多模式电源转换器专利检索-升压转换器开关控制器电子零件及设备专利检索查询-专利查询网

多模式电源转换器

阅读：932发布：2020-05-11

专利汇可以提供多模式电源转换器专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且一种多模式电源转换器包括：储能元件、第一开关、第二开关、第三开关、第四开关、模式控制装置及控制装置。其中模式控制装置耦接输入电压，并依据第一电压及第二电压，判断输入电压所在的电压范围并输出分别对应于直通模式、降压模式、升压模式的第一至第三模式信号。控制装置依据第一至第三模式信号输出第一至第四控制信号，以分别控制第一至第四开关，使多模式电源转换器分别运行于直通模式、降压模式或升压模式。其中，于该直通模式中，第一、三开关为完全导通，而第二、四开关为完全关闭。，下面是多模式电源转换器专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种多模式电源转换器，包括：
一储能元件，具有一第一端与一第二端；
一第一开关，耦接一输入电压与该第一端；
一第二开关，耦接该第一端与一参考节点；
一第三开关，耦接该第二端与一输出节点；
一第四开关，耦接该第二端与该参考节点；
一模式控制装置，耦接该输入电压，并依据一第一电压及一第二电压，判断该输入电压所在的电压范围，该模式控制装置依据判断结果而输出分别对应于一直通模式、一降压模式、一升压模式的一第一模式信号、一第二模式信号、一第三模式信号，该第一电压大于该多模式电源转换器的一额定输出电压，该第二电压小于该额定输出电压；以及一控制装置耦接该模式控制装置与该第一开关、该第二开关、该第三开关、该第四开关，且依据该第一模式信号、该第二模式信号、该第三模式信号输出一第一控制信号、一第二控制信号、一第三控制信号、一第四控制信号，以分别控制该第一开关、该第二开关、该第三开关、该第四开关进行交替导通/关闭、或是完全导通/关闭，使该多模式电源转换器分别运行于该直通模式、该降压模式或该升压模式；
其中，于该直通模式中，该第一开关、该第三开关为完全导通，而该第二开关、该第四开关为完全关闭。
2.如权利要求1所述的多模式电源转换器，其中当该输入电压大于该第一电压时该模式控制装置输出该第二模式信号，当该输入电压小于该第二电压时该模式控制装置输出该第三模式信号，当该输入电压不大于该第一电压且不小于该第二电压时该模式控制装置输出该第一模式信号。
3.如权利要求2所述的多模式电源转换器，当该多模式电源转换器运行于该降压模式时，该控制装置依据该第二模式信号输出该第一控制信号、该第二控制信号、该第三控制信号、第四控制信号，使得该第一开关与该第二开关进行导通和关闭的交替操作、该第三开关完全导通及该第四开关完全关闭。
4.如权利要求2所述的多模式电源转换器，当该多模式电源转换器运行于该升压模式时，该控制装置依据该第三模式信号输出该第一控制信号、该第二控制信号、该第三控制信号、该第四控制信号，使得该第一开关完全导通、该第二开关完全关闭、该第三开关完全关闭及该第四开关进行导通和关闭的交替操作，其中该第三开关为具有一二极管的金属氧化物半导体场效晶体管，该第三开关通过该二极管而运行于同步整流模式。
5.如权利要求1所述的多模式电源转换器，其中该第一开关及该第三开关为P型金属氧化物半导体场效晶体管的导通元件。
6.如权利要求1所述的多模式电源转换器，其中该第二开关及该第四开关为N型金属氧化物半导体场效晶体管的导通元件。
7.一种多模式电源转换器，包括：
一储能元件，具有一第一端与一第二端；
一第一开关，耦接一输入电压与该第一端；
一第二开关，耦接该第一端与一参考节点；
一第三开关，耦接该第二端与该参考节点；
一整流二极管，耦接该第二端与一输出节点；
一模式控制装置，耦接该输入电压，并依据一第一电压及一第二电压，判断该输入电压所在的电压范围，该模式控制装置依据判断结果而输出分别对应于一直通模式、一降压模式、一升压模式的一第一模式信号、一第二模式信号、一第三模式信号，该第一电压大于该多模式电源转换器的一额定输出电压，该第二电压小于该额定输出电压；以及一控制装置耦接该模式控制装置与该第一开关、该第二开关、该第三开关，且依据该第一模式信号、该第二模式信号、该第三模式信号输出一第一控制信号、一第二控制信号、一第三控制信号，以分别控制该第一开关、该第二开关、该第三开关进行交替导通/关闭、或是完全导通/关闭，使该多模式电源转换器分别运行于该直通模式、该降压模式或该升压模式；
其中，于该直通模式中，该第一开关为完全导通，而该第二开关、该第三开关为完全关闭。

