專(zhuān)利名稱(chēng)：用于電壓調(diào)整的電壓控制電流源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的實(shí)施例通常涉及電壓控制電流源/壓控電流源，特別涉及用于電壓調(diào)整的電壓控制電流源。
背景技術(shù)：
用于之前航天器設(shè)計(jì)中的基本總線穩(wěn)定方法可包含具有三個(gè)基本單元的系統(tǒng)，其中三個(gè)基本單元中的每一個(gè)使用交錯(cuò)的設(shè)置點(diǎn)(set-points)被單獨(dú)穩(wěn)定。交錯(cuò)的設(shè)置點(diǎn)可隨著中心放大器在全操作范圍內(nèi)的變化而從一種模式轉(zhuǎn)換到另一種模式。當(dāng)經(jīng)受連續(xù)負(fù)載瞬變(load transient)時(shí),操作模式之間的間隙可導(dǎo)致總線瞬變,其能在總線上產(chǎn)生大的低頻波動(dòng)。隨著中心放大器從一種模式到另一種模式的控制轉(zhuǎn)換，總線阻抗可能非很高。并且在一些情況下，存在持續(xù)在總線上的限幅振蕩，直至電流源例如太陽(yáng)能電池板的容量增加或負(fù)載改變。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明公開(kāi)了提供用于總線調(diào)整的電壓控制電流源的系統(tǒng)和方法。根據(jù)脈沖寬度調(diào)制(PWM)工作周期，使用同步開(kāi)關(guān)控制從電流源傳遞至電氣總線的總線電流。此外，PWM工作周期被控制成與基于電氣總線的電壓與參考電壓的比較的誤差信號(hào)成比例。電壓控制電流源提供總線調(diào)整器系統(tǒng)，其相對(duì)于先前設(shè)計(jì)更容易地穩(wěn)定并且更迅速地響應(yīng)負(fù)載瞬變，同時(shí)阻止了各種操作模式之間的可辨別變化的出現(xiàn)。在一個(gè)實(shí)施例中，感應(yīng)器可操作以耦合到電流源。此外，根據(jù)第一脈沖寬度調(diào)制(PWM)工作周期，同步開(kāi)關(guān)耦合到感應(yīng)器并且可操作以耦合感應(yīng)器到電氣總線，從而傳遞總線電流至電氣總線。此外，PWM控制器耦合到同步開(kāi)關(guān)并且可操作以控制第一 PWM工作周期，以便總線電流與來(lái)自電流源的源電流和第一 PWM工作周期成比例。在另一個(gè)實(shí)施例中，用于電壓控制電流源總線調(diào)整的方法根據(jù)第一 PWM工作周期使用同步開(kāi)關(guān)控制從電流源傳遞至電氣總線的總線電流。該方法進(jìn)一步控制第一 PWM工作周期與基于電氣總線和參考電壓的比較的誤差信號(hào)成比例。在又一個(gè)實(shí)施例中，用于操作電壓控制電流源總線調(diào)整器的方法接收充電電流，且根據(jù)第二 PWM工作周期使用耦合到傳感器和接地端的接地側(cè)開(kāi)關(guān)控制通過(guò)感應(yīng)器的充電電流流動(dòng)/流量(flow)。該方法進(jìn)一步根據(jù)與反饋控制信號(hào)成比例的第一 PWM工作周期使用耦合到感應(yīng)器和接地側(cè)開(kāi)關(guān)的同步開(kāi)關(guān)控制來(lái)自感應(yīng)器的感應(yīng)器電流流動(dòng)。該發(fā)明內(nèi)容用于以簡(jiǎn)單形式介紹選擇的概念，其在下文的具體實(shí)施方式
中被進(jìn)一步說(shuō)明。該發(fā)明內(nèi)容不意欲確定權(quán)利要求保護(hù)主題的關(guān)鍵特征或本質(zhì)特征，也不意欲被用作確定權(quán)利要求保護(hù)主題的范圍的輔助。


結(jié)合以下附圖及參考詳細(xì)說(shuō)明和權(quán)利要求，可得出對(duì)本發(fā)明實(shí)施例的更完整的理解，其中相似的參考數(shù)字指代貫穿附圖的相似元件。附圖用于幫助對(duì)本發(fā)明的理解，而不限制本發(fā)明的寬度、范圍、比例或適用性。制圖并不必需按規(guī)定比例。圖1是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的示范性電壓控制電流源總線調(diào)整器的圖解。圖2是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的示范性電壓控制電流源總線調(diào)整系統(tǒng)的圖解。圖3是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的示范性流程圖，其示出電壓控制電流源總線調(diào)整過(guò)程。圖4是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的示范性流程圖，其示出電壓控制電流源總線調(diào)整器操作過(guò)程。
