CN104767261A - 通过零交叉补偿电流和电阻的电缆补偿 - Google Patents

通过零交叉补偿电流和电阻的电缆补偿 Download PDF

Info

Publication number
CN104767261A
CN104767261A CN201510009276.0A CN201510009276A CN104767261A CN 104767261 A CN104767261 A CN 104767261A CN 201510009276 A CN201510009276 A CN 201510009276A CN 104767261 A CN104767261 A CN 104767261A
Authority
CN
China
Prior art keywords
voltage
module
current
sampling
output voltage
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201510009276.0A
Other languages
English (en)
Inventor
张勇祥
林国基
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Infineon Technologies Austria AG
Original Assignee
Infineon Technologies Austria AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Infineon Technologies Austria AG filed Critical Infineon Technologies Austria AG
Publication of CN104767261A publication Critical patent/CN104767261A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/007—Regulation of charging or discharging current or voltage
    • H02J7/00712—Regulation of charging or discharging current or voltage the cycle being controlled or terminated in response to electric parameters
    • H02J7/00714—Regulation of charging or discharging current or voltage the cycle being controlled or terminated in response to electric parameters in response to battery charging or discharging current
    • H02J7/00716—Regulation of charging or discharging current or voltage the cycle being controlled or terminated in response to electric parameters in response to battery charging or discharging current in response to integrated charge or discharge current
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/007—Regulation of charging or discharging current or voltage
    • H02J7/00712—Regulation of charging or discharging current or voltage the cycle being controlled or terminated in response to electric parameters
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L53/00—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
    • B60L53/10—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles characterised by the energy transfer between the charging station and the vehicle
    • B60L53/12—Inductive energy transfer
    • B60L53/122—Circuits or methods for driving the primary coil, e.g. supplying electric power to the coil
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J50/00—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
    • H02J50/90—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power involving detection or optimisation of position, e.g. alignment
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/22—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac
    • H02M3/24—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/28—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac
    • H02M3/325—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/335—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/33507—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of the output voltage or current, e.g. flyback converters
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L53/00—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
    • B60L53/30—Constructional details of charging stations
    • B60L53/35—Means for automatic or assisted adjustment of the relative position of charging devices and vehicles
    • B60L53/38—Means for automatic or assisted adjustment of the relative position of charging devices and vehicles specially adapted for charging by inductive energy transfer
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J2207/00—Indexing scheme relating to details of circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J2207/20—Charging or discharging characterised by the power electronics converter
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J50/00—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0029—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with safety or protection devices or circuits
    • H02J7/00302—Overcharge protection
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B40/00—Technologies aiming at improving the efficiency of home appliances, e.g. induction cooking or efficient technologies for refrigerators, freezers or dish washers
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/7072—Electromobility specific charging systems or methods for batteries, ultracapacitors, supercapacitors or double-layer capacitors
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02T90/10—Technologies relating to charging of electric vehicles
    • Y02T90/14—Plug-in electric vehicles

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)

Abstract

方法、设备和电路被公开，该方法、设备和电路从电池充电器向可充电电池传送第一电平的输出电压，该可充电电池通过充电电缆被耦接至该电池充电器。该方法、设备和电路可进一步被公开，响应于改变的输出电压的指示，将补偿电流施加至该电池充电器的一个或多个元件，该一个或多个元件包括零交叉(ZC)引脚和选定的电阻器，该选定的电阻器基于该充电电缆被定义，该充电电缆将电池充电器耦接至可充电电池，并且将补偿电流施加至ZC引脚和选定的电阻器导致该输出电压从第一电平的输出电压向第二电平的输出电压调整，该调节对应于来自该选定的充电电缆的阻抗的电压降。

