CN111416518B - 可变切换频率开关式储能转换器及相关方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于控制开关式储能转换器(STC)的方法包括：(a)当该STC对具有第一大小的负载进行供电时以第一频率并且使用第一固定接通时间驱动该STC的第一谐振储能电路，以获得该STC的输出电压与该STC的输入电压的第一固定比率，以及(b)当该STC对具有第二大小的负载进行供电时以第二频率并且使用该第一固定接通时间驱动该STC的第一谐振储能电路，以获得该STC的输出电压与该STC的输入电压的该第一固定比率。该第二频率小于该第一频率，并且该第二大小小于该第一大小。

Description

可变切换频率开关式储能转换器及相关方法
相关申请的交叉引用
本申请要求于2019年1月7日提交的美国临时专利申请序列号62/789,232的优先权权益，该美国临时专利申请通过引用并入本文。
背景技术
开关式储能转换器(STC)是谐振转换器，该谐振转换器包括一个或多个切换级，其中，每个切换级以固定的接通时间进行操作。输出电压与输入电压的比率是固定的，并且该比率由切换级的数量和切换级之间的连接决定。例如，在一些STC中，输出电压与输入电压的比率固定为百分之五十，而在一些其他STC中，输出电压与输入电压的比率固定为百分之二十五。STC以零电流切换进行操作，并且因此可能能够实现高效率。
STC的应用包括但不限于从高压电源轨生成未经调节的中间电压电源轨，其中，中间电压电源轨对负载电压调节器的一个或多个点进行供电。例如，STC可以用于从48伏电源轨生成未经调节的12伏电源轨，并且负载调节器的点可以用于从未经调节的12伏电源轨生成低压(例如，小于5伏)电源轨，其中，低压电源轨用于对需要严格调节的低压电源的一个或多个设备进行供电。
发明内容
在第一方面，一种用于控制开关式储能转换器(STC)的方法，该方法包括：(1)当该STC对具有第一大小的负载进行供电时以第一频率并且使用第一固定接通时间驱动该STC的第一谐振储能电路，以获得该STC的输出电压与该STC的输入电压的第一固定比率；以及(2)当该STC对具有第二大小的负载进行供电时以第二频率并且使用该第一固定接通时间驱动该STC的第一谐振储能电路，以获得该STC的输出电压与该STC的输入电压的该第一固定比率，该第二频率小于该第一频率，并且该第二大小小于该第一大小。
在第一方面的实施例中，该方法进一步包括响应于该STC的输出电压越过第一阈值而发起对该STC的第一谐振储能电路的驱动。
在第一方面的另一个实施例中，该方法进一步包括调整该第一阈值，使得通过该STC的第一谐振储能电路的电流的每个脉冲具有第一预定大小。
在第一方面的另一个实施例中，该方法进一步包括响应于该STC的输出电压在预定量的时间内没有越过该第一阈值而发起对该STC的第一谐振储能电路的驱动。
在第一方面的另一个实施例中，该方法进一步包括：(1)确定流过该STC的电流的大小；以及(2)根据流过该STC的电流的大小来控制该第二频率。
在第一方面的另一个实施例中，该方法进一步包括控制该第二频率，使得通过该STC的第一谐振储能电路的电流的每个脉冲具有第一预定大小。
在第一方面的另一个实施例中，该方法进一步包括响应于由该STC供电的负载的大小的增大而增大驱动该STC的第一谐振储能电路的频率。
在第一方面的另一个实施例中，该方法进一步包括响应于由该STC供电的负载的极性变化而增大驱动该STC的第一谐振储能电路的频率。
在第一方面的另一个实施例中，该方法进一步包括响应于该STC的输出电压的大小减小而增大驱动该STC的第一谐振储能电路的频率。
在第一方面的另一个实施例中，该方法进一步包括响应于该STC的该输出电压的大小的增大而增大驱动该STC的第一谐振储能电路的频率。
在第一方面的另一个实施例中，该方法进一步包括：(1)当该STC对具有该第一大小的负载进行供电时，以该第一频率驱动该STC的第二谐振储能电路；以及(2)当该STC对具有该第二大小的负载供电时，以该第二频率驱动该STC的第二谐振储能电路。
在第一方面的另一个实施例中，该方法进一步包括防止该第二频率下降到第二阈值以下。
在第一方面的另一个实施例中，该方法进一步包括：当该STC对具有该第一大小的负载进行供电时，以该第一频率驱动该STC的第一谐振储能电路，使得通过该STC的谐振储能电路的电流的每个脉冲具有第一持续时间；以及(2)当该STC对具有该第二大小的负载进行供电时，以该第二频率驱动该STC的第一谐振储能电路，使得通过该STC的谐振储能电路的电流的每个脉冲具有该第一持续时间。
在第一方面的另一个实施例中，该第一持续时间是该STC的第一谐振储能电路的谐振半周期。
在第一方面的另一个实施例中，当该STC对具有该第一大小的负载进行供电时以该第一频率驱动该STC的第一谐振储能电路包括用第一对切换设备和第二对切换设备交替地驱动该第一谐振储能电路，并且当该STC对具有该第二大小的负载进行供电时以该第二频率驱动该STC的第一谐振储能电路包括用该第一对切换设备和该第二对切换设备交替地驱动该第一谐振储能电路。
在第一方面的另一个实施例中，该方法进一步包括：(1)分别用第一控制信号和第二控制信号控制该第一对切换设备和该第二对切换设备；以及(2)响应于该负载的极性变化，交换该第一控制信号和该第二控制信号的相位。
在第二方面，一种可变切换频率开关式储能转换器(STC)，包括：(1)第一谐振储能电路；(2)第一对切换设备，该第一对切换设备被配置成驱动该第一谐振储能电路；(3)第二对切换设备，该第二对切换设备被配置成驱动该第一谐振储能电路；(4)以及控制器，该控制器被配置成：(a)控制该第一对切换设备和该第二对切换设备在该STC对具有第一大小的负载进行供电时以第一频率并且使用第一固定接通时间驱动该第一谐振储能电路，以获得该STC的输出电压与该STC的输入电压的第一固定比率；以及(b)控制该第一对切换设备和该第二对切换设备在该STC对具有第二大小的负载进行供电时以第二频率并且使用该第一固定接通时间驱动该第一谐振储能电路，以获得该STC的输出电压与该STC的输入电压的该第一固定比率，该第二频率小于该第一频率，并且该第二大小小于该第一大小。
在第二方面的实施例中，该第一对切换设备包括第一切换设备和第二切换设备，每个切换设备与该第一谐振储能电路串联电耦合，并且该第二对切换设备包括第三切换设备和第四切换设备，每个切换设备与该第一谐振储能电路串联电耦合。
在第二方面的另一个实施例中，该控制器被进一步配置成控制该第一对切换设备和该第二对切换设备使用该第一对切换设备和该第二对切换设备来交替地驱动该第一谐振储能电路。
