专利名称：升降压式转换器的控制装置及控制方法
技术领域：
本发明有关于一种控制装置，尤指一种可用于升降压式转换器的控制装置。
背景技术：
升降压式转换器(buck-boost converter)主要包含有三种运作模式，即升压模式(boost mode)、降压模式(buck mode)和升降压模式(buck-boost mode),并且可依据控制信号的设置而提供比输入电压低、比输入电压高或与输入电压实质上相同的输出电压。在升压模式时，升降压式转换器接收较低的输入电压，并输出较高的输出电压。在降压模式时，升降压式转换器接收较高的输入电压，并输出较低的输出电压。在升降压模式时，升降压式转换器可以提供比输入电压低、比输入电压高或与输入电压实质上相同的输 出电压。然而，在升降压式转换器切换模式时，升降压式转换器的输出电压会出现纹波(ripple)，而会对接收此输出电压的装置的效能造成影响，甚至会使该装置无法正常运作。
发明内容
有鉴于此，当升降压式转换器切换模式时，如何降低升降压式转换器的输出电压的纹波，实为业界有待解决的问题。本发明提供了一种可用于升降压式转换器的控制装置的一实施例，包含有一信号产生电路，用以依据一升降压转换器的一输出电压产生一第一、一第二、一第三和一第四控制信号，以分别控制该升降压转换器的一第一、一第二、一第三和一第四开关；以及一模式决定电路，当该第一控制信号的占空比大于一第一默认值，且该第三控制信号的占空比小于一第二默认值时，用以设置该信号产生电路，使该信号产生电路所产生的该第一控制信号和该第三控制信号具有实质上相同占空比，并且该第二控制信号和该第四控制信号具有实质上相同的占空比；其中，该第一控制信号与该第二控制信号不会同时导通该第一开关与该第二开关，并且该第三控制信号与该第四控制信号不会同时导通该第三开关与该第四开关。本发明提供了一种可用于升降压式转换器的控制装置的另一实施例，包含有一第一比较电路，用以依据一第一周期性信号和依据一升降压转换器的一输出电压所产生的一第一反馈信号，产生一第一控制信号和一第二控制信号，以分别控制该升降压转换器的一第一开关和一第二开关；一第二比较电路，用以依据一第二周期性信号和依据该输出电压所产生的一第二反馈信号，产生一第三控制信号和一第四控制信号，以分别控制该升降压转换器的一第三和一第四开关；以及一第三比较电路，用以依据一第三周期性信号和依据该输出电压所产生的一第三反馈信号，产生一第五、一第六、一第七和一第八控制信号，以分别控制该升降压转换器的该第一、该第二、该第三和该第四开关；其中，该第一控制信号与该第二控制信号不会同时导通该第一开关与该第二开关，第三控制信号与该第四控制信号不会同时导通该第三开关与该第四开关，该第五控制信号的占空比与该第七控制信号的占空比实质上相同，该第六控制信号的占空比与该第八控制信号的占空比实质上相同，该第五控制信号与该第六控制信号不会同时导通该第一开关与该第二开关，以及该第七控制信号与该第八控制信号不会同时导通该第三开关与该第四开关。本发明提供了一种可用于升降压式转换器的控制装置的另一实施例，包含有一信号产生电路，用以依据一升降压转换器的一输出电压产生一第一控制信号，以控制该升降压转换器的一第一开关和一第二开关、以及产生一第二控制信号，以控制该升降压转换器的一第三开关和一第四开关；以及一模式决定电路，当该第一控制信号的占空比大于一第一默认值，且该第二控制信号的占空比小于一第二默认值时，用以设置该信号产生电路，使该信号产生电路所产生的该第一控制信号和该第二控制信号具有实质上相同的占空比；其中，该第一控制信号不会同时导通该第一开关与该第二开关，并且该第二控制信号不会同时导通该第三开关与该第四开关。本发明提供了一种可用于升降压式转换器的控制装置的另一实施例，包含有一第一比较电路，用以依据一第一周期性信号和依据一升降压转换器的一输出电压所产生的一第一反馈信号产生一第一控制信号，以控制该升降压转换器的一第一开关和一第二开 关；一第二比较电路，用以依据一第二周期性信号和依据该输出电压所产生的一第二反馈信号产生一第二控制信号，以控制该升降压转换器的一第三和一第四开关；以及一第三比较电路，用以依据一第三周期性信号和依据该输出电压所产生的一第三反馈信号，产生一第三控制信号，以控制该升降压转换器的该第一开关和该第二开关、以及产生一第四制信号，以控制该升降压转换器的该第三开关和该第四开关；其中，该第一控制信号不会同时导通该第一开关与该第二开关，第二控制信号不会同时导通该第三开关与该第四开关，该第三控制信号不会同时导通该第一开关与该第二开关，以及该第四控制信号不会同时导通该第三开关与该第四开关。上述实施例的优点之一是当升降压式转换器切换模式时，输出电压的纹波能够降低。本发明的其它优点将藉由以下的说明和图示进行更详细的说明。
图I为升降压式转换器的简化后的电路图。图2为本发明的控制装置的一实施例简化后的功能方框图。图3为图2中的反馈信号处理电路的一实施例的简化后的电路图。图4为图2中的控制信号产生电路的一实施例的简化后的电路图。图5至图8为控制信号产生电路所产生的参考信号的简化后的波形图。主要元件符号说明100升降压式转换器111、112、113、114 开关130,150电容170电感200控制装置210反馈信号处理电路230波形产生电路