具體實(shí)施例方式以下的詳細(xì)說(shuō)明實(shí)際上是示范性的，且不意欲限制本發(fā)明或本申請(qǐng)和本發(fā)明實(shí)施例的使用。特定裝置、技術(shù)和應(yīng)用的描述僅提供作為示例。在此描述的對(duì)示例的修改對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)是顯而易見(jiàn)的，且在此定義的普遍原則可應(yīng)用于其它示例和應(yīng)用，而不偏離本發(fā)明的精神和范圍。本發(fā)明應(yīng)符合與權(quán)利要求一致的范圍，且不限于在此說(shuō)明和示出的示例。在此按照功能性和/或邏輯塊組件和各種處理步驟說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施例。應(yīng)當(dāng)理解，這樣的塊組件可由被配置以執(zhí)行指定功能的任意數(shù)目的硬件、軟件和/或固件組件來(lái)實(shí)現(xiàn)。為了簡(jiǎn)潔，涉及電路設(shè)計(jì)的常規(guī)技術(shù)和組件、控制系統(tǒng)分析技術(shù)以及系統(tǒng)的其它功能方面(和系統(tǒng)各操作組件)不在此作詳細(xì)描述。此外，本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，可結(jié)合各種硬件和軟件實(shí)踐本發(fā)明的實(shí)施例，且在此說(shuō)明的實(shí)施例僅為本發(fā)明的示例性實(shí)施例。本發(fā)明實(shí)施例在實(shí)際非限制應(yīng)用的情況下進(jìn)行說(shuō)明，即載人和無(wú)人航天器電氣總線的電壓調(diào)整。然而，本發(fā)明的實(shí)施例不被限制于這類(lèi)太空航天器的應(yīng)用，且在此說(shuō)明的技術(shù)也可應(yīng)用于其它應(yīng)用。例如但非限制地，這些實(shí)施例可應(yīng)用于載人和無(wú)人航天器、船舶、汽車(chē)、建筑物、火車(chē)、潛艇、各種電壓變換應(yīng)用和電路等等。在閱讀該說(shuō)明書(shū)后對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)顯而易見(jiàn)的是，以下為本發(fā)明的示例和實(shí)施例，且不限于根據(jù)這些實(shí)例操作?？稍诓黄x本發(fā)明示范實(shí)施例的范圍的情況下使用其它實(shí)施例并且可做結(jié)構(gòu)改變。先前幾代的太陽(yáng)能電池板調(diào)整器使用本地反饋回路，其用于每個(gè)太陽(yáng)能電池板調(diào)整器并且對(duì)于每個(gè)太陽(yáng)能電池板調(diào)整器中的變換器/整流器具有稍微不同的設(shè)置點(diǎn)。由于本地反饋回路具有電壓反饋并且總線通常為大電容器同時(shí)功率級(jí)具有感應(yīng)器，所以本地反饋回路通常是包含二階傳遞函數(shù)的二階系統(tǒng)。當(dāng)集成誤差放大器加入二階系統(tǒng)時(shí)，難以在不犧牲帶寬的情況下獲得大穩(wěn)定裕度(margin)。此外，變換器可以以連續(xù)或不連續(xù)傳導(dǎo)模式操作。這增加了本地反饋回路的復(fù)雜度，因?yàn)樵诓贿B續(xù)模式中二階傳遞函數(shù)表示一階低帶寬系統(tǒng)，而在連續(xù)傳導(dǎo)中，二階傳遞函數(shù)表示二階系統(tǒng)。通常，該組合導(dǎo)致在設(shè)計(jì)中至多能實(shí)現(xiàn)大約IkHz的帶寬和大約IOOkHz的開(kāi)關(guān)頻率/轉(zhuǎn)換頻率。根據(jù)本發(fā)明的各種實(shí)施例用于設(shè)計(jì)調(diào)整器的新方法包含反饋端口，該反饋端口控制從電流源傳遞至電氣總線的電流，以便總線電流與誤差信號(hào)(電壓誤差信號(hào))線性成比例。饋進(jìn)給電氣總線電容的該電流源通常為由一階傳遞函數(shù)表示的一階系統(tǒng)。當(dāng)集成誤差放大器加入一階傳遞函數(shù)時(shí)，單零點(diǎn)(simple zero)被加入到放大器傳遞函數(shù)的分子(numerator)中使該一階系統(tǒng)穩(wěn)定。