第二方面的另一个实施例进一步包括：(1)第二谐振储能电路；(2)第三对切换设备，该第三对切换设备被配置成驱动该第二谐振储能电路；以及(3)第四对切换设备，该第四对切换设备被配置成驱动该第二谐振储能电路，其中，该控制器被进一步配置成：(1)控制该第三对切换设备和该第四对切换设备在该STC对具有该第一大小的负载进行供电时以该第一频率驱动该STC的第二谐振储能电路；以及(2)控制该第三对切换设备和该第四对切换设备在该STC对具有该第二大小的负载进行供电时以该第二频率驱动该第二谐振储能电路。
附图说明
图1是曲线图，展示了对于假设的常规STC，作为负载大小的函数的效率。
图2是示意图，展示了根据实施例的可变切换频率STC。
图3是示意图，展示了作为降压转换器操作的图2的STC的一个示例应用。
图4是示意图，展示了作为升压转换器操作的图2的STC的一个示例应用。
图5是曲线图，展示了根据实施例的当负载大小变化时图2的STC的一个操作示例。
图6是曲线图，展示了根据实施例的当负载大小变化时图2的STC的另一个操作示例。
图7是示意图，展示了图2的STC的控制器的一个实施例。
图8是示意图，展示了图2的STC的控制器的另一个实施例。
图9是曲线图，展示了根据实施例的当使用图8的控制器时图2的STC的一个操作示例。
图10是示意图，展示了图2的STC的控制器的另一个实施例。
图11是示意图，展示了根据实施例的控制器，该控制器类似于图10的控制器，但是包括用于使控制器能够响应于负载大小的增大而快速增大切换频率的附加电路系统。
图12是示意图，展示了根据实施例的控制器，该控制器类似于图11的控制器，但是包括用于使控制器能够响应于过压条件或欠压条件而快速增大切换频率的附加电路系统。
图13是示意图，展示了根据实施例的包括两个功率级的可变切换频率STC。
图14是示意图，展示了根据实施例的控制器，该控制器类似于图12的控制器，但是被修改为与两个功率级一起使用。
图15是流程图，展示了根据实施例的用于控制STC的方法。
图16是曲线图，展示了根据实施例的图2的STC的实施例的一个操作示例，该STC被配置成响应于负载极性反转而交换控制信号相位。
图17是示意图，展示了根据实施例的控制器，该控制器被配置成响应于负载极性反转而交换控制信号相位。
具体实施方式
虽然常规的STC可以在中等负载大小下实现高效率，但是申请人已经确定常规的STC在轻负载大小下可能会遭受低效率。具体地，在传导损耗大约等于切换损耗的负载大小下，STC将达到峰值效率。随着负载大小的减小，传导损耗降低，但切换损耗基本保持不变。因此，轻负载大小下的效率通常很低。
例如，图1是曲线图100，展示了对于假设的常规STC，作为负载大小的函数的效率。水平轴102表示负载大小，并且竖直轴104表示STC的效率。峰值效率出现在负载大小106处，其中传导损耗近似等于切换损耗，并且当负载大小降低到负载大小106以下时，效率显著下降。
申请人已经开发了可变切换频率STC和相关方法，这些方法可以至少部分地克服以上讨论的常规STC的轻负载大小的效率限制。具体地，虽然常规STC以固定的切换频率操作，但是申请人开发的新STC具有可变的切换频率，例如，切换频率至少部分地是负载大小的函数。在某些实施例中，切换频率随着负载大小的减小而减小，从而导致切换损耗随着负载大小的减小而减少。因此，在特定实施例中，效率不会随着负载大小的减小而显著降低，使得可以在轻负载大小下实现高效率。另外，随着负载大小的减小而减小切换频率可以通过在轻负载大小下保持高峰值谐振储能电路电流来促进快速瞬态响应。
图2是示意图，展示了可变切换频率STC 200，该STC是由申请人开发的新的可变频率STC的一个实施例。STC 200包括切换级202和控制器204，并且STC 200可选地进一步包括第一电容器206和第二电容器208。第一电容器206电耦合在第一电源节点210与参考节点212之间，并且第二电容器208电耦合在第二电源节点214与参考节点212之间。例如，第一电容器206和第二电容器208为由切换级202生成的纹波电流提供路径。
在STC 200的操作期间，电压V1存在于第一电源节点210与参考节点212之间，并且在STC 200的操作期间，电压V2存在于第二电源节点214与参考节点212之间。在STC 200的操作期间，电压V2与电压V1的比率大约为0.5。在图3中所展示的STC 200的一个应用中，将第一电源节点210和参考节点212连接至电源302以对STC 200进行供电，并且将第二电源节点214和参考节点212连接至由STC 200供电的负载304，使得STC 200作为降压转换器操作，其中，电压V2的大小大约是电压V1的大小的50％。在此应用中，电压V1是STC 200的输入电压，并且电压V2是STC 200的输出电压。在图4中所展示的STC 200的另一个应用中，将第二电源节点214和参考节点212连接至电源402以对STC 200进行供电，并且将第一电源节点210和参考节点212连接至由STC 200供电的负载404，使得STC 200作为升压转换器操作，其中，电压V1的大小大约是电压V2的大小的两倍。在此应用中，电压V1是STC 200的输出电压，并且电压V2是STC 200的输入电压。
再次参考图2，切换级202包括第一切换设备216、第二切换设备218、第三切换设备220、第四切换设备222和谐振储能电路224。在某些实施例中，第一切换设备216、第二切换设备218、第三切换设备220和第四切换设备222中的每一个包括一个或多个晶体管，例如，被配置成作为开关操作的金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)或双极结型晶体管(BJT)。第一切换设备216和第二切换设备218共同形成被配置成驱动谐振储能电路224的第一对切换设备。将第一切换设备216电耦合在第一电源节点210与谐振储能电路224之间，并且将第二切换设备218电耦合在谐振储能电路224与第二电源节点214之间。因此，将谐振储能电路224电耦合在第一切换设备216与第二切换设备218之间，并且将第一切换设备216和第二切换设备218各自与谐振储能电路224串联电耦合。谐振储能电路224包括彼此串联电耦合的电感器226和电容器228。第一切换设备216和第二切换设备218中的每一个都由控制器204生成的第一控制信号Φ1控制。具体地，当第一控制信号Φ1被断言时，第一切换设备216和第二切换设备218中的每一个在其闭合或“导通”状态下操作，并且当第一控制信号Φ1被解除断言时，第一切换设备216和第二切换设备218中的每一个在其断开或“关断”状态下操作。
第三切换设备220和第四切换设备222共同形成被配置成驱动谐振储能电路224的第二对切换设备。将第三切换设备220电耦合在谐振储能电路224与第二电源节点214之间，并且将第四切换设备222电耦合在谐振储能电路224与参考节点212之间。因此，将谐振储能电路224电耦合在第三切换设备220与第四切换设备222之间，并且将第三切换设备220和第四切换设备222各自与谐振储能电路224串联电耦合。第三切换设备220和第四切换设备222中的每一个都由控制器204生成的第二控制信号Φ2控制。具体地，当第二控制信号Φ2被断言时，第三切换设备220和第四切换设备222中的每一个在其闭合或“导通”状态下操作，并且当第二控制信号Φ2被解除断言时，第三切换设备220和第四切换设备222中的每一个在其断开或“关断”状态下操作。控制器204与切换级202之间的连接未在图2中示出，以便使说明更加清晰。