说明书全文

多模式电源转换器

技术领域

[0001] 本发明涉及一种电源转换器，且特别涉及具有多模式的电源转换器。

背景技术

[0002] 目前电子产品或信息产品多以直流电源作为输入源，通常会采用具有升降压功能的电源转换器(如：升降压电源转换器)的架构作为供应电源的装置。具有升降压功能的电源转换器的优势在于，可将大范围变动的输入直流电源转换成额定的输出电源；因此，即便是在不稳定的输入源的情况下，亦可以提供稳定的额定输出电源给电子产品，使得电子产品得到稳定工作所需的电力。具升降压功能的电源转换器的设计可应用于具有通用串行总线(USB)的电源适配器(Power Adapter)等。

[0003] 在目前的电源转换器的设计上，通常可操作于升压模式(Boost Mode)及降压模式(Buck Mode)。当输入电压大于输出电压时，电源转换器启动降压模式；反之，当输入电压小于输出电压时，电源转换器进入升压模式。然而，当电源转换器接收的输入电压过于接近或等于输出电压时，会使得电源转换器的控制装置在升压模式及降压模式之间进行不断的切换，以维持稳定的输出电压。然而，电源转换器在升压模式及降压模式切换过程中产生明显的切换损耗，使得电源转换器的工作效率大幅降低。除此之外，因为电源转换器的两种模式的切换，亦会造成升降压电源转换器内的开关切换损失(Switching Loss)提高。再者，为了满足对升压模式及降压模式进行切换，电源转换器中的控制装置(如：中央处理单元、处理器及微处理器等)需要不断地改变输出的控制信号，使得控制装置的操作温度升高而导致损坏。

发明内容

[0004] 有鉴于此，本发明提出一种具有直通模式的多模式电源转换器，当该多模式电源转换器接收的输入电压过于接近或等于输出电压的情况发生时，电源转换器会执行直通模式。借此，解决上述的问题。

[0005] 一种多模式电源转换器包括：储能元件、第一开关、第二开关、第三开关、第四开关、模式控制装置及控制装置。储能元件具有第一端与第二端。第一开关耦接输入电压与第一端。第二开关耦接第一端与参考节点。第三开关耦接第二端与输出节点。第四开关耦接第二端与参考节点。其中，模式控制装置耦接输入电压，并依据第一电压及第二电压，判断输入电压所在的电压范围。模式控制装置依据判断结果而输出分别对应于直通模式、降压模式、升压模式的第一至第三模式信号。第一电压值大于多模式电源转换器的额定输出电压，第二电压小于额定输出电压。控制装置耦接模式控制装置与第一至第四开关，且依据第一至第三模式信号输出第一至第四控制信号，以分别控制第一至第四开关进行交替导通/关闭、或是完全导通/关闭，使多模式电源转换器分别运行于直通模式、降压模式或升压模式。于直通模式中，第一、三开关为完全导通，而第二、四开关为完全关闭。
附图说明

