状态S0,并且VR1是 持续以一如同先前在时间t2与t3之间所述的较大的速率来增加。在所述降压升压调节模 式期间，操作是反复且依序地转变通过所述切换状态S0 - S3、或是SO、Sl、S2、S3、SO、S1、 S2、S3、S0、…、依此类推。在状态S2期间的最小的关断时间也是通过所述调变器窗电压 WIN的调整来加以控制的，所述调整可以通过依此调整VP1及VN1的电压来加以完成。
[0066] 在所述降压升压调节模式期间，若VIN的电压位准下降到低于V0UT的电压位准 (或是VIN〈V0UT)，则所述降压升压调节模式是以一种实质类似的方式持续，只要针对于所 述降压或升压调节模式的状况维持是假的即可。在此例中，VWN是维持在其标称位准，而 VWP是被调整一如同在此进一步所述的偏移。在所述降压升压调节模式中，在状态S2期间 (降压关闭），Q2及Q4是导通的，同时Q1及Q3是关断的，因而VR1是以一成比例于V0UT的 速率斜波下降，直到其在时间t7到达VWN或是VR1〈VWN为止。在时间t7,所述切换状态是 转变至S3 (降压开启），其中Q1及Q4是导通的，同时Q2及Q3是关断的。通常在所述降压 调节模式期间，当从状态S2转变至S3时，VR1是由于VIN大于V0UT而上升。然而，在所述 降压升压调节模式中，当VIN〈V0UT时，VR1反而是持续斜波下降。
[0067] 在所述切换状态S3期间，当VR1在时间t8符合所述时序状况时，操作是转变至切 换状态S0 (升压开启），其中Q1及Q3是被导通，同时Q2及Q4是关断的，因而VR1是朝向 VWP斜波上升。当在时间t9, VRDVWP (经调整的）时，操作是转变至切换状态S1 (升压关 闭），其中Q1及Q4是导通的，同时Q2及Q3是关断的，因而VR1是以一根据在VIN与V0UT 之间的一差值的速率斜波下降。在所述切换状态S1期间，当VR1在时间tlO符合所述时序 状况时，操作是转变至切换状态S2 (降压关闭），其中Q2及Q4是导通的，并且Q1及Q3是关 断的，因而VR1是以一较高的速率斜波下降，因为所述速率是单独成比例于V0UT。当在时间 tll，VRl〈VWN时，在所述降压升压调节模式期间的操作将会转变回到如同在时间t7所示的 切换状态S3。然而，在此例中，操作是转变至所述升压调节模式，因为已经做成一项进入所 述升压调节模式的决策。
[0068] 在所述升压调节模式与所述降压升压调节模式之间的转变的决策是根据一个别 的逻辑判断而定，例如是通过所述调节模式控制器408根据VIN及VOUT的相对的电压位准 所做成的。在时间tll，当针对于升压调节模式的临界状况符合时，操作是转变至所述切换 状态S0 (升压开启），而不是至切换状态S3。在此例中，VR1是以一根据VIN而定的速率上 升，直到在时间tl2的VRDVWP为止，操作是在所述时间转变至所述切换状态S1。在所述升 压调节模式中，操作是如先前所述地，根据正常的升压调节模式而切换在切换状态S0及S1 之间。若VIN的电压位准接着相对于V0UT上升，在相反的方向上穿越所述边界状况，则操 作是转变回到所述降压升压调节模式。若而且当针对于所述降压调节模式的边界状况被指 出时，操作是转变回到所述降压调节模式中。
[0069] 在所述降压升压调节模式期间，维持滞后的电流模式效能，同时将稳定状态的频 率维持在一目标位准是所要的。如同先前所指出，VWIN可被调整，以尝试维持所述稳定状态 的频率位准在一目标的频率位准。再者，操作是反复地转变在状态S0至S3之间，以维持可 预测的稳定状态的频率。再者，维持所述VR1信号相对于所述控制信号VC的对称性是所要 的。为了维持所述VR1信号的此种对称性，所述开关器415是强迫在所述切换状态S1期间 的持续时间或是TS1 (从时间t3至t4以及从时间t9至tlO)是大致等于在所述切换状态 S3期间的持续时间或是TS3(从时间t5至t6以及从时间t7至t8)，使得TS1~TS3。如同 在此进一步所述的，各种的方法可被用来决定较高以及较低的切换临界值，以在所述降压 升压调节模式期间的切换状态S1及S3期间符合以上所指出的时序状况，以确保TS1~TS3 来控制切换频率。
