开关功率转换器中的能量的有效使用制造技术

一种系统可以包括：功率转换器，该功率转换器具有从电源汲取的最大允许输入功率；能量存储元件，该能量存储元件在能量存储元件的顶板处耦接到功率转换器的输出，其中能量存储元件被配置为存储多余能量；以及控制电路系统，该控制电路系统被配置为当功率转换器的输入功率超过最大允许输入功率时，导致存储在能量存储元件中的多余能量被耦接到功率转换器的输出的电路系统消耗，并且为了保持耦接到功率转换器的输出的电路系统的正电压余量，选择性地将能量存储元件的底板耦接到电源，使得当功率转换器的输入功率超过最大允许输入功率时，由耦接到功率转换器的输出的电路系统存储的多余能量从能量存储设备被消耗。多余能量从能量存储设备被消耗。多余能量从能量存储设备被消耗。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】开关功率转换器中的能量的有效使用


[0001]本公开总体上涉及用于电子设备的电路，包括但不限于个人音频设备，诸如无线电话和媒体播放器，并且更具体地，涉及峰值控制升压转换器中的受限平均电流。

技术介绍

[0002]个人音频设备(包括无线电话，诸如移动/蜂窝电话、无绳电话、mp3播放器和其他消费音频设备)被广泛使用。这种个人音频设备可以包括用于驱动一对头戴式受话器或一个或多个扬声器的电路系统。这种电路系统通常包括扬声器驱动器，该扬声器驱动器包括用于将音频输出信号驱动到头戴式受话器或扬声器的功率放大器。通常，功率转换器可以用于向功率放大器提供供电电压，以便放大被驱动到扬声器、耳机或其他换能器的信号。开关功率转换器是一种将电源从一个直流(DC)电压电平转换成另一DC电压电平的电子电路。这种开关DC
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DC转换器的示例包括但不限于升压转换器、压降转换器、压降
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升压转换器、反相压降
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升压转换器以及其他类型的开关DC
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DC转换器。因此，使用功率转换器，诸如由电池提供的DC电压的DC电压可以被转换成用于给功率放大器供电的另一DC电压。
[0003]通常，升压转换器作为峰值电流控制升压转换器操作，其中控制系统的主控制回路用于确定关于升压转换器的每个开关阶段的峰值电流需求，以便生成升压转换器的期望升压输出电压。对于其中占空比(例如，其可以通过从数字1中减去算术比率来确定，其中算术比率等于供应给升压转换器的输入电压除以升压转换器的升压输出电压)的升压占空比，可能需要斜坡补偿电路系统来避免升压转换器的次谐波行为。许多升压转换器控制系统中还存在保护电路系统，以确保升压转换器的电流保持在最大值以下。根据主控制回路的峰值电流的检测和最大可允许电流的检测通常由两个分离的电路(将所测量的电流(例如，升压转换器的功率电感器的所测量的电流)与斜坡补偿的目标峰值电流信号进行比较的第一比较器，以及将所测量的电流与最大电流限制进行比较的第二比较器)来执行。也可称为补偿器的主控制回路可以生成可以由斜坡补偿电路系统修改的目标峰值电流信号，并且这种斜坡补偿的目标峰值电流信号可以由第一比较器与所测量的电流进行比较，以便执行升压转换器的峰值电流控制。然而，因为斜坡补偿可能发生在模拟电路系统中，所以在第一比较器切换的点处可能存在未知校正量。这种误差可以由主控制回路在调节由功率转换器输出的升压电压时移除。
[0004]然而，这种未知误差的存在可能导致无法在升压转换器的任何特定开关周期期间直接控制最大电流。发生这种控制缺乏是因为第二比较器允许在没有阈值以上的电感器电流的斜坡补偿的情况下进行测量。如果第二比较器用于直接控制电感器中的电流，则缺乏关于这个测量的斜坡补偿可能导致次谐波行为。为了避免这种次谐波行为同时限制由第二比较器检测到的电流，可以反馈回第二比较器的输出，以允许控制电路系统将期望的限制行为应用于斜坡补偿的目标峰值电流信号。例如，可以存在附加的控制回路，使得当在电流限制条件下操作时，斜坡补偿的目标峰值电流信号被修改以获得期望的电流限制行为。
[0005]结果，可以创建控制系统，该控制系统导致将升压转换器的功率电感器的峰值电
流限制和控制在最大阈值以下。然而，在许多系统中，峰值电感器电流和平均电感器电流之间的误差可能非常大，并且电感器变化可能导致确定合适的峰值电流限制的巨大挑战。

