專(zhuān)利名稱(chēng)：用于電容器充電電路的電路和技術(shù)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及對(duì)電容性負(fù)載充電，更具體地涉及對(duì)照相閃光燈系統(tǒng)中的電容性負(fù)載充電。
背景技術(shù)：
在傳統(tǒng)的照相閃光燈系統(tǒng)中，通常使用頻率固定的開(kāi)關(guān)式電源拓?fù)湎蛞浑娙菪载?fù)載提供功率。例如，在頻率固定的應(yīng)用中，可以使用與該頻率相關(guān)的周期的一部分以接通一功率開(kāi)關(guān)(例如晶體管)而使用該周期的另一部分?jǐn)嚅_(kāi)該開(kāi)關(guān)?？稍O(shè)置接通時(shí)間TON與斷開(kāi)時(shí)間TOFF的比以調(diào)節(jié)應(yīng)用于該功率開(kāi)關(guān)的能率比。在接通時(shí)間期間啟動(dòng)該功率開(kāi)關(guān)，然后在斷開(kāi)時(shí)間期間該功率開(kāi)關(guān)斷開(kāi)。在該開(kāi)關(guān)式電源的開(kāi)關(guān)周期中可調(diào)節(jié)該TON/TOFF比以向該電容性負(fù)載提供適當(dāng)?shù)墓β?。例如典型的DC-到-DC變流器使用這種技術(shù)。因此，在變化的負(fù)載狀態(tài)或輸出電壓的需求下，傳統(tǒng)的開(kāi)關(guān)式電源拓?fù)淇烧{(diào)節(jié)該TON/TOFF比以符合輸出電壓和負(fù)載需求。
然而，這種涉及照相閃光燈系統(tǒng)的方法具有一些潛在的問(wèn)題。一個(gè)問(wèn)題是該照相閃光燈電容器電壓可以連續(xù)地變化，例如從充電周期開(kāi)始時(shí)的0伏連續(xù)變化到該充電周期結(jié)束時(shí)的300伏。這一寬范圍的電壓變化提出了在傳統(tǒng)的開(kāi)關(guān)式電源上所不能實(shí)現(xiàn)的要求。例如，一些傳統(tǒng)的開(kāi)關(guān)式電源不具備通過(guò)調(diào)節(jié)該TON/TOFF比來(lái)提供功率以對(duì)在一寬的電壓范圍上變化的輸出電容器負(fù)載充電的能力。
另一個(gè)與傳統(tǒng)的開(kāi)關(guān)式電源有關(guān)的潛在的問(wèn)題是用于監(jiān)視輸出電壓的輸出電壓反饋機(jī)構(gòu)可以是一恒定功率消耗源。例如，一反饋機(jī)構(gòu)可以包括一連接在該輸出電容器負(fù)載和地之間的電阻分壓器。在操作中，這種連接有一個(gè)I2R的功率損耗。此外，需要數(shù)十個(gè)微放大器在該電阻分壓器中傳導(dǎo)以使得該反饋機(jī)構(gòu)的有限輸入阻抗效應(yīng)最小。另外，當(dāng)傳統(tǒng)的開(kāi)關(guān)式電源操作以保持一相對(duì)較高的輸出電壓時(shí)(例如300伏)，該反饋機(jī)構(gòu)的功耗為幾毫瓦。因?yàn)樵陂W光燈準(zhǔn)備狀態(tài)需要保持電容器電壓，所以該反饋機(jī)構(gòu)必須不斷地監(jiān)視該電容器電壓以確保保持適當(dāng)?shù)碾妷?，因此這樣會(huì)導(dǎo)致不期望的長(zhǎng)時(shí)間的功率損耗。
另一個(gè)與傳統(tǒng)的開(kāi)關(guān)式電源有關(guān)的問(wèn)題是獲得適當(dāng)?shù)妮敵鲭妷核璧拈_(kāi)關(guān)行為是不能停止的。相反的，傳統(tǒng)的開(kāi)關(guān)式電源連續(xù)調(diào)節(jié)該TON/TOFF比以保持一個(gè)相對(duì)于給定負(fù)載恒定的輸出電壓。換句話(huà)說(shuō)，傳統(tǒng)的開(kāi)關(guān)式電源向該負(fù)載連續(xù)提供功率，即使當(dāng)已達(dá)到期望的電容器電壓時(shí)。這樣增加了額外的功率損耗，降低了傳統(tǒng)照相閃光燈系統(tǒng)的效率。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種在寬的電容器負(fù)載電壓范圍上向一電容性負(fù)載傳輸功率的功率開(kāi)關(guān)拓?fù)洹?br> 本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種測(cè)量基本上與連續(xù)的耗用功率無(wú)關(guān)的電容器電壓的反饋機(jī)構(gòu)。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是當(dāng)照相閃光燈電容器達(dá)到其期望的電壓時(shí)限制功率輸出。
因此，本發(fā)明提供用于一電容器充電電路的電路和技術(shù)，包括功率傳輸電路、測(cè)量電路和控制電路。該功率傳輸電路可以實(shí)現(xiàn)自同步開(kāi)關(guān)機(jī)制以從一電源向一輸出電容器負(fù)載傳送功率。此外，該功率傳輸電路可包括接通時(shí)間電路和斷開(kāi)時(shí)間電路。該接通時(shí)間電路優(yōu)選地使用一次繞組中的電流來(lái)生成控制功率開(kāi)關(guān)(例如晶體管)的接通時(shí)間的信號(hào)。一旦該一次電流達(dá)到一預(yù)定的閾值則由該接通時(shí)間電路產(chǎn)生的信號(hào)就會(huì)斷開(kāi)該功率開(kāi)關(guān)，從而使得該功率開(kāi)關(guān)進(jìn)入斷開(kāi)時(shí)間。該斷開(kāi)時(shí)間電路優(yōu)選地使用在二次繞組中的電流來(lái)生成控制該功率開(kāi)關(guān)的斷開(kāi)時(shí)間的信號(hào)。當(dāng)該二次電流達(dá)到一預(yù)定的閾值時(shí)由該斷開(kāi)時(shí)間電路產(chǎn)生的信號(hào)就會(huì)接通該功率開(kāi)關(guān)。一鎖存器接收并協(xié)調(diào)由該接通時(shí)間電路和斷開(kāi)時(shí)間電路生成的信號(hào)以形成一具有開(kāi)關(guān)接通時(shí)間和開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)間的周期。
該功率傳輸電路將進(jìn)行如下所述的操作。在接通時(shí)間期間，啟動(dòng)該開(kāi)關(guān)并對(duì)該變壓器提供能量直到關(guān)閉該開(kāi)關(guān)。當(dāng)該變壓器接收能量時(shí)該變壓器一次側(cè)繞組中的電流一直增加，直到該接通時(shí)間電路中的一電阻的電壓大于一接通時(shí)間的參考電壓，該電阻可以傳導(dǎo)該一次電流的全部或一部分。一旦該電壓大于該參考電壓，該接通時(shí)間電路就會(huì)產(chǎn)生一使得該鎖存器斷開(kāi)該開(kāi)關(guān)的信號(hào)，這樣啟動(dòng)該開(kāi)關(guān)周期的斷開(kāi)時(shí)間部分。
在斷開(kāi)時(shí)間期間，因?yàn)槭褂迷撟儔浩鞯亩蝹?cè)的電流對(duì)負(fù)載充電，所以該變壓器釋放能量。在充電過(guò)程中該二次電流一直減小直到該斷開(kāi)時(shí)間電路中的一電阻的電壓小于一斷開(kāi)時(shí)間的參考電壓，該電阻可以傳導(dǎo)該二次電流的全部或一部分。一旦該電壓小于該參考電壓則該斷開(kāi)時(shí)間電路可生成一使該鎖存器重新啟動(dòng)該開(kāi)關(guān)(即返回接通時(shí)間)的信號(hào)?？蔁o(wú)限期地重復(fù)接通時(shí)間/斷開(kāi)時(shí)間周期直到該輸出電壓達(dá)到一期望的電壓。
這種結(jié)構(gòu)可以認(rèn)為是基于電流的，因?yàn)樗鶕?jù)該變壓器的一次繞組和二次繞組中的電流確定該接通時(shí)間和斷開(kāi)時(shí)間。這種基于電流的開(kāi)關(guān)設(shè)置可提供一種能夠快速有效地向電容性負(fù)載傳送功率的通用的和可適應(yīng)的轉(zhuǎn)換拓?fù)洹８唧w地，該開(kāi)關(guān)接通時(shí)間和開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)間能夠適應(yīng)電路中出現(xiàn)的情況。例如，該接通時(shí)間/斷開(kāi)時(shí)間周期在提供功率以對(duì)零伏到幾百伏的范圍內(nèi)的電容性負(fù)載充電的過(guò)程中可實(shí)現(xiàn)高度的靈活性。該可適應(yīng)的開(kāi)關(guān)拓?fù)湟部梢宰詣?dòng)適應(yīng)電源輸入電壓中的變化。這樣，即使該輸入電壓較低，該功率傳輸電路也可使該變壓器達(dá)到基本相同的電平。
本發(fā)明的測(cè)量電路使電容器充電電路能夠通過(guò)在斷開(kāi)時(shí)間周期中監(jiān)視該變壓器一次繞組的電壓波形來(lái)間接測(cè)量輸出電容器負(fù)載電壓的能力。在該斷開(kāi)時(shí)間周期中測(cè)量該變壓器一次繞組上的電壓可使該電容器充電電路降低浪費(fèi)的功耗。
在測(cè)量過(guò)程中，優(yōu)選地將來(lái)自該變壓器一次繞組的電壓波形轉(zhuǎn)換成參照地的電壓。該參照地的電壓可以是該輸出電容器負(fù)載電壓的瞬態(tài)表示。這個(gè)參照地的電壓可與一參考電壓相比較以確定該輸出電壓是否已達(dá)到一期望值。如果該輸出電壓達(dá)到該期望電壓，則該測(cè)量電路可向該控制電路提供一輸出信號(hào)。該輸出信號(hào)優(yōu)選地表示已達(dá)到期望的電容器負(fù)載電壓。
如果該控制電路接收到一來(lái)自該測(cè)量電路的表示該電容器負(fù)載電壓已達(dá)到該期望電壓的信號(hào)，則該控制電路可暫時(shí)禁止該功率傳輸電路工作。因?yàn)椴粫?huì)發(fā)生額外的開(kāi)關(guān)周期(直到再次需要開(kāi)關(guān)周期以對(duì)該電容性負(fù)載充電)，所以禁止該功率傳輸電路工作可節(jié)約功率。此外，可對(duì)一詢(xún)問(wèn)定時(shí)器編程以使該功率傳輸電路在可變的一段時(shí)間內(nèi)保持在禁止工作狀態(tài)。一旦該可編程的時(shí)間段到時(shí)，則該詢(xún)問(wèn)定時(shí)器可生成一個(gè)自動(dòng)地使該控制電路再次起動(dòng)該功率傳輸電路的信號(hào)。例如，當(dāng)該定時(shí)器時(shí)間到時(shí)時(shí)，該控制電路可使該功率傳輸電路工作，直到該輸出電壓恢復(fù)到該期望電壓。一旦獲得該期望電壓，該控制電壓可再次使功率傳輸電路在一指定時(shí)間、一可變的一段時(shí)間或閃光事件內(nèi)不工作。
該控制電路可以在啟動(dòng)/停止啟動(dòng)模式之間循環(huán)以在一優(yōu)選范圍內(nèi)在該輸出電容器負(fù)載上保持一恒定的期望電壓。假定沒(méi)有發(fā)生閃光事件則這種循環(huán)可連續(xù)運(yùn)行以自動(dòng)補(bǔ)償該輸出電容器負(fù)載電壓中的電壓降。例如，由于電容器自身放電會(huì)使得電容器負(fù)載電壓下降。


根據(jù)下面詳細(xì)的描述并結(jié)合附圖可更好地了解本發(fā)明上述的或其它的目的和優(yōu)點(diǎn)，附圖中相同的標(biāo)號(hào)表示相同的部分，其中圖1是根據(jù)本發(fā)明的原理的功率傳輸電路和測(cè)量電路的電路圖；圖2示出根據(jù)本發(fā)明的原理的功率傳輸電路和測(cè)量電路的操作的示意性波形圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明的原理的電流比較器電路的電路圖；圖4示出根據(jù)本發(fā)明的原理的電流比較器電路的波形圖；圖5是根據(jù)本發(fā)明的原理的控制電路的結(jié)構(gòu)圖；圖6示出根據(jù)本發(fā)明的原理的控制電路的波形圖；圖7是根據(jù)本發(fā)明的原理的控制電路的一可選擇實(shí)施例的結(jié)構(gòu)圖；圖8是根據(jù)本發(fā)明的原理的測(cè)量電路的一可選擇實(shí)施例的電路圖；圖9是根據(jù)本發(fā)明的原理的電容器充電電路的一可選擇實(shí)施例的電路圖。
