專利名稱：最小化與空載時間相關(guān)的功率損耗的設(shè)備和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電源并特別涉及應(yīng)用兩個控制開關(guān)的電壓變換器，其中一個開關(guān)用作同步的整流器。通常如此控制這兩個開關(guān)以便兩個開關(guān)從不同時接通。在兩個開關(guān)的接通時間之間提供“空載時間”以防止在DC電壓電源上交叉導(dǎo)通，在該電壓電源之間兩個開關(guān)串聯(lián)連接。
背景技術(shù)：
同步整流已經(jīng)被廣泛采用，在各種拓撲結(jié)構(gòu)的低電壓輸出變換器中使用降壓、升壓、反激以及正激變換器。通過用金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管(MOSFET)開關(guān)代替硅或肖特基二極管，能夠顯著地減小整流損耗。對于同步變換器，保持非重疊周期(空載時間)是重要的，以便防止具有同步整流器開關(guān)的控制開關(guān)交叉導(dǎo)通。與空載時間期間發(fā)生的附加導(dǎo)通損耗相比，用于顯著重疊的功率損耗損失特別地高。
特別是當增加變換器工作頻率時，空載時間損耗仍然是顯著的。使用具有以下特征的同步降壓變換器的一個實例工作頻率＝1Mhz輸入電壓＝12伏特輸出電源＝1伏特輸出電流＝40安培同步開關(guān)接通電阻＝3mΩ同步開關(guān)體(body)二極管VF@40A＝0.8V場效應(yīng)晶體管(FET)導(dǎo)通時的瞬時功率損耗將是4.8瓦，但是只有體二極管導(dǎo)通時該損耗是32瓦。利用上述條件，這將轉(zhuǎn)化為每納秒空載時間額外的27mW功率損耗?？蛰d時間每個20ns周期的兩個開關(guān)邊沿的每一個在同步電源中產(chǎn)生額外1.088瓦的損耗，該元件的損耗有一個20％的增加。與MOSFET并聯(lián)使用的肖特基二極管將該數(shù)字減小30％到40％，但需要額外的成本和元件數(shù)量。
另外，一旦同步開關(guān)的體二極管導(dǎo)通，它服從于反向恢復(fù)周期和相關(guān)的電荷，必須將該電荷從結(jié)中清除。這等于控制FET中的交叉導(dǎo)通并引起額外的損耗。
本發(fā)明意圖最小化與空載時間相關(guān)的功率損耗。通過最小化空載時間來完成本發(fā)明，從而減小體二極管的導(dǎo)通損耗，并且在某些情況下，通過允許FET開關(guān)的交叉導(dǎo)通來完全消除體二極管的導(dǎo)通，因此消除反向恢復(fù)的相關(guān)損耗。
在過去已經(jīng)應(yīng)用方法來試圖最小化與空載時間相關(guān)的功率損耗。但是，所有這些方法均具有缺點。這些方法包括可調(diào)節(jié)的空載時間、適應(yīng)的空載時間和可預(yù)測的空載時間。
利用可調(diào)節(jié)空載時間的方法，在設(shè)計時調(diào)節(jié)空載時間，這樣在所有操作條件下，以及在獲得空載時間中涉及的所有元件的全部處理變化上，將避免交叉導(dǎo)通。半導(dǎo)體的處理變型能夠顯著，并且電路可以在寬廣范圍的工作條件上工作。因此，當在最差情況條件下利用最差情況的元件不能獲得交叉的時候，具有最佳情況的元件和條件的空載時間是過量的。這導(dǎo)致了過多功率損耗的浪費。
適應(yīng)的空載時間是對上述空載時間方法的改進，改進在于它能夠隨條件變化迅速地調(diào)節(jié)，并適應(yīng)于元件變化。本質(zhì)上，它是一種邏輯控制，因此阻止一個開關(guān)的柵極導(dǎo)通，直到已經(jīng)檢測到其他開關(guān)的柵極截止。表面上，這看起來解決了問題，但是實際上不可解決問題。需要有限的時間周期用于邏輯控制，并且用于對功率開關(guān)自身的柵極進行充電和放電。在實際的實踐中，這導(dǎo)致了對每個周期總量為20ns-60ns來說，空載時間位于每個開關(guān)轉(zhuǎn)換10ns至30ns的級別上。
