专利名称：电感式转换装置及能量控制方法
技术领域：
本发明是关于一种电子电路装置与能量效能控制方法，特别是关于一种应用于电 源电路转换装置的电感式转换装置及能量控制方法。
背景技术：
现今许多工业应用及各式电子产品皆具有电源电路的设计，于电源电路的设计中 是将包含转换器(converter)电路，最为常见的转换器电路是设置有电感。如美国专利案 号US2006/01146M是提出一单电感多输出的转换器的系统与控制方法，其是将输出电压 回授，经过参考电压产生器及切换控制器动态产生参考电流(Ikef)以控制转换器的电感充 放电。然而，依据此参考电流(Ikef)为电流门槛充电电感将会使得能量超过实际系统能量 的需求，故转换器的能量效能不佳。因此，ISSCC/2007 论文”A Single-Inductor Step-Up DC-DC Switching Converter with Bipolar Outputs for Active Matrix OLED Mobile Display Panels”提 出加入一释放转换开关(free-wheeling switch)与电感器并接，当此开关闭合时，将形成 一短路路径，电流将不通过电感进行充电，使能量透过短路路径排除以限制电感储存的能 量。然而，通过释放转换开关形成一短路路径的方法，为将能量进行释放，虽有效可改善能 量超过实际系统所需能量的问题但于释放能量的过程，为将超过的能量导入接地释放，将 使得能量效能较上述美国专利所揭示的技术更为不佳。有鉴于此，本发明是针对上述该些困扰与目标，同时结合电力电子技术与能量控 制概念，提出一电感式转换装置及能量控制方法。
发明内容
本发明的主要目的是在提供一种电感式转换装置及能量控制方法，其是利用输出 电压误差值计算出充电电感的电流峰值以得知实际所需的能量总值，将有效提升能量效率。本发明的另一目的是在提供一种电感式转换装置及能量控制方法，其是利用输出 电压误差值的能量面积加总等于能量总值的能量面积以量化输出电压误差值的能量总合 等于能量总值，将增进能量估算的准确度。本发明的又一目的是在提供一种电感式转换装置及能量控制方法，其是能应用于 各式电感转换装置电路设计的能量计算，将可为通式应用层面极为广范。为达到上述的目的，本发明提出的电感式转换装置及能量控制方法，其是将以参 考电压为基准计算复数个输出电压的各别误差值；依据误差值的能量以计算出电流峰值， 且通过电流峰值计算能量总值，电流峰值是为最大充电电流的限制，能量总值是为误差值 的能量的加总，并且为系统所需能量；以电流峰值充电至至少一电感，电感将储存能量总 值，即电感是将储存系统所需能量。其中，该电流峰值是为每一充电周期的最大充电限制。
其中，该能量总值是为系统所需能量。其中，该能量总值是为每一该误差值的能量的总合。其中，该输出电压是为正电压或负电压。其中，该输出电压是为单一电压输出或复数个电压同时输出。其中，该输出电压为复数个电压同时输出时，是将依据该电流峰值及承受的负载 计算该负载充电的先后。其中，更包括一参考电压，该参考电压是为计算该误差值的基准。其中，更包括一输入电压，该输入电压是为提供充电该电感的电流。其中，该输出电压是将高于该输入电压。其中，该电流峰值是为一函数，该函数包含每一该误差值的总合。其中，该函数是为每一该误差值的平方的总合开根号。其中，该函数是为一系统转移电导函数，该系统转移电导函数将该误差值的总合 转换成为该电流峰值。其中，该电流峰值是为充电电流的上升斜率的最大限制。其中，该正输出电压误差值能量与该负输出电压误差值能量总合是等于该能量总 值。