CN107743677A - 功率控制和监测布置 - Google Patents

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Abstract

通常可以使用电流感测电阻器来执行电流流动监测，从中可以获得负载电路中的功率耗散度量。但是，这意味着额外的电路复杂性。本申请讨论了一种在不使用电流感测电阻器或相关联的电子器件时在存在有效负载的情况下导出功率耗散的指示的方式。雾化器是用于经由患者的呼吸道向患者提供药物的设备的范例。雾化器通常包括用于储存药物的储存器，所述储存器与用于将药物转化为气雾的器件流体连通。了解这样的设备的功率耗散是有用的。

Description

功率控制和监测布置
技术领域
本发明涉及用于监测有效负载(尤其是包括压电式雾化器电路的负载)的电压转换器控制与功率耗散监测布置。本发明还涉及一种用于监测有效负载的电压转换器控制与功率耗散监测的方法、雾化器系统、压电式扬声器系统、超声清洁系统、计算机程序单元以及计算机可读介质。
背景技术
功率有效负载以有用功而不是电阻损耗方式耗散其大部分功率。功率有效负载的一个这样的范例是雾化器的压电元件。雾化器是一种用于经由患者的呼吸道向患者提供药物的设备。雾化器通常包括用于储存药物的储存器。所述储存器与用于将药物转化成气雾的器件流体连通。所述转换器件也与呼吸管流体连通。在使用中，患者通过呼吸管吸入空气。由转换器件产生的药物气雾被夹带到流过呼吸管的空气流中。这允许将药物广泛地分布遍及患者的呼吸系统。将药物转化为气雾的过程的有效性部分取决于转换器件的性能。
WO 2015/010809讨论了一种雾化器系统。能够进一步改进这样的系统。
发明内容
具有用于监测功率有效负载(尤其是雾化器)的状态的改进的技术将是有利的。
为此目的，本发明的第一方面提供了一种包括电压转换器和处理器的用于监测有效负载的电压转换器控制与功率耗散监测布置。
所述处理器被配置为经由所述处理器的第一输入部获得被施加到所述电压转换器的输入部的电压的输入电压水平。所述处理器被配置为生成用于控制所述电压转换器的输出电压的水平的PWM电压转换器控制信号，其中，所述电压转换器的输出部被配置为基于由所述PWM电压转换器控制信号定义的电压水平向所述电压转换器的外部负载端子提供输出电压，所述输出电压为所述输入电压水平的倍数。所述PWM电压转换器控制信号被输入到所述电压转换器的电压控制输入部，并且所述电压转换器控制与功率耗散监测布置被配置为生成所述PWM电压转换器控制信号的平均电压信号。
所述处理器被配置为通过将所述输入电压水平与所述平均电压信号相乘来生成负载耗散度量，所述负载耗散度量指示被连接到所述外部负载端子的负载电路中耗散的功率。
根据本发明的第一方面的电压转换器控制与功率耗散监测布置使得能够提供在被连接到电压转换器控制与功率耗散监测布置的外部负载端子的负载元件中耗散的负载功率的更简单的指示。这是因为可以通过使用用于控制电压转换器的PWM电压转换器控制信号并通过测量电压转换器控制与功率耗散监测布置的输入部处的电源电压来估计负载中的功率的指示。以这种方式，能够间接测量被连接到电压转换器控制与功率耗散监测布置的外部负载端子的外部电路中耗散的功率。
根据本发明的第一方面，能够提供一种电压转换器控制与功率耗散监测布置，其不需要过多额外的外部部件，例如，电流感测电阻器及其相关联的仪表放大器和模数转换器(ADC)。相反，可以使用已经存在于典型的升压电源中的部件。因此，能够更容易地监测由负载耗散的功率。许多应用需要负载耗散反馈来调整控制参数。
根据本发明的第二方面，提供了一种雾化器系统。所述雾化器系统包括雾化器元件、雾化器控制器以及如前所述的电压转换器控制与功率耗散监测布置。所述雾化器元件的电源被连接到所述电压转换器的所述外部负载端子，所述电压转换器被包括在所述电压转换器控制与功率耗散监测布置中。由所述雾化器控制器使用由所述电压转换器控制与功率耗散监测布置计算出的所述负载耗散度量来控制被施加到压电式雾化器元件的雾化信号。
雾化器通常是手持式设备，并且通常优选是小型化的，同时降低部件复杂性。在雾化器中，雾化元件(例如，具有微孔的网状元件)通常由诸如压电元件的高效换能器驱动，并且这些是非常高效的。在将液体转化成气雾的过程中，很少的功率会以热量或声音的形式耗散而浪费。因此，能够认为由高效换能器(负载)耗散的功率基本上全部都与雾化过程有关。因此，上面讨论的负载监测电路可以在不使用电流感测电阻器时准确地监测雾化器中耗散的功率。当使用如上所述的功率监测方法时，雾化器系统能够受益于复杂性的降低。
当用于监测有效负载的电压转换器控制与功率耗散监测布置应用于雾化器电路时，负载耗散度量能够用于控制雾化器的“干燥检测机制”。换句话说，雾化器的负载元件具有一定的阻抗，当药物被雾化时以及药物已经用完时，该阻抗发生变化。雾化器元件的阻抗例如与功率耗散有关。负载耗散度量的变化能够指示雾化器药物储存器变得干燥。负载耗散度量也能够用于调谐雾化器的工作频率的性能。控制器件能够对雾化器频率进行“扫频”，并且使用负载耗散度量的最大值或最小值来识别期望的雾化器性能。然后，以这个频率驱动雾化器。