可預(yù)測的空載時間是第三種現(xiàn)有技術(shù)的方法。適應(yīng)的空載時間的絕大多數(shù)問題是需要的將FET截止和導(dǎo)通的時間?？深A(yù)測的空載時間解決了這種缺陷，通過使用鎖相環(huán)路或其他回路來降低空載時間，直到該時間接近于零。這看起來提供了許多與本發(fā)明相同的優(yōu)點，但是控制回路的使用具有伴隨的缺點。由于這種方法依賴于某類控制回路來設(shè)置空載時間，在該回路中還存在相關(guān)的穩(wěn)定時間。在瞬變條件期間，當該回路試圖穩(wěn)定到新的穩(wěn)定狀態(tài)時，可能發(fā)生交叉導(dǎo)通。如果將固定的空載時間編程到回路中以避免交叉導(dǎo)通，那么絕大多數(shù)時間將存在大于最小空載時間和相關(guān)的損耗。在任何情況下，所述回路解決方案依賴于某些任意的電條件，而不是將與空載時間相關(guān)的損耗最小化。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供改進的方法和設(shè)備，用于將在功率變換器電路中的空載時間相關(guān)的功率損耗最小化。根據(jù)本發(fā)明，空載時間以這種方式變化以便將全部的變換器功率損耗最小化。若干方式可用于監(jiān)控功率損耗，包括監(jiān)控輸入及輸出電壓和電流的組合。如果固定輸入和輸出電壓，則只需要電流監(jiān)控。但是，最成本有效和便利的方式是使用控制開關(guān)的占空因數(shù)作為功率損耗的相對測量計。
假設(shè)對于給定的輸入電壓和輸出電流，調(diào)整固定的電源輸出電壓的控制回路，必須增加控制開關(guān)的占空因數(shù)以補償增加的變換器功率損耗。因此，電路處理算法實際上將變換器功率損耗最小化，該電路和/或該算法以這樣的方式調(diào)節(jié)空載時間從而將占空因數(shù)最小化。
空載時間需求根據(jù)輸入電壓、負載電流、溫度、和峰值開關(guān)電流而變化。通常地，必須選擇空載時間的折衷值，這些折衷值與全部范圍的條件最好地相適應(yīng)?？紤]到所有上述因素，本發(fā)明動態(tài)地調(diào)節(jié)用于最低功率損耗的空載時間。
參考后面的附圖，從下文發(fā)明的說明，本發(fā)明的其他特征及優(yōu)點將是很顯然的。


從下文詳細地說明的回顧中，本發(fā)明的上述及其他特征和優(yōu)點將變得很明顯，其中圖1是根據(jù)本發(fā)明電路實現(xiàn)的一個實施例的方框圖；圖2所示為圖1中電路的波形；以及圖3是在本發(fā)明數(shù)字實現(xiàn)中所實現(xiàn)算法的流程圖。
具體實施例方式
現(xiàn)在轉(zhuǎn)向附圖，圖1顯示了為本發(fā)明一種可能的實現(xiàn)，它結(jié)合了數(shù)字和模擬電路。其他實現(xiàn)也是有可能的，并且可以利用數(shù)字及模擬電路，實現(xiàn)大部分方框和功能。
圖1示出了DC-DC變換器電路，將該電路修改為結(jié)合根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)，從而在空載時間期間對功率損耗最小化。該變換器包括兩個開關(guān)Q1和Q2，典型地是MOSFET，這兩個開關(guān)在電源節(jié)點VIN和地之間串聯(lián)連接。所示的變換器是降壓變換器，但是本發(fā)明可應(yīng)用于任何形式的具有同步整流的開關(guān)模式電源。
