本發(fā)明涉及一種用于將輸入信號轉(zhuǎn)換為輸出信號的轉(zhuǎn)換器。本發(fā)明還涉及一種設(shè)備、一種方法、一種計算機程序產(chǎn)品和一種介質(zhì)。這種轉(zhuǎn)換器的示例是升壓轉(zhuǎn)換器。

背景技術(shù)：

WO 2013/152374A2公開了一種包括轉(zhuǎn)換器的功率因子校正電路，該轉(zhuǎn)換器具有用于響應(yīng)于控制信號控制輸出信號的幅度的開關(guān)以及用于響應(yīng)于輸出信號的幅度的檢測產(chǎn)生控制信號的控制回路。另外，控制回路包括接收輸出信號的幅度的精確模擬值或精確數(shù)字值并且作為響應(yīng)產(chǎn)生控制信號的電路。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種改進的轉(zhuǎn)換器。本發(fā)明的又一目的在于提供一種設(shè)備、一種改進的方法、一種計算機程序產(chǎn)品以及一種介質(zhì)。

根據(jù)第一方面，提供一種轉(zhuǎn)換器，用于將輸入信號轉(zhuǎn)換為輸出信號，轉(zhuǎn)換器包括用于響應(yīng)于控制信號控制輸出信號的幅度的開關(guān)，轉(zhuǎn)換器還包括用于響應(yīng)于輸出信號的幅度的檢測產(chǎn)生控制信號的控制回路，該控制回路包括：

-第一電路，用于響應(yīng)于輸出信號的幅度的檢測對輸出信號的幅度高于或低于參考幅度的第一時間間隔的第一數(shù)目進行計數(shù)，

-第二電路，用于將來自第一電路的計數(shù)結(jié)果轉(zhuǎn)換為具有控制值的所述控制信號，以及

-第三電路，用于響應(yīng)于第一時間間隔的第一數(shù)目等于或大于參考數(shù)目，否決第二電路并產(chǎn)生具有第一或第二限值的控制信號。

轉(zhuǎn)換器將輸入信號轉(zhuǎn)換為輸出信號。轉(zhuǎn)換器包括用于響應(yīng)于控制信號控制輸出信號的幅度的一個或多個開關(guān)。控制信號可以是直接控制一個或多個開關(guān)的信號，或者可以是經(jīng)由接口間接控制一個或多個開關(guān)的信號。輸出信號的幅度的控制可以包括輸出信號的幅度的更直接控制，或者可以包括經(jīng)由輸出信號提供的功率量或另一輸出信號的幅度的控制，它們均導(dǎo)致輸出信號的幅度的控制。轉(zhuǎn)換器還包括用于響應(yīng)于輸出信號的幅度的檢測產(chǎn)生控制信號的控制回路。另外，控制回路包括用于第一電路，用于響應(yīng)于輸出信號的幅度的檢測對輸出信號的幅度高于(或低于)參考幅度的第一時間間隔的第一數(shù)目進行計數(shù)?？刂苹芈愤€包括第二電路，用于將來自第一電路的計數(shù)結(jié)果轉(zhuǎn)換為具有控制值的控制信號。控制回路還包括第三電路，用于響應(yīng)于第一時間間隔的第一數(shù)目等于或大于參考數(shù)目，否決第二電路并產(chǎn)生具有第一或第二限值的控制信號。

通過為控制回路引入對輸出信號的幅度(例如，瞬時幅度)高于(或低于)參考幅度的第一時間間隔的第一數(shù)目進行計數(shù)的第一電路，通過為控制回路提供將計數(shù)結(jié)果轉(zhuǎn)換為具有(正則(regular))控制值的控制信號的第二電路，以及通過為控制回路提供在第一時間間隔的第一數(shù)目等于或大于參考數(shù)目的情況下否決第二電路并產(chǎn)生具有第一或第二(否決)限值的控制信號的第三電路，則不再需要將輸出信號的幅度的精確模擬值或精確數(shù)字值用作控制回路的輸入，這是非常大的改進。

第一、第二和第三電路形成控制回路的反饋部分，并且可以以分立電路的形式、較大電路的部分的形式或者在一個或多個電路中執(zhí)行的功能的形式來實現(xiàn)。

轉(zhuǎn)換器的一個實施例通過具有第一或第二限值的控制信號來限定，第一或第二限值使得輸出信號的幅度分別變成最小值或最大值。在輸出信號的幅度高于參考幅度的第一時間間隔的第一數(shù)目等于或大于參考數(shù)目的情況下，輸出信號的幅度應(yīng)該得到最小值。在輸出信號的幅度低于參考幅度的第一時間間隔的第一數(shù)目等于或大于參考數(shù)目的情況下，輸出信號的幅度應(yīng)該得到最大值。

