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TWI777736B - 具旁通模式的升降壓切換式電源電路及其控制方法 - Google Patents

具旁通模式的升降壓切換式電源電路及其控制方法 Download PDF

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TWI777736B
TWI777736B TW110130737A TW110130737A TWI777736B TW I777736 B TWI777736 B TW I777736B TW 110130737 A TW110130737 A TW 110130737A TW 110130737 A TW110130737 A TW 110130737A TW I777736 B TWI777736 B TW I777736B
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buck
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low dropout
input
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TW110130737A
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楊世傑
凃建宇
麥永彥
尤寶勳
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立錡科技股份有限公司
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Publication date
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  • Power Engineering (AREA)
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Abstract

一種升降壓切換式電源電路包括：功率開關電路，其包括輸入開關單元及輸出開關單元，用以分別切換電感之二端而進行升降壓轉換；至少一低壓差穩壓器，與輸出開關單元中的至少一輸出上橋開關對應耦接，以將至少一低壓差電壓對應轉換為至少一輸出電壓；及旁通控制電路，用以根據輸入電壓與對應之低壓差電壓間的一轉換電壓差產生一旁通控制訊號；其中旁通控制訊號於對應之轉換電壓差低於參考電壓時，控制對應之旁通開關以將輸入電壓與對應之低壓差節點電連接。

Description

具旁通模式的升降壓切換式電源電路及其控制方法
本發明係有關升降壓切換式電源電路，特別是有關於具有旁通模式之升降壓切換式電源電路。本發明也有關於升降壓切換式電源電路之控制方法。
請參閱圖1，其顯示一習知的單輸入多輸出升降壓切換式電源轉換器。此習知的單輸入多輸出升降壓切換式電源轉換器的低壓差電壓VINLDO[1]、VINLDO[2]及VINLDO[3]經由對應的低壓差穩壓器分別對應轉換為一輸出電壓VOUT[1]、VOUT[2]及VOUT[3]。當輸入電壓VIN與低壓差電壓VINLDO[1]、VINLDO[2]及VINLDO[3]相近時，單輸入多輸出升降壓切換式電源轉換器的切換損耗相對提高，因而導致整體的電源轉換效率低落。
有鑑於此，本發明即針對上述先前技術之不足，提出一種可於輸入電壓與低壓差電壓相近時，以旁通模式降低切換損耗，以提升效率的升降壓切換式電源電路。
於一觀點中，本發明提供一種升降壓切換式電源電路，用以將一輸入電壓，轉換為至少一輸出電壓，其包括：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之一第一端切換於該輸入電壓與一接地電位，該輸出開關單元用以將該電感之一第二端切換於至少一低壓差節點與該接地電位，以將該輸入電壓，於該至少一低壓差節點轉換為對應之至少一低壓差電壓，且該至少一低壓差節點與該輸出開關單元中的至少一輸出上橋開關對應耦接；至少一低壓差穩壓器(low dropout regulator,LDO)，與該至少一輸出上橋開關對應耦接，以將該至少一低壓差電壓對應轉換為該至少一輸出電壓；一旁通(bypass)控制電路，用以根據該輸入電壓與對應之該低壓差電壓間的一轉換電壓差，產生一旁通控制訊號；以及一旁通切換電路，其中該旁通控制訊號於對應之該轉換電壓差低於一參考電壓時，控制該旁通切換電路，以將該輸入電壓與對應之該低壓差節點電連接，使得該升降壓切換式電源電路操作於一旁通模式。
於一實施例中，該旁通切換電路包括對應之該輸出上橋開關與該輸入開關單元中之一輸入上橋開關，該旁通控制電路於對應之該轉換電壓差低於該參考電壓時，產生對應之該旁通控制訊號控制對應之該輸出上橋開關與該輸入上橋開關皆為導通，以將該輸入電壓與對應之該低壓差節點經由該電感電連接。
於一實施例中，該旁通切換電路包括至少一旁通開關，該至少一旁通開關直接電連接於該輸入電壓與對應之該低壓差節點之間，以於對應之該轉換電壓差低於該參考電壓時，控制對應之該旁通開關為導通，以將該輸入電壓與對應之該低壓差節點直接電連接。
於一實施例中，該轉換電壓差為該輸入電壓與對應之該低壓差電壓之差值的絕對值。
於一實施例中，該參考電壓包括一第一參考電壓及一第二參考電壓，其中當對應之該低壓差電壓減去該輸入電壓之差值低於該第一參考電壓，且該輸入電壓減去對應之該低壓差電壓之差值低於該第二參考電壓時，對應之該旁通控制訊號被致能，其中該第一參考電壓及該第二參考電壓具有以下關係之一：(1)該第一參考電壓等於該第二參考電壓，且該第一參考電壓及該第二參考電壓皆不為零；(2)該第一參考電壓等於零，該第二參考電壓不為零；(3)該第二參考電壓等於零，該第一參考電壓不為零；或者(4)該第一參考電壓不等於該第二參考電壓，且該第一參考電壓及該第二參考電壓皆不為零。
於一實施例中，該旁通控制電路包括：一閾值控制電路，用以根據該參考電壓，而產生一上限閾值及一下限閾值；以及一比較電路，用以比較一待比較訊號與該上限閾值及該下限閾值，當該待比較訊號介於該上限閾值及該下限閾值之間時，致能對應之該旁通控制訊號，以將該輸入電壓與對應之該低壓差節點電連接，其中該待比較訊號、該上限閾值及該下限閾值具有下列關係之一：(1)該待比較訊號為對應之該轉換電壓差，該上限閾值為該第一參考電壓，該下限閾值為該第二參考電壓；(2)該待比較訊號為對應之該低壓差電壓，該上限閾值為該輸入電壓及該第一參考電壓之和，該下限閾值為該輸入電壓及該第二參考電壓之差；(3)該待比較訊號為該輸入電壓，該上限閾值為對應之該低壓差電壓及該第二參考電壓之和，該下限閾值為對應之該低壓差電壓及該第一參考電壓之差。
