電源系統及其控制方法
2023-05-24 20:36:56
專利名稱：電源系統及其控制方法
技術領域：
下面的描述涉及一種電源系統及其控制方法，例如，涉及一種脈衝寬度調製(PWM)電源系統及其控制方法。
背景技術：
當前的直流-直流(DC-DC)電源架構包括一種提供電壓的幅值恆定的脈衝寬度調製(PWM)輸出的恆壓輸出型P麗電源系統。在這樣的恆壓輸出型PWM電源系統中，當負載增大時，恆壓輸出型PWM電源系統可以調節其在PWM輸出，以使DC輸出的電流的幅值隨著負載的增大而變大。圖4示出了現有技術中的恆壓輸出型PWM電源系統400的示意性框圖。如圖4中所示，現有的PWM電源系統400包括PWM電源410、電壓檢測單元430和反饋信號產生單元450。PWM電源410經直流輸入端IN從外部直流電源接收DC輸入(例如，具有12伏特的電壓幅值的DC輸入)，對接收的DC輸入進行脈衝寬度調製，並通過直流輸出端OUT將經脈衝寬度調製所得到的PWM輸出(DC輸出)提供到待供電裝置。電壓檢測單元430檢測PWM輸出的電壓的幅值Vout。反饋信號產生單元450根據由電壓檢測單元430檢測到的電壓的幅值Vout來產生反饋信號，並將產生的反饋信號提供到PWM電源410的反饋信號輸入端FB。PWM電源410根據從反饋信號輸入端FB接收的反饋信號來保持PWM輸出的電壓的幅值(例如，將PWM輸出的電壓的幅值Vout保持為17伏特)，並增大PWM輸出的電流的幅值lout。現有技術中的恆壓輸出型PWM電源系統的問題在於，當PWM輸出的電流的幅值增大時，恆壓輸出型PWM電源系統的效率以及系統的穩定可能會受到影響。例如，當連接到恆壓輸出型PWM電源系統的負載變大且恆壓輸出型PWM電源系統的PWM輸出的電壓的幅值Iout被保持不變時，PWM輸出的電流的幅值Iout將因此增大，從而恆壓輸出型PWM電源系統的電路的損耗可增大，用於構造恆壓輸出型PWM電源系統的例如集成電路(IC)晶片及由恆壓輸出型P麗電源系統供電的待供電裝置(或負載)的溫度可升高，功耗變高，效率降低，由恆壓輸出型PWM電源系統和待供電裝置(或負載)構成的環路的穩定性也可變差。
發明內容
為了解決上面的和/或其他的問題，示例性實施例提供了一種保證輸出功率恆定的同時降低輸出電流的電源系統及其控制方法，因此，可以減小因轉變為熱而損失的功率、降低電源系統和經其供電的待供電裝置的溫度。在一方面中，提供了一種電源系統，所述電源系統可以包括脈衝寬度調製(PWM)電源，包括直流輸入端、反饋信號輸入端和直流輸出端，PWM電源被構造為經直流輸入端接收外部直流輸入,對接收的外部直流輸入進行脈衝寬度調製,並通過直流輸出端將經脈衝寬度調製所得到的PWM輸出提供到待供電裝置；電壓檢測單元，被構造為檢測PWM輸出的電壓的幅值；電流檢測單元，被構造為檢測PWM輸出的電流的幅值；反饋信號產生單元，被構造為根據由電壓檢測單元檢測到的電壓的幅值和由電流檢測單元檢測到的電流的幅值來產生反饋信號，並將產生的反饋信號提供到PWM電源的反饋信號輸入端，其中，PWM電源根據從反饋信號輸入端接收的反饋信號來調節PWM輸出的電壓的幅值和電流的幅值。響應於電流檢測單元檢測到PWM輸出的電流的幅值大於預定電流值，反饋信號產生單元可以產生第二反饋信號，從而PWM電源根據從反饋信號輸入端接收的第二反饋信號來減小PWM輸出的電流的幅值。反饋信號產生單元可以根據從電壓檢測單元接收的指示PWM輸出的電壓的幅值的信號和從電流檢測單元接收的指示PWM輸出的電流的幅值的信號來產生第二反饋信號。PWM電源可以根據從反饋信號輸入端接收的第二反饋信號來增大PWM輸出的電壓的幅值，以保持PWM輸出的功率恆定。響應於電流檢測單元檢測到PWM輸出的電流的幅值小於或等於預定電流值、且電壓檢測單元檢測到PWM輸出的電壓的幅值不等於預定電壓值，反饋信號產生單元可以產生第一反饋信號，從而PWM電源根據從反饋信號輸入端接收的第一反饋信號來將PWM輸出的電壓的幅值調節為等於預定電壓值。反饋信號產生單元可以根據從電壓檢測單元接收的指示PWM輸出的電壓的幅值的信號來產生第一反饋信號。