根据本发明的第三方面，提供了一种超声清洁系统，包括容纳在超声清洁槽中的超声清洁元件、超声清洁控制器以及如前所述的用于监测有效负载的电压转换器控制与功率耗散监测布置。
包括在用于监测有效负载的所述电压转换器控制与功率耗散监测布置中的所述电压转换器的所述外部负载端子被连接到超声清洁元件，并且由所述超声清洁控制器使用由用于监测有效负载的所述电压转换器控制与功率耗散监测布置计算出的所述负载耗散度量来控制被施加到所述超声清洁元件的清洁信号的幅度。
超声清洁系统使用高效换能器(例如，压电元件)来提供被施加到置于超声清洁槽中的要清洁的物品的超声清洁信号。如前所述，诸如压电元件的高效换能器以有用功而不是热损耗或其他寄生耗散的形式损耗大部分功率。因此，采用上面所讨论的电压转换器控制与功率耗散监测布置的超声清洁系统在复杂性方面能够被简化。
根据本发明的第四方面，提供了一种压电式扬声器系统。所述系统包括：压电扩音器元件、扩音器控制器以及如前所述的用于监测有效负载的电压转换器控制与功率耗散监测布置。
包括在用于监测有效负载的所述电压转换器控制与功率耗散监测布置中的所述电压转换器的所述外部负载端子被连接到所述压电扩音器元件，并且由所述扩音器控制器使用由用于监测有效负载的所述电压转换器控制与功率耗散监测布置计算出的所述负载耗散度量来控制被施加到所述压电扩音器元件的音频信号的幅度。
压电扩音器元件不会经历大量的寄生损耗。因此，电压转换器控制与功率耗散监测布置适用于压电式扬声器系统，并且允许以简单的方式监测通过声音广播耗散的功率。
根据本发明的第五方面，提供了一种用于监测有效负载的电压转换器控制与功率耗散监测的方法，包括以下步骤：
a)获得被施加到电压转换器的输入部的电压的输入电压水平；
b)生成用于控制输出电压的水平的PWM电压转换器控制信号；
c)基于由所述PWM电压转换器控制信号定义的电压水平向外部负载端子提供输出电压，所述输出电压为所述输入电压水平的倍数；
d)生成所述PWM电压转换器控制信号的平均电压；
e)通过将所述输入电压水平与所述平均电压相乘来生成负载耗散度量，所述负载耗散度量指示被连接到所述外部负载端子的外部负载中耗散的功率。
因此，提供了一种负载功率监测方法，其使得能够更简单地监测功率耗散。
根据本发明的第六方面，提供了一种用于控制根据先前描述的电压转换器控制与功率耗散监测布置的计算机程序单元，所述计算机程序单元在由处理单元运行时适于执行如上面所讨论的方法的步骤。
根据本发明的第七方面，提供了一种存储有上述计算机程序单元的计算机可读介质。
在下面的说明中，术语“负载耗散度量”意指表示被连接到电压转换器控制与功率耗散监测布置的负载中耗散的功率的数值。由于有用功是由电压转换器输出的电力执行的，因此功率被大量耗散。
在下面的说明中，术语“电压转换器”意指使得能够将输入电压转换为不同的输出电压的电路。电压转换器可以是“升压”或“增压”转换器。备选地，电压转换器可以是降压转换器。
在下面的说明中，术语“信号平滑器”是指提供输入信号的平均值的电路布置。因此，这也可以指“信号平均器”。因此，根据该定义输入到信号平滑器(平均器)中的50％标记空间比的方波输入部将得到最大方波电压水平的50％的DC输出水平。信号平滑器可以使用诸如RC网络的模拟电子部件来实施。备选地，通过将输入信号输入到处理器并使用在处理器上实施的数字算法计算平均值，能够提供相同的功能。因此，信号平滑器生成经平滑的电压信号，换句话说，是输入到其中的信号的平均电压。
在下面的描述中，术语“有效负载”被认为意指其中大部分功率以有用功(例如，用于将雾化药物转化为气雾的能量)而不是浪费的能量的形式耗散的负载。具体而言，有效负载可以被认为是能够以高于80％的效率、更优选地高于90％的效率、进一步更优选地高于95％的效率工作的负载。
因此，能够看出，本发明考虑利用电路中的某些负载元件的相对功率效率。使用这样的有效负载元件允许被递送给这样的有效元件的电力基本上全部都被转化成有用功。在这种情况下，来自负载的寄生耗散非常小，并且能够依赖于这样的假设：负载元件中耗散的功率基本上全部都作为有用功而应用于应用中，例如应用于雾化器中、应用于超声清洁槽中、或者应用于压电式扬声器系统中。这允许有用地计算负载耗散度量。因此，能够利用更简单的控制电路来有用地控制这样的系统。
参考下文描述的实施例，本发明的这些方面和其他方面将变得明显并且得到阐明。
附图说明
图1示出了根据本发明的一个方面的电压转换器控制与功率耗散监测布置。
图2示出了根据范例的电压转换器控制与功率耗散监测布置。
图3示出了根据范例的备选电压转换器控制与功率耗散监测布置。
图4示出了经平滑的电压信号。
图5示出了雾化器系统。
图6示出了超声清洁系统。
图7示出了根据本发明的一个方面的用于负载功率监测的方法。
具体实施方式