於一實施例中，該輸入開關單元包括：一輸入上橋開關，耦接於該輸入電壓與該電感之該第一端之間；以及一輸入下橋開關或一輸入下橋二極體，耦接於該接地電位與該電感之該第一端之間；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體，用以切換該電感之該第一端於該輸入電壓與該接地電位之間。
於一實施例中，該輸出開關單元包括：一輸出下橋開關，耦接於該接地電位與該電感之該第二端之間；以及該至少一輸出上橋開關，分別對應耦接於該至少一低壓差節點與該電感之該第二端之間；其中該輸出下橋開關以及該至少一輸出上橋開關，用以將該電感之該第二端切換於該至少一低壓差節點與該接地電位，藉此於該至少一低壓差節點產生對應之該至少一低壓差電壓。
於一實施例中，該升降壓切換式電源電路，於對應之該轉換電壓差大於或等於該參考電壓時，更根據該輸入電壓與對應之該低壓差電壓，分別操作於一降壓(buck)模式與一升壓(boost)模式。
於一實施例中，該升降壓切換式電源電路，於對應之該低壓差電壓減去該輸入電壓之差值大於或等於該第一參考電壓時，操作於該升壓模式，並於該輸入電壓減去對應之該低壓差電壓之差值大於或等於該第二參考電壓時，操作於該降壓模式。
於一實施例中，該升降壓切換式電源電路，於對應之該轉換電壓差大於或等於該參考電壓時，根據該輸入電壓與對應之該低壓差電壓，更操作於一升降壓(buck boost)模式。
於一實施例中，該轉換電壓差由大而小，根據以下之一的順序而操作於對應的模式：(1)該升壓模式、該升降壓模式、該旁通模式、該降壓模式；(2)該升壓模式、該旁通模式、該升降壓模式、該降壓模式；(3)該升壓模式、該升降壓模式、該旁通模式、該升降壓模式、該降壓模式。
於一實施例中，至少一該低壓差穩壓器為一負壓產生電路，其中該負壓產生電路包括：一負電荷幫浦，耦接於對應的該低壓差節點，用 以將對應的該低壓差電壓轉換為一負低壓差電壓；以及至少一負低壓差穩壓器，耦接於該負電荷幫浦，用以將該負低壓差電壓轉換為對應的至少一負輸出電壓。
於另一觀點中，本發明提供一種用以控制一升降壓切換式電源電路的控制方法，用以將一輸入電壓，轉換為至少一輸出電壓，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，其中該輸入開關單元用以將一電感之一第一端切換於該輸入電壓與一接地電位，該輸出開關單元用以將該電感之一第二端切換於至少一低壓差節點與該接地電位，以將該輸入電壓，於該至少一低壓差節點轉換為對應之至少一低壓差電壓，且該至少一低壓差節點與該輸出開關單元中的至少一輸出上橋開關對應耦接；該控制方法包括：以至少一低壓差穩壓器，將該至少一低壓差電壓對應轉換為該至少一輸出電壓；根據該輸入電壓與對應之該低壓差電壓間的一轉換電壓差，產生一旁通控制訊號；以及於對應之該轉換電壓差低於一參考電壓時，該旁通控制訊號控制將該輸入電壓與對應之該低壓差節點電連接，使得該升降壓切換式電源電路操作於一旁通模式。
於一實施例中，該旁通控制訊號於對應之該轉換電壓差低於該參考電壓時，控制對應之該輸出上橋開關與該輸入上橋開關皆為導通，以將該輸入電壓與對應之該低壓差節點經由該電感電連接。
於一實施例中，於對應之該轉換電壓差低於該參考電壓時，控制至少一旁通開關中的對應之該旁通開關為導通，以將該輸入電壓與對應之該低壓差節點直接電連接，其中該至少一旁通開關直接電連接於該輸入電壓與對應之該低壓差節點之間。
於一實施例中，該轉換電壓差為該輸入電壓與對應之該低壓差電壓之差值的絕對值。
於一實施例中，該參考電壓包括一第一參考電壓及一第二參考電壓，其中當該低壓差電壓減去該輸入電壓之差值低於該第一參考電壓，且該輸入電壓減去該低壓差電壓之差值低於該第二參考電壓時，對應之該旁通控制訊號被致能，其中該第一參考電壓及該第二參考電壓具有以下關係之一：(1)該第一參考電壓等於該第二參考電壓，且該第一參考電壓及該第二參考電壓皆不為零；(2)該第一參考電壓等於零，該第二參考電壓不為零；(3)該第二參考電壓等於零，該第一參考電壓不為零；或者(4)該第一參考電壓不等於該第二參考電壓，且該第一參考電壓及該第二參考電壓皆不為零。
於一實施例中，該產生該旁通控制訊號之步驟包括：根據該參考電壓，而產生一上限閾值及一下限閾值；以及比較一待比較訊號與該上限閾值及該下限閾值，當該待比較訊號介於該上限閾值及該下限閾值之間時，致能對應之該旁通控制訊號，以將該輸入電壓與對應之該低壓差節點電連接，其中該待比較訊號、該上限閾值及該下限閾值具有下列關係之一：(1)該待比較訊號為對應之該轉換電壓差，該上限閾值為該第一參考電壓，該下限閾值為該第二參考電壓；(2)該待比較訊號為對應之該低壓差電壓，該上限閾值為該輸入電壓及該第一參考電壓之和，該下限閾值為該輸入電壓及該第二參考電壓之差；(3)該待比較訊號為該輸入電壓，該上限閾值為對應之該低壓差電壓及該第二參考電壓之和，該下限閾值為對應之該低壓差電壓及該第一參考電壓之差。
於一實施例中，該升降壓切換式電源電路於對應之該轉換電壓差大於或等於該參考電壓時，更根據該輸入電壓與對應之該低壓差電壓，分別操作於一降壓(buck)模式與一升壓(boost)模式。
於一實施例中，於對應之該低壓差電壓減去該輸入電壓之差值大於或等於該第一參考電壓時，控制該升降壓切換式電源電路操作於該升壓模式，並於該輸入電壓減去對應之該低壓差電壓之差值大於或等於該第二參考電壓時，控制該升降壓切換式電源電路操作於該降壓模式。
於一實施例中，於對應之該轉換電壓差大於或等於該參考電壓時，根據該輸入電壓與對應之該低壓差電壓，將該升降壓切換式電源電路更操作於一升降壓(buck boost)模式。
於一實施例中，該轉換電壓差由大而小，根據以下之一的順序而將該升降壓切換式電源電路操作於對應的模式：(1)該升壓模式、該升降壓模式、該旁通模式、該降壓模式；(2)該升壓模式、該旁通模式、該升降壓模式、該降壓模式；(3)該升壓模式、該升降壓模式、該旁通模式、該升降壓模式、該降壓模式。
於一實施例中，本發明之用以控制一升降壓切換式電源電路的控制方法更包含：將對應的該低壓差電壓轉換為一負低壓差電壓；以及將該負低壓差電壓轉換為對應的該至少一負輸出電壓。
本發明之一優點為本發明可於輸入電壓與低壓差電壓相近時具有較高的效率及較低的切換損耗。
本發明之另一優點為本發明因將輸入電壓直接旁通至低壓差穩壓器的輸入端而可獲得更多的低壓差穩壓器的壓降空間。
本發明之又一優點為本發明可節省旁通開關的佈局面積。
底下藉由具體實施例詳加說明，當更容易瞭解本發明之目的、技術內容、特點及其所達成之功效。
10,20,30,40,50,60,70,80,90:升降壓切換式電源電路
100:升降壓切換式電源電路之控制方法
101,201,301,401,501,601,701,801,901:功率開關電路
1001,10011,10012,1002,1003,10031a,10031b:步驟
1011,2011,3011,4011,5011,6011,7011,8011,9011:輸入開關單元