眾所周知，降壓變換器的開關(guān)節(jié)點N通過輸出電感L耦合至負載。輸出電容器C耦合在負載上。如示意性顯示，每個開關(guān)Q1和Q2的柵極經(jīng)由柵極驅(qū)動電路2和4耦合至來自脈寬調(diào)制(PWM)控制器12的PWM信號，并且現(xiàn)在將描述本發(fā)明的其他電路。由于柵極驅(qū)動信號是互補的，示意性地示出柵極驅(qū)動通道中的一個當中的反相器6。眾所周知，在降壓變換器中，開關(guān)Q1用作控制開關(guān)以及開關(guān)Q2用作同步整流器。
通過PWM控制器12以已知的方式產(chǎn)生PWM信號10。通過固定的延遲塊14來延遲PWM信號10。這允許可編程的空載時間范圍包括空載時間的正值到負值。如圖2所示，本發(fā)明允許同步開關(guān)Q2柵極信號的斷開時間和接通時間發(fā)生變化，從而改變空載時間的量。例如，經(jīng)由4比特空載時間調(diào)制器16實現(xiàn)同步接通延遲，該調(diào)制器可以包括例如計數(shù)器、抽頭的模擬或數(shù)字延遲線、或單穩(wěn)電路。同樣通過類似的調(diào)制器18實現(xiàn)同步斷開延遲。通過空載時間處理器20獨立地對它們編程并允許同步接通和同步斷開延遲時間的獨立調(diào)節(jié)。
在所描述的實現(xiàn)中，使用PWM信號10占空因數(shù)的變化來估計功率損耗的變化。使用乘法器方塊22調(diào)制VIN(開關(guān)Q1和Q2的電源電壓)和PWM信號，產(chǎn)生與占空因數(shù)成正比的信號D×VIN。該信號通過低通濾波器24產(chǎn)生一個慢速移動信號，如果不存在變換器的損耗，那么該信號等于輸出電壓。放大該信號(現(xiàn)在為k×D×VIN)并將它分成兩條路徑。一條路徑直接到達判定比較器26，并且在應(yīng)用之前另一條路徑通過諸如采樣和保持模塊28到達判定比較器26。將該采樣和保持模塊28用于保存在前的“k×D×VIN”信號以便能夠與在空載時間改變之后產(chǎn)生的信號進行比較。
在所描述的實施例中示出了采樣和保持模塊28，但是采樣和保持功能能夠以各種方式實現(xiàn)，例如使用“N”比特存儲器或其他等同的技術(shù)實現(xiàn)。類似地，能夠通過例如邏輯幅度比較器，或其他等同的技術(shù)來執(zhí)行比較器的功能。
空載時間處理器20(DTP)可以利用邏輯電路、微控制器、或微處理器實現(xiàn)。DTP20控制采樣和保持電路28，并經(jīng)由空載時間調(diào)制器16和18設(shè)置空載時間，以及處理來自判定比較器輸出的“較佳”信號。如果新的信號(該D)小于前一信號(最后的D)，那么該新的空載時間是“較佳的”并且DTP保存了這個新的空載時間值。否則，丟棄新的空載時間并恢復(fù)舊的空載時間。在改變空載時間之后需要一個延遲以便允許電源反饋電路穩(wěn)定到新的占空因數(shù)上。許多因素能夠影響這種時間，但是實際上大約100×電源開關(guān)周期的時間似乎工作的良好。
盡管不必展示原理，但是實際上在獲得有關(guān)特定空載時間的最后結(jié)論之前，DTP20優(yōu)選地在相對長的時間周期上平均多個判定，以便獲得可靠性并防止由于噪聲或瞬變而設(shè)置的錯誤空載時間。期望獲得成百上千或更多的采樣。這有效地對電源占空因數(shù)上快速負載瞬態(tài)的影響獲得平衡。如果使用除占空因數(shù)之外的某些其他方式確定功率損耗，那么可應(yīng)用相同的平均技術(shù)。