[0070] 如图5所示，在所述降压升压调节模式期间，所述切换序列S0至S3是反复发生。 如同进一步在以下叙述的，所述状态S1及S3的持续时间是被控制以使得TS1~TS3。所述 稳定状态的切换频率是通过控制所述窗电压VWIN、或是任何其它控制状态S0至S3的集体 的持续时间、或是TS0+TS1+TS2+TS3是大致等于一目标的持续时间TSW的方法来加以控制 的。如同在此进一步叙述的，偏移电压可被决定以调整VWP及VWN，以用于提供所述较高以 及较低的切换临界值。用于判断如同在此所述的切换规则的每一个的控制逻辑可以用一数 字或模拟域、或是两者的一组合来加以实施。
[0071 ] VWP及VWN的〃标称〃位准或是VWPN。^ VWN _是被定义为VWP及VWN在所述降压 及升压调节模式期间通常将会有的电压位准，其包含针对于频率的任何调整，以将FSW调 整回到FSS。所述较高的切换临界位准可以通过将一偏移V0FSP加到VWP_来加以决定，其 中V0FSP是根据以下的方程式（1)来加以决定：
[0072]
[0073] 所述较低的切换临界位准可以通过从VWN_减去一偏移V0FSN来加以决定，其中 V0FSN是根据以下的方程式（2)来加以决定：
[0074]
[0075] 应注意的是，在所述降压升压模式期间，只有在VIN>V0UT时，V0FSN才从VWN的标 称位准中减去。当VIN = V0UT时，V0FSN变为零，因而VWN并未被调整。当VIN〈V0UT时，所 述偏移电压V0FSN变为负的，此可能另外增加 VWN的标称电压位准，但并不是从VWN减去。 以此种方式，VWN只有在VIN>V0UT时，才被向下调整。
[0076] 以一种类似的方式，在所述降压升压模式期间，当VIN〈V0UT时，V0FSP是被加到 VWP的标称位准。当VIN = V0UT时，V0FSP变为零，因而VWP并未被调整。当VIN>V0UT时， 所述偏移电压V0FSP变为负的，此可能另外减少VWP的标称电压位准，但并不是被加到VWP。 以此种方式，VWP只有在VIN〈V0UT时，才被向上调整。
[0077] 尽管未明确地展示，在所述时间t6及t7之间，VIN的电压相对于V0UT的电压减 小。当VIN>V0UT时，所述偏移电压V0FSP保持在VWP_。所述偏移电压V0FSN是减小直到 当VIN = V0UT时，其变为零为止，因而当VIN减小到低于V0UT时，VWN是保持在VWN_。当 VIN减小到低于V0UT时，V0FSP增加，因而VWP增加到高于VWP_。除非另有叙述，否则对于 以下的配置的每一个而言，操作都是相同的。
[0078] 此外，所述较高的窗外电压VWPP是通过将VWIN加到VWP的标称位准来加以决定 的，并且所述较低的窗外电压VWNN是通过从VWN的标称位准减去VWIN来加以决定的。这 些额外的窗偏移以及电压位准可能或是可能未被用在如同在此进一步叙述的各种实施例 的每一个中。
[0079] 所述控制系统是提供在降压及升压模式之间非常平顺且无缝的转变。所述降压升 压充电器控制器221的调变器400在每一个模式之间只有切换2个晶体管。来自电源级的 DC调节瓶颈是被最小化。操作已经针对于连续导电模式（CCM)来加以叙述，但是所述控制 系统进一步提供在CCM与一不连续导电模式（DCM)(或是二极管仿真模式）之间的自然的 转变。所述调变器400自然地控制所述电源级的晶体管的最小导通及关断时间。所述控制 系统是使用滞后的电流模式控制，以使得稳定性以及动态响应变得容易。为了平顺的模式 转变，在控制信号与电感器电流之间是维持一线性关系。所述控制系统是透过在所述降压、 降压升压、以及升压调节模式之间的边界，来提供控制所述切换频率的益处。在所加入的降 压升压调节模式下，所述转变是平顺而且相当连续的。以下对于其余的图式的说明是展示 及描述用于达成受控制的切换频率的不同的变化及实施例。
[0080] 以下的图6-图14是图4的调变器的不同的配置的时序图，以用于在所述降压、升 压、以及降压升压调节模式期间产生在图5中所示的斜波电压VR1的所要的波形。在每一个 时序图中，VC、VWP及VWN是用类似的方式来绘制，其具有如同进一步叙述的某些变化。VWPP 及VWNN是在其中它们被使用于发展出VR1的那些时序图中被绘制。在每一个时序图中，所 述额外的斜波信号VR2及VR3的一或两者被绘制，其中VR2是利用一粗体实线来绘制，并且 VR3是利用一粗体虚线来绘制。
