[发明专利]使用升降压技术跟踪能量消耗

说明书

本发明提供使用升降压技术跟踪能量消耗的技术。本发明涉及用于跟踪能量消耗的设备和方法。能量跟踪系统(200)包括至少一个开关元件(SWA)、至少一个电感器(LA)和将输出电压(V1)保持在预选水平的控制块(432)。开关元件(SWA和SWB)经配置以将能量源施加到电感器(LA)。控制块(410)将能量跟踪系统(200)的输出电压(VO)与基准值(ref)比较并控制开关元件(202、204和206)的开关，以便在能量跟踪系统(200)的输出端将初级电压(VPS)的能量传输到次级电压(VO)。电子装置进一步包括接通时间和关断时间发生器(408)和累加器(430)，其中所述控制块(432)被耦合以接收来自接通时间和关断时间发生器(408)的信号(TG1)并以接通时间脉冲的形式产生用于至少一个开关元件(SWA)的开关信号，其中接通时间脉冲具有恒定宽度的接通时间。

本申请是2014年4月28日提交的名称为“使用升降压技术跟踪能量消耗”的中国专利申请201410174518.7的分案申请。

技术领域

本发明涉及一种用于跟踪能量消耗的电子装置和方法，并且更具体地涉及一种使用在电感器中储存能量以及将能量传输到输出能量存储部件的原理来确定能量消耗的电子装置和方法。

本申请涉及标题为“Electronic Device and Method for Power Measurement(用于功率测量的电子装置和方法)”，申请号为13/329,073的共同拥有的美国专利申请。

背景技术

降低能量消耗在电子装置的开发和改进中是重要的，特别是如果它们是移动或便携式电子装置时尤为重要。为了节约能量，电子装置越来越多地由复杂方案控制，其中所消耗的电流的量级在几十个量级的范围上变化。在低功率模式下，可消耗数百nA(纳安培)的电流，而其他操作模式需要高达几百mA(毫安)的电流。在宽范围上(例如，从纳安培到毫安培)以可接受的准确度测量这些电流，同时能够跟踪高动态电流变化往往是很有必要的。此外，因测量消耗的能量的任何副作用也应避免或被很好控制。例如，优选的是能量测量本身引起的能量消耗增加不会发生。

测量电流的更常见的一种技术是使用分流装置或分流电阻器测量。使用分流装置进行功率测量要求非常高精度的模数转换器，以覆盖整个动态范围上可能的电流量级。例如，当要求以百分之一的精度进行四十五电流量级测量时，则要求24位的转换器。另外，分流装置会产生电压降。此电压应该被补偿，但补偿电路形成潜在的误差源。直接负载补偿很困难。因此，这意味着测量范围和测量功率消耗的电路在能量测量过程期间必须适应。这增加了复杂性，并引起更多的潜在误差。

此外，通过测量分流装置两端的电压来间接测量电流要求目标上的初始电压变化。如果缓冲电容器耦合到目标侧(能量传输电路的输出端)，则缓冲电容器立即传递电流并需要再充电。这种行为影响被测装置的真实电流响应。测量能量消耗的另一种方法采用电流镜。电流镜的一侧传递电流到包括目标电容器的目标。电流镜的另一侧耦合到电流表，其馈送镜像电流。这种方法具有最小化因目标电容器引起的失真的优点。然而，功率和感应场效应晶体管(FET)所需的配对较弱，不能跟踪所支持的大电流量级。

发明内容