該新方法的一些優(yōu)勢(shì)如下(1)調(diào)整器的傳遞函數(shù)是電壓控制電流源，而不是電壓控制電壓源。這意味著調(diào)整器(例如本地太陽(yáng)能電池板調(diào)整器)的傳遞函數(shù)的階數(shù)被從二階傳遞函數(shù)減小為一階傳遞函數(shù)。因此，更容易地穩(wěn)定電氣總線(例如航天器功率總線)的控制回路。此外，當(dāng)中心放大器在各種操作模式中轉(zhuǎn)換時(shí)，若在放電期間用于調(diào)整電氣總線的雙向變換器(BDC)的傳遞函數(shù)也具有相同的電壓至電流傳遞函數(shù)，則沒(méi)有可辨的變化發(fā)生。(2)由于調(diào)整器僅在連續(xù)傳導(dǎo)模式中操作，調(diào)整器的傳遞函數(shù)不隨著負(fù)載電流而改變。因此使用本發(fā)明的實(shí)施例可以更容易地研制開(kāi)發(fā)帶寬大約為3kHz的誤差放大器，從而瞬變響應(yīng)將更迅速且穩(wěn)定裕度將被改進(jìn)。(3)模塊固有地共享電流。這在PWM控制器(例如100kHz PWM模塊)與由中心放大器控制的低頻率功率開(kāi)關(guān)組合時(shí)是一種必要特征。對(duì)于此處描述的實(shí)施例，有可能了解何時(shí)轉(zhuǎn)換功率模塊(例如一組電流源)并且隨后以正確的數(shù)量重設(shè)至PWM控制器的誤差信號(hào)，從而調(diào)節(jié)可能由低頻率功率開(kāi)關(guān)引入至電氣總線的功率電流瞬態(tài)。本發(fā)明的實(shí)施例提供總線調(diào)整系統(tǒng)，其中可以以這樣的方式設(shè)計(jì)各種變換器，SP總線調(diào)整器系統(tǒng)的基本控制傳遞函數(shù)為電壓控制電流源。例如但非限制地，可能考慮到的至少三種不同總線調(diào)整模式為A)在過(guò)電流被分流到接地端的情況下由太陽(yáng)能電池板或其它功率源進(jìn)行操作；B)在過(guò)電流被分流到電池或其它負(fù)載的情況下由太陽(yáng)能電池板或其它功率源進(jìn)行操作；C)在太陽(yáng)能電池板或其它功率源電流不足以支持負(fù)載電流的情況下由電池或其它負(fù)載進(jìn)行操作。若根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例設(shè)計(jì)控制電路以使得控制電路的基本傳遞函數(shù)包含電壓-電流變換器且總線阻抗主要為電容性的，則可設(shè)計(jì)出在負(fù)載(例如航天器負(fù)載)從上述每一個(gè)總線調(diào)整模式轉(zhuǎn)換時(shí)穩(wěn)定且性能良好的反饋系統(tǒng)。特別地，本發(fā)明的實(shí)施例提供針對(duì)過(guò)電流被分流到接地端的上述總線調(diào)整模式情況(A)的源自太陽(yáng)能電池板調(diào)整器或其它功率源的電壓-電流傳遞函數(shù)。本發(fā)明的實(shí)施例包含新型PWM控制器設(shè)計(jì),其大體上穩(wěn)定且快速響應(yīng)負(fù)載瞬變。這些實(shí)施例也適應(yīng)中心放大器方法，其中誤差放大器輸出與一系列電壓閾值進(jìn)行比較，以便功率轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)可導(dǎo)通/接通以提供額外電流至電氣總線。快速調(diào)節(jié)至PWM開(kāi)關(guān)/控制器的誤差信號(hào)，以便通過(guò)功率開(kāi)關(guān)連接到電氣總線的一系列功率源與通過(guò)PWM控制開(kāi)關(guān)傳遞至電氣總線的電流的總和大體上等于負(fù)載電流。圖I是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的示范性電壓控制電流源總線調(diào)整系統(tǒng)100 (系統(tǒng)100)的圖解。系統(tǒng)100包含升壓變換器102、PWM控制器116、電流源104 (包含電流ISP)、源端電容/源側(cè)電容128和電氣總線106。升壓變換器102包含感應(yīng)器110、同步開(kāi)關(guān)112 (高端同步整流器/FET)和接地側(cè)開(kāi)關(guān)114(低端FET)。升壓變換器112可用于調(diào)整例如但不限于航天器功率總線、升壓側(cè)電容器、衛(wèi)星功率總線、船舶電氣總線、汽車(chē)電氣總線、電力網(wǎng)電氣總線/功率網(wǎng)電氣總線、電池總線等等。