[发明专利]用于H桥系统的线性级效率技术

说明书

本公开涉及用于H桥系统的线性级效率技术。提供了用于H桥系统中线性级的有效操作的技术。在示例中，线性级可以在命令信号的一定范围内在电压调节和电流调节之间切换。特定的调节模式可以取决于H桥系统的切换级的调节模式。当线性级的输出电压移离供电轨的电压时，可以通过使用对线性级的电流调节来实现效率。与传统的H桥线性级控制相比，这样的控制方案可以在较大的命令信号范围内降低线性级两端的电压，从而导致线性级的热耗散更少。

优先权要求

本申请要求Sun等人于2019年6月28日提交的标题为“用于H桥系统的线性级效率技术(LINEAR STAGE EFFICIENCY TECHNIQUES FOR H-BRIDGE SYSTEMS)”的序列号为62/868,329的美国临时专利申请的优先权权益，该美国临时专利申请以引用的方式全文并入本文。

技术领域

本公开涉及节省功率的技术，并且更具体地，涉及用于H桥系统的线性功率级的功率耗散管理技术。

背景技术

除了其他以外，当只有单极性功率源可用时，H桥系统可允许使用双极性电压或电流来驱动负载。这样的系统可以具有耦合到负载的第一供电端子的第一功率级和耦合到负载的第二供电端子的第二功率级。尽管每个端子的输出电压都参考公共电压(诸如接地)，但是对两个功率级的协调控制可以允许负载接收双极性电压。与通过降低消耗功率的有源或无源电阻元件两端的电压来调节电压的线性功率级相比，切换模式功率级可以提供非常好的效率。然而，切换功率级会生成纹波输出电压，并且与相当的线性功率级相比可能更复杂、更庞大且更昂贵。而且，与线性功率级相比，切换功率级不提供完整范围的输出电压。

附图说明

在未必按比例绘制的附图中，相似的数字可以在不同的视图中描述类似的部件。具有不同字母后缀的相似数字可以表示类似部件的不同实例。附图通过示例而非限制的方式大体上示出了本文件中所讨论的各种实施例。

图1A示出了根据本主题的示例H桥系统。

图1B以图形方式示出了示例H桥系统相对于命令信号的差分电压响应以及每个驱动器的输出电压相对于命令信号的曲线图。

图1C以图形方式示出了当相对于图1B的曲线图进行操作时，用于电阻负载的示例H桥系统的线性级的功率耗散。

图2大体上示出了示例H桥系统(诸如但不限于图1的H桥系统)的示例线性功率级。

图3A和图3B以图形方式示出了未补偿H桥系统和采用根据图2的示例的线性级的图1的示例H桥系统的功率耗散之间的差异。

图4大体上示出了根据本主题的具有示例线性功率级或功率转换器的H桥系统。

图5A和图5B示出了图4的示例的功率耗散和电压特性与具有线性功率转换器的未补偿H桥系统的操作的比较。

图6大体上示出了根据本主题的示例H桥系统。

图7A至图7D以图形方式示出了在不同负载条件下的图6的示例电路的传递函数，并且包括各自相对于命令信号的线性级的输出电压和切换级的输出电压。

图8大体上示出了根据本主题的操作H桥系统的示例方法。

具体实施方式

本发明人已经认识到，用于H桥电路的一些方法可以在H桥配置中利用切换功率转换器和线性功率转换器的组合。然而，这样的实施方式会浪费地耗散线性功率转换器中的大量功率，从而保留了改进的机会。本主题提供了用于通过更好地控制线性功率转换器的功率耗散来改进线性级的效率的技术。