CN103780083A - 能量管理系统及方法 - Google Patents

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CN103780083A CN201310488030.7A CN201310488030A CN103780083A CN 103780083 A CN103780083 A CN 103780083A CN 201310488030 A CN201310488030 A CN 201310488030A CN 103780083 A CN103780083 A CN 103780083A
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Abstract

本申请案涉及能量管理系统及方法。一种系统(100)包括周围能量源(106)、电力供应器(112)及电力存储装置(110)。所述周围能量源(106)耦合到电感器(108)的第一端子端(130)。所述电力供应器(112)也耦合到所述电感器(108)的所述第一端子端(130)。所述电力存储装置(110)耦合到所述电感器(108)的第二端子端(132)。所述周围能量源(106)通过所述电感器(108)将电力沿第一方向提供到所述电力存储装置(110)。所述电力存储装置(110)通过所述电感器(108)将电力沿与所述第一方向相反的第二方向提供到所述电力供应器(112)。

Description

能量管理系统及方法
相关申请案交叉参考
本申请案主张2012年10月17日提出申请的第61/715,083号美国临时专利申请案(代理人档案号T1-72852PS)的优先权;所述美国临时专利申请案特此以全文引用的方式并入本文中。
技术领域
本申请案大体来说涉及直流(DC)/直流转换器的能量管理。
背景技术
直流(DC)/直流转换器是将输入DC供应电压转换成在量值上比所述输入DC供应电压高或低的DC输出电压的电子电路。产生低于输入电压的输出电压的DC/DC转换器称为降压或减压转换器。产生高于输入电压的输出电压的DC/DC转换器称为升压或增压转换器。典型的DC/DC转换器包含用于响应于切换信号而交替地断开及闭合通过电感器的电流路径的开关。在操作中，跨越所述电感器施加DC电压。通过依据所述切换信号来交替地断开及闭合所述开关而将电能转移到连接到电感器的负载。转移到负载的电能的量为开关的工作循环及切换信号的频率的函数。DC/DC转换器广泛地用于给电子装置供电，特定来说蓄电池供电式装置，例如便携式蜂窝电话、膝上型计算机及其中需要高效使用电力的其它电子系统。
能量采集是借以从外部源获得能量(例如太阳能电力、风能、动能及热能)并捕获及存储所述能量的过程。能量采集可用于小型无线装置中，例如无线传感器网络中的装置。通常，能量采集系统收集周围能量并利用升压DC/DC转换器来提供比由所述周围源提供的电压高的输出电压。接着可将所述电压存储于存储元件中。
典型的电力管理系统利用低压降调节器(LDO)来降低来自存储元件的将提供到负载的输出电压。所述LDO作为电阻式分压器而操作。因此，在调节中可能损耗大量的电力。此可为成问题的，尤其对于低电力应用来说。
发明内容
通过用于使用单一电感器的能量管理与采集接口的系统及方法在很大程度上解决上文所述的问题。在一些实施例中，所述系统包含周围能量源、电力供应器及电力存储装置。所述周围能量源耦合到电感器的第一端子端。所述电力供应器也耦合到所述电感器的所述第一端子端。所述电力存储装置耦合到所述电感器的第二端子端。所述周围能量源通过所述电感器将电力沿第一方向提供到所述电力存储装置。所述电力存储装置通过所述电感器将电力沿与所述第一方向相反的第二方向提供到所述电力供应器。
另一说明性实施例包含一种方法，其包括通过电感器及第一开关将电力从耦合到所述电感器的第一端子端的周围能量源提供到耦合到所述电感器的第二端子端的电力存储装置。所述方法还包含在与所述从所述周围能量源提供电力分开的时间，通过所述电感器及第二开关将电力从所述电力存储装置提供到耦合到所述电感器的所述第一端子端的电力供应器。所述方法还包括检测存在于所述电力供应器中的电力以确定所述第一开关及所述第二开关是应断开还是闭合。
又一说明性实施例是一种包含耦合到升压转换器的周围能量源的系统。所述升压转换器包括电感器及第一开关。所述系统还包括耦合到第一降压转换器的第一电力供应器。所述第一降压转换器包括所述电感器及第二开关。所述系统还包括耦合到所述升压转换器及所述第一降压转换器的电力存储装置。所述系统还包括仲裁器，所述仲裁器经配置以在所述第一电力供应器需要更多电力时致使所述第二开关闭合且所述第一开关断开。
附图说明
为详细描述本发明的示范性实施例，现在将参考附图，附图中:
图1展示根据各种实施例的说明性单电感器能量管理与采集接口电路的框图;
图2展示根据各种实施例的说明性单电感器能量管理与采集接口电路的详细框图;
图3展示根据各种实施例的本文中所揭示技术的概念性图解说明;
图4展示根据各种实施例的利用单一电感器的能量管理与采集方法的流程图;
记法及命名法