升壓變換器102可耦合到電流源104。此外，升壓變換器102可耦合到電氣總線106并且將電氣總線106上的電壓升高至高于電流源104上的電壓。如以下在圖2討論背景下更詳細(xì)解釋的，接地側(cè)開(kāi)關(guān)114耦合到感應(yīng)器110，并且根據(jù)PWM控制器116控制的PWM工作周期耦合感應(yīng)器110至接地端108。接地側(cè)開(kāi)關(guān)114可包含例如但不限于場(chǎng)效應(yīng)晶體管(FET)、強(qiáng)制換流同步整流器等等。當(dāng)接地側(cè)開(kāi)關(guān)114導(dǎo)通時(shí)，電流DX ISP通過(guò)感應(yīng)器110流向接地端108。如以下在圖2討論背景下更詳細(xì)解釋的，同步開(kāi)關(guān)112耦合到感應(yīng)器110，并且根據(jù)PWM工作周期耦合感應(yīng)器110至電氣總線106，從而傳遞總線電流至電氣總線106。同步開(kāi)關(guān)112可包含例如但不限于同步整流器開(kāi)關(guān)、雙向同步整流器開(kāi)關(guān)、強(qiáng)制換流同步整流器、場(chǎng)效應(yīng)晶體管(FET)等等。當(dāng)同步開(kāi)關(guān)112導(dǎo)通時(shí)，電流(I-D) X ISP流向電氣總線106。PWM控制器116被耦合到同步開(kāi)關(guān)112，并且控制PWM工作周期以便總線電流與來(lái)自電流源104的源電流和PWM工作周期成比例。以該方式，PWM控制器116生成第一 PWM工作周期信號(hào)122 (PWM’ )從而驅(qū)動(dòng)同步開(kāi)關(guān)112，并且生成第二 PWM工作周期信號(hào)124 (PWM)從而驅(qū)動(dòng)接地側(cè)開(kāi)關(guān)114。第一 PWM工作周期信號(hào)122 (PWM’ )包含第一 PWM工作周期，且 第二 PWM工作周期信號(hào)124(PWM)包含第二 PWM工作周期。在圖I所示的實(shí)施例中，第二PWM工作周期是第一 PWM工作周期的逆相(reverse)，且第一 PWM工作周期是第二 PWM工作周期的逆相。當(dāng)PWM控制器116以工作周期D運(yùn)行時(shí)，通常，電流DX ISP通過(guò)接地側(cè)開(kāi)關(guān)114被分流到接地端108且電流(I-D) X ISP被傳遞到電氣總線106。在下面圖2討論背景下更詳細(xì)地解釋了 PWM控制器116。源端電容器128耦合到感應(yīng)器110，并且可包含例如但不限于脈動(dòng)電容器、可操作以減少電流源104上的波動(dòng)/脈動(dòng)的電容器等等。通常，源端電容128可置于電流源104 (例如太陽(yáng)能電池陣列)的兩側(cè)以減少電流源104上的波動(dòng)電壓。然而，源端電容128和升壓變換器102中的感應(yīng)器110可形成LC濾波器，若LC濾波器不被阻尼，其在低頻負(fù)載瞬變發(fā)生時(shí)易于形成環(huán)路。各種實(shí)施例可用于阻尼LC濾波器。例如，在一個(gè)實(shí)施例中，LC濾波器是過(guò)阻尼的且因此不形成環(huán)路。然而，過(guò)阻尼LC濾波器的阻尼電容將是相當(dāng)大的，因?yàn)樽枘犭娙荼仨毷歉哳l旁路電容的大約3倍，并且對(duì)于全總線電壓來(lái)說(shuō)阻尼電容必須是額定的。在另一個(gè)實(shí)施例中，電流模式控制被用于使用峰值電流反饋回路(例如使用峰值電流反饋信號(hào)222 (lpk FB)，如圖2討論背景下更詳細(xì)討論的)來(lái)阻尼LC濾波器。又一個(gè)實(shí)施例包含使用與源端電容128并聯(lián)耦合的RC電路來(lái)阻尼LC濾波器，如圖2討論背景下更詳細(xì)討論的。電流源104可包含功率源，例如但不限于電池(battery)、太陽(yáng)能電池陣、燃料電池、衛(wèi)星和航天器及航空器功率源、船載發(fā)電機(jī)、火車(chē)功率源、潛艇功率源、太陽(yáng)能和引擎致動(dòng)長(zhǎng)效航空器以及航天器(載人的和無(wú)人的)功率源、來(lái)自反應(yīng)堆的過(guò)熱熱電偶(super-heated thermal couple)等等。電氣總線106可包含例如但不限于升壓側(cè)電容器、衛(wèi)星功率總線、船舶電氣總線、汽車(chē)電汽總線、電力網(wǎng)電氣總線、電池總線等等。