圖2示出了圖1中電路的波形。顯示了PWM信號10。信號控制被延遲模塊14固定的延遲所延遲。如前面所描述的那樣，提供給同步開關(guān)Q2柵極的信號同步具有可變的同步斷開延遲和可變的同步接通延遲，從而確定信號控制和信號同步之間的空載時間。通過DTP20確定該同步斷開延遲，并且將該同步斷開延遲作為4比特數(shù)字信號提供給調(diào)制器18。將調(diào)制器18的輸出提供給D觸發(fā)器30，當該輸出置位時，將D觸發(fā)器32清零，在可變的延遲處斷開開關(guān)Q2。類似地，通過在延遲上選擇的變化處設(shè)置D觸發(fā)器32，調(diào)制器16接通開關(guān)Q2。當觸發(fā)器32輸出為高電平時，接通開關(guān)Q2。當觸發(fā)器32輸出變低時，將該觸發(fā)器30清零，這樣觸發(fā)器30將會準備在調(diào)制器18所確定的下一個同步斷開延遲處置位。控制信道中的固定延遲14將對控制PWM信號延遲充足多的時間，這樣調(diào)制器16和18能夠在同步信道中有效地實現(xiàn)正與負的空載時間，有效地允許延遲或提前同步的接通和斷開，按照需要實現(xiàn)選擇的空載時間。
可以利用數(shù)字PWM或數(shù)字信號處理(DSP)實現(xiàn)本發(fā)明，但是基本的算法基本上保持不變。
圖3示出了該基本算法，該算法可以通過圖1所示的用于本發(fā)明實現(xiàn)的數(shù)字信號處理器、微處理器、微控制器、或邏輯狀態(tài)機來實現(xiàn)。它還實質(zhì)上示出了通過圖1的電路實現(xiàn)的過程實例。
參考圖3，只示出了同步斷開信道的流程。如下所述，同步接通信道流程基本上相同。在A開始，假設(shè)已設(shè)置同步斷開延遲，并且前一空載時間的結(jié)果是這樣的，即根據(jù)最后的空載時間產(chǎn)生的功率損耗顯示最后的采樣比在先的采樣更優(yōu)，也就是說，產(chǎn)生了較低的占空周期并因此產(chǎn)生了較低的功率損耗，該流程的入口是通過點A的“是”。在50遞增計數(shù)到“N”的測試計數(shù)器。在52采樣并保存當前的功率損耗。如在54所示，將空載時間縮短或減小一個步長。這意味著既然降低了空載時間，那么增加斷開延遲。初始是否降低或增加空載時間是任意的。然而，由于目標是降低功率損耗，并且通過降低空載時間來實現(xiàn)這目標，優(yōu)選在開始時降低空載時間。在圖3流程的第二部分(II)中，增加空載時間，并且將會實現(xiàn)導(dǎo)致較低功率損耗的空載時間。
如在56所示實現(xiàn)延遲以允許電源電壓穩(wěn)定?，F(xiàn)在在58將新的功率損耗(在空載時間已經(jīng)改變之后)與舊的功率損耗進行比較。如在58A所示根據(jù)前一步驟52保存舊的功率損耗。如果新的功率損耗較低(例如，如通過占空周期所確定的)，如通過判定方塊60所指示的，流程進行方塊62，其中遞增“較佳”的計數(shù)器。該“較佳”計數(shù)跟隨次數(shù)的數(shù)量，是新的功率損耗優(yōu)于舊的功率損耗的次數(shù)。
如果在步驟60該新的功率損耗不優(yōu)于舊的功率損耗，則不遞增計數(shù)器。然后流程進行到判定方塊66以便確定是否完成N次測試。如上所討論，優(yōu)選實現(xiàn)多個測試以獲得可靠的結(jié)果。如果未完成N次測試，流程經(jīng)由線69。在71，恢復(fù)在前的空載時間，并在73實現(xiàn)延遲以便允許電源穩(wěn)定，并且在50再次遞增測試計數(shù)器以及和舊的功率損耗再次進行比較。一旦已經(jīng)完成N次測試，退出到68。在步驟54將已經(jīng)最終實現(xiàn)了所述空載時間。作出N次測試是為了保證所述比較是可靠的，從而解決諸如噪聲或負載瞬變，如果只進行單一測試，這些噪聲或負載瞬變能夠造成錯誤。通過多次測試，獲得更高的精確性和可靠性。
在步驟68，如果N/2+1次的測試較佳，即如果“較佳”計數(shù)器顯示所進行的多于一半的測試已顯示出較佳的功率損耗，則可以確定。如果這樣，那么入口經(jīng)由流程線70進入流程的部分II。如果N/2+1次測試不是較佳的，那么在74恢復(fù)舊的空載時間并且在進行到步驟76之前在75實現(xiàn)延遲。