常规地，使用电流感测电阻器来测量负载中耗散的功率。电流感测电阻器与负载串联布置。当电流流过电流感测电阻器时，电流感测电阻器的端子两端会出现第一电压降。只要电流感测电阻器的电阻是已知的，测量电压降就使得能够监测电路中流动的电流。一旦知道流过负载的电流，就可以执行对负载两端的第二电压降的测量。通过将串联电流与第二电压降相乘，可以计算出负载中的功率耗散。
常规地，电流感测电阻器两端的电压降相当小。因此，需要准确的监测电路来监测电压降。通常，需要包括若干运算放大器及其相关联的无源部件的灵敏仪表放大器来放大电压降。为了将模拟版本的电压降转换成用于计算目的的数字信号，仪表放大器的输出部被连接到模数转换器(ADC)。因此，可以测量串联流入负载的电流，但是部件成本很高。串联测量电阻器会导致额外的寄生功率损耗，这会使功率测量不准确。
采用高效负载(例如，压电元件)的系统通常需要较高的驱动电压。因此，使用升压调节器(电压转换器)来提供用于驱动高效负载的合适水平的电压。电压转换器馈送放大器以驱动高效负载(压电元件)。微控制器能够用于生成脉宽调制(PWM)信号，用于驱动这样的DC升压调节器。通过分析PWM信号，该微控制器还能够用于计算高效负载(压电元件)中的功率耗散的指示。
为此目的，本发明的第一方面提供了一种包括电压转换器10和处理器12的用于监测有效负载的电压转换器控制与功率耗散监测布置。
处理器12被配置为经由处理器的第一输入部16获得被施加到电压转换器10的输入部18的电压的输入电压水平。处理器12被配置为生成电压转换器控制信号24，用于控制电压转换器10的输出电压20的水平，其中，电压转换器的输出部20被配置为基于由电压转换器控制信号24定义的电压水平向电压转换器的外部负载端子22提供输出电压，所述输出电压为输入电压水平的倍数。电压转换器控制信号24被输入到电压转换器10的电压控制输入部，并且电压转换器控制与功率耗散监测布置被配置为生成电压转换器控制信号24的平均电压信号。
处理器12被配置为通过将输入电压水平与经平滑的电压信号相乘来生成负载耗散度量，所述负载耗散度量指示被连接到外部负载端子22的负载电路中耗散的功率。
因此，高效负载(压电元件)中耗散的功率是间接测量的。这种间接测量是准确的，这是因为与高效负载的驱动单元(诸如E类放大器的压电驱动单元)相关联的电路通常非常有效。因此，高效负载中耗散的功率几乎与馈送负载的电压所预测的功率相同。
图1示出了根据本发明的第一方面的电压转换器控制与功率耗散监测布置。在输入端子11处输入输入电压Vi。该输入电压被施加到电压转换器10的输入端子18。电压转换器10的输出20被施加到外部负载端子22，在所述外部负载端子22两端出现输出电压Vo。
电压转换器10用于提升输入电压Vi。用于实现此目的的电路的典型拓扑结构是降压-升压转换器(升压转换器)。电压转换器10由用虚线24指代的电压转换器控制信号来控制。电压转换器控制信号是由处理器12生成的脉宽调制(PWM)信号。当电压转换器控制信号具有低标记-空间比时，电压转换器10的输出电压将相对较低。当电压转换器10的标记-空间比相对较高时，电压输出Vo将相对较高。因此，通过使用处理器12来控制电压转换器控制信号的标记-空间比，可以改变电压转换器的输出电压。对于典型的升压转换器，电压转换器控制信号的脉宽调制的标记-空间比与从电压转换器10输出的输出电压之间具有基本上线性的关系。
图1中还示出了处理器12。该处理器可以是微控制器、微处理器，或者可以以现场可编程门阵列(FPGA)或使用CPLD逻辑来实施。图1中的处理器12利用处理器的输入部16处的电压转换器来获得被施加到输入部18的电压的输入电压水平。将意识到，电压Vi将是模拟值。因此，处理器可以使用处理器12的模数转换器(ADC)输入引脚在处理器内部使用该信号之前将该信号转换成数字值。备选地，可以使用外部ADC对电压转换器的输入部18进行采样，并且可以在处理器的输入部16处应用以串行或并行格式提供的数字值。
将意识到，处理器12可以同时执行负载功率监测功能和电压转换器控制操作。如本领域技术人员所已知的，可以在处理器的多个线程或存储器空间中或者通过使用实时操作系统来实施这样的多个操作。换句话说，可以使用同一处理器来监测负载耗散度量并控制电压转换器10。
在一个实施例中，电压转换器控制与功率耗散监测布置的信号平滑功能可以是诸如RC网络的模拟滤波器。在这样的网络中，24处的脉宽调制信号将被平滑以提供基本上稳定的信号，所述信号将是DC水平，随着标记-空间比增加而增加，并且随着标记-空间比减小而减小。这样的RC网络的设计依赖于选择适合于PWM电压转换器控制信号的工作频率的部件，如本领域技术人员已知的那样。
在模拟信号平滑器的情况下，处理器12将需要在输入部26处的另一ADC输入部(与处理器输入部16分开)，以将模拟的经平滑的DC信号转换成能够用于处理器的内部算术电路的数字信号。具有多个ADC输入部的微处理器是已知的。备选地，能够在输入部26处提供外部ADC以执行该转换，并且经平滑的DC信号的数字值将被输入到处理器12中。