控制器204例如由模拟电子电路系统和/或数字电子电路系统形成。在一些实施例中，控制器204包括处理器，该处理器被配置成执行存储在存储器中的指令，以执行控制器204的一个或多个功能。尽管控制器204被展示为分立元件，但是控制器204可以与一个或多个元件组合，而不脱离其范围。
STC 200可选地进一步包括电流感测电路系统，该电流感测电路系统被配置成确定流过STC的电流的大小。例如，图2展示了包括可选的电流感测电路系统230的STC 200，该电流感测电路系统被配置成生成表示通过第二对切换设备(第三切换设备220和第四切换设备222)的电流I2的大小的电流感测信号232。可选的电流感测电路系统230的配置可以被修改，而不脱离其范围。例如，在替代性实施例中，电流感测电路系统230被配置成生成表示通过第一对切换设备(第一切换设备216和第二切换设备218)的电流I1的大小的电流感测信号232。作为另一个示例，在另一个替代性实施例中，电流感测电路系统230被配置成生成分别表示电流I1的大小和电流I2的大小的两个电流感测信号。
控制器204被配置成生成第一控制信号Φ1和第二控制信号Φ2以控制STC 200，使得第一对切换设备(第一切换设备216和第二切换设备218)和第二对切换设备(第三切换设备220和第四切换设备222)交替地驱动谐振储能电路224。在某些实施例中，控制器204被配置成生成第一控制信号Φ1和第二控制信号Φ2，使得第一切换设备216、第二切换设备218、第三切换设备220和第四切换设备222中的每一个在其断开状态与闭合状态之间切换，以在通过谐振储能电路224的电流ILC下降到零或接近零时切换谐振储能电路224两端的电压。例如，在特定实施例中，控制器204监测通过谐振储能电路224的电流ILC的大小，并且响应于电流ILC的大小下降到零而启动第一对切换设备或第二对切换设备的切换。另外，控制器204被配置成生成第一控制信号Φ1和第二控制信号Φ2，使得STC 200具有可变的切换频率，其中，在大负载大小下的切换频率大于在轻负载大小下的切换频率，以提高轻负载效率。
例如，图5是曲线图500，展示了随着负载大小变化的STC 200的一个操作示例。曲线图500包括表示时间的水平轴502、表示大小的竖直轴504以及曲线506至曲线516。曲线506和曲线508分别表示第一控制信号Φ1和第二控制信号Φ2。在图5的示例中，当处于逻辑高状态时，第一控制信号Φ1和第二控制信号Φ2中的每一个被断言，尽管STC 200不限于控制信号Φ1和Φ2的此极性。曲线510表示由STC 200供电的负载的大小，例如，图3中的负载304的大小或图4中的负载404的大小。曲线512表示通过谐振储能电路224的电流ILC的大小，并且曲线514表示通过第一对切换设备(第一切换设备216和第二切换设备218)的电流I1的大小。曲线516表示通过第二对切换设备(第三切换设备220和第四切换设备222)的电流I2的大小。
如可以在曲线图500中看到的，控制器204生成第一控制信号Φ1和第二控制信号Φ2，使得这两个控制信号以交替的方式被断言。换句话说，第一控制信号Φ1被断言，第二控制信号Φ2接下来被断言，第一控制信号Φ1接下来被断言等等。第一控制信号Φ1和第二控制信号Φ2中的每一个在持续时间Tw内被断言。因此，通过谐振储能电路224的电流ILC中的每个脉冲具有均匀的持续时间Tp，其中，电流脉冲持续时间Tp是控制信号持续时间Tw的函数。在某些实施例中，控制器204被配置成具有控制信号持续时间Tw，这导致电流脉冲持续时间Tp等于谐振储能电路224的谐振半周期，以实现零电流切换，其中，当通过谐振储能电路224的电流ILC的大小为零或接近零时，第一控制信号Φ1和第二控制信号Φ2改变各自的状态。
曲线图500展示了时间段ta、tb、tc和td期间STC 200的操作示例。在时间段ta期间，由STC 200供电的负载的大小相对较大。因此，控制器204生成第一控制信号Φ1和第二控制信号Φ2，使得这两个控制信号几乎互补，即，当一个控制信号解除断言时，另一个控制信号被断言，反之亦然。然而，在第一控制信号Φ1被解除断言与第二控制信号Φ2被断言之间存在小的死区时间，反之亦然，以防止第一对切换设备和第二对切换设备同时导通。此死区时间从曲线512的检查中可以明显看出，该曲线示出了在每次切换转变之后，通过谐振储能电路224的ILC的大小下降到零。STC 200在时间段ta期间具有切换频率F1，其中，切换频率F1是时间段ta期间切换周期T1的倒数。第一控制信号Φ1和第二控制信号Φ2共同控制切换级202在时间段ta期间以切换频率F1驱动谐振储能电路224。具体地，当第一控制信号Φ1被断言以采用第一极性驱动谐振储能电路224时，第一切换设备216和第二切换设备218闭合，并且当第二控制信号Φ2被断言以采用与第一极性相反的第二极性驱动谐振储能电路224时，第三切换设备220和第四切换设备222闭合。因此，在时间段ta期间，谐振储能电路224在切换频率F1下以第一极性和第二极性交替地驱动。
由STC 200供电的负载在时间段tb的大小小于在时间段ta的大小。因此，控制器204生成第一控制信号Φ1和第二控制信号Φ2，使得在时间段tb期间STC 200的切换频率F2小于在时间段ta期间STC 200的切换频率F1，其中，切换频率F2是时间段tb期间切换周期T2的倒数。第一控制信号Φ1和第二控制信号Φ2共同控制切换级202在时间段tb期间以切换频率F2驱动谐振储能电路224。具体地，当第一控制信号Φ1被断言以采用第一极性驱动谐振储能电路224时，第一切换设备216和第二切换设备218闭合，并且当第二控制信号Φ2被断言以在时间段tb期间以与第一极性相反的第二极性驱动谐振储能电路224时，第三切换设备220和第四切换设备222闭合。因此，在时间段tb期间，谐振储能电路224在切换频率F2下以第一极性和第二极性交替地驱动。
由STC 200供电的负载在时间段tc的大小小于在时间段ta和tb中的每一个的大小。因此，控制器204生成第一控制信号Φ1和第二控制信号Φ2，使得在时间段tc期间STC 200的切换频率F3分别小于STC 200在时间段ta和tb期间的切换频率F1和F2中的每一个，其中，切换频率F3是时间段tc期间切换周期T3的倒数。第一控制信号Φ1和第二控制信号Φ2共同控制切换级202在时间段tc期间以切换频率F3驱动谐振储能电路224。具体地，当第一控制信号Φ1被断言以采用第一极性驱动谐振储能电路224时，第一切换设备216和第二切换设备218闭合，并且当第二控制信号Φ2被断言以在时间段tc期间以与第一极性相反的第二极性驱动谐振储能电路224时，第三切换设备220和第四切换设备222闭合。因此，在时间段tc期间，谐振储能电路224在切换频率F3下以第一极性和第二极性交替地驱动。