在以下描述及所附权利要求书通篇中使用某些术语来指代特定系统组件。如所属领域的技术人员将了解，公司可通过不同的名称来指代一组件。此文件不打算在名称不同但功能相同的组件之间进行区分。在以下论述中及在权利要求书中，以可扩展的方式使用术语“包含”及“包括”，且因此其应解释为意指“包含但不限于...”。此外，术语“耦合”打算意指间接或直接电连接。因此，如果第一装置耦合到第二装置，那么所述连接可通过直接电连接或通过经由其它装置及连接的间接电连接进行。此外，术语“软件”包含能够在处理器上运行的任何可执行代码，而不管用于存储所述软件的媒体如何。因此，存储于存储器(例如，非易失性存储器)中且有时称为“嵌入式固件”的代码包含在软件的定义内。叙述“基于”打算意指“至少部分地基于”。因此，如果X基于Y，那么X可基于Y及任何数目个其它因子。
具体实施方式
以下论述针对本发明的各种实施例。虽然这些实施例中的一者或一者以上可为优选的，但所揭示的实施例不应解释为或以其它方式用于限制本发明(包含权利要求书)的范围。另外，所属领域的技术人员将理解，以下描述具有广泛应用且对任何实施例的论述仅意在示范所述实施例且并不打算暗示本发明(包含权利要求书)的范围限制于所述实施例。
利用单一电感器作为能量采集系统的升压(也称为增压)DC/DC转换器的一部分且使所述相同电感器作为能量管理系统的降压(也称为减压)DC/DC转换器的一部分而共享减少整个能量管理与采集系统的电力损耗及成本。能量采集系统存储来自周围源的能量(例如太阳能电力)以供稍后由能量管理系统使用。利用升压转换器对从周围源获取的电力进行增压且接着将其存储于电力存储装置中。所述电力存储装置接着能够通过能量管理系统将电力提供到负载。利用降压转换器对来自电力存储装置的电力进行减压，所述电力接着经过一个或一个以上电力供应器且最终到达一个或一个以上负载。能量采集系统的升压转换器及能量管理系统的降压转换器两者跨越相同电感器施加电压，因此最小化具有多个电感器的成本。另外，由于能量管理系统利用DC/DC转换器来代替LDO，因此所述系统由于不需要电阻性地进行分压而为更高效的。DC/DC转换器使用理想地不招致损耗的电抗组件。
图1展示根据各种实施例的说明性单电感器能量管理与采集接口电路100的框图。电路100包含用于能量管理的至少一个降压转换器102及用于能量采集的至少一个升压转换器104。尽管图1中描绘三个降压转换器，但需要一个或一个以上降压转换器。此外，尽管描绘仅一个升压转换器104，但可利用更多。升压转换器104对来自周围能量源106的电力进行增压(即，输出电压高于源电压)以供存储于电力存储装置110中。存在于102中的降压转换器及升压转换器104两者可在不连续传导模式(DCM)中操作。周围能量源106可为将太能辐射转换成直流的光伏电池。周围能量源106也可为取得周围能量并将其转换成直流的任何装置，例如热电产生器。电力存储装置110可为能够存储电力的任何装置，例如蓄电池或电容器(例如，超级电容器)。
102中的降压转换器中的一者对由电力存储装置110提供到电力供应器112的电力进行减压(即，输出电压低于源电压)。如所描绘，102中的其它降压转换器对从电力存储装置110到电力供应器114及116的电力进行减压。电力供应器112-116为其中负载可经附接以接收电力的电压轨。电力供应器112-116可包含能量存储装置(例如电容器)以接收电力并对其进行放电以便随时间管理沿着所述轨的恒定电压。尽管电力供应器112-116可被设计为载运任何电压，但在一个实施例中，电力供应器112被设计为载运1.2伏特，电力供应器114被设计为载运1.5伏特，且电力供应器116被设计为载运3.3伏特。
升压转换器104可包含开关124及126以及电感器108。开关124连接到周围能量源106及电感器108的第一端子端130。开关126连接到电力存储装置110及电感器108的第二端子端132。102的降压转换器可包含开关118-122、开关126及电感器108。开关118-122连接到其相应电力供应器112-116及电感器108的第一端子端130。升压转换器104及102的降压转换器两者利用针对升压转换器104及102的降压转换器两者以相同方式连接到电力存储装置110的电感器108及开关126。换句话说，开关126在升压转换器104及102的降压转换器两者中均连接到电力存储装置110及电感器108的第二端子端132。
因此，周围能量源106通过电感器108将电力沿第一方向提供到电力存储装置110，而电力存储装置110通过电感器108将电力沿相反方向提供到电力供应器112-116。从周围能量源104转移到电力存储装置110及从电力存储装置110转移到电力供应器112-116的电能的量为开关126的工作循环(交替断开及闭合)及切换信号的频率的函数。