在步驟76，再次遞增測試計數(shù)器“N”。在78保存當前的功率損耗，在80通過一個步驟增加空載時間，減小同步斷開延遲。在82，實現(xiàn)延遲以便允許電源穩(wěn)定。在84，在步驟78保存的舊功率損耗84A與新的功率損耗進行比較。在84A所示為舊的功率損耗。在步驟86，有關(guān)隨著增加的空載時間，新的功率損耗是否較低，進行確定。如果新的功率損耗較低，在88遞增“較佳”計數(shù)器。如果新的功率損耗不是較低的，或在88遞增較佳計數(shù)器之后，則進行檢查從而決定是否已經(jīng)完成了N次測試。如果否，經(jīng)由線93進行一個返回，并且在76再次遞增測試計數(shù)器以及在84再次作出比較。一旦在步驟90已經(jīng)完成了N次測試，在92作出檢查以便確定多于N次測試是較佳的。如果是這種情況，那么流程進行到同步接通信道流程，該流程基本上與圖3所示的同步斷開信道的實例相同。將以與圖3所示同步斷開信道實例相同的方式來處理同步接通信道空載時間延遲。相應(yīng)地，在同步接通信道中，類似流程將發(fā)生，其中對于空載時間的減小和增加，將比較舊的功率損耗與新的功率損耗，基本上以如圖3所示同步斷開信道實例相同的方式，如果該功率損耗較佳，將保持新的空載時間，如果否，將恢復(fù)舊的空載時間。
盡管由此結(jié)合特定的實施例對本發(fā)明進行了描述，但是對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，很多其他改變和變更以及其它使用是很明顯的。因此，本發(fā)明不是由這里特別公開的內(nèi)容所限定，而僅由附加的權(quán)利要求來限定。
權(quán)利要求
1.用于最小化與空載時間相關(guān)的功率損耗的設(shè)備，該空載時間位于功率變換器的兩個串聯(lián)開關(guān)的接通時間之間，該開關(guān)跨接在電源電勢上，該設(shè)備包括控制裝置，用于在該變換器的空載時間期間監(jiān)控與功率損耗相關(guān)的選擇參數(shù)；該控制裝置將空載時間從第一空載時間改變到第二空載時間，并比較與用于第一和第二空載時間的選擇參數(shù)相關(guān)的功率損耗，以及確定與兩個空載時間相關(guān)的哪一個功率損耗較?。豢蛰d時間實現(xiàn)階段，用于實現(xiàn)兩個空載時間；以及該控制裝置選擇與較小功率損耗相關(guān)的空載時間，并提供信號給該空載時間實現(xiàn)階段以便設(shè)置所選擇的空載時間。
2.權(quán)利要求1的設(shè)備，其中該空載時間實現(xiàn)階段實現(xiàn)至開關(guān)中的一個的控制信號的可變斷開，以及至所述開關(guān)中的一個的控制信號的可變接通。
3.權(quán)利要求1的設(shè)備，其中選擇的參數(shù)包括適應(yīng)于驅(qū)動至少一個開關(guān)的控制終端的脈寬調(diào)制控制信號的占空周期。
4.權(quán)利要求2的設(shè)備，其中該開關(guān)中的一個執(zhí)行同步整流功能以及另一個開關(guān)是控制開關(guān)。
5.權(quán)利要求2的設(shè)備，其中所述控制裝置包括模塊，在選擇的時刻對脈寬調(diào)制信號進行采樣，時間上與第一和第二空載時間相應(yīng)；以及處理器，用于控制采樣定時。
6.權(quán)利要求5的設(shè)備，其中該采樣模塊包括采樣和保持模塊。
7.權(quán)利要求5的設(shè)備，其中該采樣模塊包括數(shù)字存儲器。
8.權(quán)利要求1的設(shè)備，其中該控制裝置包括邏輯幅度比較器，用于比較功率損耗的。
9.權(quán)利要求5的設(shè)備，其中該控制裝置進一步包括比較器，該比較器具有與該采樣和保持模塊的輸出耦合的一個輸入，以及與該采樣和保持模塊的輸入耦合的第二輸入，由此該比較器將所述脈寬調(diào)制信號的第一和第二時間延遲采樣進行比較，并確定采樣中的哪一個與較小的功率損耗相關(guān)。
