降压调