本發明涉及升降壓切換式電源電路，特別涉及無論負載電流的大小都可平順地進入旁通模式的升降壓切換式電源電路及其控制方法。

背景技術：

1、已知的升降壓切換式電源轉換器在充電電池相關系統應用上，常需要操作于低功耗的省電模式，在省電模式中，由于升降壓切換式電源轉換器仍在切換其中的功率開關，會有切換損耗，而降低轉換效率。因此，在省電模式中，進一步將輸入端與輸出端保持于電連接狀態而不切換功率開關(也就是進入旁通模式)，進而提高轉換效率。而在典型的應用中，進出旁通模式需要一額外開關作為旁通的路徑，以電連接輸入端與輸出端。在實際應用中，存在著輸入電壓與輸出電壓間的電壓差相對較大的情況，在旁通的路徑短路的瞬間，會產生相對較大的電流。而因為此瞬間的電流變化，使輸出過大的抖動(damping)，導致前述開關、其中的電感或后接電路燒毀。

2、請參閱圖1，其顯示一已知的升降壓切換式電源轉換器的信號波形示意圖，其中較上的附圖示意輸入電壓vin(虛直線)、兩種情況的輸出電壓vout1及vout2與分別示意上述兩種情況中使能旁通模式bypass的旁通控制信號sbyps1及sbyps2。其中，當使能旁通模式bypass的旁通控制信號sbyps1及sbyps2為高位準時，示意升降壓切換式電源轉換器進入使能旁通模式bypass。如前所述，此已知的升降壓切換式電源轉換器應用于充電電池相關系統的應用中，于輸入電壓vin與輸出電壓vout1或vout2間的電壓差小于一參考電壓，且輸入電壓vin大于或等于一第一閾值時進入旁通模式bypass。如圖1所示，當此已知的升降壓切換式電源轉換器從升降壓模式buck-boost切換進入旁通模式bypass時，由于瞬間的電感電流il的變化幅度過大，如圖1中較下的附圖所示意，導致輸出電壓vout1發生振鈴現象，過大的輸出電壓vout1的振鈴幅度不但對元件產生較大的應力，也會使升降壓切換式電源轉換器錯誤地于輸出電壓vout1超過第二閾值時，發生過電壓保護機制而離開旁通模式。雖然可將過電壓保護機制預設的第二閾值增加至第三閾值即可避免錯誤的觸發，但如此一來系統發生過電壓的損害的機率就會提高。

3、有鑒于此，本發明即針對上述現有技術的不足，提出一種無論負載電流的大小都可平順地進入旁通模式的升降壓切換式電源電路。

技術實現思路

1、于一觀點中，本發明提供一種升降壓切換式電源電路，用以將一輸入電源，轉換為一輸出電源，包括：一功率開關電路，包括一輸入開關單元以及一輸出開關單元，其中該輸入開關單元用以將一電感的一第一端切換于該輸入電源或一接地電位，該輸出開關單元用以將該電感的一第二端切換于該輸出電源或該接地電位，以將該輸入電源轉換為該輸出電源；以及一旁通(bypass)控制電路，用以根據一旁通使能信號，決定該升降壓切換式電源電路是否操作于一旁通模式；其中，于該旁通使能信號為一使能位準時，該升降壓切換式電源電路操作于該旁通模式，且該輸入電源的一輸入電壓與該輸出電源的一輸出電壓間的一轉換電壓差的絕對值小于一第一參考電壓時，該旁通控制電路控制該功率開關電路，以使該輸入電源與該輸出電源旁通而電連接，且使得該升降壓切換式電源電路操作于該旁通模式的一旁通階段；其中，于該旁通模式中，在該旁通階段之前，該旁通控制電路控制該升降壓切換式電源電路操作于一第一過渡階段，及/或于該旁通模式之后，該旁通控制電路控制該升降壓切換式電源電路操作于一第二過渡階段；其中于該第一過渡階段中，該旁通控制電路以反饋調節方式，控制該輸出電壓朝該輸入電壓逐漸改變，直到該轉換電壓差小于該第一參考電壓時，結束該第一過渡階段；其中于該第二過渡階段中，該旁通控制電路以反饋調節方式，控制該輸出電壓朝一目標電壓逐漸改變，直到該輸出電壓等于該目標電壓。

