用于为电负载提供电流的装置和方法制造方法及图纸

公开了一种用于向电负载提供电流的装置和方法。特别地，该装置包括：用于存储多个理想电压波形的存储器存储装置；电子控制器，其被布置为与所述存储器存储装置数据通信，所述电子控制器可操作以选择多个理想电压波形中的一个，以基于预定规则来计算参考电压和切换周期；以及，电子开关，其被配置为接收切换周期，以在导通状态和断开状态之间切换电子开关，其中，电流是基于参考电压和电子开关的切换周期的函数来计算的。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于为电负载提供电流的装置和方法
本专利技术涉及一种用于向电负载提供电流的装置和方法。特别地，本专利技术涉及一种使用开关模式电源(SMPS)配置来驱动电负载的装置和方法。
技术介绍
以下对本专利技术背景的讨论仅旨在促进对本专利技术的理解。应当理解，该讨论不是承认或认可截至在本专利技术的优先权日，所引用的任何材料已在任何管辖范围内被公开、已知或为本领域技术人员的公知常识的一部分。现有的开关模式电源(SMPS)装置通常包括许多元件，例如电容器、电感器和调节器。这些元件占用空间并且给电气部件和电路引入可能的失真。用于驱动电负载的装置或系统，也称为驱动器，通常包括数字或模拟电压或电流控制器，其配置成不限于隔离或非隔离配置的构造。这样的控制器通常操作以接收电输入，例如交流电流和电压，以提供调节的输出。最先进的控制器包括某种形式的反馈机构/回路，以确保至少一个电参数(例如电流)保持在理想或允许范围内，同时实现可接受的功率因数水平。但是，为了改善整体性能，常规控制器通常并入电气/电子部件，例如电阻器、电容器、电感器等，以补偿失真，减少谐波或提高功率因数。这样的部件增加了总成本并且也增加了形状因数。此外，大多数现有控制器的反馈要求在每(一个或者多个)预定间隔来感测各种电参数。这样的感测可能增加处理电输入以便产生调节的输出所需的时间量。有些电负载(例如LED单元或LED灯单元)通常对电流和温度的波动敏感。因此，用于LED的电控制器需要考虑温度和电流要求。电子器件和电气部件产生的噪声问题是敏感电负载的重要考虑因素。本专利技术试图提供一种减轻上述缺点或至少部分地满足上述需求的系统和方法。
技术实现思路
贯穿整个文件，除非上下文另有要求，否则词语“包含”或例如“包含”或“包括”的变体应理解为暗示包含所述整数或整数组，但不排除任何其它整数或整数组。此外，贯穿整个说明书，除非上下文另有要求，否则词语“包括”或例如“包括”或“含有”的变体应理解为暗示包括所述整数或整数组，但不排除任何其它整数或整数组。本专利技术试图通过利用用于存储一个或多个理想电压波形的存储装置来减少电子部件的数量并提高功率因数。来自电源的输入电压Vi用作同步的参考，并且理想波形用于计算用于电流控制的参考电压。根据本专利技术的一个方面，提供了一种用于向电负载提供电流的装置，该装置包括：用于存储多个理想电压波形的存储器存储装置；电子控制器，其被配置为与所述存储器存储装置数据通信，所述电子控制器可操作以选择多个理想电压波形之一，以基于预定准则来计算参考电压和切换周期；以及，电子开关，其被配置为接收切换周期作为输入，以在接通(on)状态和断开(off)状态之间切换电子开关，其中，基于参考电压和电子开关的切换周期或频率的函数计算电流。在一些实施例中，多个理想电压波形中的至少一个是理想交流(AC)波形。在其它实施例中，多个理想电压波形中的至少一个是理想直流(DC)波形。在一些实施例中，该装置还包括布置成与电子控制器数据通信的感测电路，该感测电路可操作以感测源输入电压，其中该源输入电压向该装置提供电功率。在一些实施例中，感测电路包括电位计，分压器或反馈电阻器。在一些实施例中，感测的源输入电压除以预定数。预定数可以是偶数，例如四(4)。在一些实施例中，在选择多个理想电压波形中的一个之前的瞬态中，电子控制器可操作，以将除以预定数的源输入电压用作切换电子开关的参考电压。在一些实施例中，在切换电子开关时，测量从参考电压被感测到处于预定电压时到参考电压下一次被感测到处于预定电压时的时间TX。在一些实施例中，当满足以下条件时，选择多个理想电压波形之一以计算参考电压：i.