[發明專利]開關模式電源中的基于模型的輸出電流估計

在審

• 申請號: 201580051908.8
• 申請日: 2015-08-17
• 公開（公告）號: CN107078636A
• 公開（公告）日: 2017-08-18
• 發明（設計）人: M.卡爾松;V.賈尼;T.霍姆貝里;M.卡爾松;O.沃爾夫松
• 申請（專利權）人: 瑞典愛立信有限公司
• 主分類號: H02M3/156
• 分類號: H02M3/156;H02M3/335
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司72001
• 代理人: 楊美靈,付曼

技術領域

本技術領域一般涉及開關模式電源(SMPS)以及開關模式電源中的電流測量技術。

背景技術

電子系統正在消耗越來越多的功率，這要求有效冷卻。因此，對電子系統的功率電平的準確測量正在變得越來越重要。通常通過測量電子系統中的電流來得到功率電平。

現有的電流測量技術使用具有固定量化步長的模數轉換器，從而造成電流測量的不準確性，這在整個測量范圍上是恒定的。

發明內容

因此，隨著電流減小，具有固定量化步長的模數轉換器的使用導致電流測量中的誤差增加。測量不確定性在輕負載(其中將要測量低電流)時變差。為了能夠控制電子系統的輕負載效率和睡眠模式，以高精度測量低電流是重要的。

目標是能夠在開關模式電源中以高精度來測量輸出電流、特別是低電流。

第一方面涉及一種用于準備開關模式電源的電流測量設備的方法，開關模式電源包括開關模式轉換器以及用于通過控制工作周期來控制開關模式轉換器以將輸入電壓轉換成輸出電壓的控制器。形成模型，在模型中根據變量和一個或多個模型參數來確定轉換器的輸出電流，其中變量包括輸入電壓、輸出電壓和工作周期。改變變量，同時測量輸出電流，以及通過回歸分析根據所改變的變量和所測量的輸出電流來估計一個或多個模型參數。最后，存儲模型和一個或多個估計的模型參數以在開關模式電源的使用期間由電流測量設備所使用。該方法優選地由開關模式電源的生產商來執行。

因此，通過實驗設計(DOE)和回歸分析來確定一個或多個給定的模型參數。

這樣提供的、優選地集成到控制器中的電流測量設備能夠還以高精度測量來自開關模式電源的低輸出電流。

改變變量，同時測量輸出電流的步驟可包括：對于變量中的兩個中的每個，改變變量，同時保持這兩個變量中的另一個為恒定并且測量輸出電流。

在一個實施例中，選擇電流測量設備的測量范圍，其中改變變量，同時測量輸出電流的步驟包括：將變量改變成這樣的極值：使得輸出電流改變成所選擇的測量范圍的極值端。所選擇的測量范圍可以是開關模式電源的最大額定輸出電流的大約0-40%、優選地是大約0-30%以及更優選地是大約0-20%。

由此，進一步改進電流測量的精度。

此外，如果在根據所改變的變量和所測量的輸出電流來估計一個或多個模型參數的步驟中，例如通過使用庫克距離和給定的閾值將變量值和輸出電流值的集合識別為異常值，則在一個或多個模型參數的估計中排除這種集合。

可按照多種方式來形成模型。

在一個實施例中，所形成的模型是、、或者中的任一個，其中I_o是輸出電流，D是工作周期，V_i是輸入電壓，V_o是輸出電壓，以及b₁、b₂和b₃是一個或多個模型參數。

在另一個實施例中，所形成的模型是或者，其中I_o是輸出電流，D是工作周期，V_i是輸入電壓，V_o是輸出電壓，以及b₁、b₂、b₃和b₄是一個或多個模型參數。

在又一個實施例中，變量之一是溫度。所形成的模型可以是或者或者，其中I_o是輸出電流，T是溫度，D是工作周期，V_i是輸入電壓，V_o是輸出電壓，以及b₁、b₃和b₄是一個或多個模型參數，而b₂是另外的模型參數?？稍诟淖冏兞康牟襟E以及估計一個或多個模型參數的步驟之前在實驗室中單獨確定另外的模型參數，其中另外的模型參數的所確定的值用于估計一個或多個模型參數的步驟中。

在所存儲的、以在開關模式電源的使用期間由電流測量設備所使用的一個或多個估計的模型參數中，可將模型參數b₁換成新的模型參數。模型參數b₁可計算或估計為，其中R_x是開關模式電源與負載之間的外部損耗電阻。

這在應用中可能是特別相關的，其中開關模式電源與負載之間的外部損耗電阻不是可忽略的，并且優選地由開關模式電源的用戶來執行。

按照本公開，還提供一種電流測量設備，其包括模塊和/或軟件，由此電流測量設備配置用于執行第一方面的用于準備電流測量設備的方法的實施例。