CN116937973A - 降压-升压dc-dc转换器电路和对应的操作方法 - Google Patents

Abstract

本公开涉及降压‑升压DC‑DC转换器电路和对应的操作方法。一种降压‑升压转换器电路包括模式选择电路，如果输入电压高于下限阈值，则模式选择电路断言降压使能信号；并且如果输入电压低于上限阈值，则断言升压使能信号。如果降压斜坡高于降压控制信号，则控制电路在降压时钟中的脉冲上断言降压PWM信号并且取消断言降压PWM信号，并且如果降压使能信号被取消断言，则它保持降压PWM信号被断言。如果升压斜坡高于升压控制信号，则控制电路在升压时钟中的脉冲上断言升压PWM信号并且取消断言升压PWM信号，并且如果升压使能信号被取消断言，则它保持升压PWM信号被取消断言。

Description

降压-升压DC-DC转换器电路和对应的操作方法

相关申请的交叉引用

本申请要求于2022年4月22日提交的意大利专利申请号102022000008108的优先权，该申请通过引用并入本文。

技术领域

本公开涉及一种降压-升压DC-DC切换转换器(例如非反相转换器)。

背景技术

常规上，电压转换器被用于功率管理***，以将DC输入电压V_in转换为DC输出电压V_out。切换模式电源(SMPS)的各种拓扑结构可以被采用以实现高转换效率。降压转换器提供输入电压的降压型(step-down)转换(即，V_out<V_in)，并且升压转换器提供升压型(step-up)转换(即，V_out>V_in)。当输出电压V_out可以高于或低于输入电压V_in时，非反相降压-升压转换器被采用，从而实现升压型和降压型两者电压转换。

发明内容

在一个或多个实施例中，本公开提供了具有提高的效率和降低的复杂性的降压-升压DC-DC转换器。

一个或多个实施例可以涉及一种操作降压-升压DC-DC转换器的对应方法。

在一个或多个实施例中，一种降压-升压DC-DC转换器电路包括开关级，该开关级被配置为接收转换器输入电压、降压脉宽调制控制信号和升压脉宽调制控制信号，并且根据降压脉宽调制控制信号和升压脉宽调制控制信号来产生转换器输出电压。转换器包括误差放大器电路，该误差放大器电路被配置为感测转换器输出电压和参考电压，并且产生指示参考电压与转换器输出电压之间的差的误差信号。转换器包括操作模式选择电路，该操作模式选择电路被配置为将转换器输入电压与下限阈值和上限阈值进行比较。

操作模式选择电路被配置为：响应于转换器输入电压高于下限阈值而断言降压模式使能信号，并且响应于转换器输入电压低于下限阈值而取消断言降压模式使能信号。操作模式选择电路被配置为：响应于转换器输入电压低于上限阈值而断言升压模式使能信号，并且响应于转换器输入电压高于上限阈值而取消断言升压模式使能信号。

转换器包括电压移位器电路，该电压移位器电路被配置为根据误差信号、降压模式使能信号和升压模式使能信号来产生降压控制信号和升压控制信号。转换器包括斜坡发生器电路，该斜坡发生器电路被配置为根据降压时钟信号产生降压斜坡信号并且根据升压时钟信号来产生升压斜坡信号。转换器包括控制电路，该控制电路被配置为将降压控制信号与降压斜坡信号进行比较。

控制电路被配置为：在降压模式使能信号被断言的前提下，响应于降压时钟信号中的脉冲而断言降压脉宽调制控制信号，并且响应于降压斜坡信号高于降压控制信号而取消断言降压脉宽调制控制信号。控制电路被配置为：在降压模式使能信号被取消断言的前提下，保持降压脉宽调制控制信号被断言。控制电路被配置为将升压控制信号与升压斜坡信号进行比较。

控制电路被配置为：在升压模式使能信号被断言的前提下，响应于升压时钟信号中的脉冲而断言升压脉宽调制控制信号，并且响应于升压斜坡信号高于升压控制信号而取消断言升压脉宽调制控制信号。控制电路被配置为：在升压模式使能信号被取消断言的前提下，保持升压脉宽调制控制信号被取消断言。电压移位器电路被配置为：响应于降压模式使能信号被断言并且升压模式使能信号被取消断言，设置V_C,buck＝V_EA，其中V_C,buck是降压控制信号的值，并且V_EA是误差信号的值。电压移位器电路被配置为：响应于降压模式使能信号被取消断言并且升压模式使能信号被断言，设置V_C,boost＝(V_EA-V_FF)，其中V_C,boost是升压控制信号的值，V_EA是误差信号的值，并且V_FF是降压-升压DC-DC转换器电路的前馈电压的值。电压移位器电路被配置为：响应于降压模式使能信号被断言并且升压模式使能信号被断言，设置V_C,buck＝(V_EA-k2·V_ref1)以及V_C,boost＝(V_EA-(k1+k2)·V_ref1)，其中V_C,buck是降压控制信号的值，V_EA是误差信号的值，V_ref1是参考电压的值，V_C,boost是升压控制信号的值，并且k1和k2是满足条件k1+2·k2＝1并且0<k1<1的值(例如恒定值)。

因此，一个或多个实施例可以提供降压-升压DC-DC转换器，它以提高的效率和低复杂性在降压、升压和降压-升压操作模式之间自动切换。

在一个或多个实施例中，电压移位器电路包括分压器电路，该分压器电路包括第一节点、第二节点、第三节点、第四节点、被耦合在第一节点和第二节点之间的第一电阻器、被耦合在第二节点和第三节点之间的第二电阻器以及被耦合在第三节点和第四节点之间的第三电阻器。第一节点被配置为产生升压控制信号，第二节点被配置为产生降压控制信号，并且第四节点被配置为接收误差信号。电压移位器电路包括第一电流发生器电路，第一电流发生器电路被配置为向分压器电路供应与前馈电压成比例的电流。电压移位器电路包括第二电流发生器电路，第二电流发生器电路被配置为向分压器电路供应与参考电压成比例的电流。电压移位器电路包括可由降压模式使能信号和升压模式使能信号控制的多个开关。多个开关被布置为：响应于降压模式使能信号被取消断言，将分压器电路耦合至第一电流发生器电路以接收与前馈电压成比例的电流；响应于降压模式使能信号被断言，将分压器电路耦合至第二电流发生器电路以接收与参考电压成比例的电流；响应于升压模式使能信号被取消断言，旁路第二电阻器；以及响应于降压模式使能信号被断言，旁路第三电阻器。

在一个或多个实施例中，电压移位器电路包括被配置为感测前馈电压并且控制第一电流发生器电路的第一电压到电流转换器装置，以及被配置为感测参考电压并且控制第二电流发生器电路的第二电压到电流转换器装置。

在一个或多个实施例中，由第一电流发生器电路产生的电流与前馈电压之间的比率等于1/R，由第二电流发生器电路产生的电流与参考电压之间的比率等于1/R，第一电阻器具有等于k1·R的电阻值，第二电阻器具有等于k2·R的电阻值，并且第三电阻器具有等于(1-k1-k2)·R的电阻值。

在一个或多个实施例中，操作模式选择电路包括分压器电路，该分压器电路被配置为接收转换器输入电压，并且产生与转换器输入电压成比例的第一信号和与转换器输入电压成比例的第二信号。第一信号与转换器输入电压的比例因子高于第二信号与转换器输入电压的比例因子。操作模式选择电路包括第一比较器，第一比较器被配置为：响应于第一信号高于又一参考电压而断言降压模式使能信号，并且响应于第一信号低于又一参考电压而取消断言降压模式使能信号。操作模式选择电路包括第二比较器，第二比较器被配置为：响应于又一参考电压高于第二信号而断言升压模式使能信号，并且响应于又一参考电压低于第二信号而取消断言升压模式使能信号。

