[發(fā)明專(zhuān)利]可動(dòng)態(tài)控制最小工作周期的方法和相關(guān)半橋式升壓電路

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110361983.1
• 申請(qǐng)日: 2021-04-02
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113517843A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-10-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王昶明;鄭宗泰;王孝武
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 湛積股份有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): H02P27/08
• 分類(lèi)號(hào): H02P27/08;H02M7/5387;H02M7/5395
• 代理公司: 上海思微知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 31237
• 代理人: 田婷

本發(fā)明公開(kāi)半橋式升壓電路，包括上臂開(kāi)關(guān)、下臂開(kāi)關(guān)，以及一啟動(dòng)電容，其采用動(dòng)態(tài)最小工作周期曲線來(lái)限制下臂開(kāi)關(guān)的最少導(dǎo)通時(shí)間，以確保啟動(dòng)電容內(nèi)存有足夠的電荷以導(dǎo)通上臂開(kāi)關(guān)。此外，依據(jù)負(fù)載的不同運(yùn)作階段，本發(fā)明可動(dòng)態(tài)地設(shè)定最小工作周期曲線的值，以有效提高負(fù)載的最大輸出功率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明相關(guān)于一種可動(dòng)態(tài)控制最小工作周期的方法和相關(guān)半橋式升壓電路，尤其涉及一種依據(jù)負(fù)載的運(yùn)作階段來(lái)動(dòng)態(tài)控制最小工作周期的方法和相關(guān)半橋式升壓電路。

背景技術(shù)

馬達(dá)是一種將電能轉(zhuǎn)換為動(dòng)能的電子裝置，常見(jiàn)應(yīng)用包括直流馬達(dá)、交流馬達(dá)及步進(jìn)馬達(dá)等。在許多馬達(dá)應(yīng)用范例中，脈寬調(diào)變(pulse width modulation)技術(shù)常被用來(lái)調(diào)整流經(jīng)馬達(dá)的電流大小，以此達(dá)到節(jié)省電能及控制轉(zhuǎn)速的目的。脈寬調(diào)變技術(shù)主要是藉由功率開(kāi)關(guān)的高頻切換來(lái)調(diào)整電源供應(yīng)器于一周期性方波中輸送能量至負(fù)載的時(shí)間比，而此輸送能量的時(shí)間相對(duì)于周期長(zhǎng)度的比值又通稱(chēng)為工作周期(duty cycle，也稱(chēng)“占空比”)。半橋式自舉(bootstrap)電路常用來(lái)驅(qū)動(dòng)馬達(dá)，其包括一啟動(dòng)電容、一上臂開(kāi)關(guān)和一下臂開(kāi)關(guān)。上臂開(kāi)關(guān)和下臂開(kāi)關(guān)以圖騰柱式(totem pole)耦接于一總線電壓和一接地電壓之間，兩開(kāi)關(guān)之間的中間點(diǎn)作為輸出端。當(dāng)上臂開(kāi)關(guān)斷開(kāi)而下臂開(kāi)關(guān)導(dǎo)通時(shí)，直流電源可對(duì)啟動(dòng)電容充電；當(dāng)上臂開(kāi)關(guān)導(dǎo)通而下臂開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)，啟動(dòng)電容內(nèi)存能量可將上臂開(kāi)關(guān)維持在導(dǎo)通狀態(tài)，進(jìn)而將總線電壓傳送至輸出端以提供一輸出電壓。