在一实施例中，开关118-124控制系统正利用升压转换器104或102的降压转换器中的一者中的哪一者。如果开关124闭合，那么开关118-122断开。电力从周围能量源106流动通过升压转换器104(在此处电压被增压)且进入电力存储装置110中。然而，当通过电感器108将电力从电力存储装置110提供到电力供应器112-116中的一者中时，开关124断开。如果电力供应器112正接收电力，那么开关118闭合而开关120-124断开。如果电力供应器114正接收电力，那么开关120闭合而开关118、122及124断开。同样地，如果电力供应器116正接收电力，那么开关122闭合而开关118、120及124断开。
图2展示根据各种实施例的说明性单电感器能量管理与采集接口电路100的详细框图。如在图1下所述，电路100包括周围能量源106、电力存储装置110、电力供应器112-116、电感器108及开关118-126。电路100还包括仲裁器204、能量采集器控制器202及电力供应器控制器206-210。
能量采集器控制器202经配置以断开及闭合开关124。电力供应器控制器206经配置以断开及闭合开关118。电力供应器控制器208经配置以断开及闭合开关120。电力供应器控制器210经配置以断开及闭合开关122。
能量采集器控制器202及电力供应器控制器206-210还经配置以监视其开关118-124的相应状态。因此，能量采集器控制器202监视开关124是断开还是闭合。同样地，电力供应器控制器206-210监视开关118-122是断开还是闭合。另外，电力供应器控制器206-210监视存在于电力供应器112-116处的电压。举例来说，电力供应器控制器206监视电力供应器112处的电压。
能量采集器控制器202及电力供应器控制器206-210连接到仲裁器204。能量采集器控制器202通过连接ENB、就绪B及忙碌B而连接到仲裁器204。电力供应器控制器206通过连接EN206、就绪206及忙碌206而连接到仲裁器204。电力供应器控制器208通过连接EN208、就绪208及忙碌208而连接到仲裁器204。电力供应器控制器210通过连接EN210、就绪210及忙碌210而连接到仲裁器204。因此，可在仲裁器204及能量采集器控制器202与电力供应器控制器206-210之间发送数据及控制信号。
在一实施例中，不断地将由能量采集器控制器202及电力供应器控制器206-210监视的开关状态以及由电力供应器控制器206-210监视的电压发送到仲裁器204。仲裁器204接着经配置以指派关于开关118-124的切换优先级，如下文所论述。
如果电力供应器112-116中的一者需要更多电力(即，轨上的电力正下降或所述轨具有比所需量少的电力)，那么仲裁器204做出存储装置110应将电力提供到需要更多电力的电力供应器112-116的确定。举例来说，如果电力供应器112需要更多电力，那么仲裁器204做出电力存储装置110应通过电感器108将更多电压发送到电力供应器112的确定。此需要开关118闭合且开关120-124断开。仲裁器204接着用信号通知电力供应器控制器206以闭合开关118。仲裁器204也用信号通知能量采集器控制器202及电力供应器控制器208及210以断开其相应开关(开关120-124)。因此，电力从电力存储装置110通过电感器108流动到电力供应器112。因此，仲裁器204通过开关118-124的相应控制器202及206-210而间接地控制所述开关。
类似地，如果其它电力供应器122及124中的任一者需要更多电力，那么仲裁器204做出通过电感器108将电力从电力存储装置110发送到需要更多电力的电力供应器122或124的确定。仲裁器204接着将信号发送到电力供应器控制器208或210以使其闭合其相应开关122或124。仲裁器204还将信号发送到其它电力供应器控制器206及208或210及能量采集器控制器202中的每一者以使其断开其相应开关。
如果所有电力供应器112-116均具有充足电力(即，轨上的电力恒定处于所述轨的所需电平)，那么仲裁器204做出周围能量源106应将电力提供到电力存储装置110的确定。此需要开关124闭合且开关118-122断开。仲裁器204用信号通知能量采集器控制器202以闭合开关124。仲裁器204也用信号通知电力供应器控制器206-210以断开开关118-122。电力接着从周围能量源106通过电感器108流动到电力存储装置110。在一实施例中，由于仲裁器204仅在电力供应器112-116具有充足电力的情况下将电力从周围能量源106发送到电力存储装置110，因此仲裁器204使将电力从电力存储装置110发送到电力供应器112-116中的一者优先于将电力从周围能量源106发送到电力存储装置110。
在一实施例中，一次可闭合开关118-124中的仅一者。因此，在一实施例中，如果仲裁器204接收到电力供应器112-116中的一者需要更多电力同时开关118-122中的与另一电力供应器相关联的一者闭合的信息，那么仲裁器204将用信号通知与需要更多电力的电力供应器相关联的控制器206-210仅在与另一电力供应器相关联的开关断开(基于仲裁器204用信号通知其相关联控制器断开，因为其相关联电力供应器具有充足电力)时闭合。在其它实施例中，一次可闭合开关118-122中的一个以上开关;然而，在开关118-122中的任一者闭合时，开关124断开。因此，电力在周围能量源106正通过电感器108给电力存储装置110供电时沿一个方向流动且在电力存储装置110正通过电感器108给电力供应器112-116中的任一者供电时沿相反方向流动。
