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TW201743552A - 電流模式3態升-降壓pwm控制架構 - Google Patents

電流模式3態升-降壓pwm控制架構 Download PDF

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TW201743552A TW106101329A TW106101329A TW201743552A TW 201743552 A TW201743552 A TW 201743552A TW 106101329 A TW106101329 A TW 106101329A TW 106101329 A TW106101329 A TW 106101329A TW 201743552 A TW201743552 A TW 201743552A
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Ｍ傑森 侯思頓
艾瑞克Ｍ 索利
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英特矽爾美國有限公司
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Abstract

本發明揭示一種電壓調節器，所述電壓調節器包括轉換器和調制器。轉換器包括耦合至電感器的開關電路，用於將輸入電壓轉換成輸出電壓。調制器以降壓操作模式、升壓操作模式和中間升-降壓操作模式控制開關電路。在升-降壓操作模式期間，調制器在每個開關週期期間控制開關電路以順序地在三個不同開關狀態之間切換，所述三個開關狀態包括：第一開關狀態，所述第一開關狀態在電感器兩端施加輸入電壓；第二開關狀態，所述第二開關狀態在電感器兩端施加輸入電壓與輸出電壓之間的差值；及第三開關狀態，第三開關狀態在電感器兩端施加輸出電壓。調制器基於在電感器兩端施加的電壓或流過電感器的電流而受控制，以便將輸出電壓調節至目標位準。

Description

電流模式3態升-降壓PWM控制架構
本專利申請案主張2016年1月19日提出申請的美國臨時申請案序號62/280,577和2016年5月12日提出申請的美國臨時申請案序號62/335,523的權益，所述申請全文出於所有的意圖和目的以引用的方式併入本文。
本案內容係關於電流模式3態升-降壓PWM控制架構。
現有技術的缺陷仍然存在。本發明的目的在於解決此類缺陷及/或提供對現有技術的改進。
一種電壓調節器包括：轉換器，所述轉換器包括耦合至電感器的開關電路，用於將輸入電壓轉換成輸出電壓；及調制器，所述調制器以降壓操作模式、升壓操作模式和中間升-降壓操作模式控制所述開關電路，其中在所述升-降壓操作模式期間，所述調制器在每一開關週期期間控制所述開關電路以順序地在三個不同開關狀態之間切換，所述三個開關狀態包括：第一開關狀態，所述第一開關狀態在所述電感器兩端施加所述輸入電壓；第二開關狀態，所述第二開關狀態在所述電感器兩端施加所述輸入電壓與所述輸出電壓之間的差值；及第三開關狀態，所述第三開關狀態在所述電感器兩端施加所述輸出電壓。
一種將輸入電壓轉換成輸出電壓的方法包括：以降壓操作模式、升壓操作模式和升-降壓操作模式中的一個選定操作模式操作具有電感器的轉換器；及針對每個開關週期，在所述升-降壓操作模式期間，操作所述轉換器以順序地在第一開關狀態、第二開關狀態與第三開關狀態之間切換，包括：在所述第一開關狀態期間，在所述電感器兩端施加所述輸入電壓；在所述第二開關狀態期間，在所述電感器兩端施加所述輸入電壓與所述輸出電壓之間的差值；並且在所述第三開關狀態期間，在所述電感器兩端施加所述輸出電壓。
一種電子裝置包括：電壓調節器，所述電壓調節器包括：轉換器，所述轉換器包括耦合至電感器的開關電路，用於將輸入電壓轉換成輸出電壓；調制器，所述調制器以降壓操作模式、升壓操作模式和中間升-降壓操作模式控制所述開關電路，其中在所述升-降壓操作模式期間，所述調制器在每個開關週期期間控制所述開關電路以順序地在三個不同開關狀態之間切換，所述三個開關狀態包括：第一開關狀態，所述第一開關狀態在所述電感器兩端施加所述輸入電壓；第二開關狀態，所述第二開關狀態在所述電感器兩端施加所述輸入電壓與所述輸出電壓之間的差值；及第三開關狀態，所述第三開關狀態在所述電感器兩端施加所述輸出電壓；及處理器和記憶體，所述處理器和記憶體被耦合來從所述電壓調節器接收所述輸出電壓。
將輸入電壓轉換成調節輸出電壓的電壓調節器在輸入電壓大於輸出電壓時以降壓模式操作，並且在輸入電壓小於輸出電壓時以升壓模式操作。當輸入電壓可在小於輸出電壓至大於輸出電壓的範圍變化時，電壓調節器必須支援兩種模式，並且必須在所述模式之間切換。此外，許多配置支援中間升-降壓模式。升-降壓模式可為基於單一脈寬調制(PWM)信號的2態配置。在升-降壓模式期間的2態配置通常在較高電感器電流下操作，從而降低整體效率。
如本文所述的電流模式3態升-降壓脈寬調制(PWM)控制架構在中間升-降壓操作模式期間提供高效且快速的瞬態回應。
圖1是配置有具有電壓調節器103的電力系統101的電子裝置100的簡化方塊圖，所述電壓調節器包括根據本發明的實施方式實現的升-降壓調制器217。電力系統101產生一或多個供應電壓，所述供應電壓向電子裝置100的其他系統裝置提供電力。在所示實施方式中，電子裝置100包括處理器107和周邊系統109，兩者被耦合來經由供電匯流排105從電力系統101接收供應電壓，所述供電匯流排包括電力導體及/或信號導體的任何組合。在所示實施方式中，周邊系統109可包括以下各項的任何組合：系統記憶體111，諸如隨機存取記憶體(RAM)及/或唯讀記憶體(ROM)類型裝置與記憶體控制器等等的任何組合；及輸入/輸出(I/O)系統113，其可包括系統和周邊控制器等等，諸如圖形控制器、中斷控制器、鍵盤和滑鼠控制器、系統儲存裝置控制器(例如，用於硬碟的控制器等等)等。所示系統僅是示例性的，因為處理器系統和支援裝置中的許多可整合到處理器晶片上，如本領域的具有通常知識者所理解。
