可变切换频率开关式储能转换器及相关方法技术

一种用于控制开关式储能转换器(STC)的方法包括：(a)当该STC对具有第一大小的负载进行供电时以第一频率并且使用第一固定接通时间驱动该STC的第一谐振储能电路，以获得该STC的输出电压与该STC的输入电压的第一固定比率，以及(b)当该STC对具有第二大小的负载进行供电时以第二频率并且使用该第一固定接通时间驱动该STC的第一谐振储能电路，以获得该STC的输出电压与该STC的输入电压的该第一固定比率。该第二频率小于该第一频率，并且该第二大小小于该第一大小。

【技术实现步骤摘要】
可变切换频率开关式储能转换器及相关方法相关申请的交叉引用本申请要求于2019年1月7日提交的美国临时专利申请序列号62/789,232的优先权权益，该美国临时专利申请通过引用并入本文。
技术介绍
开关式储能转换器(STC)是谐振转换器，该谐振转换器包括一个或多个切换级，其中，每个切换级以固定的接通时间进行操作。输出电压与输入电压的比率是固定的，并且该比率由切换级的数量和切换级之间的连接决定。例如，在一些STC中，输出电压与输入电压的比率固定为百分之五十，而在一些其他STC中，输出电压与输入电压的比率固定为百分之二十五。STC以零电流切换进行操作，并且因此可能能够实现高效率。STC的应用包括但不限于从高压电源轨生成未经调节的中间电压电源轨，其中，中间电压电源轨对负载电压调节器的一个或多个点进行供电。例如，STC可以用于从48伏电源轨生成未经调节的12伏电源轨，并且负载调节器的点可以用于从未经调节的12伏电源轨生成低压(例如，小于5伏)电源轨，其中，低压电源轨用于对需要严格调节的低压电源的一个或多个设备进行供电。
技术实现思路
在第一方面，一种用于控制开关式储能转换器(STC)的方法，该方法包括：(1)当该STC对具有第一大小的负载进行供电时以第一频率并且使用第一固定接通时间驱动该STC的第一谐振储能电路，以获得该STC的输出电压与该STC的输入电压的第一固定比率；以及(2)当该STC对具有第二大小的负载进行供电时以第二频率并且使用该第一固定接通时间驱动该STC的第一谐振储能电路，以获得该STC的输出电压与该STC的输入电压的该第一固定比率，该第二频率小于该第一频率，并且该第二大小小于该第一大小。在第一方面的实施例中，该方法进一步包括响应于该STC的输出电压越过第一阈值而发起对该STC的第一谐振储能电路的驱动。在第一方面的另一个实施例中，该方法进一步包括调整该第一阈值，使得通过该STC的第一谐振储能电路的电流的每个脉冲具有第一预定大小。在第一方面的另一个实施例中，该方法进一步包括响应于该STC的输出电压在预定量的时间内没有越过该第一阈值而发起对该STC的第一谐振储能电路的驱动。在第一方面的另一个实施例中，该方法进一步包括：(1)确定流过该STC的电流的大小；以及(2)根据流过该STC的电流的大小来控制该第二频率。在第一方面的另一个实施例中，该方法进一步包括控制该第二频率，使得通过该STC的第一谐振储能电路的电流的每个脉冲具有第一预定大小。在第一方面的另一个实施例中，该方法进一步包括响应于由该STC供电的负载的大小的增大而增大驱动该STC的第一谐振储能电路的频率。在第一方面的另一个实施例中，该方法进一步包括响应于由该STC供电的负载的极性变化而增大驱动该STC的第一谐振储能电路的频率。在第一方面的另一个实施例中，该方法进一步包括响应于该STC的输出电压的大小减小而增大驱动该STC的第一谐振储能电路的频率。在第一方面的另一个实施例中，该方法进一步包括响应于该STC的该输出电压的大小的增大而增大驱动该STC的第一谐振储能电路的频率。在第一方面的另一个实施例中，该方法进一步包括：(1)当该STC对具有该第一大小的负载进行供电时，以该第一频率驱动该STC的第二谐振储能电路；以及(2)当该STC对具有该第二大小的负载供电时，以该第二频率驱动该STC的第二谐振储能电路。在第一方面的另一个实施例中，该方法进一步包括防止该第二频率下降到第二阈值以下。在第一方面的另一个实施例中，该方法进一步包括：当该STC对具有该第一大小的负载进行供电时，以该第一频率驱动该STC的第一谐振储能电路，使得通过该STC的谐振储能电路的电流的每个脉冲具有第一持续时间；以及(2)当该STC对具有该第二大小的负载进行供电时，以该第二频率驱动该STC的第一谐振储能电路，使得通过该STC的谐振储能电路的电流的每个脉冲具有该第一持续时间。在第一方面的另一个实施例中，该第一持续时间是该STC的第一谐振储能电路的谐振半周期。在第一方面的另一个实施例中，当该STC对具有该第一大小的负载进行供电时以该第一频率驱动该STC的第一谐振储能电路包括用第一对切换设备和第二对切换设备交替地驱动该第一谐振储能电路，并且当该STC对具有该第二大小的负载进行供电时以该第二频率驱动该STC的第一谐振储能电路包括用该第一对切换设备和该第二对切换设备交替地驱动该第一谐振储能电路。在第一方面的另一个实施例中，该方法进一步包括：(1)分别用第一控制信号和第二控制信号控制该第一对切换设备和该第二对切换设备；以及(2)响应于该负载的极性变化，交换该第一控制信号和该第二控制信号的相位。在第二方面，一种可变切换频率开关式储能转换器(STC)，包括：(1)第一谐振储能电路；(2)第一对切换设备，该第一对切换设备被配置成驱动该第一谐振储能电路；(3)第二对切换设备，该第二对切换设备被配置成驱动该第一谐振储能电路；(4)以及控制器，该控制器被配置成：(a)控制该第一对切换设备和该第二对切换设备在该STC对具有第一大小的负载进行供电时以第一频率并且使用第一固定接通时间驱动该第一谐振储能电路，以获得该STC的输出电压与该STC的输入电压的第一固定比率；以及(b)控制该第一对切换设备和该第二对切换设备在该STC对具有第二大小的负载进行供电时以第二频率并且使用该第一固定接通时间驱动该第一谐振储能电路，以获得该STC的输出电压与该STC的输入电压的该第一固定比率，该第二频率小于该第一频率，并且该第二大小小于该第一大小。在第二方面的实施例中，该第一对切换设备包括第一切换设备和第二切换设备，每个切换设备与该第一谐振储能电路串联电耦合，并且该第二对切换设备包括第三切换设备和第四切换设备，每个切换设备与该第一谐振储能电路串联电耦合。在第二方面的另一个实施例中，该控制器被进一步配置成控制该第一对切换设备和该第二对切换设备使用该第一对切换设备和该第二对切换设备来交替地驱动该第一谐振储能电路。第二方面的另一个实施例进一步包括：(1)第二谐振储能电路；(2)第三对切换设备，该第三对切换设备被配置成驱动该第二谐振储能电路；以及(3)第四对切换设备，该第四对切换设备被配置成驱动该第二谐振储能电路，其中，该控制器被进一步配置成：(1)控制该第三对切换设备和该第四对切换设备在该STC对具有该第一大小的负载进行供电时以该第一频率驱动该STC的第二谐振储能电路；以及(2)控制该第三对切换设备和该第四对切换设备在该STC对具有该第二大小的负载进行供电时以该第二频率驱动该第二谐振储能电路。附图说明图1是曲线图，展示了对于假设的常规STC，作为负载大小的函数的效率。图2是示意图，展示了根据实施例的可变切换频率STC。图3是示意图，展示了作为降压转换器操作的图2的STC的一个示例应用。图4是示意图，展示了作为升压转换器操作的图2的STC的一个示例应用。图5是曲线图，展示了根据实本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于控制开关式储能转换器(STC)的方法，该方法包括：/n当该STC对具有第一大小的负载进行供电时，以第一频率并且使用第一固定接通时间驱动该STC的第一谐振储能电路，以获得该STC的输出电压与该STC的输入电压的第一固定比率；以及/n当该STC对具有第二大小的负载进行供电时，以第二频率并且使用该第一固定接通时间驱动该STC的第一谐振储能电路，以获得该STC的输出电压与该STC的输入电压的该第一固定比率，该第二频率小于该第一频率，并且该第二大小小于该第一大小。/n