在时间段td中由STC 200供电的负载的大小与在时间段ta中由STC 200供电的负载的大小相同。因此，STC 200在时间段td中的切换频率与STC 200在时间段ta中的切换频率相同，即STC 200在时间段td中的切换频率等于切换频率F1。
STC 200在时间段tb和tc期间的切换频率的降低减少了STC 200在这些时间段期间的切换损耗，从而提高了轻负载效率。因此，在一些实施例中，当负载大小从切换损耗等于传导损耗的值减小时，STC 200的效率不会显著降低。
另外，STC 200在时间段tb和tc期间的切换频率的降低可以改进STC 200在这些时间段期间的瞬态响应。为了帮助理解STC 200的此优点，首先考虑常规的STC，其中，由于常规的STC在固定频率下操作，谐振储能电路峰值电流与负载电流线性相关。当STC空载时，常规的STC中的谐振储能电路峰值电流下降到零，从而需要大量时间来使通过谐振储能电路的电流响应于负载大小的增大而斜升。因此，当从接近零开始对阶跃负载进行供电时，常规的STC可能遭受显著的输出电压下冲。
相比而言，在STC 200的某些实施例中，在轻负载大小下切换频率的降低使得通过谐振储能电路的峰值电流大小能够在轻负载时保持在相对较大的值。因此，STC 200可能能够从接近零开始相对快速地对阶跃负载进行响应，从而促进快速瞬态响应并帮助最小化输出电压下冲。
在一些实施例中，控制器204被配置成生成第一控制信号Φ1和第二控制信号Φ2以实现切换频率，使得通过谐振储能电路204的电流ILC的每个脉冲具有预定大小，该预定大小不会随着STC 200的切换频率减小而改变。例如，图5展示了在时间段ta、tb、tc和td的每一个期间，通过谐振储能电路204的电流ILC的具有预定大小Δi的每个脉冲。当切换频率降低时将电流ILC的脉冲保持在恒定大小有助于防止STC 200的效率随着由STC 200供电的负载的大小的减小而降低。
在一些实施例中，控制器204被配置成直接控制STC 200的作为由STC 200供电的负载的大小的函数的切换频率，如通过确定负载的大小以及随着负载大小的减小而减小切换频率的大小。在一些其他实施例中，控制器204被配置成间接控制STC 200的作为由STC200供电的负载的大小的函数的切换频率。例如，在一些实施例中，控制器204被配置成确定流过STC 200的电流的大小，并且至少部分地与电流的大小成比例地控制STC 200的切换频率。在这些实施例中，流过STC 200的电流的大小表示由STC供电的负载的大小。在特定实施例中，控制器204确定通过第一对切换设备的电流I1的一个或多个大小和通过第二对切换设备的电流I2的大小，以确定流过STC 200的电流的大小。
STC 200的输出电压(例如，图3中的电压V2或图4中的电压V1)还可以表示由STC200供电的负载的大小，因为由于STC 200中的传导损耗，输出电压将通常随着负载大小的增大而降低。因此，在一些实施例中，控制器204被配置成与输出电压的大小成反比地或响应于输出电压的大小越过阈值，来控制STC 200的切换频率。
在STC 200的一些应用中，可能期望防止STC 200的切换频率下降到最小值以下，如以帮助确保STC 200与其他设备的电磁兼容性。因此，在一些实施例中，控制器200被配置成防止STC 200的切换频率下降到表示STC 200的最小可接受切换频率的预定阈值以下。
在图5的示例中，控制器204生成第一控制信号Φ1和第二控制信号Φ2，使得无论STC 200的切换频率如何，这两个控制信号都被断言为彼此异相180度。然而，控制器204不限于此配置。例如，图6是曲线图600，展示了随着负载大小变化的STC 200的另一个操作示例。曲线图600包括与图5的曲线图500相同的曲线。图6中展示的示例类似于图5中展示的示例，除了控制器204被配置成使得第一控制信号Φ1和第二控制信号Φ2在时间段tf和tg期间被断言为彼此异相120度，其中，由STC 200供电的负载的大小相对较小。在由STC 200供电的负载的大小相对较大的时间段te和th期间，第一控制信号Φ1和第二控制信号Φ2被断言为彼此异相180度。
以下关于图7至图12讨论的是控制器204的若干可能的实施方式。然而，应当理解的是，控制器204不限于这些附图的实施方式。
图7是展示了控制器700的示意图。控制器700是控制器204的一个实施例，并且控制器700的某些实施例能够以类似于曲线图500(图5)所展示的方式控制STC 200。控制器700包括比较器702、单触发脉冲发生器704、脉冲分配器706和阈值电压源708。控制器700可选地进一步包括最小频率控制器710和偏移调整器712。尽管图7将比较器702、单触发脉冲发生器704、脉冲分配器706、阈值电压源708、最小频率控制器710和偏移调整器712中的每一个都展示为单独的元件，但是这些元件中的两个或更多个可以被组合而不脱离其范围。控制器700例如由模拟电路系统和/或数字电路系统来实施。在一些实施例中，控制器700包括执行存储在存储器中的指令以执行控制器700的功能中的一个或多个功能的处理器。
比较器702的反相输入被配置成接收STC 200的输出电压，例如，图3中第二电源节点214处的电压或图4中第一电源节点210处的电压。比较器702的非反相输入被配置成接收由阈值电压源708生成的第一阈值714。在某些实施例中，阈值电压源708被配置成生成第一阈值714，使得第一阈值714被确定如下：
第一阈值714＝K*V输入–V偏移(等式1)
在以上等式1中，K是STC 200的传递函数，该传递函数取决于STC 200的应用。例如，在图3的应用中，K等于0.5，因为输出电压(V2)与输入电压(V1)的比率是0.5。作为另一个示例，在图4的应用中，K等于2.0，因为输出电压(V1)与输入电压(V2)的比率是2.0。V输入是STC200的输入电压，例如，图3中的V1或图4中的V2。V偏移是偏移，该偏移被选择例如用于实现通过谐振储能电路204的电流ILC的期望脉冲大小。在包括可选偏移调整器712的实施例中，偏移调整器712被配置成调整V偏移的大小，如以下所讨论的。
比较器702响应于越过第一阈值714(即下降到第一阈值以下)的输出电压而生成触发信号716。单触发脉冲发生器704响应于触发信号716而生成具有预定持续时间的脉冲信号718。单触发脉冲发生器704被配置成例如使得脉冲信号718具有预定的持续时间，从而导致电流脉冲持续时间Tp(图5)等于谐振储能电路224的谐振半周期。