在一个或多个实施例中，又一参考电压与参考电压线性相关，或者与参考电压成比例，或者与参考电压相同。

在一个或多个实施例中，控制电路包括第一比较器电路，第一比较器电路被配置为：将降压控制信号与降压斜坡信号进行比较，响应于降压控制信号高于降压斜坡信号而断言降压比较信号，并且响应于降压控制信号低于降压斜坡信号而取消断言降压比较信号。控制电路包括第二比较器电路，第二比较器电路被配置为：将升压控制信号与升压斜坡信号进行比较，响应于升压控制信号高于升压斜坡信号而断言升压比较信号，并且响应于升压控制信号低于升压斜坡信号而取消断言升压比较信号。控制电路包括逻辑电路，该逻辑电路被配置为：如果降压模式使能信号被断言，响应于降压比较信号被断言而断言降压脉宽调制控制信号，并且响应于降压比较信号被取消断言而取消断言降压脉宽调制控制信号。逻辑电路被配置为：如果升压模式使能信号被断言，响应于升压比较信号被断言而断言升压脉宽调制控制信号，并且响应于升压比较信号被取消断言而取消断言升压脉宽调制控制信号。

根据本公开的另一方面，一种操作降压-升压DC-DC转换器电路的方法包括：

接收转换器输入电压、降压脉宽调制控制信号和升压脉宽调制控制信号，并且根据降压脉宽调制控制信号和升压脉宽调制控制信号来产生转换器输出电压；

感测转换器输出电压和参考电压，并且产生指示参考电压与转换器输出电压之间的差的误差信号；

将转换器输入电压与下限阈值和上限阈值进行比较；

响应于转换器输入电压高于下限阈值而断言降压模式使能信号，并且响应于转换器输入电压低于下限阈值而取消断言降压模式使能信号；

响应于转换器输入电压低于上限阈值而断言升压模式使能信号，并且响应于转换器输入电压高于上限阈值而取消断言升压模式使能信号；

根据误差信号、降压模式使能信号和升压模式使能信号来产生降压控制信号和升压控制信号；

根据降压时钟信号产生降压斜坡信号，并且根据升压时钟信号产生升压斜坡信号；

将降压控制信号与降压斜坡信号进行比较；

如果降压模式使能信号被断言，则响应于降压时钟信号中的脉冲而断言降压脉宽调制控制信号，并且响应于降压斜坡信号高于降压控制信号而取消断言降压脉宽调制控制信号；

如果降压模式使能信号被取消断言，则保持降压脉宽调制控制信号被断言；

将升压控制信号与升压斜坡信号进行比较；

如果升压模式使能信号被断言，则响应于升压时钟信号中的脉冲而断言升压脉宽调制控制信号，并且响应于升压斜坡信号高于升压控制信号而取消断言升压脉宽调制控制信号；

如果升压模式使能信号被取消断言，则保持升压脉宽调制控制信号被取消断言；

响应于降压模式使能信号被断言并且升压模式使能信号被取消断言，设置V_C,buck＝V_EA，其中V_C,buck是降压控制信号的值，并且V_EA是误差信号的值；

响应于降压模式使能信号被取消断言并且升压模式使能信号被断言，设置V_C,boost＝(V_EA-V_FF)，其中V_C,boost是升压控制信号的值，V_EA是误差信号的值，并且V_FF是降压-升压DC-DC转换器电路的前馈电压的值；以及

响应于降压模式使能信号被断言并且升压模式使能信号被断言，设置V_C,buck＝(V_EA-k2·V_ref1)以及V_C,boost＝(V_EA-(k1+k2)·V_ref1)，其中V_C,buck是降压控制信号的值，V_EA是误差信号的值，V_ref1是参考电压的值，V_C,boost是升压控制信号的值，并且k1和k2是满足条件k1+2·k2＝1并且0<k1<1的恒定值。

附图说明

为了更完整地理解本公开及其优点，现在参照结合附图的以下描述，在附图中：

图1是降压-升压转换器的四开关开关级的示例性电路图；

图2是当转换器在两阶段控制模式下操作时，流过被耦合至图1的开关级的线圈的线圈电流的示例性时序图；

图3是降压-升压转换器的可能操作区域的示例性图；

图4是在死区内以纯降压模式操作的降压-升压转换器的线圈电流的和转换器时钟信号的可能时间演变的示例性时序图；

图5是根据本公开的一个或多个实施例的降压-升压转换器的示例性电路框图；

图6是根据本公开的一个或多个实施例的降压-升压转换器的误差放大器电路的可能实施细节的示例性电路框图；

图7是根据本公开的一个或多个实施例的降压-升压转换器中的信号的可能时间演变的示例的示意性时序图；

图8是根据本公开的一个或多个实施例的降压-升压转换器的操作模式选择电路的可能实施细节的示例性电路框图；

图9是图8所例示的操作模式选择电路中的信号的可能时间演变的示例性时序图；

图10是根据本公开的一个或多个实施例的降压-升压转换器的模拟电压移位器电路的可能实施细节的示例性电路框图；以及

图11是根据本公开的一个或多个实施例的降压-升压转换器中的信号的可能时间演变的示例性时序图。

具体实施方式

在随后的描述中，一个或多个具体细节被图示，旨在提供对本公开的实施例的示例的深入理解。实施例可以在没有一个或多个具体细节的情况下或在具有其他方法、组件、材料等的情况下获得。在其他情况下，已知的结构、材料或操作未被详细图示或描述，使得实施例的某些方面不会模糊不清。

在本公开的框架中对“实施例”或“一个实施例”的引用旨在指示关于该实施例描述的特定配置、结构或特性被包括在至少一个实施例中。因此，可能存在于本公开的一个或多个点中的诸如“在实施例中”或“在一个实施例中”等短语不一定指一个相同的实施例。而且，具体的配置、结构或特性可以在一个或多个实施例中以任何适当的方式组合。

本文使用的标题/引用仅出于便利性提供，并且因此不限定保护范围或实施例的范围。

在本文附属的所有附图中，除非上下文另有指示，否则相似的部分或元件用相似的附图标记/数字指示，并且对应的公开内容为了简洁起见而不被重复。

图1是降压-升压转换器1的开关级10的示例性电路图，具体而言是四开关非反相降压-升压转换器的示例性电路图。开关级10包括被配置为接收输入电压V_in的输入节点102、被配置为产生输出电压V_out的输出节点104，以及被配置为提供参考电压(或接地电压)V_gnd(例如0V)的参考电压节点106(或接地节点)。第一半桥电路(降压半桥电路)被布置在输入节点102和接地节点106之间，并且包括被布置在输入节点102和第一中间节点(或切换节点)108之间的第一高侧开关S1以及被布置在第一切换节点108和接地节点106之间的第一低侧开关S2。第二半桥电路(升压半桥电路)被布置在输出节点104和接地节点106之间，并且包括被布置在输出节点104和第二中间节点(或切换节点)110之间的第二高侧开关S3以及被布置在第二切换节点110和接地节点106之间的第二低侧开关S4。线圈L(例如电感器，可能在包含转换器1的集成电路外部)被布置在切换节点108和110之间。

