[发明专利]允许最佳动态占空比限制的升压变换器最大输出功率检测器

说明书

本公开涉及允许最佳动态占空比限制的升压变换器最大输出功率检测器。提供了一种用于检测使升压变换器的输出功率最大化的临界占空比的方法和装置。在该方法和装置中，升压变换器可以在临界占空比处或以下操作。在该方法和装置中，检测取决于升压变换器的输出电压以及跨升压变换器的第一组寄生电阻的电压降的第一电压。还检测取决于跨升压变换器的第二组寄生电阻的电压降的第二电压。将电压相比较以确定临界占空比，并且升压变换器根据不超过临界占空比的占空比来操作。

技术领域

本申请涉及升压变换器的输出功率最大化的占空比的检测，并且特别地涉及具有生成占空比并且根据占空比操作升压变换器的反馈级的升压变换器。

背景技术

升压变换器在传统上以具有固定的最大值的可变占空比操作。将升压变换器限制为最大占空比保护升压变换器免受过多的电感器电流的影响，但是没有使由升压变换器提供的输出功率最大化。例如，当由电压源(诸如电池)提供的输入可变(最大)功率随着时间和使用而降低时，升压变换器的输出功率意图通过反馈调节回路保持恒定。然而，在占空比被限制为最大值D_MAX的情况下，升压变换器没有达到期望的输出电压，并且因此没有达到期望的输出功率。另外，在没有固定(或者在高值)占空比极限的情况下操作升压变换器引入了使得升压变换器变得不稳定的风险。通过超过某个临界占空比值D_CRIT，升压变换器变得不稳定并且落入升压变换器输入输出变换特性的负增益区域。

发明内容

升压变换器是一种直流(DC)到DC(DC到DC)变换器，其(向负载)提供比(例如通过电源，诸如电池)向升压变换器提供的输入电压大的输出电压。升压变换器可以根据指定升压变换器的开关的定时的占空比来操作。在0到1的范围内的占空比指定升压变换器的输出电压。

为了操作升压变换器，存在使升压变换器的输出功率(和输出电压)最大化的临界占空比。以更低的占空比操作升压变换器不会产生最大可能输出电压。然而，在很多应用和情况下，期望的输出电压小于最大可能输出电压。因此，在这些情况下，升压变换器可以以小于临界占空比D_CRIT的占空比操作。如果想要更高的输出电压，则增加占空比以提供更高的输出电压。然而，重要的是不超过临界占空比。以比临界占空比更高的占空比操作升压变换器将产生更低的电压并且可能导致使升压变换器变得不稳定(由于负增益)。

本文中描述了一种反馈级，其检测升压变换器的临界占空比D_CRIT。在升压变换器的操作期间，当期望更高的输出电压并且占空比增加时，反馈级确保升压变换器以临界占空比D_CRIT或者低于临界占空比D_CRIT操作(封顶)。封顶占空比确保在想要的情况下输出最大输出电压。另外，封顶占空比避免了通过增加占空比使其超过临界占空比D_CRIT而将升压变换器的增益反转并且避免了使升压变换器变得不稳定或者破坏升压变换器。

附图说明

图1示出了包括升压变换器和占空比限制反馈级的设备的框图；

图2示出了耦合到脉冲宽度调制器的升压变换器；

图3示出了具有建模的寄生电阻和负载电阻的升压变换器；

图4示出了取决于变化后的占空比的用于各种寄生电阻和负载电阻的升压变换器的输出电压的图；

图5示出了耦合到电压感测级的升压变换器；

图6示出了根据实施例的耦合到电压感测级的升压变换器；

图7示出了耦合到动态占空比限制器的参考图5描述的电压感测级；

图8示出了根据实施例的耦合到电压感测级的升压变换器；

图9示出了根据实施例的耦合到电压感测级的升压变换器；以及