專利名稱：控制可變輸出dc電源的最大輸出功率的方法及電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明公開涉及直流(DC)電源，尤其涉及可變輸出DC電源。
背景技術(shù)：
各種電子設(shè)備，僅舉幾個(gè)例子，例如蜂窩式電話、膝上型計(jì)算機(jī)以及個(gè)人數(shù)字助理等，都可以具有一個(gè)或多個(gè)可變輸出DC電源。可變輸出DC電源可以接受未穩(wěn)壓的輸入電壓，并提供一個(gè)可變的輸出DC電壓，以及向電子設(shè)備的負(fù)載輸出電流。該未穩(wěn)壓的輸入電壓可以是交流(AC)或者DC輸入電壓。
象其他的電源一樣，可變輸出DC電源能夠向負(fù)載提供最大輸出功率。在任何時(shí)候，實(shí)際輸出功率能夠表示成輸出電壓和輸出電流的乘積。因此，當(dāng)輸出電壓減小時(shí)，只要輸出電壓和輸出電流的乘積小于最大輸出功率，輸出電流就能增大。近似的，當(dāng)輸出電流減小時(shí)，只要輸出電壓和輸出電流的乘積小于最大輸出功率，輸出電壓就能增大。
但是，由于功率控制電路相對(duì)復(fù)雜并且昂貴，常規(guī)功率控制電路選擇一個(gè)固定的最大電流電平和一個(gè)固定的最大電壓電平，并將輸出電流限制在該固定最大電流電平，以及將輸出電壓限定在該固定最大電壓電平。由固定最大電壓電平乘以固定最大電流電平所得到的乘積可以等于最大輸出功率。雖然是一種簡(jiǎn)單的途徑，但是這種常規(guī)功率控制電路顯著地減小了可變輸出DC電源的安全工作范圍。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方案，提供一種方法，包括確定第一批超出用于可變輸出DC電源的輸出電壓電平的第一范圍的多個(gè)輸出電流電平，所述第一批多個(gè)輸出電流電平中的每一個(gè)等于所述可變輸出DC電源的最大輸出功率電平除以超出所述第一范圍的所述可變輸出DC電源的輸出電壓電平；
響應(yīng)于所述第一批多個(gè)輸出電流電平，建立第二批超出輸出電壓電平的所述第一范圍的多個(gè)輸出電流電平，第二批所述多個(gè)輸出電流電平隨著超出所述第一范圍的電壓電平增大而減??；監(jiān)測(cè)所述可變輸出DC電源的輸出電流；以及如果所述可變輸出DC電源的輸出電壓在所述第一范圍內(nèi)，并且如果在所述輸出電壓上的所述輸出電流大于或者等于與所述輸出電壓相關(guān)聯(lián)的所述第二批多個(gè)輸出電流電平之一，則將所述輸出電流驅(qū)至所述第二批多個(gè)輸出電流電平之一。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方案，提供用于控制可變輸出DC電源的功率控制電路，所述功率控制電路包括第一比較器，其用來(lái)將表示所述可變輸出DC電源的輸出電流電平的信號(hào)與一個(gè)閾值電平作比較，并響應(yīng)于所述比較結(jié)果而提供第一輸出信號(hào)；閾值輸入電路，其向所述第一比較器提供所述閾值電平，在可變輸出DC電源的輸出電壓小于或等于第一固定電壓電平之處，所述閾值電平是超出輸出電壓值的初始范圍的固定閾值電平，在所述輸出電壓大于所述第一固定電壓電平之處，所述閾值電平是超出輸出電壓值的第一范圍的可變閾值電平；以及功率限制控制電路，其響應(yīng)于來(lái)自所述第一比較器的所述第一輸出信號(hào)，向所述可變輸出DC電源提供一個(gè)控制信號(hào)。
根據(jù)本發(fā)明的再一個(gè)方案，提供一種電子設(shè)備，包括可變輸出DC電源，用以向所述電子設(shè)備的負(fù)載供電；以及功率控制電路，用以向所述可變輸出DC電源提供控制信號(hào)，所述可變輸出DC電源響應(yīng)于所述控制信號(hào)以調(diào)節(jié)所述DC電源的輸出功率電平，所述功率控制電路包括第一比較器，其用來(lái)將表示所述可變輸出DC電源的輸出電流電平的信號(hào)與一個(gè)閾值電平作比較，并響應(yīng)于所述比較結(jié)果而提供第一輸出信號(hào)；閾值輸入電路，其向所述第一比較器提供所述閾值電平，其中如果可變輸出DC電源的輸出電壓小于或等于第一固定電壓電平，則所述閾值電平是固定閾值電平，而如果所述輸出電壓大于所述第一固定電壓電平，則所述閾值電平是可變閾值電平；以及功率限制控制電路，其響應(yīng)于來(lái)自所述第一比較器的所述第一輸出信號(hào)，向所述可變輸出DC電源提供一個(gè)控制信號(hào)。


