专利名称：切换式升降压电源供应器及其控制方法
技术领域：
本发明涉及一种切换式升降压电源供应器(buck-boost switching regulator)及其控制方法，特别是指一种具有高效率的切换式升降压电 源供应器，以及其控制方法。
背景技术：
图1标出现有切换式升降压电源供应器1的大致电路结构，电路 1中包含有四个开关SW1 SW4，全部通过同一个控制电路14来控制。 电路1自输出端萃取反馈电压FB，在误差放大器12中与参考电压Vref 相比较，其比较结果输入控制电路14，以决定如何控制切换四个开关 SW1 SW4。
上述现有技术中，缺点是四个开关SW1 SW4都受同一个回路所 控制，在同一个周期内都会动作，因此其切断损失(switchingloss)较高， 换言之效率较低。且电源供应器的整体频宽受到升压模式的限制。
有鉴于此，本发明即针对上述现有技术的不足，提出一种具有高 效率的切换式升降压电源供应器，以及其控制方法。
发明内容
本发明的第一目的在于克服现有技术的不足与缺陷，提出一种高 效率的切换式升降压电源供应器。
本发明的第二目的在于，提出一种切换式升降压电源供应器的控 制方法。为达上述目的，就其中一个观点而言，本发明提供了一种切换式 电源供应器，其中包含
第一回路，包括相互电连接的第一开关与第二开关，该第一开 关的一端电连接于输入电压，该第二开关的一端接地；和第一控制电 路，用以控制第一和第二开关的操作；
第二回路，包括相互电连接的第三开关与第四开关，该第三开 关的一端接地，该第四开关的一端电连接于输出电压；和第二控制电 路，用以控制第三和第四开关的操作；以及
电感器电路，电连接于第一与第二开关间的节点和第三与第四开 关间的节点间。
上述切换式升降压电源供应器中，所述的第一回路和第二回路分 别将反馈电压与不同的参考电压相比较，或将不同的反馈电压与相同 的参考电压相比较。
此外，为达上述目的，就另一个观点而言，本发明也提供了一种 切换式升降压电源供应器的控制方法，包含以下步骤提供一个切换 式电源供应器，该切换式电源供应器包括相互电连接的第一开关与第 二开关，该第一开关的一端电连接于输入电压，该第二开关的一端接 地；相互电连接的第三开关与第四开关，该第三开关的一端接地，该 第四开关的一端电连接于输出电压；和电感器电路，电连接于第一与 第二开关间的节点和第三与第四开关间的节点间；以及以第一控制电 路控制第一与第二开关，并以第二控制电路控制第三与第四开关。
较佳地，上述切换式升降压电源供应器和控制方法中，当输入电 压高于输出电压时，第三开关保持断路，第四开关保持导通；当输入 电压低于输出电压时，第一开关保持导通，第二开关保持断路。
下面通过具体实施例详加说明，当更容易了解本发明的目的、技 术内容、特点及其所达成的功效；其中，相似的元件以相同的符号来标不。
图1为现有技术的切换式升降压电源供应器的示意电路图； 图2为本发明的切换式升降压电源供应器的其中一个实施例的示 意电路图。
图中符号说明
1切换式升降压电源供应器(现有技术)
2切换式升降压电源供应器(本发明)
12误差放大器
14控制电路
22误差放大器
24降压控制电路
26误差放大器
28升压控制电路
FB反馈电压
SW1 SW4开关
Vin输入电压
Vout输出电压
Vref， Vref-AV参考电压
具体实施例方式
请参考图2，其中以示意电路图的方式显示本发明的其中一个实 施例。如图所示，在本发明的切换式升降压电源供应器2中，是分开 控制降压模式的两个开关SW1、 SW2与升压模式的两个开关SW3、 SW4c
详言之，电路2中通过误差放大器22和降压控制电路24来控制 开关SW1、 SW2,并通过误差放大器26和升压控制电路28来控制开关SW3、 SW4。当输入电压Vin相对高于输出电压Vout，足以支持降 压操作模式时，开关SW3保持断路、SW4保持导通，开关SW1、 SW2 则在降压控制电路24的控制下，根据需求而切换，使电路平衡在 FB=Vref的状态。
当输入电压Vin对输出电压Vout的相对值下降，以致Vref-AV < FB〈Vref时，开关SW1、 SW2将以100。/。的工作周(duty cycle)来操作， 但输出电压Vout仍会下降，直至到达FB=Vref-AV。此时电路2进入 升压操作模式，开关SW3、 SW4在降压控制电路28的控制下，根据 需求而切换，而开关SW1则保持导通、SW2保持断路，使电路平衡在 FB-Vref-AV的状态。
以上说明中的SW1 SW4例如可使用NMOS或PMOS晶体管来制作。
与图1的现有技术相比较，本发明的优点包括
一、 四个开关分属两个回路，个别控制，因此不会有四个开关 在同一个周期同时运作的情形发生；本发明电路的切换损失较低。
二、 由于降压和升压模式的控制回路不同，因此降压模式的操 作频宽不必受限于升压模式的操作频宽、且其瞬时响应也较佳。