技术实现思路

[0006]根据本公开的教导，可以减少或消除与操作功率转换器的现有方法相关联的一个或多个缺点和问题。
[0007]根据本公开的实施例，一种系统可以包括：功率转换器，该功率转换器具有从电源汲取的最大允许输入功率；能量存储元件，该能量存储元件在能量存储元件的顶板处耦接到功率转换器的输出，其中能量存储元件被配置为存储多余能量；以及控制电路系统，该控制电路系统被配置为当功率转换器的输入功率超过最大允许输入功率时，导致存储在能量存储元件中的多余能量被耦接到功率转换器的输出的电路系统消耗，并且为了保持耦接到功率转换器的输出的电路系统的正电压余量，选择性地将能量存储元件的底板耦接到电源，使得当功率转换器的输入功率超过最大允许输入功率时，由耦接到功率转换器的输出的电路系统存储的多余能量从能量存储设备被消耗。
[0008]根据本公开的这些和其他实施例，一种系统可以包括：功率转换器，该功率转换器被配置为在第一供电输出处生成第一供电电压；以及第二供电输出，该第二供电输出被配置为生成低于第一供电电压的第二供电电压，其中第二供电电压跟踪由耦接到功率供应部的放大器生成的输出信号的包络。
[0009]根据本公开的这些和其他实施例，一种系统可以包括功率供应部，该功率供应部包括：功率转换器，该功率转换器被配置为在功率供应部的第一供电输出处生成第一供电电压；以及第二供电输出，该第二供电输出被配置为生成低于第一供电电压的第二供电电压。该系统还可以包括放大器，该放大器耦接到功率供应部并被配置为在第一供电电压和第二供电电压之间进行选择以作为到放大器的供电电压。
[0010]根据本公开的这些和其他实施例，一种系统可以包括：功率转换器，该功率转换器被配置为在功率供应部的第一供电输出处生成第一供电电压，该功率转换器具有从电源汲取的最大允许输入功率；能量存储元件，该能量存储元件在能量存储元件的顶板处耦接到功率转换器的输出，其中能量存储元件被配置为存储多余能量；以及第二供电输出，该第二供电输出被配置为生成低于第一供电电压的第二供电电压。当放大器消耗来自第二供电输出的功率时，第二供电电压可以跟踪由耦接到功率供应部的放大器生成的输出信号的包络，并且当放大器消耗来自第一供电输出的功率时，第二供电电压可以调节能量存储元件的底板处的电压。
[0011]根据本公开的这些和其他实施例，一种方法，在具有带有从电源汲取的最大允许输入功率的功率转换器和在能量存储元件的顶板处耦接到功率转换器的输出的能量存储元件的系统中可以包括，其中能量存储元件被配置为存储多余能量：当功率转换器的输入功率超过最大允许输入功率时，导致存储在能量存储元件中的多余能量被耦接到功率转换器的输出的电路系统消耗，并且为了保持耦接到功率转换器的输出的电路系统的正电压余量，选择性地将能量存储元件的底板耦接到电源，使得当功率转换器的输入功率超过最大允许输入功率时，由耦接到功率转换器的输出的电路系统存储的多余能量从能量存储设备被消耗。
[0012]根据本公开的这些和其他实施例，一种方法可以包括利用功率转换器在第一供电输出处生成第一供电电压，并且利用第二供电输出生成低于第一供电电压的第二供电电压，其中第二供电电压跟踪由耦接到功率供应部的放大器生成的输出信号的包络。