1012,2012,3012,4012,5012,6012,7012,8012,9012:輸出開關單元
102[1：n],202[1]~202[n],302[1]~302[n],402[1],402[2],502[1],502[2],602[1],602[2],702,902[1]:低壓差穩壓器
103,203,203’,303,403,503,603,703,803,903:旁通控制電路
104[1：n],204[1：n],304[1：n],404[1：n],504[1：n],604[1：n],704,804,904:低壓差節點
2031[k],3031[k]:閾值控制電路
2032[k],2032’a[k],2032’b[k],3032[k]:比較電路
2033a[k],2033b[k],3033a[k],3033b[k]:開關
2034’[k]:反及閘
305,405,505,605,705,805,905:轉換控制電路
402[n],502[n-x+1],502[n],602[n],802,902[2]:負壓產生電路
406,506[1]~506[x],606,806,906:負電荷幫浦
407,507[1]~507[x],607[1]~607[x],807,907:負低壓差穩壓器
408,508,608,708,808,908:旁通切換電路
A:輸入上橋開關
B:輸入下橋開關
C:輸出下橋開關
CPOL[k],CPOU[k]:比較結果
Cs1[k],Cs2[k]:控制訊號
D[1：n],D[1]~D[n]:輸出上橋開關
E[1：n],E[1]~E[n]:旁通開關
L:電感
LX1:第一端
LX2:第二端
NVINLDO,NVINLDO[1]~NVINLDO[x]:負低壓差電壓
NVOUT,NVOUT[1]~NVOUT[x]:負輸出電壓
VA,VB,VC,VD[1：n]:控制訊號
VE[1：n],VE[k],VE[1],VE[2]~VE[n]:旁通控制訊號
VIN:輸入電壓
VIN_S:輸入電壓感測訊號
VINLDO,VINLDO[1：n],VINLDO[1],VINLDO[2],VINLDO[3],VINLDO[n-x+1],VINLDO[n]:低壓差電壓
VINLDO[1：n]_S,VINLDO[k]_S:低壓差電壓感測訊號
Vref1:第一參考電壓
Vref2:第二參考電壓
VTC,VTC[k]:待比較訊號
VthL,VthL[k]:下限閾值
VthM1:第一中介閾值
VthM2:第二中介閾值
VthU,VthU[k]:上限閾值
VOUT[1：n],VOUT[1],VOUT[2],VOUT[3]:輸出電壓
圖1係顯示一習知之單輸入多輸出升降壓切換式電源轉換器的示意圖。
圖2係根據本發明之一實施例顯示一升降壓切換式電源電路之電路示意圖。
圖3A係根據本發明之另一實施例顯示一升降壓切換式電源電路之電路示意圖。
圖3B係根據本發明之一實施例顯示升降壓切換式電源電路之旁通控制電路中之訊號的對照表。
圖3C係根據本發明之再一實施例顯示一升降壓切換式電源電路之電路示意圖。
圖3D係根據本發明之一實施例顯示圖3A及圖3C之升降壓切換式電源電路之旁通控制電路的另一實施例之電路示意圖。
圖4係根據本發明之一實施例顯示升降壓切換式電源電路的操作模式特性圖。
圖5係顯示圖3A之電路的訊號波形示意圖。
圖6係根據本發明之又一實施例顯示一升降壓切換式電源電路之電路示意圖。
圖7係根據本發明之再一實施例顯示一升降壓切換式電源電路之電路示意圖。
圖8係根據本發明之又一實施例顯示一升降壓切換式電源電路之電路示意圖。
圖9係根據本發明之再一實施例顯示一升降壓切換式電源電路之電路示意圖。
圖10係根據本發明之又一實施例顯示一升降壓切換式電源電路之電路示意圖。
圖11係根據本發明之再一實施例顯示一升降壓切換式電源電路之電路示意圖。
圖12A係根據本發明之一實施例顯示升降壓切換式電源電路之操作模式特性圖。
圖12B係根據本發明之另一實施例顯示升降壓切換式電源電路之操作模式特性圖。
圖12C係根據本發明之又一實施例顯示升降壓切換式電源電路之操作模式特性圖。
圖13係根據本發明之一實施例顯示圖3C之電路以圖12A的操作模式操作時的訊號波形示意圖。
圖14係根據本發明之再一實施例顯示一升降壓切換式電源電路之控制方法。
圖15係根據本發明之又一實施例顯示一升降壓切換式電源電路之控制方法。
發明中的圖式均屬示意，主要意在表示各電路間之耦接關係，以及各訊號波形之間之關係，至於電路、訊號波形與頻率則並未依照比例繪製。
圖2係根據本發明之一實施例顯示一升降壓切換式電源電路之電路示意圖。本發明之升降壓切換式電源電路10包含功率開關電路101、低壓差穩壓器102[1：n]、旁通切換電路105以及旁通控制電路103。其中n為大於或等於1的正整數。
功率開關電路101包括輸入開關單元1011以及輸出開關單元1012，其中輸入開關單元1011用以將電感L之第一端(例如圖2中所示之LX1)切換於輸入電壓VIN與接地電位，輸出開關單元1012用以將電感L之第二端(例如圖2中所示之LX2)切換於低壓差節點104[1：n]與接地電位。低壓差節點104[1：n]分別具有對應之低壓差電壓VINLDO[1：n]。就一觀點而言，功率開關電路101與電感L共同形成一升降壓切換式電源電路，用以將輸入電壓VIN轉換為低壓差電壓VINLDO[1：n]，其中輸入電壓VIN可大於、等於或小於低壓差電壓VINLDO[1：n]。
請繼續參閱圖2，至少一低壓差穩壓器(low dropout regulator,LDO)102[1：n]與該輸出開關單元1012耦接，用以分別將低壓差電壓VINLDO[1：n]對應轉換為輸出電壓VOUT[1：n]。旁通控制電路103用以根據輸入電壓VIN與對應之低壓差電壓VINLDO[1：n]之間的轉換電壓差，產生旁通控制訊號VE[1：n]，其中轉換電壓差係指輸入電壓VIN與對應之低壓差電壓VINLDO[1：n]對應的差值。其中旁通控制訊號VE[1：n]於對應的轉換電壓差低於參考電壓時，控制旁通切換電路105，以分別將輸入電壓VIN與對應之該低壓差節點104[1：n]電連接，使得該升降壓切換式電源電路操作於一旁通模式。
請同時參閱圖4，圖4係根據本發明之一實施例顯示升降壓切換式電源電路的操作模式特性圖。在一實施例中，本發明之升降壓切換式電源電路可操作於旁通(bypass)模式。本發明之升降壓切換式電源電路於該轉換電壓差低於參考電壓，操作於旁通模式。
以圖4為例，上述參考電壓可包括第一參考電壓Vref1及第二參考電壓Vref2，本實施例中，當VINLDO-VIN<Vref1，且VIN-VINLDO<Vref2時，操作於旁通模式。