隨著下列詳細(xì)描述的進(jìn)行以及參考附圖，所要求的主題的實(shí)施例的特征和優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得顯而易見(jiàn)，其中相同的附圖標(biāo)記表示相同的部分，并且在其中圖1是具有可變輸出DC電源的電子設(shè)備的結(jié)構(gòu)圖；圖2是圖1的可變輸出DC電源的輸出電流對(duì)于輸出電壓的曲線圖；圖3是圖1的功率控制電路的實(shí)施例的示圖；圖4是圖3的閾值輸入電路的一個(gè)實(shí)施例的電路圖；以及圖5是圖解說(shuō)明根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的會(huì)被執(zhí)行的操作的流程圖。
雖然作為示例性的實(shí)施例，將會(huì)參照附圖進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明，但是，由此的許多選擇、變形和變化對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員會(huì)變得顯而易見(jiàn)。因此，本文企圖將所要求的主題看得更寬。
具體實(shí)施例方式
圖1示出了具有可變輸出DC電源(VOPS)102的電子設(shè)備100，該可變輸出DC電源102從電源110接受輸入功率，并向負(fù)載108提供功率。電子設(shè)備100可以是多種電子設(shè)備中的任一種，包括但不限于，服務(wù)器計(jì)算機(jī)、臺(tái)式計(jì)算機(jī)、膝上型計(jì)算機(jī)、蜂窩式電話、個(gè)人數(shù)字助理、數(shù)碼照相機(jī)等等。電源110可以是多種電源中的任一種，其能夠向可變輸出DC電源102提供AC或DC輸入電壓。在一個(gè)實(shí)施例中，電源110可以包括可充電電池，例如鋰電池、鎳鎘電池、鎳氫電池等等，以提供未調(diào)節(jié)的DC輸入電壓。
可變輸出DC電源102可以接受未調(diào)節(jié)的輸入電壓并向負(fù)載108提供可變的輸出DC電壓(Vout)和輸出電流(Iout)。可變輸出DC電源102可以響應(yīng)于來(lái)自功率控制電路104的一個(gè)或者多個(gè)控制信號(hào)(CS)來(lái)提供變化的Vout和Iout電平。如在此所使用的，“電路”可以單獨(dú)或者以任意形式組合地包括，例如，硬連線電路、可編程電路、狀態(tài)機(jī)電路和/或存儲(chǔ)由可編程電路執(zhí)行的指令的固件。功率控制電路104可以通過(guò)路徑114接受一個(gè)或者多個(gè)輸入信號(hào)。這些輸入信號(hào)可以表示由可變輸出DC電源102提供給負(fù)載108的Iout和/或Vout。功率控制電路104可以通過(guò)路徑106向VOPS 102提供一個(gè)或者多個(gè)輸出控制信號(hào)(CS)。
圖2示出了圖1的可變輸出DC電源102的最大輸出功率(Pm)的曲線200，其中y軸表示可變輸出DC電源102的輸出電流(Iout)，而x軸表示可變輸出DC電源102的輸出電壓(Vout)。由于最大輸出功率(Pm)是Vout和Iout的乘積函數(shù)，曲線200可以是雙曲線，其中可允許的輸出電流可以隨著輸出電壓電平的增大而雙曲線性地減小。固定電流電平(Io)和固定電壓電平(Vo)也如所示。常規(guī)功率控制電路可以將輸出電壓限制在Vo，從而限制了可變輸出DC電源安全工作范圍。
