[發(fā)明專利]應(yīng)用于電源的數(shù)字補(bǔ)償器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310381614.4
• 申請(qǐng)日: 2009-11-20
• 公開（公告）號(hào): CN103475224A
• 公開（公告）日: 2013-12-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: S·肯利;P·W·萊瑟姆二世
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: L&L建筑公司
• 主分類號(hào): H02M3/157
• 分類號(hào): H02M3/157;G01R19/00
• 代理公司: 永新專利商標(biāo)代理有限公司 72002
• 代理人: 鄔少俊;王英

本申請(qǐng)為分案申請(qǐng)，其原申請(qǐng)是2011年5月23日進(jìn)入中國國家階段、國際申請(qǐng)日為2009年11月20日的國際專利申請(qǐng)PCT/US2009/065260，該原申請(qǐng)的中國國家申請(qǐng)?zhí)柺?00980146646.8，發(fā)明名稱為“應(yīng)用于電源的數(shù)字補(bǔ)償器”。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明主要涉及電源控制和一些類似裝置。

背景技術(shù)

電源，特別是降壓調(diào)節(jié)器，是現(xiàn)有技術(shù)當(dāng)中很重要的組成部分。這些裝置主要由兩部分構(gòu)成，電力電子設(shè)備和控制器。控制器的作用在于使得電力電子設(shè)備的運(yùn)行滿足負(fù)載的系統(tǒng)要求。不論是電力電子設(shè)備部分還是控制器都需要被設(shè)計(jì)成滿足電氣規(guī)范和成本方面的要求目標(biāo)。基于摩爾定律關(guān)于數(shù)碼電子產(chǎn)品成本減少的理論，目前的趨勢(shì)是將數(shù)碼電子產(chǎn)品應(yīng)用于控制器當(dāng)中。

一個(gè)有效控制器的關(guān)鍵需求特性是：快速設(shè)定時(shí)間、低直流誤差、可調(diào)輸出阻抗、電流限制，以及穩(wěn)定性。

具備上述所列特性的高性能數(shù)字補(bǔ)償控制器是很有必要的。

數(shù)字補(bǔ)償器通常作為PID或帶有額外濾波的PID來實(shí)現(xiàn)，這些是一般的舊有模擬設(shè)計(jì)的數(shù)字實(shí)現(xiàn)方法。

目前有三種普遍方法用于電流感應(yīng)。第一種方法是測(cè)量一個(gè)或多個(gè)功率場(chǎng)效應(yīng)晶體管的壓降以及利用功率場(chǎng)效應(yīng)晶體管（FET）的導(dǎo)通電阻來計(jì)算感應(yīng)電流。這種方法有很大限制。首先，功率FET的導(dǎo)通電阻公差大并具有溫度依賴性。第二，F(xiàn)ET上的電壓非常小，難以精確測(cè)量。

圖2顯示了與電感串聯(lián)的感應(yīng)電阻的第二種方法。測(cè)量感應(yīng)電阻兩端的電壓，然后確定電流。這種方法的限制在于需要一電感串聯(lián)的外部功率電阻。這種電阻降低了供電效率并且增加了成本。為了提高效率，電阻的阻值可以降低，但是這樣會(huì)導(dǎo)致由于噪聲而引起的測(cè)量的復(fù)雜化。

如圖3所示，第三種方法是利用一外部RC網(wǎng)絡(luò)來模擬電感及其串聯(lián)等效電阻，Rdc。這種方法的一個(gè)困難之處在于電感的串聯(lián)電阻與溫度相關(guān)，并且可能不清楚。此外，由于FET的快速開關(guān)及其噪聲，其他的一些實(shí)際限制也會(huì)產(chǎn)生。

所有上述方法都會(huì)有噪聲靈敏度的問題，并且，在上述兩個(gè)例子中，還會(huì)有參數(shù)不確定性問題。同時(shí)，對(duì)于補(bǔ)償而言，所需要的并不是實(shí)際電感電流，而是在一個(gè)PWM周期內(nèi)的電感電流的平均值。在連續(xù)傳導(dǎo)的過程中，由于功率FET產(chǎn)生的脈寬調(diào)制驅(qū)動(dòng)信號(hào)，電感電流具有類三角形波形。所有這些方法都不能提供實(shí)際的平均電感電流。

因此需要一種能夠減少組件成本、降低噪聲靈敏度、參數(shù)穩(wěn)定并能提供一個(gè)PWM周期的平均電感電流的方法。

發(fā)明內(nèi)容

在一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明的系統(tǒng)包括一混合信號(hào)狀態(tài)估計(jì)器，和平均電感電流估計(jì)器，以及占空比計(jì)算器。在一個(gè)實(shí)例中，平均電感估計(jì)器包括利用平均開關(guān)電壓和平均輸出電壓來獲得平均電感電流的估計(jì)值。在另一個(gè)實(shí)例中，測(cè)量值被用于調(diào)整估計(jì)值。在一測(cè)量值被用于調(diào)整估計(jì)值的實(shí)施例中，帶有預(yù)設(shè)極點(diǎn)分布的低通濾波器被用來校正混雜問題。

在一個(gè)實(shí)施例中，混合信號(hào)狀態(tài)估計(jì)器同時(shí)包括一高動(dòng)態(tài)范圍DAC和一低動(dòng)態(tài)范圍ADC。所述混合信號(hào)狀態(tài)估計(jì)器的其他實(shí)施例也公開了。

占空比計(jì)算的實(shí)施例也公開了。

附圖說明

為了更好地理解本發(fā)明，以及其他和更進(jìn)一步的需求，附圖和詳細(xì)說明將作為參考，所附權(quán)利要求將指出其保護(hù)范圍。

圖1顯示了本發(fā)明一實(shí)施例的方框圖；

圖2闡明了一用于電流感應(yīng)的常規(guī)方法；

圖3闡明了另一用于電流感應(yīng)的常規(guī)方法；

圖4a、4b是本發(fā)明的一個(gè)系統(tǒng)的原理圖，該系統(tǒng)包括一電流估計(jì)器的實(shí)施例；

圖5顯示了本發(fā)明電流估計(jì)器的一實(shí)施例的方框圖；

圖6a、6b顯示了本發(fā)明電流估計(jì)器的另一實(shí)施例的方框圖；

圖7顯示了本發(fā)明電流估計(jì)器的又一實(shí)施例的方框圖；

圖8是一多分辨率ADC的原理圖解表示；

圖9是一多分辨率ADC的一個(gè)實(shí)施例的原理方框圖表示；

圖10是本發(fā)明系統(tǒng)組件的一個(gè)實(shí)施例的原理方框圖表示；

圖11是本發(fā)明數(shù)字補(bǔ)償器的實(shí)施例的原理方框圖表示；以及

圖12-18是本發(fā)明系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例的示范性結(jié)果的原理圖解表示。

具體實(shí)施方式