請繼續參閱圖2，在一實施例中，如圖2所示，旁通切換電路105包括旁通開關E[1：n]，旁通控制訊號VE[1：n]於對應的轉換電壓差低於參考電壓時，分別控制對應的旁通開關E[1：n]，以將輸入電壓VIN與對應之低壓差節點104[1：n]電連接。於圖2所示之實施例中，旁通開關E[1：n]直接電連接於輸入電壓VIN與對應之低壓差節點104[1：n]之間，以於對應之該轉換電壓差低於該參考電壓時，控制對應之旁通開關E[1：n]，以將輸入電壓VIN與對應之低壓差節點104[1：n]直接電連接。於一實施例中，上述轉換電壓差為輸入電壓VIN與對應之低壓差電壓VINLDO[1：n]之差值的絕對值。
圖3A係根據本發明之另一實施例顯示一單輸入、至少一輸出之升降壓切換式電源電路之電路示意圖。本實施例中之電感L、功率開關電路201、低壓差穩壓器202[1：n]、旁通開關E[1：n]係類似於圖2之電感L、功率開關電路101、低壓差穩壓器102[1：n]、旁通開關E[1：n]，故省略其敘述。如圖3A所示，輸入開關單元2011包括一輸入上橋開關A以及一輸入下橋開關B(或者，在一實施例中，亦可為一輸入下橋二極體)。輸入上橋開關A耦接於輸入電壓VIN與電感L之第一端LX1之間，而輸入下橋開關B耦接於接地電位與電感L之第一端LX1之間。控制訊號VA及VB，用以控制輸入上橋開關A，或控制輸入上橋開關A以及輸入下橋開關B，以切換電感L之第一端LX1 於輸入電壓VIN與接地電位之間。輸出開關單元2012包括一輸出下橋開關C以及至少一輸出上橋開關D[1：n]。輸出下橋開關C係耦接於接地電位與電感L之第二端LX2之間，而輸出上橋開關D[1：n]分別對應耦接於低壓差電壓VINLDO[1：n]與電感L之第二端LX2之間。控制訊號VC及VD[1：n]，用以控制輸出下橋開關C以及輸出上橋開關D[1：n]，以將電感L之第二端LX2切換於對應的低壓差電壓VINLDO[1：n]與接地電位，藉此將輸入電壓VIN轉換為對應的低壓差電壓VINLDO[1：n]。其中低壓差節點204[1：n]與輸出開關單元2012中的輸出上橋開關D[1：n]對應耦接。其中n為大於或等於1的正整數。
如圖3A所示，旁通控制電路203包括一閾值控制電路2031[k]以及一比較電路2032[k]。閾值控制電路2031[k]用以根據參考電壓產生一上限閾值VthU[k]及一下限閾值VthL[k]以及複數控制訊號Cs1[k]、Cs2[k]。複數控制訊號Cs1[k]、Cs2[k]係用以分別控制開關2033a[k]及2033b[k]，以分別使下限閾值VthL[k]及上限閾值VthU[k]輸入至比較電路2032[k]。比較電路2032[k]用以比較一待比較訊號VTC[k]與上限閾值VthU[k]及下限閾值VthL[k]。當待比較訊號VTC[k]介於上限閾值VthU[k]及下限閾值VthL[k]之間時，致能旁通控制訊號VE[k]，而導通旁通開關E[k]，進入旁通模式(Bypass mode)，以將輸入電壓VIN與對應之低壓差節點204[k]電連接。應注意者為，於圖3A所示之實施例中，於n大於1的實施例中，n個通道中可以僅有其中一個或以上的通道進入旁通模式，其他通道則仍維持正常操作模式例如升壓模式或降壓模式。需說明的是，前述的序號k為1~n中的任一。此外，應注意者為，本發明之升降壓切換式電源電路20之旁通控制電路203並不限於圖3A所示之架構，亦可使用其他任何可行之架構，圖3A所示之架構僅用以說明本發明，並非用以限制本發明之範圍。
圖3B係根據本發明之一實施例之升降壓切換式電源電路之旁通控制電路中之訊號的對照表，其列出了待比較訊號VTC[k]、上限閾值VthU[k]及下限閾值VthL[k]之實施例。於一實施例中，待比較訊號VTC[k]、上限閾值VthU[k]及下限閾值VthL[k]具有下列關係之一：(1)待比較訊號VTC[k]為該轉換電壓差VINLDO[k]-VIN，上限閾值VthU[k]為第一參考電壓Vref1，下限閾值VthL[k]為第二參考電壓Vref2；(2)待比較訊號VTC[k]為低壓差電壓VINLDO[k]，上限閾值VthU[k]為輸入電壓VIN及該第一參考電壓Vref1之和，下限閾值VthL[k]為輸入電壓VIN及該第二參考電壓Vref2之差；(3)待比較訊號VTC[k]為輸入電壓VIN，上限閾值VthU[k]為低壓差電壓VINLDO[k]及該第二參考電壓Vref2之和，下限閾值VthL[k]為低壓差電壓VINLDO[k]及該第一參考電壓Vref1之差。
詳言之，於一實施例中，當待比較訊號VTC[k]為輸入電壓感測訊號VIN_S時，上限閾值VthU[k]為低壓差電壓感測訊號VINLDO[k]_S加上第二參考電壓Vref2之值，下限閾值VthL[k]為低壓差電壓感測訊號VINLDO[k]_S減去第一參考電壓Vref1之值。於另一實施例中，當待比較訊號VTC[k]為低壓差電壓感測訊號VINLDO[k]_S時，上限閾值VthU[k]為輸入電壓感測訊號VIN_S加上第一參考電壓Vref1之值，下限閾值VthL[k]為輸入電壓感測訊號VIN_S減去第二參考電壓Vref2之值。於又一實施例中，當待比較訊號VTC[k]為低壓差電壓感測訊號VINLDO[k]_S減去輸入電壓感測訊號VIN_S之值時，上限閾值VthU[k]為第一參考電壓Vref1，下限閾值VthL[k]為第二參考電壓Vref2。其中輸入電壓感測訊號VIN_S為輸入電壓VIN對應的感測訊號，低壓差電壓感測訊號VINLDO[k]_S為低壓差電壓VINLDO[k]對應的感測訊號。
圖3C係根據本發明之再一實施例顯示一升降壓切換式電源電路之電路示意圖。本實施例中之電感L、功率開關電路301、低壓差穩壓器302[1：n]係類似於圖2之電感L、功率開關電路101、低壓差穩壓器102[1：n]，本實施例之輸入開關單元3011、輸出開關單元3012、旁通控制電路303係類似於圖3A之輸入開關單元2011、輸出開關單元2012、旁通控制電路203，故省略其敘述。本實施例與圖3A之實施例之不同在於本實施例之旁通模式係將輸入上橋開關A及輸出上橋開關D[1：n]控制為導通，亦即本實施例中之旁通切換電路308包括對應之輸出上橋開關D[1：n]與輸入開關單元中之一輸入上橋開關A，故本實施例不需要額外的旁通開關，可節省額外的旁通開關的佈局(layout)面積。旁通控制電路303於轉換電壓差低於參考電壓時，產生旁通控制訊號VE[1：n]至轉換控制電路305。轉換控制電路305根據旁通控制訊號VE[1：n]產生控制訊號VA、VB、VC及VD[1：n]，以控制對應之輸出上橋開關D[1：n]與輸入上橋開關A，以將輸入電壓VIN與對應之低壓差節點304[1：n]經由電感L電連接。在一實施例中，轉換控制電路305亦於其他模式(如降壓模式或升壓模式)時，用以控制前述的開關，以進行對應的電源轉換。應注意者為，本實施例中之旁通模式係所有n個通道均同時進入旁通模式。應注意者為，本發明之升降壓切換式電源電路30之旁通控制電路303並不限於圖3C所示之架構，亦可使用其他任何可行之架構，圖3C所示之架構僅用以說明本發明，並非用以限制本發明之範圍。其中n為大於或等於1的正整數。