[0006] 图1是根据开关控制的现有方法所示出的电源转换器的电路图。

[0007] 图2所示为根据本发明的一实施例的电源转换器的电路图。

[0008] 图3所示为根据本发明的其他一些实施例的电源转换器的电路图。

[0009] 图4所示为根据本发明的一实施例的电源转换器的波形图。

[0010] 图5所示为根据本发明的其他实施例的电源转换器的波形图。

[0011] 图6所示根据本发明的一实施例的多模式电源转换器的方法步骤图。

[0012] 附图标记说明：

[0013] 100：电源转换器

[0014] 122～124：开关

[0015] 140：储能元件

[0016] 162、164：开关

[0017] 170：分压电路

[0018] 172、174：电阻

[0019] 180：比较装置

[0020] 200：多模式电源转换器

[0021] 222：第一开关

[0022] 224：第二开关

[0023] 240：储能元件

[0024] 242：第一端

[0025] 244：第二端

[0026] 262：第三开关

[0027] 262a：寄生二极管

[0028] 264：第四开关

[0029] 266：整流元件

[0030] 268：第三开关

[0031] 280：模式控制装置

[0032] 282：比较装置

[0033] 284：参考电压电路

[0034] 290：控制装置

[0035] 500：直流电压源

[0036] 600：负载

[0037] Vin：输入电压

[0038] Vout：输出电压

[0039] VFB：电压反馈信号

[0040] S0：模式信号

[0041] S1～S4：第一至第四控制信号

[0042] S5：第五控制信号

[0043] Vref1：第一电压

[0044] Vref2：第二电压

[0045] N：输出节点

[0046] 300：方法

[0047] 310～366：步骤

具体实施方式

[0048] 参考附图来描述本发明，其中在所有附图中使用相同的附图标记来表示相似或等效的元件。附图不是按比例绘制的，而是仅用于说明本发明。本发明的几个形态如下描述，并参考示例应用作为说明。应该理解的是，阐述了许多具体细节、关系和方法以提供对本发明的全面了解。然而，相关领域的普通技术人员将容易认识到，本发明可以被实行即便在没有一个或多个具体细节的情况下或没有利用其他方法来实施本发明。在其他情况下，未详细示出现有的结构或操作以避免模糊本发明。本发明不受所示的行为或事件的顺序所限制，因为一些行为可能以不同的顺序发生和/或与其他行为或事件同时发生。此外，并非所有说明的行为或事件都需要根据本发明的方法来实施。

[0049] 以下说明是本发明的实施例。其目的是要举例说明本发明的一般性的原则，不应视为本发明的限制，本发明的范围当以权利要求所界定者为准。

[0050] 传统上，电源转换器配置四个相同的功率晶体管作为切换开关，并且只能操作于升压模式(Boost Mode)或降压模式(Buck Mode)。在升压模式或降压模式中，由于控制装置一般无法提供功率晶体管具有占空比(Duty)100％的脉冲宽度调制(PWM)信号，使得具有升降压功能的电源转换器中的开关无法完全导通，所以当输入电压接近或等于输出电压的情况发生时，升降压电源转换器只能不断地在升压模式及降压模式之间进行切换。

[0051] 因此，在输出电压接近或等于输入电压的情况，传统的电源转换器具有工作效率不高的问题，因为在升压模式及降压模式之间不断地进行切换时，将导致控制装置温度升高，致使控制装置易于不正常工作或毁损。此外，开关不断的进行导通和关闭的交替操作会造成明显的切换损失。以下将针对造成传统的电源转换器工作效率降低的原因进行说明。

[0052] 图1是根据开关控制的现有方法所示出的电源转换器100的电路图。如[0053] 图1所示，现有的电源转换器100包含开关122、开关124、储能元件140、开关162、开关164、分压电路170、比较装置180及控制装置190。其中开关122及124用以接收并切换来自直流电压源500的输入电压Vin，且开关162及164产生输出电压Vout给负载600。分压电路170由电阻172及电阻174所构成，且分压电路将输出电压Vout进行分压以产生电压反馈信号VFB。比较装置180用以接收输入电压Vin及电压反馈信号VFB进行比较。其中，该比较装置
180通过接收电压反馈信号VFB识别输出电压Vout的大小，并比较电压反馈信号VFB及输入电压Vin的大小。比较装置180将比较的结果输出给控制装置190。其中输出的比较结果包含升压模式信号及降压模式信号。控制装置190将依据比较装置180的比较结果输出第一至第四控制信号S1～S4，并分别控制开关122、124及开关162、164的状态，使得传统的电源转换器100可操作于降压模式或升压模式。其中传统的电源转换器100中的开关122、124、162及
164皆为N型金属氧化物半导体场效晶体管(N型MOSFET)。

