CN109361312B - 一种降低斩波器电能损耗的方法、装置、系统及电脑 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种降低斩波器电能损耗的方法，包括获取斩波器的输入电压以及输出电压；判断输入电压以及输出电压的比值是否超过预设阈值；若是，则控制输入电压向趋近于输出电压的方向调整至预设值。本发明中，能够在输入电压以及输出电压的比值超过预设阈值时，控制输入电压向趋近于输出电压的方向调整至预设值，由于输入电压与输出电压接近时其器件损耗较小，转换效率较高，因此本发明降低了斩波器的电能损耗，提高了转换效率，减少了电能的浪费，延长了相关器件的使用寿命。本发明还提供了一种降低斩波器电能损耗的装置、系统以及笔记本电脑，具有如上降低斩波器电能损耗的方法相同的有益效果。

Description

一种降低斩波器电能损耗的方法、装置、系统及电脑

技术领域

本发明涉及电子技术领域，特别是涉及一种降低斩波器电能损耗的方法，本发明还涉及一种降低斩波器电能损耗的装置、系统以及笔记本电脑。

背景技术

斩波器是开关电源中常用的一种直流电压变换器，其中，无论是基于降压Buck变换电路、升压Boost变换电路或者降压或升压Buck-Boost变换电路的斩波器，其在对直流电进行电压变换时，斩波器内部的开关管或者电感等元器件都会消耗大量的电能，电能利用率低，造成了电能的浪费且减少了器件寿命。

因此，如何提供一种解决上述技术问题的方案是本领域技术人员目前需要解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种降低斩波器电能损耗的方法，减少了对电能的损耗，提高了电能利用率，延长了器件使用寿命；本发明的另一目的是提供一种降低斩波器电能损耗的装置、系统以及笔记本电脑，减少了对电能的损耗，提高了电能利用率，延长了器件使用寿命。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种降低斩波器电能损耗的方法，包括：