250模式决定电路270控制信号产生电路211、212电阻213比较电路214电压源410、430、450 比较电路470电压调整电路 490信号选择电路。
具体实施例方式以下将配合相关图式来说明本发明的实施例。在图式中，相同的标号表示相同或类似的元件或流程步骤。在说明书及权利要求书当中使用了某些词汇来指称特定的元件。所属技术领域的技术人员应可理解，同样的元件可能会用不同的名词来称呼。本说明书及后续的权利要求书并不以名称的差异来作为区分元件的方式，而是以元件在功能上的差异来为区分的基准。在通篇说明书及后续的权利要求书当中所提及的「包含」为一开放式的用语，故应解释成「包含但不限定于」。另外，「耦接」一词包含任何直接及间接的连接手段。因此，若文中描述第一装置耦接于第二装置，则代表第一装置可直接连接(包含通过电性连接、有线传输、无线传输、或光学传输等信号连接方式)于该第二装置，或通过其它装置或连接手段间接的电性或信号连接至该第二装置。在说明书及附图中，各个元件的数量、位置和连接关系等仅为示意性的叙述与绘制，以简化说明。所属技术领域的技术人员应可理解，说明书中各个元件能以一个或多个的元件实施，或者说明书中多个元件的功能也可由同一元件实施，而皆属本发明的涵盖范围。在说明书和附图中，某些信号、元件、电路、流程或操作方法等仅以电压或者电流的方式描述，但所属技术领域的技术人员应可理解，以电压型式和电流形式的实施方式，皆能够藉由适当的转换而达成本发明的功效。若说明书及权利要求书中叙述某些数值(例如，信号的电压值、电流值、占空比等数值)相同时，所属技术领域的技术人员应可理解，因为工艺条件、设计上的误差和设备条件等影响，而造成此些数值于实施时可能略有不同而仍能达成本发明的效果，也应属于本专利的保护范围。图I为升降压式转换器100简化后的电路图。升降压式转换器100包含有开关111、112、113和114，电容130和150，以及电感170。升降压式转换器100可用以将输入电压Vin转换为输出电压Vout后输出至负载Z。开关111、112、113和114可以采用各种二极管、晶体管、主动及/或被动的电子元件所组成的开关、及/或机械式的开关等方式实现。开关111、112、113和114分别依据控制信号SI、S2、S3和S4而呈现导通或未导通的状态。在另一实施例中，开关的导通状态和未导通状态可以仅是相对性的状态。例如，在一实施例中，开关以晶体管实现，相较于开关于导通状态时，当开关于未导通状态时，仅会够导通一相对上较小的电流，并具有相对上较大的阻抗。因此，开关于导通状态或未导通状态时并非一定具有电流或阻抗等限制条件，而可以仅为相对的导通状态和未导通状态。
在本说明书中控制信号SI、S2、S3和S4皆以高态有效(active high)方式表达以简化说明，即控制信号的电平大于一默认值时(以下称控制信号为高电平)，开关将呈现导通状态；而控制信号小于该默认值时(以下称控制信号为低电平)，开关将呈现未导通状态。此外，若无特别说明，本说明书中的其它信号也以高态有效的方式表达以简化说明。在其它实施例中，各个信号能皆以高态有效、低态有效(active low)或分别使用高态有效和低态有效的方式实施。如图I所示，当升降压式转换器100运作时，输入电容130耦接于输入电压Vin，开关111耦接于电容130和电感170之间，开关112耦接于开关111和电容130之间，开关113耦接于电感170和开关112之间，开关114耦接于电感170和电容150之间，电感170耦接于开关111和开关114之间，电容150耦接于开关113和开关114之间，负载Z耦接于电容150的两端以接收输出电压Vout。当控制信号SI为高电平而控制信号S2为低电平，开关111呈现导通状态而开关112呈现未导通状态。此时，将开关113和114依据控制信号S3和S4进行导通状态和未导通状态的切换，则可使升降压式转换器100运作于升压模式，而提供高于输入电压Vin的输出电压Vout。当控制信号S3为低电平而控制信号S4为高电平，开关113呈现未导通状态而开关114呈现导通状态。此时，将开关111和112依据控制信号SI和S2进行导通状态和未导通状态的切换，则可使升降压式转换器100运作于降压模式，而提供低于输入电压Vin的输出电压Vout。当开关111、112、113和114皆依据控制信号S1、S2、S3和S4进行导通状态和未导通状态的切换时，则可使升降压式转换器100运作于升降压模式，而能提供比输入电压低、比输入电压高或与输入电压实质上相同的输出电压。 图2为本发明的实施例之一的控制装置200简化后的功能方框图，以下将以图2搭配图I进一步说明控制装置200的运作方式。如图2所示，当控制装置200运作时，控制装置200会感测升降压式转换器100的输出电压Vout，并且提供控制信号SI、S2、S3和S4给升降压式转换器100，以控制开关111、112、113及114的导通状态和未导通状态。控制装置200包含有反馈信号处理电路210、波形产生电路230、模式决定电路250和控制信号产生电路270。反馈信号处理电路210用以接收升降压式转换器100的输出电压Vout，以产生参考信号Vc。波形产生电路230则用以产生参考信号Vgl和Vg2。