具體實(shí)施例方式
提供了用于對(duì)電容性負(fù)載提供高效充電的電路和技術(shù)。更具體地提供了用于在照相閃光燈系統(tǒng)中對(duì)電容性負(fù)載充電的電路和技術(shù)。
在傳統(tǒng)的照相閃光燈電容器充電電路中，可利用傳統(tǒng)的開(kāi)關(guān)式電源來(lái)將一輸出電容器充電到一期望的輸出電壓。該傳統(tǒng)的開(kāi)關(guān)式電源可通過(guò)調(diào)整該開(kāi)關(guān)周期的TON/TOFF比對(duì)該輸出電容器充電以獲得期望的輸出電壓。
然而如上所述，傳統(tǒng)的照相閃光燈電容器充電電路存在許多潛在的問(wèn)題。傳統(tǒng)的電容器充電電路可使用一電阻分壓器來(lái)測(cè)量輸出電壓，該電阻分壓器會(huì)產(chǎn)生不期望的功率損耗。其它的問(wèn)題可包括對(duì)于連續(xù)變化的輸出電壓傳統(tǒng)的開(kāi)關(guān)式電源不能有效地對(duì)電容性負(fù)載充電。根據(jù)本發(fā)明構(gòu)建的照相閃光燈電容器充電電路通過(guò)提供根據(jù)本發(fā)明的可調(diào)整的功率傳輸電路、功耗最小的測(cè)量電路和控制電路的每一個(gè)克服了這些問(wèn)題。
根據(jù)本發(fā)明的原理的照相閃光燈電容器充電電路進(jìn)行如下所述的操作。首先，如果輸出電壓太低，則該控制電路至少使該功率傳輸電路工作。該功率傳輸電路接通和斷開(kāi)一個(gè)功率開(kāi)關(guān)以提供(DC-到-DC轉(zhuǎn)換器)該電容器充電電路所需的轉(zhuǎn)換功能。例如，該功率開(kāi)關(guān)可以是一雙極晶體管，該晶體管可用作該電容器充電電路的一轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)的一部分。
當(dāng)該功率傳輸電路接通該開(kāi)關(guān)時(shí)，通過(guò)一電源對(duì)一變壓器提供能量。該開(kāi)關(guān)保持接通且連續(xù)向該變壓器提供能量直到一接通時(shí)間電壓(可能與該一次電流電平有關(guān))大于一接通時(shí)間參考電壓。然后該開(kāi)關(guān)斷開(kāi)。當(dāng)該開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)，該變壓器不再由該電源提供能量而是通過(guò)向該輸出電容器負(fù)載傳輸功率而釋放能量。一直對(duì)該電容器充電直到一斷開(kāi)時(shí)間電壓(可能與該二次電流電平有關(guān))超過(guò)一斷開(kāi)時(shí)間參考電壓，此時(shí)該開(kāi)關(guān)再次接通。
該接通時(shí)間和斷開(kāi)時(shí)間轉(zhuǎn)換優(yōu)選地使本發(fā)明的電容器充電電路具有固有的自同步(即該電容器充電電路獨(dú)立于額外的振蕩器或時(shí)鐘)。此外，開(kāi)關(guān)接通時(shí)間和開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)間可適應(yīng)于操作參數(shù)例如變化的輸入源電壓、變化的輸出電壓和其它與該電容器充電電路相關(guān)聯(lián)的參數(shù)。該開(kāi)關(guān)的變化的接通時(shí)間和斷開(kāi)時(shí)間的這種適應(yīng)性使該電容器充電電路能夠通過(guò)調(diào)節(jié)該接通時(shí)間/斷開(kāi)時(shí)間周期有效地向該輸出電容器負(fù)載提供功率。
一旦該輸出電容器上的電壓達(dá)到一期望值，則該控制電路可禁止該功率傳輸電路和該測(cè)量電路工作(例如通過(guò)停止向該功率傳輸電路和測(cè)量電路發(fā)送功率來(lái)實(shí)現(xiàn))。這樣可節(jié)約功率，因?yàn)橐坏┻_(dá)到該期望的輸出電壓則該功率傳輸電路和該測(cè)量電路就不再操作。
在一可選擇的實(shí)施例中，當(dāng)達(dá)到該期望的輸出電壓時(shí)該控制電路可僅禁止工作和/或斷開(kāi)該測(cè)量電路。在這個(gè)實(shí)施例中，斷開(kāi)該測(cè)量電路而其它電路例如該功率傳輸電路保持工作。因此，這個(gè)實(shí)施例使該電容器充電電路能夠快速地對(duì)該負(fù)載再充電。
在另一可選擇的實(shí)施例中，當(dāng)獲得該期望的輸出電壓時(shí)該控制電路可禁止工作和/或斷開(kāi)該功率傳輸電路和該測(cè)量電路。然而，在這個(gè)實(shí)施例中，(在一段預(yù)定的時(shí)間后)重新啟動(dòng)該測(cè)量電路而沒(méi)有重新啟動(dòng)該功率傳輸電路。這使該電容器充電電路能夠額外地節(jié)約功耗。
然而，當(dāng)不再向該電容性負(fù)載提供功率時(shí)，由于自身放電該電壓會(huì)逐漸下降。該控制電路通過(guò)在一段可編程的時(shí)間或閃光事件后周期性的重新啟動(dòng)該功率傳輸電路來(lái)緩解這個(gè)固有的問(wèn)題。當(dāng)重新啟動(dòng)該功率傳輸電路時(shí)，或者如果該電壓電平等于或大于該期望電壓就立即切斷該功率傳輸電路，或者運(yùn)行該功率傳輸電路直到該輸出電壓恢復(fù)為該期望電壓。一旦得到該期望電壓，則該控制電路可再次禁止該功率傳輸電路和測(cè)量電路工作以節(jié)約功率。這樣盡管存在固有的與電容性負(fù)載相關(guān)聯(lián)的自放電，但該電容器充電電路能夠?qū)⒃撦敵鲭娙萜髫?fù)載保持在恒定的作好準(zhǔn)備的狀態(tài)下。
本發(fā)明的另一方面是在電容器充電期間優(yōu)選地可實(shí)現(xiàn)最大的功率轉(zhuǎn)移。這可以通過(guò)在功率輸出期間(至少直到該最后的開(kāi)關(guān)周期的末端)防止變壓器中的通量為零來(lái)實(shí)現(xiàn)。在接通時(shí)間期間，一次繞組電流增加。因?yàn)橥颗c該電流成比例，則該變壓器中的通量也增加。然后在斷開(kāi)時(shí)間期間該電流和通量都減小。然而，在該開(kāi)關(guān)周期的整個(gè)接通時(shí)間部分該一次繞組電流不為零。同樣在斷開(kāi)時(shí)間期間該第二繞組電流也不為零。因?yàn)榉謩e在接通時(shí)間和斷開(kāi)時(shí)間期間該一次和二次繞組電流不為零，所以該通量也不為零。因此在聯(lián)合的各個(gè)接通時(shí)間和斷開(kāi)時(shí)間周期中該功率傳輸電路可保持一相對(duì)較高的平均電流(和通量)。這個(gè)較高的平均電流(和通量)使該電容器充電電路能夠?qū)υ撾娙菪载?fù)載快速地充電。
本發(fā)明的另一方面包括測(cè)量該輸出電容器負(fù)載上的電壓，而同時(shí)在電源(例如電池)上的耗用功率最小。在斷開(kāi)時(shí)間周期(例如回掃周期)中，根據(jù)本發(fā)明的測(cè)量電路通過(guò)將該變壓器的一次側(cè)上的電壓轉(zhuǎn)換為一個(gè)參照地的電壓來(lái)間接測(cè)量輸出電壓。這個(gè)參照地的電壓與該瞬時(shí)的輸出電壓成比例。然后可以將該參照地的電壓與一參考電壓相比較以確定是否得到期望的輸出電壓。此外，因?yàn)樵跀嚅_(kāi)時(shí)間開(kāi)關(guān)周期中該變壓器的一次繞組中基本沒(méi)有電流，則在測(cè)量期間功耗是很有限的。
本發(fā)明的另一方面是盡管該變壓器的漏電感會(huì)產(chǎn)生電壓尖峰但該測(cè)量電路仍能精確測(cè)量輸出電壓。在每個(gè)斷開(kāi)時(shí)間周期的開(kāi)始，測(cè)量電路的輸出被暫時(shí)延遲以阻止測(cè)量電路監(jiān)視電壓波形顯示出漏電感電壓尖峰的部分。這樣，根據(jù)本發(fā)明的測(cè)量電路優(yōu)選地可以精確地測(cè)量與電壓尖峰無(wú)關(guān)的輸出電壓。
本發(fā)明的另一方面是當(dāng)對(duì)負(fù)載充電時(shí)從電源中取出的輸入電流可被精確地控制。當(dāng)對(duì)負(fù)載充電時(shí)，在該接通時(shí)間/斷開(kāi)時(shí)間周期的接通時(shí)間部分期間該功率傳輸電路抽取輸入電流。另外，對(duì)于該接通時(shí)間/斷開(kāi)時(shí)間周期的每個(gè)接通時(shí)間部分從該電源抽取的峰值電流基本上是相同的。這樣從該電源得到了規(guī)則的功率耗用，從而產(chǎn)生了較低的功耗。例如，如果該電容器充電電路使用電池，則在接通時(shí)間期間受控制的電流抽取可增加電池的壽命。
圖1示出根據(jù)本發(fā)明的電容器充電電路10的電路圖。這個(gè)圖形示出了功率傳輸電路20和測(cè)量電路50，它們代表本發(fā)明的三個(gè)子電路中的兩個(gè)。圖3示出根據(jù)本發(fā)明的電流比較器電路100的電路圖。這個(gè)圖形示出了功率傳輸電路20的一部分的另一實(shí)施例。圖5示出控制電路20的結(jié)構(gòu)圖，該控制電路代表本發(fā)明的第三個(gè)主要子電路。
首先，根據(jù)與圖1和2相對(duì)應(yīng)的說(shuō)明部分將詳細(xì)描述圖1中所示的電容器充電電路的操作。然后根據(jù)與圖3和4相對(duì)應(yīng)的說(shuō)明部分將詳細(xì)描述圖3中所示的電流比較器電路的操作。最后根據(jù)與圖5和6相對(duì)應(yīng)的說(shuō)明部分將詳細(xì)描述圖5中所示的控制電路60的操作。
在圖1中，功率傳輸電路20從輸入電源70向電容器44(優(yōu)選地連接到該負(fù)載)傳送功率。功率傳輸電路20可包括自適應(yīng)的接通時(shí)間電路30、自適應(yīng)的斷開(kāi)時(shí)間電路35、變壓器22、開(kāi)關(guān)晶體管24、鎖存器26和輸出二極管42。功率傳輸電路20通過(guò)輸出二極管42可連接到該輸出電容器44。該輸出二極管42的陽(yáng)極可連接到變壓器22的二次繞組的輸出側(cè)而輸出二極管42的陰極可連接到輸出電容器44。輸入源70可連接到變壓器22的一次側(cè)的輸入。變壓器22的一次側(cè)的輸出可連接到開(kāi)關(guān)晶體管24的集電極。開(kāi)關(guān)晶體管24的發(fā)射器可連接到自適應(yīng)的接通時(shí)間電路30。
優(yōu)選地設(shè)置該一次繞組和二次繞組的極性朝向使各個(gè)繞組具有相反的極性。如圖1所示，極性指示符12和14示出該一次繞組和二次繞組的極性相反。這種相反的極性對(duì)于實(shí)現(xiàn)一回掃電路拓?fù)涫怯杏玫摹?br> 自適應(yīng)的接通時(shí)間電路30可包括第一開(kāi)關(guān)電阻器31，該電阻器可連接到開(kāi)關(guān)晶體管24的發(fā)射極以形成接通時(shí)間節(jié)點(diǎn)34。接通時(shí)間電路30也可包括接通時(shí)間比較器32。可連接接通時(shí)間比較器32以接收來(lái)自接通時(shí)間節(jié)點(diǎn)34的電壓信號(hào)和接通時(shí)間參考電壓VREF133。
自適應(yīng)的斷開(kāi)時(shí)間電路35可包括第二開(kāi)關(guān)電阻器36，該電阻器可連接到變壓器22的二次繞組以及斷開(kāi)時(shí)間比較器37的非倒相輸入端。斷開(kāi)時(shí)間比較器37也可以接收斷開(kāi)時(shí)間參考電壓VREF238。因?yàn)橐c第二開(kāi)關(guān)電阻器36上的負(fù)電壓相比較，所以斷開(kāi)時(shí)間參考電壓VREF238是負(fù)的。
自適應(yīng)接通時(shí)間電路30和自適應(yīng)斷開(kāi)時(shí)間電路35都提供被鎖存器26接收的輸入信號(hào)。更具體的，可連接鎖存器26的復(fù)位部分以接收接通時(shí)間電路30的輸出，可連接鎖存器26的設(shè)置部分以接收斷開(kāi)時(shí)間電路35的輸出。在圖1所示的實(shí)施例中如果鎖存器26同時(shí)接收用于設(shè)置和復(fù)位的信號(hào)，則復(fù)位輸入優(yōu)選地占有優(yōu)先權(quán)。根據(jù)接通時(shí)間電路30和斷開(kāi)時(shí)間電路35提供的輸出信號(hào)，鎖存器26可向開(kāi)關(guān)晶體管24的基極提供一個(gè)鎖存器輸出?？赊D(zhuǎn)換該鎖存器輸出來(lái)啟動(dòng)或不啟動(dòng)開(kāi)關(guān)晶體管24以生成DC-到-DC變換所必需的轉(zhuǎn)換行為。因此，已描述了根據(jù)本發(fā)明的功率傳輸電路20的一實(shí)施例的各個(gè)元件之間的互連。下面將描述功率傳輸電路20的優(yōu)選操作。