在一些实施例中，单触发脉冲发生器704被进一步配置成响应于触发信号716在预定量时间内未被断言而生成脉冲718，从而使得控制器700响应于STC 200的输出电压在预定量时间内未越过第一阈值714而发起对谐振储能电路204的驱动。单触发脉冲发生器704被进一步配置成在这种情况下在连续脉冲信号718之间提供预定延迟。此配置有利地促进了STC 200的可变切换频率操作与固定切换频率操作之间的平滑过渡。
脉冲分配器706响应于脉冲信号718而生成第一控制信号Φ1和第二控制信号Φ2。具体地，脉冲分配器706响应于接收脉冲信号718，以交替的方式断言第一控制信号Φ1和第二控制信号Φ2。
在包括最小频率控制器710的实施例中，最小频率控制器710与单触发脉冲发生器704协作，以防止STC 200的切换频率下降到预定的第二阈值以下。具体地，如果比较器706没有以足够的速率生成触发信号716以防止切换频率下降到预定的第二阈值以下，则最小频率控制器710使得单触发脉冲发生器704以将最小切换频率保持在预定的第二阈值的速率生成脉冲信号718。
通过谐振储能电路204的电流ILC的每个脉冲的大小由V偏移的大小确定。例如，电流ILC的每个脉冲随着V偏移的大小的增大而增大。因此，在包括可选偏移调整器712的一些实施例中，偏移调整器712被配置成调整V偏移的大小，使得通过谐振储能电路224的电流的每个脉冲具有预定的大小，如以便帮助在由STC 200供电的负载的大小减小时维持STC 200的效率。
在STC 200的一些应用中，由STC 200供电的负载有时可能是负的，使得该负载充当电源而不是功率宿。当STC 200具有低切换频率时，负负载可能导致STC 200中不期望的输出电压上升。因此，在一些实施例中，控制器204被配置成响应于由STC 200供电的负载的极性变化(例如，响应于负载的极性从正变到负)而增大切换频率。
例如，图8是示意图，展示了控制器800，该控制器能够响应于STC 200上的负负载而增大切换频率。控制器800是控制器204的实施例，并且控制器800类似于控制器700，除了控制器800进一步包括第二比较器802和第二阈值电压源804。尽管图8将比较器702、单触发脉冲发生器704、脉冲分配器706、阈值电压源708、最小频率控制器710、偏移调整器712、第二比较器802和第二阈值电压源804中的每一个都展示为单独的元件，但是这些元件中的两个或更多个可以被组合，而不脱离其范围。控制器800例如由模拟电路系统和/或数字电路系统来实施。在一些实施例中，控制器800包括执行存储在存储器中的指令以执行控制器800的功能中的一个或多个功能的处理器。
比较器802的非反相输入被配置成接收STC 200的输出电压，例如，图3中第二电源节点214处的电压或图4中第一电源节点210处的电压。比较器802的反相输入被配置成接收由第二阈值电压源804生成的第二阈值806。在某些实施例中，第二阈值电压源804被配置成生成第二阈值806，使得第二阈值806被确定如下：
第二阈值806＝K*V输入+V偏移2(等式2)
在以上等式2中，K和V输入与等式1中相同。V偏移2是偏移，该偏移被选择例如用于实现通过谐振储能电路204的电流ILC的期望脉冲大小。在一些实施例中，V偏移2和等式1的V偏移1相同。
比较器802响应于越过第二阈值806(即上升到第二阈值以上)的输出电压而生成触发信号808。单触发脉冲发生器704响应于触发信号716或触发信号808而生成具有预定持续时间的脉冲信号718。单触发脉冲发生器704和脉冲分配器706以与以上关于图7所讨论的方式相同的方式进行操作。
图9是曲线图900，展示了当控制器204被体现为图8的控制器800时，STC 200随负载大小变化的一个操作示例。曲线图900包括与图5的曲线图500相同的曲线。曲线图900展示了时间段ti、tj、tk和tl期间STC 200的操作示例。STC 200以与STC 200在图5的时间段ta、tb和td中操作的方式相同的方式在时间段ti、tj和tl中操作。然而，在时间段tk中，由STC 200供电的负载的极性改变，使得负载的大小为负，如由曲线510在表示零负载的虚线902下方所示出的。因此，输出电压的大小重复上升到第二阈值806以上，从而导致比较器802重复生成触发信号808，导致STC 200在时间段tk期间具有切换周期T1和切换频率F1。
图10是展示了控制器1000的示意图。控制器1000是控制器204的另一个实施例，并且控制器1000的某些实施例能够以类似于曲线600(图6)所展示的方式控制STC 200。控制器1000包括峰值检测电路系统1002、振荡器1004、脉冲分配器1006和低通滤波器1008。尽管图10将峰值检测电路系统1002、振荡器1004、脉冲分配器1006和低通滤波器1008中的每一个都展示为单独的元件，但是这些元件中的两个或更多个可以被组合而不脱离其范围。控制器1000例如由模拟电路系统和/或数字电路系统来实施。在一些实施例中，控制器1000包括执行存储在存储器中的指令以执行控制器1000的功能中的一个或多个功能的处理器。
峰值检测电路系统1002从电流感测电路系统230接收电流感测信号232，并且峰值检测电路系统1002被配置成从电流感测信号232生成包络信号1010。包络信号1010表示由电流感测电路系统230感测的电流的包络，例如，通过第二对切换设备的电流I2的包络。低通滤波器1008对包络信号1010进行滤波，以生成经滤波包络信号1012，并且振荡器1004被配置成生成频率与经滤波包络信号1012的大小成比例的振荡信号1014。脉冲分配器1006响应于震荡信号1014而生成第一控制信号Φ1和第二控制信号Φ2。具体地，脉冲分配器1006响应于震荡信号1014，以交替的方式断言第一控制信号Φ1和第二控制信号Φ2。因此，控制器1000使STC 200具有与通过第二对切换设备的电流I2的包络成比例的切换频率。控制器1000可以被修改为接收除电流感测信号232之外的电流感测信号(例如，表示流过STC 200的不同部分的电流的电流感测信号)，而不脱离其范围。
图11是示意图，展示了控制器1100，该控制器类似于图10的控制器1000，但是进一步包括用于使控制器1100能够响应于由STC 200供电的负载的大小的增大而快速增大切换频率的附加电路系统。具体地，控制器1100包括控制器1100的元件，除了(a)控制器1100包括峰值检测电路系统1102代替峰值检测电路1002，以及(b)控制器1100进一步包括低通滤波器1104、低通滤波器1106、阈值电压源1108和比较器1110。尽管图11将峰值检测电路系统1102、振荡器1004、脉冲分配器1006、低通滤波器1008、低通滤波器1104、低通滤波器1106、阈值电压源1108和比较器1110中的每一个都展示为单独的元件，但是这些元件中的两个或更多个可以被组合而不脱离其范围。控制器1100例如由模拟电路系统和/或数字电路系统来实施。在一些实施例中，控制器1100包括执行存储在存储器中的指令以执行控制器1100的功能中的一个或多个功能的处理器。