[0081] 图6是描绘所述调变器400的一第一配置的操作的时序图，以用于在所述降压、升 压以及降压升压调节模式期间产生VR1的所要的波形。VR1的波形是与图5的波形实质相 同的。在此例中，所述调变器400是包含所述斜波电路430及450两者，以在所述降压升压 调节模式期间使用所述额外的斜波信号VR2及VR3两者。如同图5,在所述时序图上方的 图表是展示根据所述时间t2 - til的调节模式以及对应的切换状态及切换状态的转变。再 者，在图6中所示的操作最初是在所述降压调节模式中，其中操作是转变在所述S2及S3切 换状态之间。在所述时间t2,当所述降压升压模式是如先前所述地被指出时，操作是转变 至所述降压升压调节模式，其中操作是转变在所述四个切换状态S0 - S3之间。在所述时间 tll，当所述升压模式被指出时，操作是转变至所述升压调节模式，其中操作是转变在所述 S0及S1切换状态之间。
[0082] 在所述降压及升压调节模式两者中，所述斜波电路430及450实质上是保持在一 待机模式中，以设定所述斜波电压VR2及VR3的初始状态。所述电压源449是被配置以 使得VP2在所述比较器441的负端子建立所述电压VWPP。所述开关器415发出CTRL3 -CTRL6以开路开关433、434及447,并且闭合开关445。以此种方式，VR2被高箝位在所述电 压VWPP。类似地，所述电压源471是被配置以使得VN3在所述比较器463的正端子建立所 述电压VWNN。所述开关器415发出CTRL7 - CTRL10以开路开关453、454及465,并且闭合 开关467。以此种方式，VR3是有效地被低箝位在所述电压VWNN。
[0083] 在此例中，在时间t2切换至所述降压升压调节模式之后，当在切换状态S0中 VRDVWP时，如同在时间t3通过所述比较器411发出的控制信号C1所指出的，所述开关器 415是转变至切换状态S1，并且如同在601所示的，起始VR2以从VWPP斜波下降。为了起 始VR2,所述开关器415是发出CTRL5为低的以开路开关445,并且发出CTRL4为高的以闭 合开关434。所述电流源435开始放电所述电容器437,因而VR2在时间t3开始斜波下降。 在601展示的向下斜波VR2的斜率是根据通过所述电流源435所建立的电流12而定。在 一实施例中，12 V0UT，因而VR2是以一根据V0UT的电压位准的速率斜波下降。
[0084] 在切换状态S1期间，当VRDVR2时，如同在时间t4通过所述比较器425发出的控 制信号C3所指出的，所述开关器415是转变至所述切换状态S2,并且通过发出CTRL5为高 的，以重新闭合所述开关445 (并且重新开路开关434,以避免在所述电流源435与电压源 449之间的竞争），以将VR2重置回到VWPP。在切换状态S2中，当VR1〈VWN(通过偏移V0FSN 被调整的）时，如同在时间t5通过所述比较器413发出的控制信号C2所指出的，所述开关 器415是转变至所述切换状态S3,并且如同在603所展示的，将VR3起始为从VWNN的一向 上斜波。所述开关器415通过发出CTRL10为低的以开路开关467并且通过发出CTRL7为 高的以闭合开关453来起始VR3的斜波，因而所述电流源456是利用电流13来充电所述电 容器457。在一实施例中，I3°cVIN，因而VR3的斜率是根据VIN而定。当VR1〈VR3时，如同 在时间t6通过所述比较器473而被发出为低的控制信号C8所指出的，所述开关器415是 转变至所述切换状态S0,并且通过闭合开关467 (并且发出CTRL7为低的以开路开关453) 以将所述VR3斜波重置回到VWNN。在时间t6之后的切换状态S0期间，VR1是以一种类似 如同在时间t2及t3之间所展示的方式斜波上升。