在開(kāi)始供電期間，變壓器22的一次繞組或二次繞組中都沒(méi)有電路流動(dòng)。接通時(shí)間電路30的輸出最初優(yōu)選地設(shè)為低而斷開(kāi)時(shí)間電路35的輸出最初優(yōu)選地設(shè)為高。自適應(yīng)電路30和35的狀態(tài)將鎖存輸出設(shè)為高，從而啟動(dòng)開(kāi)關(guān)晶體管24。一旦啟動(dòng)開(kāi)關(guān)晶體管24，則拉動(dòng)集電極節(jié)點(diǎn)VSW21使之接近(200-300毫伏)一個(gè)地電壓CCESAT。這樣優(yōu)選地實(shí)現(xiàn)變壓器22的一次繞組上的電壓差，并使變壓器內(nèi)的電流開(kāi)始流動(dòng)。
電流可以在一次繞組中不斷地沿斜線(xiàn)上升，直到升高到第一開(kāi)關(guān)晶體管31的電壓(即在接通時(shí)間節(jié)點(diǎn)34的電壓)超過(guò)VREF133的位置。第一開(kāi)關(guān)晶體管31的電壓可基于通過(guò)開(kāi)關(guān)晶體管24的一次電流的一部分。當(dāng)該一次電流沿斜線(xiàn)上升時(shí)存儲(chǔ)在變壓器中的能量也增加。一旦接通時(shí)間節(jié)點(diǎn)34上的電壓超過(guò)VREF133，可將接通時(shí)間電路30的輸出設(shè)為高以使鎖存器復(fù)位，這樣使得鎖存器輸出變低。該復(fù)位的鎖存器不啟動(dòng)晶體管24，從而優(yōu)選地停止變壓器22一次側(cè)中的電流的沿斜線(xiàn)上升。
當(dāng)不啟動(dòng)開(kāi)關(guān)晶體管24時(shí)，在接通時(shí)間期間將存儲(chǔ)在變壓器22中的能量傳送到電容器44。這個(gè)傳送優(yōu)選地基本發(fā)生在斷開(kāi)時(shí)間期間。輸出二極管42可防止輸出電容器負(fù)載在接通時(shí)間期間從該變壓器的二次繞組中抽取電流。從該二次繞組向輸出電容器44的能量傳送一直進(jìn)行，直到該變壓器的二次繞組中的電流下降到第二開(kāi)關(guān)電阻器36的電壓優(yōu)選地小于斷開(kāi)時(shí)間參考電壓-VREF238。
一旦第二開(kāi)關(guān)電阻器36的電壓大于-VREF238，可將斷開(kāi)時(shí)間電路35輸出設(shè)為低以將鎖存器26設(shè)置。將鎖存器設(shè)置產(chǎn)生一啟動(dòng)開(kāi)關(guān)晶體管24的高的輸出信號(hào)。
接通時(shí)間電路30和斷開(kāi)時(shí)間電路35可優(yōu)選地使用變壓器22中的電流以生成該開(kāi)關(guān)周期中的接通時(shí)間部分和斷開(kāi)時(shí)間部分。更具體的，接通時(shí)間電路30可至少部分地根據(jù)一次繞組電流、一次繞組的電感和供電電壓來(lái)設(shè)定接通時(shí)間部分。另一方面，斷開(kāi)時(shí)間電路35可至少部分地根據(jù)二次繞組電流、二次繞組的電感和輸出電壓來(lái)設(shè)定斷開(kāi)時(shí)間部分。這種設(shè)置可提供一適于對(duì)在寬電壓范圍(例如0-300伏)上變化的電容性負(fù)載充電的自同步電路。更具體地，接通時(shí)間電路30和斷開(kāi)時(shí)間電路35可適應(yīng)于該電容器充電電路中的各種情況(例如輸入供電電壓、輸出電壓、該變壓器一次和二次繞組的電感)。在該開(kāi)關(guān)周期的每個(gè)斷開(kāi)時(shí)間部分，自適應(yīng)斷開(kāi)時(shí)間能夠使該二次繞組電流減小到一預(yù)定的電流電平，獨(dú)立于該輸入電壓。
例如，當(dāng)該電容器負(fù)載電壓相對(duì)較低時(shí)(例如0伏)，以較慢的速率(比負(fù)載電壓為高(例如250V)的情況下的速率慢)從該變壓器釋放能量。因此，通過(guò)保持開(kāi)關(guān)晶體管24斷開(kāi)直到該二次電流降到一預(yù)定的電流電平，斷開(kāi)時(shí)間電路35可自動(dòng)適應(yīng)。即斷開(kāi)時(shí)間電路可以在生成對(duì)鎖存器26設(shè)置所需的信號(hào)(例如接通開(kāi)關(guān)晶體管24)之前提供一可變的斷開(kāi)時(shí)間。
相反，如果該電容器負(fù)載電壓比較接近該期望的輸出電壓，則從該變壓器快速地釋放能量。這種情況下，開(kāi)關(guān)晶體管24可以在相對(duì)較短的一段時(shí)間內(nèi)(至少可與在該電容器負(fù)載電壓為低時(shí)的斷開(kāi)時(shí)間相比)保持?jǐn)嚅_(kāi)。因此，相對(duì)較快地減小該二次電流，并且斷開(kāi)時(shí)間電路35相應(yīng)地快速生成所需的信號(hào)以對(duì)鎖存器26設(shè)置。
另一方面，在該開(kāi)關(guān)周期的每個(gè)接通時(shí)間部分，自適應(yīng)的接通時(shí)間可增加該一次繞組電流使之基本與最高的一次電流相同。例如，接通時(shí)間電路30可以自動(dòng)適應(yīng)于由電源70提供的變化的輸入電壓。如前面描述的，接通時(shí)間電路30根據(jù)一次繞組中的電流生成信號(hào)。該一次繞組中的電流基本上與電源70的電壓電平成比例地變化。更具體的，當(dāng)該一次繞組中的電流達(dá)到一預(yù)定的電流電平時(shí)，接通時(shí)間電路30使鎖存器26復(fù)位。因?yàn)槭乖撴i存器復(fù)位依賴(lài)于達(dá)到該預(yù)定的電流電平，所以這使得接通時(shí)間電路能夠自動(dòng)適應(yīng)于改變的輸入電壓并提供一可變的接通時(shí)間。
例如，如果電源70提供的輸入電壓為低，則接通時(shí)間電路30可自動(dòng)地使開(kāi)關(guān)晶體管24在較長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)保持啟動(dòng)(例如保持在接通時(shí)間期間)。在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)保持開(kāi)關(guān)晶體管24啟動(dòng)可使該一次繞組內(nèi)的電流達(dá)到該預(yù)定的電平。一旦該一次電流達(dá)到該預(yù)定的電平，根據(jù)本發(fā)明的操作參數(shù)可以充分地向該變壓器提供能量。換句話(huà)說(shuō)，在該一次繞組內(nèi)電流增加的速率基本上與輸入電壓成比例。
應(yīng)注意，特定的同時(shí)發(fā)生的情況會(huì)對(duì)功率傳輸電路20提出相互矛盾的要求。例如，如果該輸入電壓下降(因此需要增加的接通時(shí)間)而輸出電平也下降(因此需要增加的斷開(kāi)時(shí)間)，則電容器充電電路可通過(guò)適應(yīng)該接通時(shí)間和斷開(kāi)時(shí)間來(lái)滿(mǎn)足這兩個(gè)要求。即在該同時(shí)的要求發(fā)生后在接通時(shí)間/斷開(kāi)時(shí)間周期的連續(xù)的接通時(shí)間部分和斷開(kāi)時(shí)間部分中可自動(dòng)適應(yīng)這些要求。
可以基本上無(wú)限期的重復(fù)該接通時(shí)間和斷開(kāi)時(shí)間周期直到對(duì)電容性負(fù)載44完全充電。圖2示出優(yōu)選地與根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)電路的接通時(shí)間和斷開(kāi)時(shí)間周期相關(guān)聯(lián)的電流和電壓的各種波形。Q表示開(kāi)關(guān)晶體管24何時(shí)接通或斷開(kāi)。IPRI示出變壓器22的一次繞組的電流波形。當(dāng)Q為接通時(shí)IPRI中的電流沿斜線(xiàn)上升，直到Q為斷開(kāi)(即接通時(shí)間節(jié)點(diǎn)的電壓34大于VREF133)。ISEC示出變壓器22的二次繞組的電流波形。當(dāng)Q是斷開(kāi)時(shí)ISEC中的電流沿斜線(xiàn)上升，直到Q為接通(即第二開(kāi)關(guān)電阻器36的電壓小于-VREF238)。然后由于二極管42的操作，ISEC中的電流部分地變?yōu)閿嚅_(kāi)。
在功率傳輸電路20工作期間，變壓器22中的通量?jī)?yōu)選地基本上不為零。如本技術(shù)領(lǐng)域公知的，變壓器中的通量基本上依賴(lài)于IPRI和ISEC中的電流。當(dāng)IPRI增加時(shí)變壓器22中的通量也增加，直到該功率開(kāi)關(guān)斷開(kāi)(如Q所示)。當(dāng)IPRI基本上等于VREP1/(第一開(kāi)關(guān)電阻器31)(即為使接通時(shí)間電路30對(duì)鎖存器26復(fù)位并斷開(kāi)開(kāi)關(guān)24的電流)時(shí)該開(kāi)關(guān)斷開(kāi)。一旦斷開(kāi)開(kāi)關(guān)24，IPRI回到零而ISEC快速增加到一電流，該電流優(yōu)選地等于被該變壓器繞組的匝數(shù)比除的峰值IPRI。然后對(duì)于剩余的斷開(kāi)時(shí)間，因?yàn)镮SEC對(duì)電容器負(fù)載44充電所以ISEC下降。
然而，因?yàn)樵跀嚅_(kāi)時(shí)間期間不允許該ISEC為零所以該通量不會(huì)為零。相反的，該通量與減小的ISEC一起減小直到重新啟動(dòng)開(kāi)關(guān)24。如圖2所示，當(dāng)ISEC基本上等于VREF2/(第二開(kāi)關(guān)電阻器36)時(shí)開(kāi)關(guān)24接通。然后，在從斷開(kāi)時(shí)間到接通時(shí)間的過(guò)渡期間ISEC可能為零。然而，在這個(gè)過(guò)渡過(guò)程中IPRI可以快速升高到一個(gè)基本上等于ISEC(過(guò)渡期間內(nèi)的)×變壓器匝數(shù)比的電流電平。然后，在該周期的整個(gè)接通時(shí)間部分IPRI可能一直增加。因此已示出變壓器22內(nèi)優(yōu)選地總是存在一些通量。
在開(kāi)關(guān)周期中，在接通時(shí)間期間IPRI不為零而在斷開(kāi)時(shí)間期間ISEC不為零。因此，應(yīng)用于變壓器22的以及從變壓器22發(fā)送的平均電流基本上較高。因?yàn)樵撈骄娏?以及該變壓器內(nèi)的通量)高于在該開(kāi)關(guān)周期中各個(gè)部分電流允許為零的情況下的平均電流，所以這樣可以提供從電源70到電容器負(fù)載44的快速、高效的能量傳送。因?yàn)樽儔浩?2中的通量不允許為零，所以可基本避免(優(yōu)選地至少直到最后的開(kāi)關(guān)周期的末端)與不連續(xù)模式操作相關(guān)聯(lián)的不期望的振鈴或嗡嗡聲。這樣，已詳細(xì)描述了功率傳輸電路20的一個(gè)實(shí)施例的操作?？蓪?shí)現(xiàn)功率傳輸電路20的另一實(shí)施例，用于控制開(kāi)關(guān)晶體管24的接通時(shí)間和斷開(kāi)時(shí)間的電流比較器電路。
圖3示出在根據(jù)本發(fā)明的功率傳輸電路20中實(shí)現(xiàn)的電流比較器電路200的電路圖。在功率傳輸電路20中可使用電流比較器電路100來(lái)控制開(kāi)關(guān)晶體管24的接通時(shí)間和斷開(kāi)時(shí)間。如將詳細(xì)描述的，電流比較器電路100可實(shí)現(xiàn)與接通時(shí)間電路30、斷開(kāi)時(shí)間電路35和鎖存器26基本相同的功能。圖3可包括VSW21、開(kāi)關(guān)晶體管24、第一開(kāi)關(guān)電阻器31、第二開(kāi)關(guān)電阻器36、第一晶體管86、第二晶體管87、第三電阻器88、第四電阻器89、電流源81-84、第一反饋晶體管90、第二反饋晶體管91、開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)晶體管92、單啟動(dòng)晶體管93、單啟動(dòng)59和放大器94。