此外，提供包括模拟多路复用器的实施例，其中，输入电压和经平滑的DC信号被连接到模拟多路复用器的输入部。模拟多路复用器将在输入电压与经平滑的DC电压之间切换。如果在电路工作的稳定状态(使得高效负载的耗散是相同的)期间切换定时发生，这将会使得输入电压和经平滑的DC电压能够被相同的ADC或ADC输入引脚采样。
在操作中，图1所示的电路将具有被施加在输入端子11两端的电压Vi。电流将流入电压转换器10的输入端子18，并且电压转换器(升压调节器)将起作用以将要在端子22处输出的电压升压为Vo。通过使处理器12改变脉宽调制电压转换器控制信号24的标记-空间比来对输出电压进行调整。对这样的电压调整的要求可以来自例如在微处理器上运行的应用微代码。信号平滑器14将电压转换器控制信号转换成DC平均值，所述DC平均值的水平根据电压转换器控制信号24的标记-空间比而变化。信号平滑器输出电压转换器控制信号VDC的经平滑的电压信号，然后将所述经平滑的电压信号输入到处理器12的输入部26中。
因此，处理器12可以采集输入电压Vi的一个或一组同步采样以及经平滑的电压信号Vdc。
被连接到负载端子22的负载中的功率耗散的指示与在处理器输入部26处的平均DC水平与处理器输入部16处的输入电压的乘积是成比例的。
这种关系给出了一种方法来使微控制器能跟踪电路的输出功率的指示，而不管输入电压如何。
由处理器12生成的电压转换器控制信号24通常是具有变化的标记-空间比的固定频率。对于固定的输入电压Vi，到升压调节器的脉宽调制信号与来自升压调节器的功率成比例。随着电压转换器控制信号24的标记-空间比增加，输出电压将相应地增加。
根据一个实施例，处理器12取得输入电压Vi的时间开窗平均值和DC平均电压转换器控制信号24。这能够改进所估计的负载耗散度量的稳定性。
在固定的输出功率下，到电压转换器10的PWM信号与转换器的电源电压成比例。电源电压越低，脉宽调制信号将越高，以便维持来自电压转换器10的固定输出电压。下面的范例示出了微控制器能够如何使用这个简单的等式来测量由升压调节器输送的功率，而不受Vi的影响。
因此，通过测量电压转换器控制信号24和电压转换器10的输入电压，能够间接地测量负载功率的指示。当假设负载有效时，这将提供对负载中耗散的功率的准确估计。
根据本发明的实施例，如以上所讨论地提供了用于监测有效负载的电压转换器控制与功率耗散监测布置，其中，监测布置被配置为被连接到雾化器元件、雾化器换能器、压电元件或压电扩音器。
图2示出了具有与前述电压转换器控制与功率耗散监测布置的基本等同的功能的备选电路配置。图2示出了包括电压转换器10和处理器12的电压转换器控制与功率耗散监测布置。在这种情况下，信号平滑函数14在处理器12的内部。在一个实施例中，信号平滑器14对处理器12在处理器12的数字引脚输入部上生成的电压转换器控制信号24进行采样。数字引脚输入部向处理器12中的算术计算电路提供脉宽调制信号24，这能够使用处理器的普通寄存器来执行，如本领域技术人员所已知的。因此，在这种备选布置中的信号平滑器函数14实际上是数字算术中实施的DC平滑滤波器。当然，例如可以借助于处理器寄存器变量在处理器12中将电压转换器控制信号24从内部提供到信号平滑器14。备选地，如果使用另一器件来生成电压转换器控制信号，则这可以经由处理器12的数字输入引脚来输入。
因此，已经呈现了根据前面的描述的电压转换器控制与功率耗散监测布置，其中，信号平滑器14被提供为使用处理器10实施的数字平均电路。
根据本发明的实施例，提供了如前所述的电压转换器控制与功率耗散监测布置，其中，信号平滑器14被提供为处理器12内部的数字算术布置，并且其中，由处理器10生成的电压控制信号被输入到处理器的第三输入部并被提供给数字算术布置。
先前讨论的方面和实施例也可以被认为是用于监测雾化器元件或压电元件的电压转换器控制与功率耗散监测布置。
根据本发明的一个方面，提供了一种雾化器系统40，包括雾化器元件42、雾化器控制器44以及用于监测有效负载的电压转换器控制与功率耗散监测布置，如在前面的第一方面及其实施例中所讨论的。
雾化器元件的电源被连接到电压转换器10的外部负载端子，所述电压转换器10被包括在电压转换器控制与功率耗散监测布置中，并且其中，由雾化器控制器使用由该布置计算出的负载耗散度量来控制被施加到雾化器元件上的雾化信号。
图5示出了根据本发明的第二方面的雾化器系统40。雾化器系统40包括雾化器元件42、雾化器控制器44，以及如前所述的电压转换器控制与功率耗散监测布置(图5中未示出)。
雾化器元件的电源被连接到电压转换器10的外部负载端子，所述电压转换器10被包括在电压转换器控制与功率耗散监测布置中，并且由雾化器控制器使用由电压转换器控制与功率耗散监测布置计算出的负载耗散度量被来控制被施加到雾化器元件的雾化信号。
在雾化器系统的范例中，包括压电元件的雾化器元件被容纳在与液体药物供应部44流体连通的容器中。喷嘴部42将气雾夹带的药物分配给患者。
根据本发明的实施例，提供了如前所述的雾化器系统40，并且电压转换器10被配置为经由外部负载端子向雾化器元件42提供雾化器负载驱动信号。