模式决定电路250用以判断升降压式转换器100是否需要切换模式，并将对应的控制信号和BB2输出至控制信号产生电路270。控制信号产生电路270用以依据参考信号Vc、Vgl和Vg2，以及依据控制信号BB、BBl和BB2，而产生控制信号SI、S2、S3和S4，用以输出至升降压式转换器100，控制开关111、112、113及/或114的导通状态和未导通状态。在本实施例中，升降压式转换器100的输出电压Vout传送至反馈信号处理电路210。反馈信号处理电路210依据升降压式转换器100的输出电压Vout，产生参考信号Vc。例如，反馈信号处理电路210可产生参考信号Vc = AX Vout+B，其中参数A和B可分别设置为零、适当数值的正数及/或负数。在另一实施例中，反馈信号处理电路210依据升降压式转换器100的输出电压Vout以及升降压式转换器100中的电流信号I，并且采用其它的方式产生一个或多个参考信号Vc。电流信号I可以采用通过电感170的电流、通过开关111、112、113及/或114的电流、或者通过各种元件的电流值的组合。例如，反馈信号处理电路210可产生信号Vc =Σ (41^￥01^+81^0+(，其中参数1^11』11和(可分别设置为零、适当数值的正数及/或负数。在另一实施例中，可将升降压式转换器100的输出电压Vout经过另一信号处理电路(图中未示，可设置于控制装置200的内部或外部)处理后，再传送至反馈信号处理电路210，以产生参考信号Vc。图3为反馈信号处理电路210的一实施例的简化电路图，在图3的实施例中，反馈信号处理电路210包含有电阻211和212、比较电路213和参考电压源214。电阻211和212、比较电路213和参考电压源214可以使用各种主动及/或被动的元件所组成，或者参考电压源214也可直接耦接至所需要的参考电平。例如，比较电路213可以采用差动放大器及/或电阻211和212可以采用晶体管等方式实施。
输出电压Vout经过电阻211和212耦接至地，并将经过电阻211和212分压后的电压传送至比较电路213的一输入端。参考电压源214可提供Vrc的电压，并耦接至比较电路213的另一输入端。因此，本实施例中，比较电路213的输出端可提供参考信号Vc =CX (Vrc-DXVout)，其中参数C和D可分别依设计考虑设置为零、适当数值的正数及/或负数，并对应的设置电阻211和212以及比较电路213。在本实施例中，电阻212和参考电压源214的一端皆耦接至地。在另一实施例中，电阻212和参考电压源214的一端可以分别耦接至相同或不同的预设的电平。在另一实施例中，将一预设的电平(例如，接地端或其它预设的电平)传送至比较电路213的一输入端。而输出电压Vout经过电阻211和212耦接参考电压源214，并将经过电阻211和212分压后的电压传送至比较电路213的另一输入端，以于比较电路213的输出端提供参考信号Vc0波形产生电路230可依据振荡电路所输出的振荡信号或者依据频率信号，配合主动及/或被动的元件所组成的电路，以产生所需要的一个或多个周期性参考信号，参考信号可以设置为具有适当信号值的三角波、锯齿波、弦波或者任何具周期性的信号，并且参考信号的周期、峰间值电压(peak-to-peak voltage)及/或波形等参数可设置为固定或者设置为可调整。在本实施例中，将波形产生电路230所产生的参考信号Vgl和Vg2设置为周期、峰间值电压、及波形等至少有一参数不相同。在另一实施例中，波形产生电路230设置为产生多个具有周期性的参考信号时，该等参考信号可以分别设置为具有相同或不同的周期、峰间值电压及/或波形等参数。模式决定电路250用以判断升降压式转换器100是否需要切换模式，以产生对应的控制信号和BB2至控制信号产生电路270，使控制信号产生电路270会依据控制信号BB、BBl及/或BB2输出对应于适当操作模式的控制信号SI、S2、S3和S4。在一实施例中，模式决定电路250可依据升降压式转换器100的输入电压Vin和输出电压Vout以产生控制信号BB。例如，当(Vout-Vin) < Vrbbl或者(Vin-Vout) < Vrbb2时，模式决定电路250产生对应于升降压模式的控制信号BB，使控制信号产生电路270会依据控制信号BB输出对应于升降压模式的控制信号51、52、53和54。其中，参考电压Vrbbl和Vrbb2可设置为相同或不同的适当数值。例如，当Vrbbl和Vrbb2皆设置为O. I伏特时，则当输入电压Vin和输出电压Vout的差值小于O. I伏特时，模式决定电路250产生对应于升降压模式的控制信号BB (例如，将BB设置为高电平)，使控制信号产生电路270会依据控制信号BB输出对应于升降压模式的控制信号SI、S2、S3和S4。在另一实施例中，模式决定电路250可依据控制信号SI、S2、S3和S4的占空比(duty cycle)，以产生控制信号BBl及/或BB2。占空比代表控制信号SI、S2、S3和S4可使开关呈现导通状态的时间，相较于控制信号S1、S2、S3和S4的一个周期时间的所占比例。因此，占空比的数值小于等于I并且大于等于O。例如，升降压式转换器100操作于升压模式，开关111呈现导通状态而开关112呈 现未导通状态，代表控制信号SI为高电平而控制信号S2为低电平，即控制信号SI的占空比等于1，并且控制信号S2的占空比等于O。因此当控制信号S3的占空比小于默认值Ds3bt时，则模式决定电路250产生对应于升降压模式的控制信号BBl (例如，将BBl设置为高电平)，使控制信号产生电路270会依据控制信号BBl而输出对应于升降压模式的控制信号S1、S2、S3 和 S4。在另一实施例中，升降压式转换器100操作于升压模式时，可依据设计上的考虑，而将控制信号SI的占空比设置为不等于I。例如，将控制信号SI的占空比设置为大于等于