三、 降压模式可一直运作至100%工作周，之后才进入升压模 式，因此其效率较佳，且降压和升压模式间的转换更为顺畅。
四、 AV的设定具有弹性，使电路可更适应应用端的需求。
以上已针对较佳实施例来说明本发明，只是以上所述，仅为使本 领域技术人员易于了解本发明的内容，并非用来限定本发明的保护范 围。对于本领域技术人员，当可在本发明精神内，立即思及各种等效 变化；例如，在所示各实施例中，举例以分压方式，从输出端萃取反 馈电压讯号，以供与参考电压Vref或Vref-AV进行比较，但萃取反馈 讯号的方式，并不局限于此；将同一反馈电压FB与不同的参考电压Vref或Vref-AV进行比较，亦可改为将反馈电压FB和反馈电压FB+厶FB 与相同的参考电压Vref比较；AV或AFB不一定需要以实体的电路元 件来制作，亦可在误差放大器22和26内以输入偏压(input offset voltage) 来达成。故凡依本发明的概念与精神所为之均等变化或修饰，均应包 括于本发明的权利要求书的范围内。
权利要求
1.一种切换式升降压电源供应器，其特征在于，包含第一回路，包括相互电连接的第一开关与第二开关，该第一开关的一端电连接于输入电压，该第二开关的一端接地；和第一控制电路，用以控制第一和第二开关的操作；第二回路，包括相互电连接的第三开关与第四开关，该第三开关的一端接地，该第四开关的一端电连接于输出电压；和第二控制电路，用以控制第三和第四开关的操作；以及电感器电路，电连接于第一与第二开关间的节点和第三与第四开关间的节点间。
2. 如权利要求l所述的切换式升降压电源供应器，其中，当输入 电压高于输出电压时，第三开关保持断路，第四开关保持导通。
3. 如权利要求l所述的切换式升降压电源供应器，其中，当输入 电压低于输出电压时，第一开关保持导通，第二开关保持断路。
4. 如权利要求l所述的切换式升降压电源供应器，其中，第一回 路还包括第一误差放大器，此第一误差放大器将自输出端萃取的第一 反馈电压与第一参考电压相比较。
5. 如权利要求4所述的切换式升降压电源供应器，其中，第二回 路还包括第二误差放大器，此第二误差放大器将自输出端萃取的第一 反馈电压与第二参考电压相比较。
6. 如权利要求5所述的切换式升降压电源供应器，其中，该第二 参考电压低于该第一参考电压。
7. 如权利要求4所述的切换式升降压电源供应器，其中，第二回路还包括第二误差放大器，此第二误差放大器将自输出端萃取的第二 反馈电压与第一参考电压相比较，且该第二反馈电压高于第一反馈电 压。
8. —种切换式升降压电源供应器的控制方法，其特征在于，包含 以下步骤提供一个切换式电源供应器，该切换式电源供应器包括相互电连 接的第一开关与第二开关，该第一开关的一端电连接于输入电压，该 第二开关的一端接地；相互电连接的第三开关与第四开关，该第三开 关的一端接地，该第四开关的一端电连接于输出电压；和电感器电路， 电连接于第一与第二开关间的节点和第三与第四开关间的节点间；以 及以第一控制电路控制第一与第二开关，并以第二控制电路控制第 三与第四开关。
9. 如权利要求8所述的控制方法，其中，当输入电压高于输出电 压时，第三开关保持断路，第四开关保持导通。
10. 如权利要求8所述的控制方法，其中，当输入电压低于输出 电压时，第一开关保持导通，第二开关保持断路。
11. 如权利要求8所述的控制方法，其中，还包含以下步骤自 输出端萃取第一反馈电压；将该第一反馈电压与第一参考电压相比较； 根据比较结果控制该第一控制电路。
12. 如权利要求ll所述的控制方法，其中，还包含以下步骤自 输出端萃取第一反馈电压；将该第一反馈电压与第二参考电压相比较； 根据比较结果控制该第二控制电路。
13. 如权利要求12所述的控制方法，其中，该第二参考电压低于该第一参考电压。
14.如权利要求ll所述的控制方法，其中，还包含以下步骤自 输出端萃取第二反馈电压；将该第二反馈电压与第一参考电压相比较， 其中该第二反馈电压高于第一反馈电压；根据比较结果控制该第二控 制电路。
全文摘要
本发明提出一种切换式升降压电源供应器，包含第一回路，包括相互电连接的第一开关与第二开关，该第一开关的一端电连接于输入电压，该第二开关的一端接地；和第一控制电路，用以控制第一和第二开关的操作；第二回路，包括相互电连接的第三开关与第四开关，该第三开关的一端接地，该第四开关的一端电连接于输出电压；和第二控制电路，用以控制第三和第四开关的操作；以及电感器电路，电连接于第一与第二开关间的节点和第三与第四开关间的节点间。
文档编号H02M3/156GK101604912SQ20081010993
公开日2009年12月16日 申请日期2008年6月11日 优先权日2008年6月11日
发明者邱威哲 申请人:立锜科技股份有限公司