電子裝置100可為任何類型的電腦或計算裝置，諸如電腦系統(例如，筆記型電腦、桌上型電腦、小筆電電腦等)、媒體平板裝置(例如，Apple Inc.的iPad、Amazon.com, Inc.的Kindle等)、通訊裝置(例如，蜂巢式電話、智慧型電話等)，以及其他類型的電子裝置(例如，媒體播放機、記錄裝置等)。
圖2是根據一個實施方式的電壓調節器103的簡化示意圖和方塊圖，所述電壓調節器被配置用於降壓操作、升壓和升-降壓操作。輸入源201耦合在輸入節點202與參考源電壓節點之間。參考源電壓節點產生參考源電壓，其可具有任何正電壓位準、零電壓位準或負電壓位準。在所示實施方式中，參考源電壓是接地電壓(GND)，但也可由如VSS等等的其他名稱標出。輸入源201在輸入節點202上產生輸入電壓VIN並且供應輸入電流IIN。輸入源201可實現為AC-DC配接器及/或電池，在所示電池中也可包括電池充電器等等。具有電容CI的輸入電容器203耦合在輸入節點202與GND之間。降壓功率級205耦合在輸入節點202與GND之間。降壓功率級205包括第一電子開關Q1和第二電子開關Q2，第一電子開關Q1具有耦合在輸入節點202與第一中間節點206之間的電流端子，第二電子開關Q2具有耦合在節點206與GND之間的電流端子。具有電感LO的電感器207耦合在第一中間節點206與第二中間節點208之間。電感器電流IL被示出為從節點206穿過電感器207流動至節點208。升壓功率級209耦合在輸出節點210與GND之間，其中輸出節點產生輸出電壓VO。升壓功率級209包括第一電子開關Q4和第二電子開關Q3，第一電子開關Q4具有耦合在輸出節點210與第二中間節點208之間的電流端子，第二電子開關Q3具有耦合在節點208與GND之間的電流端子。
具有電容CO的輸出電容器211和汲取輸出負載電流IO的負載213兩者都耦合在輸出節點210與GND之間。負載213可表示汲取負載電流的系統裝置的任何組合，所述系統裝置諸如處理器107、系統記憶體111、周邊系統109等。輸出電壓VO通過VO感測方塊214提供以提供輸出電壓感測信號VS，所述輸出電壓感測信號VS被提供至誤差放大器和補償(EA AND COMP)方塊215的輸入端。VO感測方塊214可簡單地為緩衝器或導體等等，其中VS具有與VO相同的電壓位準。替代地或另外，VO感測方塊214可包括分壓器等等，其中VS的電壓位準以成比例的位準隨VO而變化。在任一情況中，VS將VO表示為其感測型式。誤差放大器和補償方塊215還在另一輸入端處接收參考電壓VREF，並且在其輸出端處提供補償或控制電壓VC。VREF具有指示VO的目標位準的電壓位準，其中控制迴路操作來將VS保持在約VREF的位準下。VC被提供至升-降壓調制器217的輸入端，所述輸入端還接收或檢測輸入電壓VIN和輸出電壓VO。升-降壓調制器217具有第一輸出端，所述第一輸出端將第一脈衝控制信號PWM_BUCK提供至第一驅動器(DRV)219以驅動Q1和Q2的閘極，並且具有第二輸出端，所述第二輸出端將第二脈衝控制信號PWM_BOOST提供至第二驅動器221以驅動Q3和Q4的閘極。
驅動器219和221之每一者被配置來將對應脈衝控制或PWM信號(PWM_BUCK或PWM_BOOST)轉換成用於接通和斷開對應開關Q1和Q2或Q3和Q4的閘極驅動信號。例如，在降壓操作模式中，PWM_BOOST信號可保持為固定值以保持Q4接通而Q3斷開，以便電感器207的輸出端保持耦合至輸出節點210。在降壓操作模式期間，當PWM_BUCK處於一個狀態(例如，高)時，驅動器219接通Q1而斷開Q2，並且當PWM_BUCK處於另一或相反狀態(例如，低)時，驅動器219斷開Q1而接通Q2。驅動器219可配置以確保Q1和Q2不會同時接通。在升壓操作模式中，PWM_BUCK可保持為高以保持Q1接通而Q2斷開，並且PWM_BOOST在連續週期期間切換以使驅動器221以類似的方式切換Q3和Q4的啟動，從而實現升壓操作。例如，當PWM_BOOST高時，Q4接通而Q3斷開，並且當PWM_BOOST變低時，Q4斷開而Q3接通。驅動器221也可配置來確保Q3和Q4不同時接通。
誤差放大器和補償方塊215基於VS (表示VO)與VREF之前的差值來驅動VC。例如，誤差放大器(未圖示)可具有接收VS的第一輸入端和接收VREF的第二輸入端以及提供VC的輸出端。補償電路(諸如電阻器-電容器(RC)電路等等)可包括來提供迴路補償，如本領域的具通常知識者所理解。電壓調節器103被配置為如通過本文進一步描述的升-降壓調制器217控制的滯後電流模式升-降壓PWM控制系統。
電子開關Q1-Q4各自被示出為MOS或FET類型電晶體，諸如P型MOS (PMOS)或P型FET (PFET)電晶體、N型MOS (NMOS)或P型FET (PFET)電晶體，或MOSFET電晶體等等。還預期了替代的電力開關裝置或電子控制開關，諸如雙極接面電晶體(BJT)等等、絕緣閘極雙極電晶體(IGBT)和類似電晶體等。每個開關裝置的大小和配置被設定來執行預期功能。開關Q1-Q4和電感器207共同地為轉換器225的部分，所述轉換器由升-降壓調制器217控制來將輸入電壓VIN轉換成輸出電壓VO。
電壓調節器103以簡化形式示出，其中省略了與完全理解本發明無關的許多細節。此外，本案針對中間升-降壓操作模式而非降壓模式或升壓模式中的操作。升-降壓調制器217決定操作模式並相應地基於操作模式來產生PWM_BUCK和PWM_BOOST信號。如前述，在降壓模式期間，當VIN大於VO時，PWM_BOOST信號可保持為高以接通Q4而斷開Q3，而PWM_BUCK振盪以切換Q1和Q2的啟動。類似地，在升壓模式期間，當VIN小於VO時，PWM_BUCK信號可保持為高以接通Q1而斷開Q2，而PWM_BOOST振盪以切換Q3和Q4的啟動。在一個實施方式中，是藉由比較VIN與VO決定操作模式。在一些實施方式中，雖然VO可以變化，但是VO典型地被調節至如由VREF的電壓位準決定的預定目標電壓位準。另一方面，VIN可具有從低於VO至高於VO的相對寬廣範圍。當VIN和VO彼此相差較大的量時，選擇降壓或升壓操作模式中的一個。當VIN相對接近VO時，諸如當在VO的預定百分比(例如，12%)內時，選擇升-降壓操作模式。