获取斩波器的输入电压以及输出电压；

判断所述输入电压以及所述输出电压的比值是否超过预设阈值；

若是，则控制所述输入电压向趋近于所述输出电压的方向调整至预设值，以便降低电能损耗。

优选地，所述控制所述输入电压向趋近于所述输出电压的方向调整至预设阈值具体为：

控制所述输入电压按照预设速度趋近于所述输出电压；

当所述输入电压以及所述输出电压的比值达到预设最优值时，停止控制所述输入电压，当前所述输入电压值即为所述预设值。

优选地，所述判断所述输入电压以及所述输出电压的比值是否超过预设阈值具体为：

当所述斩波器工作在降压Buck模式时，判断所述输入电压以及所述输出电压的比值是否超过所述预设阈值中的第一预设阈值；

则所述控制所述输入电压按照预设速度趋近于所述输出电压具体为：

控制所述输入电压按照预设速度降低；

当所述斩波器工作在升压Boost模式时，判断所述输入电压以及所述输出电压的比值是否超过所述预设阈值中的第二预设阈值；

则所述控制所述输入电压按照预设速度趋近于所述输出电压具体为：

控制所述输入电压按照预设速度升高。

优选地，当所述斩波器为Buck-Boost斩波器时，所述判断所述输入电压以及所述输出电压的比值超过预设阈值之后，该方法还包括：

判断当前工作模式的最低器件损耗是否小于另一种工作模式的最低器件损耗；

若是，则执行后续步骤，否则控制所述斩波器转换为另一种工作模式，并执行后续步骤。

优选地，所述预设速度为每隔10ms调整10mv。

为解决上述技术问题，本发明还提供了一种降低斩波器电能损耗的装置，包括：

获取模块，用于获取斩波器的输入电压以及输出电压；

判断模块，用于判断所述输入电压以及所述输出电压的比值是否超过预设阈值，在超过时触发控制模块；

所述控制模块，用于控制所述输入电压向趋近于所述输出电压的方向调整至预设值，以便降低电能损耗。

优选地，所述控制模块包括：

控制单元，用于控制所述输入电压按照预设速度趋近于所述输出电压；

停止单元，用于当所述输入电压以及所述输出电压的比值达到预设最优值时，停止控制所述输入电压，当前所述输入电压值即为所述预设值。

为解决上述技术问题，本发明还提供了一种降低斩波器电能损耗的系统，包括：

存储器，用于存储计算机程序；

处理器，用于执行所述计算机程序时实现如上任一项所述降低斩波器电能损耗的方法的步骤。

优选地，所述处理器为单片机MCU。

为解决上述技术问题，本发明还提供了一种笔记本电脑，包括如上任一项所述的降低斩波器电能损耗的系统。

本发明提供了一种降低斩波器电能损耗的方法，包括获取斩波器的输入电压以及输出电压；判断输入电压以及输出电压的比值是否超过预设阈值；若是，则控制输入电压向趋近于输出电压的方向调整至预设值。

可见，本发明中，能够首先获取斩波器的输入电压以及输出电压，并判断两者的比值是否超过预设阈值，若超过，则控制输入电压向趋近于输出电压的方向调整至预设值，对于斩波器来说，由于输入电压与输出电压接近时其器件损耗较小，转换效率较高，因此本发明在输入电压以及输出电压的比值超过预设阈值时控制输入电压向趋近于输出电压的方向调整至预设值，可以使输入电压与输出电压更加接近，因此降低了斩波器的电能损耗，提高了转换效率，减少了电能的浪费，延长了相关器件的使用寿命。

本发明还提供了一种降低斩波器电能损耗的装置、系统以及笔记本电脑，具有如上降低斩波器电能损耗的方法相同的有益效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对现有技术和实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的一种降低斩波器电能损耗的方法的流程示意图；

图2为本发明提供的一种Bcuk模式下的效率曲线图；

图3为本发明提供的一种Boost模式下的效率曲线图；

图4为本发明提供的一种降低斩波器电能损耗的装置的结构示意图；

图5为本发明提供的一种降低斩波器电能损耗的系统的结构示意图。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种降低斩波器电能损耗的方法，减少了对电能的损耗，提高了电能利用率，延长了器件使用寿命；本发明的另一核心是提供一种降低斩波器电能损耗的装置、系统以及笔记本电脑，减少了对电能的损耗，提高了电能利用率，延长了器件使用寿命。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参考图1，图1为本发明提供一种降低斩波器电能损耗的方法的流程示意图，包括：

步骤S1：获取斩波器的输入电压以及输出电压；

具体的，本发明实施例中，可以首先获取斩波器的输入电压以及输出电压，作为后续步骤的基础，输入电压可以为待输入斩波器的电压，而输出电压代表经过斩波器处理的输入电压。

其中，获取斩波器的输入电压以及输出电压的方式可以有很多种，例如将处理器直接与斩波器的输入电压以及输出电压相连，由处理器内部的模数转换器将输入电压或输出电压进行模数转换后传给处理器内部的主处理单元即可，当然，获取方式还可以为其他类型，例如可以通过电压传感器等检测器件进行检测等，本发明实施例在此不做限定。

具体的，本发明实施例中的斩波器可以为Buck斩波器、Boost斩波器以及Buck-Boost斩波器中的任一种，本发明实施例在此不做限定。

步骤S2：判断输入电压以及输出电压的比值是否超过预设阈值；

具体的，经过大量的试验以及数据可以证明，在斩波器工作的时候，无论斩波器工作于Buck模式还是Boost模式，若其输入电压与输出电压相差较大的话，斩波器内部的相关器件对于电能的消耗是比较高的，例如当工作在Buck模式时，输入电压为20V，输出电压为7.8V，此种工作状态下斩波器内部器件对于电能的损耗是比较高的，转换率较低，因此本发明实施例中可以判断输入电压以及输出电压的比值是否超过预设阈值，若超过，即可表征输入电压以及输出电压相差较大，也即证明了斩波器内部的相关器件此时对于电能的消耗是比较多的，反之，若比值没有超过预设阈值，则表示此时斩波器内部的相关器件对于电能的消耗是比较小的。

其中，输入电压以及输出电压的比值可以为多种形式，例如在Buck模式下，可以将输出电压/输入电压作为比值，在Boost模式下，可以将(输出电压-输入电压)/输出电压作为比值。