轉(zhuǎn)換器的一個實施例通過參考數(shù)目來限定，參考數(shù)目包括第一時間間隔位于第二時間間隔內(nèi)的總數(shù)。優(yōu)選在每個包括至少十個第一時間間隔的第二時間間隔(更優(yōu)選包括至少一百個第一時間間隔等)中執(zhí)行計數(shù)、轉(zhuǎn)換和否決。

轉(zhuǎn)換器的一個實施例通過輸出信號是DC電壓信號，輸入信號是包括預(yù)定點的DC電壓信號或者包括預(yù)定點的AC電壓信號，并且第二時間間隔是位于兩個預(yù)定點之間的時間間隔來限定。預(yù)定點(例如，DC電壓信號中的零值和AC電壓信號中的零交叉)良好地適合于限定第二時間間隔。不排除諸如預(yù)定電平的其他預(yù)定點。

轉(zhuǎn)換器的一個實施例通過與除法結(jié)果成比例的計數(shù)結(jié)果來限定，除法結(jié)果等于第一時間間隔的第一數(shù)目除以第一時間間隔的總數(shù)。隨后，這種除法結(jié)果可以具有0和1(在第一時間間隔的第一數(shù)目至多等于參考數(shù)目的情況下)之間的值。

轉(zhuǎn)換器的一個實施例通過將除法結(jié)果適配成誤差結(jié)果來限定。這種誤差結(jié)果可以通過從除法結(jié)果中減去1/2來得到，誤差結(jié)果可具有-1/2和+1/2之間的值。

轉(zhuǎn)換器的一個實施例通過第二電路被配置為執(zhí)行對誤差結(jié)果的控制并縮放誤差結(jié)果來限定，經(jīng)控制和縮放的誤差結(jié)果表示具有控制值的控制信號。通常，對誤差結(jié)果的控制，諸如比例和積分控制或者比例、積分和導(dǎo)數(shù)控制可以具有其自身的控制回路(諸如第二電路內(nèi)的反饋回路)，并且可以經(jīng)由另一控制回路(諸如第二電路內(nèi)的另一反饋回路)來執(zhí)行縮放。不排除被配置為對誤差結(jié)果執(zhí)行另一種類的控制、例如另一基于反饋的控制的其他種類的第二電路。

轉(zhuǎn)換器的一個實施例通過第一電路、第二電路和第三電路是微控制器的部分并且第一時間間隔是微控制器的周期或者是在微控制器中、通過微控制器或經(jīng)由微控制器生成的另一時間間隔來限定。微控制器的周期或者在微控制器中、通過微控制器或經(jīng)由微控制器生成的另一時間間隔良好地適合于限定第一時間間隔。微控制器可以是另一種類的控制器以及任何種類的處理器。

轉(zhuǎn)換器的一個實施例通過控制回路還包括第一檢測器來限定，第一檢測器用于檢測輸出信號的幅度并產(chǎn)生去往微控制器的第一二進制輸入的第一二進制信號。第一檢測器例如可以包括比較器或運算放大器等，并且形成控制回路的反饋部分的一部分。例如，在WO 02/058217 A2中公開了比較器形式的第一檢測器。輸出信號的幅度例如可以是瞬時幅度。

轉(zhuǎn)換器的一個實施例通過控制回路還包括第二檢測器來限定，第二檢測器用于檢測輸入信號或其整流版本的幅度或相位，并且用于產(chǎn)生去往微控制器的第二二進制輸入的第二二進制信號。第二檢測器例如可以包括比較器或運算放大器或相位檢測器等，并且形成控制回路的前饋部分的一部分。輸入信號的幅度例如可以是瞬時幅度。

轉(zhuǎn)換器的一個實施例通過轉(zhuǎn)換器包括功率因子校正器來限定。例如在WO 2013/152374A2中公開了一種功率因子校正器。

根據(jù)第二方面，提供了一種設(shè)備，其包括上面限定的轉(zhuǎn)換器，并且還包括用于接收來自轉(zhuǎn)換器的輸出信號的負載。這種設(shè)備的示例是燈、其他消費產(chǎn)品和專業(yè)產(chǎn)品。

