[發明專利]升壓轉換器的遲滯控制

在審

• 申請號: 202010842816.4
• 申請日: 2020-08-20
• 公開（公告）號: CN112421946A
• 公開（公告）日: 2021-02-26
• 發明（設計）人: N·沙;P·拉耶瓦迪;K·沃切喬夫斯基;C·朗
• 申請（專利權）人: 羅伯特·博世有限公司
• 主分類號: H02M3/07
• 分類號: H02M3/07
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 史婧;劉茜

本發明涉及一種升壓轉換器。升壓轉換器包括時鐘發生器、開關轉換器、遲滯控制器和功率跟蹤模塊。時鐘發生器被配置成輸出時鐘信號；開關轉換器被配置成以基于時鐘信號的頻率操作。遲滯控制器被配置成調節來自開關轉換器的中間輸出。功率跟蹤模塊被配置成改變被發送到時鐘發生器的頻率控制信號，頻率的改變基于流入輸出電容器中的電流，使得當電流最大化時電容器的充電時間最小化。

相關申請的交叉引用

本申請要求2019年8月20日提交的美國臨時申請序列號62/889,509的權益，其公開內容通過引用整體并入本文。

技術領域

本發明總體上涉及用以操作升壓轉換器的遲滯控制反饋的系統和方法。

背景技術

能量收集器具有將如振動、光或溫差的物理能量轉換成電能的換能器。這種電能常常在不同于給電池或電容器充電所需的電壓的電壓下生成。開關電壓轉換器通常用于升高/降低電壓。

能量收集系統通常由于其簡單性和低功率實施方式而利用遲滯控制來調節輸出電壓。然而，在能量受限的應用中，跟蹤不同輸入下的最大輸出功率具有挑戰性。本公開描述了一種具有更高效率的改進的修改后的遲滯控制器，該遲滯控制器還提供用于跟蹤輸出功率的控制信號。

發明內容

升壓轉換器包括時鐘發生器、開關轉換器、遲滯控制器和功率跟蹤模塊。時鐘發生器被配置成輸出時鐘信號；開關轉換器被配置成以基于時鐘信號的頻率操作。遲滯控制器被配置成調節來自開關轉換器的中間輸出。功率跟蹤模塊被配置成改變被發送到時鐘發生器的頻率控制信號，頻率的改變基于流入輸出電容器中的電流，使得當電流最大化時電容器的充電時間最小化。

附圖說明

圖1是電池供電的傳感器節點的框圖。

圖2是能量收集傳感器節點的框圖。

圖3是示例性能量收集圖像傳感器節點的框圖。

圖4是由圖像傳感器像素供電的能量收集系統的框圖。

圖5是使用帶有乒乓遲滯控制的開關電容器（SC）升壓轉換器的輸出電壓調節器的框圖。

圖6是用于圖5所示的SC升壓轉換器的乒乓遲滯控制的控制信號的圖形圖示。

圖7是非重疊時鐘相位發生器的框圖。

圖8是圖7的非重疊時鐘相位發生器的控制和中間信號的圖形圖示。

圖9是使用帶有功率門控緩沖器的交錯振蕩器的時鐘發生器的框圖。

圖10是緩沖高速環形振蕩器的框圖。

圖11是緩沖高速電流饑餓型環形振蕩器的框圖。

圖12A是具有頻率無關延遲的第一示例性非重疊兩相時鐘發生器的框圖。

圖12B是具有頻率無關延遲的第二示例性非重疊兩相時鐘發生器的框圖。

圖13是具有交錯環形振蕩器的兩相時鐘發生器的框圖。

圖14是具有功率門控緩沖器的交錯電流饑餓型環形振蕩器的框圖。

圖15是具有功率門控緩沖器和非門控緩沖器的交錯電流饑餓型環形振蕩器的框圖。

圖16是基于狀態機的多個非重疊時鐘相位發生器的框圖。

圖17是能量收集系統的框圖。

圖18是控制開關頻率或占空比的最大輸出功率跟蹤調節器的框圖。

圖19是控制開關頻率或占空比的最大輸入功率跟蹤調節器的替代實施例的框圖。

圖20是開關頻率調節器的系統模型示意圖。