根据本发明的实施例，提供了如前所述的雾化器系统，其中，雾化器元件30包括被电连接到雾化器换能器34的放大器32。电压转换器10的输出部20被配置为向放大器提供电源电压，并且放大器32的输出部被配置为向雾化器换能器34提供驱动信号，其中，负载信号是根据放大器输入信号Vs生成的。
图3示出了在雾化器系统中使用的电路的实施例。这是用于监测在第二方面的雾化器系统中使用的有效负载的电压转换器控制与功率耗散监测布置。图1所示的用于监测有效负载的电压转换器控制与功率耗散监测布置的部件也适用于图3的系统。
因此，对图1的实施例的补充是雾化器元件30，其包括被连接到雾化器换能器34的放大器32。供应电压Vo被施加到放大器32的供应轨道，并且另一供应轨道接地(或者备选地连接到负电压)。
信号Vs由外部器件提供以提供适当的信号，从而驱动诸如数字信号处理器或微处理器的负载30(高效换能器)。例如，在雾化器系统中，Vs可以是适合于将液体药物分散到气雾药物中的信号。
根据本发明的实施例，放大器32具有高于80％的效率。
典型地，可以使用E类放大器来为换能器34供电。E类放大器具有高功率效率。如果使用具有高功率效率的放大器，则与来自换能器34的耗散Pd相比，来自放大器的耗散Pa将是低的。实际上，电压转换器控制与功率耗散监测布置能够更准确地推导出高效换能器34中的功率耗散，这是因为在雾化器元件中的其他部件(例如，放大器32)中耗散很小的功率。
图4示出了两幅标绘图，其提供了用于监测有效负载的电压转换器控制与功率耗散监测布置的操作的范例。
实线表示驱动电压转换器的电压转换器控制信号Vc 24。虚线Vdc表示由信号平滑器14提供的经平滑的电压信号。在图4A中，由于信号Vc低的区域的持续时间比信号Vc高的区域的持续时间长，因此标记-空间比相对较低。相应地，经平滑的电压信号将相对较低。(x轴上的单位V是8位ADC的位数)。
转向图4B，由于电压控制输入为高的区的持续时间比电压控制输入为低的区的持续时间长，因此这里的标记-空间比相对较高。因此，图4B中的信号Vdc要高得多。应当注意，使用正确设计的模拟滤波电路(例如，RC平滑电路)或者通过适当的数字平均算法的应用可以得到这个结果。
根据本发明的实施例，提供了如前所述的雾化器系统40，其中，放大器具有高于80％的效率。
根据本发明的实施例，提供了如前所述的雾化器系统40，其中，高效换能器34是压电元件。
因此，高效换能器主要以有用功的形式而不是以寄生损耗的形式耗散功率。
根据本发明的这个方面，提供了一种雾化器系统，其能够使用以所描述的方式计算出的负载耗散度量来有效地计算雾化器参数(例如对递送给患者的总药物的估计)。能够在不使用电流感测电阻器和仪表电子器件的情况下计算负载耗散度量。相反，可以使用用于控制雾化器系统的现有电源电路来计算负载耗散度量。
根据本发明的实施例，负载耗散度量被用于监测雾化器元件的性能。
根据本发明的实施例，负载耗散度量被用于监测雾化器的性能。
根据本发明的另一方面，提供了一种压电式扬声器系统。该系统包括如前所述的压电扩音器元件、扩音器控制器以及电压转换器控制与功率耗散监测布置。
包括在电压转换器控制与功率耗散监测布置中的电压转换器的外部负载端子被连接到压电扩音器元件。
由扩音器控制器使用由电压转换器控制与功率耗散监测布置计算出的负载耗散度量来控制被施加到压电扩音器元件的音频信号的幅度。
根据本发明的这个方面，可以在不使用电流感测电阻器技术的情况下为压电式扬声器系统提供输出功率控制(音量控制)。当发出声音时，压电扩音器是非常有效的，因此能够认为，负载中耗散的功率大部分都是由声波的发射引起的。因此，能够在没有复杂的电子器件的情况下监测压电式扬声器系统的音量。
在压电扩音器系统中，例如，图3所示的信号Vs可以是用于广播的音频信号。
根据本发明的一个方面，提供了一种超声清洁系统50。所述超声清洁系统包括容纳在超声清洁槽54中的超声清洁元件52。所述超声清洁系统还包括超声清洁控制器56和如前所述的电压转换器控制与功率耗散监测布置58。
包括在电压转换器控制与功率耗散监测布置中的电压转换器的外部负载端子被连接到超声清洁元件。由超声清洁控制器使用由电压转换器控制与功率耗散监测布置计算出的负载耗散度量来控制被施加到超声清洁元件的清洁信号的幅度。
在超声清洁系统中，对超声清洁功率的准确控制是重要的，这是因为某些物品可能由于施加过高幅值的超声清洁场而收到损坏。由于超声清洁系统中的超声清洁元件通常是诸如压电式扬声器的高效换能器，因此如以上所讨论的用于监测有效负载的电压转换器控制与功率耗散监测布置的应用使得能够准确估计被施加到超声清洁槽的功率。
在超声清洁系统中，例如，图3所示的信号Vs可以是针对超声水浴中的部件清洁而优化的超声信号。
根据本发明的第五方面，一种用于监测有效负载的电压转换器控制与功率耗散监测的方法。所述方法包括以下步骤：
a)获得(60)被施加到电压转换器的输入部的电压的输入电压水平；
b)生成(62)用于控制输出电压的水平的电压转换器控制信号；
c)基于由所述电压转换器控制信号定义的电压水平向外部负载端子提供(64)输出电压，所述输出电压是所述输入电压水平的倍数；
