[發明專利]控制在開關電容式功率變換器中的功率損耗

有效

• 申請號: 201080034630.0
• 申請日: 2010-07-16
• 公開（公告）號: CN102577060A
• 公開（公告）日: 2012-07-11
• 發明（設計）人: W·C·阿塞思;T·C·格里尼格
• 申請（專利權）人: 蘋果公司
• 主分類號: H02M3/07
• 分類號: H02M3/07
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所 11038
• 代理人: 陳華成

1.一種用于主動控制在開關電容式功率變換器中的功率損耗的方法，所述方法包括：

使所述開關電容式功率變換器工作，其中所述開關電容式功率變換器包括一個或多個開關電容模塊(SCB)以及產生用于開關所述一個或多個SCB中的晶體管的柵極驅動信號的時鐘控制電路；以及

在所述開關電容式功率變換器工作時，主動控制來自所述時鐘控制電路的所述柵極驅動信號以使所述開關電容式功率變換器的功率損耗基本上最小化。

2.根據權利要求1所述的方法，其中主動控制所述柵極驅動信號包括控制所述柵極驅動信號的電壓，其中增大所述柵極驅動信號的電壓減少在所述一個或多個SCB中的傳導損耗，但是增加在所述一個或多個SCB和所述時鐘控制電路中的開關損耗，以及其中減小所述柵極驅動信號的電壓減少在所述一個或多個SCB和所述時鐘控制電路中的開關損耗，但是增加在所述一個或多個SCB中的傳導損耗。

3.根據權利要求1所述的方法，其中主動控制所述柵極驅動信號包括控制所述柵極驅動信號的頻率，其中增大所述柵極驅動信號的頻率減少在所述一個或多個SCB中的傳導損耗，但是增加在所述一個或多個SCB和所述時鐘控制電路中的開關損耗，以及其中減小所述柵極驅動信號的頻率減少在所述一個或多個SCB和所述時鐘控制電路中的開關損耗，但是增加在所述一個或多個SCB中的傳導損耗。

4.根據權利要求3所述的方法，其中控制所述柵極驅動信號的頻率包括使用在所述時鐘控制電路中的一個或多個抽頭電感器以控制所述時鐘控制電路的頻率。

5.根據權利要求1所述的方法，

其中所述一個或多個SCB包括多個SCB；以及

其中主動控制所述柵極驅動信號包括控制所述柵極驅動信號正在驅動的SCB的數量，其中增加所述SCB的數量減少在所述SCB中的傳導損耗，但是增加在所述一個或多個SCB和所述時鐘控制電路中的開關損耗，以及其中減少所述SCB的數量減少在所述一個或多個SCB和所述時鐘控制電路中的開關損耗，但是增加在所述SCB中的傳導損耗。

6.根據權利要求2所述的方法，其中控制所述柵極驅動信號的電壓包括：

將所述柵極驅動信號的電壓確定為所述開關電容式功率變換器的輸入電壓和輸出電流的函數，其中所述函數使用預定的參數；以及

使用所確定的電壓來產生所述柵極驅動信號。

7.根據權利要求2所述的方法，其中控制所述柵極驅動信號的電壓包括：

測量所述開關電容式功率變換器的功率損耗；以及

將所測得的功率損耗用作對用于控制所述柵極驅動信號的電壓的控制系統的輸入，以使所述開關電容式功率變換器的功率損耗基本上最小化。

8.根據權利要求7所述的方法，其中所述控制系統使用比例-積分-微分(PID)控制技術來控制所述柵極驅動信號的電壓。

9.根據權利要求2所述的方法，其中控制所述柵極驅動信號的電壓包括：

執行功率測量以產生所述功率損耗的一個或多個測量分量；

使用參數化模型以基于一個或多個測量輸入以及一個或多個參數來計算功率損耗的一個或多個參數化分量；

基于所述測量分量和所述參數化分量來估計所述開關電容式功率變換器的功率損耗；以及

將所估計的功率損耗用作對用于控制所述柵極驅動信號的電壓的控制系統的輸入，以使所述開關電容式功率變換器的功率損耗基本上最小化。

10.根據權利要求1所述的方法，其中所述時鐘控制電路是包括至少一個電感和至少一個電容的諧振振蕩器電路。

11.一種配置成主動控制涉及將輸入電壓轉換成輸出電壓的功率損耗的開關電容式功率變換器，包括：

一個或多個開關電容模塊(SCB)，其中每個SCB包括第一電容器以及配置成將所述第一電容器的恒定電位端子和時變電位端子耦接于所述輸入電壓、所述輸出電壓和參考電壓之間的一組開關器件；

產生用于開關在所述一個或多個SCB中的晶體管的柵極驅動信號的時鐘控制電路；以及

配置成主動控制來自所述時鐘控制電路的所述柵極驅動信號以使所述開關電容式功率變換器的功率損耗基本上最小化的控制器。