[0054] 传统的电源转换器100操作于降压模式及升压模式的情况分别如下：当比较装置180检测电压反馈信号VFB大于输入电压Vin时，表示电源转换器100的输出电压Vout超过输入电压Vin，电源转换器100进入升压模式。当比较装置180检测电压反馈信号VFB小于输入电压Vin时，表示电源转换器100的输出电压低于输入电压Vin，电源转换器100进入降压模式。

[0055] 当传统的电源转换器100的电压反馈信号VFB被比较装置180识别与输入电压Vin相等时，此时因为输出电压Vout与输入电压Vin过于接近，为了稳定输出，造成比较装置180输出的比较结果不停地在升压模式信号及降压模式信号之间交替。因此电源转换器100操作于升压模式及降压模式的交替，让电源转换器100产生明显的切换损失。此外控制装置也必须不断改变输出的控制信号S1～S4，让电源转换器100执行升压模式及降压模式的交替操作，导致控制装置易处于过热状态而毁坏。

[0056] 不同于现有的电源转换器100，本发明提供一种具有直通模式(By PassMode)的多模式电源转换器，且该多模式电源转换器包含两个相同的P型MOSFET以及两个相同的N型MOSFET作为切换开关。以下将详述本发明的方法，可避免在输出电压接近或等于输入电压的情况下进行切换升压模式及降压模式，让多模式电源转换器的工作效率提升并保护控制装置。

[0057] 图2所示为根据本发明的一实施例的多模式电源转换器200的电路图。如图2所示，多模式电源转换器200包含第一开关222、第二开关224、第三开关262、第四开关264、储能元件240、模式控制装置280及控制装置290。模式控制装置280还包含比较装置282及参考电压电路284。储能元件240，在此例如为电感器，具有第一端242与第二端244。第一开关222耦接输入电压Vin与储能元件240的第一端242。第二开关224耦接储能元件240的第一端242与参考节点Ground。第三开关262耦接储能元件240的第二端244与输出节点N。第四开关264耦接该第二端244与该参考节点Ground。模式控制装置280中的比较装置282耦接输入电压Vin，并依据参考电压电路284第一电压Vref1及第二电压Vref2，判断该输入电压Vin所在的电压范围。比较装置282依据判断结果而输出分别对应于直通模式、降压模式、升压模式的第一至第三模式信号。在本发明中所提的比较装置282，其包含多个比较器(Comparator)或误差放大器(Error Amplifier)等具有比较功能的电路，用以判断输入电压Vin的范围，此为本领域具通常知识者可容易理解并实行。

[0058] 模式控制装置280中的参考电压电路284可依据多模式电源转换器200的额定输出电压(Rated Voltage)设置第一电压Vref1及第二电压Vref2的值。其中，第一电压值Vref1大于多模式电源转换器的额定输出电压，第二电压Vref2小于额定输出电压。举例说明，如果多模式电源转换器200的额定输出电压为12V，那么第一电压Vref1可设置范围为12.1～12.5V，第二电压Vref2可设置范围为11.5～11.9V。但本发明不以此为限。此外，多模式电源转换器200的额定输出电压是依据负载600的输入规格所制定，故可根据实际需求进行改变。在图2中，分压电路170对输出电压Vout进行分压以形成电压反馈信号VFB，模式控制装置280依据电压反馈信号VFB判断输出电压Vout的大小。其中模式控制装置280具有一误差放大器(error amplifier，未图示)，将电压反馈信号VFB与一参考电压电平(未图示)进行比较，模式控制装置280依据比较结果，输出第五控制信号S5给控制装置290。控制装置290可依据第五控制信号S5而调整控制所输出的控制信号S1～S4的脉冲宽度，进而控制第一至第四开关(222、224、262、264)的状态。如此一来，可确保输出电压Vout的稳定。由于模式控制装置280利用误差放大器确保输出电压Vout稳定的技术为本领域通常知识者可理解，故本公开并未绘出模式控制装置280中的误差放大器的连接方式及特别说明其工作原理。