图2是当转换器在两阶段控制模式下操作时，即，当每个切换循环(cycle)包括两个阶段时，流过被耦合至转换器1的线圈L的线圈电流i_L的时间演变的示例性时序图。在第一阶段PH1中，开关S1和S4闭合，并且开关S2和S3断开，使得线圈L通过被耦合在电压V_in的输入节点102和电压V_gnd的接地节点106之间而被充能(例如磁化、充电)，电流i_L从节点102流到节点106，如图2中的点划线所例示的。在第二阶段PH2中，开关S2和S3闭合，并且开关S1和S4断开，使得线圈L通过被耦合在电压V_gnd的接地节点106和电压V_out的输出节点104之间而被取消充能(例如消磁、放电)，电流i_L从节点106流到节点104，如图2中的虚线所例示的。两阶段操作模式可以被用于输入和输出电压的每种组合，因为它不取决于输入电压V_in与输出电压V_out之间的差。然而，两阶段操作模式可能导致高线圈电流纹波Δi_L以及线圈电流i_L的高均方根(rms)值，这导致该控制方案的效率差且可用性低。例如，在V_in＝V_out＝12V的情况下，线圈L的电感等于2μH，并且在切换频率f_SW约为1MHz的情况下，线圈电路纹波Δi_L可以约为3A。

旨在减少线圈电流纹波Δi_L的一些解决方案可能依赖于增大线圈L的电感值或增加转换器1的切换频率，然而，这可能导致印刷电路板(PCB)上的大面积占用、高成本和/或低效率。

为了克服这些缺点，当V_in>V_out时，通过停止升压半桥电路S3、S4的切换活动，降压-升压转换器可以被迫使在纯降压模式下操作；或者当V_in<V_out时，通过停止降压半桥电路S1、S2的切换活动，降压-升压转换器可以被迫使在纯升压模式下操作。在这方面，图3是降压-升压转换器的可能操作区域的示例性图，操作区域取决于输入电压V_in的值和输出电压V_out的值。具体地，当在操作区域Z1中时，降压-升压转换器可以在纯升压模式下操作(即，开关S1稳定地闭合，并且开关S2稳定地断开)，而当在操作区域Z2中时，在纯降压模式下操作(即，开关S3稳定地闭合，并且开关S4稳定地断开)。然而，当在V_in≈V_out的操作区域Z3中操作时，必须考虑所谓的“死区”，其限制取决于可以由驱动第一半桥电路和第二半桥电路(即，驱动开关S1、S2、S3、S4的切换)的栅极驱动器管理的最小关断时间T_off和导通时间T_on。

在常规的固定频率***中，适合在死区Z3中操作的导通定时和关断定时无法由栅极驱动器提供，导致一些切换脉冲可能被跳过(例如错过)，并且线圈电流纹波Δi_L再次增加，如图4的时序图所例示的，图4图示了在图3的死区Z3内以纯降压模式操作的降压-升压转换器的线圈电流i_L和转换器时钟信号CLK的可能时间演变。这种不希望的行为(即，意外的脉冲跳跃)继而可能导致转换器的***亚稳性和振荡。

在死区Z3中控制降压-升压转换器的一些解决方案可以借助三阶段控制方案。在第二阶段之后的第三阶段中，线圈L被耦合在输入节点102和输出节点104之间(即，开关S1和S3闭合，并且开关S2和S4断开)，在这种第三阶段期间线圈电流i_L几乎是平坦的。

图5是根据本公开的一个或多个实施例的固定频率、双斜坡降压-升压非反相转换器5的示例性电路框图。具体地，图5是转换器5的示例性控制架构。

转换器5包括误差放大器电路50(例如差分放大器)，误差放大器电路50被配置为将转换器输出电压V_out与参考电压V_ref1进行比较，并且产生指示V_ref1与V_out之间的差的误差信号V_EA。例如，误差放大器电路50可以包括被配置为接收转换器输出电压V_out的第一输入节点501、被配置为接收参考电压V_ref1的第二输入节点502，以及被配置为产生误差信号V_EA的输出节点503。误差放大器电路50可以包括运算放大器电路504，运算放大器电路504具有被耦合至节点502以接收电压V_ref1的第一(例如非反相)输入，和经由反馈电路装置块505而被耦合至节点501以接收电压V_out的第二(例如反相)输入。误差放大器电路50可以包括被耦合在第二输入和输出节点503之间的另一反馈电路装置块506，以闭合放大器电路50的反馈环路。

例如，如图6所例示的，反馈电路装置块505可以包括被布置在节点501和接地节点(例如106)之间的反馈分压器。反馈分压器可以包括被布置在节点501和放大器504的反相输入之间的第一电阻器R_FB1，以及被布置在放大器504的反相输入和接地节点之间的第二电阻器R_FB2。电阻器R_FB2可以具有比电阻器R_FB1的电阻值低的电阻值(例如R_FB2＝R_FB1/9)。另外，反馈电路装置块505可以包括被串联布置在节点501和放大器504的反相输入之间(即，与电阻器R_FB1并联)的电阻器R_S和电容器C_S。反馈电路装置块506可以包括被布置在放大器504的反相输入和放大器504的输出节点503之间的电容器C_P。反馈电路装置块506还可以包括被串联布置在放大器504的反相输入和放大器504的输出节点503之间(即，与电容器C_P并联)的电阻器R_F和电容器C_F。转换器5的反馈环路操作，使得在稳态条件下，放大器504的反相输入处的电压(即，输出电压V_out的缩放副本)(例如在R_FB2＝R_FB1/9的情况下，V_out/10)等于参考电压V_ref1。

再次参照图5，转换器5包括模式选择电路51，模式选择电路51被配置为根据转换器输入电压Vin的值和(间接地根据)转换器输出电压V_out的值，来产生降压模式使能信号EN_buck和升压模式使能信号EN_boost。例如，模式选择电路51可以包括被配置为接收转换器输入电压V_in的第一输入节点511，和被配置为接收参考电压V_ref2的第二输入节点512。参考电压V_ref2可以等于参考电压V_ref1，或者与参考电压V_ref1成比例，或者与参考电压V_ref1线性相关，而参考电压V_ref1继而又与输出电压V_out相关。备选地，参考电压V_ref2可以取决于应用使用适当的修整，而独立于参考电压V_ref1设置。

模式选择电路51可以被配置为：响应于输入电压V_in高于第一阈值V_th,buck而断言(例如设置为高值，逻辑1)降压模式使能信号EN_buck，并且响应于输入电压V_in低于第一阈值V_th,buck而取消断言(例如设置为低值，逻辑0)降压模式使能信号EN_buck。模式选择电路51可以被配置为：响应于输入电压V_in低于第二阈值V_th,boost而断言(例如设置为高值，逻辑1)升压模式使能信号EN_boost，并且响应于输入电压V_in高于第二阈值V_th,boost而取消断言(例如设置为低值，逻辑0)升压模式使能信号EN_boost。第二阈值V_th,boost可以高于第一阈值V_th,buck。降压模式使能信号EN_buck和升压模式使能信号EN_boost被用于控制转换器5的操作模式(例如纯降压、纯升压或降压-升压)，如以下进一步公开的。

转换器5包括电压移位器电路52(例如模拟电压移位器)，电压移位器电路52被配置为根据误差信号V_EA的值并且取决于由信号EN_buck和EN_boost的值确定的转换器5的当前操作模式(例如纯降压、纯升压或降压-升压)，来产生降压控制信号V_C,buck和升压控制信号V_C,boost。电压移位器电路52的其他细节在下文中公开。

转换器5包括双斜坡发生器电路53，双斜坡发生器电路53被配置为分别根据降压时钟信号CLK_buck和升压时钟信号CLK_boost来产生降压斜坡信号V_R,buck和升压斜坡信号V_R,boost。例如，斜坡信号V_R,buck和V_R,boost可以具有根据切换转换器的常规操作产生的三角形或锯齿形波形。斜坡信号V_R,buck和V_R,boost可以相对于彼此进行时移。斜坡信号V_R,buck和V_R,boost可以被用于单独地控制开关级10的降压半桥和升压半桥。