本发明还提出一种电感式能量转换装置，包括一开关电路，至少一电感是与其电 性连接，该开关电路将控制该电感的充放电以输出复数个输出电压；一电流感测器，其是与 该电感电性连接，且侦测流经该电感的电感电流；一电流峰值产生器，其是与该开关电路电 性连接，且接收该输出电压的误差值，产生相对应该误差值的电流峰值；一比较器组，其是 与该电流峰值产生器电性连接，且将该电流峰值与该电感电流及该误差值比较，产生复数 个电压讯号；以及一控制电路，其是与该比较器组电性连接，且接收该电压讯号产生复数个 控制讯号，通过该控制讯号控制该开关电路，以控制该电感的充放电。其中，更包括复数个误差放大器，其是与该电流峰值产生器电性连接，该输出电压 的该误差值将通过该误差放大器以一参考电压为基准予以放大传入至该电流峰值产生器。其中，该控制电路将依照接收的该电压讯号产生该参考电压。其中，更包括一斜率补偿器，其是与该电流感测器电性连接，补偿该电感电流变动 产生的误差。其中，该电流感测器侦测的该电感电流将通过电阻器转换成电压输入至该比较器组。其中，该开关电路包含复数个晶体管开关，该控制电路产生的该控制讯号是控制 该晶体管开关开启或闭合。其中，该电流峰值产生器是为基于该误差值动态产生该电流峰值。底下通过具体实施例配合所附的图式详加说明，当更容易了解本发明的目的、技 术内容、特点及其所达成的功效。
图1为本发明控制电感充电能量的流程图；图2(a)至图2(c)为本发明单一电感电路与相对能量的示意图3(a)至图3(c)为本发明能量面积比例的示意图；图4为本发明单一电感双极性多重输出的电路架构示意图；图5为本发明电感式能量转换装置的电路架构示意图。附图标记说明20-升压电路(boost) ；30-反向电路(inverter) ；40-单电感双极性输出电路； 50-单电感双极性多重输出(SIMBO)电路；60-电感式能量转换装置；62-电流峰值产生器； 64-电流感测器；66-斜率补偿器；68-控制电路；70-比较器组(CMP) ；72-开关电路。
具体实施例方式本发明提出一种电感式转换装置及能量控制方法，是将通过计算电流峰值求得充 电电流最大峰值限制以得知系统最大所需的能量总值。底下则将以较佳实施例详述本发明 的技术特征。图1为本发明控制电感充电能量的流程图，如图所示，首先，如步骤S10，计算复数 个输出电压的各别的误差值，此输出电压是可为单一电压输出或复数个电压同时输出的正 电压或负电压，且输出电压的误差值的计算是以一参考电压作为电压基准。之后，如步骤 S12，依据输出电压的误差值计算电流峰值，电流峰值为系统中每一充电周期的最大充电限 制，充电的电流将不超越电流峰值的门槛；并且通过电流峰值是能计算出系统所需能量的 能量总值，此能量总值是将为每一输出电压误差值的能量总合。其后，如步骤S14，依据电流 峰值为充电门槛，对至少一电感充电，电感是将储存此能量总值，换言之，电感所储存的能 量为系统所需能量。此外，当复数个输出电压同时输出时，是将依据电流峰值以及承受的负载，依照负 载的轻重计算出负载充电的先后。另外，输出电压的电压值是将高于输入电压的电压值。为了确保电流峰值为系统所需能量的充电门槛，且相对应电流峰值的能量总值为 每一输出电压误差值的能量总合，以下将以单一电感为例，列出推导加以详细说明，以证明 上述的论点。^A= A(1)；2
权利要求
1.一种电感式转换装置的能量控制方法，其特征在于，包括计算复数个输出电压的各自的误差值；依据该误差值计算电流峰值，并通过该电流峰值计算能量总值；以及依据该电流峰值 充电至至少一电感，且该电感是将储存该能量总值。
2.根据权利要求1所述的电感式转换装置的能量控制方法，其特征在于，该电流峰值 是为每一充电周期的最大充电限制。
3.根据权利要求1所述的电感式转换装置的能量控制方法，其特征在于，该能量总值 是为系统所需能量。
4.根据权利要求1所述的电感式转换装置的能量控制方法，其特征在于，该能量总值 是为每一该误差值的能量的总合。
5.根据权利要求1所述的电感式转换装置的能量控制方法，其特征在于，该输出电压 是为正电压或负电压。
