描述了用于将功率施加至电负载的固定频率、固定持续时间的功率控制方法和系统。根据本发明专利技术的FFFD技术利用具有固定频率固定持续时间脉冲的电序列脉冲来控制施加至负载的功率。所述负载可为任何类型的直流负载。FFFD技术允许对开启脉冲的固定长度、关闭或恢复周期的固定长度、一个周期的总时间周期和/或所述时间周期中的脉冲数目进行可控变化。描述了对电动机、电照明和电加热的应用。也描述了相关电路。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于控制到直流负载的电功率的方法和系统相关申请本申请要求2010年5月13日提交的美国专利申请第12/779，179号的权益，该申请的全部教导均以引用方式并入本文。
技术介绍
通过使用开关元件将直流电力轨连接至加电负载来递增地控制到直流负载的功率的常规方法包括各种类型的脉冲串，例如脉冲宽度调制(或“PWM”)以及具有不同频率(或“VF”)的恒宽脉冲。两种方法可有效地改变脉冲串的占空比，但两者均具有操作上的缺点。
技术实现思路
通过提供具有固定频率和固定时间周期或持续时间的控制脉冲，本公开的各方面和实施方案可解决上述问题。根据这些脉冲在脉冲串中的固定频率固定持续时间的性质，此类技术在本文中或在相关应用中可称为“FF/FD”、“FFFD”、“FD/FF”或“FDFF”技术。向电负载提供的功率通过改变该些脉冲在设定时间周期内的发射次数而改变。根据本公开的FFFD技术具有明显优于常规PWM和VF方法的优点，如本文的进一步详细描述。本公开的一方面涉及使用固定持续时间和固定频率的脉冲对电负载进行功率控制的方法。在一个示例性实施方案中，一种方法可包括通过处理系统提供定时信号并且确定电负载的期望功率电平。所述方法可包括产生控制信号，该控制信号包括在定时信号内并且对应于期望功率电平的固定持续时间和固定频率的一系列控制脉冲。可将所述控制信号提供给连接至电负载 的电流开关的输入，以将该开关设置成每个脉冲期间的开启状态和每个脉冲之后的关闭状态之一，从而在开启状态期间使电流通过电负载从第一电位流向第二电位。所述方法还可包括改变重复时间周期内的脉冲数目。电负载可包括一个或多个直流电动机。提供定时信号可包括使用利用递减或递增计数器的软件来控制所述控制脉冲的时间周期。所述方法还可包括控制一个或多个直流电动机的移动。所述方法可包括产生控制信号，其包括使用模拟脉冲成形电路。所述方法可包括控制施加至一个或多个电动机的功率。所述方法可包括控制施加至一个或多个电光源的功率。所述方法可包括通过改变重复时间周期内的脉冲数目来控制一个或多个光源的光输出的强度。所述方法可包括控制施加至一个或多个加热装置的功率。所述方法可包括通过改变重复时间周期内的脉冲数目来控制热输出。所述方法可包括通过改变重复时间周期内的脉冲数目来控制施加至一个或多个开关电源的功率。本公开的另一个方面涉及控制电路/装置，其功能在于提供FFFD动力系以控制向电负载提供的功率。FFFD控制电路的一个不例性实施方案可包括第一电位和第二电位以及电负载。所述控制电路还可包括电流开关，该电流开关连接至电负载并且包括输入以接收电流开关控制信号，以将该开关设置成开启状态和关闭状态之一，所述状态包括定时循环，该定时循环内具有固定持续时间和固定频率的一系列脉冲，从而在开启状态期间使电流通过所述负载从第一电位流向第二电位，以使所述负载在所述定时循环内接收功率。所述负载可包括一个或多个发光二极管(LED)。所述负载可包括发光二极管(LED)的阵列，例如串联的LED平行串。所述负载可包括直流电动机的电路。该直流电动机可为无刷直流电动机。所述负载可包括交流电动机的电路。FFFD电路可具有在电流流经电流开关之前的初始状态，并且定时循环的脉冲之间的周期时间比在该定时 循环的脉冲之后电路回到初始状态的时间周期更长。定时循环中的脉冲数目可从零变化为最大数目，这对应于LED从零到最大强度的强度等级。所述负载可包括加热元件。定时循环中的脉冲数目可从零变化为最大数目，这对应于加热元件从零到最大热输出的热输出水平。