O.99 O例如，在一实施例中，当升降压式转换器100操作于升压模式时，当控制信号SI的占空比大于等于O. 99，并且S3的占空比小于默认值Ds3bt = O. 05时，则将控制信号BBl设置为高电平，使控制信号产生电路270输出对应于升降压模式的控制信号S1、S2、S3和S4。在另一实施例中，升降压式转换器100操作于降压模式，开关113呈现未导通状态而开关114呈现导通状态，代表控制信号S3为低电平而控制信号S4为高电平，即控制信号S3的占空比等于0，并且控制信号S4的占空比等于I。因此当控制信号SI的占空比大于默认值Dslbk时，则模式决定电路250产生对应于升降压模式的控制信号BB2(例如，将BB2设置为高电平)，使控制信号产生电路270会依据控制信号BB2而输出对应于升降压模式的控制信号SI、S2、S3和S4。在另一实施例中，升降压式转换器100操作于降压模式时，可依据设计上的考虑，而将控制信号S3的占空比设置为不等于O。例如，将控制信号SI的占空比设置为小于等于O. 01。例如，在一实施例中，当升降压式转换器100操作于降压模式时，当控制信号S3的占空比小于等于O. 01，并且SI的占空比小于默认值Dslbk = O. 95时，则将控制信号BB2设置为高电平，使控制信号产生电路270输出对应于升降压模式的控制信号S1、S2、S3和S4。在另一实施例中，升降压式转换器100操作于升降压模式时，当控制信号SI的占空比小于默认值Dslbbl时，并且控制信号S3的占空比小于默认值Ds3bbl时，则模式决定电路250产生对应于降压模式的控制信号BBl (例如，将BBl设置为低电平)，使控制信号产生电路270会依据控制信号BBl而输出对应于降压模式的控制信号S1、S2、S3和S4。默认值Dslbbl和默认值Ds3bbl可设置为相同或不同的数值。例如，在一实施例中，当升降压式转换器100操作于升降压模式，当控制信号SI的占空比小于Dslbbl = O. 47，并且S3的占空比小于默认值Ds3bbl = O. 47时，则将控制信号BBl设置为低电平，并使控制信号产生电路270输出对应于降压模式的控制信号S1、S2、S3和S4。在另一实施例中，升降压式转换器100操作于升降压模式时，当控制信号SI的占空比大于默认值Dslbb2时，并且控制信号S3的占空比大于默认值Ds3bb2时，则模式决定电路250产生对应于升压模式的控制信号BB2 (例如，将BB2设置为低电平)，使控制信号产生电路270会依据控制信号BB2而输出对应于升压模式的控制信号S1、S2、S3和S4。默认值Dslbb2和默认值Ds3bb2可设置为相同或不同的数值。例如，在一实施例中，当升降压式转换器100操作于升降压模式，当控制信号SI的占空比大于Dslbb2 = O. 53，并且S3的占空比大于默认值Ds3bb2 = O. 53时，则将控制信号BB2设置为低电平，并使控制信号产生电路270输出对应于升压模式的控制信号SI、S2、S3和S4。在另一实施例中，模式决定电路250可以产生控制信号及其它判断是 否切换模式的控制信号的一个或多个，使控制信号产生电路270会依据控制信号BB2输出对应于升降压模式的控制信号SI、S2、S3和S4。在本实施例中，当控制信号及/或BB2为高电平时，控制信号产生电路270应输出对应于升降压模式的控制信号SI、S2、S3和S4。在另一实施例中，可分别设置控制信号及/或BB2为高电平或低电平时，控制信号产生电路270应输出对应于升压模式、降压模式或升降压模式的控制信号SI、S2、S3和S4。图4为控制信号产生电路270的一实施例的简化电路图，控制信号产生电路270包含有比较电路410、430和450、电压调整电路470、以及信号选择电路490。控制信号产生电路270用以依据参考信号Vc、Vgl和Vg2，以及依据控制信号BB、BBl及/或BB2，而产生控制信号S1、S2、S3和S4。比较电路410用以接收反馈信号处理电路210所提供的参考信号Vc及波形产生电路230所提供的参考信号Vgl，当参考信号Vc大于参考信号Vgl时，比较电路410产生高电平的控制信号Tl及低电平的控制信号T2。当参考信号Vc小于参考信号Vgl时，比较电路410产生低电平的控制信号Tl及高电平的控制信号T2。在另一实施例中，当参考信号Vc大于参考信号Vgl时，比较电路410设置为产生低电平的控制信号Tl及高电平的控制信号T2。当参考信号Vc小于参考信号Vgl时，产生高电平的控制信号TI及低电平的控制信号T2。此外，在比较电路430和450中也可以采用此种方式产生控制信号T3至T8。