[0013]根据本公开的这些和其他实施例，一种方法可以包括利用功率转换器在第一供电输出处生成功率供应部的第一供电电压，利用第二供电输出生成低于第一供电电压的功率供应部的第二供电电压，以及由耦接到功率供应部的放大器在第一供电电压和第二供电电压之间进行选择以作为到放大器的供电电压。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种系统，包括：功率转换器，具有从电源汲取的最大允许输入功率；能量存储元件，在所述能量存储元件的顶板处耦接到所述功率转换器的输出，其中所述能量存储元件被配置为存储多余能量；以及控制电路系统，被配置为：当所述功率转换器的输入功率超过所述最大允许输入功率时，使得存储在所述能量存储元件中的多余能量被耦接到所述功率转换器的输出的电路系统消耗；并且为了保持耦接到所述功率转换器的输出的所述电路系统的正电压余量，选择性地将所述能量存储元件的底板耦接到所述电源，从而当所述功率转换器的输入功率超过所述最大允许输入功率时，由耦接到所述功率转换器的输出的所述电路系统存储的多余能量从所述能量存储设备被消耗。2.根据权利要求1所述的系统，其中所述最大允许输入功率由所述功率转换器的输入电流限制来限定。3.根据权利要求1所述的系统，其中所述电源是电池。4.根据权利要求1所述的系统，其中所述控制电路系统被配置为以显著小于所述功率转换器的开关被开关的第二开关频率的第一开关频率来选择性地启用和禁用所述能量存储元件的底板到所述电源的耦接。5.根据权利要求1所述的系统，其中所述控制电路系统被配置为以与从所述功率转换器供电的放大器驱动到负载的信号的第二开关频率相关的第一开关频率来选择性地启用和禁用所述能量存储元件的底板到所述电源的耦接。6.一种系统，包括：功率转换器，被配置为在第一供电输出处生成第一供电电压；以及第二供电输出，被配置为生成低于所述第一供电电压的第二供电电压，其中所述第二供电电压跟踪由耦接到功率供应部的放大器生成的输出信号的包络。7.根据权利要求6所述的系统，其中所述放大器被配置为在所述第一供电电压和所述第二供电电压之间进行选择以作为到所述放大器的供电电压。8.一种系统，包括：功率供应部，包括：功率转换器，被配置为在所述功率供应部的第一供电输出处生成第一供电电压；以及第二供电输出，被配置为生成低于所述第一供电电压的第二供电电压；以及放大器，耦接到所述功率供应部并被配置为在所述第一供电电压和所述第二供电电压之间进行选择以作为到所述放大器的供电电压。9.根据权利要求8所述的系统，其中所述第二供电电压跟踪由所述放大器生成的输出信号的包络。10.根据权利要求8所述的方法，其中所述第二供电电压由开关模式功率转换器外部的固定电压供应来提供。11.根据权利要求8所述的方法，其中所述第二供电电压由耦接到功率供应部的输入的电源来提供。12.根据权利要求11所述的方法，其中所述电源是电池。
13.一种系统，包括：功率转换器，被配置为在所述功率供应部的第一供电输出处生成第一供电电压，所述功率转换器具有从电源汲取的最大允许输入功率；能量存储元件，在所述能量存储元件的顶板处耦接到所述功率转换器的输出，其中所述能量存储元件被配置为存储多余能量；以及第二供电输出，被配置为生成低于所述第一供电电压的第二供电电压；其中：当所述放大器消耗来自所述第二供电输出的功率时，所述第二供电电压跟踪由耦接到所述功率供应部的放大器生成的输出信号的包络；以及当所述放大器消耗来自所述第一供电输出的功率时，所述第二供电电压调节所述能量存储元件的底板处的电压。14.一种方法，在...

【专利技术属性】
技术研发人员：埃里克，
申请(专利权)人：思睿逻辑国际半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：