根據(jù)第三方面，提供了一種用于控制轉(zhuǎn)換器的方法，轉(zhuǎn)換器用于將輸入信號轉(zhuǎn)換為輸出信號，轉(zhuǎn)換器包括用于響應(yīng)于控制信號控制輸出信號的幅度的開關(guān)，轉(zhuǎn)換器還包括用于響應(yīng)于輸出信號的幅度的檢測產(chǎn)生控制信號的控制回路，在控制回路中，該方法包括：

-響應(yīng)于輸出信號的幅度的檢測，對輸出信號的幅度高于或低于參考幅度的第一時間間隔的第一數(shù)目進行計數(shù)；

-將來自第一步驟的計數(shù)結(jié)果轉(zhuǎn)換為具有控制值的控制信號，以及

-響應(yīng)于第一時間間隔的第一數(shù)目等于或大于參考數(shù)目，否決第二步驟并產(chǎn)生具有第一或第二限值的控制信號。

根據(jù)第四方面，提供了一種計算機程序產(chǎn)品，用于執(zhí)行上面限定的方法的步驟。

根據(jù)第五方面，提供了一種介質(zhì)，用于存儲和包括上面限定的計算機程序產(chǎn)品。

洞察力是需要避免控制回路中的模數(shù)轉(zhuǎn)換器?；鞠敕ㄊ菍τ谳敵鲂盘柕姆雀哂?或低于)參考幅度的第一時間間隔的第一數(shù)目應(yīng)該進行計數(shù)并且計數(shù)結(jié)果應(yīng)該被用作用于控制轉(zhuǎn)換器的基礎(chǔ)。

已經(jīng)解決了提供改進轉(zhuǎn)換器的問題。又一優(yōu)勢是控制回路簡單、低成本且穩(wěn)健。

本發(fā)明的這些和其他方面將從參考以下描述的實施例而變得顯而易見并且得以闡述。

附圖說明

在附圖中：

圖1示出了轉(zhuǎn)換器的一個實施例，

圖2示出了微控制器的一個實施例，

圖3示出了第一電路的一個實施例，

圖4示出了第一波形，

圖5示出了第二波形，以及

圖6示出了第三波形。

具體實施方式

在圖1中，示出了轉(zhuǎn)換器1的一個實施例。轉(zhuǎn)換器1的輸入耦合至源5(諸如市電)的輸出。轉(zhuǎn)換器1的第一和第二輸出耦合至負載6。轉(zhuǎn)換器1可以包括例如包括四個二極管的整流橋11。整流橋11的輸入形成轉(zhuǎn)換器1的輸入?？商鎿Q地，整流橋11可以位于轉(zhuǎn)換器1的外側(cè)，在源5與轉(zhuǎn)換器1之間。整流橋11的第一輸出耦合至電感器12的第一側(cè)。電感器12的第二側(cè)耦合至二極管13的第一側(cè)(陽極)和開關(guān)14(這里為晶體管的形式)的第一主接觸。二極管13的第二側(cè)(陰極)耦合至電容器16的第一側(cè)并且形成轉(zhuǎn)換器1的第一輸出。整流橋11的第二輸出耦合至開關(guān)14的第二主接觸和電容器16的第二側(cè)，并且形成轉(zhuǎn)換器1的第二輸出。

轉(zhuǎn)換器1還包括控制回路2-4，其包括用于可能經(jīng)由接口15控制開關(guān)14的微控制器2。微控制器2的第一輸入耦合至第一檢測器3(諸如比較器或運算放大器等)的輸出。第一檢測器3的第一輸入耦合至轉(zhuǎn)換器1的第一輸出，并且第一檢測器3的第二輸入接收表示參考幅度的信號。微控制器2的第二輸入耦合至第二檢測器4(諸如比較器或運算放大器或相位檢測器等)的輸出。第二檢測器4的第一輸入耦合至整流橋11的第一輸出，并且第二檢測器4的第二輸入接收表示另一參考幅度的信號?？商鎿Q地，第二檢測器4的第一輸入可以耦合至整流橋11的輸入。

因此，轉(zhuǎn)換器1將來自源5的輸入信號轉(zhuǎn)換為去往負載6的輸出信號，并且包括用于響應(yīng)于控制輸出信號的幅度的控制信號的開關(guān)14。轉(zhuǎn)換器1還包括用于響應(yīng)于輸出信號的幅度的檢測產(chǎn)生控制信號的控制回路。該控制回路例如可以包括微控制器2。