d)生成(66)所述电压转换器控制信号的平均电压信号；
e)通过将所述输入电压水平与所述平均电压信号相乘来生成(68)负载耗散度量，所述负载耗散度量指示被连接到所述外部负载端子的外部负载中耗散的功率。
图7图示了根据本发明的第五方面的方法。
根据本发明的实施例，提供了一种如上所述的方法，其中，所述负载元件被连接到所述外部负载端子；并且其中，所述电压转换器经由所述外部负载端子向所述负载元件提供所述输出电压。
根据一个实施例，提供了一种如上所述的方法，其中，负载元件30包括放大器32和换能器34，其中，电压转换器10的输出部20向放大器提供电源电压，并且放大器的输出部向换能器34提供驱动信号，其中，负载信号是根据放大器输入信号生成的。
根据一个实施例，提供了一种如上所述的方法，其中，放大器32具有高于80％的效率。
根据一个实施例，提供了一种如上所述的方法，其中，换能器34是压电元件。
根据一个实施例，提供了一种如上所述的方法，其中，信号平滑器14被提供为滤波器电路，所述滤波器电路被连接在处理器12的电压控制信号输入部24与第二输入部26之间。
根据一个实施例，提供了一种如上所述的方法，其中，信号平滑器14被提供为处理器12内部的数字算术布置，并且其中，电压控制信号被输入到处理器的第三输入部中，并且被提供给数字算术布置。
根据一个实施例，提供了一种如前所述的方法，在步骤d)之后还包括以下步骤：
dl)向放大器的电源输入部提供电源电压；并且
d2)从放大器的输出部提供用于驱动换能器的负载信号，其中，负载信号是根据放大器输入信号生成的。
根据本发明的实施例，步骤d2)的换能器可以是用于超声浴中的雾化器元件、压电扩音器、压电换能器或压电负载元件。
根据本发明的一个方面，提供了一种用于控制根据前面的描述的电压转换器控制与功率耗散监测布置的计算机程序单元，所述计算机程序单元在由处理单元运行时适于执行先前描述的方法的步骤。
根据本发明的一个方面，提供了一种存储有先前描述的程序的计算机可读介质。
计算机程序单元可以被存储在计算机单元上，计算机单元也能够是本发明的实施例。计算单元可以适于执行或引发上述方法的步骤的执行。此外，它还可以适用于操作上述设备的部件。
计算单元能够适于自动操作和/或运行用户的命令。计算机程序可以被加载到工作存储器或数据处理器中。因此，可以装备数据处理器以执行本发明的方法。
计算单元能够利用诸如图形卡或FPGA扩展卡的高性能处理单元来补充，以执行计算密集型操作。本发明的这个示范性实施例覆盖从一开始就使用本发明的计算机程序，以及通过将现有程序更新转换为使用本发明的程序的计算机程序二者。
计算机程序可以被存储和/或分布在合适的介质上，例如与其他硬件一起或作为其他硬件的部分供应的光学存储介质或固态介质，但是也可以被以其他形式分布，例如经由互联网或其他有线或无线的电信系统。
计算机程序也可以被呈现在网络上，如万维网，并且能够从这样的网络下载到数据处理器的工作存储器中。
根据本发明的另外的示范性实施例，提供了用于使计算机程序可用于下载的介质，所述计算机程序元件被布置为执行根据本发明的先前描述的实施例中的一个的方法。
范例
以下范例处理经由E类放大器驱动负载的电压转换器的四种情况。
根据第一范例，考虑具有20V的电源电压并汲取100mA的电流的升压放大器(馈送雾化器)的情况。在这种情况下，雾化器中耗散的功率将为P＝VI＝2W。
在这个范例中，电压转换器的电池电源是3V。因此，假设效率为80％，供应雾化器放大器的功率是2W*1.2＝2.4W。
如果在3.0V的电压转换器电源电压下递送2.4W所需要的PWM信号的DC平均值为200(PWM水平＝200A/D采样)，则处理器将进行乘法200*3.0以产生600个A/D采样。
因此，在这些条件下，2W的雾化器输出功率具有600的处理器计算数量(负载耗散度量)。
根据第二范例，考虑具有20V的电源电压并汲取100mA的电流的升压放大器(馈送雾化器)的情况。在这种情况下，雾化器中耗散的功率将为P＝VI＝2W。
在这个范例中，电压转换器的电池电源是2.5V。因此，假设效率为80％，供应雾化器放大器的功率是2W*1.2＝2.4W。
如果在2.5V的电压转换器电源电压下递送2.4W所需要的PWM信号的DC平均值为200A/D采样*(3.0V/2.5V)＝240(PWM水平)，则处理器计算240*2.5以产生600个A/D采样。
因此，在这些条件下，2W的雾化器输出功率具有600的处理器计算数量(负载耗散度量)。
因此，电池电源输入电压的变化不会改变雾化器功率计算，如负载耗散度量所表达的。
根据第三范例，考虑具有20V的电源电压和汲取150mA电流的升压放大器(馈送雾化器)的情况。在这种情况下，雾化器中耗散的功率将为P＝VI＝3W。
在该范例中，电压转换器的电池电源是3.0V。因此，假定效率为80％，供应雾化器放大器的功率是2W×1.2＝3.6W。
对于3.0V的相同的DC输入电压，递送3.6W所需要的PWM信号的DC平均值现在将比前述范例中高(3.6/2.4)W-1.5倍。因此，200PWM*1.5给出了300的PWM值。处理器将200与电池电源输入相乘以产生300*3.0V＝900。