符合實(shí)施例的功率控制電路104可以監(jiān)測(cè)Iout和Vout，并將表示Iout的信號(hào)與一個(gè)特定閾值進(jìn)行比較，該閾值取決于Vout的值。該閾值可以是一個(gè)用于電壓電平的初始范圍的固定閾值，例如從約0伏至Vo，且該閾值可以是一個(gè)用于電壓電平的另一范圍的可變閾值，例如從Vo至Vm。如果所監(jiān)測(cè)的輸出電流等于或大于用于相關(guān)聯(lián)的電壓電平的適當(dāng)?shù)拈撝惦娖剑瑒t功率控制電路104可以向可變輸出DC電源102提供一個(gè)控制信號(hào)。相應(yīng)的，可變輸出DC電源102可以為相關(guān)聯(lián)的輸出電壓而驅(qū)使輸出電流到一個(gè)適當(dāng)?shù)淖畲箅娏麟娖健?br> 理想地，可變輸出DC電源102的最大輸出電流Im可以如在公式(1)和(2)中所詳細(xì)描述的(1)Im＝Io，其中Vout≤Vo(2)Im＝Pm/Vout，其中Vo＜Vout≤Vm其中，Io是常規(guī)系統(tǒng)的固定電流電平，而Vo是常規(guī)系統(tǒng)的固定電壓電平，以使Vo×Io＝Pm，其中Vout是可變輸出DC電源102的輸出電壓電平，而Pm是可變輸出DC電源102的最大輸出功率。曲線202表示超過(guò)在公式(1)中確定的初始電壓范圍的Im值曲線，而曲線204表示超過(guò)在公式(2)中確定的第一電壓范圍的Im值曲線。然而，由公式(2)所表示的將可變輸出DC電源102的輸出電流限定在可變的最大輸出電流Im的電路會(huì)是復(fù)雜的和昂貴的。
因此，響應(yīng)于由公式(2)定義的電流電平Im，一種符合實(shí)施例的方法和電路可以建立另外的多個(gè)輸出電流電平。這些多個(gè)輸出電流電平可以近似于由公式(2)定義的多個(gè)輸出電流電平Im，并可以由公式(3)給出(3)Im＝Io-k(Vout-Vo)，Vo＜Vout≤Vm其中k是一個(gè)表示由公式(3)所定義的直線207的斜率的常數(shù)。常數(shù)k表示電導(dǎo)率，并且可以用西門子電阻單位形式表示。常數(shù)k也可以表示成tangent(x)，其中角度x詳見(jiàn)于圖2中。
如圖2中所示，對(duì)于選定的k，由公式(3)定義的曲線207超出第一電壓范圍，Vo＜Vout≤Vm，其提供了對(duì)于超出同樣的電壓范圍的曲線204的線性逼近。為了清楚得說(shuō)明，在曲線207和204之間的差值已經(jīng)在圖2中放大。如這里詳細(xì)描述的，在曲線207和204之間的差值被最小化，以產(chǎn)生1.0％或更小的近似誤差。誤差e1表示在由曲線204定義的輸出電流電平之一和由曲線207定義的輸出電流電平之一之間的最大正誤差，該誤差會(huì)出現(xiàn)在電壓V1處。誤差e2表示超出相同的電壓范圍的最大負(fù)誤差，該誤差會(huì)出現(xiàn)在電壓Vm處。誤差e1和e2都可以取決于k的值，并且可以由解析數(shù)學(xué)平均估算。如公式(4)中所詳細(xì)描述的，由于誤差e1和e2都取決于k的值，可以選擇k來(lái)產(chǎn)生誤差e1和e2，以使得在相關(guān)聯(lián)的電壓電平V1和Vm上，由各自的理想電流極限除以每個(gè)誤差e1和e2所得的絕對(duì)值相等。
(4)---|e1|PmV1=|e2|PmVm]]>選擇k以產(chǎn)生滿足公式(4)的誤差e1和e2，這是獲取用于線性曲線207相較于曲線204的超出相同電壓范圍的最小整體相對(duì)逼近誤差的一種方法。也可以利用其它用以最小化整體相對(duì)逼近誤差的方法，其可以產(chǎn)生不同的k值。
在一個(gè)實(shí)施例中，可變輸出DC電源102的最大輸出功率Pm可以是64瓦特。電壓Vo可以是12伏特，電流Io可以是5.33安培，而最大電壓Vm可以是16伏特。在此實(shí)施例中，k的值可以被選定為0.348西門子，以產(chǎn)生相較于4.0A的理想電流僅為0.04A的誤差e2，或者在此電壓電平上僅為1.0％的誤差。
圖3示出了圖1的功率控制電路104的實(shí)施例104a。功率控制電路104a可以包括讀出放大器302、電流極限比較器304、電壓極限比較器306、閾值輸入電路410和功率限制控制電路308?？梢允褂镁哂凶杩辜?jí)RS的讀出放大器303來(lái)檢測(cè)可變輸出DC電源102的輸出電流Iout。也可以使用其它類型的電流檢測(cè)器。跨過(guò)檢測(cè)電阻器303的電壓降的值可以提供一個(gè)表示輸出電流Iout的信號(hào)。接下來(lái)，讀出放大器302可以放大這個(gè)信號(hào)，并向比較器304提供輸出電壓信號(hào)Vs。