Description

通过零交叉补偿电流和电阻的电缆补偿
技术领域
本发明涉及电池充电器，更具体的，涉及能够在电池充电器中提供用于电缆补偿的技术和电路。
背景技术
一些电池充电器电路可使用电源转换器，该电源转换器从电源接收电力输入并将该电力输入转换成电力输出，该电力输出具有与电力输入的电压电平或电流水平不同的(例如，规定的)电压电平或电流水平。该转换器将该电力输出输出至滤波器以为部件、电路或其它电子设备供电。基于开关的电源转换器可使用半桥电路和信号调制技术，以调节电力输出的电流水平或电压电平。在一些示例中，电源转换器可使用其他的反馈控制电路和技术(例如，电压检测、电流检测等)，以提升电力输出的电压电平或电流水平的准确性和对其的控制。用于提升电力输出的电压或电流的准确性和对其的控制的上述技术和电路，可能减小电源转换器的总效率，和/或增加电源转换器的物理尺寸、复杂度和/或成本。
发明内容
通常地，技术和电路被描述为使电源转换器(比如，电池充电器)在使用不同充电电缆时，能够输出被包括在窄的(例如，精确的)电压电平公差窗口(tolerance window)之内的电压电平，完全不需增加用于该电源转换器的材料成本和/或材料。电源转换器(比如，隔离型AC-DC转换器或开关模式电源供应器)可包括一个或多个功率开关、驱动器/控制逻辑和反馈控制电路(例如，电流检测电路或电压检测电路)。
一个示例指向一种从电池充电器向可充电电池传送输出第一电平的电压的方法，其中该可充电电池通过充电电缆被耦接至该电池充电器，以及响应于输出电压改变的指示，将补偿电流施加至该电池充电器的一个或多个元件，该一个或多个元件包括零交叉(ZC,zero crossing)引脚和选定的电阻器，其中该选定的电阻器基于该充电电缆被定义，该充电电缆将电池充电器耦接至可充电电池，其中将补偿电流施加至ZC引脚和选定的电阻器导致输出电压从第一电平的输出电压的向第二电平的输出电压的调整，该调节对应于来自该选定的充电电缆的阻抗的电压降。
另一个示例指向一种电池充电设备，该电池充电设备包括变压器、初级侧调节(PSR)控制器和可调整偏移电压(AOV)电路，该变压器包括初级绕组和辅助绕组。该PSR控制器包括零交叉(ZC)引脚、ZC采样模块、恒定电压控制(CVC)模块和补偿电流控制模块，其中该ZC采样模块对ZC引脚处的ZC电压进行采样，其中该PSR控制器基于ZC引脚处的该采样ZC电压向可充电电池传送电压。该补偿电流控制模块包括采样保持(S/H)模块、电压-电流生成器，其中该S/H模块对输出电压进行采样并保持输出电压，其中该电压-电流生成器被配置为生成补偿电流，该补偿电流为该采样输出电压的函数，以及其中该补偿电流控制模块被耦接至ZC引脚。该VOA电路包括选定的电阻器，其中该电阻器基于充电电缆被选择，其中该电阻器被可释放地耦接至ZC引脚和辅助绕组，以及其中该ZC引脚处的偏移电压由该补偿电流和该电阻器生成，对应于由该选定的充电电缆的电缆阻抗所导致的电压降。
另一个示例指向电路，该电路包括变压器、初级侧调节(PSR)控制器和可调整偏移电压(AOV)电路，该变压器包括初级绕组和辅助绕组。该PSR控制器包括零交叉(ZC)引脚、ZC采样模块、恒定电压控制(CVC)模块和补偿电流控制模块，其中该ZC采样模块对ZC引脚处的ZC电压进行采样，其中该PSR控制器基于该ZC引脚处的采样ZC电压向可充电电池传送输出电压。该补偿电流控制模块包括采样保持(S/H)模块、电压-电流生成器模块，其中该S/H模块对输出电压进行采样并保持输出电压，其中该电压-电流生成器模块被配置为生成补偿电流，该补偿电流为该采样输出电压的函数，以及其中该补偿电流控制模块被耦接至ZC引脚。该VOA电路包括选定的电阻器，其中该电阻器基于充电电缆被选择，其中该电阻器被可释放地耦接至ZC引脚和辅助绕组，以及其中该ZC引脚处的偏移电压由该补偿电流和该电阻器生成，对应于由该选定的充电电缆的电缆阻抗所导致的电压降。
一个或多个示例的细节在下面的附图和具体实施方式中被陈述。从具体实施方式、附图和从权利要求来看，本发明的其他的特征、目的和优点将是显而易见的。
附图说明
图1是依照本公开的一个或多个方面说明一种系统的方框图，该系统用于转换来自电源的电力；
图2是依照本公开的示例所示的说明系统的一个示例的方框图；
图3是说明一个依照本公开的示例的电源转换器的示例的方框图；
图4是依照本公开的一个或多个方面说明变压器的辅助绕组上的电压的采样点的概念图；
图5A和图5B示出了图2-3所示的电压-电流生成器模块的模拟装置和数字装置的示例；
图6是图2所示的系统的补偿电流和采样输出电压之间关系的示例的图示；
图7是依照本公开的示例说明一种提供电缆补偿的方法的流程图；
图8A和图8B是示出在使用图2-3所描述的电流补偿控制模块对充电电缆阻抗进行补偿之前和之后的电压波形的图示；
图9是示出图8A和图8B所示的具有电缆补偿与不具有该电缆补偿的系统之间的差异的表格；
图10是示出在使用电流补偿控制模块对充电电缆阻抗进行补偿之后并且当系统具有如图2所示的固定负载时的电压波形的图示。
具体实施方式
在开关模式电源供应器(SMPS)中，AC电源输入被直接整流，然后被滤波以获得DC电压。所产生的DC电压然后通过电子开关电路高频率地被接通和切断，因此产生AC电流，该AC电流将通过高频变压器或电感。切换以非常高频率(通常10kHz-1MHz)出现，因此与在以电源频率运行的线性电源供应器中发现的那些相比，能够使用更小、更轻并且比较便宜的变压器和滤波器电容器。在电感或变压器之后，次级、高频AC被整流并被滤波以产生DC输出电压。如果该SMPS使用充分绝缘的高频变压器，该输出将与电源被电隔离；此特征通常对于安全是至关重要的。开关模式电源供应器通常是规则的，并且为了保持输出电压恒定，电源供应器采用反馈控制器，该反馈控制器监测由负载所消耗的电流。开关工作周期随着电力输出要求的增加而增加。
在一些应用中，开关模式电源供应器或隔离型AC-DC转换器(下文中称为“电源转换器”或“转换器”)可接收电力(例如，电压、电流等)输入，并且将该电力输入转换(例如，升压)为电力(例如，电压、电流等)输出，与该电力输入的电压电平或电流水平比，该电力输出具有不同的(例如，规定的)电压电平或电流水平，例如，以向滤波器提供电力输出用于为负载(例如，设备或可充电电池)供电。
无论哪种情况下，电源转换器可具有被布置在功率级配置中的一个或多个开关(例如，基于MOS功率开关晶体管的开关、基于氮化镓(GaN)的开关或者其他类型的开关设备)，该电源转换器根据一种或多个调制技术控制该功率级配置，以改变通过电源转换器的电力输出的电流电平或电压电平。
电源转换器可包括一个或多个栅极驱动器和控制逻辑，以使用调制技术控制(例如，接通和关断)该功率级的该一个或多个开关。功率级的开关的此调制可根据脉冲密度调制(PDM)、脉冲宽度调制(PWM)、脉冲频率调制(PFM)或其他适当的调制技术运行。通过使用调制技术控制功率级的开关，电源转换器能够调节通过电源转换器所输出的电力的电流水平或电压电平。