2、于另一觀點，本發明提供一種升降壓切換式電源電路的控制方法，用以將一輸入電源，轉換為一輸出電源，包括：于一旁通使能信號為一使能位準時，使一升降壓切換式電源電路操作于一旁通模式；于該輸入電源的一輸入電壓與該輸出電源的一輸出電壓間的一轉換電壓差的絕對值小于一第一參考電壓時，控制以使該輸入電源與該輸出電源旁通而電連接，且使得該升降壓切換式電源電路操作于該旁通模式的一旁通階段；于該旁通模式中，在該旁通階段之前，控制該升降壓切換式電源電路操作于一第一過渡階段，及/或于該旁通模式之后，控制該升降壓切換式電源電路操作于一第二過渡階段；于該第一過渡階段中，以反饋調節方式，控制該輸出電壓朝該輸入電壓逐漸改變，直到該轉換電壓差小于該第一參考電壓時，結束該第一過渡階段；以及于該第二過渡階段中，以反饋調節方式，控制該輸出電壓朝一目標電壓逐漸改變，直到該輸出電壓等于該目標電壓。

3、于一實施例中，未操作于該旁通模式下，該旁通控制電路根據該輸入電壓與一輸出相關電壓間的一轉換相關電壓差小于一第二參考電壓，或者根據一外部指令而使能該旁通使能信號，其中該第二參考電壓大于該第一參考電壓；其中該輸出相關電壓為該輸出電壓或該目標電壓。

4、于一實施例中，于該旁通階段中，當該輸入電壓與該目標電壓間的一調節電壓差大于一第三參考電壓時，該旁通控制電路禁止該旁通使能信號，以控制該升降壓切換式電源電路結束該旁通模式的該旁通階段，并開始該第二過渡階段。

5、于一實施例中，于該旁通模式的該第一過渡階段中，該旁通控制電路根據該輸入電壓與該目標電壓逐漸改變一第四參考電壓，并根據該第四參考電壓以反饋調節方式，逐漸調整該輸出電壓，進而使該輸出電壓朝該輸入電壓逐漸改變，直到該轉換電壓差的絕對值小于該第一參考電壓，其中該第四參考電壓的一初始值相關于該目標電壓。

6、于一實施例中，于第二過渡階段中，該旁通控制電路根據該輸入電壓與該目標電壓逐漸改變一第四參考電壓，并根據該第四參考電壓以反饋調節方式，逐漸調整該輸出電壓，進而使該輸出電壓朝該目標電壓逐漸改變，直到該輸出電壓等于該目標電壓，其中該第四參考電壓的一初始值相關于該目標電壓。

7、于一實施例中，于該旁通階段中，該輸出開關單元中的一輸出上橋開關與該輸入開關單元中的一輸入上橋開關都為導通，以將該輸入電源與該輸出電源經由該電感電連接。

8、于一實施例中，該升降壓切換式電源電路還包括一旁通開關，該旁通開關直接電連接于該輸入電源與該輸出電源之間，該旁通控制電路于該旁通階段中，控制該旁通開關為導通，以將該輸入電源與該輸出電源直接電連接。

9、于一實施例中，該旁通控制電路于該第一過渡階段，及/或于該第二過渡階段，以反饋調節方式控制該輸出電壓，進而避免該輸出電壓過沖(overshoot)或下沖(undershoot)。

10、于一實施例中，該輸入開關單元包括：一輸入上橋開關，耦接于該輸入電源與該電感的該第一端之間；以及一輸入下橋開關或一輸入下橋二極管，耦接于該接地電位與該電感的該第一端之間；其中該輸入上橋開關，以及該輸入下橋開關或該輸入下橋二極管，用以切換該電感的該第一端于該輸入電源或該接地電位。

11、于一實施例中，該輸出開關單元包括：一輸出下橋開關，耦接于該接地電位與該電感的該第二端之間；以及一輸出上橋開關，耦接于該輸出電源與該電感的該第二端之間；其中該輸出下橋開關以及該輸出上橋開關，用以將該電感的該第二端切換于該輸出電源或該接地電位。

12、于一實施例中，于該第一過渡階段，該旁通控制電路控制該升降壓切換式電源電路進入一強制連續導通模式(forced?continuous?conduction?mode，fccm)。

13、于一實施例中，于該第二過渡階段，該旁通控制電路控制該升降壓切換式電源電路進入或不進入一強制連續導通模式。

14、于一實施例中，該目標電壓為初始設定的該輸出電壓或為于該旁通階段期間更新的一設定電壓。

15、于一實施例中，于該轉換電壓差的絕對值小于該第一參考電壓且該輸出上橋開關與該輸入上橋開關都為導通之后，該升降壓切換式電源電路才進入該旁通模式的該旁通階段。

16、于一實施例中，該升降壓切換式電源電路還包括一誤差放大電路，其中該旁通控制電路包括一參考電壓產生電路，該誤差放大電路根據該第四參考電壓及與該輸出電壓相關的一輸出電壓相關信號產生一誤差放大信號，該誤差放大信號用以產生用以控制該功率開關電路的多個切換信號，其中該旁通控制電路于該旁通階段期間還用以控制該升降壓切換式電源電路停止供電給該參考電壓產生電路及該誤差放大電路的至少一者，其中該第四參考電壓由該參考電壓產生電路根據該目標電壓及該輸入電壓所產生。

