[发明专利]谐振储能网络的Q因子的确定

说明书

本发明涉及谐振储能网络的Q因子的确定。具有开关网络、谐振储能网络和控制器的功率变换器执行谐振储能网络的Q因子的原地确定。控制器通过对开关网络的晶体管开关施加数量有限的接通脉冲来激发谐振储能网络的暂时阻尼振荡。控制器然后对与所激发的暂时阻尼振荡对应的波形的包络采样并处理所产生的数字信号样本集以确定谐振储能网络的Q因子。Q因子确定能够被重复以防止功率变换器在由某些环境因素(例如，在功率变换器的紧邻处存在非期望的金属物体)导致的非期望的操作条件下操作。

技术领域

本公开内容涉及功率电子器件，并且更特别地涉及用于谐振储能网络(resonanttank network)的Q因子的原地测量的电路和方法。

背景技术

DC-DC功率变换器被用于各种各样的应用中，例如，笔记本电脑及各种办公设备的电源、无线充电、飞行器电力系统、电信设备及直流电机驱动器。DC-DC功率变换器的输入是未调整的直流电压Vin。DC-DC功率变换器操作用于产生经调整的直流输出电压V_out，具有不同于V_in的大小(以及可能还有极性)。例如，在计算机电源中，120V的公用交流电压典型地被整流以产生大约170V的直流电压。DC-DC功率变换器然后能够被用来将该电压降低至可由计算机的集成电路(IC)接受的经调整的5V或3.3V。

某些DC-DC功率变换器使用谐振储能网络和脉宽调制(PWM)来获得相对高的功率转换效率和/或减小功率变换器的整体尺寸、重量和成本。这样的DC-DC功率变换器通常称为谐振变换器。在某些谐振变换器应用中，变换器的谐振储能网络的Q因子(品质因数)必须被周期性地或不定期地测量以确保正确的操作。例如，在无线充电中，变换器的谐振储能网络的Q因子需要被测量以感测非期望的(和非想要的)金属物体的存在性。

谐振器的Q因子是用于提供谐振器的振荡的阻尼强度的度量并且还表征谐振器相对于其中心频率的带宽的无量纲参数。根据常规的定义，越高的Q因子指示储存于谐振器内的能量越低的损失率。对于电谐振系统，Q因子代表电阻损耗的阻尼效果。因而，有利的是能够确定谐振电路的Q因子。

附图说明

本发明的实施例在此通过举例的方式来说明，且并不受附图所限，在附图中相同的附图标记指示相似的元件。在附图中的元件仅出于简单和清晰起见而示出，而并不一定按比例绘出。根据下面参照附图进行的详细描述，所公开的实施例的各个方面、特征及有利性通过举例的方式将变得更为明显，在附图中：

图1是根据本发明的一种实施例的电路的示意性框图；

图2是图1的电路的谐振储能网络的一种可替换实施例的示意性电路图；

图3是图1的电路的谐振储能网络的另一种可替换实施例的示意性电路图；

图4是能够用于根据本发明的一种实施例的图1的电路中的接口电路的示意性电路图；

图5是能够用于根据本发明的一种实施例的图1的电路中的比较器的示意性电路图；

图6是示出在根据本发明的一种实施例的图1的电路中的一种示例暂时阻尼振荡(transitory damped oscillations)的曲线图；

图7是能够以根据本发明的一种实施例的图1的电路来实现的确定Q因子的方法的流程图；

图8是能够用于根据本发明的一种实施例的图7的方法中的采样方法的流程图；以及

图9-11是以图表示出由图1的电路在根据本发明的一种实施例的图7-8的方法的执行期间生成的各种信号的时序图。

具体实施方式

本发明的详细说明性实施例公开于此处。但是，本公开内容所提到的具体的结构及功能细节仅仅是代表，为了描述本发明的示例实施例。本发明的实施例可以按照许多可替换的形式来实施并且不应被理解为仅限于本文所阐明的实施例。