[0059] 模式控制装置280中的比较装置282将输入电压Vin与第一电压Vref1及第二电压Vref2进行比较之后，依据比较结果而输出模式信号S0给控制装置290。特别注意的是，图2中的模式信号S0代表第一至第三模式信号。也就是说，模式控制装置280可依据比较结果输出第一至第三模式信号中的任一个，在本发明中为了方便简单说明，以模式信号S0代表的。控制装置290耦接模式控制装置280与第一开关222至第四开关264，且依据模式信号S0输出第一至第四控制信号S1～S4，以分别控制第一开关222至第四开关264进行导通和关闭的交替操作、完全导通或是完全关闭，使得多模式电源转换器200可依据开关状态运行于直通模式(By-pass Mode)、降压模式(Buck Mode)或升压模式(Boost Mode)。其中，本发明的重要特征在于多模式电源转换器200的直通模式，在此模式中，第一开关222及第三开关262为完全导通，而该第二开关224及第四开关264为完全关闭。

[0060] 本发明的一些实施例中，第一至第四开关(222、224、262、264)为能承受高电压与流通大电流，可采用功率晶体管，在此例如第一开关222、第三开关262为功率PMOS晶体管，第二开关224、第四开关264为功率NMOS晶体管。但本发明并不限于此。此外，前述的MOS晶体管的源极和漏极之间存在有寄生二极管，或是刻意设计令其有二极管。这样的设计优点在于当第一开关222或第三开关262需要导通时，只要提供PMOS晶体管的栅极端一低电位(或零电位)即可。让多模式电源转换器200在设计上不需另外配置高电位电路给第一开关222及第三开关262。相对于传统的设计，本发明的设计更加简单且成本降低。

[0061] 根据以上所述，当模式控制装置280检测输入电压低于第二电压Vref2时，模式控制装置280输出第三模式信号至控制装置290，使多模式电源转换器200工作于升压模式。当模式控制装置280检测输入电压高于第一电压Vref1时，模式控制装置280输出第二模式信号至驱动控制装置290，使多模式电源转换器200工作于降压模式。当模式控制装置280检测输入电压Vin介于第二电压Vref2与第一电压Vref1之间时，模式控制装置280输出第一模式信号至控制装置290，使多模式电源转换器200工作于直通模式。总结来说，当输入电压Vin大于第一电压值Vref1时，模式控制装置280输出第二模式信号使得多模式电源转换器执行降压模式。当输入电压Vin小于该第二电压值Vref2时，模式控制装置280输出第三模式信号使得多模式电源转换器执行升压模式。当输入电压Vin不大于第一电压值Vref且不小于第二电压值Vref2时，模式控制装置280输出第一模式信号使得多模式电源转换器执行直通模式。

[0062] 在本发明的一些实施例中，当电源转换器200操作于直通模式时，控制装置290输出的控制信号S1至S4使得第一开关222完全导通、第二开关224完全截止(关闭)；且第三开关262完全导通及第四开关264完全截止。在直通模式中，因为第一开关222导通及第三开关262完全导通，所以来自直流电压源500的输入电压Vin可直通至输出节点N，所以输入电压Vin等于输出电压Vout，且负载600可通过第三开关262接收输出电压Vout。也就是说，当输入电压Vin介于或等于第二电压Vref2与第一电压Vref1之间时，输入电压Vin等于输出电压Vout。

