驱动电路和驱动方法技术

依据本发明专利技术的实施例揭露了一种驱动电路和驱动方法，本发明专利技术的驱动电路包括储能电容、第一功率变换器和双向变换器，所述第一功率变换器输出端耦接相互并联的负载和所述储能电容，所述双向变换器耦接在所述负载和所述储能电容之间；在轻载区间，所述第一功率变换器向负载提供能量，且至少在轻载区间的一部分时间，所述第一功率变换器通过所述双向变换器向储能电容提供能量；在重载区间，所述第一功率变换器向负载提供能量，并且所述储能电容通过所述双向变换器向所述负载提供能量。本发明专利技术的驱动电路可用于驱动平均功率低而峰值功率高的负载，降低了第一功率变换器的最大功率需求，减小了储能电容的容量，进一步减小了储能电容的体积。

【技术实现步骤摘要】
驱动电路和驱动方法
本专利技术涉及电力电子领域，更具体的说，涉及一种驱动电路和驱动方法。
技术介绍
随着负载类型、用途以及应用场合的日益广泛，对于负载的驱动电路也提出了更高的要求。现有技术中负载的驱动电路为功率变换器，如图1所示，直接利用第一功率变换器1对负载2进行驱动，所述第一功率变换器1具有最大输出功率。图2给出了图1中第一功率变换器的输出特性曲线。如图2所示，当负载太重时，会使得第一功率变换器1的输出电压Vout低于阈值电压VUVLO，从而触发保护机制，使得第一功率变换器1关闭或者重启。但在一些应用场合，所述负载2工作期间，会存在负载需要的功率大于第一功率变换器1的最大输出功率的区间，即所述负载2的平均功率低于第一功率变换器1的最大输出功率，而其峰值功率高于第一功率变换器1的最大输出功率，如图3所示，负载2需要的平均功率P_Load_avg低于第一功率变换器1的最大输出功率Po_max，Po_max＝Vo_max*Io_max，在大部分轻载区间(例如t0-t1区间，t2-t3区间)，负载2需要的功率很低，此时第一功率变换器1可以提供负载所需的功率，但在重载区间(例如t1-t2区间)，负载2需要的功率P_Load_max高于第一功率变换器1的最大输出功率Po_max，会使得第一功率变换器1的输出电压Vout低于阈值电压VUVLO从而触发保护机制，此时第一功率变换器1无法提供负载2所需的功率。故现有技术的驱动电路不能驱动平均功率低而峰值功率高的负载。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提出了一种驱动电路和驱动方法，以解决现有技术不能驱动平均功率低而峰值功率高的负载的技术问题。第一方面，本专利技术实施例提供了一种驱动电路，包括：储能电容；第一功率变换器，输出端耦接相互并联的负载和所述储能电容，用于生成直流信号，以在轻载区间和重载区间向负载提供能量；双向变换器，耦接在所述负载和所述储能电容之间；其中，至少在轻载区间的一部分时间，所述第一功率变换器通过所述双向变换器向储能电容提供能量，在重载区间，所述储能电容通过所述双向变换器向所述负载提供能量。优选地，当所述双向变换器第一端的电压小于第一参考电压时，所述负载从轻载区间进入重载区间，其中，所述双向变换器的第一端为和所述负载耦接的一端。优选地，在轻载区间的一部分时间，所述第一功率变换器通过双向变换器向所述储能电容提供能量；在轻载区间的另一部分时间，所述双向变换器不工作，所述第一功率变换器不再向所述储能电容提供能量。优选地，在轻载区间，所述第一功率变换器通过双向变换器向所述储能电容提供能量。优选地，控制所述双向变换器的工作状态，以使得至少在轻载区间的一部分时间，所述双向变换器正向工作；在重载区间，所述双向变换器反向工作。优选地，通过双向变换器向所述储能电容进行充放电，使得所述储能电容的电压的变化范围较大，减小了所述储能电容的容量。优选地，根据所述双向变换器第一端的电压和所述储能电容的电压，判断是否允许所述储能电容进行充放电。优选地，当所述双向变换器第一端的电压小于第一参考电压时，所述双向变换器使能，允许所述储能电容进行充放电。优选地，当所述储能电容的电压大于第二参考电压时，所述双向变换器不工作，不允许所述储能电容进行充放电。