[发明专利]单电感双极性输出升降压转换器及其控制方法

说明书

本发明公开了一种控制方法，控制一单电感双极性输出(SIBO)升降压转换器，该单电感双极性输出升降压转换器包括耦合于一输入与一第一节点间的一第一开关、耦合于该第一节点与接地端间的一第二开关、耦合于一第二节点与接地端间的一第三开关、耦合于该第二节点与输出该正输出的一第一输出节点间的一第四开关，耦合于该第一节点与输出该负输出的一第二输出节点间的一第五开关，以及耦合于该第一与该第二节点之间的一电感，该控制方法包括：控制该第一与该第三开关导通，以充磁该电感；控制该第一与该第四开关导通，以产生该正输出；以及控制该第三与该第五开关导通，以产生该负输出。

技术领域

本发明是有关于一种单电感双极性输出(SIBO，Single Inductor BipolarOutput)升降压转换器及其控制方法。

背景技术

行动系统与显示器需要有效的长时间电池使用。此外，显示品质是重要性能特征之一，但即便在重负载电流变动、快速输入电压变动与直流-直流转换器的切换噪声中，显示品质仍不能被牺牲。

主动式矩阵OLED(active matrix OLED，AMOLED)显示在行动显示应用中愈来愈普遍，因为主动式矩阵OLED的优点在于高显示品质、低功率消耗与低材质成本。主动式矩阵OLED面板通常需要具有不同电压的正极性与负极性电源供应。而且此所需的正电压和负电压电源输出的涟波大小必需要够小，才能避免水波纹的产生，破坏面板显示品质。不同面板可能具有不同输出电流与电压的需求，通常取决于面板尺寸、像素数量、显示品质等。

图1显示现有的单电感AMOLED电源供应器，其为两级SIBO转换器。如图1所示，现有两级SIBO转换器100包括：同步升降压电路(synchronous buck-boost circuit)120，电荷泵(charge pump)140，电感L11与电容C11-C15。电容C11-C13是去耦合电容。电容C14-C15是飞驰电容(fly capacitor)。现有两级SIBO转换器100产生正输出Vop与正电流Iop以驱动负载160，并产生负输出Von与负电流Ion以驱动负载180。输入端提供输入电压Vin与输入电流Iin。

依据输入电压Vin和输出电压Vop的相对关系条件，同步升降压电路120可以操作在降压、升降压和升压等模式。此输入电压Vin通常由锂电池所提供，输入电压Vin的电压范围介于3.0V到4.5V，而输出电压Vop的所需值则有关于AMOLED面板大小，显示亮度以及驱动芯片，输出电压Vop的常用典型值包括4.6V、3.3V、2.8V与2.5V等等。

电荷泵140用以从正输出Vop产生负输出Von。电荷泵140可有许多输出段(step)，例如但不受限于，-1x与-1.5x。利用飞驰电容C14，电荷泵140可实现-1x，亦即Von＝Vop*(-1)。利用飞驰电容C14与C15，电荷泵140可实现-1.5x，亦即Von＝Vop*(-1.5)。负输出Von可由转换器数字界面设定为正输出Vop的-1x～-1.5x，以符合AMOLED显示器的高亮度需求。

由图1可看出，正输出Vop与负输出Von的产生是独立控制的。

图2显示两级SIBO转换器100的能量转换效率图。能量转换效率Eff定义如下：

如图2所示，当Vop等于2.8(V)时，现有两级SIBO转换器100在Von＝Vop*(-1)＝2.8*(-1)＝-2.8(V)或者Von＝Vop*(-1.5)＝2.8*(-1.5)＝-4.2(V)有最佳能量转换效率。然而，当Von不等于-2.8(V)或者-4.2(V)时，现有两级SIBO转换器100的能量转换效率不佳。因而，需要改善现有两级SIBO转换器的能量转换效率。

发明内容