当然，除了上述列举的比值的形式外，比值还可以为其他形式，本发明实施例在此不做限定。

其中，预设阈值可以为多种数值，可以根据输入电压与输出电压比值的具体形式，再结合实际经验以及试验数据进行自主设定，例如在Buck模式下，比值为输入电压除以输出电压的比值时，预设阈值可以为1.3。

当然，除了本发明实施例中列举的预设阈值外，预设阈值还可以为其他数值，本发明实施例在此不做限定。

另外，超过预设阈值可以为大于预设阈值或者小于预设阈值，不同的比值形式则对应不同的含义，例如在Buck模式下，比值为输出电压/输入电压时，超过预设阈值可以为小于预设阈值。

另外，斩波器中相关器件对于电能的损耗主要有MOS(Metal-Oxide-Semiconductor，金属氧化物半导体)管损耗、电容损耗、电感损耗以及电路损耗等。

步骤S3：若是，则控制输入电压向趋近于输出电压的方向调整至预设值，以便降低电能损耗。

具体的，若输入电压以及输出电压的比值超过预设阈值，则可表示输入电压与输出电压相差较大，斩波器内的相关器件对于电能的损耗较大，此时可以控制输入电压向趋近于输出电压的方向调整至预设值，控制输入电压向趋近于输出电压的方向调整可以使得输入电压与输出电压接近，以减小斩波器内的相关器件对于电能的损耗，并延长了斩波器内相关器件的使用寿命，节约了电能。

其中，不同的调整幅度则对应不同的预设值，预设值可以为多种数值，可以根据实际情况进行自主设定，例如在输入电压为20V，输出电压为5V时，可以控制输入电压减小至8V，此时可以大幅度地减小斩波器内相关器件对于电能的消耗，本发明实施例在此不做限定。

本发明提供了一种降低斩波器电能损耗的方法，包括获取斩波器的输入电压以及输出电压；判断输入电压以及输出电压的比值是否超过预设阈值；若是，则控制输入电压向趋近于输出电压的方向调整至预设值。

可见，本发明中，能够首先获取斩波器的输入电压以及输出电压，并判断两者的比值是否超过预设阈值，若超过，则控制输入电压向趋近于输出电压的方向调整至预设值，对于斩波器来说，由于输入电压与输出电压接近时其器件损耗较小，转换效率较高，因此本发明在输入电压以及输出电压的比值超过预设阈值时控制输入电压向趋近于输出电压的方向调整至预设值，可以使输入电压与输出电压更加接近，因此降低了斩波器的电能损耗，提高了转换效率，减少了电能的浪费，延长了相关器件的使用寿命。

在上述实施例的基础上：

作为一种优选的实施例，控制输入电压向趋近于输出电压的方向调整至预设阈值具体为：

控制输入电压按照预设速度趋近于输出电压；

当输入电压以及输出电压的比值达到预设最优值时，停止控制输入电压，当前输入电压值即为预设值。

具体的，预设速度可以进行自主设定，可以为多种具体形式，本发明实施例在此不做限定。

其中，经过大量的试验数据分析以及经验积累，可以分别得出Buck模式以及Boost模式下的斩波器内的相关器件对于电能消耗最小时的输入电压以及输出电压的比值，将其作为预设最优值。

具体的，在控制输入电压按照预设速度趋近于输出电压时，可以实时的监测输入电压以及输出电压并且计算比值，当该比值达到预设最优值时随即停止控制输入电压，此时的输入电压值即为上述预设值，将输入电压控制为预设最优值对应的预设值，可以使得斩波器内相关器件对于电能的消耗达到最小，进一步地节约了电能，延长了使用寿命。

