CN100456606C - 多重调变模式的电源控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多重调变模式的电源控制方法，通过包括多种不同调变模式的周期控制信号，对某些特定性质的能量转换元件可以有效地控制，并确保该元件及其后端的负载工作在可靠的特性范围内，并防止负载的快速老化；本发明的方法包括：产生一种包括导通时间与非导通时间的周期控制信号，并在前述的非导通时间中加入一种不同幅变或不同频率的调控能量，提供一种混合了调整占空度、调频、以及调幅的多种不同调变模式，从而可提供一种具有高可靠性及宽广动态范围的电源控制方法。

Description

多重调变模式的电源控制方法

技术领域

本发明涉及一种电源控制方法，特别一种通过多种不同的调变模式的周期控制信号来控制能量转换元件，进而提供一种具有高可靠性及宽广动态范围的电源控制方法。

背景技术

以往的电源调整控制(如调光控制)采用时间周期的开-断间隔的调控方法，通过调变开-关周期(T1，T2)的比率，而得到不同的输出能量(如图1所示)。此种方式所得到的激励动态比率定义如下(式1)：

而传统的激励动态比率为 $\frac{E_1}{E2\≈0}\⇒\∞,$ 其所得到的激励动态比率高达无穷大(其含意可通过下述例子说明其影响，例如，弯折一铁线呈90°，再拉平，再折90°，多次反复后，该铁线将被折断。如果铁线只弯折10°，则铁线将要比90°弯折更多次数，才可能把铁线弄断)。这种传统的电源控制方法对于负载的操作寿命，确有很大的影响，致使激励动态比率过大，使得负载长期在两个极端操作条件下，因而造成负载老化加速的后果。

另一种(如图2～4所示)传统的电源控制方法的激励动态比率为：

$\frac{E_A}{E_A}=1,$ (见图2)

全部总能量

(最大能量输出)

动态比率为 $\frac{\frac{1}{2}{E}_A}{\frac{1}{2}{E}_A}=1$ (一半能量输出)，(见图3)

(见图4)

总能量

(能量输出)

上述方法的最大问题是，当总调制能量变化时，最大的激发能量波幅高度也跟着下降，有可能在一半的波幅能量高度时

将无法激励负载动作(例如灯管电压不足，无法再点亮，或某些机电元件，因尖峰激发动能不足，而无法被致动。)

发明内容

本发明要解决的技术问题在于克服上述现有技术的缺陷，提供一种具有高可靠性及宽广动态范围的电源控制方法。

根据本发明的多重调变模式的电源控制方法，用以控制一能量转换元件，以进行能源转换，本发明的特征在于，该方法包括：产生一种包括有导通时间与非导通时间的周期控制信号；在非导通时间中加入一种不同幅变或不同频率的调控能量；利用两种或两种以上的混合周期，调变出具有高可靠性及宽广动态范围的能量，以对特定性质的能量转换元件有效控制，并确保能量转换元件及后端的负载更有效地工作在可靠的特性范围内。

本发明所披露的多重调变模式的电源控制方法，通过包括多种不同调变模式的周期控制信号，对于某些特定性质的能量转换元件可有效控制，并可确保能量转换元件及其后的负载能工作在可靠的特性范围内，并防止负载快速老化；本方法通过在能量/时间比率合成控制单元的输入端输入一个总能量控制信号，进而在其输出端产生一种包括导通时间与非导通时间的周期控制信号，并在前述导通非导通两个周期时隙间的距离的非导通时间中加入一不同幅变或是不同频率的调控能量后，利用这种调整占空度、调频、以及调幅的方法，提供一种具有高可靠性及宽广动态范围的电源控制方法。

附图说明

图1～4是现有的电源调整控制方法的波形图。

图5-1是实现本发明的方法的控制装置的功能方块图。

图5-2是图5-1中各单元的信号的输出波形时序图。

图6-11是本发明的方法的多种较佳实施例，示出了多种包括不同调变模式的周期控制信号的波形图。

具体实施方式

有关本发明的详细内容及技术说明，现结合附图说明如下：

请参阅图5-1，是实现本发明的方法的控制装置的功能方块图。本发明所提出的多重调变模式的电源控制方法，主要是在包括有导通时间T_A与非导通时间T_B的周期控制信号的非导通时间(T_B)加入一不同的调变模式的调控能量(E_B)，之后得到一个新的激励动态比率(见图6)。