習知配置使用2態升-降壓操作，其中在每個PWM週期期間，操作在兩個狀態之間切換。在第一開關狀態中，Q1和Q3接通，而Q2和Q4斷開。如電壓調節器103所示，當Q1和Q3接通時，VIN在節點206處施加於電感器207的第一端，並且GND在節點208處施加於第二端。電感器電流IL在第一開關狀態期間斜升。在2態升-降壓配置的第二開關狀態中，Q2和Q4接通，而Q1和Q3斷開。當Q2和Q4接通時，VO在節點208處施加於電感器207的第二端，並且GND在節點206處施加於第一端。電感器電流IL在第二開關狀態期間斜降，因為在電感器207兩端施加的電壓有效反向。換句話說，在第一狀態中施加電壓VIN，並且在第二狀態中施加電壓-VO。在習知2態升-降壓配置之每一者開關週期期間，操作在這些兩個狀態之間切換。
在如本文所述的3態升-降壓操作中，針對每個開關週期，中間狀態插入在習知配置的第一開關狀態與第二開關狀態之間。3態升-降壓配置的第一開關狀態稱為開關狀態S1，其類似於習知配置的第一開關狀態，其中Q1和Q3接通，而Q2和Q4斷開，以便在電感器207兩端施加電壓VIN，並且電感器電流IL斜升。然而，如本文所述的3態升-降壓配置的第二開關狀態不同於習知2態升-降壓配置的第二開關狀態。在稱為開關狀態S2的第二開關狀態中，Q1和Q4接通，而Q2和Q3斷開，以便VIN在節點206處施加於電感器207的第一端，並且VO在節點208處施加於電感器207的第二端。以此方式，在電感器207兩端施加電壓VIN-VO，所述電壓為輸入電壓與輸出電壓之間的差值。因為VIN和VO彼此相對接近或甚至是彼此大致相等，所以當VIN = VO時，電感器電流IL變平，或當VIN ＞ VO時緩慢斜升，或當VIN ＜ VO時緩慢斜降。3態升-降壓配置的第三狀態稱為S3，其類似於習知2態配置的第二狀態，其中Q2和Q4接通，而Q1和Q3斷開。在如本文所述的3態升-降壓配置的第三開關狀態S3中，在電感器207兩端施加電壓-VO，以使電感器電流IL斜降。
本文進一步描述了在每個開關週期期間用於在三個開關狀態S1、S2和S3之間切換的決策。與習知配置相比，3態升-降壓操作由在PWM信號的下降緣上引入受控延遲而增加中間第二狀態，以在VIN (S1)狀態與-VO (S3)狀態之間強加中間VIN-VO狀態。因為在每個週期中，對於3態配置來說，電感器207連接至輸出電壓VO達較長的時間段，所以平均電感器電流要低得多並且效率得以改進。中間開關狀態S2可為總開關週期的可程式設計百分比(K*ts)，其中「K」是可程式設計增益常數並且星號「*」表示乘法。3態控制方案確保更快瞬態回應和電流模式穩定性。
圖3是根據一個實施方式的升-降壓調制器300的示意圖，所述升-降壓調制器可用作升-降壓調制器217。升-降壓調制器300包括合成電流斜坡產生器301、PWM比較器303、斜坡產生器和PWM比較器305和模式比較器307。合成電流斜坡產生器301包括電流源311、開關313和315、電流吸收器(current sink) 317和具有電容CR1的斜坡電容器319。電流源311和開關313串聯耦合在源電壓(例如，VDD)與產生斜坡電壓VR1的斜坡節點314之間。開關315和電流吸收器317串聯耦合在斜坡節點314與GND之間。斜坡電容器319耦合在斜坡節點314與GND之間。
當開關313通過信號PWM2封閉時，電流源311將電流gm*VIN供應至斜坡節點314以對斜坡電容器319充電。當開關315由信號封閉時，電流吸收器317選擇性地將電流gm*VO從斜坡節點314拉至GND以使斜坡電容器319放電。信號是信號PWM1的反相型式。電流gm*VIN以增益因數gm與輸入電壓VIN成比例，並且電流gm*VO以增益因數gm與輸出電壓VO成比例。增益因數gm是跨導增益因數，其中電流源311和電流吸收器317可各自由跨導放大器等等來實現。
在合成電流斜坡產生器301的操作中，當PWM2被斷言為高以封閉開關313而被斷言為低(PWM1被斷言為高)以打開開關315時，利用電流gm*VIN對電容器319充電，以使VR1與輸入電壓VIN成比例地斜升。當PWM2被斷言為低以打開開關313而被斷言為高(PWM1被斷言為低)以封閉開關315時，利用電流gm*VO使電容器319放電，以使VR1與輸出電壓VO成比例地斜降(因此，VR1隨-VO斜降)。當PWM2和兩者被斷言為高時，VR1與VIN-VO成比例地斜變。
PWM比較器303包括各自產生視窗電流IW的視窗電流源321和323、各自具有電阻RW/2 (各為視窗電阻RW的一半)的視窗電阻器325和327、比較器329和331以及設置-重置(SR)鎖存器333。電流源321和323以及視窗電阻器325和327串聯耦合在源電壓(例如，VDD)與具有接收控制電壓VC的中心節點328的GND之間。視窗電阻器325耦合在中心節點328與產生上視窗電壓VWP1的上視窗節點322之間，所述上視窗電壓VWP1被提供至比較器329的負輸入端(或反相輸入端)。視窗電阻器327耦合在節點328與產生下視窗電壓VWN1的下視窗節點326之間，所述下視窗電壓VWN1被提供至比較器331的正輸入端(或非反相輸入端)。由於VC基於負載條件以及其他操作條件變化，VWP1和VWN1分別遵循高於和低於VC的電壓。因為電阻器325和327的電阻(RW/2)以及電流源321和323的電流(IW)大致相等，所以VWP1保持高於VC視窗電壓VW的一半或VW/2，然而VWN1保持低於VC的電壓VW/2，並且視窗電壓VW = VWP1-VWN1。VR1被提供至比較器329的正輸入端並提供至比較器331的負輸入端。比較器329的輸出端將重置信號R提供至SR鎖存器333的重置輸入端。比較器331的輸出端將設置信號S提供至SR鎖存器333的設置輸入端。SR鎖存器333的Q輸出端斷言PWM1信號。
在PWM比較器303的操作中，當VR1降至VWN1的電壓或剛好低於VWN1的電壓時，比較器331斷言S信號以設置SR鎖存器333來斷言PWM1為高。當VR1升至VWP1的電壓或剛好高於VWP1的電壓，比較器329斷言R信號以重置SR鎖存器333來斷言PWM1為低。如先前所指出，信號是PWM1的反相型式以用於控制開關315。