一些电源转换器可使用用于执行电流检测和/或电压检测的反馈电路和技术，以获得关于电力输出的电流水平或电压电平的信息。该电源转换器可使用该使用反馈电路和技术所接收的信息，以提升电力输出的准确性。例如，该电源转换器可使用反馈信息，以将电力输出的电压电平或电流电平包括在特别的公差窗口或阈值窗口之内，用于满足负载的电压需求和/或电流需求。作为反馈电路和技术的一个示例，一些电源转换器可使用电压检测以确定被输出至负载的电力的实时电压电平。如果该电源转换器确定该电压电平并不满足负载的电压需求，那么该电源转换器可调整或改变该电源转换器控制该功率开关的方式，以便调整或改变电力输出的电压电平，直至电力输出的电压电平被包括在公差窗口之内并且满足与负载的电压需求相关联的电压电平。
总之，本公开的电路和技术可使包括电源转换器的系统能够输出具有一电压电平的电力，该电压电平不仅能够补偿由选定的充电电缆的电缆阻抗所导致的电压降，而且能够被包括在窄的(比如，精确的)电压电平公差窗口之内，完全不增加电源转换器的成本和/或降低电源转换器的效率。电源转换器(比如，飞返(flyback)转换器)可包括一个或多个功率开关、驱动器/控制逻辑和反馈控制电流(例如，电压检测电路)。
飞返转换器被用于在输入和任何输出之间具有电流隔离的AC/DC转换和DC/DC转换两者。更确切地，飞返转换器是具有电感器的升压转换器，该电感器被分离以形成变压器，从而作为隔离的额外优点，电压比被倍增。当驱动例如等离子灯或电压倍增器时，该升压转换器的整流二极管被排除，并且该设备被称为飞返变压器。
图1是依照本公开的一个或多个方面说明用于转换来自电源2的电力的系统1(例如，电池充电器)的方框图。图1示出了系统1具有4个分开并且不同的部件，该4个部件被示为电源2、电源转换器4、滤波器6和负载8，然而，系统1可包括其他部件或更少的部件。例如，电源2、电源转换器6、滤波器6和负载8可以是4个独立部件，或者可代表一个或多个部件的组合，该组合提供如本文所描述的系统1功能。
系统1包括向系统1提供电力的电源2。电源2存在许多示例，并且可包括，但不限于，电力网、发电机、变压器、电池、太阳能电池板、风车、再生制动系统、水力发电的发电机或风力发电的发电机或者能向系统1提供电力的任何其它形式的设备。
系统1包括以开关模式电源供应器运行的电源转换器4，该开关模式电源转换器将由电源2提供的一种形式的电力转换成不同且可用的形式的电力，用于为负载8供电。电源转换器4可以是飞返转换器，与该飞返转换器所接收的输入电力的电压电平比，该飞返转换器输出具有更高电压电平的电力。飞返转换器被用于在输入端和任何输出端之间具有电流隔离的AC/DC转换和DC/DC转换两者。更确切地，飞返转换器是具有电感器的升压转换器，该电感器被分离以形成变压器，从而作为隔离的额外优点电压比被倍增。电源转换器4的示例可包括电池充电器、微处理器电源供应器等。电源转换器4可作为DC-DC转换器、DC-AC转换器或者AC-DC转换器运行。
系统1进一步包括滤波器6和负载8。在电力通过滤波器6之后，负载8接收由电源转换器4转换的电力。在一些示例中，负载8使用来自电源转换器4和滤波器6的滤过电力以执行功能。滤波器6存在许多示例，并且可包括用于为负载对电力进行滤波的任何适当的电子滤波器。滤波器6的示例包括，但不限于，无源或有源电子滤波器、模拟滤波器或数字滤波器、高通滤波器、低通滤波器、带通滤波器、陷波滤波器或全通滤波器，电阻-电容滤波器、二极管-电容滤波器、电感-电容滤波器、电阻-电感-电容滤波器等。同样地，负载8存在许多示例并且可包括，但不限于，计算设备和相关的组件(比如微处理器)、电子组件、电路、便携计算机、台式计算机、平板计算机、移动电话、电池(即，可再充电的)、扬声器、照明单元、汽车/船舶/航空/火车相关组件、马达、变压器、或者从电源转换器转换接收电压或电流的任何其他类型的电子设备和/或电路。
电源2可在链路10之上提供具有第一电压电平或电流水平的电力。负载8可在链路14之上接收具有第二电压水平或电流水平的电力，该电力由电源转换器4进行转换并通过滤波器6被滤波。链路10、12和14代表能将电力从一个位置传导至另一个的任何媒介。链路10、12和14的示例包括，但不限于，物理传输媒介和/或无线电传输媒介，比如电线、电轨迹、导气管、双绞线等。链路10和12中的每个分别地提供电源2和电源转换器4之间以及电源转换器4和滤波器6之间的电耦接。链路14提供滤波器6和负载8之间的电耦接。另外，链路14为电源转换器4提供反馈环或反馈电路用于运载信息，该信息与来自滤波器6的滤过电力输出的特性相关联。
在系统1的示例中，由电源2传送的电力能够由转换器4转换成具有规定的电压电平和/或电流水平的电力，该电力满足负载8的电压需求和/或电流需求。例如，电源2可输出在链路10处具有第一电压电平的电力，并且电源转换器4可接收该电力。电源转换器4可将该具有第一电压电平的电力转换为由负载8所需求的具有第二电压电平的电力。电源转换器4可在链路12处输出该具有第二电压电平的电力。滤波器6可从转换器4接收该电力，并且在链路14处输出具有第二电压电平的滤过电力。
负载8可在链路14处接收具有第二电压电平的该滤过电力。负载8可使用具有第二电压电平的该滤过电力来执行功能(例如，对电池进行充电)。电源转换器4可接收在链路14之上的信息，该信息与具有第二电压电平的滤过电力相关联。例如，电源转换器4的反馈控制(例如，电压检测或电流检测)电路可检测链路14处的滤过电力输出的电压电平或电流水平，并且转换器4的驱动器/控制逻辑可基于所检测到的电压电平或电流水平调整链路12处的电力输出，以使该滤过电力输出具有不同的电压电平或电流水平，该不同的电压电平或电流水平在负载8所要求的电压电平或电流水平公差窗口范围之内。
图2是说明依照本发明的示例的系统1的一个示例的方框图。电源2(位于HV输入端的整流电压)通过输入大电容器(input bulkcapacitor)被耦接至变压器的初级绕组。在变压器的次级绕组上所产生的电压被耦接至滤波器6(输出电容器50和次级二极管(未示出))。如图1所描述和所示，来自滤波器6的电压在负载8处被体现为由电源转换器4所生成的输出电压。滤波器6的节点50和51表示连接器，充电电缆52被连接至该连接器，以对负载8(可充电电池54)进行充电。该电池电压是由来自变压器的次级绕组的输出电压在可充电电池54两端所产生的电压。电源转换器4的运行由初级侧调节(PSR)控制器24进行控制，该PSR控制器24被实施为IC(集成电路)芯片。
在图2的示例中，PSR控制器24包括ZC采样模块26、恒定电压控制(CVC)模块28、零交叉检测器40、比较器41、SR(置位-复位)触发器42、晶体管44和增益N。
当从次级绕组流出的次级侧电流已放电至0时，ZC采样模块26对ZC电压进行采样。一旦检测到次级侧电流已放电至0，ZC采样模块26对零交叉引脚(如下所描述的ZC引脚22)处的电压进行采样，并且向恒定电压控制(CVC)模块28提供信号或该零交叉电压。在一些示例中，ZC采样模块26是采样保持(S/H)模块。
CVC模块28使用该零交叉电压以确定负载8是否已增加或减少，并且根据电源转换器4的输出电压调整其输出电压，以控制被传送至负载8的电压，并且保持该电压在紧密公差之内。在一个示例中，CVC模块28是比例-积分(PI)控制器。在其他示例中，CVC模块28是比例-积分-微分(PID)控制器。
零交叉检测器40检测零交叉引脚(如下所描述的ZC引脚22)处的零交叉电压，以便向SR触发器(例如，如下所描述的SR触发器42)提供“置位”信号。在其他示例中，零交叉检测器40能被振荡器等代替。