比较电路410、430和450可以采用脉冲宽度调变器(pulsewidth modulator)、放大器及/或其它由主动或被动元件所组成的比较电路。电压调整电路470接收反馈信号处理电路210所提供的参考信号Vc，并输出参考信号Vcl = Vc+Vsh，在本实施例中，将参考信号Vc和Vcl之间的差值Vsh设置为大于参考信号Vc的峰间值电压的一个负电压。在另一实施例中，Vsh可设置为零电平、适当数值的正电压或负电压。电压调整电路470可以采用电压源、电流源搭配主动及/或被动元件、及/或其它由主动元件及/或被动元件所组成的电路，以提供所需的参考信号Vcl。比较电路430用以接收电压调整电路470所提供的参考信号Vcl及波形产生电路230所提供的参考信号Vgl，当参考信号Vcl大于参考信号Vgl时，产生高电平的控制信号T3及低电平的控制信号T4。当参考信号Vcl小于参考信号Vgl时，产生低电平的控制信号T3及高电平的控制信号Τ4。比较电路450用以接收反馈信号处理电路210所提供的参考信号Vc及波形产生电路230所提供的参考信号Vg2，当参考信号Vc大于参考信号Vg2时，产生高电平的控制信号T5及低电平的控制信号T6，以及高电平的控制信号T7及低电平的控制信号T8。当参考信号Vc小于参考信号Vgl时,产生低电平的控制信号T5及高电平的控制信号T6,以及低电平的控制信号T7及高电平的控制信号T8。此外，比较电路410所提供的控制信号T5和T7具有实质上相同的占空比，控制信号T6和T8的具有实质上相同的占空比。信号选择电路490可依据控制信号BB、BBl及/或BB2，而将控制信号Tl、T2、T3及T4分别输出为控制信号S1、S2、S3和S4，或者将控制信号T5、T6、T7及Τ8分别输出为控制信号S1、S2、S3和S4。在本实施例中，当控制信号及/或BB2显示为升压模式或降压模式时，信号选择电路490将控制信号T1、T2、T3及T4分别输出为控制信号S1、S2、S3和S4。而当控制信号及/或BB2显示应操作于升降压模式时，信号选择电路490将 控制信号T5、T6、T7及T8分别输出为控制信号SI、S2、S3和S4。在另一实施例中，信号选择电路490针对控制信号BB、BBl及/或BB2显示为升压模式、降压模式或升降压模式时，分别将控制信号T1、T2、T3及Τ4或者控制信号Τ5、Τ6、Τ7及Τ8输出为控制信号S1、S2、S3和S4。在另一实施例中，信号选择电路490设置于控制装置200的外部，由控制装置200将控制信号Tl至T8以及控制信号及/或BB2输出至信号选择电路490后，再由信号选择电路490将适当的控制信号SI至S4输出至升降压转换器100。在另一实施例中，模式决定电路250及信号选择电路490皆设置于控制装置200的外部，控制装置200将控制信号Tl至T8以输出至模式决定电路250及信号选择电路490后，模式决定电路250将控制信号BB、BBl及/或BB2传送至信号选择电路490，信号选择电路490针对控制信号BB、BBl及/或BB2显示为升压模式、降压模式或升降压模式，而将控制信号T1、T2、Τ3及Τ4或者控制信号Τ5、Τ6、Τ7及Τ8输出为控制信号SI、S2、S3和S4。在上述实施例中，可藉由设置参考信号Vc、Vcl、Vgl、Vg2及/或相关的电路，而适当的设置控制信号Tl至T4的占空比以及控制信号T5至T8的占空比，使升降压式转换器100切换模式时，能够降低输出电压Vout的纹波。例如，在一实施例中，当升降压式转换器100操作于升压模式，当控制信号SI的占空比大于等于O. 99，并且S3的占空比小于等于默认值Ds3bt = O. 05时，则将控制信号BBl设置为高电平。并且当S3的占空比等于O. 05时，将比较电路450设置为产生占空比等于
O.513的控制信号T5及T7，并使控制信号产生电路270将控制信号T5至T7输出为控制信号SI至S4，以使升降压式转换器100操作于升降压模式。在另一实施例中，当升降压式转换器100操作于降压模式，当控制信号S3的占空比小于等于O. 01，并且SI的占空比大于等于默认值Dslbk = O. 95时，则将控制信号BB2设置为高电平。并且当SI的占空比等于O. 95时，将比较电路450设置为产生占空比等于
O.487的控制信号T5及T7，并使控制信号产生电路270将控制信号T5至T7输出为控制信号SI至S4，以使升降压式转换器100操作于升降压模式。以下将以图4搭配图5至图8的简化后的波形图，来进一步说明控制信号产生电路270的运作方式。