圖3D係根據本發明之一實施例顯示圖3A及圖3C之升降壓切換式電源電路之旁通控制電路的另一實施例之電路示意圖。本實施例之待比較訊號VTC[k]、上限閾值VthU[k]及下限閾值VthL[k]亦可使用圖3B所列之實施例。旁通控制電路203’包括一閾值控制電路2031[k]以及比較電路2032’a[k]及2032’b[k]。閾值控制電路2031[k]用以根據參考電壓產生一上限 閾值VthU[k]及一下限閾值VthL[k]。比較電路2032’a[k]用以比較待比較訊號VTC[k]與上限閾值VthU[k]，而產生比較結果CPOU[k]，比較電路2032’b[k]用以比較待比較訊號VTC[k]及下限閾值VthL[k]，而產生比較結果CPOL[k]。當待比較訊號VTC[k]小於上限閾值VthU[k]，且待比較訊號VTC[k]大於下限閾值VthL[k]時，經由反及閘2034’[k]致能旁通控制訊號VE[k]，而進入旁通模式(Bypass mode)。
請繼續參閱圖4。在一實施例中，本發明之升降壓切換式電源電路可操作於升壓(boost)模式、旁通(bypass)模式或降壓(buck)模式。本發明之升降壓切換式電源電路於對應之該轉換電壓差低於參考電壓時，操作於旁通模式，並於對應之該轉換電壓差大於或等於參考電壓時，根據該輸入電壓VIN與對應之該低壓差電壓VINLDO，分別操作於一降壓(buck)模式與一升壓(boost)模式。
於一實施例中，上述參考電壓可包括第一參考電壓及第二參考電壓。如圖4所示，第一參考電壓為Vref1，第二參考電壓為Vref2，上限閾值為VthU，下限閾值為VthL。當低壓差電壓VINLDO[k]減去輸入電壓VIN之差值低於第一參考電壓Vref1，且輸入電壓VIN減去低壓差電壓VINLDO[k]之差值低於第二參考電壓Vref2時，旁通控制訊號VE[k]被致能，使得本發明之升降壓切換式電源電路操作於旁通模式。於一實施例中，本發明之升降壓切換式電源電路於低壓差電壓VINLDO[k]減去輸入電壓VIN之差值大於或等於第一參考電壓Vref1時，操作於升壓模式，並於低壓差電壓VINLDO[k]減去輸入電壓VIN之差值大於或等於第二參考電壓Vref2時，操作於降壓模式。於一實施例中，第一參考電壓Vref1及第二參考電壓Vref2具有以下關係之一：(1)第一參考電壓Vref1等於第二參考電壓Vref2，且第一參考電壓Vref1及第二參考電壓Vref2皆不為零；(2)第一參考電壓Vref1等於零，第二參考電 壓Vref2不為零；(3)第二參考電壓Vref2等於零，第一參考電壓Vref1不為零；或者(4)第一參考電壓Vref1不等於第二參考電壓Vref2，且第一參考電壓Vref1及第二參考電壓Vref2皆不為零。
圖5係顯示圖3A之電路的訊號波形示意圖。輸入電壓VIN、低壓差電壓VINLDO[1]、VINLDO[2]、VINLDO[n]、旁通控制訊號VE[1]、VE[2]、VE[n]係如圖5所示。應注意者為，圖5係顯示第一參考電壓Vref1為零，第二參考電壓Vref2不為零之實施例，然而其並非用以限制本發明之範圍。如圖5所示，可僅有一個或以上的通道進入旁通模式，其他通道則正常操作。
圖6係根據本發明之又一實施例顯示一升降壓切換式電源電路之電路示意圖。本實施例之功率開關電路401、輸入開關單元4011、輸出開關單元4012、低壓差穩壓器402[1]、402[2]、電感L、旁通控制電路403、轉換控制電路405與旁通切換電路408係類似於圖3C之功率開關電路301、輸入開關單元3011、輸出開關單元3012、低壓差穩壓器302[1]~302[n]、電感L、旁通控制電路303、轉換控制電路305與旁通切換電路308，故不贅述。本實施例之旁通控制電路403亦可使用圖3D之實施例，本實施例之旁通切換電路408亦可使用圖3A之實施例。本實施例與圖3C之實施例的不同在於本實施例之升降壓切換式電源電路40的一低壓差穩壓器對應為一負壓產生電路402[n]，用以將低壓差電壓VINLDO[n]轉換為一負輸出電壓NVOUT(對應於輸出電壓VOUT[n])，其中負壓產生電路402[n]包含一負電荷幫浦406以及一負低壓差穩壓器407。負電荷幫浦406耦接於低壓差節點404[n]，用以將低壓差電壓VINLDO[n]轉換為一負低壓差電壓NVINLDO。負低壓差穩壓器407耦接於負電荷幫浦406，用以將負低壓差電壓NVINLDO轉換為一負輸出電壓NVOUT。於本實施例中，n為大於或等於2之正整數。
圖7係根據本發明之再一實施例顯示一升降壓切換式電源電路之電路示意圖。本實施例之功率開關電路501、輸入開關單元5011、輸出開關單元5012、低壓差穩壓器502[1]、502[2]、電感L、旁通控制電路503、轉換控制電路505與旁通切換電路508係類似於圖3C之功率開關電路301、輸入開關單元3011、輸出開關單元3012、低壓差穩壓器302[1]~302[n]、電感L、旁通控制電路303、轉換控制電路305與旁通切換電路308，故不贅述。本實施例之旁通控制電路503亦可使用圖3D之實施例，本實施例之旁通切換電路508亦可使用圖3A之實施例。本實施例與圖3C之實施例的不同在於本實施例之升降壓切換式電源電路50中，部分之複數個低壓差穩壓器對應為負壓產生電路502[n-x+1]~502[n]，用以分別將低壓差電壓VINLDO[n-x+1]~VINLDO[n]轉換為負輸出電壓NVOUT[1]~NVOUT[x](分別對應於輸出電壓VOUT[n-x+1]~VOUT[n])，負壓產生電路502[n-x+1]~502[n]分別包括負電荷幫浦506[1]~506[x]以及複數個負低壓差穩壓器507[1]~507[x]。複數負電荷幫浦506[1]~506[x]分別耦接於對應的低壓差節點504[n-x+1]~504[n]，用以分別將對應的低壓差電壓VINLDO[n-x+1]~VINLDO[n]轉換為對應的負低壓差電壓NVINLDO[1]~NVINLDO[x]。複數負低壓差穩壓器507[1]~507[x]分別對應耦接於複數負電荷幫浦506[1]~506[x]，用以分別將對應的負低壓差電壓NVINLDO[1]~NVINLDO[x]轉換為對應的負輸出電壓NVOUT[1]~NVOUT[x]。其中x為大於等於1的正整數。於本實施例中，n為大於或等於3之正整數。