PWM電源還可以根據從反饋信號輸入端接收的第一反饋信號來增大PWM輸出的電流的幅值。電壓檢測單元可以包括連接在PWM電源的直流輸出端和地之間的分壓電阻器組。分壓電阻器組可以包括串聯連接的第一電阻器和第二電阻器。電流檢測單元可以包括連接在PWM電源的直流輸出端和待供電裝置之間的第三電阻器。反饋信號產生單元可以包括第一放大器、第二放大器、第三放大器、第四放大器、第一開關和第二開關。第一放大器的一個輸入端可以連接到第一電阻器和第二電阻器之間的公共節點，第一放大器的另一個輸入端可以連接到參考電壓源。第二放大器的兩個輸入端可以分別連接到第三電阻器的兩端。第三放大器的一個輸入端可以連接到第二放大器的輸出端，第三放大器的另一個輸入端可以連接到參考電壓源。第一開關單元的控制端可以連接到第三放大器的輸出端，第一開關單兀的第一端可以連接到第二放大器的輸出端。第四放大器的一個輸入端可以連接到第一放大器的輸出端，第四放大器的另一個輸入端可以連接到第一開關單元的第二端，第四放大器的輸出端可以連接到PWM電源的反饋信號輸入端。第二開關單元的控制端可以連接到第三放大器的輸出端，第二開關單元的第一端可以連接到第四放大器的與第一開關單元的第二端連接的輸入端，第二開關單元的第二端可以連接到第四放大器的輸出端。響應於PWM輸出的電流的幅值小於或等於預定電流值，第一開關單元可以截止，第二開關單元可以導通。這時，第四放大器可以作為源跟隨器進行操作，以將與第一放大器的輸出相同的輸出作為反饋信號提供到PWM電源的反饋信號輸入端。響應於PWM輸出的電流的幅值大於預定電流值，第一開關單元可以導通，第二開關單元可以截止。這時，第四放大器可以作為差分放大器進行操作，以將第一放大器的輸出與第二放大器的輸出的差值進行放大並作為反饋信號提供到PWM電源的反饋信號輸入端。在一方面中，提供了一種控制電源系統的方法，所述方法可以包括下述步驟對外部直流輸入進行脈衝寬度調製，並將經脈衝寬度調製所得到的PWM輸出提供到待供電裝置；檢測PWM輸出的電壓的幅值和電流的幅值；根據檢測到的電壓的幅值和電流的幅值來產生反饋信號；根據反饋信號來調節PWM輸出的電壓的幅值和電流的幅值。產生反饋信號的步驟可以包括響應於檢測到PWM輸出的電流的幅值大於預定電流值，產生第二反饋信號。調節PWM輸出的步驟可以包括根據第二反饋信號來減小PWM輸出的電流的幅值。可以根據指示PWM輸出的電壓的幅值的信號和指示PWM輸出的電流的幅值的信號
來產生第二反饋信號。調節PWM輸出的步驟還可以包括根據第二反饋信號來增大PWM輸出的電壓的幅值，以保持PWM輸出的功率恆定。產生反饋信號的步驟可以包括響應於電流檢測單元檢測到PWM輸出的電流的幅值小於或等於預定電流值、且檢測到P麗輸出的電壓的幅值不等於預定電壓值，產生第一反饋信號。調節PWM輸出的步驟可以包括根據第一反饋信號來將PWM輸出的電壓的幅值調節為等於預定電流值。可以根據指示PWM輸出的電壓的幅值的信號來產生第一反饋信號。調節PWM輸出的步驟還可以包括根據第一反饋信號來增大PWM輸出的電流的幅值。在另一方面中，提供了 一種計算機可讀記錄介質，所述計算機可讀記錄介質上可以記錄有用於執行控制電源系統的方法的程序，所述方法可以包括下述步驟對外部直流輸入進行脈衝寬度調製，並將經脈衝寬度調製所得到的PWM輸出提供到待供電裝置；檢測PWM輸出的電壓的幅值和電流的幅值；根據檢測到的電壓的幅值和電流的幅值來產生反饋信號；根據反饋信號來調節PWM輸出的電壓的幅值和電流的幅值。通過下面的詳細描述、附圖以及權利要求，其他特徵和方面會變得清楚。
圖1是示出根據示例性實施例的電源系統的示例的示意性框圖。圖2是示出根據示例性實施例的電源系統的示例的示意性框圖，其中，示出了包括在該電源系統中的反饋信號產生單元的示意性電路結構。圖3是示出了根據示例性實施例的控制電源系統的方法的示例的流程圖。圖4是示出了根據現有技術的恆壓輸出型脈衝寬度調製(PWM)電源系統的示意性框圖。在整個附圖和具體實施方式