比较器41将来自CVC模块28和电流检测引脚(如下所描述的CS引脚20)的信号进行比较，并且当来自CVC模块28的信号等于或者大于来自电流检测引脚的信号时，向SR触发器42发送“复位”信号。
SR触发器42根据来自零交叉接触器40和比较器41的信号向晶体管44提供导通或关断(ON或OFF)的控制信号。
晶体管44控制变压器的初级绕组是否被连接至接地。当晶体管44被提供来自SR触发器42的ON信号时，晶体管44接通并且将变压器的初级绕组和电阻器R3连接至接地。当晶体管44被提供来自SR触发器42的OFF信号时，晶体管44关断并且断开变压器的初级绕组和电阻器R3与接地的连接。在一些示例中，晶体管44是MOSFET晶体管。
增益N提供将CS引脚20的信号或电压与CVC模块28的信号或电压进行比较所必需的增益。
IC芯片的使用可具有许多益处，该许多益处包括小形状系数和低制造成本。在图2的示例中，PSR控制器24位于具有引脚18、20、22的IC封装中，该引脚18、20、22在图2中被示意性地示为电源转换器4中的节点。引脚18是栅极引脚，并且提供控制信号，以驱动晶体管(MOSFET晶体管44)的栅极。引脚20是电流检测(CS)引脚并且提供在导通时指示流经该晶体管的漏-源电流的信号。引脚22是零交叉(ZC)引脚，并且提供来自变压器的辅助绕组的零交叉电压，该零交叉电压由ZC采样模块26进行采样。
在图2的一个示例中，电源转换器4使用PSR控制器24的ZC区域模块26，以对ZC引脚22处的电压进行采样。在标准PSR控制器中，ZC引脚处的电压是零交叉电压，并且在辅助绕组上的电压将要开始振荡(如图4所示)之前的点被采样。该振荡由L-C电路的存在造成，该L-C电路由变压器电感和MOSFET输出电容COSS形成。当在输出二极管中的电流降低至0时，辅助绕组上的电压开始振荡。就在辅助绕组的振荡之前并且当次级侧二极管(未示出)将要被关断时，该零交叉(ZC)电压可非常接近于负载8两端的输出电压。由ZC采样模块26取得的采样ZC电压通过CVC模块28(例如，根据需求是PI控制器或PID控制器)。CVC模块28的输出电压或信号能够向比较器41提供有关电源转换器4的输出电压电平的信息。CS引脚20的输出电压或信号与增益N结合能够向比较器41提供有关电源转换器4向负载8实际输出电压电平的信息。比较器41将CVC模块28的输出电压或信号与结合增益N的CS引脚20的信号进行比较，以确定是否向SR触发器42发送控制信号(即，“复位”信号)。在检测ZC引脚22处的零交叉电压之后，零交叉检测器40向SR触发器42发送控制信号(即，“置位”信号)。在另一个示例中，零交叉检测器40可由振荡器或另一种类型的时钟代替。SR触发器42向被耦接至晶体管44的栅极引脚18发送控制信号，并且该控制信号接通或关断晶体管44，允许PSR控制器24控制电源转换器4并控制向滤波器6和负载8所传送的电力的量。
在图2的示例中，电源转换器4通过引入可变的补偿电流流入至零交叉引脚(ZC引脚)22之中，对电缆两端的电压降进行补偿。当系统1的输出电压为高时，系统1的负载8也高。当负载8高时，负载8需要更高的流经充电电缆的输出电流，并且当输出电流高时充电电缆的阻抗产生电压损耗。结果是，取决于负载8的补偿电流ICC被提供给AOV电路38，以向PSR控制器24提供偏移电压，对充电电缆阻抗所造成的电压损耗进行补偿。补偿电流ICC可由补偿电流控制模块30引进至ZC引脚22，以对充电电缆的电缆阻抗所造成的电压降进行补偿。补偿电流ICC和外部附接的电阻器(比如，AOV电路38的电阻器R1)向ZC引脚22引入电压偏移，导致ZC引脚22处的采样电压更高。该偏移电压表示由充电电缆的电缆阻抗所造成的电压降。此外，该偏移电压允许电源转换器4的PSR控制器24接收反馈，该反馈是负载8处的输出电压可比先前由PSR控制器24所采样的更高或更低。PSR控制器24可控制电源转换器4向滤波器6和负载8传送额外电力，以对由充电电缆的阻抗以及负载8的增加和/或减少所造成的较低输出电力进行补偿。以此方式，由于补偿电流ICC取决于负载8，故由电源转换器4所提供的电力随负载8而变。
PSR控制器24的一个示例实施中，PSR控制器开启MOSFET，如在下面的方程式1中所示的，变压器电流ip将线性地从0增加至ipk。在导通期间，能量被储存在变压器中。当MOSFET关断(toff)时，变压器中所储存的能量将通过输出整流器传送至电源转换器的输出端。在此期间，输出电压Vo和二极管正向电压VF将被反应至辅助绕组NAUX，该辅助绕组NAUX上的电压能够由方程式2表示。在一些示例中，采样模块被应用以对该整流电压进行采样，比如，ZC采样模块26对ZC引脚22处的整流电压进行采样。相关的输出电压信息能够被获得，因为输出整流器的正向电压变得恒定。在此之后，采样电压与精确的参考电压进行比较，以产生电压环，该电压环用于确定MOSFET的导通时间(on-time)并调节精确的恒定输出电压。
i pk = V IN L p × t on - - - ( 1 )
V AUX = N AUX N S × ( V O + V F ) - - - ( 2 )
在方程式1中，Lp是变压器的初级绕组电感；VIN是变压器的输入电压；ton是MOSFET的接通时间。在方程式2中，NAUX/NS是辅助绕组和次级输出绕组的匝数比；VO是输出电压；以及VF是输出整流器的正向电压。
该采样方法还复制放电时间(tdis)，输出电流Io与变压器的次级侧电流有关。如下面的方程式3所表述，其可通过信号ipk、tdis被计算出。PSR控制器使用该结果，以确定MOSFET的接通时间并调节恒定输出电流。电流检测电阻器RSENSE被用于调整该输出电流的值。
I O = 1 2 t S ( i pk × N P N S × t dis ) = 1 2 t S ( V CS R SENSE × N P N S × t dis ) - - - ( 3 )
在方程式3中，tS是PSR控制器的切换期；NP/NS是初级绕组和次级输出绕组的匝数比；RSENSE是用于将变压器的切换电流转换成电压VCS的检测电阻。
图3是依照本发明的示例说明电源转换器4的示例的方框图。在图3中，系统1的运行由PSR控制器24进行控制，该PSR控制器24如上文中图1-2所描述的被实施为IC(集成电路)芯片。在图3的示例中，PSR控制器24包括ZC采样模块26、恒定电压控制(CVC)模块28和补偿电流控制模块30。
补偿电流控制模块30基于负载8处所需的输出电力向ZC引脚22提供补偿电流。补偿电流控制模块30包括采样保持(S/H)模块32、最大偏移电流限制模块34和电压-电流生成器模块36。
S/H模块32对输出电压或信号进行采样并保持该电压或信号，并且向电压-电流生成器模块36提供电压或信号。在一些示例中，S/H模块32检测负载8处的输出电压，该输出电压来自CVC模块28的输出电压或信号。在其他示例中，S/H模块32检测负载8处的输出电压，该输出电压来自CS引脚20处表示流经变压器的初级绕组的电流的峰值电压。
最大偏移电流限制模块34限制从S/H模块32呈现给电压-电流生成器模块36的输出电压或信号。通过限制被呈现给电压-电流生成器模块36的输出电压或信号，最大偏移电流限制模块34防止了失控情况，并且确保系统1的稳定性。在一些示例中，最大偏移电流限制模块34是滤波器(如图2所示的滤波器31)，比如低通滤波器。在其他示例中，最大偏移电流限制模块34在S/H模块32对输出电压进行采样和保持该电压之前，对输出电压或信号进行滤波。