【技术特征摘要】
20190107 US 62/789,2321.一种用于控制开关式储能转换器(STC)的方法，该方法包括：
当该STC对具有第一大小的负载进行供电时，以第一频率并且使用第一固定接通时间驱动该STC的第一谐振储能电路，以获得该STC的输出电压与该STC的输入电压的第一固定比率；以及
当该STC对具有第二大小的负载进行供电时，以第二频率并且使用该第一固定接通时间驱动该STC的第一谐振储能电路，以获得该STC的输出电压与该STC的输入电压的该第一固定比率，该第二频率小于该第一频率，并且该第二大小小于该第一大小。


2.如权利要求1所述的方法，进一步包括响应于该STC的输出电压越过第一阈值而发起对该STC的第一谐振储能电路的驱动。


3.如权利要求2所述的方法，进一步包括调整该第一阈值，使得通过该STC的第一谐振储能电路的电流的每个脉冲具有第一预定大小。


4.如权利要求2所述的方法，进一步包括响应于该STC的输出电压在预定量的时间内没有越过该第一阈值而发起对该STC的第一谐振储能电路的驱动。


5.如权利要求1所述的方法，进一步包括：
确定流过该STC的电流的大小；以及
根据流过该STC的电流的大小来控制该第二频率。


6.如权利要求5所述的方法，进一步包括控制该第二频率，使得通过该STC的第一谐振储能电路的电流的每个脉冲具有第一预定大小。


7.如权利要求6所述的方法，进一步包括响应于由该STC供电的负载的大小的增大而增大驱动该STC的第一谐振储能电路的频率。


8.如权利要求5所述的方法，进一步包括响应于由该STC供电的负载的极性变化而增大驱动该STC的第一谐振储能电路的频率。


9.如权利要求5所述的方法，进一步包括响应于该STC的输出电压的大小减小而增大驱动该STC的第一谐振储能电路的频率。


10.如权利要求5所述的方法，进一步包括响应于该STC的输出电压的大小的增大而增大驱动该STC的第一谐振储能电路的频率。


11.如权利要求1所述的方法，进一步包括：
当该STC对具有该第一大小的负载进行供电时，以该第一频率驱动该STC的第二谐振储能电路；以及
当该STC对具有该第二大小的负载进行供电时，以该第二频率驱动该STC的第二谐振储能电路。


12.如权利要求1所述的方法，进一步包括防止该第二频率下降到第二阈值以下。


13.如权利要求1所述的方法，进一步包括：
当该STC对具有该第一大小的负载进行供电时，以该第一频率驱动该STC的第一谐振储能电路，使得通过该STC的谐振储能电路的电流的每个脉冲具有第一持续时间；以及
当该STC对具有该第二大小的负载进行供电时，以该第二频率驱动该STC的第一谐振储...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·G·帕斯托里纳，T·G·比昂迪，T·S·澎，A·皮祖泰利，M·D·麦克吉姆赛，A·J·伯斯坦，
申请(专利权)人：马克西姆综合产品公司，
类型：发明
国别省市：美国;US