電氣總線106也可包含額外輸出電容器126或LC濾波器(未示出)從而減小開(kāi)關(guān)頻率波動(dòng)至可接受水平。圖2是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的示范性電壓控制電流源總線調(diào)整系統(tǒng)200 (系統(tǒng)200)的圖解。系統(tǒng)200包含升壓變換器102 (圖I)和反饋控制回路224。反饋控制回路224包含電壓反饋放大器202、PWM控制器116 (圖I)和內(nèi)部反饋回路212。升壓變換器102阻尼和/或穩(wěn)定可能由升壓變換器102的感應(yīng)器110 (圖I)和源端電容128形成的LC濾波器。升壓轉(zhuǎn)換器102可包含峰值電流反饋信號(hào)222 (lpk FB)。
電壓反饋放大器202對(duì)電氣總線106的電壓進(jìn)行采樣，從而基于電氣總線106的電壓生成電壓反饋信號(hào)204。包含參考電壓的工作周期反饋信號(hào)208被差分電路206從電壓反饋信號(hào)204中減去，從而提供誤差信號(hào)210(圖I中ERR)。 PWM控制器116接收峰值電流反饋信號(hào)222 (來(lái)自升壓變換器102)和上述誤差信號(hào)210(圖I中ERR)。然后PWM控制器116生成反饋控制信號(hào)214，該反饋控制信號(hào)包含第一 PWM工作周期信號(hào)122 (圖I)和第二 PWM工作周期信號(hào)124 (圖I)。反饋控制信號(hào)214控制升壓變換器102，進(jìn)而控制傳遞至電氣總線106(圖I)的總線電流。因此，反饋控制信號(hào)214的PWM工作周期與峰值電流反饋信號(hào)222成比例，且傳遞至電氣總線106的總線電流與誤差信號(hào)210(電壓誤差信號(hào)/ERR)成比例。如上所述，誤差信號(hào)210(ERR)基于包含電氣總線106的電壓的電壓反饋信號(hào)204與包含參考電壓的工作周期反饋信號(hào)208的比較。在一個(gè)實(shí)施例中，PWM控制器116可生成模擬反饋控制信號(hào)(未不出)且PWM調(diào)制模擬反饋控制信號(hào)從而生成與模擬反饋控制信號(hào)成比例的反饋控制信號(hào)214。內(nèi)部反饋回路212包含斬波器/限幅器216和低通濾波器220。內(nèi)部反饋回路212對(duì)反饋控制信號(hào)214的PWM工作周期(例如第一 PWM工作周期信號(hào)122和/或第二 PWM工作周期信號(hào)124)取平均。限幅器216接收反饋控制信號(hào)214并產(chǎn)生平均上與反饋控制信號(hào)214的PWM工作周期成比例的波形(例如，a0到5V峰值矩形波形)，且生成限幅信號(hào)218。低通濾波器220接收限幅信號(hào)218，且生成與反饋控制信號(hào)214的工作周期成比例的工作周期反饋信號(hào)208 (D FB)。低通濾波器220運(yùn)行從而對(duì)反饋控制信號(hào)214取平均，因此工作周期反饋信號(hào)208包含基于反饋控制信號(hào)214的PWM工作周期的平均電壓的參考電壓。若電流源104包含恒定電流源(例如太陽(yáng)能電池板)，則反饋控制回路224可傳遞與(I-D)成比例的電流到電氣總線106。反饋控制回路224的增益與電流源104電流的幅值成比例變化。因此，電壓控制電流源總線調(diào)整系統(tǒng)200用作電壓控制電流源。電壓控制電流源總線調(diào)整系統(tǒng)200 (PWM誤差放大器)強(qiáng)制誤差信號(hào)210 (即電壓反饋信號(hào)204減去工作周期反饋信號(hào)208)為大約0V。因?yàn)?I-D)與傳遞到電氣總線106的電流成比例，所以誤差信號(hào)210與傳遞到電氣總線106的電流成比例。用于穩(wěn)定LC濾波器的反饋控制回路224不必是電流模式控制。用于穩(wěn)定LC濾波器的其它方法可包含例如但不限于輸入電容器電流的AC電流反饋、集成感應(yīng)器電壓、直接感應(yīng)器電流測(cè)量等等。在一個(gè)實(shí)施例中，使用與源端電容128并聯(lián)耦合的RC電路(未示出)來(lái)阻尼LC濾波器。通常，RC電路的阻尼電容必須比源端電容128 (LC濾波器電容)大得多，以便LC濾波器加上RC電路的共振頻率具有相當(dāng)?shù)偷念l率。因此，通常必須選擇與阻尼電容器串聯(lián)的RC電路的電阻器從而以該相當(dāng)?shù)偷念l率阻尼LC濾波器。