[发明专利]电力转换系统和方法

说明书

技术领域

本发明总体涉及电力/功率转换系统和使用过渡模式电荷控制的方法。

背景技术

存在用于将电能从一种形式转换为另一形式（例如从AC转换为DC，从DC转换为AC以及从DC转换为DC）的各种类型的电力转换器技术。对电力转换电路系统以提高的效率操作的需求不断增加。电力转换器已经被实施为电源中用于提供稳定输出的有效机构。作为一个示例，开关调节器（也称为开关模式电源）能够通过控制耦合至电感器的一个或更多开关的接通和断开工作周期来控制电力到负载的流动。

发明内容

一个实施例包括电力转换系统。该系统包括被配置为将输入电压转换为输出电压的转换器，该转换器包含响应于激活信号而被控制以提供流过电感器的电流的至少一个开关。过渡模式控制器被配置为基于从流过开关的电流导出的电荷的量度并且基于流过电感器的电流提供激活信号。

另一实施例包括用于调节输出电压的方法。该方法包括监测流过转换器中的电感器的电流的幅值。响应于流过电感器的电流的幅值大约为零，开关被激活以增加电流的幅值。对流过开关的电流指示进行积分，从而导出在开关激活期间从输入电压吸收的电荷的量度。响应于电荷的量度大于电荷基准，停用开关。

另一实施例包括电力转换器系统。该系统包含开关转换器，其被配置为基于开关的激活和停用以提供流过电感器的电流来产生输出电压。过渡模式控制器包含积分器，其被配置为对流过开关的电流表示进行积分，从而提供从转换器的输入电压吸收的电荷的量度。过渡模式控制器也可以包含开关逻辑，其被配置为响应于流过电感器的电流的过零状况而激活开关以及响应于电荷的量度超过电荷基准而停用开关。

附图说明

图1示出示例电力转换器系统。

图2示出示例过渡模式控制器。

图3示出示例电力转换器。

图4示出另一示例电力转换器。

图5示出又一示例电力转换器。

图6示出用于调节输出电压的示例方法。

具体实施方式

本发明总体涉及电力转换器的过渡模式电荷控制。电力转换系统可以包含转换器和过渡模式控制器。该转换器被配置为基于激活和停用至少一个开关以提供（例如，通过电感器的）电流来产生输出电压和/或输出电流。作为示例，转换器可以被配置为反激转换器（flyback converter）、升压转换器、降压转换器或任何各种其它类型的转换器拓扑结构（例如，该系统可以被认为是拓扑不可知的）。

过渡模式控制器可以被配置为基于对应于转换器的输入电流的时间积分的电荷来控制开关转换器的切换。例如，在激活开关后，过渡模式控制器可以对表示转换器所吸收的输入电流的信号进行积分，从而提供对电荷的指示。可以将电荷与预定的电荷基准相比较，使得在该电荷大于预定电荷幅值后，锁存器可以被复位，从而断开检测到的电流流过的至少一个开关。因此，响应于开关被停用，检测到的电流可以被断开。过渡模式控制器可以监测转换器的电感器的芯中的磁通量的幅值，例如以检测磁通量的过零。响应于检测到过零，过渡模式控制器可以设置锁存器来激活开关，由此允许电流重新开始流过电感器。开关和电流的这种控制可以操作以便将转换器调制为迟滞控制的形式。因此，通过调整电荷基准，过渡模式控制器可以控制流过电感器的电流，从而有效地调节输出电压。

图1示出示例电力转换系统10的方框图。电力转换系统10被配置为基于输入电压V_IN调节输出电压V_OUT。电力转换系统10可以在各种应用如便携式电子设备（例如，无线通信设备和/或便携式计算机设备）中实施。

系统10包含转换器12。转换器12可以被配置为通过控制至少一个开关14的激活及停用（例如，调制）来调节输出电压V_OUT的幅值的任意各种开关转换器拓扑结构。作为示例，至少一个开关14可以是场效应晶体管，其耦合至电感器16（直接耦合或通过其它电路系统间接耦合）以基于输入电压V_IN提供电流。这样的电流可以流经转换器12中的电感器16。通过控制流过电感器16的电流，转换器可以调节输出电压V_OUT。在该示例中，通过由过渡模式控制器18实现的过渡模式电荷控制来控制电流。这种控制算法可应用于各种开关转换器拓扑结构。