[發明專利]雙固定時間的升降壓切換式電源電路及其控制電路與方法

有效

• 申請號: 201610037181.4
• 申請日: 2016-01-20
• 公開（公告）號: CN106992679B
• 公開（公告）日: 2020-05-01
• 發明（設計）人: 鄭閎彧
• 申請（專利權）人: 立锜科技股份有限公司
• 主分類號: H02M3/158
• 分類號: H02M3/158
• 代理公司: 中原信達知識產權代理有限責任公司 11219
• 代理人: 張一軍;姜勁

本發明提出一種雙固定時間的升降壓切換式電源電路、及其控制電路與方法。該雙固定時間升降壓切換式電源電路包含：一降壓電路，包含：一電感，具有第一端與第二端；一降壓電路的第一功率開關，其一端與該電感的第一端耦接，其另一端與一輸入電壓耦接；以及一降壓電路的功率元件，其一端與該電感的第一端耦接，其另一端接地；一升壓電路，包含：該電感；一升壓電路的第一功率開關，其一端與該電感的第二端耦接，其另一端接地；以及一升壓電路的功率元件，其一端與該電感的第二端耦接，其另一端與一輸出電壓耦接；以及一控制電路。

技術領域

本發明涉及一種雙固定時間(dual constant time)的升降壓切換式電源電路，特別是指一種需要產生兩組固定時間的電流控制式(current mode)或電壓控制式(voltagemode)升降壓切換式電源電路。本發明也涉及控制升降壓切換式電源電路的控制電路與方法。

背景技術

請參閱圖1A，美國專利US 6166527中揭露一種控制升降壓切換式電源電路的方法。升降壓切換式電源電路包含電感L、四個功率開關A,B,C,D，以及控制電路20。控制電路20控制四個功率開關A,B,C,D的切換，以將輸入電壓Vin轉換為輸出電壓Vout，其中輸入電壓Vin可能高于或低于輸出電壓Vout，因此電源電路可能需要進行降壓或升壓轉換。控制電路20中，誤差放大器22將反饋訊號FB(表示輸出電壓Vout的信息)與參考電壓Vref比較，產生誤差放大訊號Vea。PWM(脈寬調變)比較器24,25分別將該誤差放大訊號Vea與電壓波形VX和VY比較，而邏輯電路29根據PWM比較器24,25的比較結果，產生開關控制訊號VA,VB,VC,VD，分別控制功率開關A,B,C,D。

誤差放大訊號Vea、電壓波形VX和VY、開關控制訊號VA,VB,VC,VD的關系如圖1B所示，當誤差放大訊號Vea落在電壓V1與V2之間時，電源電路進行純降壓轉換，當誤差放大訊號Vea落在電壓V2與V3之間時，電源電路進行升降壓轉換，當誤差放大訊號Vea落在電壓V3與V4之間時，電源電路進行純升壓轉換。在純降壓轉換模式時功率開關C保持斷路而功率開關D保持導通，在純升壓轉換模式時功率開關A保持導通而功率開關B保持斷路。在升降壓轉換模式時，如圖所示，根據誤差放大訊號Vea與電壓波形VX的相對關系而產生開關控制訊號VA,VB，并根據誤差放大訊號Vea與電壓波形VY的相對關系而產生開關控制訊號VC,VD，換言之電源電路進行升壓(開關C,D動作)與降壓(開關A,B動作)的混合操作。

上述現有技術的特征為，含有純升壓轉換模式、純降壓轉換模式，以及升降壓轉換模式，并且必須含有升降壓轉換區段，即V2必須小于V3，否則會造成系統不穩定。而在升降壓轉換模式時，任一周期內四個開關都會切換，而造成切換損失(switching loss)，使得能量耗損增加。這兩個特征的沖突為此現有技術的主要缺點。

圖2A顯示另一現有技術美國專利US 7176667的架構，該發明申請中利用誤差放大器22產生兩組誤差放大訊號Vea1與Vea2，擇一輸入PWM比較器24與電壓波形OSC比較。此外，電路中另設置一個固定脈寬產生電路26，邏輯電路29根據PWM比較器24的輸出與固定脈寬產生電路26的輸出，產生開關控制訊號VA,VB,VC,VD，分別控制功率開關A,B,C,D。

請參閱圖2B，美國專利US 7176667中分為四個轉換模式，除了純降壓轉換模式M1和純升壓轉換模式M4外，在兩者之間另設有中介降壓轉換模式M2和中介升壓轉換模式M3，在中介降壓轉換模式M2中開關控制訊號VA,VB跟隨PWM比較器24的輸出而開關控制訊號VC,VD為固定脈寬，在中介降壓轉換模式M3中開關控制訊號VC,VD跟隨PWM比較器24的輸出而開關控制訊號VA,VB為固定脈寬。

上述現有技術的缺點是，四個轉換模式的控制機制較為復雜，需要另設置固定脈寬產生電路26和其他電路元件，且兩個中介轉換模式(M2和M3)表示電路操作在此區間的機會增加，而中介轉換模式中四個功率開關都動作，增加切換損失與能量耗損。