可以由公式(5)定義來(lái)自讀出放大器302的輸出電壓信號(hào)Vs(5)Vs＝RS×A×Iout，其中RS是檢測(cè)電阻器303的阻抗值，A是讀出放大器302的增益，并且Iout是可變輸出DC電源102的輸出電流。比較器304可以將表示輸出電流(Iout)的信號(hào)(Vs)于一個(gè)閾值電平作比較。閾值電平(Vcl)可以是固定閾值(Vcl＝Vclo)或者是取決于Vout的值的可變閾值(Vcl＝Vcl)。如果在如圖2中所示的初始電壓范圍內(nèi)輸出電壓Vout小于或者等于固定閾值電平Vo，則可以由閾值輸入電路310提供固定閾值給比較器304。如果在如圖2中所示的第一電壓范圍內(nèi)輸出電壓Vo＜Vout≤Vm，則可以由閾值電路310向比較器304提供可變閾值電平。
固定閾值(Vclo)可以由公式(6)定義(6)Vclo＝RS×A×Io其中RS是檢測(cè)電阻器303的阻抗值，A是讀出放大器302的增益，而Io是超出小于或等于Vo的輸出電壓的初始范圍的所選定的固定最大電流電平。無(wú)論何時(shí)實(shí)際的輸出電流Iout等于Io，公式(5)的電壓電平Vs變成等于公式(6)的電壓電平Vclo，且比較器304向功率限制控制電路308提供一個(gè)表示此種狀態(tài)的輸出電壓信號(hào)(CL)。相應(yīng)的，功率限制控制電路308可以經(jīng)由路徑106向可變輸出DC電源102提供一個(gè)控制信號(hào)，以指示可變輸出DC電源102驅(qū)使其輸出電流為Io。
比較器306可以接收表示輸出電壓Vout的信號(hào)。比較器306也可以接收表示最大電壓電平Vm的信號(hào)。比較器306可以比較上述信號(hào)，并響應(yīng)于此比較而向功率控制限制電路308輸出一個(gè)電壓信號(hào)(VL)。如果輸出電壓電平等于或者大于Vm，則來(lái)自比較器306的輸出電壓信號(hào)(VL)可以表示這種狀態(tài)。相應(yīng)的，功率控制限制電路308可以經(jīng)由路徑106向可變輸出DC電源102提供一個(gè)控制信號(hào)，以指示可變輸出DC電源102驅(qū)使其輸出電壓至Vm。
圖4示出了圖3的閾值輸入電路310的實(shí)施例310a，如果輸出電壓Vout小于或者等于Vo，則該電路310a可以向比較器304提供固定閾值(Vcl＝Vclo)，并且如果輸出電壓Vout大于Vo并小于Vm，則該電路310a可以向比較器304提供可變閾值(Vcl＝Vcl)。可變電流極限可以如公式(3)中所詳述的或者Im＝Io-k×(Vout-Vo)。這樣，可變閾值Vcl就可以由公式(7)定義(7)Vcl＝RS×A×Im，其中Vcl是輸入到比較器304的可變電壓閾值，RS是檢測(cè)電阻器303的阻抗值，A是讀出放大器302的增益，并且Im是對(duì)于在第一電壓范圍內(nèi)的特定輸出電壓電平的可變輸出DC電源102的最大輸出電流，其中第一電壓范圍是Vo＜Vout≤Vm。假設(shè)Im如公式(3)中所詳述，則公式(7)能夠以公式(8)所描述的重寫(8)Vcl＝RS×A×[Io-k×(Vout-Vo)]。
由于RS×A×Io可以表示成Vclo，如公式(6)中所述，公式(8)還以被簡(jiǎn)化成公式(9)(9)Vcl＝Vclo-k1(Vout-Vo)，其中k1是一個(gè)等于RS×A×k的常數(shù)。
閾值輸入電路310a可以包括運(yùn)算放大器402、404，晶體管Q1、Q2，以及電阻器R1、R2、R3和R4。晶體管Q1、Q2可以是任一種晶體管。在一個(gè)實(shí)施例中，晶體管Q1可以是一個(gè)p型金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管(MOSFET)或者PMOS MP1。晶體管Q2可以是n型MOSFET或者NMOS MN1?？梢詫⒌谝浑娮杵鱎1設(shè)置于接受輸出電壓的端子414和晶體管MP1的源極端之間。第二電阻器R2可以耦合到晶體管MP1的漏極。運(yùn)算放大器404可以具有耦合到節(jié)點(diǎn)416的非反向輸入，其也可以依次耦合到晶體管MP1的漏極。晶體管MN1可以具有耦合到運(yùn)算放大器404的輸出的控制端或柵極端，以從運(yùn)算放大器404接受輸出信號(hào)。第三電阻器R3可以耦合到輸出節(jié)點(diǎn)420，而其另一端提供固定閾值電平Vclo。第三電阻器R3也可以耦合到晶體管MN1的漏極端。輸出節(jié)點(diǎn)420可以從閾值輸入電路3 10a提供輸出閾值電平信號(hào)。第四電阻器R4可以耦合到晶體管MN1的源極端。運(yùn)算放大器404的反相輸入端可以耦合到設(shè)置在晶體管MN1的源極端和第四電阻器R4之間的節(jié)點(diǎn)418。