转换器5包括第一比较器电路54，第一比较器电路54具有被配置为接收降压控制信号V_C,buck的第一(例如非反相)输入和被配置为接收降压斜坡信号V_R,buck的第二(例如反相)输入，以产生降压比较信号C_buck。因此，降压比较信号C_buck可以在V_C,buck>V_R,buck时被断言(例如设置为高逻辑值，逻辑1)，而在V_C,buck<V_R,buck时被取消断言(例如设置为低逻辑值，逻辑0)。

转换器5包括第二比较器电路55，第二比较器电路55具有被配置为接收升压控制信号V_C,boost的第一(例如非反相)输入和被配置为接收升压斜坡信号V_R,boost的第二(例如反相)输入，以产生升压比较信号C_boost。因此，升压比较信号C_boost可以在V_C,boost>V_R,boost时被断言(例如设置为高逻辑值，逻辑1)，而在V_C,boost<V_R,boost时被取消断言(例如设置为低逻辑值，逻辑0)。

转换器5包括逻辑和驱动器电路56(例如控制电路)，逻辑和驱动器电路56被配置为接收信号EN_buck、EN_boost、C_buck、C_boost、CLK_buck和CLK_boost，并且根据信号EN_buck、EN_boost、C_buck、C_boost、CLK_buck和CLK_boost，来产生脉宽调制(PWM)降压信号P_buck和脉宽调制(PWM)升压信号P_boost，以用于控制开关S1、S2、S3和S4的换向，从而确定降压半桥电路(即，开关S1和S2)的换向占空比D_buck和升压半桥电路(即，开关S3和S4)的换向占空比D_boost。本文假设，当PWM降压信号P_buck被断言时，开关S1闭合(例如导通、导电)并且开关S2断开(例如关断、不导电)，而当PWM降压信号P_buck被取消断言时，开关S1断开并且开关S2闭合。类似地，当PWM升压信号P_boost被断言时，开关S3断开并且开关S4闭合，而当PWM升压信息P_boost被取消断言时，开关S3闭合并且开关S4断开。

具体地，PWM信号P_buck和P_boost可以由电路56根据以下逻辑产生。

在使能信号EN_buck被断言的前提下，则信号P_buck可以响应于时钟信号CLK_buck中的脉冲而被断言(例如上升沿可以在其中被生成)，并且可以响应于斜坡信号V_R,buck超过控制信号V_C,buck(即，响应于比较信号C_buck被取消断言)而被取消断言(例如下降沿可以在其中被生成)。否则，如果使能信号EN_buck被取消断言，则信号P_buck可以独立于比较信号C_buck的值而被保持断言。

在使能信号EN_boost被断言的前提下，则信号P_boost可以响应于时钟信号CLK_boost中的脉冲而被断言(例如上升沿可以在其中被生成)，并且可以响应于斜坡信号V_R,boost超过控制信号V_C,boost(即，响应于比较信号C_boost被取消断言)而被取消断言(例如下降沿可以在其中被生成)。否则，如果使能信号EN_boost被取消断言，则信号P_boost可以独立于比较信号C_boost的值而被保持取消断言。

参照图5描述的转换器5的操作可以通过参照图7来进一步理解，图7图示了当从升压模式操作到降压-升压模式操作到降压模式操作时转换器5中的信号V_in、V_out、V_th,buck、V_th,boost、EN_buck、EN_boost、CLK_buck、CLK_boost、V_R,buck、V_R,boost、V_C,buck、V_C,boost、C_buck、C_boost、P_buck和P_boost的示例性时序图。

如图7所例示的，当输入电压V_in低于模式检测器阈值V_th,buck时，降压使能信号EN_buck被取消断言(例如低)，并且升压使能信号EN_boost被断言(例如高)。转换器5以升压模式操作：信号P_buck被保持断言，即，开关S1保持导电(导通)，并且开关S2被保持不导电(关断)，而时钟信号CLK_boost的脉冲和比较信号C_boost的值定义了控制开关S3和S4的升压PWM信号P_boost的形状和占空比。

如图7所例示的，当输入电压V_in高于模式检测器阈值V_th,boost时，降压使能信号EN_buck被断言(例如高)，并且升压使能信号EN_boost被取消断言(例如低)。转换器5以降压模式操作：信号P_boost被保持取消断言，即，开关S3保持导电(导通)，并且开关S4被保持不导电(关断)，而时钟信号CLK_buck的脉冲和比较信号C_buck的值定义了控制开关S1和S2的降压PWM信号P_buck的形状和占空比。

仍然如图7所例示的，当输入电压V_in在模式检测器阈值V_th,buck和V_th,boost之间时，信号EN_buck和EN_boost两者都被断言(例如高)，并且转换器5在降压-升压模式下操作。降压半桥电路和升压半桥电路两者分别在PWM信号P_buck和P_boost的控制下以不同的占空比进行切换。在降压-升压模式下，信号P_buck的形状和占空比取决于时钟信号CLK_buck的脉冲和比较信号C_buck的值，而信号P_boost的形状和占空比取决于时钟信号CLK_boost的脉冲和比较信号C_boost的值。

图8是根据一个或多个实施例的模式选择电路51的可能实施细节的示例性电路图。图9是作为电压V_in的函数的信号EN_buck和EN_boost的示例性时序图，并且是模式选择电路51的示例性操作。模式选择电路51可以包括分压器电路，以产生与输入电压V_in成比例的两个信号V₁和V₂。例如，电阻分压器可以包括被串联布置在参考电压节点106(处于电压V_gnd，例如0V)和输入节点511(处于电压V_in)之间的第一电阻器R1、第二电阻器R2和第三电阻器R3。第一比较器电路513(例如具有滞后的比较器)可以具有被耦合至节点中间电阻器R3和R2以接收信号V₁的第一(例如非反相)输入，以及被耦合至节点512以接收参考电压V_ref2的第二(例如反相)输入。信号EN_buck可以在比较器513的输出处被产生。因此，如果V_ref2<V₁，其中V₁＝V_in·(R1+R2)/(R1+R2+R3)，或者换言之，如果V_in>V_th,buck，其中V_th,buck＝V_ref2·(R1+R2+R3)/(R1+R2)，则信号EN_buck可以被断言。第二比较器电路514(例如具有滞后的比较器)可以具有被耦合至节点中间电阻器R2和R1以接收信号V₂的第一(例如反相)输入，以及被耦合至节点512以接收参考电压V_ref2的第二(例如非反相)输入。信号EN_boost可以在比较器514的输出处被产生。因此，如果V_ref2>V₂，其中V₂＝V_in·R1/(R1+R2+R3)，或者换言之，如果V_in<V_th,boost，其中V_th,boost＝V_ref2·(R1+R2+R3)/R1，则信号EN_boost可以被断言。通过以上方程中，还注意到V_th,boost>V_th,buck。

因此，如图9所例示的，取决于电压V_in的值，以下操作区域可以被标识。如果V_in<V_th,buck，那么EN_buck＝0并且EN_boost＝1，并且转换器5以升压模式操作。如果V_th,buck<V_in<V_th,boost，那么EN_buck＝1并且EN_boost＝1，并且转换器5以降压-升压模式操作。如果V_in>V_th,boost，那么EN_buck＝1并且EN_boost＝0，并且转换器5以降压模式操作。阈值V_th,buck和V_th,boost的值定义了降压-升压操作区域的极限，并且控制转换器在升压(分别为降压)操作模式下可以达到的最小T_on(分别为T_off)。降压-升压操作区域的大小可以被定义为转换器效率和由栅极驱动器可实现的最小T_on/T_off之间的权衡。

提供转换器5的三个操作区域之间的平滑过渡以及输入电压前馈是一个期望的特征。因此，在一个或多个实施例中，模拟电压移位器电路52可以被配置为实施控制信号V_C,buck和V_C,boost与误差信号V_EA之间的三种不同关系，以在V_in和V_out的整个范围内保持误差信号V_EA理想地恒定，如以下所公开的。