圖8係根據本發明之又一實施例顯示一升降壓切換式電源電路之電路示意圖。本實施例之功率開關電路601、輸入開關單元6011、輸出開關單元6012、低壓差穩壓器602[1]、602[2]、電感L、旁通控制電路603、轉換控制電路605與旁通切換電路608係類似於圖3C之功率開關電路301、輸 入開關單元3011、輸出開關單元3012、低壓差穩壓器302[1]~302[n]、電感L、旁通控制電路303、轉換控制電路305與旁通切換電路308，故不贅述。本實施例之旁通控制電路603亦可使用圖3D之實施例，本實施例之旁通切換電路608亦可使用圖3A之實施例。本實施例與圖3C之實施例的不同在於本實施例之升降壓切換式電源電路60中的一低壓差穩壓器對應為負壓產生電路602[n]，用以將低壓差電壓VINLDO[n]轉換為至少一負輸出電壓NVOUT[1]~NVOUT[x](對應於輸出電壓VOUT[n])，負壓產生電路602[n]包括一負電荷幫浦606以及至少一負低壓差穩壓器607[1]~607[x]。負電荷幫浦606耦接於低壓差節點604[n]，用以將低壓差電壓VINLDO[n]轉換為一負低壓差電壓NVINLDO。複數負低壓差穩壓器607[1]~607[x]分別耦接於負電荷幫浦606，用以分別將負低壓差電壓NVINLDO轉換為對應的負輸出電壓NVOUT[1]~NVOUT[x]。於本實施例中，n為大於或等於2之正整數。
圖9係根據本發明之再一實施例顯示一升降壓切換式電源電路之電路示意圖。本實施例與圖3C之不同在於，本實施例僅包括單一個輸出上橋開關D及單一個低壓差穩壓器702。本實施例之輸入開關單元7011、輸出下橋開關C、低壓差穩壓器702、轉換控制電路705係類似於圖3C之輸入開關單元3011、輸出下橋開關C、低壓差穩壓器302[1：n]、轉換控制電路305，惟本實施例中n為1，故省略其詳細敘述。本實施例之旁通控制電路703可使用圖3C或圖3D之實施例。旁通控制電路703產生旁通控制訊號VE至轉換控制電路705。轉換控制電路705根據旁通控制訊號VE產生控制訊號VA、VB、VC及VD，以控制輸出上橋開關D與輸入上橋開關A，以將輸入電壓VIN與低壓差節點704經由電感L電連接。
圖10係根據本發明之又一實施例顯示一升降壓切換式電源電路之電路示意圖。本實施例與圖6之實施例之不同在於，本實施例僅包括 單一個輸出上橋開關D，且本實施例的單一低壓差穩壓器對應於一負壓產生電路802。本實施例之輸入開關單元8011、輸出下橋開關C、轉換控制電路805、旁通控制電路803、負壓產生電路802、負電荷幫浦806、負低壓差穩壓器807係類似於圖6之輸入開關單元4011、輸出下橋開關C、轉換控制電路405、旁通控制電路403、負壓產生電路402[n]、負電荷幫浦406、負低壓差穩壓器407，故省略其詳細敘述。本實施例之旁通控制電路803可使用圖3C或圖3D之實施例。旁通控制電路803產生旁通控制訊號VE至轉換控制電路805。轉換控制電路805根據旁通控制訊號VE產生控制訊號VA、VB、VC及VD，以控制輸出上橋開關D與輸入上橋開關A，以將輸入電壓VIN與低壓差節點804經由電感L電連接。
圖11係根據本發明之再一實施例顯示一升降壓切換式電源電路之電路示意圖。本實施例與圖6之實施例之不同在於，本實施例僅包括單一個輸出上橋開關D，且本實施例僅包括一低壓差穩壓器902[1]，及另一低壓差穩壓器(對應於負壓產生電路902[2])。本實施例之旁通控制電路903可使用圖3C或圖3D之實施例。本實施例之輸入開關單元9011、輸出下橋開關C、轉換控制電路905、旁通控制電路903、低壓差穩壓器902[1]、負壓產生電路902[2]、負電荷幫浦906、負低壓差穩壓器907係類似於圖6之輸入開關單元4011、輸出下橋開關C、轉換控制電路405、旁通控制電路403、低壓差穩壓器402[1]、負壓產生電路402[n]、負電荷幫浦406、負低壓差穩壓器407，故省略其詳細敘述。旁通控制電路903產生旁通控制訊號VE至轉換控制電路905。轉換控制電路905根據旁通控制訊號VE產生控制訊號VA、VB、VC及VD，以控制輸出上橋開關D與輸入上橋開關A，以將輸入電壓VIN與低壓差節點904經由電感L電連接。
圖12A-圖12C係根據本發明之數個實施例顯示升降壓切換式電源電路之操作模式特性圖。應注意者為，圖12A、圖12B或圖12C可適用於圖3A、圖3C、圖6-圖11中任一個實施例。同樣地，圖4亦可適用於圖3A、圖3C、圖6-圖11中任一個實施例。如圖12A所示，第一參考電壓為Vref1，第二參考電壓為Vref2，上限閾值為VthU，下限閾值為VthL，第一中介閾值為VthM1，第二中介閾值為VthM2。本實施例與圖4的不同在於本實施例之升降壓切換式電源電路於對應之該轉換電壓差大於或等於該參考電壓時，根據該輸入電壓VIN與對應之該低壓差電壓VINLDO，更操作於一升降壓(buck boost)模式。如圖12A所示，轉換電壓差(以VINLDO-VIN為例)由大而小，根據以下之的順序而操作於對應的模式：升壓模式、升降壓模式、旁通模式、升降壓模式、降壓模式。
如圖12B所示，第一參考電壓為Vref1，第二參考電壓為Vref2，上限閾值為VthU，下限閾值為VthL，第一中介閾值為VthM1。本實施例與圖12A的不同在於本實施例僅在旁通模式的上方具有升降壓(buck boost)模式。如圖12B所示，轉換電壓差由大而小(以VINLDO-VIN為例)，根據以下的順序而操作於對應的模式：升壓模式、升降壓模式、旁通模式、降壓模式。
圖12C係根據本發明之又一實施例顯示升降壓切換式電源電路之操作模式特性圖。如圖12C所示，第一參考電壓為Vref1，第二參考電壓為Vref2，上限閾值為VthU，下限閾值為VthL，第二中介閾值為VthM2。本實施例與圖12A的不同在於本實施例只有在旁通模式的下方有升降壓(buck boost)模式。如圖12C所示，該轉換電壓差由大而小，根據以下之一的順序而操作於對應的模式：升壓模式、旁通模式、升降壓模式、降壓模式。
圖13係根據本發明之一實施例顯示圖3C之電路以圖12A的操作模式操作時的訊號波形示意圖。輸入電壓VIN、低壓差電壓VINLDO[k]、 控制訊號VA、VD[k]係如圖13所示。應注意者為，圖13係顯示第一參考電壓Vref1為零，第二參考電壓Vref2不為零之實施例，然而其並非用以限制本發明之範圍。具體而言，於降壓模式下，對應的輸出上橋開關D[k]為恆導通，即如圖中對應的控制訊號VD[k]恆為高位準，輸入上橋開關A則切換以進行降壓轉換。於升降壓模式下，對應的輸出上橋開關D[k]與輸入上橋開關A皆有切換以進行升降壓轉換。於旁通模式下，對應的輸出上橋開關D[k]與輸入上橋開關A皆為恆導通，以使輸入電壓VIN與對應的低壓差電壓VINLDO[k]藉由電感L而電連接。於升壓模式下，輸入上橋開關A為恆導通，對應的輸出上橋開關D[k]則切換以進行升壓轉換。
圖14係根據本發明之再一實施例顯示一升降壓切換式電源電路之控制方法。本發明之升降壓切換式電源電路之控制方法100包含於步驟1001，以至少一低壓差穩壓器，與該至少一輸出上橋開關對應耦接，而將該至少一低壓差電壓VINLDO對應轉換為該至少一輸出電壓VOUT。之後，於步驟1002，根據該輸入電壓VIN與對應之該低壓差電壓VINLDO間的一轉換電壓差，產生一旁通控制訊號。接續，於步驟1003，於對應之該轉換電壓差低於一參考電壓時，該旁通控制訊號控制將該輸入電壓VIN與對應之該低壓差節點電連接。於一實施例中，步驟1003可包含步驟10031a或步驟10031b。於步驟10031a，該旁通控制訊號於對應之該轉換電壓差低於該參考電壓時，控制對應之該輸出上橋開關與該輸入上橋開關，以將該輸入電壓VIN與對應之該低壓差節點經由一電感電連接。於步驟10031b，於對應之該轉換電壓差低於該參考電壓時，控制至少一旁通開關中之對應之旁通開關為導通，以將該輸入電壓VIN與對應之該低壓差節點直接電連接。