在多个时间周期TX之后；以及ii.在输入电压降至零的情况下；以及，其中选择的理想电压波形的周期对应于时间周期TX或近似于时间周期TX。在一些实施例中，理想的AC波形包括以下的一个或多个：正弦波形，正弦平方波形，或多项式函数波形，例如但不限于，二次函数。在一些实施例中，如果装置被配置在升压转换器配置中，则选择正弦波形。在一些实施例中，如果装置被配置在反激转换器配置中，则选择正弦平方波形或多项式函数波形。在一些实施例中，如果在多个时间周期TX之后输入电压没有下降到零，则选择理想的DC波形。在一些实施例中，该装置还包括模数转换器，以将源输入电压转换为数字波形。在一些实施例中，该装置被实现在反激开关模式功率转换器(aflybackswitchmodepowerconverter)的初级侧处。在一些实施例中，该装置还包括调光电路，该调光电路被布置为向电负载提供调光信号。在一些实施例中，电子控制器包括专用集成电路(ASIC)或现场可编程门阵列(FPGA)。在一些实施例中，电子开关是MOSFET。在一些实施例中，基于以下数学表达式计算电流：其中IOUT是提供给电负载的电流；T对应于切换循环；TON是电子开关的接通时间；TOFF是电子开关的断开时间，其对应于具有电感L的电感器放电所需的时间；以及，Vi对应于源输入电压。在一些实施例中，输入电压Vi根据以下数学表达式与参考电压Vh相关：其中，Vh是施加到比较器的参考电压，用于与源输入电压VI进行比较，并且，其中Rfb是反馈元件的电阻值，反馈元件定位成用于比较Vh与Vfb，Vfb是跨过具有电阻值Rfb的反馈元件的电压。在一些实施例中，基于以下数学表达式计算电流：在一些实施例中，基于以下数学表达式计算电流：其中IOUT是提供给电负载的电流；T对应于切换循环T＝TON+TOFF+TCALC；TOFF是电子开关的断开时间，其对应于具有电感L的电感器放电所需的时间；Vi对应于输入电压；Vh是触发电子开关的断开的参考电压；T1对应于感测到的输入电压达到或处于预定电压V1的时间。在一些实施例中，存储器存储装置是ROM，RAM，数据库或LUT。根据本专利技术的另一方面，提供一种用于向电负载提供电流的方法，该方法包括以下步骤：在存储器存储装置中存储多个理想电压波形；选择多个理想电压波形中的一个，并基于预定规则计算参考电压和切换周期，所述选择和计算步骤由电子控制器执行；以及在电子开关处接收切换周期作为输入，以在导通状态和断开状态之间切换电子开关，其中，基于参考电压和电子开关的切换周期或频率的函数计算电流。在一些实施例中，多个理想电压波形中的至少一个是理想交流(AC)波形。在一些实施例中，多个理想电压波形中的至少一个是理想直流(DC)电压波形。在一些实施例中，该方法还包括通过感测电路感测源输入电压的步骤，其中源输入电压向装置提供电功率。在一些实施例中，感测电路包括电位计，分压器或反馈电阻器。在一些实施例中，该方法还包括将感测到的源输入电压除以预定数的步骤。在一些实施例中，预定数是4。在其它实施例中，预定数是任何偶数。在一些实施例中，预定数本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于向电负载提供电流的装置，包括：/n存储器存储装置，其用于存储多个理想电压波形；/n电子控制器，其被配置为与所述存储器存储装置数据通信，所述电子控制器可操作以选择多个理想电压波形中的一个，以基于预定规则计算参考电压和切换周期；和/n电子开关，其被配置为接收所述切换周期，以在接通状态和断开状态之间切换所述电子开关，其中，基于参考电压和电子开关的切换周期的函数计算电流。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170811 SG 10201706597Y1.一种用于向电负载提供电流的装置，包括：
存储器存储装置，其用于存储多个理想电压波形；
电子控制器，其被配置为与所述存储器存储装置数据通信，所述电子控制器可操作以选择多个理想电压波形中的一个，以基于预定规则计算参考电压和切换周期；和
电子开关，其被配置为接收所述切换周期，以在接通状态和断开状态之间切换所述电子开关，其中，基于参考电压和电子开关的切换周期的函数计算电流。