开关126可由高侧晶体管218、“与”门214、低侧晶体管216及“或”门212构成。“或”门212通过连接LSB连接到能量采集器202。“或”门212通过连接LS206连接到电力供应器控制器206。“或”门212通过连接LS208连接到电力供应器控制器208。“或”门212通过连接LS210连接到电力供应器控制器210。“与”门214通过连接HSB连接到能量采集器202。“与”门214通过连接HS206连接到电力供应器控制器206。“与”门214通过连接HS208连接到电力供应器控制器208。“与”门214通过连接HS210连接到电力供应器控制器210。低侧晶体管216连接到电感器108的第二端子端132、“或”门212及高侧晶体管218。高侧电感器218连接到电感器108的第二端子端132、“与”门214及电力存储装置110。
能量采集器控制器202及电力供应器控制器206-210通过用信号通知低侧晶体管216及高侧晶体管218来控制开关126。低侧晶体管216及高侧晶体管218断开与闭合的时间量的比率以及其断开及闭合的次序确定了通过电感器108的电压被增压还是减压。因此，如果仲裁器204确定电力供应器112-116中的一者需要更多电力，那么其用信号通知与需要更多电力的电力供应器相关联的电力供应器控制器206-210以不仅控制其相关联开关118-122而且控制开关126以产生在其从电力存储装置110传递到需要更多电力的电力供应器112-116时被减压的电压。同样地，当仲裁器204确定电力供应器112-116中的任一者均不需要更多电力时，其将信号发送到能量采集器控制器202以使其不仅控制其相关联开关124而且控制开关126以产生在其从周围能量源106传递到电力存储装置110时被增压的电压。因此，类似于其对开关118-124的控制，仲裁器204通过能量采集器控制器202及电力供应器控制器206-210来控制开关126且因此控制转换器是作为升压转换器还是降压转换器而操作。
图3展示根据各种实施例的流动通过电感器108的电流的概念性图解说明300。如先前所述，周围能量源106可通过升压转换器104将电力提供到电力存储装置110。电力存储装置110可通过102的降压转换器将电力提供到电力供应器112-116。图3图解说明可流动通过作为升压转换器104及降压转换器102的一部分的电感器108的电流的实例。在一实施例中，在时间块302中，电力存储装置110可通过充当102的降压转换器的开关126、电感器108及开关118将电力提供到电力供应器112。如时间块302中所展示，通过电感器108的电流为正的。
在时间块304中，电力存储装置110可通过充当102的降压转换器的开关126、电感器108及开关120将电力提供到电力供应器114。如同在时间块302中，在时间块304中通过电感器108的电流为正的。类似地，在时间块306中，电力存储装置110可通过充当102的降压转换器的开关126、电感器108及开关122将电力提供到电力供应器116。如同在时间块302及304中，在时间块306中通过电感器108的电流为正的。
然而，在时间块310中，可通过充当升压转换器104的开关124、电感器108及开关126将电力从周围能量源106供应到电力存储装置110。在时间块308中，通过电感器108的电流为负的。在时间块310中，电力存储装置110可再次给电力供应器112-116中的一者供电。由于在时间块310中电感器108正充当102的降压转换器的一部分，因此通过电感器108的电流为正的。图解说明300为概念性的;在仲裁器204确定电力需要从周围能量源106流动到电力存储装置110或从电力存储装置110流动到电力供应器112-116中的一者的任何时间周期中，电感器108可充当升压转换器104的一部分或102的降压转换器中的一者的一部分。
图4展示根据各种实施例的利用单一电感器的能量管理与采集方法400的流程图。方法400在框402中以通过电感器及第一开关将电力从周围能量源提供到电力存储装置而开始。如图1及2中所展示，周围能量源106可通过电感器108及开关124将电力提供到电力存储装置110。
在框404中，方法400以在与框402中从周围能量源提供电力分开的时间通过电感器及第二开关将电力从电力存储装置提供到电力供应器而继续。如图1及2中所展示，电力存储装置110可通过电感器108及与电力供应器相关联的开关118-122将电力提供到电力供应器112-116中的任一者。
在框406中，方法400以检测存在于电力供应器中的电力以确定第一及第二开关应断开还是闭合而继续。在框408中，方法400以基于电力供应器是否需要更多电力而控制第一及第二开关而继续。如图1及2中所展示，仲裁器204可基于电力供应器112-116中的一者是否需要更多电力而确定开关124或开关118-122中的一者应断开还是闭合。仲裁器204还可通过电力供应器控制器206-208及能量采集器控制器202来控制开关118-124的断开及闭合。