图11的峰值检测电路系统1102类似于图10的峰值检测电路系统1002，但是峰值检测电路系统1102被进一步配置成除包络信号1010之外还生成峰值包络信号1112和平均包络信号1114。峰值包络信号1112表示由电流感测电路系统230感测的电流的包络的峰值，并且平均包络信号1114表示由电流感测电路系统230感测的电流的包络的平均值。低通滤波器1104对峰值包络信号1112进行滤波以生成经滤波峰值包络信号1116，并且低通滤波器1106对平均包络信号1114进行滤波以生成经滤波平均包络信号1118。经滤波平均包络信号1118增大了阈值电压源1108的电压以生成比较信号1120。比较器1110将经滤波峰值包络信号1116与比较信号1120进行比较，并且比较器1110响应于经滤波峰值包络信号1116的大小超过比较信号1120而断言电流增大信号1122。
振荡器1004通过增大震荡信号1014的大小来响应电流增大信号1122，这导致STC200的切换频率增大。因此，峰值检测电路系统1102、低通滤波器1104、低通滤波器1106、阈值电压源1108和比较器1110使得控制器1100能够响应于由STC 200供电的负载的大小的增大而快速增大STC 200的切换频率。阈值电压源1108的电压确定比较器1110断言电流增大信号1122所需的负载增大的大小。具体地，比较器1100对负载增大的敏感度与阈值电压源1108生成的电压的大小成反比。
控制器1000和控制器1100可以被修改以响应于附加事件而增大切换频率，如STC200的输出电压增大到超过阈值和/或STC 200的输出电压下降到阈值以下。例如，图12是展示了控制器1200的示意图，该控制器类似于图11的控制器1100，但是进一步包括用于使控制器1200能够响应于STC 2000中的欠压(UV)或过压(OV)条件而快速增大切换频率的附加电路系统。除了控制器1100的元件之外，控制器1200还包括UV检测电路系统1202和OV检测电路系统1204。尽管图12将峰值检测电路系统1102、振荡器1004、脉冲分配器1006、低通滤波器1008、低通滤波器1104、低通滤波器1106、阈值电压源1108、比较器1110、UV检测电路系统1202和OV检测电路系统1204中的每一个都展示为单独的元件，但是这些元件中的两个或更多个可以被组合而不脱离其范围。控制器1200例如由模拟电路系统和/或数字电路系统来实施。在一些实施例中，控制器1200包括执行存储在存储器中的指令以执行控制器1200的功能中的一个或多个功能的处理器。
UV检测电路系统1202被配置成响应于STC 200的输出电压(例如，图3中的电压V2和图4中的电压V1)越过UV阈值(即下降到UV阈值以下)而断言UV信号1206。OV检测电路系统1204被配置成响应于STC 200的输出电压越过OV阈值(即上升到OV阈值以上)而断言OV信号1208，其中，OV阈值大于UV阈值。
振荡器1004通过增大震荡信号1014的大小来响应UV信号1206或OV信号1208，这导致STC 200的切换频率增大。因此，控制器1200被配置成响应于UV条件或OV条件而快速增大STC 200的切换频率。
STC 200可以被修改成具有与功率级202串联和/或并联电耦合的一个或多个附加功率级。例如，图13是展示了STC 1300的示意图，该STC是STC 200的替代性实施例，该替代性实施例包括功率级202的两个实例，以下称为功率级202(a)和功率级202(b)。STC 1300可以被修改成包括附加功率级202，而不脱离其范围。STC 1300另外包括大容量电容器1302、第一大容量切换设备1304和第二大容量切换设备1306。功率级202(a)的第一切换设备216和第二切换设备218分别电耦合至第一电源节点210和第二电源节点214。功率级202(a)的第三切换设备220电耦合至大容量节点1308，并且功率级202(a)的第四切换设备222电耦合至参考节点212。功率级202(b)的第一切换设备216和第二切换设备218分别电耦合至大容量节点1308和第二电源节点214。功率级202(b)的第三切换设备220和第四切换设备222分别电耦合至第二电源节点214和参考节点212。
大容量电容器1302电耦合在大容量节点1308与切换节点1310之间。第一大容量切换设备1304电耦合在切换节点1310与参考节点212之间，并且第二大容量切换设备1306电耦合在切换节点1310与第二电源节点214之间。第一大容量切换设备1304由控制器204生成的第一控制信号Φ1控制。具体地，当第一控制信号Φ1被断言时，第一大容量切换设备1304在其闭合或“导通”状态下操作，并且当第一控制信号Φ1被解除断言时，第一大容量切换设备1304在其断开或“关断”状态下操作。第二大容量切换设备1306由控制器204生成的第二控制信号Φ2控制。具体地，当第二控制信号Φ2被断言时，第二大容量切换设备1306在其闭合或“导通”状态下操作，并且当第二控制信号Φ2被解除断言时，第二大容量切换设备1306在其断开或“关断”状态下操作。控制器204与切换设备之间的连接没有在图13中示出以便使说明更加清晰。
STC 1300可选地进一步包括电流感测电路系统，该电流感测电路系统被配置成确定流过STC的电流的大小。例如，图13展示了包括可选的电流感测电路系统230和电流感测电路系统1312的STC 200。电流感测电路系统230被配置成生成表示通过功率级202(a)的第二对切换设备(第三切换设备220和第二切换设备222)的电流的大小的电流感测信号232，并且电流感测电路系统1312被配置成生成表示通过功率级202(b)的第二对切换设备(第三切换设备220和第二切换设备222)的电流的大小的电流感测信号1314。可选电流感测电路系统230和电流感测电路系统1312的配置可以被修改，而不脱离其范围。例如，在替代性实施例中，电流感测电路系统230和电流感测电路系统1312被配置成分别生成电流感测信号232和电流感测信号1314，这些电流感测信号表示通过其对应功率级204的第一对切换设备(第一切换设备216和第二切换设备218)的电流的大小。作为另一个示例，在另一个替代性实施例中，电流感测电路系统230和电流感测电路系统1312中的每一个都被配置成生成两个电流感测信号，这些电流感测信号表示通过其对应功率级202的两个不同部分的电流的大小。