為了確保啟動(dòng)電容內(nèi)存有足夠的電荷以導(dǎo)通上臂開(kāi)關(guān)，一般會(huì)采用最小工作周期(minimum duty,MD)機(jī)制來(lái)限制下臂開(kāi)關(guān)的最少導(dǎo)通時(shí)間。現(xiàn)有技術(shù)半橋式升壓電路會(huì)采用固定值的最小工作周期曲線來(lái)控制下臂開(kāi)關(guān)，當(dāng)輸出功率越高時(shí)等同限制了馬達(dá)的最大輸出功率。因此，需要一種可動(dòng)態(tài)控制最小工作周期的半橋式升壓電路。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種可動(dòng)態(tài)控制最小工作周期的方法，其包括在一充電周期內(nèi)，通過(guò)斷開(kāi)一上臂開(kāi)關(guān)并導(dǎo)通一下臂開(kāi)關(guān)來(lái)讓一直流電壓對(duì)一電容充電；在接續(xù)該充電周期的一放電周期內(nèi)，通過(guò)導(dǎo)通該上臂開(kāi)關(guān)并斷開(kāi)該下臂開(kāi)關(guān)來(lái)讓該電容內(nèi)存能量對(duì)該上臂開(kāi)關(guān)的寄生電容充電以將該上臂開(kāi)關(guān)維持在導(dǎo)通，并讓一總線電壓通過(guò)導(dǎo)通的該上臂開(kāi)關(guān)傳送到一輸出端以驅(qū)動(dòng)一馬達(dá)；依據(jù)該輸出端的狀態(tài)來(lái)調(diào)整該上臂開(kāi)關(guān)在該放電周期內(nèi)的導(dǎo)通時(shí)間；以及依據(jù)一動(dòng)態(tài)最小工作周期曲線來(lái)限制該下臂開(kāi)關(guān)在該充電周期內(nèi)的導(dǎo)通時(shí)間。其中，當(dāng)該馬達(dá)的轉(zhuǎn)速不大于一第一轉(zhuǎn)速時(shí)，該動(dòng)態(tài)最小工作周期曲線的值不大于一最大值；當(dāng)該馬達(dá)的轉(zhuǎn)速等于該第一轉(zhuǎn)速時(shí)，該動(dòng)態(tài)最小工作周期曲線的值等于該最大值；且當(dāng)該馬達(dá)的轉(zhuǎn)速大于該第一轉(zhuǎn)速時(shí)，該動(dòng)態(tài)最小工作周期曲線的值不大于該最大值。

本發(fā)明提供一種可動(dòng)態(tài)控制最小工作周期的半橋式升壓電路，其包括一輸出端、一上臂開(kāi)關(guān)、一下臂開(kāi)關(guān)、一電容，以及一控制電路。該輸出端用來(lái)提供一輸出電壓以驅(qū)動(dòng)一馬達(dá)。該上臂開(kāi)關(guān)用來(lái)選擇性地導(dǎo)通一總線電壓和該輸出端之間的信號(hào)路徑，而該下臂開(kāi)關(guān)用來(lái)選擇性地導(dǎo)通該輸出端和一接地電壓之間的信號(hào)路徑。該電容的第一端選擇性地耦接至一直流電壓，而其第二端耦接至該輸出端。該控制電路用來(lái)在一充電周期斷開(kāi)該上臂開(kāi)關(guān)并導(dǎo)通該下臂開(kāi)關(guān)以將該輸出端耦接至該接地電壓，并讓該直流電壓對(duì)該電容充電；在接續(xù)該充電周期的一放電周期內(nèi)導(dǎo)通該上臂開(kāi)關(guān)并斷開(kāi)該下臂開(kāi)關(guān)以將該輸出端耦接至該總線電壓，并讓該電容內(nèi)存能量對(duì)該上臂開(kāi)關(guān)的寄生電容充電以將該上臂開(kāi)關(guān)維持在導(dǎo)通；依據(jù)該輸出端的狀態(tài)來(lái)調(diào)整該上臂開(kāi)關(guān)在該放電周期內(nèi)的導(dǎo)通時(shí)間；以及依據(jù)一動(dòng)態(tài)最小工作周期曲線來(lái)限制該下臂開(kāi)關(guān)在該充電周期內(nèi)的導(dǎo)通時(shí)間。其中，當(dāng)該馬達(dá)的轉(zhuǎn)速不大于一第一轉(zhuǎn)速時(shí)，該動(dòng)態(tài)最小工作周期曲線的值不大于一最大值；當(dāng)該馬達(dá)的轉(zhuǎn)速等于該第一轉(zhuǎn)速時(shí)，該動(dòng)態(tài)最小工作周期曲線的值等于該最大值；當(dāng)該馬達(dá)的轉(zhuǎn)速大于該第一轉(zhuǎn)速且不大于一第二速度時(shí)，該動(dòng)態(tài)最小工作周期曲線的值不大于該最大值；當(dāng)該馬達(dá)的轉(zhuǎn)速大于該第二轉(zhuǎn)速時(shí)，該最小工作周期曲線的值為0；且該第一轉(zhuǎn)速小于該第二轉(zhuǎn)速。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例中可動(dòng)態(tài)控制最小工作周期的半橋式升壓電路的示意圖。

圖2示出了本發(fā)明實(shí)施例半橋式升壓電路中相關(guān)控制電路運(yùn)作的信號(hào)圖。