电压-电流生成器模块36基于来自最大偏移电流限制模块34的受限输出电压或信号，向ZC引脚22和AOV电路38的电阻器R1提供补偿电流。在其他示例中，电压-电流生成器模块36基于来自S/H模块32的直接输出电压或信号，向ZC引脚22和AOV电路38的电阻器R1提供补偿电流。
在图3的示例中，PSR控制器24在具有引脚18、20、22的IC封装中。引脚18、20、22是电源转换器4中的节点。栅极引脚18提供控制信号，以驱动晶体管的栅极，电流检测(CS)引脚20被用于检测当接通时流经该晶体管的漏-源电流，并且零交叉(ZC)引脚22被可释放地耦接至可调整偏移电压(AOV)电路38。来自PSR控制器24的CVC模块28的输出被提供给补偿电流控制模块30。由电流补偿控制模块30的电压-电流生成器模块36生成的补偿电流ICC通过ZC引脚22被提供给AOV电路38。AOV电路38包括电阻器R1，电阻器R1被耦接至变压器的辅助绕组和电阻器R2，并且电阻器R2与电容器C2并联。电阻器R1基于选定的充电电缆(比如，图2中所描述和示出的充电电缆52，图2中充电电缆52被用于在节点50、51处将负载8耦接至滤波器6)被调整。
在图3的一个示例中，电源转换器4使用PSR控制器24的ZC采样模块26以对ZC引脚22处的电压进行采样。在标准PSR控制器中，ZC引脚处的电压是零交叉电压，并且就在辅助绕组上的电压将要开始振荡之前的点被采样。该振荡是由L-C电路的存在造成，该L-C电路由变压器电感和MOSFET输出电容COSS形成。当在输出二极管(未示出)中的电流降低至0时，辅助绕组上的电压开始振荡。就在辅助绕组的振荡开始之前并且当次级侧二极管(未示出)将要被关断时，该电压非常接近于负载8两端的输出电压。采样ZC电压通过CVC模块28(例如，根据需求是PI控制器或PID控制器)。CVC模块28的输出电压提供有关负载8处的电压的输出电平的信息。
在一个示例中，CVC模块28的输出电压然后被用于控制补偿电流ICC的量，该补偿电流ICC由电压-电流生成器模块36通过ZC引脚22向AOV电路38提供。CVC模块28的输出电压由电缆补偿模块30的S/H模块32进行采样。S/H模块32的采样输出电压，其来自CVC模块28的输出电压，由最大偏移电流限制模块32使用，以限制被提供给电压-电流生成器模块36的采样输出电压。被提供给电压-电流生成器模块36的采样输出电压通过如图5A和图5B所示的模拟装置或数字装置被转换成补偿电流ICC，并通过ZC引脚22由补偿电流控制模块30提供给AOV电路38。该补偿电流ICC在补偿电流ICC和AOV电路38的电阻器R1之间生成偏移电压，该偏移电压对应于由充电电缆的电缆阻抗所造成的电压降。该偏移电压被增加至位于ZC引脚22处的ZC电压。
在另一个示例中，负载8两端的输出电力可由S/H模块32进行采样作为CS引脚20的峰值电压，并且被用于控制补偿电流ICC的量，该补偿电流ICC由电压-电力生成器模块36通过ZC引脚22向AOV电路38提供。CS引脚20的输出电压由电缆补偿模块30的S/H模块32进行采样。S/H模块32的采样输出电压由最大偏移电流限制模块32使用，以限制被提供给电压-电流生成器模块36的采样输出电压。被提供给电压-电流生成器模块36的受限采样输出电压通过如图5A和图5B所示的模拟装置或数字装置被转换成补偿电流ICC，并通过ZC引脚22被提供给AOV电路38。该补偿电流ICC在补偿电流ICC和AOV电路38的电阻器R1之间生成偏移电压，该偏移电压对应于由充电电缆的电缆阻抗所造成的电压降。该偏移电压被增加至位于ZC引脚22处的ZC电压。
在图3的示例中，电源转换器4的输出电力可每隔一段时间进行采样。例如，电源转换器的输出电力可每隔2.5毫秒被采样。在另一个示例中，电源转换器4的输出电力是CVC模块28的输出电压。在其他示例中，CVC模块28的输出电压采样由PI控制器控制。采样周期的选择限制了系统的带宽。通过对输出电力进行采样，而不是持续实时监测输出电压，系统1的稳定性可如相对图1所描述的被提升。因为系统1对由AOV电路38引入的偏移电压作出反应，实时引入补偿电流ICC还能够导致ZC引脚处的非期望过冲，因为系统1对由AOV电路38所引入的偏移电压作出反应。
图4是说明变压器的辅助绕组108上的电压的采样点110的概念图100。栅极102表示栅极引脚18处的信号，PSR控制器24的晶体管44(如相对图2-3所描述的)是ON或OFF。初级绕组电流104表示当栅极102是ON或OFF时流经变压器的初级绕组的电流。次级绕组电流106表示在栅极102是ON或OFF时流经变压器的次级绕组的电流。辅助绕组电压108表示在栅极102是ON或OFF时变压器的辅助绕组处所存在的电压。如相对图1-3所描述的，采样点110表示零交叉电压和负载8两端的输出电压。
在图4的示例中，标准PSR控制器(比如，相对图2-3所描述的PSR控制器24)，就在辅助绕组电压108将要开始振荡之前的点时对零交叉电压110进行采样。该辅助绕组电压108的振荡是由L-C电路的存在造成，该L-C电路由变压器电感和MOSFET输出电容COSS形成。当流经输出二极管的次级绕组电流104降至0时，辅助绕组电压108开始振荡，并且就在振荡之前的时刻辅助绕组电压108是零交叉电压(采样点)110，并且表示当次级侧二极管将要被关断时的输出电压。
图5A和图5B示出了用于图2-3所示的电压-电流生成器的两个装置。图5A是示出电压-电流生成器模块的模拟装置120的一个示例的示意图。在图5A的示例中，电压-电流生成器模块36使用V-I转换器(比如，跨导放大器)以生成补偿电流124。本领域的技术人员将能领会各种方法以实施跨导放大器。图5B是示出电压-电流生成器模块的数字装置130的一个示例的流程图。在图5B的示例中，电压-电流生成器模块36使用模数转换器(ADC)将采样输出电压122数字化，并且被供应至控制器的比特可选择补偿电流134的大小并生产补偿电流134。如相对图2-3所描述的，采样输出电压122可来自CVC模块28的输出电压或信号，或者来自CS引脚20的峰值输出电压或信号。
图6是图2所示的系统1的补偿电流和采样输出电压之间的关系的示例的图示。
补偿电流242包括通过补偿电流控制模块30所提供给ZC引脚22和电阻器R1的电流。补偿电流242和电阻器R1提供偏移电压，该偏移电压对应于由选定的充电电缆的电缆阻抗所产生的电压降。
采样输出电压244可来自CVC模块28的输出电压、信号，或者CS引脚20的峰值输出电压和/或信号。在一些示例中，采样输出电压244可具有超出如图1中所描述的系统1的最大负载或最小负载的输出电压，并且被图6中灰色区域所示出的。
在最大负载点246处，最大偏移电流限制模块34(如相对于图3所描述的)通过限制向电压-电流生成器模块36(如相对于图3所描述的)所提供的输出电压或信号，防止补偿电流242增加。最大负载点246表示通过补偿电流控制模块30向ZC引脚22和电阻器R1所提供的最大补偿电流，该补偿电流为增加至ZC引脚22的偏移电压的量提供截断(cutoff)并且由PSR控制器24所采样。