考虑到转换器5的降压型降压部分，输入/输出电压关系V_out＝D_buck·V_in导致D_buck的以下稳态值(等式1)：

D_buck＝V_out/V_in (1)

在本文考虑的固定频率架构中，占空比D_buck的值来自降压控制信号V_C,buck与降压斜坡信号V_R,buck的比较，它对降压PWM信号P_buck进行整形。如果斜坡信号V_R,buck的高度(即，斜坡最大值与斜坡最小值之间的差，它也等于斜坡转换速率(ramp slew rate)乘以时钟周期)等于前馈电压V_FF＝V_in/α(其中α＝V_out/V_ref1；因此，V_FF＝V_ref1·V_in/V_out)，并且控制电压V_C,buck等于误差信号V_EA，那么占空比D_buck可以根据下面的等式2来计算：

D_buck＝V_EA/V_FF (2)

组合以上等式1和2，误差信号V_EA的稳态值可以被写为V_EA＝V_out/α，并且不取决于转换器输入电压V_in的值。

现在考虑到转换器5的升压型升压部分，输入/输出电压关系V_out＝V_in·(1-D_boost)导致D_boost的以下稳态值：D_boost＝1-V_in/V_out。在本文考虑的固定频率架构中，占空比D_boost的值来自升压控制信号V_C,boost与升压斜坡信号V_R,boost的比较，它对升压PWM信号P_boost进行整形。如果斜坡信号V_R,boost的高度等于参考电压V_ref1＝V_out/α，并且控制电压V_C,boost等于误差信号V_EA与前馈电压V_FF之间的差(V_C,boost＝V_EA-V_FF)，那么占空比D_boost可以被计算为：D_boost＝(V_EA-V_FF)/V_ref1。因此，误差信号V_EA的稳态值可以被写为V_EA＝V_out/α，这与先前针对降压型降压转换器获得的值相同，并且不取决于转换器输入电压V_in的值。

在一个或多个实施例中，模拟电压移位器电路52因此可以被配置为产生控制电压V_C,buck和V_C,boost，使得当转换器5以降压-升压模式操作时，误差信号V_EA维持值V_EA＝V_out/α，这有助于转换器操作模式之间的平滑过渡。

考虑到转换器5的降压-升压操作，输入/输出电压关系可以根据下面的等式3来写为：

V_out＝(D_buck/(1-D_boost))·V_in (3)

如果降压斜坡信号V_R,buck的高度等于前馈电压V_FF＝V_in/α(如前面考虑的)，并且降压控制电压V_C,buck相对于误差信号V_EA偏移量k2·V_ref1(即，V_C,buck＝V_EA-k2·V_ref1，k2为常数)，那么占空比D_buck可以根据下面的等式4来计算：

D_buck＝(V_EA-k2·V_ref1)/V_FF (4)

类似地，如果升压斜坡信号V_R,boost的高度等于参考电压V_ref1(如前面考虑的)，并且升压控制电压V_C,boost相对于误差信号V_EA偏移量(k1+k2)·V_ref1(即，V_C,boost＝V_EA-(k1+k2)·V_ref1，或者，换言之，V_Cbuck-V_C,boost＝k1·V_ref1，k1是常数)，那么占空比D_boost可以根据下面的等式5来计算：

D_boost＝(V_EA-(k1+k2)·V_ref1)/V_ref1 (5)

将等式4和5组合为上面的等式3，误差信号V_EA的稳态值可以根据下面的等式6来写为：

V_EA＝V_ref1·(1+k1+2·k2)/2 (6)

如果条件k1+2·k2＝1成立，并且0和1之间的k1值被选择(即，0<k1<1)，则误差信号V_EA的稳态值可以被写为V_EA＝V_out/α，这与先前针对降压型降压转换和升压型升压转换获得的值相同，从而导致转换器5的三种操作模式的操作连续性。

图10是根据一个或多个实施例的电压移位器电路52的可能实施细节的示例性电路图，电压移位器电路52根据前面公开的原理进行操作。

如图10所例示的，电压移位器电路52可以包括分压器电路，该分压器电路包括被布置在节点901和节点902之间的第一电阻器R4、被布置在节点902和节点903之间的第二电阻器R5以及被布置在节点903和节点904之间的第三电阻器R6。第二电阻器R5可以经由布置在节点902和节点903之间(即，与电阻器R5并联)的开关S5而被旁路；开关S5由升压使能信号EN_boost的补码(complement)控制，例如开关S5在信号EN_boost被取消断言时闭合，并且在信号EN_boost被断言时断开。第三电阻器R6可以经由布置在节点903和节点904之间(即，与电阻器R6并联)的开关S6而被旁路；开关S6由降压使能信号EN_buck控制，例如开关S6在信号EN_buck被断言时闭合，并且在信号EN_buck被取消断言时断开。节点904被配置为从误差放大器电路50接收误差信号V_EA。节点902被配置为产生降压控制信号V_C,buck，并且节点901被配置为产生升压控制信号V_C,boost。

如图10所例示的，通过闭合由降压使能信号EN_buck的补码控制的开关S11，第一电流发生器911可以在被选择性地耦合在节点901和处于电压V_gnd的接地节点106之间，例如开关S11在信号EN_buck被取消断言时闭合，并且在信号EN_buck被断言时断开。第一电流发生器911可以被配置为从节点901汲取(sink)与前馈电压V_FF成比例的电流，如以下进一步公开的。通过闭合由降压使能信号EN_buck控制的开关S12，第二电流发生器912可以被选择性地耦合在节点901和处于电压V_gnd的接地节点106之间，例如开关S12在信号EN_buck被断言时闭合，并且在信号EN_buck被取消断言时断开。换言之，开关S11和S12互补地操作。第二电流发生器912可以被配置为从节点901吸收与参考电压V_ref1成比例的电流，如以下进一步公开的。

如图10所例示的，通过闭合由降压使能信号EN_buck的补码控制的开关S13，第三电流发生器913可以被选择性地耦合在电压V_DD下的电源电压节点920和节点904之间，例如开关S13在信号EN_buck被取消断言时闭合，并且在信号EN_buck被断言时断开。第三电流发生器913可以被配置为向节点904提供与前馈电压V_FF成比例的电流，如以下进一步公开的。通过闭合由降压使能信号EN_buck控制的开关S14，第四电流发生器914可以被选择性地耦合在电压V_DD下的电源电压节点920和节点904之间，例如开关S14在信号EN_buck被断言时闭合，而在信号EN_buck被取消断言时断开。换言之，开关S13和S14互补地操作；开关S13与开关S11同步操作；并且开关S14与开关S12同步操作。第四电流发生器914可以被配置为向节点904提供与参考电压V_ref1成比例的电流，如以下进一步公开的。

如图10所例示的，电压移位器电路52可以包括第一电压到电流转换器电路93，第一电压到电流转换器电路93被配置为产生与前馈电压V_FF成比例的信号，以控制第一电流发生器911和第三电流发生器913。具体地，电路93可以包括运算放大器电路931，运算放大器电路931被配置为在其非反相输入处接收电压V_FF，并且被布置为电压缓冲器配置(即，使其反相输入直接连接至其输出)以将电压V_FF传递到电阻值等于R的电阻器R93的第一端子。电阻器R93的第二端子被耦合至处于电压V_gnd的接地节点106。通过感测流过电阻器R93的电流，与V_FF成比例的信号(具体地，等于V_FF/R)被产生，并且被用于控制电流发生器911和913。