圖3中所示的一些元件的特性以及這些元件與其它元件的關(guān)系可使得電流比較器電路100能有效工作。例如，第二晶體管87的發(fā)射極尺寸(例如面積)基本上是第一晶體管86的發(fā)射極尺寸的兩倍。第三電阻器88和第四電阻器89的電阻值基本上相等。第三電阻器88和第四電阻器89的電阻值基本上大于第一開(kāi)關(guān)電阻器31和第二開(kāi)關(guān)電阻器36的電阻值。此外，第三電阻器88和第四電阻器89的電阻值可以基于變壓器22的匝數(shù)比。在下面的描述中可更清楚地了解為什么特定的元件有它們各自的特性。
前面已描述了包括VSW21、開(kāi)關(guān)晶體管24、第一開(kāi)關(guān)電阻器31的連接，但是這里重復(fù)描述該連接以便描述圖3中所示的電路的操作。VSW21可連接到開(kāi)關(guān)晶體管24的集電極。VSW21也可以連接到變壓器22的一次繞組(如圖1中所示)。開(kāi)關(guān)晶體管24的發(fā)射極可連接到第一開(kāi)關(guān)電阻器31和第三電阻器88。第一開(kāi)關(guān)電阻器31也可連接到第二開(kāi)關(guān)電阻器36，該第二開(kāi)關(guān)電阻器36接地。第二開(kāi)關(guān)電阻器36可連接到變壓器22的二次繞組(圖3中未示出)。第二開(kāi)關(guān)電阻器36也可連接到第四電阻器89，這樣形成一個(gè)與第二開(kāi)關(guān)電阻器36、第四電阻器89和該二次繞組都連接的節(jié)點(diǎn)。
電流源81可連接到第一晶體管86的集電極、第一反饋晶體管的基極和開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)晶體管92。該發(fā)射極開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)晶體管92可連接到GND。該第一變壓器86的發(fā)射極可連接到第三電阻器88。第一晶體管86的基極和第二晶體管87的基極可連接到一起。然而，這些基極也可連接到一個(gè)在電流源82和第二晶體管87的集電極之間形成的節(jié)點(diǎn)。因此，可以由電流源82驅(qū)動(dòng)第一晶體管86和第二晶體管87的基極。第二晶體管87的發(fā)射極可連接到第四電阻器89以及第一反饋晶體管90的集電極。
電流源83可連接到第一反饋晶體管90和第二反饋晶體管91的發(fā)射極。電流源84可連接到開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)晶體管92的集電極、放大器94和第二反饋晶體管91的基極。第二反饋晶體管91的集電極可連接到GND。放大器94的輸出可連接到開(kāi)關(guān)晶體管24的基極——所示為SWON節(jié)點(diǎn)95——和單啟動(dòng)晶體管93的集電極。單啟動(dòng)晶體管93的發(fā)射極可連接到GND。最后，單啟動(dòng)電路59可以連接到單啟動(dòng)晶體管93的基極和開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)晶體管92的集電極之間。
下面將描述圖3中所示的上述元件的操作。前面對(duì)功率傳輸電路20的討論中描述了進(jìn)行電壓比較以在接通時(shí)間和斷開(kāi)時(shí)間之間轉(zhuǎn)換。然而，這里主要是根據(jù)電流比較器電路100中的電流流動(dòng)來(lái)描述圖3中的元件的操作。在圖3所示的實(shí)施例中，在功率傳輸電路20中電流是促進(jìn)接通時(shí)間和斷開(kāi)時(shí)間之間的轉(zhuǎn)換的主要媒介。因此，電流比較器電路100可使用電流使開(kāi)關(guān)晶體管24在接通時(shí)間和斷開(kāi)時(shí)間之間搖擺。
下面對(duì)圖3所示的電流比較器電路100的操作的描述中將參照?qǐng)D4中示出的不同信號(hào)的圖形。為了進(jìn)行下面的描述，可認(rèn)為開(kāi)關(guān)晶體管24在電流比較器電路100啟動(dòng)時(shí)是工作的。此外，下面的描述參照?qǐng)D4中的電路和電壓波形來(lái)說(shuō)明CC 100的操作。
當(dāng)開(kāi)關(guān)晶體管24工作時(shí)，第一晶體管86的集電極電壓——在圖4中示出為Q2——為低。當(dāng)開(kāi)關(guān)晶體管24工作時(shí)開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)晶體管92的集電極電壓為高。開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)晶體管92可提供啟動(dòng)開(kāi)關(guān)晶體管24和將開(kāi)關(guān)晶體管維持在一工作狀態(tài)所必需的電壓和/或電流。換句話(huà)說(shuō)，開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)晶體管92的集電極電壓可實(shí)現(xiàn)與鎖存器26(如圖1所示)相似的功能。在圖4中用Q(開(kāi)關(guān)24接通和斷開(kāi))示出開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)晶體管24的集電極電壓。
當(dāng)開(kāi)關(guān)晶體管24工作時(shí)，通過(guò)第一開(kāi)關(guān)晶體管31的一次繞組電流增加。圖4中通過(guò)示出當(dāng)開(kāi)關(guān)晶體管24工作時(shí)IPRI增加說(shuō)明了這一點(diǎn)。
同樣，當(dāng)IPRI增加時(shí)第一晶體管86的發(fā)射極電壓也增加。在圖4中將第一晶體管86的發(fā)射極電壓示為Q3。可通過(guò)下面的等式示出第一晶體管86的發(fā)射極電壓與IPRI的比例關(guān)系VEQ3(ON)＝(IPRI*RS1)+(I*R3) (1)其中VEQ3(ON)是在接通時(shí)間期間第一晶體管86的發(fā)射極電壓，IPRI是一次繞組中的電流，RS1是第一開(kāi)關(guān)電阻器31的電阻，I是電源81提供的晶體管86的發(fā)射極電流，R3是第三電阻器88的電阻。
在接通時(shí)間期間，變壓器22的二次繞組中的電流基本上為零。這在圖4中用標(biāo)注為ISEC的波形示出。因?yàn)镮SEC基本上為零，則第二晶體管87的發(fā)射極電壓(在接通時(shí)間期間)基本上等于VEQ4(ON)＝3I(R4+RS2) (2)其中VEQ4(ON)是在接通時(shí)間期間第二晶體管87的發(fā)射極電壓，I是晶體管87的發(fā)射極電流，R4是第四電阻器89的電阻，RS2是第二開(kāi)電阻器36的電阻。在方程2中示出該電流(I)的三倍。這個(gè)電流的一部分(即2I或3I)由電源82提供。因?yàn)榈诙w管87的發(fā)射極面積是第一晶體管86的發(fā)射極面積的兩倍，所以第二晶體管87可傳導(dǎo)的電流是第一晶體管86的電流的兩倍。因?yàn)樵诮油〞r(shí)間期間第一反饋晶體管90是工作的，所以該電流的其它部分(即該剩余的I)可由電流源83提供。因此在圖4中用Q4示出這個(gè)電壓(即VEQ4(ON))的波形。
如圖4所示，Q4在接通時(shí)間期間基本上保持恒定。這可能是由第一反饋晶體管90傳導(dǎo)的正反饋電流所導(dǎo)致的。在接通時(shí)間期間，因?yàn)榈谝痪w管86的集電極電壓低，所以啟動(dòng)第一反饋晶體管，從而使一個(gè)基本等于由電流源83提供的電流的集電極電流可以通過(guò)第一反饋晶體管90。圖4中的Q5示出當(dāng)Q2為低時(shí)提供的一相對(duì)較高的和恒定的集電極電流。這個(gè)基本恒定的電流優(yōu)選地在接通時(shí)間期間(或者，在接通周期中)使發(fā)射極電壓保持恒定。發(fā)射極電壓的升高會(huì)使得晶體管86在接通時(shí)間的開(kāi)始時(shí)刻的和結(jié)束時(shí)刻的發(fā)射極電壓之間的差增加。
晶體管86的發(fā)射極電壓一直增加，直到其高于第二晶體管87的發(fā)射極電壓。此時(shí)，因?yàn)榫w管86的發(fā)射極電壓已相對(duì)于它的基極電壓增大，所以晶體管86快速斷開(kāi)。當(dāng)晶體管86斷開(kāi)時(shí)，當(dāng)滿(mǎn)足下面的等式時(shí)第一晶體管86的集電極電壓升高IPRI*RS1＞2*I*R3(3)假定第三電阻器88和第四電阻器89的電阻值基本相等。這種關(guān)系也假定第二開(kāi)關(guān)電阻器36的電阻值遠(yuǎn)小于第四電阻器89的電阻值。如方程3所示，IPRI和恒定電流I之間的關(guān)系確定接通時(shí)間到斷開(kāi)時(shí)間的轉(zhuǎn)換何時(shí)發(fā)生。就在該轉(zhuǎn)變位置(接通時(shí)間到斷開(kāi)時(shí)間)之前，一次電流的峰值基本等于IPRI-PEAK＝(2*I*R3)/RS1(4)晶體管86的電流一旦升高，這會(huì)使開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)晶體管92的集電極電壓降低。開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)晶體管92低的集電極電壓優(yōu)選地開(kāi)始該開(kāi)關(guān)周期的斷開(kāi)時(shí)間部分。另外，第一晶體管86高的集電極電壓使第一反饋晶體管90不被啟動(dòng)。這樣在降低了晶體管87在該斷開(kāi)周期的開(kāi)始時(shí)刻的發(fā)射極電壓。
在斷開(kāi)時(shí)間的開(kāi)始階段中，開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)晶體管92低的集電極電壓?jiǎn)?dòng)第二反饋晶體管91。該被啟動(dòng)的第二反饋晶體管91將由電流源93提供的電流向地分流。不啟動(dòng)第一反饋晶體管90和啟動(dòng)第二反饋晶體管91的聯(lián)合操作可為該斷開(kāi)時(shí)間周期提供正反饋。另外，晶體管90和91可以在設(shè)定電阻器31和36的尺寸方面增加靈活性。
特別地，當(dāng)?shù)谝环答伨w管90的集電極電流變低時(shí)(如圖4中所示)，電阻器89的電壓降低。電阻器89的電壓降低使得晶體管87的集電極的電壓降低。晶體管87的集電極的電壓降低與第二開(kāi)關(guān)電阻36具有較高的電阻值是等效的。這為設(shè)定第二開(kāi)關(guān)電阻器36的電阻值提供額外的靈活性。
此外，ISEC增加到一個(gè)值，該值基本等于ISEC＝ISEC-PEAK/N (5)其中N是變壓器22的二次繞組與一次繞組的匝數(shù)比。圖4中示出這種變化。一旦從接通時(shí)間轉(zhuǎn)變到斷開(kāi)時(shí)間，則ISEC波形升高到二次電流的峰值。而且，在從接通時(shí)間向斷開(kāi)時(shí)間轉(zhuǎn)變時(shí)IPRI優(yōu)選地快速下降到零。
一旦功率傳輸電路20進(jìn)入斷開(kāi)時(shí)間，則第一晶體管86的發(fā)射極電壓可降低為I*R3(假設(shè)第一開(kāi)關(guān)晶體管31的電阻值遠(yuǎn)小于第三電阻器88的電阻值)，然而在接通時(shí)間期間該發(fā)射極電壓基本上等于等式1。在斷開(kāi)時(shí)間期間該發(fā)射極電壓波形示出一個(gè)相對(duì)恒定的電壓(即I*R3)。晶體管87上的發(fā)射極電壓可從等式2變化到下面的等式VEQ4(OFF)＝-(ISEC*RS2)+2I*R4(6)其中VEQ4(OFF)是在斷開(kāi)時(shí)間期間晶體管87上的發(fā)射極電壓。因此，第一晶體管86的發(fā)射極電壓和第二晶體管87的發(fā)射極電壓之間的電壓差可由等式(7)表示VEQ3(OFF)-VEQ4(OFF)＝ISEC*RS2-I*R3(7)