在图6的示例中，采样输出电压244表明电池充电器的输出负载。此外，采样输出电压244基于CVC模块的采样输出电压，该CVC模块可以是比例-积分(PI)控制器、比例-积分-微分(PID)控制器等。在另一个示例中，采样输出电压244是基于PSR控制器24的电流检测(CS)引脚(如相对于图2-3所描述的)处的峰值检测电压，指示经过变压器的初级绕组的电感电流。如图6所示，随着负载和采样输出电压244增加，补偿电流242增加。补偿电流242的增加是必需的，因为当负载高时，更高的输出电流流经充电电缆的电缆阻抗。补偿电流242的增加被提供给耦接至电阻器R1的ZC引脚22(如相对于图2-3所描述的)，并且补偿电流242与电阻器R1一起提供偏移电压，以当负载8高时，对由充电电缆52的电缆阻抗所造成的电压损耗进行补偿。在图6的示例中，补偿电流被限制以防止失控状态，并且确保系统1(如相对于图1所描述的)的稳定性。通过向该系统提供偏移电压246，补偿电流242导致ZC采样电压低于实际的ZC电压，提供PSR控制器24(如相对于图2-3所描述的)以接收该负载8处的输出电压低于预期的信息。利用该信息，PSR控制器24能够向负载8传送另外的电力，以对由充电电缆的电缆阻抗和更高的负载所造成的较低输出电压进行补偿。
图7是依照本公开的示例，提供电缆补偿的方法300的流程图。在一些示例中，设备(比如，如上相对于图1-3所描述的电源转换器4)可运行以实现方法300。该方法将相对于图3所示出的方框图和电路进行描述，但包括不同电路元件或更多电路元件的其他电路能够运行以实现方法300。相对于图3，电源转换器4是电池充电器，并且负载是可充电电池(如相对于图1所描述的)。
在一个示例中，有时电路(比如，由图1所描述的电源转换器4，特别是控制器，比如由图2所描述的PSR控制器24)可从电池充电器向可充电电池传送输出第一电平的电压，其中可充电电池通过充电电缆被耦接至电池充电器(步骤302)。该电路还可接收指示对可充电电池进行充电，其转而指示改变的输出电压需求(在连接可充电电池的情况下增加输出电压需求，并且在断开可充电电池连接的情况下减少输出电压需求)。该控制器然后可响应于改变的输出电压指示，将补偿电流施加至电池充电器的一个或多个元件，该一个或多个元件包括零交叉(ZC)引脚和选定电阻器，其中该选定电阻器基于充电电缆被定义，该充电电缆将电池充电器耦接至可充电电池，其中将补偿电流施加至ZC引脚和选定的电阻器导致输出电压从第一电平的输出电压向第二电平的输出电压调节，该调整对应于来自该选定的充电电缆的阻抗的电压降(304)。
在另一个示例中，电池充电器可将电力施加至初级侧调节(PSR)控制器，其中该PSR控制器控制被供应给负载的电力输出的电压电平。通过对该PSR控制器的ZC引脚处的零交叉(ZC)电压进行采样，以生成采样ZC输出电压信号，生成作为该采样ZC输出电压信号函数的恒定电压控制(CVC)模块的输出电压，对该电池充电器的输出电压进行采样，以生成采样输出电压信号，通过位于该ZC引脚的补偿电流控制模块生成作为该采样输出电压函数的补偿电流，该PSR控制器控制被供应给该负载的电力输出的电压电平，其中该补偿电流和该电阻器被配置为向ZC引脚提供偏移电压，以抵消由该选定的充电电缆的阻抗所造成的电压降，并且将该采样输出电压信号与检测电压信号进行比较，以控制该电池充电器和该可充电电池的充电，该检测电压信号指示变压器的初级绕组的电感电流。
图8A和图8B是比较在使用相对于图2-3所描述的电流补偿控制模块对充电电缆阻抗进行补偿之前和之后的电压波形的图示。如下文中将更详细进行描述的，这些电压表示图2示出的可充电电池两端的电压。这些波形帮助说明图2的元件之间的关系和当PSR控制器24向ZC引脚22和电阻器R1施加补偿电流时系统中的变化。
从图8A的窗口400开始，窗口400示出了电压波形402，该电压波形402对应于被施加至可充电电池的电压，该可充电电池使用电流补偿模块30和400毫欧姆电阻器为电阻器R1。窗口400还示出了电压波形404，该电压波形404对应于被施加至不具有电流补偿模块30的可充电电池的电压。
图8B的窗口410示出了电压波形412，该电压波形412对应于被施加至可充电电池的电压，该可充电电池使用电流补偿控制模块30和700毫欧姆电阻器为电阻器R1。窗口410还示出了电压波形414，该电压波形414对应于被施加至不具有电流补偿控制模块30且没有电阻器R1的可充电电池的电压。
图9是示出具有图8A和图8B所示的电缆补偿与不具有该电缆补偿的系统之间的差异的统计图示。图表420示出了具有400mΩ的充电电缆阻抗的行422(在图8A中被示为窗口400)以及具有700mΩ的充电电缆阻抗的行424(在图8B中被示为窗口410)。行432显示不具有电缆补偿的原始系统具有6.21V的最小输出电压和7V的最大输出电压，为11.9％的宽展率。行432还显示具有电缆补偿的模块具有6.63V的最小输出电压和6.75V的最大输出电压，为1.7％的宽展率。行434显示不具有电缆补偿的原始系统具有6.1V的最小输出电压和7.4V的最大输出电压，为19.3％的宽展率。行434还显示具有电缆补偿的系统具有6.42V的最小输出电压和6.54V的最大输出电压，为1.9％的宽展率。总之，通过ZC引脚处的补偿电流引入偏移电压和电阻器接地减少了由选定充电电缆的电缆阻抗所造成的输出电压的伸展。
图10是示出在使用电流补偿控制模块30对充电电缆阻抗进行补偿之后并且当系统具有如图2所示的固定负载时的电压波形的图示。窗口500示出了电压波形502，该电压波形502为图2中示出的可充电电池54两端的电压。波形502帮助说明当PSR控制器24将补偿电流施加至ZC引脚22和电阻器R1时并且当负载固定时，图2的元件之间的关系和系统的稳定性。总之，通过ZC引脚处的补偿电流引入偏移电压和电阻器接地并未向系统1中引入任何变化。
所公开系统存在许多优点。在一个示例中，所公开的系统允许使用者通过改变电阻器R1的值调整所期望的输出偏移。在此情况下，使用者可以是购买该电路并配置该电路与特别的电缆一起工作的原始设备制造商(OEM)。所选定的充电电缆的电缆阻抗并不固定，并且该所公开的系统提供调整电阻器R1的灵活性，允许更通用的设计。其次，补偿电流(即，偏移电压)跟踪输出电压，该输出电压是基于负载，从而较大负载具有较大输出电压，并且较大输出电压具有较大的补偿电流(即，偏移电压)。负载的该跟踪提升补偿的线性。最后，在电缆补偿执行时未发生材料清单之外的额外成本。
例如，上述的电路、设备和方法中的任一个可在各种类型的集成电路、芯片组和/或其他设备中被体现或者全部或部分地通过各种类型的集成电路、芯片组和/或其他设备被执行、和/或作为由计算设备执行的软件被体现或执行。这可包括由一个或多个微控制器、中央处理单元(CPU)、处理核心、场可编程门阵列(FPGA)、可编程逻辑设备(PLD)执行(performed、executed)的进程，或者在一个或多个微控制器、中央处理单元(CPU)、处理核心、场可编程门阵列(FPGA)、可编程逻辑设备(PLD)中体现的进程，通过一个或多个基础计算设备执行的虚拟设备，或者硬件和/或软件的任何其他配置。
用于存储软件的只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)和非易失性存储器。常规和/或定制的其他的硬件也可以被包括在内
本发明的各种示例已被描述。这些示例和其他示例在下面的权利要求的范围之内。