圖15係根據本發明之又一實施例顯示一升降壓切換式電源電路之控制方法。於一實施例中，步驟1001可包含步驟10011及步驟10012。 於步驟10011，根據參考電壓，而產生一上限閾值VthU及一下限閾值VthL。於步驟10012，比較一待比較訊號VTC與上限閾值VthU及下限閾值VthL，當待比較訊號VTC介於上限閾值VthU及下限閾值VthL之間時，致能對應之旁通控制訊號，以將輸入電壓VIN與對應之低壓差節點電連接，其中待比較訊號VTC、上限閾值VthU及下限閾值VthL具有下列關係之一：(1)待比較訊號VTC為對應之轉換電壓差，上限閾值VthU為第一參考電壓Vref1，下限閾值VthL為第二參考電壓Vref2；(2)待比較訊號VTC為對應之低壓差電壓VINLDO，上限閾值VthU為輸入電壓VIN及第一參考電壓Vref1之和，下限閾值VthL為輸入電壓VIN及第二參考電壓Vref2之差；(3)待比較訊號VTC為輸入電壓VIN，上限閾值VthU為對應之低壓差電壓VINLDO及第二參考電壓Vref2之和，下限閾值VthL為對應之低壓差電壓VINLDO及第一參考電壓Vref1之差。
本發明如上所述提供了一種升降壓切換式電源電路及其控制方法，其藉由旁通模式可於輸入電壓與低壓差電壓相近時具有較低的切換損耗與較高的效率，且因輸入電壓直接旁通至低壓差穩壓器的輸入端而可獲得更多的低壓差穩壓器的壓降空間。此外，本發明還可藉由將輸入上橋開關及輸出上橋開關恆導通的旁通模式可節省旁通開關的佈局面積。
以上已針對較佳實施例來說明本發明，唯以上所述者，僅係為使熟悉本技術者易於了解本發明的內容而已，並非用來限定本發明之最廣的權利範圍。所說明之各個實施例，並不限於單獨應用，亦可以組合應用，舉例而言，兩個或以上之實施例可以組合運用，而一實施例中之部分組成亦可用以取代另一實施例中對應之組成部件。此外，在本發明之相同精神下，熟悉本技術者可以思及各種等效變化以及各種組合，舉例而言，本發明所稱「根據某訊號進行處理或運算或產生某輸出結果」，不限於根據該訊號的本 身，亦包含於必要時，將該訊號進行電壓電流轉換、電流電壓轉換、及/或比例轉換等，之後根據轉換後的訊號進行處理或運算產生某輸出結果。由此可知，在本發明之相同精神下，熟悉本技術者可以思及各種等效變化以及各種組合，其組合方式甚多，在此不一一列舉說明。因此，本發明的範圍應涵蓋上述及其他所有等效變化。
10: 升降壓切換式電源電路 101: 功率開關電路 1011: 輸入開關單元 1012: 輸出開關單元 102[1:n]: 低壓差穩壓器 103: 旁通控制電路 104[1:n]: 低壓差節點 105: 旁通切換電路 E[1:n]: 旁通開關 L: 電感 LX1: 第一端 LX2: 第二端 VE[1:n]: 旁通控制訊號 VIN: 輸入電壓 VIN_S: 輸入電壓感測訊號 VINLDO[1:n]: 低壓差電壓 VINLDO[1:n]_S: 低壓差電壓感測訊號 VOUT[1:n]: 輸出電壓

Claims (24)

  1. 一種升降壓切換式電源電路，用以將一輸入電壓，轉換為至少一輸出電壓，其包含：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之一第一端切換於該輸入電壓與一接地電位，該輸出開關單元用以將該電感之一第二端切換於至少一低壓差節點與該接地電位，以將該輸入電壓，於該至少一低壓差節點轉換為對應之至少一低壓差電壓，且該至少一低壓差節點與該輸出開關單元中的至少一輸出上橋開關對應耦接；至少一低壓差穩壓器(low dropout regulator,LDO)，與該至少一輸出上橋開關對應耦接，以將該至少一低壓差電壓對應轉換為該至少一輸出電壓；一旁通(bypass)控制電路，用以根據該輸入電壓與對應之該低壓差電壓間的一轉換電壓差，產生一旁通控制訊號；以及一旁通切換電路，其中該旁通控制訊號於對應之該轉換電壓差低於一參考電壓時，控制該旁通切換電路，以將該輸入電壓與對應之該低壓差節點電連接，使得該升降壓切換式電源電路操作於一旁通模式。
  2. 如請求項1所述之升降壓切換式電源電路，其中該旁通切換電路包括對應之該輸出上橋開關與該輸入開關單元中之一輸入上橋開關，該旁通控制電路於對應之該轉換電壓差低於該參考電壓時，產生對應之該旁通控制訊號控制對應之該輸出上橋開關與該輸入上橋開關皆為導通，以將該輸入電壓與對應之該低壓差節點經由該電感電連接。
  3. 如請求項1所述之升降壓切換式電源電路，其中該旁通切換電路包括至少一旁通開關，該至少一旁通開關直接電連接於該輸入電壓與對應之該低壓差節點之間，以於對應之該轉換電壓差低於該參考電壓時，控制對應之該旁通開關為導通，以將該輸入電壓與對應之該低壓差節點直接電連接。
  4. 如請求項1所述之升降壓切換式電源電路，其中該轉換電壓差為該輸入電壓與對應之該低壓差電壓之差值的絕對值。
  5. 如請求項1所述之升降壓切換式電源電路，其中該參考電壓包括一第一參考電壓及一第二參考電壓，其中當對應之該低壓差電壓減去該輸入電壓之差值低於該第一參考電壓，且該輸入電壓減去對應之該低壓差電壓之差值低於該第二參考電壓時，對應之該旁通控制訊號被致能，其中該第一參考電壓及該第二參考電壓具有以下關係之一：(1)該第一參考電壓等於該第二參考電壓，且該第一參考電壓及該第二參考電壓皆不為零；(2)該第一參考電壓等於零，該第二參考電壓不為零；(3)該第二參考電壓等於零，該第一參考電壓不為零；或者(4)該第一參考電壓不等於該第二參考電壓，且該第一參考電壓及該第二參考電壓皆不為零。
  6. 如請求項5所述之升降壓切換式電源電路，其中該旁通控制電路包括：一閾值控制電路，用以根據該參考電壓，而產生一上限閾值及一下限閾值；以及一比較電路，用以比較一待比較訊號與該上限閾值及該下限閾值，當該待比較訊號介於該上限閾值及該下限閾值之間時，致能對應之該 旁通控制訊號，以將該輸入電壓與對應之該低壓差節點電連接，其中該待比較訊號、該上限閾值及該下限閾值具有下列關係之一：(1)該待比較訊號為對應之該轉換電壓差，該上限閾值為該第一參考電壓，該下限閾值為該第二參考電壓；(2)該待比較訊號為對應之該低壓差電壓，該上限閾值為該輸入電壓及該第一參考電壓之和，該下限閾值為該輸入電壓及該第二參考電壓之差；(3)該待比較訊號為該輸入電壓，該上限閾值為對應之該低壓差電壓及該第二參考電壓之和，該下限閾值為對應之該低壓差電壓及該第一參考電壓之差。