中，除非另外描述，否則相同的標號將被理解為指示相同的元件、特徵和結構。為了清楚、圖解和方便起見，可能誇大這些元件的相對尺寸和繪示
具體實施例方式提供下面的詳細描述，以幫助讀者獲取對這裡描述的方法、設備和/或系統的充分理解。因此，本領域普通技術人員將獲知這裡描述的方法、設備和/或系統的各種改變、修改及等同物。另外，為了更加清楚和簡明，可能省略對公知功能和公知構造的描述。
圖1是示出根據示例性實施例的電源系統100的示例的示意性框圖。參照圖1，電源系統100可以包括脈衝寬度調製(PWM)電源110、電壓檢測單元130、電流檢測單元150和反饋信號產生單元170。PWM電源110可以包括直流輸入端IN、反饋信號輸出端FB和直流輸出端OUT。直流輸入端IN可以連接到外部直流電源，以從外部直流電源接收直流輸入。這裡，外部直流電源可以提供電壓幅值為例如12伏特的直流輸入。PWM電源110可以被構造為對經直流輸入端IN接收的外部直流輸入進行脈衝寬度調製，並可以通過直流輸出端OUT將經脈衝寬度調製所得到的PWM輸出提供到待供電裝置。PWM電源110還可以被構造為根據通過反饋信號輸入端FB從反饋信號產生單元170接收的反饋信號來來調節PWM輸出的電流的幅值lout、電壓的幅值Vout和/或功率Pout，這將在下面進行具體地描述。電壓檢測單元130可以被構造為檢測PWM輸出的電壓的幅值Vout。如圖1中所示，電壓檢測單元 130可以將指示檢測到的PWM輸出的電壓的幅值Vout的信號提供到反饋信號產生單元170。電流檢測單元150可以被構造為檢測PWM輸出的電流的幅值lout。如圖1中所示，電流檢測單元150可以將指示檢測到的PWM輸出的電流的幅值Iout的信號提供到反饋信號產生單元170。反饋信號產生單元170可以被構造為根據由電壓檢測單元130檢測到的電壓的幅值Vout和由電流檢測單元150檢測到的電流的幅值Iout來產生反饋信號，並將產生的反饋信號提供到PWM電源110的反饋信號輸入端FB。如圖1中所示，反饋信號產生單元170可以從電壓檢測單元130接收指示檢測到的PWM輸出的電壓的幅值Vout的信號，並可以從電流檢測單元150接收指示檢測到的PWM輸出的電流的幅值Iout的信號。因此，反饋信號產生單元170可以根據接收到的指示PWM輸出的電壓的幅值Vout的信號和指示PWM輸出的電流的幅值Iout的信號來產生反饋信號。在一個示例性實施例中，反饋信號產生單元170可以根據PWM輸出的電壓的幅值Vout和電流的幅值Iout而選擇性地產生第一反饋信號和第二反饋信號，這將在下面進行具體地描述。PWM電源110可以根據從反饋信號輸入端FB接收的由反饋信號產生單元170產生的反饋信號來不同地調節PWM輸出。例如，PWM電源110可以根據反饋信號來調節PWM輸出的電壓的幅值Vout、電流的幅值Iout和/或功率Pout。在一個示例性實施例中，PWM電源110可以根據第一反饋信號來保持PWM輸出的電壓的幅值Vout恆定。在另一個示例性實施例中，PWM電源110可以根據第二反饋信號來減小PWM輸出的電流的幅值Iout和/或保持PWM輸出的功率Pout恆定。當採用如上所述電源系統100來向待供電裝置(S卩，負載)供電時，具有固定的功率Pout的PWM輸出的電壓的幅值Vout和/或電流的幅值Iout將根據負載的改變而變化。例如，當負載增大(例如，待供電裝置和/或連接在電源系統100和帶供電裝置之間的供電線路的阻抗增大)時，PWM輸出的電壓的幅值Vout可能減小。因此，根據本發明的實施例，可以檢測PWM輸出的電壓的幅值Vout和電流的幅值Iout，以根據檢測的結果來調節PWM輸出，從而向待供電裝置適當地供電。根據一個示例性實施例，響應於電壓檢測單元130檢測到PWM輸出的電壓的幅值Vout不等於預定電壓值Vth，反饋信號產生單元170可以產生第一反饋信號，並可以將產生的第一反饋信號提供到PWM電源110的反饋信號輸入端FB。PWM電源110可以根據從反饋信號輸入端FB接收的第一反饋信號來將PWM輸出的電壓的幅值Vout調節為等於預定電壓值 Vth。