优选地，所述双向变换器包括电感，在所述双向变换器使能时，根据电感电流参考信号控制流过所述电感的电流的大小和方向，以使得所述双向变换器第一端的电压为第三参考电压，其中，所述电感电流参考信号根据所述双向变换器第一端的电压进行调节。优选地，当所述双向变换器第一端的电压大于相应第三参考电压时，控制所述电感电流参考信号增大以使得更多的能量从所述双向变换器的第一端传输到所述储能电压；当所述双向变换器第一端的电压小于第三参考电压时，控制所述电感电流参考信号减小，以使得更少的能量从所述双向变换器的第一端传输到所述储能电压，或使得能量从所述储能电压传输到所述双向变换器的第一端。优选地，在轻载区间，所述第一功率变换器的输出功率等于负载功率和所述双向变换器第一端的输入功率之和；在重载区间，所述负载功率等于所述第一功率变换器的输出功率和所述双向变换器第一端的输出功率之和。优选地，所述双向变换器为双向DC-DC变换器。优选地，在轻载区间，所述第一功率变换器的输出电流等于负载电流和所述双向变换器第一端的输入电流之和；在重载区间，所述负载电流等于所述第一功率变换器的输出电流和所述双向变换器第一端的输出电流之和。优选地，所述驱动电路还包括控制电路，所述控制电路包括使能电路，接收表征所述双向变换器第一端的电压的第一采样信号、表征所述储能电容电压的第二采样信号、第一参考电压信号和第二参考电压信号，输出第一使能信号；当所述第一采样信号小于所述第一参考电压信号，所述第一使能信号有效，使能所述双向变换器，当所述第二采样信号大于所述第二参考电压信号，所述第一使能信号无效，所述双向变换器不工作。优选地，所述双向变换器包括电感，所述控制电路还包括：参考信号调节电路，接收所述第一采样信号和第三参考电压信号，输出并调节电感电流参考信号；电感电流采样电路，采样表征电感电流的第一电流，并在第一电流上增加直流偏置，输出第二电流，所述第二电流为正值；控制模块，用于接收电感电流参考信号、第二电流和第一使能信号，输出控制信号，以控制双向变换器的开关状态，从而控制所述电感电流的大小和方向；其中，当所述第一采样信号大于所述第三参考电压信号时，控制所述电感电流参考信号增大以使得更多的能量从双向变换器的第一端传输到所述储能电压；当所述第一采样信号小于所述第三参考电压信号时，控制所述电感电流参考信号减小，以使得更少的能量从所述双向变换器的第一端传输到所述储能电压，或使得能量从所述储能电压传输到所述双向变换器的第一端。优选地，所述双向变换器为双向buck变换器，当所述双向变换器正向工作时，工作在buck状态；当所述双向变换器反向工作时，工作在boost状态。优选地，所述双向变换器为双向boost变换器，当所述双向变换器正向工作时，工作在boost状态；当所述双向变换器反向工作时，工作在buck状态。优选地，所述双向变换器为双向buck-boost变换器，当所述双向变换器正向工作时，先工作在buck状态，再工作在boost状态；当所述双向变换器反向工作时，先工作在buck状态，再工作在boost状态。优选地，所述双向变换器包括限流电路，用于限制所述双向变换器正向工作时的最大输入电流或最大输出电流。优选地，所述双向变换器为双向boost变换器，所述限流电路耦接在所述双向变换器的第一端和所述负载之间，以限制所述最大输入电流。优选地，所述双向变换器为双向boost变换器，所述双向变换器包括功率开关，所述功率开关与所述储能电容耦接，所述限流电路和所述功率开关耦接，以限制所述最大输出电流。优选地，所述双向变换器为双向buck-boost变换器，所本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种驱动电路，其特征在于，包括：/n储能电容；/n第一功率变换器，输出端耦接相互并联的负载和所述储能电容，用于生成直流信号，以在轻载区间和重载区间向负载提供能量；/n双向变换器，耦接在所述负载和所述储能电容之间；/n其中，至少在轻载区间的一部分时间，所述第一功率变换器通过所述双向变换器向储能电容提供能量，在重载区间，所述储能电容通过所述双向变换器向所述负载提供能量。/n