斜坡產生器和PWM比較器305包括電流源341和343、由PWM1信號控制的開關345、具有電容CR2的耦合在另一斜坡節點342與GND之間的電容器347、具有電阻RW的電阻器349、比較器351和2輸入布林邏輯或閘353。斜坡節點342被提供至比較器351的負輸入端。斜坡產生器和PWM比較器305也可包括緩衝器355和反相器357。在一個實施方式中，電容CR2與CR1相同，或CR1 = CR2。電流源343的輸出端耦合至電阻器349的一端，而其另一端耦合至GND。電流源343產生流過電阻器349的電流gm*VIN*K，所述電阻器產生被提供至比較器351的正輸入端的電壓VWP2。因此，電壓VWP2以增益係數gm*K與輸入電壓VIN成比例。當開關345打開時，電流源341產生電流gm*VIN，所述電流gm*VIN被提供至斜坡節點342以對斜坡電容器347充電。電容器347的電壓是斜坡節點342的電壓，所述電壓被示出為第二斜線電壓VR2。開關345耦合在節點342與GND之間。當封閉開關345時，電容器347被短接至GND，以將VR2拉至GND。比較器351的輸出被提供至或閘353的第一輸入端，所述或閘在其另一輸入端接收PMW1並在其輸出端提供PWM2信號。
在斜坡產生器和PWM比較器305的操作中，當由PWM比較器303斷言PWM1為高時，PWM2信號也由或閘353斷言為高。此外，開關345封閉以將VR2拉至低於VWP2，使得比較器351斷言其輸出高。當PWM1降低時，PWM2保持為高，因為比較器351的輸出仍是高的。此外，當PWM1降低時，開關345打開，以便電容器347由電流源341以與輸入電壓VIN成比例的速率充電。當VR2升至VWP2或剛好高於VWP2時，比較器351斷言其輸出為低，以便或閘353將PWM2拉低。當PWM1接著升高時，PWM2也由或閘353拉高，並且以此方式在連續週期中重複操作。緩衝器355在其輸入端處接收PWM2，並且在其輸出端處提供PWM_BUCK，以使PWM_BUCK信號可為PWM2的緩衝型式。替代地，PWM2可直接用作PWM_BUCK信號。反相器357在其輸入端處接收PWM1並且在其輸出端處提供PWM_BOOST，使得PWM_BOOST是PWM1的反相型式。
模式比較器307接收輸入電壓VIN和輸出電壓VO，並且決定降壓操作模式(BUCK)、升壓操作模式(BOOST)或升-降壓操作模式(BUCK_BOOST)之間的操作模式。在所示實施方式中，當VIN在VO的約12%內時，發生在操作模式之間的轉變。VO被提供至第一增益方塊360的輸入端，所述第一增益方塊輸出比VO小約12%的電壓0.88*VO，其中0.88*VO被提供至升壓比較器362的正輸入端。升壓比較器362在其負輸入端處接收VIN並且輸出邏輯信號BOOST。當VIN小於VO的電壓位準的約88%時，BOOST為高以指示升壓操作模式，但其他情況下為低。VIN被提供至第二增益方塊364的輸入端，所述第二增益方塊輸出比VO大約12%的電壓0.893*VIN。應當注意，當VIN比VO高約12%時，VO是VIN的約89.3% (1/1.12 ~ 0.893)。值0.893*VIN被提供至升壓比較器366的正輸入端，所述升壓比較器在其負輸入端處接收VO並且輸出邏輯信號BUCK。當VO小於VIN的電壓位準的約89.3%時，BUCK為高以指示降壓操作模式，但其他情況下斷言為低。BOOST和BUCK邏輯信號被提供至布林邏輯非或閘368，所述布林邏輯非或閘輸出當斷言為高時指示升-降壓操作模式的BUCK_BOOST邏輯信號。大體而言，當VIN在VO的約12%內時，BUCK和BOOST兩者都為低，使得BUCK_BOOST為高以指示升-降壓操作模式。若BUCK或BOOST斷言為高，則BUCK_BOOST為低。
圖4是一系列時序圖，圖示當在升-降壓操作模式期間用於圖2的升-降壓調制器217內時根據一個實施方式的升-降壓調制器300的操作。上方的時序圖繪出電壓VWP1、VWN1、VR1和VC一起對時間的圖。中間的時序圖繪出電壓VR2和VWP2一起對時間的圖。下方的時序圖繪出PWM1、PWM2和對應PWM信號PWM_BUCK和PWM_BOOST對時間的圖。脈衝控制信號PWM1和PWM2大體限定其中升-降壓調制器300順序地在如圖所示狀態S1-S3之間轉變的開關狀態。PWM_BUCK和PWM_BOOST信號用於分別控制轉換器225的降壓功率級205和升壓功率級209的開關。PWM_BUCK被示出為具有與PWM2相同的狀態和狀態轉變，並且PWM_BOOST被示出為PWM1的反相型式。在初始時間t0，PWM1和PWM2兩者都會變高，從而發起第一開關狀態S1。在下一時間t2，PWM1變低，以使開關狀態從S1轉變至S2。當PWM2接著在時間t2變低時，開關狀態從S2轉變至S3。當PWM1和PWM2兩者在後續時間t3變高時，開關狀態從S3轉變回S1。操作以此方式重複。
如圖4所示，VWP1保持處於高於VC的恆定半視窗電壓下，並且WWN1保持處於低於VC的恆定半視窗電壓下。VC被示出為處於穩定值直到回應於負載瞬態而升高，並且隨後回應於負載瞬態釋放而下降。VWP1和VWN1基於如圖所示視窗電壓而保持從VC位移。PWM1和PWM2兩者在時間t0斷言為高，從而發起開關狀態S1，使得並且VR1從VWN1朝VWP1升高。VR1與輸入電壓VIN成比例地升高。當VR1在時間t1達到VWP1時，PWM1被拉低以使開關狀態轉變至S2，VR1變平並與VIN-VO成比例地斜變，並且在開關狀態S2期間，VR2開始從GND朝VWP2斜變。VR1被示出為處於平坦速率下，同時與VIN-VO成比例地斜變，這是在VIN和VO相對接近彼此時發生，在這種情況下，應當理解，斜變率是基於VIN與VO之間的差值。PWM2保持為高，而VR2小於VWP2。當VR2在時間t2達到VWP2時，PWM2被拉回低，從而使開關狀態轉變至S3，並且在開關狀態S3期間，VR1與-VO成比例地斜降。因為PWM1仍然為低，所以VR2繼續斜升。當VR1在時間t3降至(或剛好低於)VWN1時，PWM1和PWM2兩者再次被斷言為高，從而使開關狀態轉變回S1，VR2被短接回GND，並且在時間t3與t4之間的開關狀態S1期間，VR1開始再次從VWN1朝VWP1往回斜升。當VR1在時間t4達到VWP1時，操作轉變至開關狀態S2，並且當VR2在時間t5達到VWP2時，操作轉變至開關狀態S3。