例如，預定電壓值Vth可以為15伏特。當PWM輸出的電壓的幅值Vout因負載增大而從15伏特減小為14伏特時，電壓檢測單元130可以將指示PWM輸出的電壓的幅值Vout為14伏特的信號輸出到反饋信號產生單元170。反饋信號產生單元170可以根據從電壓檢測單元130接收的指示PWM輸出的電壓的幅值Vout為14伏特的信號來產生第一反饋信號，並可以將產生的第一反饋信號提供到PWM電源110的反饋信號輸入端FB。這時，PWM電源110可以根據從反饋信號輸入端FB接收的第一反饋信號來將PWM輸出的電壓的幅值Vout從14伏特增大為15伏特，S卩，等於預定電壓值Vth。此外，在當前的示例性實施例中，PWM電源110還可以根據從反饋信號輸入端FB接收的第一反饋信號來增大PWM輸出的電流的幅值lout，例如從I安培增大為1.1安培。這裡，如將在下面所描述的，因為PWM輸出的電流的幅值Iout沒有超過預定電流值Ith (例如，1.1安培)，所以反饋信號產生單元170可以僅根據從電壓檢測單元130接收的指示PWM輸出的電壓的幅值的信號來產生第一反饋信號。根據示例性實施例，預定電壓值Vth可以是預先設定的值，也可以根據電源系統和/或待供電裝置的實際運行情況對該預定電壓值Vth進行適當地調節，這將在下面進行具體地描述。在另一個示例性實施例中，響應於電流檢測單元150檢測到PWM輸出的電流的幅值Iout大於預定電流值Ith，反饋信號產生單元170可以產生第二反饋信號，並可以將產生的第二反饋信號提供到PWM電源110的反饋信號輸入端FB。PWM電源110可以根據從反饋信號輸入端FB接收的第二反饋信號來減小PWM輸出的電流的幅值lout，例如，將PWM輸出的電流的幅值Iout減小為小於或 等於預定電流值Ith。例如,預定電流值Ith可以為I安培。當PWM輸出的電壓的幅值Iout因負載增大而從I安培增大為1.1安培時，電流檢測單元150可以將指示PWM輸出的電流的幅值Iout為1.1安培的信號輸出到反饋信號產生單元170。反饋信號產生單元170可以根據從電流檢測單元150接收的指示PWM輸出的電流的幅值Iout為1.1安培的信號和從電壓檢測單元130接收的指示PWM輸出的電壓的幅值Vout的信號來產生第二反饋信號，並可以將產生的第二反饋信號提供到PWM電源110的反饋信號輸入端FB。這裡，PWM輸出的電壓的幅值Vout可以為15伏特。PWM電源110可以根據從反饋信號輸入端FB接收的第二反饋信號來將PWM輸出的電流的幅值Vout從1.1安培減小為I安培，即，等於預定電流值Ith。此外，在當前的示例性實施例中，PWM電源110還可以根據從反饋信號輸入端FB接收的第二反饋信號來增大PWM輸出的電壓的幅值Vout，例如從15伏特增大為16. 5伏特，從而保持PWM輸出的功率Pout (例如，16. 5W)恆定。根據示例性實施例，預定電流值Ith可以是預先設定的值，也可以根據電源系統和/或待供電裝置的實際運行情況對該預定電流值Ith進行適當地調節，這將在下面進行具體地描述。因此，根據示例性實施例的電源系統100可以在PWM輸出的電流的幅值Iout小於或等於預定電流值Ith時保持PWM輸出的電壓值Vout恆定，並在PWM輸出的電流的幅值Iout大於預定電流值Ith時,將PWM輸出的電流的幅值減小為小於或等於預定電流值Ith。因此，可以減少待供電裝置在運行時產生的熱，也可以減少電源系統100運行時自身產生的熱。因此，可以降低電源系統100和待供電裝置的溫度，可以減小因轉變為熱而損失的功率，可以提高電源系統100和待供電裝置的壽命。圖2示出了如圖1中所示出的電源系統100中的電壓檢測單元130、電流檢測單元150和反饋信號產生單元170的示意性電路結構。如圖2中所示，電壓檢測單元130可以包括連接在PWM電源110的直流輸出端OUT和地之間的分壓電阻器組，其中，分壓電阻器組可以包括串聯連接的第一電阻器Rl和第二電阻器R2 ；電流檢測單元150可以包括連接在PWM電源110的直流輸出端OUT和待供電裝置之間的第三電阻器R3 ;反饋信號產生單元170可以包括第一放大器Al、第二放大器A2、第三放大器A3、第四放大器A4、第一開關Ql和第二開關Q2。