17、于一實施例中，該控制方法還包括：根據該輸入電壓與一輸出相關電壓間的一轉換相關電壓差小于一第二參考電壓，或者根據一外部指令而使能該旁通使能信號，其中該第二參考電壓大于該第一參考電壓；其中該輸出相關電壓為該輸出電壓或該目標電壓。

18、于一實施例中，該控制方法還包括：于該旁通階段中，當該輸入電壓與該目標電壓間的一調節電壓差大于一第三參考電壓時，禁止該旁通使能信號，以控制該升降壓切換式電源電路結束該旁通模式的該旁通階段，并開始該第二過渡階段。

19、于一實施例中，于該第一過渡階段中，以反饋調節方式，控制該輸出電壓朝該輸入電壓逐漸改變，直到該轉換電壓差小于該第一參考電壓的步驟包括：于該旁通模式的該第一過渡階段中，根據該輸入電壓與該目標電壓逐漸改變一第四參考電壓；以及根據該第四參考電壓以反饋調節方式，逐漸調整該輸出電壓，進而使該輸出電壓朝該輸入電壓逐漸改變，直到該轉換電壓差的絕對值小于該第一參考電壓；其中該第四參考電壓的一初始值相關于該目標電壓。

20、于一實施例中，于該第二過渡階段中，以反饋調節方式，控制該輸出電壓朝該目標電壓逐漸改變，直到該輸出電壓等于該目標電壓的步驟包括：于該第二過渡階段中，根據該輸入電壓與該目標電壓逐漸改變一第四參考電壓；以及根據該第四參考電壓以反饋調節方式，逐漸調整該輸出電壓，進而使該輸出電壓朝該目標電壓逐漸改變，直到該輸出電壓等于該目標電壓，其中該第四參考電壓的一初始值相關于該目標電壓。

21、于一實施例中，該升降壓切換式電源電路包括一功率開關電路，該功率開關電路包括一輸入開關單元以及一輸出開關單元，其中控制以使該輸入電源與該輸出電源旁通而電連接，且使得該升降壓切換式電源電路操作于該旁通模式的該旁通階段的步驟包括：于該旁通階段中，控制該輸出開關單元中的一輸出上橋開關與該輸入開關單元中的一輸入上橋開關使其都為導通，以將該輸入電源與該輸出電源經由一電感電連接。

22、于一實施例中，該升降壓切換式電源電路包括一旁通開關，該旁通開關直接電連接于該輸入電源與該輸出電源之間，其中控制以使該輸入電源與該輸出電源旁通而電連接，且使得該升降壓切換式電源電路操作于該旁通模式的該旁通階段的步驟包括：于該旁通階段中，控制該旁通開關為導通，以將該輸入電源與該輸出電源直接電連接。

23、于一實施例中，該控制方法還包括：于該第一過渡階段，控制該升降壓切換式電源電路進入一強制連續導通模式(forced?continuous?conduction?mode，fccm)。

24、于一實施例中，該控制方法還包括：于該第二過渡階段，控制該升降壓切換式電源電路進入或不進入一強制連續導通模式。

25、于一實施例中，該升降壓切換式電源電路包括一誤差放大電路、一功率開關電路以及一參考電壓產生電路，該誤差放大電路根據該第四參考電壓及與該輸出電壓相關的一輸出電壓相關信號產生一誤差放大信號，該誤差放大信號用以產生用以控制該功率開關電路的多個切換信號，其中該控制方法還包括：于該旁通階段期間，控制該升降壓切換式電源電路停止供電給該參考電壓產生電路及該誤差放大電路的至少一者，其中該第四參考電壓由該參考電壓產生電路根據該目標電壓及該輸入電壓所產生。

26、本發明的優點為本發明可從升壓模式/降壓模式/升降壓模式進入旁通模式，無論負載電流的大小都可平順地進入旁通模式，不需額外的晶體管開關作為旁通模式的路徑，直接使用輸入上橋開關及輸出上橋開關即可。

27、以下通過具體實施例詳加說明，以更容易了解本發明的目的、技術內容、特點及其所實現的效果。