在图5的波形图中，参考信号Vc介于参考信号Vgl的最大值和最小值之间，参考信号Vcl总是小于参考信号Vgl，并且控制信号及/或BB2显示未进入升降压模式。此时，比较电路410产生周期性的控制信号Tl和T2，并且比较电路430产生低电平的控制信号T3及高电平的控制信号T4。信号选择电路490依据控制信号BB、BBl及/或BB2，而将控制信号Tl、T2、T3及T4输出为控制信号SI、S2、S3和S4,使升降压转换器100操作于降压模式中。 在图6的波形图中，参考信号Vc总是大于参考信号Vgl，参考信号VcI介于参考信号Vgl的最大值和最小值之间，并且控制信号BB、BBl及/或BB2显示未进入升降压模式。此时，比较电路410产生高电平的控制信号Tl及低电平的控制信号T2，并且比较电路430产生周期性的控制信号T3和T4。信号选择电路490依据控制信号BB、BBl及/或BB2，而将控制信号Tl、T2、T3及T4输出为控制信号SI、S2、S3和S4,使升降压转换器100操作于升压模式中。在图7的波形图中，参考信号Vc介于参考信号Vgl的最大值和最小值之间，参考 信号Vcl总是小于参考信号Vgl，但此时控制信号及/或BB2显示应操作于升降压模式。在图8的波形图中，参考信号Vc总是大于参考信号Vgl，参考信号Vcl介于参考信号Vgl的最大值和最小值之间，但此时控制信号及/或BB2显示应操作于升降压模式。此外，在图7和图8中，参考信号Vc介于参考信号Vg2的最大值和最小值之间，比较电路450依据参考信号Vc和Vg2的关系，产生周期性的控制信号T5、T6、T7和T8，并且将控制信号T5和T7的占空比设置为相同，控制信号T6和T8的占空比设置为相同。此时，信号选择电路490依据控制信号及/或BB2，而将控制信号T5、T6、T7及Τ8输出为控制信号SI、S2、S3和S4，使升降压转换器100操作于升降压模式。在上述实施例中，可藉由设置参考信号Vc、VcU Vgl及/或Vg2，及/或藉由设置控制信号BB、BBl及/或BB2中的参数(例如，参考电压Vrbbl和Vrbb2等参数)，使控制信号产生电路270能够输出适当的控制信号SI、S2、S3和S4,以让升降压转换器100操作于升压模式、降压模式或升降压模式。在另一实施例中，升降压转换器100仅操作于升压模式、降压模式及升降压模式中的任二模式，仍也可藉由设置上述参考信号及/或控制信号，使控制信号产生电路270能够输出适当的控制信号SI、S2、S3和S4，以让升降压转换器100操作于适当的模式。在另一实施例中，反馈信号处理电路210和波形产生电路230可进行组合和变化。例如，在反馈信号处理电路210中将输出电压Vout与周期性的信号进行运算，以产生具有周期性波形的参考信号Vc。而参考信号Vgl和Vg2则可分别设置为相同或不同的电压值(例如，接地端或其它预设的电压值)。将参考信号Vc、Vgl和Vg2以及控制信号和BB2传送至控制信号产生电路270后，使控制信号产生电路270能够输出适当的控制信号SI、S2、S3和S4，以让升降压转换器100操作于适当的模式。由于控制信号SI和S2同时仅会导通开关111和112的其中之一,而控制信号S3和S4同时仅会导通开关113和114的其中之一。因此，在另一实施例中，控制装置200仅产生两个控制信号SI和S3，或者仅提供控制信号SI和S3至升降压转换器100，并且使用控制信号SI控制开关111和112，使开关111和112同时间仅会导通其中之一，使用控制信号S3控制开关113和114,使开关113和114同时间仅会导通其中之一。在另一实施例中，控制装置200仅产生控制信号SI和S2的其中之一以及控制信号S3和S4的其中之一，或者仅将控制信号SI和S2的其中之一以及控制信号S3和S4的其中之一提供至升降压转换器100。在另一实施例中，可将反馈信号处理电路210、波形产生电路230、模式决定电路250及/或信号选择电路490设置于控制装置200的外部，并适当 的改变信号的耦接方式，以使用控制信号SI、S2、S3和S4控制升降压转换器100，让升降压转换器100操作于适当的模式中。上述的实施例中，控制装置200于升压模式或降压模式时采用参考信号Vc和Vgl产生控制信号SI至S4，并且于升降压模式采用参考信号Vc和Vg2产生控制信号SI至S4。藉由适当的设置参考信号Vc、Vgl、Vg2及/或相关的电路，当升降压式转换器100由升压模式及/或降压模式转换至升降压模式时，可降低升降压式转换器100的输出电压Vout的纹波。在上述的实施例中，控制装置200可采用输入电压与输出电压的差值是否在预设的范围内，以判断是否应该将升降压式转换器100切换至另一模式运作。因此，可藉由设置差值的预设范围来改变升降压式转换器100切换模式的时机，使控制装置200在设计上非常具有弹性。在上述的实施例中，控制装置200可采用控制信号31、52、53及/或54的占空比来判断是否应该将升降压式转换器100切换至另一模式运作。因此，可以降低以输入电压及/或输出电压作为切换模式的判断条件时，因电压值的浮动所造成的判断错误，而能降低升降压式转换器100的输出电压Vout的纹波。以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化、修饰与组合，皆属本发明的涵盖范围。
权利要求
1.一种控制装置，包含有 一信号产生电路，用以依据一升降压转换器的一输出电压产生一第一、一第二、一第三和一第四控制信号，以分别控制该升降压转换器的一第一、一第二、一第三和一第四开关；以及 一模式决定电路，当该第一控制信号的占空比大于一第一默认值，且该第三控制信号的占空比小于一第二默认值时，用以设置该信号产生电路，使该信号产生电路所产生的该第一控制信号和该第三控制信号具有相同占空比，并且该第二控制信号和该第四控制信号具有相同的占空比； 其中，该第一控制信号与该第二控制信号不会同时导通该第一开关与该第二开关，并且该第三控制信号与该第四控制信号不会同时导通该第三开关与该第四开关。