第一放大器Al的一個輸入端可以連接到第一電阻器Rl和第二電阻器R2之間的公共節點N，第一放大器Al的另一個輸入端可以連接到參考電壓源Vref。第二放大器A2的兩個輸入端可以分別連接到第三電阻器R3的兩端。第三放大器A3的一個輸入端可以連接到第二放大器A2的輸出端，第三放大器A3的另一個輸入端可以連接到參考電壓源Vref。第一開關單元Ql的控制端可以連接到第三放大器A3的輸出端，第一開關單元Ql的第一端可以連接到第二放大器A2的輸出端。第四放大器A4的一個輸入端可以連接到第一放大器Al的輸出端，第四放大器A4的另一個輸入端可以連接到第一開關單元Ql的第二端，第四放大器A4的輸出端可以連接到PWM電源110的反饋信號輸入端FB。第二開關單元Q2的控制端可以連接到第三放大器A3的輸出端，第二開關單元Q2的第一端可以連接到第四放大器A4的與第一開關單元Ql的第二端連接的輸入端，第二開關單元Q2的第二端可以連接到第四放大器A4的輸出端。根據當前的示例性實施例，當PWM輸出的電流的幅值Iout小於或等於預定電流值Ith，第一開關單元Ql可以截止，第二開關單元Q2可以導通。當第一開關元件Ql截止且第二開關元件Q2導通時，第四放大器A4的輸出端可以電連接到其一個輸入端。這時，第四放大器A4可以作為源跟隨器進行操作。因此，反饋信號產生單元170可以在不考慮從電流檢測單元150接收的指示PWM輸出的電流的幅值Iout的信號情況下，僅根據從電壓檢測單元130接收的指示PWM輸出的電壓的幅值Vout的信號來產生第一反饋信號，並通過第四功率放大器A4的輸出端將產生的第一反饋信號輸出到PWM電源110的反饋信號輸入端FB。另一方面，當PWM輸出的電流的幅值Iout大於預定電流值Ith時,第一開關單元Ql可以導通，第二開關單元Q2可以截止。當第一開關元件Ql導通且第二開關元件Q2截止時，第四放大器A4的輸出端可以與其一個輸入端斷開電連接。因此，反饋信號產生單元170可以在根據從電流檢測單元150接收的指示PWM輸出的電流的幅值Iout的信號和從電壓檢測單元130接收的指示PWM輸出的電壓的幅值Vout的信號來產生第二反饋信號，並通過第四功率放大器A4的輸出端將產生的第二反饋信號輸出到PWM電源110的反饋信號輸入端FB。在一個可實施的實施例中，PWM輸出的電壓的幅值Vout可以為15V，可以將預定電流值Ith設為1A，第三電阻器R3可以具有I歐姆的電阻值，參考電壓源Vref的電壓可設定為IV。當PWM輸出的電流的幅值Iout小於預定電流值Ith (IA)時，例如，當PWM輸出的電流的幅值Iout為0. 5A時，第二放大器A2的輸入端之間的電壓差可以為0. 5V。因此，第二放大器A2的輸出可以為0. 5V。第三放大器A3的輸入可以為第二放大器A2的輸出(0. 5V)和參考電壓源Vref的電壓(IV)。因為第二放大器A2的輸出(0. 5V)小於參考電壓源Vref的電壓(IV)，所以第三放大器A3的輸出可以為0V。這時，第一開關單元Ql可以截止，第二開關單元Q2可以導通。當第二開關單元Q2導通時，第四放大器A4可以被用作源跟隨器。因此，PWM電源110的反饋信號輸入端FB接收的反饋信號(S卩，第一反饋信號)的電壓可以只受第一放大器Al的輸出的影響。換句話說，被構造為根據節點N的電壓和參考電壓源Vref的電壓而進行操作的第一放大器Al可以是現有技術中已知的，且可以根據現有技術中的已知的方法來產生第一反饋信號並響應於產生的第一反饋信號維持PWM輸出的電壓的幅值恆定，因此這裡將不再進行詳細描述。例如，PWM電源110可以響應於I伏特的第一反饋信號將PWM輸出的電壓的幅值保持為15V。此外，在當前的實施例中，第一電阻器Rl的電阻值可以為140KQ、第二電阻器R2的電阻值可以為10KQ，第一放大器Al的輸出可以為IV，第四放大器A4的輸入和輸出可以相同，例如，IV。