操作中，運(yùn)算放大器404可以擔(dān)當(dāng)一個(gè)比較器，并將表示輸出電壓Vout的信號(hào)與固定電壓電平Vo作比較，且向晶體管MP1的柵極提供一個(gè)輸出信號(hào)。如果Vout小于或者等于Vo，比較器402可以提供數(shù)字1信號(hào)給晶體管MP1的柵極，以截止MP1。因此，對(duì)于輸出電壓電平Vout小于或者等于Vo，由閾值輸入電路310a提供的輸出閾值信號(hào)(Vcl)可以是固定閾值電壓(Vcl＝Vclo)。
對(duì)于輸出電壓大于Vo，比較器402可以提供數(shù)字0輸出信號(hào)給晶體管MP1的柵極，其將導(dǎo)通MP1。接著，電流會(huì)流經(jīng)當(dāng)作電壓分壓器的電阻器R1和R2，以提供向運(yùn)算放大器404一個(gè)輸入。流經(jīng)R1和R2的電流會(huì)被反射到具有電阻器R3和R4的路徑上。然后，由閾值輸入電路310a提供的輸出閾值信號(hào)(Vcl)可以是一個(gè)可變閾值，其至少在某種程度上取決于輸出電壓超出固定電壓電平Vo的差值。特別的，用于圖4的電路的可變閾值(Vcl)可以由公式(10)所定義(10)---Vcl=Vclo-R3R4·R2R1(Vout-Vo),]]>其中Vcl是在輸出節(jié)點(diǎn)420上提供的可變閾值電平，Vclo是固定閾值電平，R1、R2、R3和R4是電阻器R1、R2、R3和R4的阻抗值，Vout是輸出電壓，而Vo是固定電壓電平，其定義了在圖2中所示的輸出電壓的初始范圍和第一范圍之間的邊界。
通過(guò)比較公式(9)和(10)，電阻器R1、R2、R3和R4的值變得明顯能夠被選定，以致于公式(11)是正確的。
(11)---R3R4·R2R1=k1=RS·A·k]]>圖5示出了符合實(shí)施例的操作的流程圖500。操作502可以包括確定第一批超出用于可變輸出DC電源的輸出電壓電平的第一范圍的多個(gè)輸出電流電平，第一批多個(gè)輸出電流電平中的每一個(gè)等于可變輸出DC電源的最大輸出功率電平除以超出第一范圍的可變輸出DC電源的輸出電壓電平。例如，在一個(gè)實(shí)施例中，第一批多個(gè)輸出電流電平可以是由圖2中的曲線204所定義的那些超出輸出電壓電平范圍的，其中Vo＜Vout≤Vm。
操作504可以包括響應(yīng)于第一批多個(gè)輸出電流電平，建立第二批超出輸出電壓電平的第一范圍的多個(gè)輸出電流電平，第二批多個(gè)輸出電流電平隨著超出第一范圍的電壓電平增大而減小。例如，在一個(gè)實(shí)施例中，第二批多個(gè)輸出電流電平可以是由圖2中的曲線207所定義的那些。操作506可以包括監(jiān)測(cè)可變輸出DC電源的輸出電流。最后，操作508可以包括如果可變輸出DC電源的輸出電壓在第一范圍內(nèi)，并且如果在輸出電壓上的輸出電流大于或者等于與輸出電壓相關(guān)聯(lián)的第二批多個(gè)輸出電流電平之一，則將輸出電流驅(qū)至第二批多個(gè)輸出電流電平之一。
總之，還提出了用于控制可變輸出DC電源的功率控制電路。功率控制電路可以包括第一比較器，其將表示可變輸出DC電源的輸出電流電平的信號(hào)與閾值信號(hào)作比較，并響應(yīng)于此比較結(jié)果而提供第一輸出信號(hào)。功率控制電路還可以包括閾值輸入電路，以向第一比較器提供一閾值電平，其中如果可變輸出DC電源的輸出電壓小于或者等于第一固定電壓電平，則該閾值電平是固定閾值電平，而如果輸出電壓大于第一固定電壓電平，則該閾值電平是可變閾值電平。功率控制電路還可以包括功率限制控制電路，以響應(yīng)于來(lái)自第一比較器的第一輸出信號(hào)而向可變輸出DC電源提供一控制信號(hào)。