Claims (20)

1.一种方法包括：
从电池充电器向可充电电池传送第一电平的输出电压，其中所述可充电电池通过充电电缆被耦接至所述电池充电器；以及
响应于改变的输出电压的指示，将补偿电流施加至所述电池充电器的一个或多个元件，所述一个或多个元件包括零交叉(ZC)引脚和选定的电阻器，其中所述选定的电阻器基于所述充电电缆被定义，所述充电电缆将所述电池充电器耦接至所述可充电电池；
其中，将所述补偿电流施加至所述ZC引脚和所述选定的电阻器使得所述输出电压对应于来自所述选定的充电电缆的阻抗的电压降从所述第一电平的输出电压向第二电平的输出电压调整。
2.如权利要求1所述的方法，其中所述改变的输出电压的所述指示进一步包括：
运行初级侧调节(PSR)控制器，其中所述PSR控制器控制被供应给所述可充电电池的电力，所述控制被供应给所述可充电电池的电力的方法包括：
对所述PSR控制器的ZC引脚处的零交叉(ZC)电压进行采样，以生成采样ZC输出电压信号；
生成恒定电压控制(CVC)模块的输出电压，所述输出电压为所述采样ZC输出电压信号的函数；
对所述电池充电器的输出电压进行采样，以生成采样输出电压信号；
通过位于所述ZC引脚的补偿电流控制模块生成补偿电流，所述补偿电流为所述采样输出电压的函数，
其中所述补偿电流和所述电阻器被配置为向所述ZC引脚提供偏移电压，以抵消由所述选定的充电电缆的所述阻抗造成的电压降；以及
将所述采样输出电压信号与指示变压器的初级绕组上的电感电流的检测电压信号进行比较，以控制所述电池充电器和所述可充电电池的充电。
3.如权利要求1所述的方法，
其中所述选定的电阻器是第一电阻器，其被耦接至与电容器并联的第二电阻器。
4.如权利要求2所述的方法，
其中所述补偿电流控制模块进一步包括通过最大电流限制模块限制所述采样输出电压，其中限制所述采样输出电压限制所述补偿电流。
5.如权利要求2所述的方法，
其中所述采样输出电压是所述CVC模块的输出电压。
6.如权利要求2所述的方法，
其中所述采样输出电压是在所述PSR控制器的电流检测(CS)引脚处的峰值检测电压，所述峰值检测电压指示通过所述变压器的所述初级绕组的所述电感电流。
7.如权利要求2所述的方法，
其中所述ZC采样模块是采样保持模块，所述采样保持模块对所述ZC引脚处所检测到的电压进行采样并保持所述ZC引脚处所探测到的电压。
8.如权利要求2所述的方法，
其中所述CVC模块是比例-积分(PI)控制器，并且其中所述PI控制器被配置为生成PI控制器输出电压，所述PI控制器输出电压为来自所述ZC采样模块的所述采样ZC输出电压信号的函数。
9.一种电池充电设备包括：
变压器，其包括初级绕组和辅助绕组；
初级侧调节(PSR)控制器，其包括：
零交叉(ZC)引脚；
ZC采样模块，其中所述ZC采样模块对所述ZC引脚处的ZC电压进行采样；
恒定电压控制(CVC)模块，其中所述PSR控制器基于所述ZC引脚处的所述采样ZC电压，向可充电电池传送输出电压；和
补偿电流控制模块，其包括：
采样保持(S/H)模块，其中所述S/H模块对输出电压进行采样并保持所述输出电压；
电压-电流生成器，其中所述电压-电流生成器被配置为生成补偿电流，所述补偿电流为所述采样输出电压的函数；以及
其中所述补偿电流控制模块被耦接至所述ZC引脚；以及
可调整偏移电压电路，其包括：
选定的电阻器，其中所述电阻器基于选定的充电电缆被选择，其中所述电阻器被可释放地耦接至所述ZC引脚和所述辅助绕组，并且所述ZC引脚处的偏移电压由所述补偿电流和所述电阻器生成，对应于由所述选定的充电电缆的电缆阻抗所造成的电压降。
10.如权利要求9所述的电池充电设备，
其中所述补偿电流控制模块进一步包括最大电流限制模块，其中所述最大电流限制模块限制所述补偿电流。
11.如权利要求9所述的电池充电设备，
其中所述补偿电流控制模块的所述采样输出电压是所述CVC模块的输出电压。
12.如权利要求9所述的电池充电设备，
其中所述补偿电流控制模块的所述采样输出电压是在所述PSR控制器的电流检测(CS)引脚处的峰值检测电压，所述峰值检测电压指示通过所述变压器的所述初级绕组的电感电流。
13.如权利要求9所述的电池充电设备，
其中所述可调整偏移电压电路的所述选定的电阻器是第一电阻器，所述第一电阻器被耦接至与电容器并联的第二电阻器。
14.如权利要求9所述的电池充电设备，
其中所述ZC采样模块是采样保持模块，所述采样保持模块对所述零交叉引脚处的电压进行采样并保持所述零交叉引脚处的电压。
15.如权利要求9所述的电池充电设备，
其中所述CVC模块是比例-积分(PI)控制器，并且其中所述PI控制器被配置为生成PI控制器输出电压，所述PI控制器输出电压为来自所述ZC采样模块的所述采样ZC输出电压信号的函数。
16.如权利要求9所述的电池充电设备，
其中所述PSR控制器进一步包括零交叉探测器。
17.如权利要求9所述的电池充电设备，
其中所述PSR控制器进一步包括振荡器。
18.一种电路包括：
变压器，其包括初级绕组和辅助绕组；
初级侧调节(PSR)控制器，其包括：
零交叉(ZC)引脚；
ZC采样模块，其中所述ZC采样模块对所述ZC引脚处的ZC电压进行采样；
恒定电压控制(CVC)模块，其中所述PSR控制器基于所述ZC引脚处的所述采样ZC电压，向可充电电池传送输出电压；和
补偿电流控制模块，其包括：
采样保持(S/H)模块，其中所述S/H模块对所述输出电压进行采样并保持所述输出电压；
电压-电流生成器，其中所述电压-电流生成器被配置为生成补偿电流，所述补偿电流是所述采样输出电压的函数；以及
其中所述补偿电流控制模块被耦接至所述ZC引脚；以及
可调整偏移电压电路，其包括：
选定的电阻器，其中所述电阻器基于选定的充电电缆被选择，其中所述电阻器被可释放地耦接至所述ZC引脚和所述辅助绕组，并且其中所述ZC引脚处的偏移电压由所述补偿电流和所述电阻器生成，对应于由所述选定的充电电缆的电缆阻抗所造成的电压降。
19.如权利要求18所述的电路，其中所述PSR控制器进一步包括：
比较器，其被配置为控制晶体管并且通过所述选定的充电电缆对所述可充电电池进行充电，
其中所述比较器包括第一输入节点和第二输入节点，其中所述比较器被配置为通过将位于所述比较器的所述第一输入节点处的所述CVC模块的输出电压与检测电压信号进行比较，在所述比较器的输出节点处生成控制信号，所述检测电压信号指示流经所述比较器的所述第二输入节点处的所述变压器的初级绕组的电感电流，其中所述比较器被配置为在所述比较器的所述输出节点处生成所述控制信号，以控制晶体管的切换和所述输出电压的生成，并且其中所述比较器产生调节的输出电压，以控制对所述可充电电池的所述充电。
20.如权利要求18所述的电路，
其中所述可调整偏移电压电路的所述选定的电阻器是第一电阻器，所述第一电阻器被耦接至与电容器并联的第二电阻器。
CN201510009276.0A 2014-01-08 2015-01-08 通过零交叉补偿电流和电阻的电缆补偿 Pending CN104767261A (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US14/150,571 US9397517B2 (en) 2014-01-08 2014-01-08 Cable compensation by zero-crossing compensation current and resistor
US14/150,571 2014-01-08