當PWM輸出的電流的幅值Iout輸出大於預定電流值Ith (IA)時，例如，當PWM輸出的電流的幅值Iout為1.1A時，第二放大器A2的輸入端之間的電壓差可以為1.1V。因此，第二放大器A2的輸出可以為1.1V。第三放大器A3的輸入可以為第二放大器A2的輸出(1.1V)和參考電壓源Vref的電壓(IV)。因為1.1V大於參考電壓源Vref的電壓IV，所以第三放大器A3的輸出可以為5V。這時，第一開關單元Ql可以導通，第二開關單元Q2可以截止。當第二開關Q2導通時 ，第四放大器A4可以被用差分放大器。因此，PWM電源110的反饋信號輸入端FB接收的反饋信號(S卩，第二反饋信號)的電壓受到第一放大器Al的輸出的電壓與第二放大器A2的輸出的電壓差值的影響。設此時電源的輸出還未響應於電流的增大，暫定電源的輸出還是15V，由上面的舉例可知第一放大器Al的輸出為IV，第一放大器Al的輸出(IV)與第二放大器A2的輸出(1.1V)不一樣，第四放大器A4會將第一放大器Al的輸出與第二放大器A2的輸出的差值進行放大，可設其輸出為1. 36V。因此，PWM電源110可以響應於1.36伏特的第二反饋信號將PWM輸出的電壓的幅值調節為(例如，升壓至)16. 5V，並將電流的幅值Iout降低為1A，從而保持PWM輸出的功率Pout不變。此外，在當前的實施例中，第一電阻器Rl的電阻值可以為140KQ、第二電阻器R2的電阻值可以為IOKQ，第四放大器A4的輸出可以為1.36V。PWM電源110可以根據現有技術中已知的方法來根據第一反饋信號和第二反饋信號對PWM輸出的電流的幅值lout、電壓的幅值Vout和/或功率Pout進行調節，因此這裡將不再進行詳細描述。圖3是示出了根據示例性實施例的控制電源系統的方法300的示例的流程圖。在圖3中示出的電源系統的控制方法可以被應用於控制參照圖1和圖2描述的電源系統100。如圖3中所示，首先，可以對外部直流輸入進行脈衝寬度調製，並可以將經脈衝寬度調製所得到的PWM輸出提供到待供電裝置(310 )。接下來，可以檢測PWM輸出的電壓的幅值Vout和電流的幅值Iout(320)。可以根據檢測到的電壓的幅值Vout和電流的幅值Iout來產生反饋信號(330)，並可以根據產生的反饋信號來調節PWM輸出(340)。
例如，在操作330中，可以響應於檢測到PWM輸出的電壓的幅值Vout大於預定電壓值Vth來產生第一反饋信號，並可以響應於檢測到PWM輸出的電流的幅值Iout大於預定電流值Ith來產生第二反饋信號。在一個示例性實施例中，當PWM輸出的電流的幅值Iout小於或等於預定電流值Ith時，可以僅根據指示PWM輸出的電壓的幅值Vout的信號來產生第一反饋信號。當PWM輸出的電流的幅值Iout大於預定電流值Ith時,可以根據指示PWM輸出的電壓的幅值Vout的信號和指示PWM輸出的電流的幅值Iout的信號二者來產生第二反饋信號。因此，在操作340中，可以根據第一反饋信號來保持P麗輸出的電壓的幅值Vout恆定，例如，等於預定電壓值Vth;可以根據第二反饋信號來減小PWM輸出的電流的幅值lout，例如，小於或等於預定電流值Ith。此外，還可以根據第一反饋信號來增大PWM輸出的電流的幅值Iout ;以及也可以根據第二反饋信號來增大PWM輸出的電壓的幅值Vout，以保持P麗輸出的功率Pout恆定。因此，根據示例性實施例的控制電源系統的方法300可以在PWM輸出的電流的幅值Iout小於或等於預定電流值Ith時保持PWM輸出的電壓值Vout恆定，並在PWM輸出的電流的幅值Iout大於預定電流值Ith時,將PWM輸出的電流的幅值減小為小於或等於預定電流值Ith。因此，可以減少待供電裝置在運行時產生的熱，也可以減少應用控制電源系統的方法300的電源系統運行時自身產生的熱。因此，可以降低應用控制電源系統的方法300的電源系統和待供電裝置的溫度，可以減小因轉變為熱而損失的功率，可以提高電源系統和待供電裝置的壽命。執行這裡描述的方法或者該方法的一個或多個操作的程序指令可以被記錄、存儲或固定在一個或多個計算機可讀存儲介質中。