如图10所例示的，电压移位器电路52可以包括第二电压到电流转换器电路94，第二电压到电流转换器电路94被配置为产生与参考电压V_ref1成比例的信号，以控制第二电流发生器912和第四电流发生器914。具体地，电路94可以包括运算放大器电路941，运算放大器电路941被配置为在其非反相输入处接收电压V_ref1，并且被布置为电压缓冲器配置(即，使其反相输入直接连接至其输出)以将电压V_ref1传递到电阻值等于R的电阻器R94的第一端子。电阻器R94的第二端子被耦合至处于电压V_gnd的接地节点106。通过感测流过电阻器R94的电流，与V_ref1成比例的信号(具体地，等于V_ref1/R)被产生，并且被用于控制电流发生器912和914。

在图10所例示的一个或多个实施例中，电阻器R4可以具有等于k1·R的电阻值，电阻器R5可以具有等于k2·R的电阻值，并且电阻器R6可以具有等于(1-k1-k2)·R的电阻值。通过借助这种尺寸制定标准(dimensioning criteria)，并且考虑到模拟电压移位器电路52的拓扑由转换器5的操作模式(降压、升压或降压-升压)经由开关S5、S6、S11、S12、S13和S14确定，先前讨论的转换器5的操作可以被实现。例如，当转换器5在降压模式下操作时，电阻器R5和R6经由闭合的开关S5和S6被旁路，节点902被直接耦合至节点904，并且因此V_C,buck＝V_EA。当转换器5在升压模式下操作时，开关S5和S6两者都断开，因此V_C,boost＝V_EA-(R4+R5+R6)·V_FF/R＝V_EA-(k1·R+k2·R+(1-k1-k2)·R)·V_FF/R＝V_{E A}-V_FF。当转换器5以降压-升压模式操作时，开关S5断开，并且开关S6闭合，因此：

V_C,buck＝V_EA-R5·V_ref1/R＝V_EA-k2·R·V_ref1/R＝V_EA-k2·V_ref1

V_C,boost＝V_EA-(R4+R5)·V_ref1/R＝V_EA-(k1+k2)·R·V_ref1/R＝V_EA-(k1+k2)·V_ref1

由于所有的电压偏移都与电阻器比率成比例，因此通过匹配电阻器，高准确性可以在包括转换器5的集成电路中被实现。

说明书末尾的表I提供了根据一些实施例的降压桥和升压桥的所有操作模式的最小T_on和T_off时间的示例。就降压和升压模式而言，最小T_on和T_off可以分别由模式检测器阈值来保证。另一方面，降压-升压操作区域内的最小T_on和T_off通过选择常数k1的值来保证。因此，为了提高转换器效率，降压-升压操作区域(其中所有四个开关S1、S2、S3和S4(例如功率MOS晶体管)都在切换)应该尽可能小，而降压和升压区域(其中四个开关S1、S2、S3和S4中只有两个在切换)应该被扩展。通过知道由栅极驱动器(例如被包括在驱动器电路56中)管理的最小开/关时间，可以通过设计死区和通过选择适当的k1值和模式检测器阈值而提高转换器效率来避免。

转换器5的一个或多个实施例的操作可以通过参照图11来进一步理解，图11图示了当从升压模式操作(直到时刻t₁为止，其中EN_buck＝0并且EN_boost＝1)到降压-升压模式操作(从时刻t₁到时刻t₂，其中EN_buck＝1并且EN_boost＝1)到降压模式操作(从时刻t₂开始，其中EN_buck＝1并且EN_boost＝0)时转换器5中的信号V_out、i_L、V_R,buck、V_R,boost、V_C,buck、V_C,boost、V_EA、EN_buck和EN_boost的示例性时序图。

因此，一个或多个实施例可以提供具有提高的效率的DC-DC降压-升压转换器，它仅依赖于纯降压操作模式和纯升压操作模式，避免转换器在死区中的操作和/或减少降压-升压区域中的线圈电流纹波。

在不损害基本原理的情况下，细节和实施例可以相对于仅通过示例描述的内容变化，甚至显著变化，而不脱离保护范围。

表I

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Claims (20)

1.一种降压-升压DC-DC转换器电路，包括：

开关级，被配置为接收转换器输入电压、降压脉宽调制控制信号和升压脉宽调制控制信号，并且基于所述降压脉宽调制控制信号和所述升压脉宽调制控制信号来产生转换器输出电压；

误差放大器电路，被配置为感测所述转换器输出电压和参考电压，并且产生指示所述参考电压与所述转换器输出电压之间的差的误差信号；

操作模式选择电路，被配置为：

将所述转换器输入电压与下限阈值和上限阈值进行比较，

响应于所述转换器输入电压高于所述下限阈值而断言降压模式使能信号，并且响应于所述转换器输入电压低于所述下限阈值而取消断言所述降压模式使能信号，以及

响应于所述转换器输入电压低于所述上限阈值而断言升压模式使能信号，并且响应于所述转换器输入电压高于所述上限阈值而取消断言所述升压模式使能信号；以及

电压移位器电路，被配置为基于所述误差信号、所述降压模式使能信号和所述升压模式使能信号来产生降压控制信号和升压控制信号，其中所述电压移位器电路被配置为：

响应于所述降压模式使能信号被断言并且所述升压模式使能信号被取消断言，设置V_C,buck＝V_EA，其中V_C,buck是所述降压控制信号的值，并且V_EA是所述误差信号的值；

响应于所述降压模式使能信号被取消断言并且所述升压模式使能信号被断言，设置V_C,boost＝(V_EA-V_FF)，其中V_C,boost是所述升压控制信号的值，并且V_FF是所述降压-升压DC-DC转换器电路的前馈电压的值；以及

响应于所述降压模式使能信号被断言并且所述升压模式使能信号被断言，设置V_C,buck＝(V_EA-k2·V_ref1)以及V_C,boost＝(V_EA-(k1+k2)·V_ref1)，其中V_ref1是所述参考电压的值，并且

k1和k2是满足条件k1+2·k2＝1并且0<k1<1的值。

2.根据权利要求1所述的降压-升压DC-DC转换器电路，其中所述电压移位器电路包括：

分压器电路，包括第一节点、第二节点、第三节点、第四节点、被耦合在所述第一节点和所述第二节点之间的第一电阻器、被耦合在所述第二节点和所述第三节点之间的第二电阻器以及被耦合在所述第三节点和所述第四节点之间的第三电阻器，其中所述第一节点被配置为产生所述升压控制信号，所述第二节点被配置为产生所述降压控制信号，并且所述第四节点被配置为接收所述误差信号；

第一电流发生器电路，被配置为向所述分压器电路供应与所述前馈电压成比例的电流；

第二电流发生器电路，被配置为向所述分压器电路供应与所述参考电压成比例的电流；

多个开关，能够由所述降压模式使能信号和所述升压模式使能信号控制，所述多个开关被配置为：

响应于所述降压模式使能信号被取消断言，将所述分压器电路耦合至所述第一电流发生器电路，以接收与所述前馈电压成比例的所述电流；

响应于所述降压模式使能信号被断言，将所述分压器电路耦合至所述第二电流发生器电路，以接收与所述参考电压成比例的所述电流；

响应于所述升压模式使能信号被取消断言，旁路所述第二电阻器；以及

响应于所述降压模式使能信号被断言，旁路所述第三电阻器。

3.根据权利要求2所述的降压-升压DC-DC转换器电路，其中所述电压移位器电路包括第一电压到电流转换器和第二电压到电流转换器，所述第一电压到电流转换器被配置为感测所述前馈电压并且控制所述第一电流发生器电路，所述第二电压到电流转换器被配置为感测所述参考电压并且控制所述第二电流发生器电路。