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN104767261A true CN104767261A (zh) 2015-07-08

Family

ID=53443399

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201510009276.0A Pending CN104767261A (zh) 2014-01-08 2015-01-08 通过零交叉补偿电流和电阻的电缆补偿

Country Status (4)

Country Link
US (2) US9397517B2 (zh)
KR (1) KR20150083039A (zh)
CN (1) CN104767261A (zh)
DE (1) DE102015100148A1 (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105743369A (zh) * 2016-03-23 2016-07-06 苏州美思迪赛半导体技术有限公司 一种原边反馈开关电源的线损补偿系统及方法
CN108631318A (zh) * 2017-03-24 2018-10-09 通用电气公司 用于线路电压降补偿的系统和方法

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9397517B2 (en) 2014-01-08 2016-07-19 Infineon Technologies Austria Ag Cable compensation by zero-crossing compensation current and resistor
CN103780096A (zh) * 2014-01-24 2014-05-07 上海新进半导体制造有限公司 开关电源、控制芯片及为充电电缆进行电压补偿的方法
CN106463045B (zh) 2014-05-30 2019-05-03 戴乐格半导体公司 适应性线缆压降补偿
CN107733021B (zh) * 2017-10-24 2020-06-02 北京小米移动软件有限公司 电子设备的控制方法及装置
US10594216B2 (en) * 2018-03-23 2020-03-17 Dell Products, L.P. Configurable voltage drop compensation method and apparatus for voltage regulators
US10684634B1 (en) * 2019-01-30 2020-06-16 Quanta Computer Inc. Method and system for compensating for temperature rise effects
US11585836B2 (en) 2020-03-20 2023-02-21 InductEV, Inc. Current sensing in a wireless power transfer system
US11784503B2 (en) 2021-02-22 2023-10-10 Inductev Inc. Passive arc detection and mitigation in wireless power transfer system

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0723326B1 (en) * 1995-01-19 2002-05-02 Kyocera Corporation Battery charger
CN101752893A (zh) * 2008-12-17 2010-06-23 费查尔德半导体有限公司 用于电池充电器的电缆电压降补偿
US20130241527A1 (en) * 2011-08-29 2013-09-19 Control4 Corporation Systems and methods for inductive load switching

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7869229B2 (en) * 2007-04-23 2011-01-11 Active-Semi, Inc. Compensating for cord resistance to maintain constant voltage at the end of a power converter cord
US7688602B2 (en) * 2008-04-29 2010-03-30 Infineon Technologies Austria Ag Synchronous rectifier control circuit and method
JP5553677B2 (ja) * 2010-05-06 2014-07-16 本田技研工業株式会社 ハイブリッド式発動発電機の出力制御装置
US8908393B2 (en) * 2011-09-14 2014-12-09 Futurewei Technologies, Inc. Soft transition apparatus and method for switching power converters
US20130077360A1 (en) * 2011-09-26 2013-03-28 Qualcomm Incorporated Systems, methods, and apparatus for rectifier filtering for input waveform shaping
EP2624422B1 (en) * 2012-01-31 2019-08-28 Canon Kabushiki Kaisha Power source, power failure detection apparatus, and image forming apparatus
US8995157B2 (en) * 2012-04-18 2015-03-31 Strategic Patent Management, Llc Sensing and control for improving switched power supplies
US9093911B2 (en) * 2013-03-15 2015-07-28 Flextronics Ap, Llc Switching mode power converter using coded signal control
US9770991B2 (en) * 2013-05-31 2017-09-26 GM Global Technology Operations LLC Systems and methods for initializing a charging system
US9397517B2 (en) 2014-01-08 2016-07-19 Infineon Technologies Austria Ag Cable compensation by zero-crossing compensation current and resistor
US9479067B2 (en) * 2014-04-01 2016-10-25 Infineon Technologies Austria Ag System and method for a switched-mode power supply

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0723326B1 (en) * 1995-01-19 2002-05-02 Kyocera Corporation Battery charger
CN101752893A (zh) * 2008-12-17 2010-06-23 费查尔德半导体有限公司 用于电池充电器的电缆电压降补偿
US20130241527A1 (en) * 2011-08-29 2013-09-19 Control4 Corporation Systems and methods for inductive load switching

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105743369A (zh) * 2016-03-23 2016-07-06 苏州美思迪赛半导体技术有限公司 一种原边反馈开关电源的线损补偿系统及方法
CN105743369B (zh) * 2016-03-23 2018-04-03 苏州美思迪赛半导体技术有限公司 一种原边反馈开关电源的线损补偿系统及方法
CN108631318A (zh) * 2017-03-24 2018-10-09 通用电气公司 用于线路电压降补偿的系统和方法
CN108631318B (zh) * 2017-03-24 2023-09-26 Abb瑞士股份有限公司 用于线路电压降补偿的系统和方法

Also Published As

Publication number Publication date
US9564771B2 (en) 2017-02-07
DE102015100148A1 (de) 2015-07-09
KR20150083039A (ko) 2015-07-16
US9397517B2 (en) 2016-07-19
US20150194836A1 (en) 2015-07-09
US20160308383A1 (en) 2016-10-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104767261A (zh) 通过零交叉补偿电流和电阻的电缆补偿
CN101710786B (zh) 开关稳压电路及方法
US9362833B2 (en) Constant voltage constant current control circuits and methods with improved load regulation
CN101795074B (zh) 带用于效率和最大功率输出的输入电压补偿的电源控制器
US9093908B2 (en) Bidirectional DC-DC converter and method of controlling bidirectional DC-DC converter
CN102055357B (zh) 开关电源控制器电路及开关电源系统
CN101841242B (zh) 开关电源及其输出电流的调节方法
US8929106B2 (en) Monotonic pre-bias start-up of a DC-DC converter
US8233292B2 (en) Controllers, systems and methods for controlling power of light sources
US20120091970A1 (en) Charging equipment of variable frequency control for power factor
CN101931334B (zh) 频率调制控制器、开关模式电源及开关操作频率调制方法
CN107612336A (zh) 用于谐振转换器的可变消隐频率
CN103227568A (zh) 反激转换器及用于操作所述反激转换器的方法
CN102354956B (zh) 开关电源控制器及其电流控制端短路保护方法
CN103312200A (zh) 功率变换器、限流单元、控制电路及相关控制方法
TW201325053A (zh) 開關模式電源及其斜率補償信號產生電路和控制方法
CN103166462B (zh) 一种功率转换器及其控制器和控制方法
US10445281B2 (en) Load detection apparatus and method for USB systems
US20110051465A1 (en) Resonant switching power supply device
CN105103426A (zh) 在电压调节的开关模式电源中的电压下降控制
US11532979B2 (en) Dual supply low-side gate driver
CN106026619A (zh) 限流峰值调整电路、限流单元、控制电路及功率变换器
WO2012009261A2 (en) Reset voltage circuit for a forward power converter
CN203352469U (zh) 功率变换器、限流单元和控制电路
CN114094854A (zh) 一种电源变换系统及其控制芯片和供电控制电路

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
EXSB Decision made by sipo to initiate substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20150708