圖3為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的示范性流程圖的圖示，其示出電壓控制電流源總線調(diào)整過(guò)程300。結(jié)合過(guò)程300執(zhí)行的各種任務(wù)可通過(guò)軟件、硬件、固件或其任意組合機(jī)械地執(zhí)行。應(yīng)當(dāng)理解，過(guò)程300可包括任意數(shù)目的附加或可選任務(wù)，圖3示出的任務(wù)不需按示出的順序執(zhí)行，并且過(guò)程300可包括在更全面的程序或具有未在此描述的附加功能的過(guò)程中。為了說(shuō)明性的目的，下面對(duì)過(guò)程300的描述可參考上述結(jié)合圖1-2提及的元件。在實(shí)際的實(shí)施例中，過(guò)程300的一些部分可由系統(tǒng)100-200的不同元件執(zhí)行，諸如升壓變換器102、電流源104、電氣總線106、電壓反饋放大器202、PWM控制器116、限幅器216、低通濾波器220等。過(guò)程300可具有類(lèi)似于圖1-2中所示實(shí)施例的功能、材料和結(jié)構(gòu)。因此，共同特征、功能和元件不在此贅述。過(guò)程300可開(kāi)始于在耦合到感應(yīng)器110和接地端108的接地側(cè)開(kāi)關(guān)114接收充電電流(DXISP，如圖I所示)(任務(wù)302)。過(guò)程300可繼續(xù)根據(jù)第二 PWM工作周期信號(hào)124使用接地側(cè)開(kāi)關(guān)114控制充電電流(DXISP，如圖I所示)(任務(wù)304)。第二 PWM工作周期信號(hào)124包含用作為感應(yīng)器110充電的充電PWM工作周期的第二 PWM工作周期。過(guò)程300可繼續(xù)使用充電電流(DXISP，圖I)為感應(yīng)器110充電(任務(wù)306)。過(guò)程300可繼續(xù)根據(jù)第一 PWM工作周期信號(hào)122使用同步開(kāi)關(guān)112控制從電流源104傳遞至電氣總線106的總線電流((I-D) X ISP, 0 I)(任務(wù)308)。如上所述，第一 PWM工作周期信號(hào)122包含第一 PWM工作周期。過(guò)程300可繼續(xù)控制PWM工作周期與基于電氣總線106的電壓和包含參考電壓的工作周期反饋信號(hào)208的比較的誤差信號(hào)210成比例(任務(wù)310)。過(guò)程300可繼續(xù)使用總線電流((I-D) X ISP,圖I)對(duì)電氣總線106進(jìn)行電壓調(diào)整(任務(wù)312)。圖4是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的示范性流程圖的圖示，其示出電壓控制電流源總線調(diào)整器操作過(guò)程400。結(jié)合過(guò)程400執(zhí)行的各種任務(wù)可通過(guò)軟件、硬件、固件或其任意組合機(jī)械地執(zhí)行。應(yīng)當(dāng)理解，過(guò)程400可包括任意數(shù)目的附加或可選任務(wù)，圖4示出的任務(wù)不需按示出的順序執(zhí)行，并且過(guò)程400可包括在更全面的程序或具有未在此描述的附加功能的過(guò)程中。為了說(shuō)明性的目的，下面對(duì)過(guò)程400的描述可參考上面結(jié)合圖1-2提到的元件。在實(shí)際的實(shí)施例中，過(guò)程400的一些部分可由系統(tǒng)100-200中不同的元件執(zhí)行，諸如升壓變換器102、電流源104、電氣總線106、電壓反饋放大器202、PWM控制器116、限幅器216、低通濾波器220等。過(guò)程400可具有類(lèi)似于圖1-2中所示實(shí)施例的功能、材料和結(jié)構(gòu)。因此，共同特征、功能和元件不在此贅述。過(guò)程400可開(kāi)始于接收充電電流(DX ISP，圖I)(任務(wù)402)。過(guò)程400可繼續(xù)使用耦合到感應(yīng)器110和接地端108的接地側(cè)開(kāi)關(guān)114根據(jù)第二PWM工作周期信號(hào)124控制通過(guò)感應(yīng)器110的充電電流流動(dòng)(DXISP，圖I)(任務(wù)404)。如上所述，第二 PWM工作周期信號(hào)124包含作為用于為感應(yīng)器110充電的充電PWM工作周期的第二 PWM工作周期。過(guò)程400可繼續(xù)使用同步開(kāi)關(guān)例如耦合到感應(yīng)器110和接地側(cè)開(kāi)關(guān)114的同步開(kāi)關(guān)112根據(jù)第一 PWM工作周期信號(hào)122控制從感應(yīng)器110至電氣總線106的感應(yīng)器電流流動(dòng)((I-D) X ISP,圖I)(任務(wù)406)。如上所述，第一 PWM工作周期信號(hào)122包含與反饋控制信號(hào)214成比例的第一 PWM工作周期，且反饋控制信號(hào)214的PWM工作周期與峰值電流反饋信號(hào)222成比例。