當(dāng)ISEC減小(或者，衰減)時(shí)，因?yàn)樵陔娮杵?6和電阻器89之間形成的節(jié)點(diǎn)上的負(fù)電壓減小，第二晶體管87的發(fā)射極電壓增加。這個(gè)發(fā)射極電壓一直增加，直到晶體管87的發(fā)射極電壓高于晶體管86的發(fā)射極電壓。圖4中示出在該周期的接通時(shí)間部分中晶體管87的增加的發(fā)射極電壓。
應(yīng)注意，當(dāng)該接通/斷開(kāi)時(shí)間周期從接通時(shí)間開(kāi)始向斷開(kāi)時(shí)間轉(zhuǎn)變時(shí)，I*R3應(yīng)大于ISEC*RS2。這確保該二次繞組電流降低從而ISEC*RS2最終超過(guò)I*R3。
一旦第二晶體管87的發(fā)射極電壓超過(guò)第一晶體管86的發(fā)射極電壓，則晶體管86優(yōu)選地開(kāi)始工作并且第一晶體管86的集電極電壓變低。這樣可使開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)變壓器92的集電極電壓變高，從而重新開(kāi)始該周期的接通時(shí)間部分。
應(yīng)注意，當(dāng)開(kāi)關(guān)晶體管24斷開(kāi)時(shí)，ISEC不會(huì)瞬時(shí)跳變到IPRI-PEAK/N。變壓器22的寄生電容和其它元件阻礙了到IPRI-PEAK/N的瞬時(shí)跳變。因此，需要一段有限的時(shí)間來(lái)充電并克服寄生電容，從而ISEC有充足的時(shí)間增加到IPRI-PEAK/N。
單啟動(dòng)電路59提供克服寄生電容所必需的時(shí)間。在接通時(shí)間向斷開(kāi)時(shí)間的轉(zhuǎn)變中，單啟動(dòng)電路59可將一個(gè)脈沖應(yīng)用到單啟動(dòng)晶體管93的基極上。這個(gè)脈沖短暫地啟動(dòng)單啟動(dòng)晶體管93，這將SWON節(jié)點(diǎn)95強(qiáng)制為低。通過(guò)允許ISEC增加并開(kāi)始對(duì)輸出電容充分充電，單啟動(dòng)59產(chǎn)生的脈沖可使開(kāi)關(guān)晶體管24斷開(kāi)足夠長(zhǎng)的時(shí)間以克服電路的寄生電容。這樣，已詳細(xì)描述了電流比較器電路100的一個(gè)實(shí)施例的操作。下面將說(shuō)明測(cè)量電路50的部件。
電容性負(fù)載44的電壓可由測(cè)量電路50進(jìn)行測(cè)量。測(cè)量電路50包括第一電阻器51，該電阻器連接到開(kāi)關(guān)晶體管24的集電極(示為集電極節(jié)點(diǎn)VVSW21)和晶體管52的發(fā)射極之間。晶體管52的基極可連接到二極管54的陰極。二極管54的陽(yáng)極可連接到電源70。晶體管52的基極也可連接到偏壓電路(未示出)，從而向該偏壓電路提供功率。偏壓電路使電容器充電電路能夠起動(dòng)電路例如測(cè)量電路50和功率傳輸電路20。晶體管52的集電極可連接到第二電阻器53。測(cè)量電路也可包括比較器56，該比較器56可接收來(lái)自參照地的電壓節(jié)點(diǎn)VGREF57(在晶體管52的集電極和第二電阻器53之間形成的)的電壓和參考電壓VREF353。單啟動(dòng)電路58也是該測(cè)量電路的一部分，該單啟動(dòng)電路58可連接到比較器55以及鎖存器26的輸出。在一種可選擇的方法中，如圖3中所示的單啟動(dòng)電路59(驅(qū)動(dòng)單啟動(dòng)晶體管93的基極)可連接到比較器55。
執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的測(cè)量電路可減小浪費(fèi)的長(zhǎng)期功耗。測(cè)量電路50的目的是從變壓器22的一次繞組中間接測(cè)量電容器負(fù)載的電壓。測(cè)量電路50可測(cè)量斷開(kāi)時(shí)間期間的輸出電壓，因?yàn)榇藭r(shí)一次繞組中基本沒(méi)有電流流動(dòng)并且該一次側(cè)VVSW節(jié)點(diǎn)21反映了在這部分周期中的輸出電壓。VVSW節(jié)點(diǎn)21的電壓基本上等于VVSW＝Vsource(VOUT/N)+Vdiode(8)其中VVSW是集電極節(jié)點(diǎn)VSW21上的電壓，Vsource是電源70提供的電壓，VOUT是電容器負(fù)載電壓，N是二次側(cè)到一次側(cè)的變壓器匝數(shù)比，Vdiode是二極管42上的電壓降。圖2中示出了VVSW電壓波形。這個(gè)波形示出VVSW基本上與開(kāi)關(guān)晶體管24的操作成反比(即當(dāng)開(kāi)關(guān)晶體管24接通時(shí)VVSW波形為低，而當(dāng)開(kāi)關(guān)晶體管24斷開(kāi)時(shí)VVSW波形為高)。
然后將該VVSW波形轉(zhuǎn)化為一歸一化的、參照地的波形，如圖2中的VGREF波形所示。實(shí)現(xiàn)此波形，首先，用VVSW節(jié)點(diǎn)21上的電壓減去電源70提供的電壓以形成跨越電阻器51的電壓差。因?yàn)槎O管54上的電壓降與晶體管52的發(fā)射極到基極的電壓基本上相等，所以這是可以實(shí)現(xiàn)的。這可以保持晶體管52的發(fā)射極電壓差不多等于電源70提供的電壓。其次，使用第一電阻器51將該電壓差轉(zhuǎn)化成一電流以實(shí)現(xiàn)歸一化。最后，使用第二電阻器53將該電流轉(zhuǎn)換成一個(gè)參照地的電壓。該參照地的電壓是該輸出電壓的一種瞬態(tài)表示。可將該參照地的電壓與VREF353相比較以確定該輸出電壓是否達(dá)到一指標(biāo)值。VGREF可表示為VGREF＝(VOUT/N)*(R2/R1) (9)
其中VGREF是該參照地的電壓，VOUT是該輸出電壓，N是該二次側(cè)到一次側(cè)的匝數(shù)比，R2是第二電阻器53的電阻值，R1是第一電阻器51的電阻值。一旦達(dá)到該指標(biāo)值，測(cè)量電路50可向控制電路60提供一高的輸出信號(hào)(即比較器56的輸出)以表示已達(dá)到該期望的輸出電壓。
在某些情況下，必須延遲測(cè)量電路50的輸出。例如，在每個(gè)斷開(kāi)時(shí)間周期開(kāi)始時(shí)，因?yàn)樵撟儔浩鞯男孤╇姼械拇嬖诳缮梢粋€(gè)超前邊緣電壓尖峰。因?yàn)樵撾妷杭夥宀槐硎緦?shí)際的輸出電壓，所以測(cè)量電路50可包括單啟動(dòng)電路58以便暫時(shí)地禁止比較器55的比較器輸出信號(hào)。單啟動(dòng)電路58在每個(gè)斷開(kāi)時(shí)間周期開(kāi)始時(shí)將該輸出信號(hào)禁止有限的一段時(shí)間以避免將錯(cuò)誤信號(hào)應(yīng)用到控制電路60。
圖2還示出由單啟動(dòng)電路58提供的消隱周期波形BPW。這個(gè)波形示出如何在每個(gè)斷開(kāi)時(shí)間周期開(kāi)始時(shí)應(yīng)用該波形以促使比較器56有效地“忽視”由于存在泄漏電感而導(dǎo)致的電壓尖峰。
如上所述，功率傳輸電路20可用于設(shè)定開(kāi)關(guān)晶體管24的接通時(shí)間和斷開(kāi)時(shí)間以便向輸出電容器負(fù)載44傳送功率。也如上所述的，測(cè)量電路50可用于間接測(cè)量該輸出電容器負(fù)載上的電壓。控制電路60可用于啟動(dòng)或不啟動(dòng)功率傳輸電路20。
圖5是根據(jù)本發(fā)明的控制電路60的一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)圖?？刂齐娐?0可包括控制鎖存器62、詢(xún)問(wèn)定時(shí)器64和偏壓發(fā)生器65。控制鎖存器62可是一個(gè)被連接以接收來(lái)自控制電路50和該詢(xún)問(wèn)定時(shí)器64的輸出信號(hào)的設(shè)置/復(fù)位鎖存器。該控制電路輸出可連接到控制鎖存器62的復(fù)位部分，該詢(xún)問(wèn)定時(shí)器的輸出可連接到該鎖存器的設(shè)置部分。
控制鎖存器62接收的信號(hào)指示該控制鎖存器的輸出(一個(gè)高或低的輸出信號(hào))。控制鎖存器62的輸出連接到詢(xún)問(wèn)定時(shí)器64和偏壓發(fā)生器65。偏壓發(fā)生器65可連接到偏壓電路(為了避免圖混亂而沒(méi)有示出)，該偏壓電路啟動(dòng)或開(kāi)始啟動(dòng)功率傳輸電路20和測(cè)量電路50。如將更詳細(xì)解釋的，當(dāng)控制鎖存器的輸出為高時(shí)，該詢(xún)問(wèn)定時(shí)器64可停止或暫停任何與該控制電路相關(guān)聯(lián)的定時(shí)功能。
詢(xún)問(wèn)定時(shí)器64的定時(shí)功能或時(shí)限可以是固定的，也可以是可變的。一可變的時(shí)限可使該電容器充電電路在保持所期望輸出電壓時(shí)具有更高的靈活性。
在電容器充電電路開(kāi)始啟動(dòng)過(guò)程中，該控制鎖存器62的輸出為高。來(lái)自控制鎖存器62的高輸出使偏壓發(fā)生器65工作并禁止詢(xún)問(wèn)定時(shí)器64工作。偏壓發(fā)生器65可以使或禁止功率傳輸電路20和測(cè)量電路50工作。功率傳輸電路20工作時(shí)可對(duì)輸出電容器負(fù)載44充電。當(dāng)該輸出電壓達(dá)到一期望值時(shí)，測(cè)量電路50可輸出一將控制鎖存器62復(fù)位的高信號(hào)。一旦控制鎖存器62被復(fù)位，則禁止偏壓發(fā)生器65工作并使詢(xún)問(wèn)定時(shí)器64工作(即詢(xún)問(wèn)定時(shí)器64可開(kāi)始一個(gè)定時(shí)器(內(nèi)部時(shí)鐘)，這最終會(huì)再次使偏壓發(fā)生器65工作)。當(dāng)偏壓發(fā)生器65被禁止工作時(shí)功率傳輸電路將不再對(duì)電容器負(fù)載44充電。
一旦將控制鎖存器62復(fù)位，這會(huì)禁止功率傳輸電路20和測(cè)量電路50工作。功率傳輸電路20和測(cè)量電路50在被禁止工作時(shí)都不具備功率(即由于偏壓發(fā)生器65被禁止工作)。因此，這樣使本發(fā)明能夠在獲得期望的電壓時(shí)節(jié)能。當(dāng)將控制鎖存器62復(fù)位時(shí)，在該電容器充電電路被禁止工作時(shí)只能向控制鎖存器62和詢(xún)問(wèn)計(jì)數(shù)器64提供功率。詢(xún)問(wèn)定時(shí)器64可在一段時(shí)間內(nèi)禁止電容器功率傳輸電路20和測(cè)量電路50工作，該時(shí)間的長(zhǎng)度是可調(diào)整的(或預(yù)定的)。然后，當(dāng)詢(xún)問(wèn)定時(shí)器64到時(shí)后，該定時(shí)器可提供一高(完成)輸出信號(hào)以將控制鎖存器62設(shè)置。將控制鎖存器62設(shè)置可啟用偏壓發(fā)生器65(它啟用功率傳輸電路20和測(cè)量電路50)并暫停詢(xún)問(wèn)定時(shí)器64，從而開(kāi)始另一個(gè)充電周期。這個(gè)充電周期可運(yùn)行提高該輸出電壓以使該電壓返回該期望值所必需的時(shí)間。
此前描述的系統(tǒng)使該電容器充電電路能夠?qū)⒃撦敵鲭娙萜髫?fù)載保持在一恒定的作好準(zhǔn)備的狀態(tài)中。期望的作好準(zhǔn)備的水平指示出該輸出電壓可能下降到的范圍的低電平。
圖6示出根據(jù)本發(fā)明的原則的控制電路操作的波形。更具體的，圖6示出該輸出電壓94是控制鎖存器狀態(tài)92的函數(shù)。
如上所述，控制鎖存器可以禁止或啟用該充電過(guò)程。圖6示出一個(gè)輸出電壓是從大約0伏到大約300伏的范圍內(nèi)的示例性的充電周期。當(dāng)啟用時(shí)，如線(xiàn)95所示，該電容器充電電路對(duì)該電容性負(fù)載充電以獲得期望的輸出電壓。一旦得到該期望的電容器電壓，就禁止控制鎖存器62，如線(xiàn)96所示，直到詢(xún)問(wèn)定時(shí)器64重新啟動(dòng)該鎖存器，如線(xiàn)97中所示，并也啟用功率傳輸電路20和測(cè)量電路50。因?yàn)樵撾娙萜髫?fù)載電壓基本上接近該期望值，所以在與線(xiàn)97所示的控制鎖存器62的啟用相比的相對(duì)較短的一段時(shí)間內(nèi)啟用控制鎖存器62(如線(xiàn)97所示)。因此，在相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)使控制鎖存器62不工作以對(duì)該電容器負(fù)載再次充電。然后，在該電容器負(fù)載輸出電壓達(dá)到該期望值后禁止控制鎖存器62?？芍貜?fù)這個(gè)周期以使電容器負(fù)載電壓保持在期望電平上，這個(gè)周期使用的功率最小。