6.根据权利要求5所述的电感式转换装置的能量控制方法，其特征在于，该输出电压 是为单一电压输出或复数个电压同时输出。
7.根据权利要求6所述的电感式转换装置的能量控制方法，其特征在于，该输出电压 为复数个电压同时输出时，是将依据该电流峰值及承受的负载计算该负载充电的先后。
8.根据权利要求1所述的电感式转换装置的能量控制方法，其特征在于，更包括一参 考电压，该参考电压是为计算该误差值的基准。
9.根据权利要求1所述的电感式转换装置的能量控制方法，其特征在于，更包括一输 入电压，该输入电压是为提供充电该电感的电流。
10.根据权利要求9所述的电感式转换装置的能量控制方法，其特征在于，该输出电压 是将高于该输入电压。
11.根据权利要求1所述的电感式转换装置的能量控制方法，其特征在于，该电流峰值 是为一函数，该函数包含每一该误差值的总合。
12.根据权利要求11所述的电感式转换装置的能量控制方法，其特征在于，该函数是 为每一该误差值的平方的总合开根号。
13.根据权利要求5所述的电感式转换装置的能量控制方法，其特征在于，该正输出电 压误差值能量与该负输出电压误差值能量总合是等于该能量总值。
14.根据权利要求12所述的电感式转换装置的能量控制方法，其特征在于，该函数是 为一系统转移电导函数，该系统转移电导函数将该误差值的总合转换成为该电流峰值。
15.根据权利要求14所述的电感式转换装置的能量控制方法，其特征在于，该电流峰 值是为充电电流的上升斜率的最大限制。
16.一种电感式能量转换装置，其特征在于，包括一开关电路，至少一电感是与其电性连接，该开关电路将控制该电感的充放电以输出 复数个输出电压；一电流感测器，其是与该电感电性连接，且侦测流经该电感的电感电流；一电流峰值产生器，其是与该开关电路电性连接，且接收该输出电压的误差值，产生相 对应该误差值的电流峰值；一比较器组，其是与该电流峰值产生器电性连接，且将该电流峰值与该电感电流及该误差值比较，产生复数个电压讯号；以及一控制电路，其是与该比较器组电性连接，且接收该电压讯号产生复数个控制讯号，通 过该控制讯号控制该开关电路，以控制该电感的充放电。
17.根据权利要求16所述的电感式能量转换装置，其特征在于，更包括复数个误差放 大器，其是与该电流峰值产生器电性连接，该输出电压的该误差值将通过该误差放大器以 一参考电压为基准予以放大传入至该电流峰值产生器。
18.根据权利要求17所述的电感式能量转换装置，其特征在于，该控制电路将依照接 收的该电压讯号产生该参考电压。
19.根据权利要求16所述的电感式能量转换装置，其特征在于，更包括一斜率补偿器， 其是与该电流感测器电性连接，补偿该电感电流变动产生的误差。
20.根据权利要求16所述的电感式能量转换装置，其特征在于，该电流感测器侦测的 该电感电流将通过电阻器转换成电压输入至该比较器组。
21.根据权利要求16所述的电感式能量转换装置，其特征在于，该开关电路包含复数 个晶体管开关，该控制电路产生的该控制讯号是控制该晶体管开关开启或闭合。
22.根据权利要求16所述的电感式能量转换装置，其特征在于，该电流峰值产生器是 为基于该误差值动态产生该电流峰值。
全文摘要
本发明揭露一种电感式转换装置及能量控制方法，其是利用复数个输出电压的误差值计算出充电电感的最大限制的电流峰值以得知实际所需的能量总值，此能量总值为误差值的能量的总合是为系统实际所需能量，电感充电将不超过电流峰值，以使储存的能量不将超过实际所需能量，进而有效提升能量效能。
文档编号H02M3/06GK102055315SQ20101021720
公开日2011年5月11日 申请日期2010年7月5日 优先权日2009年10月30日
发明者吴建兴, 范铭彦, 蔡裕农, 陈科宏 申请人:万国半导体(开曼)股份有限公司