在操作期間，VC回應於負載瞬態而升高，在一定的時間段內保持為高，並隨後回應於負載瞬態釋放而回降。在簡化圖中，VC剛好在VR2在時間t5達到VWP2時開始升高，在這種情況下，應當理解，VC可在週期期間的任何非同步時間開始升高。此外，當VC升高時，VWN1和VWP1如由視窗電路控制而相應地升高(電流源321和323以及電阻器322和327）。當VR2在時間t5達到VWP2時，在開關狀態S3期間，PWM2降低並且VR1開始斜降，而VR2繼續升高。當VR1在時間t6下降至VWN1 (VWN1是在升高)時，PWM1和PWM2兩者升高並且操作轉變回開關狀態S1。VR1以與VIN成比例的速率(不一定與VC或VWN1速率相同)升高，並且在S1期間，VR2被箝位降低至GND。當VR1在時間t7達到VWP1時，PWM1變低以轉變至開關狀態S2，使VR1與VIN-VO成比例地斜變，並且VR2被釋放來以與VIN成比例的速率斜升。當VR2最終在時間t8達到VWP2時，PWM2被拉低以轉變至開關狀態S3，以便並且在S3期間，VR1與-VO成比例地斜降，而VR2繼續升高。在這個時間上，VC和VWN1兩者都斜降至相對低的位準。因此，VR1一直從相對高的狀態斜變至VWN1，而VR2繼續變高。當VR1最終在時間t9下降至VWN1時，PMW1和PMW2兩者再次變高以轉變至開關狀態S1，並且在升-降壓操作模式期間，操作以此方式重複。
PWM_BUCK信號基本隨PWM2而變化，這意味著它們可為相同信號或PWM_BUCK可為PWM2的緩衝型式。PWM_BOOST基本隨而變化，這意味著它們可為相同信號或PWM_BOOST可為的緩衝型式或PWM1的反相型式。對圖4中所示的操作的一個觀察結果是當VC降至較低時，諸如回應於負載瞬態釋放的情況，VR1保持為相對高，而VR2斜升超過VWP2。VR2繼續斜升，而VR1斜降，以使週期不會結束，直到VR1達到VWN1。如下文進一步所描述，可縮短延長週期的這個部分。
圖5是根據另一實施方式的升-降壓調制器500的示意圖，所述升-降壓調制器也可用作升-降壓調制器217。升-降壓調制器500實質上類似於升-降壓調制器300，並且包括合成電流斜坡產生器301、PWM比較器303和模式比較器307，它們各自被配置來以實質上相同的方式操作。然而，斜坡產生器和PWM比較器305由類似的斜坡產生器和PWM比較器505替換。斜坡產生器和PWM比較器505也包括以實質上相同的方式耦合的相同部件，即，電流源341和343、由PWM1信號控制的開關345、耦合在斜坡節點342與GND之間的電容器347、具有電阻RW的電阻器349、比較器351、或閘353、緩衝器355和反相器357。
然而，對斜坡產生器和PWM比較器505來說，開關345不耦合至GND並且不以GND為基準，但替代地耦合至VWN1電壓(較低視窗電壓)並以VWN1電壓為基準。此外，電阻器349不耦合至GND並且以GND為基準，但替代地耦合至VWN1電壓並且以VWN1電壓為基準。以此方式，電壓VR2和VWP2不以GND為基準但替代地以VWN1為基準並且因此隨控制電壓VC而變化。當開關345封閉時，電容器347不短接至GND而替代地拉至VWN1的電壓位準。VWP2的電壓是VWN1的電壓加上與電流源343操作的VIN成比例的電壓，所述電流源供應電流gm*VIN*K穿過具有電阻RW的電阻器349。
圖6是一系列時序圖，圖示當在升-降壓操作模式期間用於圖2的升-降壓調制器217內時根據一個實施方式的升-降壓調制器500的操作。上方的時序圖繪出電壓VWP1、VWN1、VR1、VC、VR2和VWP2一起對時間的圖。在這種情況下，VR2和VWP2因為相對於VWN1而偏置來用其他電壓繪出。下方的時序圖繪出PWM1、PWM2和對應PWM信號PWM_BUCK和PWM_BOOST對時間的圖。此外，PWM_BUCK和PWM_BOOST信號用於分別控制轉換器225的降壓功率級205和升壓功率級209的開關，並且脈衝控制信號PWM1和PWM2大體限定升-降壓調制器500也順序地在如圖所示的狀態S1-S3之間轉變的開關狀態。
如圖6所示，正如圖4所示的情況一樣，VWP1保持處於高於VC的恆定半視窗電壓下，並且WWN1保持處於低於VC的恆定半視窗電壓下。VC被示出為處於穩定值，直到在時間t5回應於負載瞬態而升高，並且隨後回應於在約時間t7開始的負載瞬態的釋放而下降。VWP1和VWN1基於如圖所示視窗電壓而保持從VC位移。從時間t0至時間t5，在負載瞬態施加前，操作實質上類似於圖4所示情況，只不過VR2以VWN1為基準，而非以GND為基準，並且VWP2隨VWN1 (並且因此隨VC)的改變而變化。當VR2在時間t5達到VWP2從而引起開關狀態從S2轉變至S3時，VC回應於負載瞬態而斜升。
當VC回應於負載瞬態的施加而升高時，操作是類似的，只不過在開關狀態S3期間，VWP2隨VC升高，並且當VR1在時間t6下降至VWN1時，將開關狀態轉變至S1，VR2回降至VWN1。在這個簡化實例中，VR2在VC開始升高的約相同時間達到VWP2。在這種情況下，當在時間t6斷言PWM1和PWM2時，VR2回降至VWN1，並且隨後因為在開關狀態S1期間箝位至VWN1而隨VWN1升高。當VC在達到峰值位準之後變平時，VWN1也連同VR2一起變平，所述VR2在這時有效地箝位至VWN1。VR1繼續升高，直到它在時間t7達到VWP1，並且隨後PWM1被拉低以轉變至開關狀態S2。在簡化圖中，在約相同時間，VC、VWN1和VWP1開始回應於瞬態的釋放而回降。然而，VR2在時間t7回應於PWM1變低而開始斜升，而在S2期間VR1與VIN-VO成比例地斜變。當VR2在時間t8升高至高於VWP2 (VWP2正在斜降)時，PWM2變低以轉變至開關狀態S3以便VR1以與-VO成比例的速率開始斜降。與圖4所示的情況比較，VR1在週期中較快斜降。VR2繼續升高而VR1斜降，直到VR1在時間t9回降至VWN1以引起向開關狀態S1的轉變，在這個時間上，VR2被拉回VWN1的電壓位準，並且PWM1和PM2被斷言為高以開始下一開關週期。操作以類似的方式重複。