在STC 1300的操作期间，电压V2与电压V1的比率大约为0.25。虽然不需要，但是在STC 1300的一些实施例中，控制器204以类似于以上关于图7至图12所讨论的方式来体现。例如，在STC 1300的一个实施例中，控制器204如在图7和图8之一中所展示的来体现。作为另一个示例，在STC 1300的另一个实施例中，控制器204如在图14中所展示的来体现。图14是示意图，展示了控制器1400，该控制器类似于图12的控制器1200，但是被修改为与两个功率级202一起使用。具体地，控制器1400包括控制器1200的元件，除了(a)控制器1400包括峰值检测电路系统1402代替峰值检测电路系统1202，以及(b)控制器1400进一步包括求和设备1404、求和设备1406和求和设备1408。尽管图14将峰值检测电路系统1402、振荡器1004、脉冲分配器1006、低通滤波器1008、低通滤波器1104、低通滤波器1106、阈值电压源1108、比较器1110、UV检测电路系统1202、OV检测电路系统1204、求和设备1404、求和设备1406和求和设备1408中的每一个都展示为单独的元件，但是这些元件中的两个或更多个可以被组合而不脱离其范围。控制器1400例如由模拟电路系统和/或数字电路系统来实施。在一些实施例中，控制器1400包括执行存储在存储器中的指令以执行控制器1400的功能中的一个或多个功能的处理器。
图14的峰值检测电路系统1402类似于图12的峰值检测电路系统1202，但是峰值检测电路系统1402被进一步配置成除包络信号1010、峰值包络信号1112和平均包络信号1114之外还生成包络信号1410、峰值包络信号1412和平均包络信号1414。包络信号1410表示由电流感测电路系统1312感测的电流的包络，例如，通过功率级202(b)的第二对切换设备的电流的包络。峰值包络信号1412表示由电流感测电路系统1312感测的电流的包络的峰值，并且平均包络信号1414表示由电流感测电路系统1312感测的电流的包络的平均值。
求和设备1404对包络信号1010和包络信号1410求和以生成求和后的包络信号1416，并且求和设备1406对峰值包络信号1112和峰值包络信号1412求和以生成求和后的峰值包络信号1418。求和设备1408对平均包络信号1114和平均包络信号1414求和，以生成求和后的平均包络信号1420。低通滤波器1008对求和后的包络信号1416进行滤波以生成经滤波包络信号1012，并且低通滤波器1104对求和后的峰值包络信号1418进行滤波以生成经滤波峰值包络信号1116。低通滤波器1106对平均包络信号1420进行滤波以生成经滤波平均包络信号1118。控制器1400根据经滤波包络信号1012、经滤波峰值包络信号1116和经滤波平均包络信号1118进行操作，如以上关于图10和图11所讨论的。控制器1400可以被修改以通过以下方式支持附加功率级202：(a)为每个附加功率级生成附加包络信号、峰值包络信号和平均包络信号，(b)在求和设备1404处对所有包络信号求和，(c)在求和设备1406处对所有经滤波包络信号求和，以及(d)在求和设备1408处对所有平均包络信号求和。
图15是流程图，展示了用于控制STC的方法。在步骤1502中，当STC对具有第一大小的负载进行供电时，以第一频率驱动STC的第一谐振储能电路。在步骤1502的一个示例中，当STC 200对具有中等大小的负载进行供电时，控制器800(图8)响应于STC 200的输出电压下降到第一阈值714以下而发起对谐振储能电路224的驱动，使得STC 200以第一切换频率操作。在步骤1502的另一个示例中，当STC 200对具有中等大小的负载进行供电时，控制器1200(图12)使STC 200具有与通过功率级202的第二对切换设备的电流的包络成比例的切换频率，使得STC 200以第一切换频率操作。
在步骤1504中，当STC对具有第二大小的负载进行供电时，以第二频率驱动STC的第一谐振储能电路，第二频率小于第一频率，并且第二大小小于第一大小。在步骤1402的一个示例中，当STC 200对具有小大小的负载进行供电时，控制器800响应于STC 200的输出电压下降到低于第一阈值714以下而发起对谐振储能电路224的驱动，使得STC 200以第二切换频率操作。在步骤1502的另一个示例中，当STC 200对具有小大小的负载进行供电时，控制器1200使STC 200具有与通过功率级202的第二对切换设备的电流的包络成比例的切换频率，使得STC 200以第二切换频率操作。步骤1502和步骤1504可选地无限期重复，如图15所展示的。
在一些实施例中，控制器204被进一步配置成：(a)检测由STC 200供电的负载的极性的第一变化；(b)响应于检测到的负载的极性的第一变化，交换第一控制信号Φ1和第二控制信号Φ2的相位；(c)检测由STC 200供电的负载的极性的第二变化；以及(d)响应于检测到的负载的极性的第二变化，再次交换第一控制信号Φ1和第二控制信号Φ2的相位。申请人已经发现，这种相位交换可以显著改善负载极性反转期间的瞬态响应。在交换第一控制信号Φ1和第二控制信号Φ2的相位的一个示例中，第一控制信号Φ1和第二控制信号Φ2最初具有对应的零度和180度的相位，并且在交换相位之后，第一控制信号Φ1和第二控制信号Φ2具有对应的180度和零度的相位。作为交换第一控制信号Φ1和第二控制信号Φ2的相位的另一个示例，第一控制信号Φ1和第二控制信号Φ2最初具有对应的零度和120度的相位，并且在交换相位之后，第一控制信号Φ1和第二控制信号Φ2具有对应的120度和零度的相位。在某些实施例中，控制器204被配置成仅当第一控制信号Φ1和第二控制信号Φ2都被解除断言时交换第一控制信号Φ1和第二控制信号Φ2的相位。
图16是曲线图1600，展示了STC 200的实施例的一个操作示例，其中，控制器204被配置成响应于负载极性反转而交换第一控制信号Φ1和第二控制信号Φ2的相位。曲线图1600包括与图5的曲线图500相同的曲线。曲线图1600展示了时间段tm、to和tp期间STC 200的操作示例。STC 200以与STC 200在图5的时间段ta中操作的方式相同的方式在时间段tm中操作。由STC 200供电的负载的极性在时间1604处改变，使得负载的大小在时间段to中为负，如由曲线510在表示零负载的虚线1602下方所示出的。响应于在时间1604处的负载极性的变化，第一控制信号Φ1和第二控制信号Φ2的相位被交换，并且因此第一控制信号Φ1在时间1604之后不久具有额外的脉冲1606。另外，第二控制信号Φ2在时间1604之后跳转脉冲。由STC 200供电的负载的极性在时间1608处再次改变，使得负载的大小在时间段tp中为正，如由曲线510在虚线1602上方所示出的。响应于在时间1608处的负载极性的变化，第一控制信号Φ1和第二控制信号Φ2的相位被再次交换，并且因此第二控制信号Φ2在时间1608之后不久具有额外的脉冲1610。另外，第一控制信号Φ1在时间1608之后跳转脉冲。因此，第一控制信号Φ1和第二控制信号Φ2的相位在时间段to中交换，并且第一控制信号Φ1和第二控制信号Φ2的相位在时间段tp中返回到其初始值。