为了实现上述本发明的多重模式的电源控制方法，所运用的控制装置包括：一导通时间的能量(E_A)调整单元1、一非导通时间的能量(E_B)调整单元2、一能量/时间比率顺序控制单元3、及一能量/时间比率合成控制单元4；

前述导通时间的能量(E_A)调整单元1具有两输入端11、12，输入端11输入有一设定工作频率点的参考信号，而另一输入端12则输入有一误差信号，回馈误差信号用来调整工作周宽(DutyWidth)，而在导通时间的能量(E_A)调整单元1的输出端13产生一导通时间的能量调整信号，用以决定导通时间的能量强度(E_A)，并将其送到能量/时间比率顺序控制单元3；

该非导通时间的能量(E_B)调整单元2，同样具有两个输入端21、22，输入端21输入与上述导通时间的能量(E_A)调整单元1相同的参考信号，而输入端22则输入一误差信号的电位，来改变参考时序信号的时间关系，因而在输出端23产生另一非导通时间的能量调整信号输出至上述的能量/时间比率顺序控制单元3，用以决定非导通时间的能量强度(E_B)，而其能量强度要小于导通时间的能量强度(E_A)；

该能量/时间比率合成控制单元4，在输入端41输入有一个总能量控制信号，这个总能量控制信号包括某一范围的能量调整比率，例如由10％调整至100％，而在输出端42、43得到一种包括有导通时间与非导通时间周期控制信号(T_A/T_B)，此周期控制信号(T_A/T_B)分别分配至上述的导通时间的能量(E_A)调整单元1及非导通时间的能量(E_B)调整单元2中，并输出到能量/时间比率顺序控制单元3，最后在能量/时间比率顺序控制单元3的输出端31就会输出一基本的相位控制信号(根据本发明的调控方法产生不同的能量总合或控制信号)，另一输出端32则会输出有一与前述基本相位控制信号互补的互补相位控制信号，进而控制外部的软性谐振元件6，进行适当的能量波形转换，再将能量波形(近似正弦波)送到能量转换元件5，经转换后的信号(升、降压信号)再送至负载7(如灯管或是整流电路等)；而各个信号的输出波形时序图，请参考图5-2所示。

当要改变输出的能量波幅时，并不需改变频率，而是改变工作周宽(Duty Width)，因为频率还是一样，因此具有带通性质的能量转换元件5将可工作在最佳效率点，但因周宽改变，经输出软性谐振元件6之后，会得到一个波幅较小的电压波形，因为改变了负载7的电压，而得到调控的功能。

另外，在进行能量强度调控时，导通时间的能量强度(E_A)仍然维持最高能量波幅，由导通时间的能量(E_A)调整单元1控制，但非导通时间的能量强度(E_B)则由非导通时间的能量(E_B)调整单元2来主控导通时间(T_A)及非导通时间(T_B)的平均能量，加到调整输入端来调整非导通时间(T_B)的另外一个循环的周宽，这个周宽的能量波幅基本就比导通时间(T_A)要小许多。但平均起来，仍可以得到强度控制的效果，而且没有任何的间歇性中断现象。

其较佳的实施例之一是采用定频、调整周宽的方式加以实现，换言之，就是不改变频率(见图6)，而是改变工作周宽(即导通时间(T_A)及非导通时间(T_B)的长度)，由于频率固定(f_A＝f_B)，因此具有带通性质的能量转换元件5仍然可以在最佳效率点(通常是指在一较佳的频率范围)运作，至于周宽的改变，在软性谐振元件6(见图5-1)则会得到一个波幅较小的电压波形，因为改变了负载7的电压，而得到振幅调控的功能。同理，导通时间(T_A)及非导通时间(T_B)也可以采用调频(f_A≠f_B)、固定周宽(见图7)、或是采用调频及调整周宽的方式加以实现。

在图6、7的较佳实施例中，因为非导通时间(T_B)仍然维持有一能量强度不为0的能量强度(E_B)，可以提供一种备用工作模式的功能，因而可以大大改善现有技术的调控范围，并且使得能量转换元件5的整体动作被维持，而未完全停止运作，因此可抑止杂音，而导通时间(T_A)及非导通时间(T_B)各提供有不同的能量强度，也使得负载7可以获得有效的激励，使得能量转换元件5及负载7都能被完全有效地控制，从而使得产品更加可靠有效。