過(guò)程400可繼續(xù)耦合電氣總線106到同步開(kāi)關(guān)112 (任務(wù)408)。進(jìn)入電氣總線106的總線電流與基于電氣總線106的電壓反饋信號(hào)204和包含參考電壓的工作周期反饋信號(hào)208的比較(例如通過(guò)差分電路206實(shí)現(xiàn))的誤差信號(hào)210成比例。過(guò)程400可繼續(xù)使用反饋控制回路224來(lái)阻尼包含感應(yīng)器110和源端電容128的LC濾波器(任務(wù)410)。
可替換地，過(guò)程400可繼續(xù)使用與源端電容128并聯(lián)耦合的RC電路來(lái)阻尼LC濾波器(任務(wù)412)。以該方法，本發(fā)明實(shí)施例提供在過(guò)電流被分流到接地段的情況下來(lái)自功率源調(diào)整器的電壓-電流傳遞函數(shù)。以該方式，電壓控制電流源提供總線調(diào)整系統(tǒng)，其相比之前設(shè)計(jì)更容易穩(wěn)定且更迅速地響應(yīng)負(fù)載瞬變，同時(shí)當(dāng)使用一組電流源時(shí)阻止了各種操作模式之間可辨別的變化的出現(xiàn)。以上描述提到“被連接的”或“耦合到”一起的元件或結(jié)點(diǎn)或部件。如這里所用，除非另有明確規(guī)定，“被連接的”表示一個(gè)元件/結(jié)點(diǎn)/部件直接結(jié)合到(或直接與其通信)另一個(gè)元件/結(jié)點(diǎn)/部件，而不必機(jī)械性地連接。同樣地，除非另外明確指出，“耦合到”表示一個(gè)元件/結(jié)點(diǎn)/部件直接或間接結(jié)合到(或直接或間接與其通信)另一個(gè)元件/結(jié)點(diǎn)/部件，而不必機(jī)械性地耦合。因此，雖然圖1-2描述了元件的示例性布置，但額外的居間元件、器件、部件、或組件可出現(xiàn)在本公開(kāi)的實(shí)施例中。在本文件中使用的術(shù)語(yǔ)和短語(yǔ)，以及其變體，除非另有明確指出，應(yīng)理解為開(kāi)放式的而非限制性的。如前述的示例術(shù)語(yǔ)“包括”應(yīng)理解為“包括，但不限于”等等；術(shù)語(yǔ)“示例”用于提供討論項(xiàng)的示范實(shí)例，而不是詳盡的或限制性列舉；以及形容詞如“常規(guī)的”、“傳統(tǒng)的”、“正常的”、“標(biāo)準(zhǔn)的”、“已知的”和類(lèi)似意義術(shù)語(yǔ)不應(yīng)理解將所述項(xiàng)限制于給定的時(shí)間周期或限制于給定時(shí)間內(nèi)可得到的項(xiàng)，而應(yīng)理解為包括在現(xiàn)在及將來(lái)的任何時(shí)間可得到或已知的常規(guī)的、傳統(tǒng)的、正常的、或標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)。同樣的，由連詞“和”連接的一組項(xiàng)不應(yīng)理解為要求這些項(xiàng)中每個(gè)和每一項(xiàng)存在于分組中，而是理解為“和/或”，除非另外明確指出。類(lèi)似地，由連詞“或”連接的一組項(xiàng)不應(yīng)理解在該組中互斥，而是理解為“和/或”，除非另外明確指出。此外，雖然本發(fā)明中項(xiàng)、元件或組件以單數(shù)形式描述或宣稱(chēng)，但復(fù)數(shù)形式也考慮在其范圍之內(nèi)，除非對(duì)單數(shù) 形式有明確指出的限制。增寬單詞或短語(yǔ)的使用如“一個(gè)或多個(gè)”、“至少”、“但不限于”或某些情形中的其他短語(yǔ)不能解讀為在無(wú)這類(lèi)增寬短語(yǔ)的情形中意欲或要求較窄情形。
權(quán)利要求