在圖2中，示出了微控制器2的一個實施例。微控制器2包括第一電路21，其用于響應(yīng)于例如由第一檢測器3執(zhí)行的輸出信號的幅度的檢測，對輸出信號的幅度高于或低于參考幅度的第一時間間隔的第一數(shù)目進行計數(shù)。微控制器2包括第二電路22，其用于將來自第一電路21的計數(shù)結(jié)果轉(zhuǎn)換為具有控制值的控制信號。微控制器2包括第三電路23，用于響應(yīng)于第一時間間隔的第一數(shù)目等于或大于參考數(shù)目，否決第二電路22并且產(chǎn)生具有第一或第二限值的控制信號。

在圖3中，示出了第一電路21的一個實施例。第一電路21包括計數(shù)器71或計數(shù)功能，用于對輸出信號的幅度高于或低于參考幅度的第一時間間隔的第一數(shù)目進行計數(shù)。計數(shù)器71或計數(shù)功能知道多少第一時間間隔(第一時間間隔的總數(shù))位于固定的第二時間間隔內(nèi)(在這種情況下，可以不考慮第二檢測器4)，或者從第二檢測器4的輸出中得到該信息。第一電路21包括比較器72或比較功能，用于將第一時間間隔的第一數(shù)目與參考數(shù)目(該參考數(shù)目例如包括第一時間間隔位于第二時間間隔內(nèi)的總數(shù))進行比較。來自比較器72或比較功能的比較結(jié)果被用于控制第三電路23。

第一電路21包括除法器73或除法功能，用于將第一時間間隔的第一數(shù)目除以位于第二時間間隔內(nèi)的第一時間間隔的總數(shù)。然后，除法結(jié)果可具有0和1之間的值。第一電路21包括適配器74或適配功能，用于將除法結(jié)果適配成誤差結(jié)果。這種誤差結(jié)果可以通過從除法結(jié)果中減去1/2來得到。然后，誤差結(jié)果可具有-1/2和+1/2之間的值。該誤差結(jié)果被提供給第二電路22。

返回到圖2，第二電路22包括乘法器81或乘法功能，用于將誤差結(jié)果與來自放大器83或放大功能的輸出信號相乘。第二電路22包括(比例、積分和可能的導(dǎo)數(shù))控制器82或(比例、積分和可能的導(dǎo)數(shù))控制功能，其接收來自乘法器81或乘法功能的輸出信號并且將輸入信號提供給放大器83或放大功能以及第三電路23。以這種方式，來自第一電路21的誤差結(jié)果被控制(經(jīng)由控制器82)和縮放(經(jīng)由乘法器81和放大器83)，并且表示控制信號具有控制值的被控制和縮放的誤差結(jié)果被提供給第三電路23。不排除其他種類(基于反饋的)的控制器82和其他種類的(基于反饋的)控制功能。第三電路23例如包括選擇器或選擇功能，其響應(yīng)于來自第一電路21的比較結(jié)果，選擇具有控制值并源于第二電路22的待被使用的控制信號(第三電路23的左中端)或者選擇具有待被使用的第一或第二限值的控制信號。具有第一或第二限值的該控制信號可以使得輸出信號的幅度為最小值或最大值，即最小幅度(得自第三電路23的左上端處的第一限值)或最大幅度(得自第三電路23的左下端處的第二限值)。

考慮到圖1至圖3，在輸出信號的幅度高于參考幅度的第一時間間隔的第一數(shù)目等于或大于參考數(shù)目的情況下，輸出信號的幅度應(yīng)該得到最小值。在輸出信號的幅度低于參考幅度的第一時間間隔的第一數(shù)目等于或大于參考數(shù)目的情況下，輸出信號的幅度應(yīng)該得到最大值。

優(yōu)選地，在每個包括至少十個第一時間間隔(更優(yōu)選地，包括至少一百個第一時間間隔等)的第二時間間隔中執(zhí)行計數(shù)、轉(zhuǎn)換和否決。通常，輸出信號可以是DC電壓信號，輸入信號可以是包括預(yù)定點(例如，零值)的DC電壓信號或者包括預(yù)定點(例如零交叉)的AC電壓信號，并且第二時間間隔可以是位于兩個預(yù)定點(諸如兩個零值或兩個零交叉)之間的時間間隔。輸入信號中的這些零值或零交叉良好地適合于限定第二時間間隔。第二時間間隔例如可以具有10毫秒的持續(xù)時間，并且第一時間間隔可具有1毫秒或者0.1毫秒等的持續(xù)時間。