在電容器充電電路的操作中，輸出電壓會(huì)顯著升高到該期望電平以上。在這種情況下可將該輸出電壓增大到一電壓，從而防止在被禁止工作狀態(tài)中該電壓下降到或低于該期望電平。如果在被禁止工作狀態(tài)中該輸出電壓沒(méi)有下降到或低于該期望電壓，則電容器充電電路可能經(jīng)歷電壓失控。因?yàn)樵摫唤构ぷ鳡顟B(tài)不能提供足夠的時(shí)間使電容器輸出電壓下降到或低于該期望電壓，所以會(huì)發(fā)生電壓失控。然后，在許多可工作和禁止工作循環(huán)期間(假設(shè)沒(méi)有發(fā)生閃光事件)，則電壓將逐漸連續(xù)地升高。最終，該電壓將達(dá)到一個(gè)危險(xiǎn)的會(huì)損害該電容器充電電路的電平。
圖7是根據(jù)本發(fā)明的控制電路120的一個(gè)可選擇實(shí)施例的結(jié)構(gòu)圖，該控制電路能夠防止上述潛在的輸出電壓失控問(wèn)題。控制電路120包括控制鎖存器122、詢(xún)問(wèn)定時(shí)器124、偏壓發(fā)生器125?？刂奇i存器122、詢(xún)問(wèn)定時(shí)器124和偏壓發(fā)生器125互連，并且它們的運(yùn)行方式與上述控制電路60中的控制鎖存器62、詢(xún)問(wèn)定時(shí)器64和偏壓發(fā)生器65的運(yùn)行方式基本相同。
然而，詢(xún)問(wèn)定時(shí)器124提供了涉及圖7中所示的實(shí)施例的額外的電路。圖中示出該電路為連接到時(shí)鐘CLK的倒數(shù)定時(shí)器126。該電路可使詢(xún)問(wèn)電路124作為一為該禁止工作狀態(tài)提供自適應(yīng)定時(shí)的數(shù)字使能計(jì)數(shù)器。倒數(shù)定時(shí)器126可如下所述地進(jìn)行工作。倒數(shù)定時(shí)器126從在其內(nèi)部設(shè)置的數(shù)量可變的周期開(kāi)始倒計(jì)數(shù)，后面將對(duì)此進(jìn)行解釋。一旦倒數(shù)定時(shí)器126從在其內(nèi)部設(shè)置的時(shí)鐘周期開(kāi)始倒定時(shí)，就使得詢(xún)問(wèn)計(jì)數(shù)器124到時(shí)并向DONE輸出提供一個(gè)高信號(hào)。
詢(xún)問(wèn)定時(shí)器124如下所述地提供自適應(yīng)定時(shí)。例如，假設(shè)倒數(shù)定時(shí)器126倒數(shù)定時(shí)十個(gè)時(shí)鐘周期。當(dāng)?shù)箶?shù)定時(shí)器126到時(shí)時(shí)，測(cè)量電路50確定該輸出電壓。為了便于討論，假設(shè)測(cè)量電路50確定該輸出電壓高于該期望電壓?？筛鶕?jù)控制鎖存器122的R輸出來(lái)進(jìn)行此確定。當(dāng)R為高時(shí)(例如輸出電壓等于或高于期望電平)，遞增地增加倒數(shù)定時(shí)器126內(nèi)設(shè)置的時(shí)鐘周期。時(shí)鐘周期的增加可以是任何合適的增量。在這里的討論中假設(shè)增加的時(shí)鐘周期數(shù)為10。
因?yàn)樵撦敵鲭妷焊哂谠撈谕?，則將控制鎖存器122復(fù)位(即Q變低)。這優(yōu)選地啟動(dòng)詢(xún)問(wèn)定時(shí)器中的倒數(shù)定時(shí)器126。然而，這一次倒數(shù)定時(shí)器126要倒數(shù)二十個(gè)時(shí)鐘周期而不是十個(gè)。當(dāng)?shù)箶?shù)定時(shí)器126到時(shí)時(shí)，測(cè)量電路50測(cè)量輸出電壓。如果該輸出電壓仍高于該期望電壓(例如R輸出保持高)，則這會(huì)導(dǎo)致增加額外的時(shí)鐘周期。這個(gè)循環(huán)會(huì)一直重復(fù)直到在禁止?fàn)顟B(tài)期間該輸出電壓下降到或低于該期望電平。因此，控制電路60步進(jìn)地增加倒數(shù)定時(shí)器126中設(shè)定的時(shí)鐘周期數(shù)以適應(yīng)該禁止?fàn)顟B(tài)的持續(xù)時(shí)間。
另一方面，如果測(cè)量電路確定該電壓下降到該期望電壓之下，則最初將測(cè)量電路50的輸出設(shè)為低。這個(gè)低輸出可改變控制鎖存器上的R輸入的狀態(tài)。當(dāng)R為低時(shí)(例如輸出電壓低于該期望電壓電平)，倒數(shù)定時(shí)器126內(nèi)設(shè)定的時(shí)鐘周期數(shù)減小。時(shí)鐘周期數(shù)的減小可以是固定的，也可以是任意的。例如，這個(gè)減小可以大于、小于但優(yōu)選地等于相應(yīng)的時(shí)鐘周期的增加。在這個(gè)例子中時(shí)鐘周期的數(shù)量減小10。因此，可將倒數(shù)定時(shí)器126中的時(shí)鐘周期可暫時(shí)設(shè)為10個(gè)。一旦測(cè)量電路50確定該輸出電壓等于或大于該期望值，就將倒數(shù)定時(shí)器126中設(shè)定的時(shí)鐘周期增加到二十個(gè)。因?yàn)镽的狀態(tài)為高所以會(huì)發(fā)生這種情況。
由于存在倒數(shù)定時(shí)器126，控制電路60可以修改并獲得適當(dāng)?shù)臅r(shí)鐘周期數(shù)以保持期望的電壓電平而沒(méi)有電壓失控的危險(xiǎn)，該時(shí)鐘周期使在該必需的一段時(shí)間內(nèi)處于不工作狀態(tài)。
使用多種不同的系統(tǒng)都可實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的電容器充電電路。例如，本發(fā)明可通過(guò)一個(gè)基于微處理器的照相閃光系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。該微處理器可處理用戶(hù)輸入指令例如拍照、控制膠片裝載的速度、在存儲(chǔ)器上保存照片，或任何其它適當(dāng)?shù)幕谖⑻幚砥鞯娜蝿?wù)。在某些情況下，該微處理器可實(shí)現(xiàn)一個(gè)閃光事件。其它系統(tǒng)可執(zhí)行更簡(jiǎn)單的機(jī)制來(lái)實(shí)現(xiàn)一閃光事件。例如，需要用戶(hù)將一個(gè)按鈕按下一段指定的時(shí)間來(lái)開(kāi)始對(duì)該閃光燈電容器充電。然后，為了該啟動(dòng)閃光燈，用戶(hù)可以?xún)H按一個(gè)按鈕以利用一次閃光來(lái)拍照。
然而，不管使用什么系統(tǒng)來(lái)操作該閃光燈，在該閃光事件后該電容器負(fù)載上的電壓將下降到期望的操作電壓之下。因此，需要立即對(duì)該電容負(fù)載充電以便可以再次使用閃光燈。在該閃光事件后，系統(tǒng)可命令該控制電路啟動(dòng)該功率傳輸電路以對(duì)電容性負(fù)載44再充電。當(dāng)使或禁止控制電路60工作時(shí)會(huì)發(fā)生此命令。
如果在發(fā)生一閃光事件時(shí)該電容器充電電路放電，則該系統(tǒng)可以在詢(xún)問(wèn)定時(shí)器64將控制鎖存器62設(shè)置前自動(dòng)重新開(kāi)始該充電過(guò)程。這使得該電容器充電電路能夠在一閃光事件后立即再充電。因此，與等待詢(xún)問(wèn)定時(shí)器64將控制鎖存器62設(shè)置相比，這使得控制電路60能更快地啟動(dòng)功率傳輸電路20，并開(kāi)始再充電過(guò)程。這對(duì)于快速啟動(dòng)該再充電過(guò)程是非常重要的，因?yàn)樵?xún)問(wèn)定時(shí)器64通常具有相當(dāng)長(zhǎng)的可編程的等待時(shí)間(例如十秒)。
圖8示出本發(fā)明的測(cè)量電路100的一個(gè)可選擇的實(shí)施例。圖8示出了電容器充電電路101(例如功率傳輸電路和控制電路)、輸出電容器103和測(cè)量電路110。測(cè)量電路110可包括開(kāi)關(guān)112、分壓器114和比較器115。
假設(shè)開(kāi)始時(shí)開(kāi)關(guān)112是接通的，則圖8的電路將進(jìn)行如下所述的操作。電路101提供功率以給負(fù)載充電。當(dāng)開(kāi)關(guān)112接通時(shí)測(cè)量電路110測(cè)量該輸出電壓。當(dāng)開(kāi)關(guān)112接通時(shí)分壓器114將該輸出電壓下變換。然后在比較器115中將下變換的電壓與一參考電壓比較以確定該輸出電壓是否已達(dá)到一預(yù)定的值。當(dāng)該輸出電壓達(dá)到該預(yù)定的值時(shí)電路101會(huì)斷開(kāi)開(kāi)關(guān)112以禁止電路110工作。然后在一段預(yù)定的時(shí)間上不啟動(dòng)測(cè)量電路，直到該控制電路接通開(kāi)關(guān)112。
在一優(yōu)選實(shí)施例中，可如下所述地使用測(cè)量電路110。在這個(gè)實(shí)施例中，當(dāng)已達(dá)到期望的輸出電壓時(shí)，控制電路可禁止工作和/或斷開(kāi)，但優(yōu)選地?cái)嚅_(kāi)測(cè)量電路110。一旦達(dá)到期望的電壓，控制電路就會(huì)通過(guò)周期性的接通和斷開(kāi)開(kāi)關(guān)112來(lái)再啟動(dòng)或不啟動(dòng)測(cè)量電路110。這可使得電容器充電電路能夠監(jiān)控控制電壓，且同時(shí)節(jié)約功率消耗。這個(gè)節(jié)能技術(shù)類(lèi)似于參照?qǐng)D6描述的充電周期。
在另一個(gè)實(shí)施例中，可如下所述地使用測(cè)量電路110?？刂齐娐房梢赃x擇性地使該電容器充電電路部分進(jìn)行工作。例如，當(dāng)?shù)玫皆撈谕妮敵鲭妷簳r(shí)控制電路禁止該功率傳輸電路工作。該控制電路也可將測(cè)量電路110斷開(kāi)(通過(guò)斷開(kāi)開(kāi)關(guān)112)一段預(yù)定的時(shí)間。在該一段預(yù)定的時(shí)間過(guò)去后，可重新連接(通過(guò)接通開(kāi)關(guān)112)測(cè)量電路110以測(cè)量輸出電壓。然而，該控制電路不能重新啟動(dòng)該功率傳輸電路。如果該輸出電壓等于或大于該期望的電壓電平，則控制電路可再次使測(cè)量電路110斷開(kāi)一段預(yù)定的時(shí)間。因此，這個(gè)實(shí)施例的電容器充電電路可周期性地測(cè)量該輸出電壓而無(wú)需啟動(dòng)該功率傳輸電路。
然而，如果測(cè)量電路110確定該輸出電壓小于該期望的電壓電平，則控制電路可使該功率傳輸電路工作并連接(例如接通開(kāi)關(guān)112)測(cè)量電路110。這使電容器充電電路能夠?qū)敵鲭妷撼潆娛怪祷氐皆撈谕碾娖健Ｒ虼?，這個(gè)實(shí)施例中的電容器充電電路能夠節(jié)能，且同時(shí)保持期望的輸出電壓。
圖9中示出了根據(jù)本發(fā)明的一電容器充電電路的另一電路圖。這個(gè)實(shí)施例允許變壓器二次繞組中的電流在斷開(kāi)時(shí)間期間基本為零。一旦充分地對(duì)該輸出電容器充電，則優(yōu)選地不再向該輸出電容器傳送電荷。當(dāng)由于例如泄漏或一閃光事件而導(dǎo)致電荷從該輸出電容器中耗散時(shí)，可重新開(kāi)始該電路來(lái)對(duì)該電容器再充電以達(dá)到期望的電荷電平。如圖1的電路10中的情況一樣，沒(méi)有監(jiān)視該變壓器的二次繞組中的電流。相反的，在斷開(kāi)時(shí)間期間該變壓器的一次繞組的電壓提供了判定是否有電流在該二次繞組中流動(dòng)所需的信息。
電路200可分成三個(gè)主要的子部件控制電路202、測(cè)量電路204和功率傳輸電路220。
