[发明专利]控制在开关电容式功率变换器中的功率损耗

权利要求书

1.一种用于主动控制在开关电容式功率变换器中的功率损耗的方法，所述方法包括：

使所述开关电容式功率变换器工作，其中所述开关电容式功率变换器包括一个或多个开关电容模块(SCB)以及产生用于开关所述一个或多个SCB中的晶体管的栅极驱动信号的时钟控制电路；以及

在所述开关电容式功率变换器工作时，主动控制来自所述时钟控制电路的所述栅极驱动信号以使所述开关电容式功率变换器的功率损耗基本上最小化。

2.根据权利要求1所述的方法，其中主动控制所述栅极驱动信号包括控制所述栅极驱动信号的电压，其中增大所述栅极驱动信号的电压减少在所述一个或多个SCB中的传导损耗，但是增加在所述一个或多个SCB和所述时钟控制电路中的开关损耗，以及其中减小所述栅极驱动信号的电压减少在所述一个或多个SCB和所述时钟控制电路中的开关损耗，但是增加在所述一个或多个SCB中的传导损耗。

3.根据权利要求1所述的方法，其中主动控制所述栅极驱动信号包括控制所述栅极驱动信号的频率，其中增大所述栅极驱动信号的频率减少在所述一个或多个SCB中的传导损耗，但是增加在所述一个或多个SCB和所述时钟控制电路中的开关损耗，以及其中减小所述栅极驱动信号的频率减少在所述一个或多个SCB和所述时钟控制电路中的开关损耗，但是增加在所述一个或多个SCB中的传导损耗。

4.根据权利要求3所述的方法，其中控制所述栅极驱动信号的频率包括使用在所述时钟控制电路中的一个或多个抽头电感器以控制所述时钟控制电路的频率。

5.根据权利要求1所述的方法，

其中所述一个或多个SCB包括多个SCB；以及

其中主动控制所述栅极驱动信号包括控制所述栅极驱动信号正在驱动的SCB的数量，其中增加所述SCB的数量减少在所述SCB中的传导损耗，但是增加在所述一个或多个SCB和所述时钟控制电路中的开关损耗，以及其中减少所述SCB的数量减少在所述一个或多个SCB和所述时钟控制电路中的开关损耗，但是增加在所述SCB中的传导损耗。

6.根据权利要求2所述的方法，其中控制所述栅极驱动信号的电压包括：

将所述栅极驱动信号的电压确定为所述开关电容式功率变换器的输入电压和输出电流的函数，其中所述函数使用预定的参数；以及

使用所确定的电压来产生所述栅极驱动信号。

7.根据权利要求2所述的方法，其中控制所述栅极驱动信号的电压包括：

测量所述开关电容式功率变换器的功率损耗；以及

将所测得的功率损耗用作对用于控制所述栅极驱动信号的电压的控制系统的输入，以使所述开关电容式功率变换器的功率损耗基本上最小化。

8.根据权利要求7所述的方法，其中所述控制系统使用比例-积分-微分(PID)控制技术来控制所述栅极驱动信号的电压。

9.根据权利要求2所述的方法，其中控制所述栅极驱动信号的电压包括：

执行功率测量以产生所述功率损耗的一个或多个测量分量；

使用参数化模型以基于一个或多个测量输入以及一个或多个参数来计算功率损耗的一个或多个参数化分量；

基于所述测量分量和所述参数化分量来估计所述开关电容式功率变换器的功率损耗；以及

将所估计的功率损耗用作对用于控制所述栅极驱动信号的电压的控制系统的输入，以使所述开关电容式功率变换器的功率损耗基本上最小化。

10.根据权利要求1所述的方法，其中所述时钟控制电路是包括至少一个电感和至少一个电容的谐振振荡器电路。

11.一种配置成主动控制涉及将输入电压转换成输出电压的功率损耗的开关电容式功率变换器，包括：

一个或多个开关电容模块(SCB)，其中每个SCB包括第一电容器以及配置成将所述第一电容器的恒定电位端子和时变电位端子耦接于所述输入电压、所述输出电压和参考电压之间的一组开关器件；

产生用于开关在所述一个或多个SCB中的晶体管的栅极驱动信号的时钟控制电路；以及

配置成主动控制来自所述时钟控制电路的所述栅极驱动信号以使所述开关电容式功率变换器的功率损耗基本上最小化的控制器。