圖7是時序圖，繪出用於升-降壓模式的2態配置和3態配置的電感器電流IL(以安培(A)計)對輸入電壓VIN(以伏特(V)計)的圖，其中K = 0.5並且VO = 12.6V。針對高於輸出電壓VO的輸入電壓VIN示出降壓曲線701，其中IL處於約1A，並且針對低於VO的VIN示出升壓曲線703，其中IL在VIN降至低於VO時升高。曲線701和703被示出為當VIN = VO = 12.6V時在點702處相交。理想地，操作將遵循曲線701和703而達到最小化電感器電流IL。然而，調節操作被證明在VIN足夠接近VO時是相當困難的，並且當VIN和VO大致相等時，難以在降壓操作模式與升壓操作模式之間轉變。替代地，當VIN是約14.3V (1.12*VO)或更大時，隨後操作處於降壓操作模式，其中電感器電流IL大體上由降壓曲線701限定，所述電感器電流IL為約1A。當輸入電壓VIN為約11.1V (0.88*VO)或更小時，操作處於升壓操作模式，其中電感器電流大體上由升壓曲線703限定，所述電感器電流在升壓操作模式期間在約1.2A至2.5V (VIN = 5V)的範圍變化。當VIN高於約0.88*VO或低於約1.12*VO時，則操作處於升-降壓操作模式。
2態升-降壓曲線705被示出為在升-降壓操作模式期間是可適用的，在所述升-降壓操作模式中，曲線在約1.8A (升壓模式轉變)至約2.2A (降壓模式轉變)的範圍變化。此外，3態升-降壓曲線707被示出為在升-降壓操作模式期間是可適用的，在所述升-降壓操作模式中，曲線在約1.2A (升壓模式轉變)至約1.4A (降壓模式轉變)的範圍變化。以此方式，在升-降壓操作範圍期間，3態升-降壓曲線707保持處於小於2態升-降壓曲線705約1A處。虛線709指示在針對3態配置的降壓操作模式、升-降壓操作模式和升壓操作模式的全部操作範圍內的系統操作曲線，所述3態配置使用升-降壓調制器300或500作為電壓調節器103中的升-降壓調制器217以用於特定實現方式。以此方式，因為電感器電流IL在升-降壓操作模式期間顯著地減少，所以電壓調節器103的操作效率實質上得以提高。
本發明的益處、特徵和優點現在參考以上描述以及附圖而較好地理解。提出前述描述是為了使本領域的具通常知識者能夠在特定應用和其要求的上下文中製造和使用提供的本發明。然而，對優選實施方式的各種修改對本領域的具通常知識者將是顯而易見的，並且本文中定義的一般原理可適用於其他實施方式。因此，本發明不意圖限於本文所示和所述的特定實施方式，而是符合與本文公開的原理和新穎特徵一致的最寬廣的範圍。儘管本發明已參考本發明的某些優選型式相當詳細地描述了，但是其他型式和變化是有可能的，並且可預期的。本領域的具通常知識者應當瞭解，他們可容易地使用所揭示的概念以及具體實施方式作為用於設計或修改其他結構的基礎，從而在不脫離如隨附申請專利範圍限定的本發明的精神和範圍的情況下，提供本發明的相同目的。
100‧‧‧電子裝置
101‧‧‧電力系統
103‧‧‧電壓調節器
105‧‧‧供電匯流排
107‧‧‧處理器
109‧‧‧周邊系統
111‧‧‧系統記憶體
113‧‧‧輸入/輸出(I/O)系統
201‧‧‧輸入源
202‧‧‧輸入節點
203‧‧‧輸入電容器
205‧‧‧降壓功率級
206‧‧‧節點
207‧‧‧電感器
208‧‧‧節點
209‧‧‧升壓功率級
210‧‧‧輸出節點
211‧‧‧輸出電容器
213‧‧‧負載
214‧‧‧VO感測方塊
215‧‧‧誤差放大器和補償方塊
217‧‧‧升-降壓調制器
219‧‧‧驅動器
221‧‧‧驅動器
225‧‧‧轉換器
300‧‧‧升-降壓調制器
301‧‧‧合成電流斜坡產生器
303‧‧‧PWM比較器
305‧‧‧斜坡產生器和PWM比較器
307‧‧‧模式比較器
311‧‧‧電流源
313‧‧‧開關
314‧‧‧斜坡節點
315‧‧‧開關
317‧‧‧電流吸收器
319‧‧‧斜坡電容器
321‧‧‧電流源
322‧‧‧上視窗節點
323‧‧‧電流源
325‧‧‧視窗電阻器
326‧‧‧下視窗節點
327‧‧‧視窗電阻器
328‧‧‧中心節點
329‧‧‧比較器
331‧‧‧比較器
333‧‧‧SR鎖存器
341‧‧‧電流源
342‧‧‧斜坡節點
343‧‧‧電流源
345‧‧‧開關
347‧‧‧電容器
349‧‧‧電阻器
351‧‧‧比較器
353‧‧‧或閘
355‧‧‧緩衝器
357‧‧‧反相器
360‧‧‧第一增益方塊
362‧‧‧升壓比較器
364‧‧‧第二增益方塊
366‧‧‧升壓比較器
368‧‧‧布林邏輯非或閘
500‧‧‧升-降壓調制器
505‧‧‧斜坡產生器和PWM比較器
701‧‧‧曲線
702‧‧‧點
703‧‧‧升壓曲線
705‧‧‧2態升-降壓曲線
707‧‧‧3態升-降壓曲線
709‧‧‧虛線
本發明的益處、特徵和優點將參考以下描述以及附圖而較好地理解，在附圖中：
圖1是配置有具有電壓調節器的電力系統的電子裝置的簡化方塊圖，所述電壓調節器包括根據本發明的實施方式實現的升-降壓調制器；
圖2是根據一個實施方式的圖1的電壓調節器的簡化示意圖和方塊圖，所述電壓調節器被配置用於降壓操作、升壓和升-降壓操作；
圖3是根據一個實施方式的升-降壓調制器的示意圖，所述升-降壓調制器可用作圖2的升-降壓調制器；
圖4是一系列時序圖，圖示當在升-降壓操作模式期間用於圖2的升-降壓調制器內時，根據一個實施方式的圖3的升-降壓調制器的操作；
圖5是根據另一實施方式的升-降壓調制器的示意圖，所述升-降壓調制器也可用作圖2的升-降壓調制器；
圖6是一系列時序圖，圖示當在升-降壓操作模式期間用於圖2的升-降壓調制器內時，根據一個實施方式的圖5的升-降壓調制器的操作；及
圖7是時序圖，繪出根據實施方式的用於升-降壓模式的2態配置和3態配置。
國內寄存資訊 (請依寄存機構、日期、號碼順序註記) 無
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201‧‧‧輸入源
202‧‧‧輸入節點
203‧‧‧輸入電容器
205‧‧‧降壓功率級