2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述多个理想电压波形中的至少一个是理想交流(AC)波形。


3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述多个理想电压波形中的至少一个是理想直流(DC)波形。


4.根据权利要求1至3中的任一项所述的装置，其特征在于，还包括配置成与所述电子控制器电连接的感测电路，所述感测电路可操作以感测源输入电压。


5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述感测电路包括下列中的至少一者：电位计，分压器，反馈电阻器。


6.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，感测的源输入电压被除以预定数。


7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述预定数是4。


8.根据权利要求6或7所述的装置，其特征在于，在所述多个理想电压波形中的一个被选择之前的瞬态中，所述电子控制器可操作以使用除以预定数的感测的源电压作为参考电压。


9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，一旦切换了所述电子开关，就测量从参考电压被感测到处于预定电压时到参考电压下一次被感测到处于所述预定电压时的时间Tx。


10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，当满足以下条件时，选择所述多个理想电压波形中的一个来计算参考电压：
i.在多个时间Tx之后；和
ii.输入电压下降至零的情况下；
以及，其中所选择的理想电压波形的周期对应于所述时间Tx或接近于所述时间Tx。


11.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述理想AC波形包括下列中的一个或多个：正弦波形，正弦平方波形，多项式函数波形。


12.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，如果所述装置被配置在升压转换器电路中，则选择正弦波形。


13.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，如果所述装置被配置在反激转换器电路中，则选择正弦平方波形或多项式函数波形。


14.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，如果在多个时间周期Tx之后输入电压没有下降到零，则选择理想DC波形。


15.根据权利要求4至14中的任一项所述的装置，其特征在于，还包括模数转换器，以将所述源电压转换为数字波形。


16.根据前述权利要求中的任一项所述的装置，其特征在于，所述装置被实现在反激开关模式功率转换器的初级侧。


17.根据权利要求16所述的装置，其特征在于，还包括配置为与所述电子控制器数据通信的调光电路。


18.根据前述权利要求中的任一项所述的装置，其特征在于，所述电子控制器包括专用集成电路(ASIC)或现场可编程门阵列(FPGA)。


19.根据前述权利要求中的任一项所述的装置，其特征在于，所述电子开关是MOSFET。


20.根据前述权利要求中的任一项所述的装置，其特征在于，基于以下数学表达式计算电流



其中，IOUT是提供给电负载的电流；T对应于切换循环；TON是电子开关的接通时间；TOFF是电子开关的断开时间，其对应于具有电感L的电感器放电所需的时间；以及Vi对应于源输入电压。


21.根据权利要求20所述的装置，其特征在于，输入电压Vi根据以下数学表达式与参考电压Vh相关：



其中，Rfb是反馈元件的电阻值，所述反馈元件被定位用于比较Vh与Vfb，其中Vfb是跨过具有电阻值Rfb的反馈元件的电压。


22.根据权利要求21所述的装置，其特征在于，基于以下数学表达式计算电流：





23.根据权利要求1至19中的任一项所述的装置，其特征在于，基于以下数学表达式计算电流：



其中，IOUT是提供给电负载的电流；T对应于切换循环；TOFF是电子开关的断开时间，其对应于具有电感L的电感器放电所需的时间；Vi对应于输入电压；Vh是触发电子开关的断开的参考电压；T1对应于输入电压处于预定电压V1的时间。


24.根据前述权利要求中的任一项所述的装置，其特征在于，所述存储器存储装置是ROM，RAM，数据库，LUT。


25.一种用于...

【专利技术属性】
技术研发人员：王开福，A·斯托纳，陈海文，
申请(专利权)人：熥昱国际电子私人有限公司，
类型：发明
国别省市：新加坡;SG