4.根据权利要求2所述的降压-升压DC-DC转换器电路，其中由所述第一电流发生器电路供应的电流与所述前馈电压之间的比率等于1/R，由所述第二电流发生器电路供应的电流与所述参考电压(V_ref1)之间的比率等于1/R，所述第一电阻器具有等于k1·R的电阻值，所述第二电阻器具有等于k2·R的电阻值，并且所述第三电阻器具有等于(1-k1-k2)·R的电阻值。

5.根据权利要求1所述的降压-升压DC-DC转换器电路，其中所述操作模式选择电路包括：

分压器电路，被配置为接收所述转换器输入电压，并且产生与所述转换器输入电压成比例的第一信号和与所述转换器输入电压成比例的第二信号，其中所述第一信号与所述转换器输入电压的比例因子高于所述第二信号与所述转换器输入电压的比例因子；

第一比较器，被配置为：响应于所述第一信号高于第二参考电压而断言所述降压模式使能信号，并且响应于所述第一信号低于所述第二参考电压而取消断言所述降压模式使能信号；以及

第二比较器，被配置为：响应于所述第二参考电压高于所述第二信号而断言所述升压模式使能信号，并且响应于所述第二参考电压低于所述第二信号而取消断言所述升压模式使能信号。

6.根据权利要求5所述的降压-升压DC-DC转换器电路，其中所述第二参考电压与所述参考电压线性相关，或者与所述参考电压成比例，或者与所述参考电压相同。

7.根据权利要求1所述的降压-升压DC-DC转换器电路，还包括：

斜坡发生器电路，被配置为基于降压时钟信号产生降压斜坡信号并且基于升压时钟信号产生升压斜坡信号；以及

控制电路，被配置为：

将所述降压控制信号与所述降压斜坡信号进行比较，

响应于所述降压模式使能信号被断言，响应于所述降压时钟信号中的脉冲而断言所述降压脉宽调制控制信号，并且响应于所述降压斜坡信号高于所述降压控制信号而取消断言所述降压脉宽调制控制信号，以及

响应于所述降压模式使能信号被取消断言，保持所述降压脉宽调制控制信号被断言；

将所述升压控制信号与所述升压斜坡信号进行比较，

响应于所述升压模式使能信号被断言，响应于所述升压时钟信号中的脉冲而断言所述升压脉宽调制控制信号，并且响应于所述升压斜坡信号高于所述升压控制信号而取消断言所述升压脉宽调制控制信号，以及

响应于所述升压模式使能信号被取消断言，保持所述升压脉宽调制控制信号被取消断言。

8.根据权利要求7所述的降压-升压DC-DC转换器电路，其中所述控制电路包括：

第一比较器电路，被配置为：将所述降压控制信号与所述降压斜坡信号进行比较，响应于所述降压控制信号高于所述降压斜坡信号而断言降压比较信号，并且响应于所述降压控制信号低于所述降压斜坡信号而取消断言所述降压比较信号；

第二比较器电路，被配置为：将所述升压控制信号与所述升压斜坡信号进行比较，响应于所述升压控制信号高于所述升压斜坡信号而断言升压比较信号，并且响应于所述升压控制信号低于所述升压斜坡信号而取消断言所述升压比较信号；以及

逻辑电路，被配置为：

如果所述降压模式使能信号被断言，响应于所述降压比较信号被断言而断言所述降压脉宽调制控制信号，并且响应于所述降压比较信号被取消断言而取消断言所述降压脉宽调制控制信号，以及

如果所述升压模式使能信号被断言，响应于所述升压比较信号被断言而断言所述升压脉宽调制控制信号，并且响应于所述升压比较信号被取消断言而取消断言所述升压脉宽调制控制信号。

9.一种方法，包括：

由降压-升压DC-DC转换器电路的开关级，接收转换器输入电压、降压脉宽调制控制信号和升压脉宽调制控制信号，并且基于所述降压脉宽调制控制信号和所述升压脉宽调制控制信号来产生转换器输出电压；

由所述降压-升压DC-DC转换器电路的误差放大器电路，感测所述转换器输出电压和参考电压，并且产生指示所述参考电压与所述转换器输出电压之间的差的误差信号；

由所述降压-升压DC-DC转换器电路的操作模式选择电路，将所述转换器输入电压与下限阈值和上限阈值进行比较；

由所述操作模式选择电路，响应于所述转换器输入电压高于所述下限阈值而断言降压模式使能信号，并且响应于所述转换器输入电压低于所述下限阈值而取消断言所述降压模式使能信号；

由所述操作模式选择电路，响应于所述转换器输入电压低于所述上限阈值而断言升压模式使能信号，并且响应于所述转换器输入电压高于所述上限阈值而取消断言所述升压模式使能信号；

由所述降压-升压DC-DC转换器电路的电压移位器电路，基于所述误差信号、所述降压模式使能信号和所述升压模式使能信号来产生降压控制信号和升压控制信号；

由所述电压移位器电路，响应于所述降压模式使能信号被断言并且所述升压模式使能信号被取消断言，设置V_C,buck＝V_EA，其中V_C,buck是所述降压控制信号的值，并且V_EA是所述误差信号的值；

由所述电压移位器电路，响应于所述降压模式使能信号被取消断言并且所述升压模式使能信号被断言，设置V_C,boost＝(V_EA-V_FF)，其中V_C,boost是所述升压控制信号的值，并且V_FF是所述降压-升压DC-DC转换器电路的前馈电压的值；以及

由所述电压移位器电路，响应于所述降压模式使能信号被断言并且所述升压模式使能信号被断言，设置V_C,buck＝(V_EA-k2·V_ref1)以及V_C,boost＝(V_EA-(k1+k2)·V_ref1)，其中V_ref1是所述参考电压的值，并且k1和k2是满足条件k1+2·k2＝1并且0<k1<1的恒定值。

10.根据权利要求9所述的方法，包括：

由所述电压移位器电路的分压器电路，在所述分压器电路的第一节点处产生所述升压控制信号，并且在所述分压器电路的第二节点处产生所述降压控制信号，所述分压器电路包括所述第一节点、所述第二节点、第三节点、第四节点、被耦合在所述第一节点和所述第二节点之间的第一电阻器、被耦合在所述第二节点和所述第三节点之间的第二电阻器，以及被耦合在所述第三节点和所述第四节点之间的第三电阻器；

在所述第四节点处接收所述误差信号；

由第一电流发生器电路，向所述分压器电路供应与所述前馈电压成比例的电流；

由第二电流发生器电路，向所述分压器电路供应与所述参考电压成比例的电流；

由能够由所述降压模式使能信号和所述升压模式使能信号控制的多个开关，响应于所述降压模式使能信号被取消断言，将所述分压器电路耦合至所述第一电流发生器电路，以接收与所述前馈电压成比例的所述电流；

由所述多个开关，响应于所述降压模式使能信号被断言，将所述分压器电路耦合至所述第二电流发生器电路，以接收与所述参考电压成比例的所述电流；

响应于所述升压模式使能信号被取消断言，旁路所述第二电阻器；以及

响应于所述降压模式使能信号被断言，旁路所述第三电阻器。

11.根据权利要求10所述的方法，包括：

由所述电压移位器电路的第一电压到电流转换器，感测所述前馈电压并且控制所述第一电流发生器电路；以及

由所述电压移位器电路的第二电压到电流转换器，感测所述参考电压并且控制所述第二电流发生器电路。

12.根据权利要求10所述的方法，其中由所述第一电流发生器电路供应的电流与所述前馈电压之间的比率等于1/R，由所述第二电流发生器电路供应的电流与所述参考电压(V_ref1)之间的比率等于1/R，所述第一电阻器具有等于k1·R的电阻值，所述第二电阻器具有等于k2·R的电阻值，并且所述第三电阻器具有等于(1-k1-k2)·R的电阻值。