1.一種用于總線調(diào)整的電壓控制電流源，其包含 感應(yīng)器，其可操作以耦合到電流源；以及 同步開(kāi)關(guān)，其耦合到所述感應(yīng)器并且根據(jù)第一脈沖寬度調(diào)制即PWM工作周期可操作以耦合所述感應(yīng)器到電氣總線，從而傳遞總線電流至所述電氣總線；以及 PWM控制器，其耦合到所述同步開(kāi)關(guān)，且可操作以控制所述第一 PWM工作周期，以便所述總線電流與來(lái)自所述電流源的源電流和所述第一 PWM工作周期成比例。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的用于總線調(diào)整的電壓控制電流源，其中所述第一PWM工作周期與反饋控制信號(hào)成比例。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的用于總線調(diào)整的電壓控制電流源，其中所述總線電流與基于所述電氣總線的電壓和參考電壓的比較的誤差信號(hào)成比例；以及 所述參考電壓基于PWM工作周期的平均電壓。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的用于總線調(diào)整的電壓控制電流源，其中所述同步開(kāi)關(guān)是同步整流器開(kāi)關(guān)；以及 所述電氣總線包含選自由以下構(gòu)成的組的至少一個(gè)總線航天器功率總線、衛(wèi)星功率總線、船舶電氣總線、汽車(chē)電氣總線和電力網(wǎng)電氣總線。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的用于總線調(diào)整的電壓控制電流源，其進(jìn)一步包含接地側(cè)開(kāi)關(guān)，所述接地側(cè)開(kāi)關(guān)耦合到所述感應(yīng)器并且根據(jù)由所述PWM控制器控制的第二 PWM工作周期可操作以耦合所述感應(yīng)器到接地端。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的用于總線調(diào)整的電壓控制電流源，其進(jìn)一步包含耦合到所述感應(yīng)器的所述電流源；以及 其中所述電氣總線上的電壓高于所述電流源上的電壓。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的用于總線調(diào)整的電壓控制電流源，其中所述電流源包含選自由以下構(gòu)成的組的至少一個(gè)功率源太陽(yáng)能電池陣列、電池、燃料電池和發(fā)電機(jī)。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的用于總線調(diào)整的電壓控制電流源，其進(jìn)一步包含耦合到所述感應(yīng)器的電容器，其中所述電容器可操作以減小耦合到所述感應(yīng)器的所述電流源上的波動(dòng)。
9.一種用于電壓控制電流源總線調(diào)整的方法，所述方法包含 根據(jù)第一 PWM工作周期使用同步開(kāi)關(guān)控制從電流源傳遞至電氣總線的總線電流；以及 控制所述第一 PWM工作周期與基于所述電氣總線的電壓和參考電壓的比較的誤差信號(hào)成比例。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述方法，其中所述同步開(kāi)關(guān)包含同步整流器開(kāi)關(guān)。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述方法，其進(jìn)一步包含 在耦合到感應(yīng)器和接地端的接地側(cè)開(kāi)關(guān)處接收充電電流； 基于所述第一 PWM工作周期的逆相使用所述接地側(cè)開(kāi)關(guān)控制所述充電電流；以及 使用所述充電電流為所述感應(yīng)器充電。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述方法，其進(jìn)一步包含使用所述總線電流對(duì)所述電氣總線進(jìn)行電壓調(diào)整。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)一種提供用于總線調(diào)整的電壓控制電流源的系統(tǒng)和方法。根據(jù)PWM工作周期，使用同步開(kāi)關(guān)控制從電流源傳遞至電氣總線的總線電流。此外，PWM工作周期被控制成與基于電氣總線的電壓和參考電壓的比較的誤差信號(hào)成比例。
文檔編號(hào)G05F1/10GK102622022SQ20121002088
公開(kāi)日2012年8月1日 申請(qǐng)日期2012年1月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月30日
發(fā)明者R·M·馬蒂內(nèi)利 申請(qǐng)人:波音公司