[發明專利]帶有可切換估計器的DC－DC轉換器

有效

• 申請號: 200680028257.1
• 申請日: 2006-07-18
• 公開（公告）號: CN101233467A
• 公開（公告）日: 2008-07-30
• 發明（設計）人: 桑德·德克森
• 申請（專利權）人: NXP股份有限公司
• 主分類號: G05F1/575
• 分類號: G05F1/575;H02M3/157
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司
• 代理人: 朱進桂

技術領域

本發明涉及一種DC-DC轉換器，用于轉換DC電壓的方法，以及帶有DC-DC轉換器的裝置，具體的，一種移動裝置。

背景技術

典型的，用于將DC電壓轉換為DC電壓的轉換器測量電感器電流和輸出/電容器電壓，并將這些測量值用作控制器的輸入以進行DC-DC轉換。由于希望響應狀態中產生的誤差，除了所測量的當前狀態外，還需要了解狀態中的誤差，也應該了解所需狀態，所需狀態可以包括所需電感器電流以及所需電容器/輸出電壓。典型的，輸出電壓對應于要控制的狀態變量，并且典型的，其值是已知的。然而，難于獲得所需電感器電流。根據DC-DC轉換器的具體類型，電感器電流和其他系統參數之間的關系可以不同。然而，電感器電流總是依賴于負載電流。如果該負載電流是未知的，可以將其視為來自系統外部的干擾。

代替確定具體的負載電流，還可以確定電路中的其他電流或電壓，以便間接確定所需電感器電流，或是直接確定電感器電流的誤差。例如，在所謂的降壓(buck)轉換器中，電感器電流的誤差對應于電容器電流，并且可以直接確定。

通過測量負載電流，可以確定負載電流。然而，為了測量電流，典型的，電阻器與負載串聯布置。如果使用相對大的電阻，那么能夠進行精確測量，但是另一方面，這將導致瞬時的較大功率耗散和較大電壓降。相反，較小的電阻器比較難于精確測量電流，并且需要非常靈敏和精確的運算放大器。此外，如果負載電流要通過測量來確定，那么由于電感器電流的誤差是所測量的實際電感器電流和負載電流的函數，所以電感器電流和負載電流的這些電流測量需要相匹配。

可選的，負載電流在一些控制系統中不進行測量，而是可以通過控制環進行補償。對于負載電流出現在控制環中的情況，該情形稱之為負載電流的估計。換言之，這種用于外部干擾的估計器可以稱之為干擾估計器。

圖1示出了根據現有技術的完整的轉換器系統的方框圖。轉換器包括開關轉換器單元SCU、帶有所需估計器單元REU的估計器單元EU、以及控制器CU。開關轉換器SCU包括三個輸入，即輸入電壓V_in、負載電流I_load和占空因數d。應注意的是，這三個輸入中，只有占空因數d可以通過控制器CU控制。其他兩個輸入由其他的外部元件確定。開關轉換器SCU的輸出是電感器電流i_L和電容器電壓V_C。這兩個輸出可以被測量，并且構成了輸出信號。電感器電流i_L和電容器電壓V_C輸入到估計器單元EU。此外，電容器電壓V_C轉發到求和單元SUM，在此，從電容器電壓V_C中減去基準電壓V_ref，以確定電容器電壓的誤差ev_c。在估計器單元EU中，確定電感器電流的誤差EIE。除了電容器電壓的誤差ev_c和電感器電流的誤差EIE，還有所需電容器電壓V_cref、所需電感器電流i_LREF、輸入電壓V_in以及其他一些可能的參數可以構成控制器CU的輸入。控制器CU輸出占空因數d作為輸出信號。估計器EU可以接收電感器電流i_L、電容器電壓V_C和占空因數作為輸入信號。估計器單元EU的輸出構成所需電感器電流RIE和電感器電流的誤差EIE。因此，由于在估計器中處理了所需電感器電流與負載電流的關系，控制器CU不必知道負載電流。

在Orosco等人的論文″Discrete?sliding?mode?control?for?DC/DCconverters″，Power?Electronics?Congres，2000?CIEP?2000，VII?IEEEInternational，15-19?Oct.2000，Pages?231-236中，示出了一種DC-DC轉換器，其中，通過對所測量的電感器電流進行高通濾波，獲得電感器電流的誤差估計。

發明內容

本發明的目的在于提供一種DC-DC轉換器，其提供了改善的控制信號估計。

通過根據權利要求1中的DC-DC轉換器，根據權利要求10中的DC-DC轉換方法，以及根據權利要求11中的移動裝置，實現了這個目的。