而在另一较佳的实施例中，本发明还在非导通时间(T_B)中插入一个能量强度为0(E_C＝0)的停止时间(T_C)，藉此实现一种多重调变模式的可变控制的周期组合，也可以达到相同的效果(见图8)。

再请参阅图9，是图7的另一种变化实施例，主要是在导通时间(T_A)的起始与结束区间提供一缓升区间(T_A1)和缓降区间(T_A2)，主要用以改善能量强度E_A/E_B的过渡期，以防止能量强度E_A/E_B的激励动态比率过大。同理，也可以图8为基础在导通时间(T_A)及非导通时间(T_B)的起始与结束区间分别提供一缓升区间(T_A1，T_B1)和缓降区间(T_A2，T_B2)，见图11。

另外，如图10所示，是另一种较佳的实施例，其主要是在停止时间(T_C)的前后的非导通时间(T_B)，利用一缓降区间(T_B2)和缓升区间(T_B1)改善能量强度E_A/E_B的过渡期，以防止能量强度E_A/E_B的激励动态比率过大。

由上述可知本发明因在停止时间(T_C)加入一不同幅变的调控能量E_B，使得新的激励动态比率 $\left(\mathrm{EDR}\right)=\frac{\mathrm{EA}}{\mathrm{EB}}<<\&infin;,$ 而总能量则为 $\frac{E_A\&times;T_A+E_B\&times;T_B}{T_{\mathrm{TOTAL}}}=\frac{E_1\&times;T_1}{T_{\mathrm{TOAL}}}$ (其中T_TOTAL为两个时隙间的距离。

因为传送到负载端的能量是相同，所以可以获得电源调整控制的功能。但激励动态比率和原来无穷大相比较后，已有大幅度的降低，使得负载的快速老化情形得以改善。

另外，本发明可以保持原有的尖峰动态能量，及同时可调整总能量，因此能量调整动态范围更为扩大，而又不损及负载的操作使用寿命(其中，T_A/T_B内的控制信号方式，可以是定频、调宽度或调频、固定宽度，或两者同时变动)。

请参阅图9，是本发明的延伸缓冲界面控制时序示意图。如图所示：包括有T_A2(缓降区间)及T_A1(缓升区间)的波形变化，可为定频、变频、定周宽、或可变周宽，主要是改善E_A/E_B的过渡期，以防止E_A/E_B激励动态比率过大。而在两个时隙间的距离内的总能量可以由下式计算得知。

(其中，T_A/T_B则是用来作能量分配比例的时间。)

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则的内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包括在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种多重调变模式的电源控制方法，用以控制一能量转换元件(5)，以进行能源转换，其特征在于，所述方法包括：

产生一种包括有导通时间T_A与非导通时间T_B的周期控制信号T_A/T_B；

在所述非导通时间T_B中加入一种不同幅变或不同频率的调控能量；

利用两种或两种以上的混合周期，调变出对能量转换元件(5)进行控制的能量，并确保所述能量转换元件(5)及后端的负载(7)工作在特性范围内。

2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述周期控制信号T_A/T_B利用一能量/时间比率合成控制单元(4)根据其输入端(41)输入的一总能量控制信号而产生。

3.根据权利要求2所述的控制方法，其特征在于，所述总能量控制信号具有10％至100％的比率。

4.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述周期控制信号T_A/T_B内的控制信号方式是定频、调整周宽。

5.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述周期控制信号T_A/T_B内的控制信号方式是调频、固定周宽。

6.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述周期控制信号T_A/T_B内的控制信号方式采用调频与调整周宽。

7.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述非导通时间T_B中还具有一个能量强度为0的停止区间T_C。

8.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述非导通时间T_B的起始与结束区间还包括有一缓升区间T_B1和缓降区间T_B2，用以改善能量强度E_A/E_B的过渡期，以防止能量强度E_A/E_B的激励动态比率过大。

9.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述导通时间T_A的起始与结束区间还包括有一缓升区间T_A1和缓降区间T_A2，用以改善所述周期控制信号T_A/T_B的能量强度E_A/E_B的过渡期，以防止能量强度E_A/E_B的激励动态比率过大。

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