10.權(quán)利要求9的設(shè)備，其中減小的占空周期與較小的功率損耗相關(guān)。
11.權(quán)利要求5的設(shè)備，其中該空載時間實現(xiàn)階段包括受該處理器控制的第一和第二可變延遲電路。
12.權(quán)利要求11的設(shè)備，其中該第一和第二可變延遲電路接收來自選擇所述開關(guān)中所述的一個的接通和斷開處的延遲時間量的處理器的數(shù)字輸入。
13.權(quán)利要求9的設(shè)備，其中該控制裝置還包括調(diào)制器階段，用于利用所述脈寬調(diào)制信號調(diào)制電源電勢，以便產(chǎn)生與脈寬調(diào)制信號的占空周期成正比的信號。
14.權(quán)利要求13的設(shè)備，其中該調(diào)制器階段包括乘法器。
15.權(quán)利要求13的設(shè)備，其中所述控制裝置還包括低通濾波器，該濾波器將與占空周期成正比的所述信號轉(zhuǎn)換成經(jīng)濾波的信號，如果沒有變換器損耗的話，該信號與該變換器的輸出電壓相應(yīng)。
16.權(quán)利要求1的設(shè)備，其中該控制裝置通過改變可變斷開延遲改變空載時間，并且在改變之后監(jiān)控所選擇的參數(shù)以便確定該功率損耗是否是較小的，并且如果它是較小的，實現(xiàn)斷開延遲，并且如果該功率損耗不是較小的，恢復(fù)在前的斷開延遲。
17.權(quán)利要求1的設(shè)備，其中該控制裝置通過改變可變接通延遲改變空載時間，并且在改變之后監(jiān)控所選擇的參數(shù)以便確定該功率損耗是否是較小的，并且如果它是較小的，實現(xiàn)接通延遲，并且如果該功率損耗不是較小的，恢復(fù)在前的接通延遲。
18.權(quán)利要求17的設(shè)備，其中該控制裝置通過改變可變斷開延遲改變空載時間，并且在改變之后監(jiān)控所選擇的參數(shù)以便確定該功率損耗是否是較小的，并且如果它是較小的，實現(xiàn)斷開延遲，并且如果該功率損耗不是較小的，恢復(fù)在前的斷開延遲。
19.權(quán)利要求18的設(shè)備，其中該控制裝置發(fā)送相應(yīng)的第一和第二信號給空載時間實現(xiàn)階段，以便在用于開關(guān)中另一個的控制的控制信號分別接通和斷開之前，選擇到開關(guān)中的一個的控制信號的斷開延遲和接通延遲。
20.權(quán)利要求19的設(shè)備，還包括固定的延遲階段，用于延遲用于控制該開關(guān)中的另一個的控制信號。
21.權(quán)利要求20的設(shè)備，其中該固定延遲階段允許空載時間實現(xiàn)階段實現(xiàn)空載時間的正負量。
22.權(quán)利要求1的設(shè)備，其中該控制裝置在設(shè)置空載時間改變之前多次監(jiān)控選擇的參數(shù)，以便當電源受到快速負載瞬變時提高可靠性。
23.權(quán)利要求1的設(shè)備，其中該控制裝置包括數(shù)字信號處理器、微處理器、微控制器或邏輯電路中的任何之一。
24.權(quán)利要求5的設(shè)備，其中該處理器包括數(shù)字信號處理器、微處理器、微控制器或邏輯電路中的任何之一。
25.權(quán)利要求1的設(shè)備，其中該兩個開關(guān)包括半導(dǎo)體開關(guān)。
26.權(quán)利要求25的設(shè)備，其中該兩個開關(guān)包括MOSFET。
27.一種用于最小化與空載時間相關(guān)的功率損耗的方法，該空載時間位于功率變換器的兩個串聯(lián)開關(guān)的接通時間之間，該開關(guān)跨接在電源電勢上，該方法包括在變換器的空載時間期間監(jiān)控與功率損耗相關(guān)的選擇參數(shù)；比較與選擇的參數(shù)相關(guān)的功率損耗，用于時間上與第一空載時間，第二改變的空載時間相應(yīng)的選擇的時刻，并確定哪個與兩個空載時間相應(yīng)的功率損耗較小；選擇與較小功率損耗相關(guān)的空載時間；以及設(shè)置空載時間為所選擇的空載時間。