【技术特征摘要】
1.一种驱动电路，其特征在于，包括：
储能电容；
第一功率变换器，输出端耦接相互并联的负载和所述储能电容，用于生成直流信号，以在轻载区间和重载区间向负载提供能量；
双向变换器，耦接在所述负载和所述储能电容之间；
其中，至少在轻载区间的一部分时间，所述第一功率变换器通过所述双向变换器向储能电容提供能量，在重载区间，所述储能电容通过所述双向变换器向所述负载提供能量。


2.根据权利要求1所述的驱动电路，其特征在于：当所述双向变换器第一端的电压小于第一参考电压时，所述负载从轻载区间进入重载区间，其中，所述双向变换器的第一端为和所述负载耦接的一端。


3.根据权利要求1所述的驱动电路，其特征在于：在轻载区间的一部分时间，所述第一功率变换器通过双向变换器向所述储能电容提供能量；在轻载区间的另一部分时间，所述双向变换器不工作，所述第一功率变换器不再向所述储能电容提供能量。


4.根据权利要求1所述的驱动电路，其特征在于：在轻载区间，所述第一功率变换器通过双向变换器向所述储能电容提供能量。


5.根据权利要求1所述的驱动电路，其特征在于：控制所述双向变换器的工作状态，以使得至少在轻载区间的一部分时间，所述双向变换器正向工作；在重载区间，所述双向变换器反向工作。


6.根据权利要求1所述的驱动电路，其特征在于：通过双向变换器向所述储能电容进行充放电，使得所述储能电容的电压的变化范围较大，减小了所述储能电容的容量。


7.根据权利要求1所述的驱动电路，其特征在于：根据所述双向变换器第一端的电压和所述储能电容的电压，判断是否允许所述储能电容进行充放电。


8.根据权利要求7所述的驱动电路，其特征在于：当所述双向变换器第一端的电压小于第一参考电压时，所述双向变换器使能，允许所述储能电容进行充放电。


9.根据权利要求7所述的驱动电路，其特征在于：当所述储能电容的电压大于第二参考电压时，所述双向变换器不工作，不允许所述储能电容进行充放电。


10.根据权利要求1所述的驱动电路，其特征在于：所述双向变换器包括电感，在所述双向变换器使能时，根据电感电流参考信号控制流过所述电感的电流的大小和方向，以使得所述双向变换器第一端的电压为第三参考电压，其中，所述电感电流参考信号根据所述双向变换器第一端的电压进行调节。


11.根据权利要求10所述的驱动电路，其特征在于：
当所述双向变换器第一端的电压大于相应第三参考电压时，控制所述电感电流参考信号增大以使得更多的能量从所述双向变换器的第一端传输到所述储能电压；
当所述双向变换器第一端的电压小于第三参考电压时，控制所述电感电流参考信号减小，以使得更少的能量从所述双向变换器的第一端传输到所述储能电压，或使得能量从所述储能电压传输到所述双向变换器的第一端。


12.根据权利要求1所述的驱动电路，其特征在于：在轻载区间，所述第一功率变换器的输出功率等于负载功率和所述双向变换器第一端的输入功率之和；在重载区间，所述负载功率等于所述第一功率变换器的输出功率和所述双向变换器第一端的输出功率之和。


13.根据权利要求1所述的驱动电路，其特征在于：所述双向变换器为双向DC-DC变换器。


14.根据权利要求1所述的驱动电路，其特征在于：在轻载区间，所述第一功率变换器的输出电流等于负载电流和所述双向变换器第一端的输入电流之和；在重载区间，所述负载电流等于所述第一功率变换器的输出电流和所述双向变换器第一端的输出电流之和。


15.根据权利要求1所述的驱动电路，其特征在于：
所述驱动电路还包括控制电路，所述控制电路包括使能电路，接收表征所述双向变换器第一端的电压的第一采样信号、表征所述储能电容电压的第二采样信号、第一参考电压信号和第二参考电压信号，输出第一使能信号；
当所述第一采样信号小于所述第一参考电压信号，所述第一使能信号有效，使能所述双向变换器，当所述第二采样信号大于所述第二参考电压信号，所述第一使能信号无效，所述双向变换器不工作。<...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚凯卫，
申请(专利权)人：矽力杰半导体技术杭州有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33