13.根据权利要求9所述的方法，包括：

由所述操作模式选择电路的分压器电路，接收所述转换器输入电压，并且产生与所述转换器输入电压成比例的第一信号和与所述转换器输入电压成比例的第二信号，其中所述第一信号与所述转换器输入电压的比例因子高于所述第二信号与所述转换器输入电压的比例因子；

由第一比较器，响应于所述第一信号高于第二参考电压而断言所述降压模式使能信号，并且响应于所述第一信号低于所述第二参考电压而取消断言所述降压模式使能信号；以及

由第二比较器，响应于所述第二参考电压高于所述第二信号而断言所述升压模式使能信号，并且响应于所述第二参考电压低于所述第二信号而取消断言所述升压模式使能信号。

14.根据权利要求9所述的方法，包括：

由所述降压-升压DC-DC转换器电路的斜坡发生器电路，基于降压时钟信号产生降压斜坡信号，并且基于升压时钟信号产生升压斜坡信号；

由所述降压-升压DC-DC转换器电路的控制电路，将所述降压控制信号与所述降压斜坡信号进行比较，

响应于所述降压模式使能信号被断言，响应于所述降压时钟信号中的脉冲而断言所述降压脉宽调制控制信号，并且响应于所述降压斜坡信号高于所述降压控制信号而取消断言所述降压脉宽调制控制信号；

响应于所述降压模式使能信号被取消断言，保持所述降压脉宽调制控制信号被断言；

将所述升压控制信号与所述升压斜坡信号进行比较；

响应于所述升压模式使能信号被断言，响应于所述升压时钟信号中的脉冲而断言所述升压脉宽调制控制信号，并且响应于所述升压斜坡信号高于所述升压控制信号而取消断言所述升压脉宽调制控制信号；

响应于所述升压模式使能信号被取消断言，保持所述升压脉宽调制控制信号被取消断言。

15.根据权利要求14所述的方法，包括：

由所述控制电路的第一比较器电路，将所述降压控制信号与所述降压斜坡信号进行比较，响应于所述降压控制信号高于所述降压斜坡信号而断言降压比较信号，并且响应于所述降压控制信号低于所述降压斜坡信号而取消断言所述降压比较信号；

由所述控制电路的第二比较器电路，将所述升压控制信号与所述升压斜坡信号进行比较，响应于所述升压控制信号高于所述升压斜坡信号而断言升压比较信号，并且响应于所述升压控制信号低于所述升压斜坡信号而取消断言所述升压比较信号；以及

响应于所述降压模式使能信号被断言，由所述控制电路的逻辑电路，响应于所述降压比较信号被断言而断言所述降压脉宽调制控制信号，并且响应于所述降压比较信号被取消断言而取消断言所述降压脉宽调制控制信号，以及

响应于所述升压模式使能信号被断言，由所述逻辑电路，响应于所述升压比较信号被断言而断言所述升压脉宽调制控制信号，并且响应于所述升压比较信号被取消断言而取消断言所述升压脉宽调制控制信号。

16.一种设备，包括：

操作模式选择电路，被配置为：

将输入电压与第一阈值和第二阈值进行比较，

响应于所述输入电压高于所述第一阈值而断言降压模式使能信号，并且响应于所述输入电压低于所述第一阈值而取消断言所述降压模式使能信号，以及

响应于所述输入电压低于所述第二阈值而断言升压模式使能信号，并且响应于所述输入电压高于所述第二阈值而取消断言所述升压模式使能信号；

电压移位器电路，被配置为基于误差信号、所述降压模式使能信号和所述升压模式使能信号来产生降压控制信号和升压控制信号，其中所述电压移位器电路被配置为：

响应于所述降压模式使能信号被断言并且所述升压模式使能信号被取消断言，基于所述误差信号的值来设置所述降压控制信号的值；

响应于所述降压模式使能信号被取消断言并且所述升压模式使能信号被断言，基于所述误差信号的值和所述设备的前馈电压的值来设置所述升压控制信号的值；以及

响应于所述降压模式使能信号被断言并且所述升压模式使能信号被断言，基于所述误差信号的值和所述参考电压的值来设置所述降压控制信号的值，并且基于所述误差信号的值和所述参考电压的值来设置所述升压控制信号的值。

17.根据权利要求16所述的设备，其中所述电压移位器电路被配置为：

响应于所述降压模式使能信号被断言并且所述升压模式使能信号被取消断言，将所述降压控制信号的值设置为等于所述误差信号的值；

响应于所述降压模式使能信号被取消断言并且所述升压模式使能信号被断言，将所述升压控制信号的值设置为等于所述误差信号的值与前馈电压的值之间的差；以及

响应于所述降压模式使能信号被断言并且所述升压模式使能信号被断言，将所述降压控制信号的值设置为等于所述误差信号的值与第一系数和所述参考电压的值的乘积之间的差，并且将所述升压控制信号的值设置为等于所述误差信号的值与所述参考电压的值以及所述第一系数和第二系数之和的乘积之间的差，其中所述第二系数与所述第一系数的两倍之和等于1，并且所述第二系数大于0且小于1。

18.根据权利要求16所述的设备，包括：

开关级，被配置为接收所述输入电压、所述降压脉宽调制控制信号和所述升压脉宽调制控制信号，并且基于所述降压脉宽调制控制信号和所述升压脉宽调制控制信号来产生所述输出电压；以及

误差放大器电路，被配置为感测所述输出电压和所述参考电压，并且产生指示所述参考电压与所述输出电压之间的差的所述误差信号。

19.根据权利要求16所述的设备，包括：

斜坡发生器电路，被配置为基于降压时钟信号来产生降压斜坡信号并且基于升压时钟信号来产生升压斜坡信号；

控制电路，被配置为：

将所述降压控制信号与所述降压斜坡信号进行比较，

响应于所述降压模式使能信号被断言，响应于所述降压时钟信号中的脉冲而断言降压脉宽调制控制信号，并且响应于所述降压斜坡信号高于所述降压控制信号而取消断言所述降压脉宽调制控制信号，以及

响应于所述降压模式使能信号被取消断言，保持所述降压脉宽调制控制信号被断言；

将所述升压控制信号与所述升压斜坡信号进行比较，

响应于所述升压模式使能信号被断言，响应于所述升压时钟信号中的脉冲而断言升压脉宽调制控制信号，并且响应于所述升压斜坡信号高于所述升压控制信号而取消断言所述升压脉宽调制控制信号，以及

响应于所述升压模式使能信号被取消断言，保持所述升压脉宽调制控制信号被取消断言。

20.根据权利要求16所述的设备，其中所述电压移位器电路包括：

分压器电路，包括第一节点、第二节点、第三节点、第四节点、被耦合在所述第一节点和所述第二节点之间的第一电阻器、被耦合在所述第二节点和所述第三节点之间的第二电阻器以及被耦合在所述第三节点和所述第四节点之间的第三电阻器，其中所述第一节点被配置为产生所述升压控制信号，所述第二节点被配置为产生所述降压控制信号，并且所述第四节点被配置为接收所述误差信号；

第一电流发生器电路，被配置为向所述分压器电路供应与所述前馈电压成比例的电流；

第二电流发生器电路，被配置为向所述分压器电路供应与所述参考电压成比例的电流；

多个开关，能够由所述降压模式使能信号和所述升压模式使能信号控制，所述多个开关被配置为：

响应于所述降压模式使能信号被取消断言，将所述分压器电路耦合至所述第一电流发生器电路，以接收与所述前馈电压成比例的所述电流；

响应于所述降压模式使能信号被断言，将所述分压器电路耦合至所述第二电流发生器电路，以接收与所述参考电压成比例的所述电流；

响应于所述升压模式使能信号被取消断言，旁路所述第二电阻器；以及

响应于所述降压模式使能信号被断言，旁路所述第三电阻器。