在这些条件下，3W的雾化器输出功率具有900的处理器计算的负载耗散度量。
根据第四范例，考虑具有20V的电源电压并汲取150mA的电流的升压放大器(馈送雾化器)的情况。在这种情况下，雾化器中耗散的功率将为P＝VI＝3W。
在电池电源为2.5V的情况下，供应雾化器放大器的功率为3W*1.2(假设放大器效率为80％)＝3.6W。
递送3.6W所需要的DC平均值(或PWM信号)现在将比范例3中上述情况高(3.0V/2.5V)-1.2倍。因此，300*1.2的PWM值提供了360的PWM值。处理器将360的PWM值与2.5V的电池输入相乘以产生900的负载耗散度量。因此，对于这些条件，3W的雾化器输出功率具有900的处理器计算值。这不会随电池输入而改变，相反，它给出了雾化器功率的值。
应当注意，参考不同的主题描述了本发明的实施例。具体地，一些实施例是参考方法型的权利要求来描述的，而其他实施例是参照装置型的权利要求来描述的。
除非另有说明，本领域技术人员将从以上和以下的描述中推断出，除属于一种类型的主题的特征的任意组合之外，涉及不同主题的特征之间的任意组合也被认为在本申请中被公开。
所有的特征都能够被组合来提供多于特征的简单加合的协同效应。尽管已经在附图和前面的描述中详细图示和描述了本发明，但是这样的图示和描述应当被认为是图示性或示范性的，而非限制性的；本发明不限于所公开的实施例。本领域技术人员通过研究附图、公开内容以及权利要求，在实践本发明时能够理解并实现对所公开的实施例的其他变型。
在权利要求中，“包括”一词不排除其他元件或步骤，并且词语“一”或“一个”不排除多个。单个处理器或其他单元可以实现在权利要求中记载的若干项的功能。尽管某些措施被记载在互不相同的从属权利要求中，但是这并不指示不能有利地使用这些措施的组合。权利要求中的任何附图标记都不应被解释为对范围的限制。

Claims (15)

1.一种用于监测有效负载的电压转换器控制与功率耗散监测布置，包括：
-电压转换器(10)；以及
-处理器(12)；
其中，所述处理器被配置为经由所述处理器的第一输入部(16)获得被施加到所述电压转换器的输入部(18)的电压的输入电压水平；
其中，所述处理器(12)被配置为生成用于控制所述电压转换器(10)的输出电压的水平的PWM电压转换器控制信号；
其中，所述电压转换器的输出部(20)被配置为基于由所述PWM电压转换器控制信号定义的电压水平向所述电压转换器的外部负载端子(22)提供输出电压，所述输出电压为所述输入电压水平的倍数，其中，所述PWM电压转换器控制信号(24)被输入到所述电压转换器的电压控制输入部；
其中，所述PWM电压转换器控制与功率耗散监测布置被配置为生成所述PWM电压转换器控制信号的平均电压信号；
其中，所述处理器被配置为通过将所述输入电压水平与所述平均电压信号相乘来生成负载耗散度量，所述负载耗散度量指示被连接到所述外部负载端子的负载元件中耗散的功率。
2.根据权利要求1所述的电压转换器控制与功率耗散监测布置，
其中，所述平均电压信号由信号平滑器(14)提供；
其中，所述信号平滑器被提供为滤波器电路，所述滤波器电路被连接在所述处理器(12)的所述电压控制信号输入部(24)与第二输入部(26)之间。
3.根据权利要求1所述的电压转换器控制与功率耗散监测布置，
其中，所述平均电压信号由信号平滑器(14)提供；
其中，所述信号平滑器(14)被提供为所述处理器(12)内部的数字算术布置；并且
其中，所述电压控制信号被输入到所述处理器的第三输入部，并且被提供给所述处理器的所述数字算术布置。
4.一种雾化器系统(40)，包括：
-雾化器元件(42)；
-雾化器控制器(44)；
-根据前述权利要求中的任一项所述的电压转换器控制与功率耗散监测布置；
其中，所述雾化器元件的电源被连接到所述电压转换器(10)的所述外部负载端子，所述电压转换器被包括在所述电压转换器控制与功率耗散监测布置中；并且
其中，由所述雾化器控制器使用由所述电压转换器控制与功率耗散监测布置计算出的所述负载耗散度量来控制被施加到所述雾化器元件的雾化信号。
5.根据权利要求4所述的雾化器系统，
其中，所述电压转换器(10)被配置为经由所述外部负载端子向所述雾化器元件(42)提供雾化器负载驱动信号。
6.根据权利要求4或5所述的雾化器系统，
其中，所述雾化器元件(42)还包括：
-放大器(32)；以及
-雾化器换能器(34)；
其中，所述电压转换器(10)的所述输出部(20)被配置为向所述放大器提供电源电压，并且所述放大器的输出部被配置为向所述雾化器换能器(34)提供驱动信号，其中，负载信号是根据放大器输入信号生成的。
7.根据权利要求4至6所述的雾化器系统，
其中，所述放大器(32)具有高于80％的效率。
8.根据权利要求4至7所述的雾化器系统，
其中，所述雾化器换能器(34)是压电元件。
9.一种压电式扬声器系统，包括：
-压电扩音器元件；