在一個(gè)實(shí)施例中，可變閾值可以表示超出第一范圍的可變輸出DC電源的第二批多個(gè)輸出電流電平，該第二批輸出電流電平可以近似于第一批多個(gè)輸出電流電平，其中第一批多個(gè)輸出電流電平中每一個(gè)都等于可變輸出DC電源的最大輸出功率電平除以超出第一范圍的可變輸出DC電源的輸出電壓。第一批多個(gè)輸出電流電平可以隨著超出第一范圍的電壓電平增大而雙曲線性地減小，而第二批多個(gè)輸出電流電平可以隨著超出第一范圍的電壓電平增大而線性減小。
也還提出了一種電子設(shè)備，其包括一可變輸出DC電源，以向該電子設(shè)備的負(fù)載供電，且包括功率控制電路，以向可變輸出DC電源提供一控制信號(hào)?？勺冚敵鯠C電源可以響應(yīng)于該控制信號(hào)來(lái)調(diào)節(jié)DC電源的輸出功率電平。功率控制電路可以包括第一比較器，其將表示可變輸出DC電源的輸出電流電平的信號(hào)與一個(gè)閾值電平作比較，并響應(yīng)于此比較結(jié)果而提供第一輸出信號(hào)。功率控制電路還可以包括閾值輸入電路，以向第一比較器提供一閾值電平，其中如果可變輸出DC電源的輸出電壓小于或者等于第一固定電壓電平，則該閾值電平是固定閾值電平，而如果輸出電壓大于第一固定電壓電平，則該閾值電平是可變閾值電平。功率控制電路還可以包括功率限制控制電路，以響應(yīng)于來(lái)自第一比較器的第一輸出信號(hào)而向可變輸出DC電源提供一控制信號(hào)。
有利地，在這些實(shí)施例中，可變輸出DC電源的輸出電壓能夠被擴(kuò)展，以在Vo＜Vout≤Vm的范圍內(nèi)工作。通過(guò)逼近，輸出電流值曲線雙曲線性地減小，例如，曲線204相較于其它企圖限制輸出電流到雙曲線的電路，可以更容易地開發(fā)出簡(jiǎn)化的功率控制電路。輸出電流電平的線性曲線，例如曲線207，可以將其開發(fā)為逼近呈雙曲線性減小的曲線。通過(guò)數(shù)學(xué)和分析方法，可以將在線性曲線和雙曲線之間的誤差最小化。
在文中所使用的術(shù)語(yǔ)和措辭是用作描述性的術(shù)語(yǔ)，而非限制性的，并且不企圖使用上述術(shù)語(yǔ)和措辭排除任何所顯示和所描述的特征(或在其中的部分)的等價(jià)物，可以認(rèn)識(shí)到各種變形在權(quán)利要求的范圍內(nèi)都是可以的。其他變形、變化和替換也是可以的。
權(quán)利要求
1.一種方法，包括確定第一批超出用于可變輸出DC電源的輸出電壓電平的第一范圍的多個(gè)輸出電流電平，所述第一批多個(gè)輸出電流電平中的每一個(gè)等于所述可變輸出DC電源的最大輸出功率電平除以超出所述第一范圍的所述可變輸出DC電源的輸出電壓電平；響應(yīng)于所述第一批多個(gè)輸出電流電平，建立第二批超出輸出電壓電平的所述第一范圍的多個(gè)輸出電流電平，第二批所述多個(gè)輸出電流電平隨著超出所述第一范圍的電壓電平增大而減??；監(jiān)測(cè)所述可變輸出DC電源的輸出電流；以及如果所述可變輸出DC電源的輸出電壓在所述第一范圍內(nèi)，并且如果在所述輸出電壓上的所述輸出電流大于或者等于與所述輸出電壓相關(guān)聯(lián)的所述第二批多個(gè)輸出電流電平之一，則將所述輸出電流驅(qū)至所述第二批多個(gè)輸出電流電平之一。
2.權(quán)利要求1的方法，其特征在于，還包括為所述可變輸出DC電源定義一個(gè)輸出電壓電平的初始范圍，所述初始范圍從約0伏特至第一固定電壓電平，輸出電壓電平的所述第一范圍從所述第一固定電壓電平至第二固定電壓電平，所述第二固定電壓電平大于所述第一固定電壓電平；建立超出所述初始范圍的固定電流電平；如果所述可變輸出DC電源的所述輸出電壓在所述初始范圍內(nèi)，并且所述初始范圍大于或等于所述固定電流電平，則將所述輸出電流驅(qū)至所述固定電流電平。
3.權(quán)利要求2的方法，其特征在于，所述第二批多個(gè)輸出電流電平由下列公式給出Im＝Io-k(Vout-Vo)其中，Im是所述第二批多個(gè)輸出電流電平之一，其中Io是所述固定電流電平，其中k表示由所述公式定義的直線的斜率，其中Vout是超出所述第一范圍的所述可變輸出DC電源的所述輸出電壓，并且其中Vo是所述第一固定電壓電平。