[0085] 随着VIN下降到低于V0UT，操作以类似的方式持续。当VIN〈V0UT时，VWN变回到 其标称位准VWN_，并且VWP是如先前所述地被增大所述偏移量V0FSP。同样地，当VR1〈VWN 时，如同在时间t7通过所述控制信号C2所指出的，所述开关器415是转变至所述切换状态 S3,并且如同在605所展示的，再次起始从VWNN的向上斜波VR3。当VR1〈VR3时，如同在时 间t8通过控制信号C8所指出的，所述开关器415是转变至所述切换状态S0,并且将VR3 重置回到VWNN。在切换状态S0中，VR1上升并且当VR1>VWP(被调整V0FSP)时，如同在时 间t9通过所述控制信号C1所指出的，所述开关器415是转变至所述切换状态S1，并且如 同在607所展示的，起始从VWPP的向下斜波VR2。在此例中，由于VIN〈V0UT，因此VR1在 所述切换状态S1期间是减小。VR2在607的向下斜波（其是根据V0UT而定）是具有一比 VR1 (其是根据在VIN与V0UT之间的差值而定）较快的斜率，并且当VRDVR2时，如同在时 间tlO通过所述控制信号C3所指出的，所述开关器415是转变至所述切换状态S2,并且将 VR2重置回到VWPP。由于在所述切换状态S2期间只根据V0UT，因此VR1的负斜率是增加。 若已经判断操作应该从所述降压升压调节模式转变至所述升压模式，则在切换状态S2中， 当VR1〈VWN时，如同在时间til通过所述控制信号C2所指出的，由于所述升压调节模式被 指出，因此所述开关器415是转变至所述切换状态S0,而不是状态S3。
[0086] 如图6中所示的调变器400的用于产生VR1的所要的波形的配置是提供如同在此 所述的益处及优点，以用于在所述降压及升压调节操作模式之间的转变、以及用于致能在 所述降压升压调节模式期间的平顺的操作。在此例中，额外的较高以及较低的外部的电压 VWPP及VWNN是和两个额外的斜波信号VR2及VR3 -起被使用，以使得在所述降压升压调节 模式期间的切换状态的转变变得容易。在此实施例中，可以做成某些电路简化。例如，由于 VR2相对于VWPP只有斜波下降，因此若为所要的话，所述电流源431及开关433以及所述电 压源451、开关447以及比较器443可被删除。再者，由于VR3相对于VWNN只有斜波上升， 因此若为所要的话，所述电流源455及开关454以及所述电压源469、开关465以及比较器 461可被删除。
[0087] 图7是描绘所述调变器400的一第二配置的操作的时序图，以用于在所述降压、升 压以及降压升压调节模式期间产生VR1的所要的波形。VR1的波形是与图5的波形实质相 同的。如图5所示，在所述时序图上方的图表是展示根据所述时间t2 - til的调节模式以 及对应的切换状态及切换状态的转变。同样地，从左到右的是，所述调节模式是从所述降压 模式转变至所述降压升压模式，并且接着转变至所述升压模式（假设VIN的电压位准从一 高于V0UT的临界位准减小到另一低于V0UT的临界位准）。所述降压及升压模式是相同的， 因而并未进一步加以叙述。VWN及VWP是在所述降压升压调节模式的部分期间用相同的方 式从其标称位准被偏移。
[0088] 在此例中，VR2是从所述电压VWPP斜波下降到VWNN，并且被重置而再次回到VWPP。 在所述斜波电路430中，所述电压源449是被配置以使得VP2在所述比较器441的负端子 建立所述电压VWPP，并且所述电压源451是被配置以使得VN2在所述比较器443的正端子 建立所述电压VWNN。在所述降压及升压调节模式两者中，所述开关器415是发出CTRL5为 高的，以将VR2箝位到VWPP。
[0089] 在所述降压升压调节模式期间的切换状态SO中，操作是类似的，因而当VRDVWP 时，如同在时间t3通过所述控制信号C1所指出的，所述开关器415是转变至所述切换状态 S1，并且起始从VWPP的向下斜波VR2。为了起始VR2，所述开关器415是发出CTRL5为低的 以开路开关445,并且发出CTRL4为高的以闭合开关434。所述电流源435开始放电所述电 容器437,因而VR2在时间t3开始斜波下降。所述向下斜波VR2的斜率是根据通过所述电 流源435所建立的电流12而定。在一实施例中，12 °c V0UT，因而VR2是以一根据（或者是 成比例于）V0UT的电压位准而定的速率来斜波下降。同时，VR1在所述切换状态S1期间是 朝向VR2斜波上升。