图17是示意图，展示了控制器1700，该控制器是控制器204的一个实施例，该控制器被配置成响应于负载极性反转而交换第一控制信号Φ1和第二控制信号Φ2的相位。然而，应该认识到的是，控制器204可以以其他方式实施，同时仍然被配置成响应于负载极性反转而交换第一控制信号Φ1和第二控制信号Φ2的相位。控制器1700类似于图8的控制器800，但是：(a)脉冲分配器706被脉冲分配器1706代替；(b)触发信号808通信地耦合至脉冲分配器1706以及单触发脉冲发生器704；并且(c)触发信号716通信地耦合至脉冲分配器1706以及单触发脉冲发生器704。脉冲分配器1706像脉冲分配器706一样操作，但是脉冲分配器1706被进一步配置成响应于触发信号808的断言(例如，响应于负载极性从正变到负)而交换第一控制信号Φ1和第二控制信号Φ2的相位。如以上所讨论的，触发信号808响应于由于负载极性变化引起的输出电压的增大而被断言。另外，脉冲分配器1706被进一步配置成响应于触发信号716的断言(例如，响应于负载极性从负变到正)而交换第一控制信号Φ1和第二控制信号Φ2的相位。控制器1700另外地以与控制器800相同的方式操作。
在不脱离本发明范围的情况下，可以对以上方法、设备和系统做出改变。因此，应当注意，包含在以上说明书中并且在附图中示出的主题应当被解释为说明性的而非限制性意义。以下权利要求旨在涵盖本文中所描述的一般特征和特定特征，以及本方法和系统范围的所有陈述在语言上可以被说成落在其间。

Claims (20)

1.一种用于控制开关式储能转换器(STC)的方法，该方法包括：
当该STC对具有第一大小的负载进行供电时，以第一频率并且使用第一固定接通时间驱动该STC的第一谐振储能电路，以获得该STC的输出电压与该STC的输入电压的第一固定比率；以及
当该STC对具有第二大小的负载进行供电时，以第二频率并且使用该第一固定接通时间驱动该STC的第一谐振储能电路，以获得该STC的输出电压与该STC的输入电压的该第一固定比率，该第二频率小于该第一频率，并且该第二大小小于该第一大小。
2.如权利要求1所述的方法，进一步包括响应于该STC的输出电压越过第一阈值而发起对该STC的第一谐振储能电路的驱动。
3.如权利要求2所述的方法，进一步包括调整该第一阈值，使得通过该STC的第一谐振储能电路的电流的每个脉冲具有第一预定大小。
4.如权利要求2所述的方法，进一步包括响应于该STC的输出电压在预定量的时间内没有越过该第一阈值而发起对该STC的第一谐振储能电路的驱动。
5.如权利要求1所述的方法，进一步包括：
确定流过该STC的电流的大小；以及
根据流过该STC的电流的大小来控制该第二频率。
6.如权利要求5所述的方法，进一步包括控制该第二频率，使得通过该STC的第一谐振储能电路的电流的每个脉冲具有第一预定大小。
7.如权利要求6所述的方法，进一步包括响应于由该STC供电的负载的大小的增大而增大驱动该STC的第一谐振储能电路的频率。
8.如权利要求5所述的方法，进一步包括响应于由该STC供电的负载的极性变化而增大驱动该STC的第一谐振储能电路的频率。
9.如权利要求5所述的方法，进一步包括响应于该STC的输出电压的大小减小而增大驱动该STC的第一谐振储能电路的频率。
10.如权利要求5所述的方法，进一步包括响应于该STC的输出电压的大小的增大而增大驱动该STC的第一谐振储能电路的频率。
11.如权利要求1所述的方法，进一步包括：
当该STC对具有该第一大小的负载进行供电时，以该第一频率驱动该STC的第二谐振储能电路；以及
当该STC对具有该第二大小的负载进行供电时，以该第二频率驱动该STC的第二谐振储能电路。
12.如权利要求1所述的方法，进一步包括防止该第二频率下降到第二阈值以下。
13.如权利要求1所述的方法，进一步包括：
当该STC对具有该第一大小的负载进行供电时，以该第一频率驱动该STC的第一谐振储能电路，使得通过该STC的谐振储能电路的电流的每个脉冲具有第一持续时间；以及
当该STC对具有该第二大小的负载进行供电时，以该第二频率驱动该STC的第一谐振储能电路，使得通过该STC的谐振储能电路的电流的每个脉冲具有该第一持续时间。
14.如权利要求13所述的方法，其中，该第一持续时间是该STC的第一谐振储能电路的谐振半周期。
15.如权利要求1所述的方法，其中：
当该STC对具有该第一大小的负载进行供电时以该第一频率驱动该STC的第一谐振储能电路包括用第一对切换设备和第二对切换设备交替地驱动该第一谐振储能电路；以及
当该STC对具有该第二大小的负载进行供电时以该第二频率驱动该STC的第一谐振储能电路包括用该第一对切换设备和该第二对切换设备交替地驱动该第一谐振储能电路。
16.如权利要求15所述的方法，进一步包括：
分别用第一控制信号和第二控制信号控制该第一对切换设备和该第二对切换设备；以及
响应于该负载的极性变化，交换该第一控制信号和该第二控制信号的相位。
17.一种可变切换频率开关式储能转换器(STC)，包括：
第一谐振储能电路；
第一对切换设备，该第一对切换设备被配置成驱动该第一谐振储能电路；
第二对切换设备，该第二对切换设备被配置成驱动该第一谐振储能电路；以及
控制器，该控制器被配置成：
控制该第一对切换设备和该第二对切换设备在该STC对具有第一大小的负载进行供电时以第一频率并且使用第一固定接通时间驱动该第一谐振储能电路，以获得该STC的输出电压与该STC的输入电压的第一固定比率，并且
控制该第一对切换设备和该第二对切换设备在该STC对具有第二大小的负载进行供电时以第二频率并且使用该第一固定接通时间驱动该第一谐振储能电路，以获得该STC的输出电压与该STC的输入电压的该第一固定比率，该第二频率小于该第一频率，并且该第二大小小于该第一大小。
18.如权利要求17所述的STC，其中：
该第一对切换设备包括第一切换设备和第二切换设备，每个切换设备与该第一谐振储能电路串联电耦合；并且
该第二对切换设备包括第三切换设备和第四切换设备，每个切换设备与该第一谐振储能电路串联电耦合。
19.如权利要求17所述的STC，其中，该控制器被进一步被配置成控制该第一对切换设备和该第二对切换设备使用该第一对切换设备和该第二对切换设备来交替地驱动该第一谐振储能电路。
20.如权利要求17所述的STC，进一步包括：
第二谐振储能电路；
第三对切换设备，该第三对切换设备被配置成驱动该第二谐振储能电路；以及
第四对切换设备，该第四对切换设备被配置成驱动该第二谐振储能电路；
其中，该控制器被进一步配置成：
控制该第三对切换设备和该第四对切换设备在该STC对具有该第一大小的负载进行供电时以该第一频率驱动该STC的第二谐振储能电路，并且
控制该第三对切换设备和该第四对切换设备在该STC对具有该第二大小的负载进行供电时以该第二频率驱动该第二谐振储能电路。
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