-扩音器控制器；
-根据权利要求1至3中的一项所述的用于监测有效负载的电压转换器控制与功率耗散监测布置；
其中，包括在用于监测有效负载的所述电压转换器控制与功率耗散监测布置中的所述电压转换器的所述外部负载端子被连接到所述压电扩音器元件；
其中，由所述扩音器控制器使用由用于监测有效负载的所述电压转换器控制与功率耗散监测布置计算出的所述负载耗散度量来控制被施加到所述压电扩音器元件的音频信号的幅度。
10.一种超声清洁系统(50)，包括：
-容纳在超声清洁槽(54)中的超声清洁元件(52)；
-超声清洁控制器(56)；
-根据权利要求1至3中的一项所述的用于监测有效负载(58)的电压转换器控制与功率耗散监测布置；
其中，包括在用于监测有效负载的所述电压转换器控制与功率耗散监测布置中的所述电压转换器的所述外部负载端子被连接到超声清洁元件；
其中，由所述超声清洁控制器使用由用于监测有效负载的所述电压转换器控制与功率耗散监测布置计算出的所述负载耗散度量来控制被施加到所述超声清洁元件的清洁信号的幅度。
11.一种用于监测有效负载的电压转换器控制与功率耗散监测的方法，包括以下步骤：
a)获得(60)被施加到电压转换器的输入部的电压的输入电压水平；
b)生成(62)用于控制输出电压的水平的PWM电压转换器控制信号；
c)基于由所述PWM电压转换器控制信号定义的电压水平向外部负载端子提供(64)输出电压，所述输出电压为所述输入电压水平的倍数；
d)生成(66)所述PWM电压转换器控制信号的平均电压信号；
e)通过将所述输入电压水平与所述平均电压信号相乘来生成(68)负载耗散度量，所述负载耗散度量指示被连接到所述外部负载端子的外部负载中耗散的功率。
12.根据权利要求11所述的方法，还包括以下步骤：
f)基于由所述PWM电压转换器控制信号定义的电压水平，使用所述电压转换器向负载元件提供电力。
13.根据权利要求12所述的方法，在步骤d)之后还包括以下步骤：
d1)向放大器的电源输入部提供电源电压；并且
d2)从所述放大器的输出部提供用于驱动换能器的负载信号，其中，所述负载信号是根据放大器输入信号生成的。
14.一种用于控制根据权利要求1至3所述的布置的计算机程序单元，所述计算机程序单元在由处理单元运行时适于执行根据权利要求11至13中的任一项所述的方法的步骤。
15.一种存储有根据权利要求14所述的计算机程序单元的计算机可读介质。
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102018104561A1 (de) 2018-02-28 2019-08-29 USound GmbH Verfahren zum Betreiben eines piezoelektrischen Lautsprechers
JP7453040B2 (ja) * 2020-04-01 2024-03-19 富士フイルムヘルスケア株式会社 超音波撮像装置、および、画像処理装置

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5694029A (en) * 1996-01-02 1997-12-02 Dell Usa, L.P. Digital measurement of switching regulator current
CN102622022A (zh) * 2011-01-30 2012-08-01 波音公司 用于电压调整的电压控制电流源
CN104066345A (zh) * 2011-09-14 2014-09-24 美国诗福佳有限公司 蒸气输送装置

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ITMO20120300A1 (it) * 2012-12-04 2014-06-05 Meta System Spa Sistema di segnalazione acustica per veicoli elettrici, ibridi o simili
JP6434973B2 (ja) 2013-07-24 2018-12-05 スタムフォード・ディバイセズ・リミテッド 噴霧器振動開口板駆動周波数の制御および監視

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5694029A (en) * 1996-01-02 1997-12-02 Dell Usa, L.P. Digital measurement of switching regulator current
CN102622022A (zh) * 2011-01-30 2012-08-01 波音公司 用于电压调整的电压控制电流源
CN104066345A (zh) * 2011-09-14 2014-09-24 美国诗福佳有限公司 蒸气输送装置

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