所述程序指令可由計算機執行。例如，計算機可使處理器執行所述程序指令。所述介質可單獨包括程序指令、數據文件和數據結構等或可以包括它們的組合。計算機可讀存儲介質的例子包括磁介質(例如，硬碟、軟盤和磁帶)、光學介質(例如，CD ROM盤和DVD)、磁光介質(例如，光學盤)和專用於存儲和執行程序指令的硬體裝置(例如，只讀存儲器(ROM)、隨機存取存儲器(RAM)、閃速存儲器)等。程序指令的例子包括機器代碼(例如，由編譯器產生的機器代碼)和包含可由計算機使用解碼器執行的高級代碼。程序指令(即，軟體)可分布在網絡連接的計算機系統上，從而以分布的方式存儲和執行軟體。例如，可通過一個或更多計算機可讀記錄介質來存儲所述軟體和數據。此外，用於實施這裡公開的示例實施例的功能性程序、代碼和代碼段可以由所述實施例所屬技術領域的程式設計師基於以及利用這裡提供的附圖中的流程圖、框圖及其相應描述而容易地解釋出來。此外，所描述的用於執行操作或方法的單元可以是硬體、軟體或者硬體與軟體的某種結合。例如，所述單元可以是在計算機上運行的軟體包或者是軟體可以在其上運行的計算機。上面已經描述了一些示例性實施例。然而，應該理解的是，可以做出各種修改。例如，如果所描述的技術以不同的順序執行和/或如果所描述的系統、架構、設備或電路中的組件以不同方式被組合和/或被另外的組件或其等同物替代或補充，則可以實現合適的結果。相應地，其他實施方式也落入權利要求的保護範圍內。
權利要求
1.一種電源系統，其特徵在於，所述電源系統包括 PWM電源，包括直流輸入端、反饋信號輸入端和直流輸出端，PWM電源被構造為經直流輸入端接收外部直流輸入，對接收的外部直流輸入進行脈衝寬度調製，並通過直流輸出端將經脈衝寬度調製所得到的PWM輸出提供到待供電裝置； 電壓檢測單元，被構造為檢測PWM輸出的電壓的幅值； 電流檢測單元，被構造為檢測PWM輸出的電流的幅值； 反饋信號產生單元，被構造為根據由電壓檢測單元檢測到的電壓的幅值和由電流檢測單元檢測到的電流的幅值來產生反饋信號，並將產生的反饋信號提供到PWM電源的反饋信號輸入端， 其中，PWM電源根據從反饋信號輸入端接收的反饋信號來調節PWM輸出的電壓的幅值和電流的幅值。
2.如權利要求1所述的電源系統，其特徵在於，響應於電流檢測單元檢測到PWM輸出的電流的幅值大於預定電流值，反饋信號產生單元產生第二反饋信號，從而PWM電源根據從反饋信號輸入端接收的第二反饋信號來減小PWM輸出的電流的幅值。
3.如權利要求2所述的電源系統，其特徵在於，反饋信號產生單元根據從電壓檢測單元接收的指示PWM輸出的電壓的幅值的信號和從電流檢測單元接收的指示PWM輸出的電流的幅值的信號來產生第二反饋信號。
4.如權利要求3所述的電源系統，其特徵在於，PWM電源根據從反饋信號輸入端接收的第二反饋信號來增大PWM輸出的電壓的幅值，以保持PWM輸出的功率恆定。
5.如權利要求4所述的電源系統，其特徵在於，響應於電流檢測單元檢測到PWM輸出的電流的幅值小於或等於預定電流值、且電壓檢測單元檢測到PWM輸出的電壓的幅值不等於預定電壓值，反饋信號產生單元產生第一反饋信號，從而PWM電源根據從反饋信號輸入端接收的第一反饋信號來將PWM輸出的電壓的幅值調節為等於預定電壓值。
6.如權利要求5所述的電源系統，其特徵在於，反饋信號產生單元根據從電壓檢測單元接收的指示PWM輸出的電壓的幅值的信號來產生第一反饋信號。
7.如權利要求6所述的電源系統，其特徵在於，PWM電源還根據從反饋信號輸入端接收的第一反饋信號來增大PWM輸出的電流的幅值。