作为一种优选的实施例，判断输入电压以及输出电压的比值是否超过预设阈值具体为：

当斩波器工作在降压Buck模式时，判断输入电压以及输出电压的比值是否超过预设阈值中的第一预设阈值；

则控制输入电压按照预设速度趋近于输出电压具体为：

控制输入电压按照预设速度降低；

当斩波器工作在升压Boost模式时，判断输入电压以及输出电压的比值是否超过预设阈值中的第二预设阈值；

则控制输入电压按照预设速度趋近于输出电压具体为：

控制输入电压按照预设速度升高。

具体的，由于Buck模式以及Boost模式下的输入电压与输入电压的比值具有明显差异，因此当斩波器工作在Buck模式时，将第一预设阈值作为判断依据，而在Boost模式时，将第二预设阈值作为判断依据，可以使得两种工作模式下均能够达到最小的电能损耗。

具体的，请参考图2，图2为本发明提供的一种Bcuk模式下的效率曲线图，横轴为输出电流值，纵轴为转换效率值，VIN为输入电压，可见当输入电压越小，即输入电压与输出电压越接近，此时的斩波器的工作效率越高，例如当斩波器工作在Buck模式，输入电压Vin电压为20V，输出电压Vo为7.6V时，即此时工作的比值取D＝Vo/Vin，即D为0.38，此时处理器可以通过采样输出电压和输入电压，计算此时系统工作的比值D，在将D与系统的第一预设阈值Dmax进行比较，识别当前的工作模式为Buck，D小于但接近与Dmax，则不对电源适配器调整，否者发送信号，命令电源适配器按照预设速度降压，处理器在降压过程中，可以以1ms的采样频率采样当前的输入电压及输出电压，实时的调整电源适配器，使斩波器一直工作在Buck模式，并保持最高的工作效率。

具体的，请参考图3，图3为本发明提供的一种Boost模式下的效率曲线图，图中横坐标为输出电流，纵坐标为斩波器转换效率，由图可知，当斩波器工作Boost模式下，当输出电压为5V时，输入电压为2.8、3.3或4.2时做效率曲线对比，可见当输入电压与输出电压相近时，效率越高。因此同理以上工作流程，在Boost模式下，可以采集输入电压与输出电压，计算此时系统工作的占空比D((Vo-Vin)/Vo)，在将占空比与系统的第二预设阈值Dmin进行比较，识别当前的工作模式为boost，D大于但接近于Dmin，则不对电源适配器调整，否者发送信号，命令电源适配器预设速度升压，处理器在控制升压过程中，可以以1ms的采样频率采样当前的输入电压及输出电压，实时的调整电源适配器，使斩波器一直工作在Boost模式，并保持最高的工作效率。

其中，第一预设阈值以及第二预设阈值还可以根据输出电压的不同需求而进行相适应的调整，本发明实施例在此不做限定。

其中，Buck模式下对于输入电压的调整即为降压，而Boost模式下对于输入电压的调整即为升压。

作为一种优选的实施例，当斩波器为Buck-Boost斩波器时，判断输入电压以及输出电压的比值超过预设阈值之后，该方法还包括：

判断当前工作模式的最低器件损耗是否小于另一种工作模式的最低器件损耗；

若是，则执行后续步骤，否则控制斩波器转换为另一种工作模式，并执行后续步骤。

具体的，假设当前工作模式下即使将输入电压与输出电压的比值调整为了预设最优值，此时的最低器件损耗相比于另一种工作模式下的最低器件损耗来说是偏大的，那么此种情况下，可以控制斩波器转换为另一种工作模式，并继续进行输入电压的调整，直至输入电压与输出电压的比值达到预设最优值，此种情况下可以确保器件损耗是两种模式中的最低器件损耗，进一步地降低了对电能的浪费，延长了器件的使用寿命，降低了发热量。