控制電路202包括單啟動(dòng)206、主鎖存器210和完成開(kāi)關(guān)280。單啟動(dòng)206是一個(gè)當(dāng)檢測(cè)到一個(gè)從低到高的轉(zhuǎn)變時(shí)發(fā)出一個(gè)邏輯值1的電路。例如，當(dāng)用戶(hù)啟動(dòng)一個(gè)按鈕來(lái)開(kāi)始向輸出電容器244傳送功率時(shí)，單啟動(dòng)206可檢測(cè)到一個(gè)從低到高的轉(zhuǎn)變。啟動(dòng)該按鈕(未示出)使得單啟動(dòng)206脈動(dòng)地向主鎖存器210和功率傳輸電路220的或門(mén)208提供一個(gè)邏輯值1。
主鎖存器210是一個(gè)SR鎖存器。該S輸入接收單啟動(dòng)206的輸出，該R輸入接收來(lái)自測(cè)量電路204的信號(hào)。主鎖存器210具有輸出Q(啟用輸出211)和QBAR。將使能輸出211連接到可使或禁止功率傳輸電路220工作的偏壓電路(未示出)。該偏壓電路(未示出)是本技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員公知的可用于使電路例如功率傳輸電路220工作的額外電路。例如，該偏壓電路可使功率傳輸電路220的開(kāi)關(guān)224工作。QBAR連接到完成開(kāi)關(guān)280。完成開(kāi)關(guān)280指示輸出電容器244是否被充分充電。例如，如果完成開(kāi)關(guān)280斷開(kāi)，則沒(méi)有將輸出電容器244充電到一預(yù)定的電平，該功率傳輸電路需要繼續(xù)操作以從電源向輸出電容器244傳送功率。當(dāng)完成開(kāi)關(guān)280接通時(shí)，這表示已將開(kāi)關(guān)電容器244至少充電到一預(yù)選確定的電平。因此，當(dāng)完成開(kāi)關(guān)接通時(shí)，該功率傳輸電路完成操作并且不再?gòu)碾娫聪蜉敵鲭娙萜?44傳輸功率。
在操作過(guò)程中，當(dāng)主鎖存器210的S輸入接收一邏輯值1時(shí)將該主鎖存器210設(shè)置。一旦將該主鎖存器210設(shè)置，則該主鎖存器210可通過(guò)向使能輸出211輸出一個(gè)邏輯HIGH信號(hào)來(lái)使功率傳輸電路220工作以對(duì)輸出電容器244充電。當(dāng)該主鎖存器210被設(shè)置時(shí)，該主鎖存器210向完成開(kāi)關(guān)280輸出一邏輯LOW信號(hào)。如上所述，一個(gè)邏輯LOW信號(hào)斷開(kāi)完成開(kāi)關(guān)280，這意味著沒(méi)有將輸出電容器244至少充電到一預(yù)定的電平。
當(dāng)將主鎖存器210復(fù)位時(shí)，使能輸出211斷開(kāi)開(kāi)關(guān)244，有效地關(guān)閉功率傳輸電路220。另外，當(dāng)將主鎖存器210復(fù)位時(shí)，該QBAR輸出使完成開(kāi)關(guān)280接通，表示已將輸出電容器244完全充電(或至少充電到一預(yù)定的電平)。
功率傳輸電路220可從輸入源270向電容器244傳送功率。電容器244優(yōu)選地連接到一個(gè)負(fù)載上。功率傳輸電路220可包括自適應(yīng)接通時(shí)間電路230、自適應(yīng)斷開(kāi)時(shí)間電路235、變壓器222、開(kāi)關(guān)晶體管224、鎖存器226和輸出二極管242。如果需要，可以在變壓器222的兩個(gè)引線(xiàn)之間連接一二極管。例如，該二極管可以與連接到斷開(kāi)時(shí)間電路235的一次側(cè)引線(xiàn)和接地的二次側(cè)的引線(xiàn)連接。可通過(guò)輸出二極管242將功率傳輸電路220連接到輸出電容器244。輸出二極管242的陽(yáng)極連接到變壓器222的二次繞組的輸出側(cè)，輸出二極管242的陰極連接到輸出電容器244。輸出源270可連接到變壓器222的一次繞組的輸入。變壓器222的一次繞組的輸出可連接到開(kāi)關(guān)晶體管224的一個(gè)節(jié)點(diǎn)(例如集電極)。開(kāi)關(guān)晶體管224的另一個(gè)節(jié)點(diǎn)(例如發(fā)射極)可連接到自適應(yīng)接通時(shí)間電路230。
自適應(yīng)接通時(shí)間電路230包括第一開(kāi)關(guān)電阻器231和接通時(shí)間比較器232。第一開(kāi)關(guān)電阻器連接到開(kāi)關(guān)晶體管224的發(fā)射極以形成接通時(shí)間節(jié)點(diǎn)234。設(shè)置接通時(shí)間比較器232以接收來(lái)自接通時(shí)間節(jié)點(diǎn)234的電壓信號(hào)和接通時(shí)間參考電壓VREF1233。
自適應(yīng)斷開(kāi)時(shí)間電路235包括斷開(kāi)時(shí)間比較器237。斷開(kāi)時(shí)間比較器237連接到變壓器222的一次繞組，也可以設(shè)置該斷開(kāi)時(shí)間比較器237以接收斷開(kāi)時(shí)間參考電壓VREF2238。因此，根據(jù)斷開(kāi)時(shí)間比較器237的連接設(shè)置，比較器237接收比較器222的一次繞組上的電壓和由VREF2238提供的電壓。應(yīng)注意比較器222的一次繞組上的電壓近似地與開(kāi)關(guān)晶體管224的節(jié)點(diǎn)(例如集電極)處的電壓相等。如圖9所述，斷開(kāi)時(shí)間比較器237的輸出連接到單啟動(dòng)239。當(dāng)比較器222的一次繞組上的電壓接近、基本等于或低于VREF2238時(shí)，斷開(kāi)時(shí)間比較器237發(fā)生一個(gè)高到低的轉(zhuǎn)變，從而導(dǎo)致單啟動(dòng)239脈動(dòng)地產(chǎn)生一邏輯值1。
在OR門(mén)208將單啟動(dòng)239的輸出和單啟動(dòng)210的輸出邏輯地組合。鎖存器226接收OR門(mén)208的輸出和接通時(shí)間比較器232的輸出。鎖存器226可以是例如一個(gè)設(shè)置/復(fù)位鎖存器。更具體地，可連接鎖存器226的該復(fù)位部分以接收接通時(shí)間電路230的輸出，連接鎖存器226的該設(shè)置部分以接收OR門(mén)208的輸出。
根據(jù)由接通時(shí)間電路230提供的信號(hào)和OR門(mén)208的輸出，鎖存器226向開(kāi)關(guān)晶體管224的基極提供一個(gè)鎖存器輸出。如上面討論的，OR門(mén)208根據(jù)斷開(kāi)時(shí)間電路235和單啟動(dòng)210的輸出生成一個(gè)輸出。可切換該鎖存器的輸出來(lái)啟動(dòng)或不啟動(dòng)開(kāi)關(guān)晶體管224以生成對(duì)電阻器224充電所必需的開(kāi)關(guān)行為。當(dāng)開(kāi)關(guān)晶體管224被控制電路202啟用時(shí)，該開(kāi)關(guān)晶體管工作(例如實(shí)現(xiàn)DC到DC的轉(zhuǎn)換所必需的開(kāi)關(guān)行為)。
對(duì)變壓器222的一次繞組和二次繞組的極性朝向進(jìn)行設(shè)置，從而這兩個(gè)繞組的極性相反。這相反的極性為一個(gè)回掃電路拓?fù)渥骱昧藴?zhǔn)備。如圖9中所示，極性指示符212和214示出該一次繞組和二次繞組的極性相反。應(yīng)注意其它的變壓器設(shè)置也是可能的。
在開(kāi)始供電時(shí)，變壓器222的一次繞組或二次繞組中都沒(méi)有電流流動(dòng)。將斷開(kāi)時(shí)間電路235的輸出優(yōu)選地設(shè)為低，并將接通時(shí)間電路230的輸出也優(yōu)選地設(shè)為低。例如當(dāng)一個(gè)用戶(hù)啟動(dòng)單啟動(dòng)206時(shí)，使晶體管開(kāi)關(guān)224工作并且OR門(mén)208將接收一個(gè)邏輯值1。鎖存器226接收OR門(mén)的輸出，一個(gè)邏輯值1。該邏輯值1將鎖存器226設(shè)置并接通開(kāi)關(guān)224。
當(dāng)晶體管開(kāi)關(guān)224接通時(shí)，在變壓器222的一次繞組上出現(xiàn)一個(gè)電壓差，電流開(kāi)始流入變壓器222。
該一次繞組內(nèi)的電流連續(xù)沿斜線(xiàn)增加，直到第一開(kāi)關(guān)電阻器231上的電壓(即接通時(shí)間節(jié)點(diǎn)234的電壓)超過(guò)VREF1233。第一開(kāi)關(guān)電阻器231上的電壓是基于通過(guò)開(kāi)關(guān)晶體管224的一次電流的一部分的。應(yīng)注意通過(guò)該一次繞組的電流基本上等于通過(guò)開(kāi)關(guān)晶體管224的電流。因此，盡管比較器232進(jìn)行電壓比較，但該比較器是檢測(cè)通過(guò)開(kāi)關(guān)晶體管224的電流。當(dāng)該一次繞組電流增加時(shí)，存儲(chǔ)在該變壓器內(nèi)的能量也增加。一旦接通節(jié)點(diǎn)234上的電壓超過(guò)了VREF1233，接通時(shí)間電路230的輸出被設(shè)為高以將鎖存器226復(fù)位，這使得該鎖存器輸出變?yōu)榈?。鎖存器的復(fù)位不啟動(dòng)晶體管224，從而使變壓器222的一次側(cè)中的電流停止沿斜線(xiàn)增加。
當(dāng)關(guān)閉開(kāi)關(guān)晶體管224時(shí)，將在接通時(shí)間期間存儲(chǔ)在變壓器222中的能量傳輸給電容器244。這個(gè)傳輸優(yōu)選地基本發(fā)生在斷開(kāi)時(shí)間期間。在接通時(shí)間期間，輸出二極管242可防止輸出電容器244從該變壓器的二次繞組抽取電流。從該二次繞組向輸出電容器244的能量傳輸一直進(jìn)行，直到該變壓器的二次繞組中的電流降低到大約為零。當(dāng)該電流降低到大約為零時(shí)，節(jié)點(diǎn)221處的電壓降低。將節(jié)點(diǎn)221(位于晶體管開(kāi)關(guān)224的集電極)處的電壓與斷開(kāi)時(shí)間電路235的VREF2238相比較。VREF2238優(yōu)選地稍大于輸入源270的電壓。例如VREF2238可以是輸入源270的電壓加上35毫伏。
當(dāng)斷開(kāi)時(shí)間比較器237的輸入基本相等時(shí)，單啟動(dòng)239優(yōu)選地脈動(dòng)地產(chǎn)生一邏輯值1，該邏輯值1表示應(yīng)該通過(guò)變壓器222的一次繞組抽取額外的電流。OR門(mén)208接收來(lái)自單啟動(dòng)239的邏輯值1。然后從OR門(mén)208的輸出向鎖存器226發(fā)送一個(gè)邏輯值1。然后將鎖存器226設(shè)置并接通開(kāi)關(guān)晶體管224。可以重復(fù)這個(gè)接通時(shí)間和斷開(kāi)時(shí)間之間的循環(huán)過(guò)程并對(duì)開(kāi)關(guān)電阻器244充電，直到測(cè)量電路204確定輸出電容器244上的電荷等于或大于一預(yù)定的量。
測(cè)量電路204包括第一電阻器251、晶體管252、第二電阻器253和比較器256。第一電阻器251優(yōu)選地連接到開(kāi)關(guān)晶體管224的集電極(位于節(jié)點(diǎn)221)和晶體管252的發(fā)射極之間。晶體管252的集電極可連接到第二電阻器253。比較器256可接收來(lái)自參照地的電壓節(jié)點(diǎn)VGREF257的電壓信號(hào)(在晶體管252的集電極和第二電阻器253之間形成的)和參考電壓VREF3255。
在該開(kāi)關(guān)周期的斷開(kāi)時(shí)間部分，測(cè)量電路204優(yōu)選地通過(guò)變壓器222的一次繞組上的電壓間接測(cè)量輸出電容器244上的電荷(測(cè)量電路204的操作與如上面參照?qǐng)D1討論的測(cè)量電路50相類(lèi)似)。當(dāng)節(jié)點(diǎn)221處的電壓等于一個(gè)大于輸入源270的電壓值的預(yù)定的值時(shí)，比較器256的輸出將是一個(gè)邏輯值1。將比較器256的這個(gè)輸出提供給主鎖存器210。因此，一個(gè)邏輯值1輸出使主鎖存器210復(fù)位。當(dāng)該鎖存器復(fù)位時(shí)，使能輸出211提供一個(gè)邏輯值0，從而斷開(kāi)開(kāi)關(guān)224并接通完成開(kāi)關(guān)280。經(jīng)過(guò)這種設(shè)置，不再向輸出電容器244提供額外的電荷/功率。