4.權(quán)利要求1的方法，其特征在于，所述第二批多個(gè)輸出電流電平隨著超出輸出電壓電平的所述第一范圍的電壓電平增大而線性減小。
5.權(quán)利要求1的方法，其特征在于，所述第一批多個(gè)輸出電流電平隨著超出所述第一范圍的電壓電平增大而雙曲線性地減小，而且其中所述第二批多個(gè)輸出電流電平隨著超出所述第一范圍的電壓電平增大而線性減小，并且其中所述方法還包括建立所述第二批多個(gè)輸出電流電平，以逼近所述第一批多個(gè)輸出電流電平。
6.用于控制可變輸出DC電源的功率控制電路，所述功率控制電路包括第一比較器，其用來(lái)將表示所述可變輸出DC電源的輸出電流電平的信號(hào)與一個(gè)閾值電平作比較，并響應(yīng)于所述比較結(jié)果而提供第一輸出信號(hào)；閾值輸入電路，其向所述第一比較器提供所述閾值電平，在可變輸出DC電源的輸出電壓小于或等于第一固定電壓電平之處，所述閾值電平是超出輸出電壓值的初始范圍的固定閾值電平，在所述輸出電壓大于所述第一固定電壓電平之處，所述閾值電平是超出輸出電壓值的第一范圍的可變閾值電平；以及功率限制控制電路，其響應(yīng)于來(lái)自所述第一比較器的所述第一輸出信號(hào)，向所述可變輸出DC電源提供一個(gè)控制信號(hào)。
7.權(quán)利要求6的功率控制電路，其特征在于，所述可變閾值表示第二批多個(gè)超出所述第一范圍的所述可變輸出DC電源的輸出電流電平，所述第二批多個(gè)輸出電流電平近似于第一批多個(gè)輸出電流電平，其中所述第一批多個(gè)輸出電流電平的每一個(gè)等于所述可變輸出DC電源的最大輸出功率電平除以超出所述第一范圍的所述可變輸出DC電源的輸出電壓。
8.權(quán)利要求7的功率控制電路，其特征在于，所述第一批多個(gè)輸出電流電平隨著超出所述第一范圍的電壓電平增大而雙曲線性地減小，而且其中所述第二批多個(gè)輸出電流電平隨著超出所述第一范圍的電壓電平增大而線性減小。
9.權(quán)利要求6的功率控制電路，其特征在于，所述閾值輸入電路包括第二比較器，其將表示所述輸出電壓的信號(hào)與表示所述第一固定電壓電平的信號(hào)作比較，并響應(yīng)于所述比較結(jié)果而提供第二輸出信號(hào)；以及第一晶體管，其具有一控制端，用以接受所述第二輸出信號(hào)，如果所述輸出電壓小于或者等于所述第一固定電壓電平，則所述第一晶體管截止，而如果所述第一晶體管截止，則所述閾值電平是所述固定閾值電平。
10.權(quán)利要求9的功率控制電路，其特征在于，如果所述輸出電壓大于所述第一固定電壓電平，則所述第一晶體管導(dǎo)通，而如果所述第一晶體管截止，則所述閾值電平是所述可變閾值電平。
11.權(quán)利要求10的功率控制電路，其特征在于，所述可變閾值等于所述固定閾值減去一個(gè)數(shù)量，該數(shù)量取決于所述輸出電壓超出所述第一固定電壓電平的差值。
12.權(quán)利要求11的功率控制電路，其特征在于，所述閾值輸入電路還包括第一電阻器，其置于接受所述輸出電壓的端子和所述第一晶體管的端子之間；第二電阻器，其耦合到所述第一電阻器的另一端；運(yùn)算放大器，其具有耦合到所述第一晶體管的所述另一端的一個(gè)輸入；第二晶體管，其具有一個(gè)控制端，以從所述運(yùn)算放大器接受信號(hào)；第三電阻器，其置于接受所述固定閾值電平的端子和所述第二晶體管的端子之間，一個(gè)輸出節(jié)點(diǎn)耦合在所述第三電阻器和所述第二晶體管的所述端子之間；第四電阻器，其耦合到所述第二晶體管的另一端子，其中所述可變閾值電平由下列公式給出Vcl=Vclo-R3R4·R2R1(Vout-Vo)]]>其中Vcl是提供在所述輸出節(jié)點(diǎn)上的所述可變閾值電平，Vclo是所述固定閾值電平，R1是所述第一電阻器的阻抗值，R2是所述第二電阻器的阻抗值，R3是所述第三電阻器的阻抗值，R4是所述第四電阻器的阻抗值，Vout是所述輸出電壓，而Vo是所述第一固定電壓電平。