2.如权利要求I所述的控制装置，其中该第一默认值大于等于O.95，而该第二默认值小于等于O. 01。
3.如权利要求I或2所述的控制装置，其中当该第一控制信号的占空比大于一第三默认值，且该第三控制信号的占空比大于一第四默认值时，该模式决定电路设置该信号产生电路，使该信号产生电路所产生的该第一控制信号会导通该第一开关、该第二控制信号不会导通该第二开关、以及该第三控制信号与该第四控制信号会周期性的导通该第三开关与该第四开关。
4.如权利要求3所述的控制装置，其中该第三默认值和该第四默认值皆大于等于O. 53。
5.如权利要求3所述的控制装置，其中该第三默认值与该第四默认值设置为相等。
6.如权利要求I所述的控制装置，其中该第一默认值大于等于O.99，而该第二默认值小于等于O. 05。
7.如权利要求I或6所述的控制装置，其中当该第一控制信号的占空比小于一第五默认值，且该第三控制信号的占空比小于一第六默认值时，该模式决定电路设置该信号产生电路，使该信号产生电路所产生的该第三控制信号不会导通该第三开关、该第四控制信号会导通该第四开关、以及该第一控制信号与该第二控制信号会周期性的导通该一第开关与该第二开关。
8.如权利要求7所述的控制装置，其中该第五默认值小于等于O.47，而该第六默认值小于等于O. 47。
9.如权利要求7所述的控制装置，其中该第五默认值与该第六默认值设置为相等。
10.一种控制装置，包含有 一第一比较电路，用以依据一第一周期性信号和依据一升降压转换器的一输出电压所产生的一第一反馈信号，产生一第一控制信号和一第二控制信号，以分别控制该升降压转换器的一第一开关和一第二开关； 一第二比较电路，用以依据一第二周期性信号和依据该输出电压所产生的一第二反馈信号，产生一第三控制信号和一第四控制信号，以分别控制该升降压转换器的一第三和一第四开关；以及 一第三比较电路，用以依据一第三周期性信号和依据该输出电压所产生的一第三反馈信号，产生一第五、一第六、一第七和一第八控制信号，以分别控制该升降压转换器的该第一、该第二、该第三和该第四开关； 其中，该第一控制信号与该第二控制信号不会同时导通该第一开关与该第二开关，第三控制信号与该第四控制信号不会同时导通该第三开关与该第四开关，该第五控制信号的占空比与该第七控制信号的占空比相同，该第六控制信号的占空比与该第八控制信号的占空比相同，该第五控制信号与该第六控制信号不会同时导通该第一开关与该第二开关，以及该第七控制信号与该第八控制信号不会同时导通该第三开关与该第四开关。
11.如权利要求10所述的控制装置，另包含 一信号选择电路，用以选择使该控制装置输出该第一、该第二、该第三及该第四控制信号，或者输出该第五、该第六、该第七及该第八控制信号，以控制该第一、该第二、该第三和该第四开关。
12.如权利要求10所述的控制装置，其中该第一、该第二、该第三、该第四、第五、该第六、该第七及该第八控制信号经由一信号选择电路而输出至该升降压转换器，该信号选择电路选择输出该第一、该第二、该第三及该第四控制信号，或者选择输出该第五、该第六、该第七及该第八控制信号，以控制该第一、该第二、该第三和该第四开关。
13.如权利要求11或12所述的控制装置，另包含 一第一模式决定电路，当该第一控制信号的占空比大于一第一默认值，且该第三控制信号的占空比小于一第二默认值时，用以设置该信号选择电路，使该控制装置以该第五、该第六、该第七及该第八控制信号控制该第一、该第二、该第三和该第四开关。
14.如权利要求13所述的控制装置，其中当该第一控制信号的占空比大于一第三默认值，且该第三控制信号的占空比大于一第四默认值时，该第一模式决定电路设置该信号选择电路，使该控制装置以该第一、该第二、该第三及该第四控制信号控制该第一、该第二、该第三和该第四开关。
15.如权利要求13所述的控制装置，其中当该第一控制信号的占空比小于一第五默认值，且该第三控制信号的占空比小于一第六默认值时，该第一模式决定电路设置该信号选择电路，使该控制装置以该第一、该第二、该第三及该第四控制信号控制该第一、该第二、该第三和该第四开关。
16.如权利要求11或12所述的控制装置，另包含 一第二模式决定电路，当该升降压式转换器的一输入电压与该输出电压的差值位于一预设的范围内时，用以设置该信号选择电路，使该控制装置以该第五、该第六、该第七及该第八控制信号控制该第一、该第二、该第三和该第四开关。
17.如权利要求10所述的控制装置，其中该第一周期信号与该第二周期信号相同，并且该第一周期信号与该第三周期信号不相同。
18.如权利要求10或17所述的控制装置，其中该第一反馈信号与该第二反馈信号的一信号差值大于该第一反馈信号的峰间值电压及/或该第二反馈信号的峰间值电压。
19.如权利要求10所述的控制装置，其中该第一反馈信号与该第二反馈信号相同，并且该第一反馈信号与该第三反馈信号不相同。
20.如权利要求10或19所述的控制装置，其中该第一周期信号与该第二周期信号的一信号差值大于该第一周期信号的峰间值电压及/或该第二周期信号的峰间值电压。