8.如權利要求1所述的電源系統，其特徵在於， 電壓檢測單元包括連接在PWM電源的直流輸出端和地之間的分壓電阻器組，其中，分壓電阻器組包括串聯連接的第一電阻器和第二電阻器， 電流檢測單元包括連接在PWM電源的直流輸出端和待供電裝置之間的第三電阻器， 反饋信號產生單元包括第一放大器、第二放大器、第三放大器、第四放大器、第一開關和第二開關，其中， 第一放大器的一個輸入端連接到第一電阻器和第二電阻器之間的公共節點，第一放大器的另一個輸入端連接到參考電壓源， 第二放大器的兩個輸入端分別連接到第三電阻器的兩端， 第三放大器的一個輸入端連接到第二放大器的輸出端，第三放大器的另一個輸入端連接到參考電壓源， 第一開關單元的控制端連接到第三放大器的輸出端，第一開關單元的第一端連接到第二放大器的輸出端， 第四放大器的一個輸入端連接到第一放大器的輸出端，第四放大器的另一個輸入端連接到第一開關單元的第二端，第四放大器的輸出端連接到PWM電源的反饋信號輸入端， 第二開關單元的控制端連接到第三放大器的輸出端，第二開關單元的第一端連接到第四放大器的與第一開關單元的第二端連接的輸入端，第二開關單元的第二端連接到第四放大器的輸出端， 其中， 響應於PWM輸出的電流的幅值小於或等於預定電流值，第一開關單元截止，第二開關單元導通，從而第四放大器作為源跟隨器進行操作，以將與第一放大器的輸出相同的輸出作為反饋信號提供到PWM電源的反饋信號輸入端， 響應於PWM輸出的電流的幅值大於預定電流值，第一開關單元導通，第二開關單元截止，從而第四放大器作為差分放大器進行操作，以將第一放大器的輸出與第二放大器的輸出的差值進行放大並作為反饋信號提供到PWM電源的反饋信號輸入端。
9.一種控制電源系統的方法，所述方法包括下述步驟 對外部直流輸入進行脈衝寬度調製，並將經脈衝寬度調製所得到的PWM輸出提供到待供電裝置； 檢測PWM輸出的電壓的幅值和電流的幅值； 根據檢測到的電壓的幅值和電流的幅值來產生反饋信號； 根據反饋信號來調節PWM輸出的電壓的幅值和電流的幅值。
10.如權利要求9所述的方法，其特徵在於， 產生反饋信號的步驟包括 響應於檢測到PWM輸出的電流的幅值大於預定電流值，產生第二反饋信號， 調節PWM輸出的步驟包括 根據第二反饋信號來減小PWM輸出的電流的幅值。
11.如權利要求10所述的方法，其特徵在於，根據指示PWM輸出的電壓的幅值的信號和指示PWM輸出的電流的幅值的信號來產生第二反饋信號。
12.如權利要求11所述的方法，其特徵在於， 調節PWM輸出的步驟還包括 根據第二反饋信號來增大PWM輸出的電壓的幅值，以保持PWM輸出的功率恆定。
13.如權利要求12所述的方法，其特徵在於， 產生反饋信號的步驟包括 響應於電流檢測單元檢測到PWM輸出的電流的幅值小於或等於預定電流值、且檢測到PWM輸出的電壓的幅值不等於預定電壓值，產生第一反饋信號， 調節PWM輸出的步驟包括 根據第一反饋信號來將PWM輸出的電壓的幅值調節為等於預定電流值。
14.如權利要求13所述的方法，其特徵在於，根據指示PWM輸出的電壓的幅值的信號來產生第一反饋信號。
15.如權利要求14所述的方法，其特徵在於， 調節PWM輸出的步驟還包括根據第一反饋信號來增大PWM輸出的電流的幅值。
16.一種計算機可讀記錄介質，所述計算機可讀記錄介質上記錄有用於執行控制電源系統的方法的程序，所述方法包括下述步驟 對外部直流輸入進行脈衝寬度調製，並將經脈衝寬度調製所得到的PWM輸出提供到待供電裝置； 檢測PWM輸出的電壓的幅值和電流的幅值； 根據檢測到的電壓的幅值和電流的幅值來產生反饋信號； 根據反饋信號來調節PWM輸出的電壓的幅值和電流的幅值。
全文摘要
本發明提供一種電源系統及其控制方法，所述電源系統包括脈衝寬度調製(PWM)電源，電壓檢測單元，電流檢測單元和反饋信號產生單元。PWM電源經直流輸入端接收外部直流輸入，對接收的外部直流輸入進行脈衝寬度調製，並通過直流輸出端將經脈衝寬度調製所得到的PWM輸出提供到待供電裝置。電壓檢測單元檢測PWM輸出的電壓的幅值，電流檢測單元檢測PWM輸出的電流的幅值。反饋信號產生單元產生反饋信號，並將產生的反饋信號提供到PWM電源。PWM電源根據接收的反饋信號來調節PWM輸出的電壓的幅值和電流的幅值。
文檔編號H02M3/10GK103066838SQ20131004600
公開日2013年4月24日 申請日期2013年2月5日 優先權日2013年2月5日
發明者楊雪亮 申請人:深圳市華星光電技術有限公司