28.權(quán)利要求27的方法，其中設(shè)置空載時間的步驟包括實現(xiàn)到該開關(guān)中的一個的控制信號可變的斷開，以及到所述開關(guān)中的一個的控制信號可變的接通。
29.權(quán)利要求27的方法，其中所選擇的參數(shù)包括脈寬調(diào)制控制信號的占空周期，該信號適于驅(qū)動開關(guān)中至少一個控制端。
30.權(quán)利要求27的方法，其中該開關(guān)其中之一執(zhí)行同步整流功能并且另一個開關(guān)是控制開關(guān)。
31.權(quán)利要求29的方法，其中該監(jiān)控步驟包括在選擇的時刻對脈寬調(diào)制信號進行采樣，時間上與第一和第二空載時間相應(yīng)。
32.權(quán)利要求31的方法，其中該比較步驟包括比較所述脈寬調(diào)制信號的第一和第二時間延遲采樣，并確定哪一個采樣與較小的功率損耗相關(guān)。
33.權(quán)利要求32的方法，其中減小的占空周期與較小的功率損耗相關(guān)。
34.權(quán)利要求28的方法，其中實現(xiàn)可變斷開和可變接通的步驟包括使用第一和第二可變延遲階段。
35.權(quán)利要求32的方法，還包括利用所述脈寬調(diào)制信號調(diào)制該電源電勢，以便產(chǎn)生與脈寬調(diào)制信號的占空周期成正比的信號。
36.權(quán)利要求35的方法，其中該調(diào)制步驟包括將電源電勢乘以脈寬調(diào)制的信號。
37.權(quán)利要求35的方法，還包括低通濾波與占空周期成正比的所述信號為經(jīng)濾波的信號，如果沒有變換器損耗的話，該經(jīng)濾波的信號與變換器的輸出電壓相應(yīng)。
38.權(quán)利要求27的方法，其中選擇和設(shè)置的步驟包括，通過改變可變斷開延遲改變空載時間，并且在改變之后監(jiān)控所選擇的參數(shù)以便確定該功率損耗是否是較小的，并且如果它是較小的，實現(xiàn)斷開延遲，并且如果該功率損耗不是較小的，恢復(fù)在前的斷開延遲。
39.權(quán)利要求27的方法，其中選擇和設(shè)置的步驟包括，通過改變可變接通延遲改變空載時間，并且在改變之后監(jiān)控所選擇的參數(shù)以便確定該功率損耗是否是較小的，并且如果它是較小的，實現(xiàn)接通延遲，并且如果該功率損耗不是較小的，恢復(fù)在前的接通延遲。
40.權(quán)利要求39的方法，其中選擇和設(shè)置的步驟包括，通過改變可變斷開延遲改變空載時間，并且在改變之后監(jiān)控所選擇的參數(shù)以便確定該功率損耗是否是較小的，并且如果它是較小的，實現(xiàn)斷開延遲，并且如果該功率損耗不是較小的，恢復(fù)在前的斷開延遲。
41.權(quán)利要求39的方法，進一步包括發(fā)送相應(yīng)的第一和第二信號給空載時間實現(xiàn)階段，以便在用于開關(guān)中的另一個的控制的控制信號分別接通和斷開之前，選擇到一個斷開延遲和一個接通延遲。
42.權(quán)利要求41的方法，進一步包括延遲用于該開關(guān)中的另一個的控制的控制信號。
43.權(quán)利要求42的方法，進一步包括產(chǎn)生可變延遲階段以便實現(xiàn)空載時間的正負量。
44.權(quán)利要求27的方法，進一步包括在設(shè)置空載時間改變之前，多次監(jiān)控選擇的參數(shù)，以便當電源受到快速負載瞬變時提高可靠性。
45.權(quán)利要求27的方法，其中通過數(shù)字信號處理器、微處理器、微控制器或邏輯電路的任何之一執(zhí)行該監(jiān)控、比較、選擇和設(shè)置步驟。