21.一种控制装置，包含有一信号产生电路，用以依据一升降压转换器的一输出电压产生一第一控制信号，以控制该升降压转换器的一第一开关和一第二开关、以及产生一第二控制信号，以控制该升降压转换器的一第三开关和一第四开关；以及 一模式决定电路，当该第一控制信号的占空比大于一第一默认值，且该第二控制信号的占空比小于一第二默认值时，用以设置该信号产生电路，使该信号产生电路所产生的该第一控制信号和该第二控制信号具有相同的占空比； 其中，该第一控制信号不会同时导通该第一开关与该第二开关，并且该第二控制信号不会同时导通该第三开关与该第四开关。
22.如权利要求21所述的控制装置，其中当该第一控制信号的占空比大于一第三默认值，且该第二控制信号的占空比大于一第四默认值时，该模式决定电路设置该信号产生电路，使该信号产生电路所产生的该第一控制信号会导通该第一开关并且不会导通该第二开关、以及该第二控制信号会周期性的导通该第三开关与该第四开关。
23.如权利要求21所述的控制装置，其中当该第一控制信号的占空比小于一第五默认 值，且该第二控制信号的占空比小于一第六默认值时，该模式决定电路设置该信号产生电路，使该信号产生电路所产生的该第二控制信号不会导通该第三开关并且会导通该第四开关、以及该第一控制信号会周期性导通该一第开关与该第二开关。
24.一种控制装置，包含有 一第一比较电路，用以依据一第一周期性信号和依据一升降压转换器的一输出电压所产生的一第一反馈信号产生一第一控制信号，以控制该升降压转换器的一第一开关和一第~■开关; 一第二比较电路，用以依据一第二周期性信号和依据该输出电压所产生的一第二反馈信号产生一第二控制信号，以控制该升降压转换器的一第三和一第四开关；以及 一第三比较电路，用以依据一第三周期性信号和依据该输出电压所产生的一第三反馈信号，产生一第三控制信号，以控制该升降压转换器的该第一开关和该第二开关、以及产生一第四制信号，以控制该升降压转换器的该第三开关和该第四开关； 其中，该第一控制信号不会同时导通该第一开关与该第二开关，第二控制信号不会同时导通该第三开关与该第四开关，该第三控制信号不会同时导通该第一开关与该第二开关，以及该第四控制信号不会同时导通该第三开关与该第四开关。
25.如权利要求24所述的控制装置，另包含 一信号选择电路，用以选择输出该第一控制信号及该第二控制信号，或者输出该第三控制信号及该第四控制信号，以控制该第一、该第二、该第三和该第四开关。
26.如权利要求24所述的控制装置，其中该第一、该第二、该第三及该第四控制信号经由一信号选择电路而输出至该升降压转换器，该信号选择电路选择输出该第一控制信号及该第二控制信号，或者选择输出该第三控制信号及该第四控制信号，以控制该第一、该第二、该第三和该第四开关。
27.如权利要求25或26所述的控制装置，另包含 一第一模式决定电路，当该第一控制信号的占空比大于一第一默认值，且该第二控制信号的占空比小于一第二默认值时，用以设置该信号选择电路，使该控制装置以该第三控制信号和该第四控制信号控制该第一、该第二、该第三和该第四开关。
28.如权利要求27所述的控制装置，其中当该第一控制信号的占空比大于一第三默认值，且该第二控制信号的占空比大于一第四默认值时，该第一模式决定电路设置该信号选择电路，使该控制装置以该第一控制信号及该第二控制信号控制该第一、该第二、该第三和该第四开关。
29.如权利要求27所述的控制装置，其中当该第一控制信号的占空比小于一第五默认值，且该第二控制信号的占空比小于一第六默认值时，该第一模式决定电路设置该信号选择电路，使该控制装置以该第一控制信号及该第二控制信号控制该第一、该第二、该第三和该第四开关。
30.如权利要求25或26所述的控制装置，另包含 一第二模式决定电路，当该升降压式转换器的一输入电压与该输出电压的差值位于一预设的范围内时，用以设置该信号选择电路，使该控制装置以该第三控制信号及该第四控 制信号控制该第一、该第二、该第三和该第四开关。
31.如权利要求24所述的控制装置，其中该第一周期信号与该第二周期信号相同，并且该第一周期信号与该第三周期信号不相同。
32.如权利要求24或31所述的控制装置，其中该第一反馈信号与该第二反馈信号的一信号差值大于该第一反馈信号的峰间值电压及/或该第二反馈信号的峰间值电压。
33.如权利要求24所述的控制装置，其中该第一反馈信号与该第二反馈信号相同，并且该第一反馈信号与该第三反馈信号不相同。
34.如权利要求24或33所述的控制装置，其中该第一周期信号与该第二周期信号的一信号差值大于该第一周期信号的峰间值电压及/或该第二周期信号的峰间值电压。
全文摘要
本发明提出的控制装置的实施例之一，包含有信号产生电路和模式决定电路。信号产生电路用以依据升降压转换器的输出电压产生第一和第二控制信号。第一控制信号用以控制升降压转换器的第一开关和第二开关，使第一开关与第二开关不会同时导通。第二控制信号用以控制升降压转换器的第三开关和第四开关，使第三开关与第四开关不会同时导通。当第一控制信号的占空比大于第一默认值，且第二控制信号的占空比小于第二默认值时，模式决定电路设置信号产生电路，使信号产生电路所产生的第一控制信号与第二控制信号具有实质上相同占空比。
文档编号H02M1/14GK102761253SQ20111010385
公开日2012年10月31日 申请日期2011年4月25日 优先权日2011年4月25日
发明者刘国基, 陈文玮 申请人:立锜科技股份有限公司