206‧‧‧節點
207‧‧‧電感器
208‧‧‧節點
209‧‧‧升壓功率級
210‧‧‧輸出節點
211‧‧‧輸出電容器
213‧‧‧負載
214‧‧‧VO感測方塊
215‧‧‧誤差放大器和補償方塊
217‧‧‧升-降壓調制器
219‧‧‧驅動器
221‧‧‧驅動器
225‧‧‧轉換器

Claims (24)

  1. 一種電壓調節器，該電壓調節器包括： 一轉換器，該轉換器包括耦合至一電感器的一開關電路，用於將一輸入電壓轉換成一輸出電壓；及一調制器，該調制器以一降壓操作模式、一升壓操作模式和一中間升-降壓操作模式控制該開關電路，其中在該升-降壓操作模式期間，該調制器在每一開關週期期間控制該開關電路以順序地在三個不同開關狀態之間切換，該三個開關狀態包括：一第一開關狀態，該第一開關狀態在該電感器兩端施加該輸入電壓；一第二開關狀態，該第二開關狀態在該電感器兩端施加該輸入電壓與該輸出電壓之間的一差值；及一第三開關狀態，該第三開關狀態在該電感器兩端施加該輸出電壓。
  2. 如請求項1所述之電壓調節器，其中該調制器在該升-降壓操作模式期間可操作來控制該開關電路以： 在該第一開關狀態期間，將該電感器的一第一端耦合至該輸入電壓，並且將該電感器的一第二端耦合至一參考源電壓；在該第二開關狀態期間，將該電感器的該第一端耦合至該輸入電壓，並且將該電感器的該第二端耦合至該輸出電壓；並且在該第三開關狀態期間，將該電感器的該第一端耦合至該參考源電壓，並且將該電感器的該第二端耦合至該輸出電壓。
  3. 如請求項1所述之電壓調節器，其中： 該開關電路包括：一第一開關，該第一開關耦合在該輸入電壓與該電感器的一第一端之間；一第二開關，該第二開關耦合在該電感器的該第一端與一參考源電壓節點之間；一第三開關，該第三開關耦合在該電感器的一第二端與該參考源電壓節點之間；及一第四開關，該第四開關耦合在該輸出電壓與該電感器的該第二端之間；並且其中該調制器在該升-降壓操作模式期間可操作以：在該第一開關狀態期間，接通該第一開關和該第三開關，並且斷開該第二開關和該第四開關；在該第二開關狀態期間，接通該第一開關和該第四開關，並且斷開該第二開關和該第三開關；並且在該第三開關狀態期間，接通該第二開關和該第四開關，並且斷開該第一開關和該第三開關。
  4. 如請求項1所述之電壓調節器，其進一步包括一比較器系統，該比較器系統將該輸入電壓與該輸出電壓進行比較，並且當該輸入電壓在該輸出電壓的一預定百分比內時，選擇該升-降壓操作模式，當該輸入電壓比該輸出電壓大超過該輸出電壓的該預定百分比時，選擇該降壓操作模式，並且當該輸入電壓比該輸出電壓小超過該輸出電壓的該預定百分比時，選擇該升壓操作模式。
  5. 如請求項1之電壓調節器，其中該調制器控制該第二開關狀態以具有等於該每個開關週期的一預定百分比的一持續時間。
  6. 如請求項1所述之電壓調節器，其中該調制器控制該第二開關狀態以具有等於該每個開關週期的一可程式設計百分比的一持續時間。
  7. 如請求項1所述之電壓調節器，其進一步包括： 一誤差放大器電路，該誤差放大器電路基於將指示該輸出電壓的一電壓與指示該輸出電壓的一目標位準的一輸出參考進行比較來產生一調制控制電壓；其中該開關電路進一步包括：一降壓功率級，該降壓功率級如通過一降壓脈衝控制信號控制而選擇性地將該電感器的一第一端耦合至該輸入電壓或耦合至一參考源電壓；及一升壓功率級，該升壓功率級如通過一升壓脈衝控制信號所控制而選擇性地將該電感器的一第二端耦合至該輸出電壓或耦合至該參考源電壓；並且其中該調制器使用該輸入電壓、該輸出電壓和該調制控制電壓來產生該降壓脈衝控制信號和該升壓脈衝控制信號。
  8. 如請求項7所述之電壓調節器，其中該調制器包括： 一斜坡產生器，該斜坡產生器基於該輸入電壓、該輸出電壓、一第一脈衝控制信號和一第二脈衝控制信號來產生一斜坡控制電壓；一比較器電路，該比較器電路將該調制控制電壓與該斜坡控制電壓進行比較，以便產生該第一脈衝控制信號；一定時電路，該定時電路通過以下方式基於該第一脈衝控制信號產生該第二脈衝控制信號：當將該第一脈衝控制信號轉變至該第一狀態時，將該第二脈衝控制信號轉變至一第一狀態，並且在該第一脈衝控制信號已轉變至該第二狀態之後的一程式設計延遲週期後，將該第二脈衝控制信號轉變至一第二狀態；及一脈衝控制系統，該脈衝控制系統產生該降壓脈衝控制信號作為該第二脈衝控制信號的一緩衝型式，並且產生該升壓脈衝控制信號作為該第一脈衝控制信號的一反相型式。
  9. 如請求項8所述之電壓調節器，其中該斜坡產生器通過以下方式產生該斜坡控制電壓：回應於該第一脈衝控制信號使一斜坡電容器放出與該輸出電壓成比例的一電流，並且回應於該第二脈衝控制信號對該斜坡電容器充入與該輸入電壓成比例的一電流。
  10. 如請求項8所述之電壓調節器，其中該定時電路包括： 一斜坡電容器，該斜坡電容器耦合在一斜坡節點與該參考源電壓之間；一第一電流源，該第一電流源將與該輸入電壓成比例的一第一電流供應至該斜坡節點；一開關，該開關在該第一脈衝控制信號處於該第一狀態時，將該斜坡節點短接至該參考源電壓；一第二電流源，該第二電流源將以一定增益因數與該輸入電壓成比例的一第二電流供應穿過以該參考源電壓為基準的電阻器來產生一比較電壓；一比較器，該比較器將該斜坡節點的電壓與該比較電壓進行比較，並且提供指示該比較的一第一控制信號；及一邏輯或閘，該邏輯或閘接收該第一控制信號和該第一脈衝控制信號，並且提供該第二脈衝控制信號。
  11. 如請求項8所述之電壓調節器，其中 該比較器電路包括：一視窗電路，該視窗電路產生高於和低於該調制控制電壓的上視窗電壓和下視窗電壓；和一脈衝比較器，該脈衝比較器將該斜坡控制電壓與該上視窗電壓和下視窗電壓進行比較，以便產生該第一脈衝控制信號；並且其中該定時電路包括：一斜坡電容器，該斜坡電容器耦合在一斜坡節點與該參考源電壓之間；一第一電流源，該第一電流源將與該輸入電壓成比例的一第一電流供應至該斜坡節點；一開關，該開關在該第一脈衝控制信號處於該第一狀態時，將該斜坡節點短接至該下視窗電壓；一第二電流源，該第二電流源將以一定增益因數與該輸入電壓成比例的一第二電流供應穿過以該下視窗電壓為基準的一電阻器來產生一比較電壓；一比較器，該比較器將該斜坡節點的電壓與該比較電壓進行比較，並且提供指示該比較的一第一控制信號；及一邏輯或閘，該邏輯或閘接收該第一控制信號和該第一脈衝控制信號，並且提供該第二脈衝控制信號。