在圖4中，示出了第一波形(水平軸：以秒為單位的時間，垂直軸：以伏特為單位的電壓)。該第一波形是轉(zhuǎn)換器1的輸出信號以及提供給第一檢測器3的輸入信號。進一步示出了400伏特的參考幅度。

在圖5中，示出了第二波形(水平軸：以秒為單位的時間，垂直軸：以伏特為單位的電壓)。該第二波形是第一檢測器3的輸出信號以及提供給微控制器2的輸入信號。該第二波形對于轉(zhuǎn)換器的輸出信號大于參考幅度(如圖4所示為400伏特)的情況下為“1”，否則為“0”。

在圖6中，示出了第三波形(水平軸：圖4的正弦波高于參考幅度的比例，垂直軸：正弦波高于參考幅度的時間的比例)。該第三波形表示第一電路21中存在的功能。

控制信號例如限定開關(guān)14的接通時間。然后，接通時間的控制值可以是用于將DC電壓信號形式的輸出信號的幅度增加或減小到相對較小程度的正則值。然后，接通時間的第一或第二限值可以是用于為DC電壓信號形式的輸出信號的幅度給予最小或最大值的極值。對于該特定的轉(zhuǎn)換器1，最小接通時間將使得輸出信號得到最大幅度，并且最大接通時間將使得輸出信號得到最小幅度。可替換地，控制信號可以限定轉(zhuǎn)換器1的頻率或者輸出電流的幅度或者輸出功率的量等。其他種類的轉(zhuǎn)換器也是可以的，并且不被排除。

優(yōu)選地，第一電路21、第二電路22和第三電路23是微控制器2的部分，而不排除其他種類的實施例。第一時間間隔可以是微控制器2的周期或者在微控制器2中、通過微控制器2或經(jīng)由微控制器2生成的另一時間間隔。有利地，當(dāng)使用微控制器2時，檢測輸出信號的幅度的第一檢測器3可以產(chǎn)生去往微控制器2的第一二進制輸入的第一二進制信號，并且檢測輸入信號或其整流版本的幅度或相位的第二檢測器4可以產(chǎn)生去往微控制器2的第二二進制輸入的第二二進制信號。具有二進制輸入的微控制器2可以相對低成本。第一和第二檢測器3、4可以是相對簡單且相對低成本的檢測器。

第一和第二元件可以直接耦合而在它們之間沒有第三元件，并且可以經(jīng)由第三元件間接耦合。

總而言之，轉(zhuǎn)換器1包括用于響應(yīng)于控制信號控制轉(zhuǎn)換器輸出信號的幅度的開關(guān)14，并且包括用于響應(yīng)于轉(zhuǎn)換器輸出信號的幅度的檢測產(chǎn)生控制信號的控制回路。該控制回路包括電路21-23，用于響應(yīng)于幅度的簡單檢測對幅度高于或低于參考幅度的第一時間間隔的第一數(shù)目進行計數(shù)，用于將計數(shù)結(jié)果轉(zhuǎn)換為具有控制值的控制信號，以及用于響應(yīng)于第一時間間隔的第一數(shù)目等于/大于參考值來否決控制值并產(chǎn)生具有第一或第二限值的控制信號。幅度的復(fù)雜檢測不再是必須的。簡單的檢測器3、4可以檢測輸出信號的幅度以及輸入信號或其整流版本的幅度或相位，并且產(chǎn)生去往包括電路21-23的微控制器2的二進制輸入的二進制信號。

雖然在附圖和前面的描述中示出并詳細描述了本發(fā)明，但這些說明和描述是說明性或示例性的而非限制性的；本發(fā)明不限于所公開的實施例。本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)附圖、公開和所附權(quán)利要求的研究在實踐所要求發(fā)明的過程中可以理解和實現(xiàn)所公開實施例的其他變形。在權(quán)利要求中，詞語“包括”不排除其他元件或步驟，并且不定冠詞“一個”不排除多個。在相互不同的從屬權(quán)利要求中引用特定措施的僅有事實并不指示這些措施的組合不可用于獲利。權(quán)利要求中的任何參考符號不應(yīng)解釋為限制權(quán)利要求的范圍。