46.權(quán)利要求27的方法，其中通過數(shù)字信號處理器、微處理器、微控制器或邏輯電路的任何之一執(zhí)行該選擇和設(shè)置步驟。
47.權(quán)利要求27的方法，其中該兩個開關(guān)包括半導(dǎo)體開關(guān)。
48.權(quán)利要求47的方法，其中該半導(dǎo)體開關(guān)包括MOSFET。
49.一種用于最小化與空載時間相關(guān)的功率損耗的方法，該空載時間位于功率變換器的兩個串聯(lián)開關(guān)的接通時間之間，該開關(guān)跨接在電源電勢上，并且在開關(guān)之間具有開關(guān)節(jié)點，該方法包括建立第一空載時間；在該空載時間期間監(jiān)控與功率損耗相關(guān)的參數(shù)；確定與第一空載時間相關(guān)的功率損耗的度量；將該空載時間變?yōu)榈诙蛰d時間；確定與該第二空載時間相關(guān)的功率損耗的度量；比較用于第一和第二空載時間的功率損耗的度量；確定功率損耗中哪一個度量較少；以及將該空載時間設(shè)置為與較低功率損耗相關(guān)的第一或第二空載時間。
50.權(quán)利要求49的方法，其中改變空載時間的步驟包括減小空載時間和增加空載時間。
51.權(quán)利要求49的方法，進一步包括多次執(zhí)行所述列舉步驟中的每個步驟，并確定對于所述次數(shù)中的大多數(shù)，第二空載時間是否產(chǎn)生較低的功率損耗，并且如果是這樣，將該空載時間設(shè)置成第二空載時間，并且如果不是這樣，恢復(fù)該第一空載時間。
52.權(quán)利要求49的方法，其中該改變空載時間的步驟包括，改變到所述開關(guān)中的一個的控制信號的斷開時間。
53.權(quán)利要求49的方法，其中該改變空載時間的步驟包括，改變到所述開關(guān)中的一個的控制信號的接通時間。
54.權(quán)利要求49的方法，其中該改變空載時間的步驟包括，改變到所述開關(guān)中的一個的控制信號的斷開時間和接通時間。
55.權(quán)利要求54的方法，其中所述開關(guān)中的一個執(zhí)行同步整流。
56.權(quán)利要求55的方法，進一步包括將第二控制信號延遲到作為控制開關(guān)的所述開關(guān)中的第二個。
57.權(quán)利要求49的方法，其中該開關(guān)中的每個開關(guān)包括MOSFET。
58.權(quán)利要求49的方法，其中該監(jiān)控參數(shù)的步驟包括，監(jiān)控施加到所述開關(guān)中至少一個開關(guān)的脈寬調(diào)制控制信號的占空周期。
59.權(quán)利要求58的方法，其中當設(shè)置產(chǎn)生較低功率損耗的空載時間時，減小該占空周期。
全文摘要
用于最小化與空載時間相關(guān)的功率損耗的設(shè)備，該空載時間位于功率變換器的兩個串聯(lián)開關(guān)的接通時間之間，該開關(guān)跨接在電源電勢上，該設(shè)備包括控制裝置，用于在該變換器的空載時間期間監(jiān)控與功率損耗相關(guān)的選擇參數(shù)；該控制裝置將空載時間從第一空載時間改變到第二空載時間，并比較與用于第一和第二空載時間的選擇參數(shù)相關(guān)的功率損耗，以及確定與兩個空載時間相關(guān)的哪一個功率損耗較??；空載時間實現(xiàn)階段，用于實現(xiàn)兩個空載時間；以及該控制裝置選擇與較小功率損耗相關(guān)的空載時間，并提供信號給該空載時間實現(xiàn)階段以便設(shè)置所選擇的空載時間。
文檔編號H05B37/02GK101088212SQ200580008168
公開日2007年12月12日 申請日期2005年2月17日 優(yōu)先權(quán)日2004年2月20日
發(fā)明者詹姆士·S·布朗 申請人:國際整流器公司