在框410中，方法400以闭合第一开关以将电力从周围能量源提供到电力存储装置而继续。在框412中，方法400以闭合第二开关以将电力从电力存储装置提供到电力供应器而继续。如图1及2中所展示，当开关124闭合时，将电力从周围能量源106供应到电力存储装置110。当开关118-122中的一者闭合时，将电力从电力存储装置110供应到电力供应器112-116中的一者。
在框414中，方法400以使电力转换器在不连续传导模式(DCM)中操作而继续。如图1中所展示，存在于102中的降压转换器及升压转换器104可在不连续传导模式(DCM)中操作。降压电力转换器可包括开关118-122中的一者、电感器108及开关126。升压电力转换器可包括开关124、电感器108及开关126。
上文论述意在图解说明本发明的原理及各种实施例。一且充分了解以上揭示内容，所属领域的技术人员便将明了众多变化形式及修改形式。打算将所附权利要求书解释为涵盖所有此些变化形式及修改形式。

Claims (10)

1.一种系统，其包括:
周围能量源(106)，其耦合到电感器(108)的第一端子端(130);
电力供应器(112)，其耦合到所述电感器(108)的所述第一端子端(130);及
电力存储装置(110)，其耦合到所述电感器(108)的第二端子端(132);
其中所述周围能量源(106)通过所述电感器(108)将电力沿第一方向提供到所述电力存储装置(110)，且所述电力存储装置(110)通过所述电感器(108)将电力沿与所述第一方向相反的第二方向提供到所述电力供应器(112)。
2.根据权利要求1所述的系统，其进一步包括:耦合到所述电感器(108)的所述第一端子端(130)及所述周围能量源(106)的第一开关(124);及耦合到所述电感器(108)的所述第一端子端(130)及所述电力供应器(112)的第二开关(118)。
3.根据权利要求2所述的系统，其进一步包括经配置以控制所述第一开关(124)及所述第二开关(118)的仲裁器(204);
其中当由所述周围能量源(106)通过所述电感器(108)将电力供应到所述电力存储装置(110)时，所述仲裁器(204)致使所述第一开关(124)闭合且所述第二开关(118)断开;且
其中当通过所述电感器(108)将电力从所述电力存储装置(110)供应到所述电力供应器(112)时，所述仲裁器(204)致使所述第二开关(118)闭合且所述第一开关(124)断开。
4.根据权利要求3所述的系统，其中所述仲裁器(204)基子所述电力供应器(112)是否需要更多电力而控制所述第一开关(124)及所述第二开关(118)的所述断开及闭合。
5.根据权利要求2所述的系统，其进一步包括电力转换器(102)，所述电力转换器包括所述第二开关(118)、所述电感器(108)及耦合到所述电感器的所述第二端子端(132)及所述电力存储装置(110)的第三开关(126)，其中所述电力转换器(102)经配置以用于在不连续传导模式DCM中操作。
6.一种方法，其包括:
通过电感器(108)及第一开关(124)将电力从耦合到所述电感器(108)的第一端子端(130)的周围能量源(106)提供(402)到耦合到所述电感器(108)的第二端子端(132)的电力存储装置(110);
在与所述从所述周围能量源(106)提供(402)电力分开的时间，通过所述电感器(108)及第二开关(118)将电力从所述电力存储装置(110)提供(404)到耦合到所述电感器(108)的所述第一端子端(130)的电力供应器(112);及
检测(406)存在于所述电力供应器(112)中的电力以确定所述第一开关(124)及所述第二开关(118)是应断开还是闭合。
7.根据权利要求6所述的方法，其进一步包括基于所述电力供应器(112)是否需要更多电力而控制(408)所述第一开关(124)及所述第二开关(118)，其中所述第一开关(124)耦合到所述周围能量源(106)及所述电感器(108)的所述第一端子端(130)。
8.根据权利要求7所述的方法，其进一步包括通过仲裁器(204)闭合(410)所述第一开关(124)以将电力从所述周围能量源(106)提供到所述电力存储装置(110)。
9.根据权利要求7所述的方法，其进一步包括通过仲裁器(204)闭合(412)所述第二开关(118)以将电力从所述电力存储装置(110)提供到所述电力供应器(112)。
10.根据权利要求6所述的方法，其进一步包括使电力转换器(102)在不连续传导模式DCM中操作(414)，所述电力转换器(102)包括所述第二开关(118)、所述电感器(108)及耦合到所述电感器(108)的所述第二端子端(132)的第三开关(126)。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105337502A (zh) * 2015-12-02 2016-02-17 珠海格力电器股份有限公司 一种低功耗电路能量采集电路
CN106230255A (zh) * 2016-07-22 2016-12-14 圣邦微电子（北京）股份有限公司 电感双向功率传输开关调制器稳定控制电路

