[发明专利]具有效率计算的功率变换器

说明书

技术领域

本公开涉及具有效率计算的功率变换器和相关方法。

背景技术

通常，通过针对输入电压Vin、输出电压Vout和输出电流Iout的典型操作点的 测量值来报告针对功率变换器的效率。对于任一个静态操作点，该方法都非常适于计 算效率。

不幸的是，在现实生活操作中，操作条件显著改变，并且在大多数情况下是不可 预测的。因此，通过假设静态行为进行计算的开关模式功率管理控制器的效率的容易 计算是不可能的。

当前的功率管理控制器的趋势结合遥测功能，现实世界效率的芯片上计算是非常 令人期望的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于改变操作条件的功率变换器的可靠效率确定。

通过根据独立装置权利要求的功率变换器和根据独立方法权利要求的方法实现 该目的。从属权利要求涉及本发明的进一步方面。

本发明涉及一种开关功率变换器，该开光功率变换器包括用于通过开关元件根据 开关信号和输入电压生成输出电压的功率级。所述功率级包括用于感测输出电流以获 得感测输出电流的装置、用于感测输出电压以获得感测输出电压的装置、用于感测输 入电压以获得感测输入电压的装置。所述功率变换器还包括用于通过在特定时间段内 使由负载获得的能量和由输入电压传送的能量相关联从感测输入电压、感测输出电压 和感测输出电流获得所述功率变换器的效率测度的装置。

用于获得效率测度的装置可以被配置为计算由负载获得的能量与由输入电压传 送的能量的比率，并且其中，所述效率测度由该比率限定，特别是根据以下公式：

其中，eta(I)是特定时间段内的效率测度。Vout(t)Iout(t)是输出功率并且可以从在时间t处的感测输出电压Vout(t)和感测输出电流Iout(t)确定。Vin(t)Iin(t)是可以从感测输入电压Vin(t)和输入电流Iin(t)确定的输入功率。然后，这允许用于随着时间的现实效率计算。

可以使用查找表或者预先计算的数学关系确定输入电流Iin(t)，所述查找表或者 预先计算的数学关系将输出电压Vout(t)、输出电流Iout(t)和输入电压Vin(t)映射到针 对时间t的输入电流Iin(t)的值。

因此，用于获得效率测度的装置可以被配置为通过在特定时间段内T内对从感测 输出电压Vout(t)和输出电流Iout(t)计算的输出功率Vout(t)Iout(t)积分，确定由负载获 得的能量，并且通过在特定时间段T内对从感测输入电压Vin(t)和所确定的输入电流 Iin(t)计算的输入功率Vin(t)Iin(t)积分，确定由输入电压传送的能量。

另选地，可以测量输入电流Iin(t)。因此，所述功率变换器可以包括用于感测输 入电流的装置。

预先计算的数学关系或查找表可以被设计为直接将输出电压Vout(t)、输出电流 Iout(t)和输入电压Vin(t)映射到输入功率。

因此，用于获得效率测度的装置可以被配置为通过在特定时间段内对从感测输出 电压和感测输出电流计算的输出功率积分确定由负载获得的能量，并且通过在特定时 间段内对从预先计算的数学关系或查找表确定的输入功率积分确定由输入电压传送 的能量。

在针对不同功率级的发展阶段期间，可以通过测量值获得查找表或预先计算的数 学关系，因此在操作功率变换器之前。所述测量值包括输入电压、输出电压和输出电 流的多个组合，以将多个组合中的每个映射到输入电流或输入功率。

本发明还涉及用于操作开关功率变换器的方法。所述方法包括：感测输出电流以 获得感测输出电流；感测输出电压以获得感测输出电压；感测输入电压以获得感测输 入电压；通过在特定时间段内将由负载获得的能量和由输入电压传送的能量相关联， 从感测输入电压、感测输出电压和感测输出电流获得功率变换器的效率测度。

所述方法可以包括：提供将输入电压、输出电压和输出电流映射到输入功率的查 找表或预先计算的数学关系；使用所述查找表或预先计算的数学关系从感测输出电 流、感测输出电压和感测输入电压确定输入功率。然后，获得功率变换器的效率测度 可以包括：通过在特定时间段内对从感测输出电压和感测输出电流计算的输出功率积 分确定由负载获得的能量，并且通过在特定时间段内对输入功率积分确定由输入电压 传送的能量。