[0063] 当多模式电源转换器200操作于直通模式时，由于第一开关222导通及第三开关262皆维持在导通状态且第二开关224导通及第四开关264皆维持在截止状态，所以多模式电源转换器200中没有任何开关进行导通和关闭的交替操作。这样的设计让多模式电源转换器200操作于直通模式的情况不具现有的电源转换器的开关切换损失及模式切换损失，使得电源转换器200的工作效率大幅提升。

[0064] 在本发明的一些实施例中，当模式控制装置280中的比较装置282识别输入电压Vin大于第一电压Vref1时，电源转换器200操作于降压模式。模式控制装置280中的比较装置282输出第二模式信号，让控制装置290依据第二模式信号输出的第一至第四控制信号S1～S4，使得第一开关222及第二开关224分别进行导通和关闭的交替操作；以及第三开关262完全导通及第四开关264完全截止。第一开关222及第二开关224的交替操作可对输入电压Vin进行切换并对储能元件240进行充放电。第三开关262将来自整流元件240的电压进行整流以形成输出电压Vout。负载600通过第三开关262接收输出电压Vout以维持工作所需的电力。特别注意的是，第一开关222及第二开关224进行导通和关闭的交替操作为：当第一开关222导通时，则第二开关224关闭；当第二开关224导通时，则第一开关222关闭。

[0065] 在本发明的一些实施例中，当模式控制装置280中的比较装置282识别输入电压Vin低于第二电压Vref2时，电源转换器200操作于升压模式。模式控制装置280中的比较装置282根据比较结果输出第三模式信号，让控制装置290输出的第一至第四控制信号S1～S4，使得第一开关222完全导通及第二开关224完全截止；以及第三开关262完全关闭(此时，第三开关262整体运行为同步整流模式)且第四开关264进行导通和关闭的交替操作，其中该第三开关262为具有一寄生二极管262a(Parasitic Diode)的金属氧化物半导体场效晶体管，但本发明不以此为限，因此第三开关262在此时(关闭时)会由二极管262a进行同步整流。输入电压Vin通过第一开关222对储能元件240进行充电。第四开关264对来自储能元件240的直流电压进行切换并传送至第三开关262以产生输出电压Vout。负载600通过第三开关262接收输出电压Vout以维持工作所需的电力。特别注意的是，当第三开关262关闭时，直流电压仍可通过寄生二极管262a传送至输出节点N，并且该寄生二极管262a具有对电压、电流进行整流的功能。故在此实施例中，第三开关262操作于同步整流模式。

[0066] 图3所示为根据本发明的其他一些实施例的多模式电源转换器200的电路图。请一并参阅图2及图3，第三开关262在图2中主要功能是维持导通并对来自储能元件240的电压进行整流，所以在其他的实施中第三开关262亦可由其他整流元件所取代。在此示例中，以整流二极管266取代第三开关262，但本发明并不限于此。利用整流二极管266除了可对来自储能元件的直流电压进行整流之外，亦可防止由负载600所产收的逆向电流回灌至多模式电源转换器200中的其他零件或组件。在此示例中，多模式电源转换器200的工作方法与原理等同图2，故在此不再赘述。

[0067] 如图3所示的实施例，因为开关数量的减少，可使得多模式电源转换器200电路的设计上更趋简易化，且控制装置290所需控制的开关数量降低，降低控制装置290的损耗。这样的设计更使得产品生产成本的降低，让产品在市场上更有竞争力。

[0068] 图4所示为根据本发明的一实施例的多模式电源转换器的波形图。请一并参阅图2与图4，在多模式电源转换器200的工作初期，如果来自直流电压源500的输入电压Vin大于多模式电源转换器的第一电压Vref1时，多模式电源转换器200从降压模式开始工作，将输入电压Vin转换成与第一电压Vref1相同的输出电压Vout。若输入电压Vin一直维持大于第一电压Vref1时，多模式电源转换器200将持续进行降压模式。