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103208855B (zh) 2012-01-17 2016-06-29 华为技术有限公司 一种不间断电源和dc-dc变换器
EP2933646B1 (en) * 2014-04-17 2019-04-17 Siemens Aktiengesellschaft Precision measurement of voltage drop across a semiconductor switching element
GB2529141A (en) * 2014-07-09 2016-02-17 Paresh Jogia Body heat powered wireless transmitter
US9444357B1 (en) * 2015-04-09 2016-09-13 Power Integrations, Inc. Active reduced voltage switching using secondary switch
US9735677B2 (en) * 2015-06-05 2017-08-15 Endura IP Holdings Ltd. DC-DC converter having digital control and reference PWM generators
US10038377B2 (en) * 2016-08-09 2018-07-31 Texas Instruments Incorporated Precharging a capacitor with an offset to mitigate control delays in a buck converter
CN117155379A (zh) 2017-07-27 2023-12-01 德克萨斯仪器股份有限公司 具有隔离动态升压电源的非易失性计数器系统、计数器电路和电源管理电路
KR102589640B1 (ko) 2018-12-12 2023-10-16 삼성전자주식회사 컨버터 및 이를 포함한 회로 장치
KR20210015333A (ko) 2019-08-01 2021-02-10 삼성전자주식회사 복수의 전압 레귤레이터들을 포함하는 전자 시스템
CN112019048B (zh) * 2020-08-20 2022-03-22 成都芯源系统有限公司 开关变换器及其控制器和控制方法

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040061478A1 (en) * 2000-08-18 2004-04-01 French Michael J. Fuel injector driver circuit with energy storage apparatus
CN101311024A (zh) * 2008-04-30 2008-11-26 西安交通大学 一种电动摩托车超级电容与蓄电池复合电源控制系统
CN201639546U (zh) * 2009-12-29 2010-11-17 北京动力京工科技有限公司 一种交流电机节能装置
CN102215012A (zh) * 2011-06-07 2011-10-12 天宝电子（惠州）有限公司 一种太阳能与电能双向变换系统
US20110298288A1 (en) * 2010-06-07 2011-12-08 Sungchun Cho Energy storage system
CN102647150A (zh) * 2012-04-19 2012-08-22 西安交通大学苏州研究院 基于同步整流Buck-Boost双向DC/DC变换器的复合电源控制系统
CN202474879U (zh) * 2012-03-26 2012-10-03 上海理工大学 直流总线三重Buck-Boost双向DC-DC稳压储能系统

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW512578B (en) * 2000-03-21 2002-12-01 Int Rectifier Corp Inductor current synthesizer for switching power supplies
DE60310401T2 (de) * 2002-06-04 2007-09-20 Koninklijke Philips Electronics N.V. Gleichstrom/gleichstrom-wandler
US6879136B1 (en) * 2003-10-31 2005-04-12 Analog Devices, Inc. Inductor current emulation circuit for switching power supply
US7372238B1 (en) * 2004-04-29 2008-05-13 National Semiconductor Corporation Apparatus and method for step-down switching voltage regulation