當(dāng)完成開(kāi)關(guān)280接通時(shí)，可向一連接到電路200的微處理器發(fā)送一個(gè)信號(hào)，以說(shuō)明已經(jīng)對(duì)輸出電容器244完全充電(或者充電到一個(gè)預(yù)定的電平)。
可通過(guò)選擇合適的第一電阻器251、第二電阻器253和參考電壓VREF3255的值來(lái)設(shè)定預(yù)定的值，在該值處不再需要向輸出電容器244提供額外的電荷。例如，當(dāng)?shù)谝浑娮杵?51是2.5千歐，第二電阻器253是60千歐，參考電壓VREF3255是1.25V時(shí)，在節(jié)點(diǎn)221處的電壓是高于輸入源270的電壓值31.5V時(shí)電路200將不向輸出電容器244提供額外的電荷。
應(yīng)注意該控制電路、功率傳輸電路和測(cè)量電路中示出的電路設(shè)置僅僅是出于示例目的，可以在不脫離本發(fā)明范圍的情況下實(shí)現(xiàn)不同的設(shè)置。例如，該變壓器可以是該功率傳輸電路的輔助設(shè)備。
因此應(yīng)看到，該電容器充電電路可以有效地對(duì)寬范圍的輸出電容器負(fù)載充電，并在功耗最小的同時(shí)保持一個(gè)期望的輸出電壓。本技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員應(yīng)理解本發(fā)明可以由與這里所述的實(shí)施例不同的實(shí)施例實(shí)踐，這里所述的實(shí)施例是為了進(jìn)行說(shuō)明而不是為了限制本發(fā)明，本發(fā)明僅由下面的權(quán)利要求書(shū)限定。
權(quán)利要求
1.一種用于使開(kāi)關(guān)在接通時(shí)間部分和斷開(kāi)時(shí)間部分之間循環(huán)以向負(fù)載提供功率的方法，所述方法包括將通過(guò)該開(kāi)關(guān)的電流電平與參考電流電平相比較以控制所述接通時(shí)間部分；將該開(kāi)關(guān)的節(jié)點(diǎn)上的電壓電平與參考電壓電平相比較以控制所述斷開(kāi)時(shí)間部分；以及在該接通時(shí)間部分和該斷開(kāi)時(shí)間部分之間循環(huán)以向負(fù)載提供功率。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于，該循環(huán)是基于(1)電流比較和(2)電壓比較的。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于，還包括通過(guò)在該開(kāi)關(guān)的該接通時(shí)間部分和該斷開(kāi)時(shí)間部分之間循環(huán)來(lái)向負(fù)載傳輸功率。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的方法，其特征在于，還包括當(dāng)該負(fù)載的電壓等于或大于預(yù)定的電壓電平時(shí)停止傳輸功率。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于，當(dāng)該電流電平等于或大于該參考電流電平時(shí)該開(kāi)關(guān)從該接通時(shí)間部分轉(zhuǎn)換到該斷開(kāi)時(shí)間部分。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于，當(dāng)該電壓電平等于或小于該參考電壓電平時(shí)該開(kāi)關(guān)從該斷開(kāi)時(shí)間部分轉(zhuǎn)換到該接通時(shí)間部分。
7.一種使開(kāi)關(guān)在接通時(shí)間部分和斷開(kāi)時(shí)間部分之間循環(huán)以向負(fù)載充電的充電電路，所述電路包括用于將通過(guò)該開(kāi)關(guān)的電流電平與參考電流電平相比較以控制所述接通時(shí)間部分的接通時(shí)間電路；用于將施加到該開(kāi)關(guān)的節(jié)點(diǎn)的電壓電平與參考電壓電平相比較以控制所述斷開(kāi)時(shí)間部分的斷開(kāi)時(shí)間電路；用于使該開(kāi)關(guān)在該接通時(shí)間部分和該斷開(kāi)時(shí)間部分之間循環(huán)以向該電容器提供功率的鎖存器電路。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的充電電路，其特征在于，根據(jù)該接通時(shí)間電路和該斷開(kāi)時(shí)間電路的輸出該鎖存器電路使該在接通和斷開(kāi)間轉(zhuǎn)換。
9.根據(jù)權(quán)利要求7的充電電路，其特征在于，還包括電源；連接到該電源和該開(kāi)關(guān)的變壓器；以及其中在該開(kāi)關(guān)的接通時(shí)間部分和斷開(kāi)時(shí)間部分之間的循環(huán)通過(guò)該變壓器將功率從該電源傳輸?shù)皆撠?fù)載。
10.根據(jù)權(quán)利要求7的充電電路，其特征在于，還包括連接到該開(kāi)關(guān)并測(cè)量該負(fù)載的輸出電壓的測(cè)量電路。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的充電電路，其特征在于，還包括連接到該測(cè)量電路并當(dāng)負(fù)載的輸出電壓等于或大于預(yù)定的電壓電平時(shí)禁止該開(kāi)關(guān)的控制電路。
12.一種用于將電容器充電到預(yù)定的電壓的方法，所述方法使用通過(guò)變壓器向該電容器傳輸功率的電容器充電電路，所述方法包括向該電容器傳輸功率，其中通過(guò)在(1)向該變壓器提供功率直到提供給該變壓器的電流等于或大于預(yù)定的參考電流和(2)向該電容器傳輸功率直到該變壓器上的電壓等于或小于預(yù)定的參考電壓之間循環(huán)實(shí)現(xiàn)功率傳輸；測(cè)量該電容器的電壓電平；以及響應(yīng)于確定出該電壓電平等于或大于該預(yù)定的電壓而終止功率傳輸。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的方法，其特征在于，所述傳輸功率包括使開(kāi)關(guān)在接通和斷開(kāi)之間轉(zhuǎn)換；當(dāng)該開(kāi)關(guān)接通時(shí)向該變壓器提供電流；以及當(dāng)該開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)使用該變壓器內(nèi)的電流對(duì)該電容器充電。
14.根據(jù)權(quán)利要求13的方法，其特征在于，還包括使用提供給該變壓器的電流以確定功率傳輸開(kāi)關(guān)循環(huán)的接通時(shí)間部分；以及使用該變壓器上的電壓來(lái)確定該功率傳輸開(kāi)關(guān)循環(huán)的斷開(kāi)時(shí)間部分。
15.根據(jù)權(quán)利要求12的方法，向該電容器傳輸功率包括當(dāng)該開(kāi)關(guān)接通時(shí)通過(guò)開(kāi)關(guān)傳導(dǎo)電流；監(jiān)視通過(guò)該開(kāi)關(guān)的該電流；當(dāng)通過(guò)該開(kāi)關(guān)傳導(dǎo)的電流等于或大于該預(yù)定的參考電流時(shí)將該開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換到斷開(kāi)；當(dāng)該開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)，監(jiān)視施加到該開(kāi)關(guān)的電壓；以及當(dāng)該電壓等于或小于該預(yù)定的參考電壓時(shí)將該開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換到接通。
16.一種通過(guò)經(jīng)由變壓器傳輸功率而將電容器充電到預(yù)定的輸出電壓的電容器充電電路，所述電容器充電電路包括通過(guò)在(1)向該變壓器提供功率直到提供給該變壓器的電流等于或大于預(yù)定的參考電流和(2)向該電容器傳輸功率知道該變壓器上的電壓等于或小于預(yù)定的參考電壓之間循環(huán)來(lái)向該電容器傳輸功率的功率傳輸電路；連接到該功率傳輸電路并測(cè)量該電容器的輸出電壓電平的測(cè)量電路；連接到該測(cè)量電路并當(dāng)該測(cè)量電路確定該電容器的輸出電壓電平等于或大于該預(yù)定的輸出電壓時(shí)禁止功率傳輸電路的控制電路。
17.根據(jù)權(quán)利要求16的電容器充電電路，其特征在于，該功率傳輸電路包括開(kāi)關(guān)；連接到該開(kāi)關(guān)的第一節(jié)點(diǎn)的接通時(shí)間電路；連接到該開(kāi)關(guān)的第二節(jié)點(diǎn)的斷開(kāi)時(shí)間電路；以及連接到該開(kāi)關(guān)的第三節(jié)點(diǎn)并進(jìn)一步連接以接收接通時(shí)間電路和斷開(kāi)時(shí)間電路的輸出的鎖存器，該鎖存器根據(jù)接通時(shí)間電路和斷開(kāi)時(shí)間電路的輸出使該開(kāi)關(guān)在接通和斷開(kāi)之間循環(huán)；
18.根據(jù)權(quán)利要求17的電容器充電電路，其特征在于，當(dāng)該開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)該測(cè)量電路根據(jù)該開(kāi)關(guān)的該第二節(jié)點(diǎn)上的電壓電平來(lái)確定該電容器的輸出電壓。
19.根據(jù)權(quán)利要求17的電容器充電電路，其特征在于，該接通時(shí)間電路根據(jù)由該開(kāi)關(guān)傳導(dǎo)的電流來(lái)設(shè)置該功率傳輸電路中的開(kāi)關(guān)循環(huán)的接通時(shí)間部分。
20.根據(jù)權(quán)利要求17的電容器充電電路，其特征在于，該斷開(kāi)時(shí)間電路根據(jù)在該開(kāi)關(guān)的該第二節(jié)點(diǎn)上的電壓電平來(lái)設(shè)置該功率傳輸電路中的開(kāi)關(guān)循環(huán)的斷開(kāi)時(shí)間部分。
21.根據(jù)權(quán)利要求16的電容器充電電路，其特征在于，該功率傳輸電路連接到變壓器，該變壓器作為使該功率傳輸電路能向該負(fù)載傳輸功率的中介。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種有效地對(duì)電容性負(fù)載充電的電容器充電電路。具體地，優(yōu)選地提供使用來(lái)自變壓器的一次繞組和二次繞組的電流來(lái)控制開(kāi)關(guān)的接通時(shí)間和斷開(kāi)時(shí)間的電路和技術(shù)。這種設(shè)置優(yōu)選地實(shí)現(xiàn)一個(gè)自適應(yīng)的接通時(shí)間和自適應(yīng)的斷開(kāi)時(shí)間的開(kāi)關(guān)，該開(kāi)關(guān)能夠?qū)α惴綆装俜姆秶鷥?nèi)的電容器負(fù)載快速地充電。優(yōu)選地間接測(cè)量輸出電壓以避免不必要的功率消耗。另外，可提供控制電路，以通過(guò)一旦達(dá)到期望的輸出電壓就停止對(duì)該電容器負(fù)載傳輸功率來(lái)節(jié)約功率。控制電路優(yōu)選地操作詢(xún)問(wèn)定時(shí)器，該詢(xún)問(wèn)定時(shí)器周期性地啟動(dòng)功率傳輸循環(huán)以使該電容器輸出負(fù)載保持在一恒定的作好準(zhǔn)備的狀態(tài)上。
文檔編號(hào)H02M3/28GK1585228SQ20041005784
公開(kāi)日2005年2月23日 申請(qǐng)日期2004年8月19日 優(yōu)先權(quán)日2003年8月19日
發(fā)明者史蒂文·M·匹特科維克茲, 艾伯特·M·吳 申請(qǐng)人:線(xiàn)性技術(shù)公司