[0069] 在图2及图4中，当输入电压Vin降低至第一电压Vref1时，电源转换器200将停止降压模式并转换成直通模式。在直通模式下，因为多模式电源转换器200让输入电压Vin直接通过至输出端，所以输入电压Vin等于电源转换器200的输出电压Vout。值得注意的是，如果输入电压Vin的大小维持在第一电压Vref1及第二电压Vref2之间时，多模式电源转换器200将持续进行直通模式直到输入电压Vin小于第二电压Vref2或大于第一电压Vref1。

[0070] 请参阅图2及图4，如果输入电压Vin小于第二电压Vref2时，因为电源转换器200的多模式电源转换器200进行升压模式，将输入电压Vin转换成与第二电压Vref2相等的输出电压Vout。在直流输入电压小于第二电压Vref2时，多模式电源转换器200将持续进行升压模式直到输入电压Vin大于第二电压Vref2。

[0071] 图5所示根据本发明的其他一些实施例的多模式电源转换器的波形图。请一并参阅图2与图5，如果多模式电源转换器200的起始工作中，直流电压源500产生的输入电压Vin小于多模式电源转换器的第二电压Vref2时，多模式电源转换器200则由升压模式开始工作。此时，多模式电源转换器200对输入电压Vin进行转换成与第二电压Vref2等值的输出电压Vout，并维持稳定直流输出电压。在输入电压Vin小于第二电压Vref2时，多模式电源转换器200将继续进行升压模式，直到输入电压Vin等于第二电压Vref2，多模式电源转换器200停止升压模式。

[0072] 请一并参阅图2及图5，当输入电压Vin随着时间提升至第二电压Vref2时，多模式电源转换器200停止升压模式并开始执行直通模式。在直通模式下，输入电压Vin等于输出电压Vout。如果输入电压Vin的大小维持在第二电压Vref2及第一电压Vref1之间，多模式电源转换器200将持续进行直通模式。若是输入电压Vin大于第一电压Vref1或小于第二电压Vref2时，多模式电源转换器200离开直通模式。

[0073] 在其他一些实施例中，如果输入电压Vin大于第一电压Vref1时，因多模式电源转换器进行降压模式，将输入电压Vin进行转换为与第一电压Vref1相等的输出电压Vout。在输入电压Vin大于第一电压Vref1时，多模式电源转换器200将持续进行降压模式。

[0074] 在图4及图5中，其中第一电压Vref1及第二电压Vref2可视为电压门阈值(Voltage Threshold)或参考电压(Reference Voltage)。其中第二电压Vref2及第一电压Vref1可依据负载600的输入规格或者PWM信号的占空比(Duty)的上下限进行不同的设置，此为本领域通常知识者可易于理解并以简单变更及达到本发明的目的。本公开仅以第一电压Vref1及第二电压Vref2作为示例，但并不用于限制本发明。

[0075] 由图2、图4及图5可知，即使输入电压Vin随着时间进行大范围的变化的情况下，多模式电源转换器200的输出电压Vout可以稳定维持在降压上限Vref1及升压下限Vref2之间。而本发明的设计虽然造成输出电压Vout在降压上限Vref1及升压下限Vref2之间的变化的缺点，但输出电压的些微变化仍可满足市场上大多数的电子产品维持稳定工作所需的电力的需求，例如：电子计算机、笔记本电脑、平板电脑、智能手机、智能手表及移动电源等。以下将详述本发明的设计方法步骤以达到本发明的目的。

[0076] 图6所示根据本发明的一些实施例的多模式电源转换器的方法300步骤图。以下同时参照图2以说明方法300的流程。在方法300中，由步骤310开始，通过模式控制装置280接收输入电压Vin之后，多模式电源转换器200进入步骤315。在图2中，模式控制装置280中的参考电压电路284设置第一电压Vref1及第二电压Vref2。因此，多模式电源转换器200执行步骤315时，模式控制装置280将输入电压Vin与第一电压Vref1及第二电压Vref2进行比较，且比较结果可为步骤320、340或360，多模式电源转换器200在依据比较结果分别进入步骤322、342或362。