  7. 如請求項1所述之升降壓切換式電源電路，其中該輸入開關單元包括：一輸入上橋開關，耦接於該輸入電壓與該電感之該第一端之間；以及一輸入下橋開關或一輸入下橋二極體，耦接於該接地電位與該電感之該第一端之間；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體，用以切換該電感之該第一端於該輸入電壓與該接地電位之間。
  8. 如請求項1所述之升降壓切換式電源電路，其中該輸出開關單元包括：一輸出下橋開關，耦接於該接地電位與該電感之該第二端之間；以及該至少一輸出上橋開關，分別對應耦接於該至少一低壓差節點與該電感之該第二端之間； 其中該輸出下橋開關以及該至少一輸出上橋開關，用以將該電感之該第二端切換於該至少一低壓差節點與該接地電位，藉此於該至少一低壓差節點產生對應之該至少一低壓差電壓。
  9. 如請求項5所述之升降壓切換式電源電路，其中該升降壓切換式電源電路，於對應之該轉換電壓差大於或等於該參考電壓時，更根據該輸入電壓與對應之該低壓差電壓，分別操作於一降壓(buck)模式與一升壓(boost)模式。
  10. 如請求項9所述之升降壓切換式電源電路，其中該升降壓切換式電源電路，於對應之該低壓差電壓減去該輸入電壓之差值大於或等於該第一參考電壓時，操作於該升壓模式，並於該輸入電壓減去對應之該低壓差電壓之差值大於或等於該第二參考電壓時，操作於該降壓模式。
  11. 如請求項9所述之升降壓切換式電源電路，其中該升降壓切換式電源電路，於對應之該轉換電壓差大於或等於該參考電壓時，根據該輸入電壓與對應之該低壓差電壓，更操作於一升降壓(buck boost)模式。
  12. 如請求項11所述之升降壓切換式電源電路，其中該轉換電壓差由大而小，根據以下之一的順序而操作於對應的模式：(1)該升壓模式、該升降壓模式、該旁通模式、該降壓模式；(2)該升壓模式、該旁通模式、該升降壓模式、該降壓模式；(3)該升壓模式、該升降壓模式、該旁通模式、該升降壓模式、該降壓模式。
  13. 如請求項1所述之升降壓切換式電源電路，其中至少一該低壓差穩壓器為一負壓產生電路，其中該負壓產生電路包括：一負電荷幫浦，耦接於對應的該低壓差節點，用以將對應的該低壓差電壓轉換為一負低壓差電壓；以及 至少一負低壓差穩壓器，耦接於該負電荷幫浦，用以將該負低壓差電壓轉換為對應的至少一負輸出電壓。
  14. 一種用以控制一升降壓切換式電源電路的控制方法，用以將一輸入電壓，轉換為至少一輸出電壓，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，其中該輸入開關單元用以將一電感之一第一端切換於該輸入電壓與一接地電位，該輸出開關單元用以將該電感之一第二端切換於至少一低壓差節點與該接地電位，以將該輸入電壓，於該至少一低壓差節點轉換為對應之至少一低壓差電壓，且該至少一低壓差節點與該輸出開關單元中的至少一輸出上橋開關對應耦接；該控制方法包含：以至少一低壓差穩壓器，將該至少一低壓差電壓對應轉換為該至少一輸出電壓；根據該輸入電壓與對應之該低壓差電壓間的一轉換電壓差，產生一旁通控制訊號；以及於對應之該轉換電壓差低於一參考電壓時，該旁通控制訊號控制將該輸入電壓與對應之該低壓差節點電連接，使得該升降壓切換式電源電路操作於一旁通模式。
  15. 如請求項14所述之控制方法，其中該旁通控制訊號於對應之該轉換電壓差低於該參考電壓時，控制對應之該輸出上橋開關與該輸入上橋開關皆為導通，以將該輸入電壓與對應之該低壓差節點經由該電感電連接。
  16. 如請求項14所述之控制方法，其中於對應之該轉換電壓差低於該參考電壓時，控制至少一旁通開關中的對應之該旁通開關為導通，以 將該輸入電壓與對應之該低壓差節點直接電連接，其中該至少一旁通開關直接電連接於該輸入電壓與對應之該低壓差節點之間。
  17. 如請求項14所述之控制方法，其中該轉換電壓差為該輸入電壓與對應之該低壓差電壓之差值的絕對值。
  18. 如請求項14所述之控制方法，其中該參考電壓包括一第一參考電壓及一第二參考電壓，其中當該低壓差電壓減去該輸入電壓之差值低於該第一參考電壓，且該輸入電壓減去該低壓差電壓之差值低於該第二參考電壓時，對應之該旁通控制訊號被致能，其中該第一參考電壓及該第二參考電壓具有以下關係之一：(1)該第一參考電壓等於該第二參考電壓，且該第一參考電壓及該第二參考電壓皆不為零；(2)該第一參考電壓等於零，該第二參考電壓不為零；(3)該第二參考電壓等於零，該第一參考電壓不為零；或者(4)該第一參考電壓不等於該第二參考電壓，且該第一參考電壓及該第二參考電壓皆不為零。
  19. 如請求項18所述之控制方法，其中該產生該旁通控制訊號之步驟包括：根據該參考電壓，而產生一上限閾值及一下限閾值；以及比較一待比較訊號與該上限閾值及該下限閾值，當該待比較訊號介於該上限閾值及該下限閾值之間時，致能對應之該旁通控制訊號，以將該輸入電壓與對應之該低壓差節點電連接，其中該待比較訊號、該上限閾值及該下限閾值具有下列關係之一：(1)該待比較訊號為對應之該轉換電壓差，該上限閾值為該第一參考電壓，該下限閾值為該第二參考電壓； (2)該待比較訊號為對應之該低壓差電壓，該上限閾值為該輸入電壓及該第一參考電壓之和，該下限閾值為該輸入電壓及該第二參考電壓之差；(3)該待比較訊號為該輸入電壓，該上限閾值為對應之該低壓差電壓及該第二參考電壓之和，該下限閾值為對應之該低壓差電壓及該第一參考電壓之差。
  20. 如請求項14所述之控制方法，其中該升降壓切換式電源電路於對應之該轉換電壓差大於或等於該參考電壓時，更根據該輸入電壓與對應之該低壓差電壓，分別操作於一降壓(buck)模式與一升壓(boost)模式。
  21. 如請求項20所述之控制方法，其中於對應之該低壓差電壓減去該輸入電壓之差值大於或等於該第一參考電壓時，控制該升降壓切換式電源電路操作於該升壓模式，並於該輸入電壓減去對應之該低壓差電壓之差值大於或等於該第二參考電壓時，控制該升降壓切換式電源電路操作於該降壓模式。
  22. 如請求項20所述之控制方法，其中於對應之該轉換電壓差大於或等於該參考電壓時，根據該輸入電壓與對應之該低壓差電壓，將該升降壓切換式電源電路更操作於一升降壓(buck boost)模式。
  23. 如請求項22所述之控制方法，其中該轉換電壓差由大而小，根據以下之一的順序而將該升降壓切換式電源電路操作於對應的模式：(1)該升壓模式、該升降壓模式、該旁通模式、該降壓模式；(2)該升壓模式、該旁通模式、該升降壓模式、該降壓模式；(3)該升壓模式、該升降壓模式、該旁通模式、該升降壓模式、該降壓模式。
  24. 如請求項14所述之控制方法，其中該至少一輸出電壓包括至少一負輸出電壓，該控制方法更包含：將對應的該低壓差電壓轉換為一負低壓差電壓；以及將該負低壓差電壓轉換為對應的該至少一負輸出電壓。
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