所述电路还可包括处理装置，以产生向电流开关提供的电流开关控制信号，并且为定时循环内的每个脉冲的开始和结束计时。所述电路还可包括连接至所述负载的第二电流开关。所述电路还可包括分流电阻器，其连接至第一或第二电流开关和第一或第二电位。所述电路还可包括旁路二极管，其连接至第一或第二电流开关与第一或第二电位。应理解，上述实施方案和方面可以任何实际组合来组合或布置。本公开的实施方案的其它特征将通过本文中的描述、附图和权利要求而显然易见。附图说明本公开的各方面可在连同附图来阅读时通过以下描述而更充分地理解，这些方面在实质上应被视为示例性的，而非限制性的。附图未必按比例绘制，相反地重点放在本公开的原理上。在附图中:图1A示出了根据本公开的示例性实施方案的简化电路示意图，其示出了使用电子开关来控制通过通用电负载的电流的方法；图1B示出了根据本公开的示例性实施方案的简化电路示意图，其示出了使用电子开关来控制通过所述负载的电流的方法；图2包括根据本公开的示例性实施方案的定时图的集合，其示出了用于FFFD控制技术中的脉冲的基本定时方案；图3包括定时图的集合，其示出了根据本公开的FFFD脉冲串技术的实施方案与先前的PWM脉冲方法之间的区别；图4包括示出了先前的PWM方法的不准确性的波形的集合；图5包括根据本公开的示例性实施方案的波形的集合，其示出了 FFFD技术的实施方案的准确性；图6包括对比相同脉冲的实际电流与理想电流的波形的集合；图7包括根据本公开的示例性实施方案的波形的集合，其示出了 FFFD脉冲为何向每个脉冲提供一致的电流；图8包括根据本公开的示例性实施方案的波形的集合，其示出了计算机或处理器所产生的G FFFD脉冲的定时信号；图9示出了根据本公开的示例性实施方案的处理器系统的电路图，所述处理器系统被构造成产生FFFD功率控制技术的G脉冲；图10示出了根据本公开的示例性实施方案的通过处理器系统来产生G FFFD脉冲的流程图；并且图11示出了根据本公开的示例性实施方案的用于产生FFFD脉冲的模拟电路的电路不意图。 虽然附图中描述了某些实施方案，但本领域的技术人员将理解到，所描述的实施方案为示例性的，并且可在本公开的范围内设想和实施那些所示的变化以及本文所述的其它实施方案。因此，附图和详细描述在实质上应被视为示例性的，而非限制性的。具体实施例方式在以下详细描述中，描述了许多具体细节，以充分理解本公开的各方面和实施方案。然而，对本领域的普通技术人员显而易见的是，本公开的各方面和实施方案可在无需这些具体细节中的某些细节的情况下实施。在其它情况下，为了便于理解，未详细示出所熟知的结构和技术。应当理解，本公开的上述概述和以下详细描述均为示例性和解释性的，而不旨在限制本公开的范围。此外，关于本文中使用的术语，除非特别说明，否则对单数形式的元件的引用，并不旨在意指“一个且只有一个”，而是“一个或多个”。术语“一些”是指一个或多个。下划线和/或斜体标题和副标题的使用仅为了方便起见，而不限制本公开，并且并非是指与本公开的说明的解释相关。本公开的实施方案涉及通过施加具有固定频率和固定持续时间(FFFD)的控制脉冲来向电(包括电子)负载输送或施加功率的控制技术。所述负载可为任何类型的直流负载，但对于不同应用而言，可能需要电路中发生某些变化。此类FFFD技术可提供比先前技术(著名的PWM和VF技术)更精确的功率输送。这种精确的功率输送在许多应用中是有利的，通常是在电负载中，尤其是在电动机、电灯和电热元件中。这种精确功率输送可特别适用于精细作业，例如在假肢、机器人、遥控机械臂(如航天飞机上)以及机动化医疗或手术设备的控制移动中，其中细微的触碰和精确度是至关本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：B·D·雅尔布特，B·王，
申请(专利权)人：LSI工业公司，
类型：
国别省市：
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