US7145316B1 (en) * 2005-06-06 2006-12-05 Micrel, Inc. Control circuit for monitoring and maintaining a bootstrap voltage in an N-channel buck regulator
US7482791B2 (en) * 2006-09-11 2009-01-27 Micrel, Inc. Constant on-time regulator with internal ripple generation and improved output voltage accuracy
US7675281B1 (en) * 2006-11-30 2010-03-09 Fairchild Semiconductor Corporation Time-based synchronous rectification in a power converter
TWI330775B (en) * 2007-01-23 2010-09-21 Richtek Technology Corp Quick response switching regulator and control method thereof
US7710084B1 (en) * 2008-03-19 2010-05-04 Fairchild Semiconductor Corporation Sample and hold technique for generating an average of sensed inductor current in voltage regulators
CN101783586B (zh) * 2009-01-19 2013-06-19 成都芯源系统有限公司 用于恒定导通时间变换电路的控制电路及其方法
CN101483386B (zh) * 2009-02-27 2012-04-25 华硕电脑股份有限公司 直流转直流变换器
US8476882B2 (en) * 2010-09-30 2013-07-02 Exar Corporation Reference voltage based equivalent series resistance (ESR) emulation for constant on-time (COT) control of buck regulators
US20140001856A1 (en) * 2012-06-29 2014-01-02 General Electric Company Multilevel power converter

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040061478A1 (en) * 2000-08-18 2004-04-01 French Michael J. Fuel injector driver circuit with energy storage apparatus
CN101311024A (zh) * 2008-04-30 2008-11-26 西安交通大学 一种电动摩托车超级电容与蓄电池复合电源控制系统
CN201639546U (zh) * 2009-12-29 2010-11-17 北京动力京工科技有限公司 一种交流电机节能装置
US20110298288A1 (en) * 2010-06-07 2011-12-08 Sungchun Cho Energy storage system
CN102215012A (zh) * 2011-06-07 2011-10-12 天宝电子（惠州）有限公司 一种太阳能与电能双向变换系统
CN202474879U (zh) * 2012-03-26 2012-10-03 上海理工大学 直流总线三重Buck-Boost双向DC-DC稳压储能系统
CN102647150A (zh) * 2012-04-19 2012-08-22 西安交通大学苏州研究院 基于同步整流Buck-Boost双向DC/DC变换器的复合电源控制系统

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105337502A (zh) * 2015-12-02 2016-02-17 珠海格力电器股份有限公司 一种低功耗电路能量采集电路
CN106230255A (zh) * 2016-07-22 2016-12-14 圣邦微电子（北京）股份有限公司 电感双向功率传输开关调制器稳定控制电路
CN106230255B (zh) * 2016-07-22 2018-10-26 圣邦微电子（北京）股份有限公司 电感双向功率传输开关调制器稳定控制电路

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