  12. 如請求項1所述之電壓調節器，其中該調制器基於施加在該電感器兩端的電壓在該第一開關狀態、該第二開關狀態與該第三開關狀態之間轉變。
  13. 如請求項1所述之電壓調節器，其中該調制器基於穿過該電感器的電流在該第一開關狀態、該第二開關狀態與該第三開關狀態之間轉變。
  14. 一種將一輸入電壓轉換成一輸出電壓的方法，該方法包括以下步驟： 以一降壓操作模式、一升壓操作模式和一升-降壓操作模式中的一個選定操作模式操作具有一電感器的一轉換器；及針對每個開關週期，在該升-降壓操作模式期間，操作該轉換器以順序地在第一開關狀態、第二開關狀態與第三開關狀態之間切換，包括：在該第一開關狀態期間，在該電感器兩端施加該輸入電壓；在該第二開關狀態期間，在該電感器兩端施加該輸入電壓與該輸出電壓之間的一差值；並且在該第三開關狀態期間，在該電感器兩端施加該輸出電壓。
  15. 如請求項14所述之方法，其中該在該升-降壓操作模式期間操作該轉換器之步驟包括以下步驟： 在該第一開關狀態期間，將該電感器的該第一端耦合至該輸入電壓，並且將該電感器的該第二端耦合至該參考源電壓；在該第二開關狀態期間，將該電感器的該第一端耦合至該輸入電壓，並且將該電感器的該第二端耦合至該輸出電壓；並且在該第三開關狀態期間，將該電感器的該第一端耦合至該參考源電壓，並且將該電感器的該第二端耦合至該輸出電壓。
  16. 如請求項14所述之方法，其進一步包括以下步驟： 將該輸入電壓與該輸出電壓進行比較；當該輸入電壓在該輸出電壓的一預定百分比內時，選擇該升-降壓操作模式；當該輸入電壓比該輸出電壓大超過該輸出電壓的該預定百分比時，選擇該降壓操作模式；並且當該輸入電壓比該輸出電壓小大超過該輸出電壓的該預定百分比時，選擇該升壓操作模式。
  17. 如請求項14所述之方法，其中該在該升-降壓操作模式期間操作該轉換器之步驟包括以下步驟：在該第二開關狀態下操作該轉換器達等於每個開關週期的一可程式設計百分比的一持續時間。
  18. 如請求項14所述之方法，其進一步包括以下步驟： 基於將指示該輸出電壓的一電壓與指示該輸出電壓的一目標位準的一輸出參考電壓進行比較來提供一調制控制電壓；基於該輸入電壓、該輸出電壓、一第一脈衝控制信號和一第二脈衝控制信號產生一斜坡控制電壓；將該調制控制電壓與該斜坡控制電壓進行比較，以便產生該第一脈衝控制信號；通過以下方式基於該第一脈衝控制信號產生該第二脈衝控制信號：當將該第一脈衝控制信號轉變至該第一狀態時，將該第二脈衝控制信號轉變至一第一狀態，並且在該第一脈衝控制信號已轉變至該第二狀態之後的一程式設計延遲週期後，將該第二脈衝控制信號轉變至一第二狀態；基於該第二脈衝控制信號，選擇性地將該電感器的一第一端耦合至該輸入電壓或耦合至一參考源電壓；並且基於該第一脈衝控制信號，選擇性地將該電感器的一第二端耦合至該輸出電壓或耦合至該參考源電壓。
  19. 如請求項18所述之方法，其中該產生一斜坡控制電壓之步驟包括以下步驟： 回應於該第一脈衝控制信號使一斜坡電容器放出與該輸出電壓成比例的一電流；並且回應於該第二脈衝控制信號對該斜坡電容器充入與該輸入電壓成比例的一電流。
  20. 如請求項18所述之方法，其中該基於該第一脈衝控制信號產生該第二脈衝控制信號之步驟包括以下步驟： 利用與該輸入電壓成比例的一第一電流對以該參考源電壓為基準的一斜坡電容器充電；在該第一脈衝控制信號處於該第一狀態時，將該斜坡電容器短接至該參考源電壓；通過將以一定增益因數與該輸入電壓成比例的一第二電流施加穿過以該參考源電壓為基準的一電阻器來產生一比較電壓；將該斜坡電容器的該電壓與該比較電壓進行比較，並且提供指示該比較的一第一控制信號；並且通過對該第一控制信號和該第一脈衝控制信號進行邏輯或運算來提供該第二脈衝控制信號。
  21. 如請求項18所述之方法，其中： 該將該調制控制電壓與該斜坡控制電壓進行比較之步驟包括以下步驟：產生高於和低於該調制控制電壓的上視窗電壓和下視窗電壓；並且將該斜坡控制電壓與該上視窗電壓和該下視窗電壓進行比較，以便產生該第一脈衝控制信號；並且其中該基於該第一脈衝控制信號產生該第二脈衝控制信號之步驟包括以下步驟：利用與該輸入電壓成比例的一第一電流對以該參考源電壓為基準的一斜坡電容器充電；在該第一脈衝控制信號處於該第一狀態時，將該斜坡電容器短接至該下視窗電壓；通過將以一定增益因數與該輸入電壓成比例的一第二電流施加穿過以該下視窗電壓為基準的一電阻器來產生一比較電壓；將該斜坡電容器的該電壓與該比較電壓進行比較，並且提供指示該比較的一第一控制信號；並且通過對該第一控制信號和該第一脈衝控制信號進行邏輯或運算來提供該第二脈衝控制信號。
  22. 如請求項14所述之方法，其中該操作該轉換器以順序地在第一開關狀態、第二開關狀態與第三開關狀態之間切換之步驟包括以下步驟：基於在該電感器兩端施加的電壓操作該轉換器以順序地在第一開關狀態、第二開關狀態與第三開關狀態之間切換。
  23. 如請求項14所述之方法，其中該操作該轉換器以順序地在第一開關狀態、第二開關狀態與第三開關狀態之間切換之步驟包括以下步驟：基於穿過該電感器的電流操作該轉換器以順序地在第一開關狀態、第二開關狀態與第三開關狀態之間切換。
  24. 一種電子裝置，該電子裝置包括： 一電壓調節器，該電壓調節器包括：一轉換器，該轉換器包括耦合至一電感器的一開關電路，用於將一輸入電壓轉換成一輸出電壓；一調制器，該調制器以一降壓操作模式、一升壓操作模式和一中間升-降壓操作模式控制該開關電路，其中在該升-降壓操作模式期間，該調制器在每個開關週期期間控制該開關電路以順序地在三個不同開關狀態之間切換，該三個開關狀態包括：一第一開關狀態，該第一開關狀態在該電感器兩端施加該輸入電壓；一第二開關狀態，該第二開關狀態在該電感器兩端施加該輸入電壓與該輸出電壓之間的一差值；及一第三開關狀態，該第三開關狀態在該電感器兩端施加該輸出電壓；及 一處理器和記憶體，該處理器和記憶體被耦合來從該電壓調節器接收該輸出電壓。
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