[0090] 在切换状态S1中，当VRDVR2时，如同在时间t4通过所述控制信号C3所指出的， 所述开关器415是转变至所述切换状态S2,因而VR1反转并且斜波下降。然而，在此例中， 所述开关器415并不重置VR2,因而其是和VR1在实质相同的速率下持续斜波下降。在切换 状态S2中，当VR1〈VWN时，如同在时间t5通过所述控制信号C2所指出的，所述开关器415 是转变至所述切换状态S3,并且VR1是如图所示地反转及斜波上升。然而，所述开关器415 并不重置VR2。反而，在切换状态S3中，VR2是持续斜波向下到VWNN。在所述切换状态S3 期间，当VR2〈VWNN时，如同在时间t6通过所述比较器443发出的控制信号C5所指出的，VR2 被重置回到VWPP，所述开关器415是转变至所述切换状态S0,并且VR1是如图所示地以一 较快的速率斜波上升。所述开关器415是通过发出CTRL5以闭合所述开关445以将VR2箝 位回到VWPP，来重置VR2。
[0091 ] 针对于在说明中的此点，所了解的是，当一例如是VR2及VR3的斜波信号被箝位至 一特定的电压位准时，和一充电或放电功能相关的可应用的开关（例如是用于所述电流源 431及435的开关433及434、或是用于所述电流源456及455的开关453及454)也可以 被开路，以避免在所述电流及电压源之间的竞争。例如，当VR2在时间t6被箝位回到VWPP 时，所述开关器415也通过发出CTRL4为低的，来开路所述开关434。
[0092] 当VIN〈V0UT时，操作是实质类似的，除了 VWP现在是如先前所述地被偏移V0FSP 之外。所述电流12维持成比例于V0UT，因而VR2的向下斜波的斜率持续是根据V0UT而定。 在用于所述降压升压调节模式的切换状态S2中，当VIN〈V0UT时，VR1及VR2都是以大致相 同的速率斜波下降。当VR1〈VWN时，如同在时间t7通过所述控制信号C2所指出的，所述开 关器415是转变至所述切换状态S3。在所述切换状态S3期间，VR2是持续以相同的速率朝 向VWNN斜波下降，同时VR1是以一成比例于在VIN与V0UT之间的差值的较慢的速率斜波 下降。当VR2〈VWNN时，如同在时间t8通过所述控制信号C5所指出的，所述开关器415是 将VR2重置回到VWPP，并且所述开关器415是转变至所述切换状态S0。如先前所述的，VR1 是在所述切换状态S0期间反转以及斜波上升。
[0093] 同样地，当在切换状态S0中，当VRDVWP(经调整的）时，如同在时间t9通过所 述控制信号C1所指出的，所述开关器415是转变至所述切换状态S1，并且再次起始VR2从 VWPP斜波下降。在状态S1中，VR1是比VR2更缓慢地斜波下降，并且当VRDVR2时，如同 在时间tlO通过控制信号C3所指出的，所述开关器415是转变至所述切换状态S2,并且 VR1及VR2两者是以大致相同的速率斜波下降。若被指出以改变至所述升压调节模式，则 当VR1〈VWN时，如同在时间til通过所述控制信号C1所指出的，所述开关器415是转变至 所述切换状态S0。由于所述升压调节模式被指出，因此所述开关器415是将VR2重置回到 VWPP，而不是容许其继续斜波变化到VWNN。
[0094] 如图7所示，所述调变器400的用于产生VR1的所要的波形的配置是提供如同在 此所述的益处及优点，以用于在所述降压、降压升压以及升压调节操作模式之间的转变，以 及用于致能在所述降压升压调节模式期间的平顺的操作。在此例中，所述电路可以进一步 简化，因为所述斜波电路450以及比较器473可以完全被删除。在所述降压升压调节模式 期间，只有单一向下斜波被使用，其中VR2是从VWPP斜波下降到VWNN，并且接着被重置回到 VWPP。再者，若为所要的话，所述电流源431以及开关433也可被删除。
[0095] 图8是描绘所述调变器400的一第三配置的操作的时序图，以用于在所述降压、升 压以及降压升压调节模式期间产生VR1的所要的波形。VR1的波形是与图5的波形实质相 同的。如图5所示，在所述时序图上方的图表是展示根据所述时间t2 - til的调节模式以 及对应的切换状态及切换状态的转变。再者，从左到右的是，所述调节模式是从所述降压模 式转变至所述降压升压模式，并且接着转变至所述升压模式。所述降压及升压模式是相同 的，因而并未进一步加以叙述