[0077] 当模式控制装置280识别输入电压Vin介于第一电压Vref1及第二电压Vref2之间，多模式电源转换器200执行步骤322，模式控制装置280输出第一模式信号给控制装置290并进入步骤322。在步骤322中，控制装置290然后输出第一至第四控制信号S1～S4给第一开关222、第二开关224、第三开关262及第四开关264并进入步骤326。在步骤326中，多模式电源转换器200执行直通模式。

[0078] 当模式控制装置280识别输入电压Vin大于第一电压Vref1时，多模式电源转换器200执行步骤342模式控制装置280输出第二模式信号给控制装置290，在步骤344中，控制装置290然后输出第一至第四控制信号S1～S4改变第一开关222、第二开关224、第三开关262及第四开关264工作状态并进入步骤346。多模式电源转换器200执行步骤346之后，多模式电源转换器200执行降压模式。

[0079] 当模式控制装置280识别输入电压Vin小于第二电压Vref2时，多模式电源转换器200执行步骤362使得模式控制装置280输出第三模式信号给控制装置290。在步骤364中，控制装置290然后输出第一至第四控制信号S1～S4给第一开关222、第二开关224、第三开关
262及第四开关264，开关依据第一至第四控制信号S1～S4进行不同的工作状态并进入步骤
366。在步骤366中，多模式电源转换器200执行升压模式。

[0080] 在本发明的各个实施例中，多模式电源转换器200不论进入步骤326、346或366之后，仍然会同时进行步骤310及步骤315。也就是说，模式控制装置280仍会持续不断接收输入电压Vin，并将输入电压Vin与第一电压Vref1及第二电压Vref2进行比较。当输入电压Vin有任何变化时，多模式电源转换器可在直通模式、降压模式及升压模式之间进行切换以维持稳定的输出电压Vout。

[0081] 在本发明的一些实施例中，在图2至图5中的多模式电源转换器200，可依据实际需求设制一个或两个以上的参考电压。在图4及图5中，为了简单说明多模式电源转换器操作于直通模式的工作原理，故设置了第一电压Vref1及第二电压Vref2作为示例，但本公开不以此为限。

[0082] 综上所述，多模式电源转换器的直通模式操作于第一电压Vref1及第二电压Vref2之间，且输入电压等于输出电压。虽然这样设计的多模式电源转换器具有些微的变动输出电压的缺陷，但这样的输出电压变动是可被市场上的电子产品所容许。然而，这样的设计最大的优点在于，当输入电压接近输出电压时，明显提高多模式电源转换器的工作效率及降低开关的切换损失。

[0083] 虽然本发明已以优选实施例公开如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域具有通常技术知识者，在不违背本发明构思和范围的情况下，可做些许变动与替代，因此本发明的保护范围当应视随后所附的权利要求所界定者为准。

[0084] 本文使用的术语仅用于描述特定实施例，而不旨在限制本发明。如本文所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式“一”、“一个”和“该”也包含多个形式。此外，就术语“包括”、“包含”、“具有”或其他变化用法被用于详细描述和/或权利要求，这些术语旨在以类似于术语“包含”的方式具有相同意思。

标题	发布/更新时间	阅读量
用于操作电子灯布置的系统	2020-05-08	907
太阳能发电系统和功率调节器	2020-05-08	864
具有可切换静止状态的控制器的单输入多输出（SIMO）转换器	2020-05-11	431
非易失性存储器器件的感测电路和操作方法	2020-05-08	45
一种多功能的智能灯及其自动控制方法	2020-05-08	667
开关模式功率转换器	2020-05-08	637
点亮设备、灯具、车辆和非暂时性计算机可读介质	2020-05-11	421
多功能智能健康秤	2020-05-08	318
一体化气象六要素传感器系统	2020-05-08	353
一种铲运机控制系统	2020-05-11	576

多模式电源转换器

多模式电源转换器

技术领域

背景技术

发明内容

具体实施方式

该功能需要专业版企业版VIP权限，您可以：