13.一種電子設(shè)備，包括可變輸出DC電源，用以向所述電子設(shè)備的負(fù)載供電；以及功率控制電路，用以向所述可變輸出DC電源提供控制信號(hào)，所述可變輸出DC電源響應(yīng)于所述控制信號(hào)以調(diào)節(jié)所述DC電源的輸出功率電平，所述功率控制電路包括第一比較器，其用來(lái)將表示所述可變輸出DC電源的輸出電流電平的信號(hào)與一個(gè)閾值電平作比較，并響應(yīng)于所述比較結(jié)果而提供第一輸出信號(hào)；閾值輸入電路，其向所述第一比較器提供所述閾值電平，其中如果可變輸出DC電源的輸出電壓小于或等于第一固定電壓電平，則所述閾值電平是固定閾值電平，而如果所述輸出電壓大于所述第一固定電壓電平，則所述閾值電平是可變閾值電平；以及功率限制控制電路，其響應(yīng)于來(lái)自所述第一比較器的所述第一輸出信號(hào)，向所述可變輸出DC電源提供一個(gè)控制信號(hào)。
14.權(quán)利要求13的電子設(shè)備，其特征在于，所述可變閾值表示第二批多個(gè)超出所述第一范圍的所述可變輸出DC電源的輸出電流電平，所述第二批多個(gè)輸出電流電平近似于第一批多個(gè)輸出電流電平，其中所述第一批多個(gè)輸出電流電平的每一個(gè)等于所述可變輸出DC電源的最大輸出功率電平除以超出所述第一范圍的所述可變輸出DC電源的輸出電壓。
15.權(quán)利要求14的電子設(shè)備，其特征在于，所述第一批多個(gè)輸出電流電平隨著超出所述第一范圍的電壓電平增大而雙曲線性地減小，而且其中所述第二批多個(gè)輸出電流電平隨著超出所述第一范圍的電壓電平增大而線性減小。
16.權(quán)利要求13的電子設(shè)備，其特征在于，所述閾值輸入電路包括第二比較器，其將表示所述輸出電壓的信號(hào)與表示所述第一固定電壓電平的信號(hào)作比較，并響應(yīng)于所述比較結(jié)果提而供第二輸出信號(hào)；以及第一晶體管，其具有一控制端，用以接受所述第二輸出信號(hào)，如果所述輸出電壓小于或者等于所述第一固定電壓電平，則所述第一晶體管截止，而如果所述第一晶體管截止，則所述閾值電平是所述固定閾值電平。
17.權(quán)利要求14的電子設(shè)備，其特征在于，如果所述輸出電壓大于所述第一固定電壓電平，則所述第一晶體管導(dǎo)通，而如果所述第一晶體管截止，則所述閾值電平是所述可變閾值電平。
18.權(quán)利要求15的電子設(shè)備，其特征在于，所述可變閾值等于所述固定閾值減去一個(gè)數(shù)量，該數(shù)量取決于所述輸出電壓超出所述第一固定電壓電平的差值。
19.權(quán)利要求15的電子設(shè)備，其特征在于，所述閾值輸入電路還包括第一電阻器，其置于接受所述輸出電壓的端子和所述第一晶體管的端子之間；第二電阻器，其耦合到所述第一電阻器的另一端；運(yùn)算放大器，其具有耦合到所述第一晶體管的所述另一端的一個(gè)輸入；第二晶體管，其具有一個(gè)控制端，以從所述運(yùn)算放大器接受信號(hào)；第三電阻器，其置于接受所述固定閾值電平的端子和所述第二晶體管的端子之間，一個(gè)輸出節(jié)點(diǎn)耦合在所述第三電阻器和所述第二晶體管的所述端子之間；第四電阻器，其耦合到所述第二晶體管的另一端子，其中所述可變閾值電平由下列公式給出Vcl=Vclo-R3R4·R2R1(Vout-Vo)]]>其中Vcl是提供在所述輸出節(jié)點(diǎn)上的所述可變閾值電平，Vclo是所述固定閾值電平，R1是所述第一電阻器的阻抗值，R2是所述第二電阻器的阻抗值，R3是所述第三電阻器的阻抗值，R4是所述第四電阻器的阻抗值，Vout是所述輸出電壓，而Vo是所述第一固定電壓電平。
全文摘要
提供一種用于控制可變輸出DC電源的功率控制電路及方法。該功率控制電路可以包括第一比較器，其將表示可變輸出DC電源的輸出電流電平的信號(hào)與一個(gè)閾值電平作比較，并響應(yīng)于該比較結(jié)果而提供第一輸出信號(hào)。該功率控制電路還可以包括閾值輸入電路，以向第一比較器供提供閾值電平，其中如果可變輸出DC電源的輸出電壓小于或等于第一固定電壓電平，則該閾值電平為固定的閾值電平，而如果該輸出電壓大于第一固定電壓電平，則該閾值電平為可變的閾值電平。
文檔編號(hào)H02M3/10GK1841896SQ20061006624
公開日2006年10月4日 申請(qǐng)日期2006年3月30日 優(yōu)先權(quán)日2005年3月31日
發(fā)明者康斯坦丁·布克, 瑪利安·尼古拉 申請(qǐng)人:美國(guó)凹凸微系有限公司