最低器件损耗的对比可以结合输出电压的具体数值以及大量实验所积累的数据库进行，本发明实施例在此不做限定。

作为一种优选的实施例，预设速度为每隔10ms调整10mv。

具体的，每个10ms调整10mv可以保证输出电压的稳定，减小器件对于电能的损耗。

当然，除了该预设速度外，预设速度还可以为其他具体形式，本发明实施例在此不做限定。

请参考图4，图4为本发明提供的一种降低斩波器电能损耗的装置的结构示意图，包括：

获取模块1，用于获取斩波器的输入电压以及输出电压；

判断模块2，用于判断输入电压以及输出电压的比值是否超过预设阈值，在超过时触发控制模块3；

控制模块3，用于控制输入电压向趋近于输出电压的方向调整至预设值，以便降低电能损耗。

作为一种优选的实施例，控制模块3包括：

控制单元，用于控制输入电压按照预设速度趋近于输出电压；

停止单元，用于当输入电压以及输出电压的比值达到预设最优值时，停止控制输入电压，当前输入电压值即为预设值。

对于本发明提供的降低斩波器电能损耗的装置的介绍请参照前述方法实施例，本发明实施例在此不再赘述。

请参考图5，图5为本发明提供的一种降低斩波器电能损耗的系统的结构示意图，包括：

存储器4，用于存储计算机程序；

处理器5，用于执行计算机程序时实现如上任一项降低斩波器电能损耗的方法的步骤。

作为一种优选的实施例，处理器为单片机MCU(Microcontroller Unit，单片机)。

对于本发明提供的降低斩波器电能损耗的系统的介绍请参照前述方法实施例，本发明实施例在此不再赘述。

本发明还提供了一种笔记本电脑，包括前述实施例中介绍的任一降低斩波器电能损耗的系统。

对于本发明提供的笔记本电脑的介绍请参照前述方法实施例，本发明实施例在此不再赘述。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

还需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种降低斩波器电能损耗的方法，其特征在于，包括：

获取斩波器的输入电压以及输出电压；

判断所述输入电压以及所述输出电压的比值是否超过预设阈值；

若是，则控制所述输入电压向趋近于所述输出电压的方向调整至预设值，以便降低电能损耗。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述控制所述输入电压向趋近于所述输出电压的方向调整至预设阈值具体为：

控制所述输入电压按照预设速度趋近于所述输出电压；

当所述输入电压以及所述输出电压的比值达到预设最优值时，停止控制所述输入电压，当前所述输入电压值即为所述预设值。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述判断所述输入电压以及所述输出电压的比值是否超过预设阈值具体为：

当所述斩波器工作在降压Buck模式时，判断所述输入电压以及所述输出电压的比值是否超过所述预设阈值中的第一预设阈值；

则所述控制所述输入电压按照预设速度趋近于所述输出电压具体为：

控制所述输入电压按照预设速度降低；

当所述斩波器工作在升压Boost模式时，判断所述输入电压以及所述输出电压的比值是否超过所述预设阈值中的第二预设阈值；

则所述控制所述输入电压按照预设速度趋近于所述输出电压具体为：

控制所述输入电压按照预设速度升高。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，当所述斩波器为Buck-Boost斩波器时，所述判断所述输入电压以及所述输出电压的比值超过预设阈值之后，该方法还包括：

判断当前工作模式的最低器件损耗是否小于另一种工作模式的最低器件损耗；

若是，则执行所述控制所述输入电压向趋近于所述输出电压的方向调整至预设值，以便降低电能损耗的步骤，否则控制所述斩波器转换为另一种工作模式，并执行所述控制所述输入电压向趋近于所述输出电压的方向调整至预设值，以便降低电能损耗的步骤。

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述预设速度为每隔10ms调整10mv。

6.一种降低斩波器电能损耗的装置，其特征在于，包括：

获取模块，用于获取斩波器的输入电压以及输出电压；

判断模块，用于判断所述输入电压以及所述输出电压的比值是否超过预设阈值，在超过时触发控制模块；

所述控制模块，用于控制所述输入电压向趋近于所述输出电压的方向调整至预设值，以便降低电能损耗。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述控制模块包括：

控制单元，用于控制所述输入电压按照预设速度趋近于所述输出电压；

停止单元，用于当所述输入电压以及所述输出电压的比值达到预设最优值时，停止控制所述输入电压，当前所述输入电压值即为所述预设值。

8.一种降低斩波器电能损耗的系统，其特征在于，包括：

存储器，用于存储计算机程序；

处理器，用于执行所述计算机程序时实现如权利要求1至5任一项所述降低斩波器电能损耗的方法的步骤。

9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述处理器为单片机MCU。

10.一种笔记本电脑，其特征在于，包括如权利要求8或9所述的降低斩波器电能损耗的系统。

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