CN114384962A - 一种恒功率输出算法和控制芯片 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种恒功率输出算法和控制芯片，恒功率输出算法调节功率管的导通占空比Duty，功率管导通后为负载供电，分别量化出输出电压U及输出电流I，输出电流I量化结果为D1，输出电压U量化结果为D2；根据D1或者D2计算出功率管的导通时间t1，根据D1或者D2计算出功率管的开关周期T，再根据计算的功率管导通时间t1和功率管开关周期T，由占空比调制器控制功率管的导通占空比Duty，实现恒功率输出；恒功率输出芯片运用该算法不需要复杂的乘法器单元就可以实现恒功率输出和输出功率值的灵活调节，可以有效的降低芯片成本，提高产品的竞争力。

Description

一种恒功率输出算法和控制芯片
技术领域
本发明主要涉及功率控制领域，尤其指一种恒功率输出算法和控制芯片。
背景技术
在功率控制领域，多采用功率管占空比调节的方式实现恒功率，功率管导通时的输出电压U、输出电流I功率管的导通占空比Duty，则输出平均功率Pavg=U*I*Duty。由于输出电压U、负载阻抗的变化，为实现输出恒功率，需要使用数字或者模拟乘法器实现U*I的功率计算，进而实现输出功率反馈调节，达到恒功率输出的目的。数字乘法器资源消耗多，成本高，模拟乘法器受工艺和电路性能的影响大，设计难度高，成本高；限制了恒功率控制芯片的成本和应用。
因此，有必要提供一种实现简单高效的恒功率输出算法和控制芯片。
解决上述技术问题，恒功率输出算法调节功率管的导通占空比Duty，功率管导通后为负载供电，分别量化出输出电压U及输出电流I，输出电流I量化结果为D1，输出电压U量化结果为D2；根据D1或者D2计算出功率管的导通时间t1，根据D1或者D2计算出功率管的开关周期T，再根据计算的功率管导通时间t1和功率管开关周期T，由占空比调制器控制功率管的导通占空比Duty，实现恒功率输出；恒功率输出芯片运用该算法不需要复杂的乘法器单元就可以实现恒功率输出和输出功率值的灵活调节，可以有效的降低芯片成本，提高产品的竞争力。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提出的解决方案为，一种恒功率输出算法，其特征在于：恒功率输出算法调节功率管的导通占空比Duty，功率管导通后为负载供电，分别量化出输出电压U及输出电流I，输出电流I量化结果为D1，输出电压U量化结果为D2；根据D1或者D2计算出功率管的导通时间t1，根据D1或者D2计算出功率管的开关周期T，再根据计算的功率管导通时间t1和功率管开关周期T，由占空比调制器控制功率管的导通占空比Duty，实现恒功率输出。
上述的恒功率输出算法，其特征在于，功率管导通时间t1、功率管开关周期T与输出电流I量化结果D1、输出电压U的量化结果D2之间的关系为：t1*D1=k、T=a*D2，a、k为常数。
上述的恒功率输出算法，其特征在于，功率管导通时间t1、功率管开关周期T与输出电流I量化结果D1、输出电压U的量化结果D2之间的关系也可以是：t1*D2=k、T=a*D1，a、k为常数。
上述的恒功率输出算法，其特征在于，输出平均功率Pavg=U*I*Duty=D1*D2*t1/(T*m*n)=D1*D2*k/(a*D1*D2*m*n)=k/(a*m*n)，其中m、n分别为输出电流I、输出电压U量化的增益，m、n为常数。
一种恒功率输出控制芯片，其特征在于：包括功率管（100）、电流采样模块（101）、电压采样模块（102）、运算模块1（103）、运算模块2（104）、占空比控制器（105）；芯片的输入端IN，输出端OUT。
上述的恒功率输出控制芯片，其特征在于，通过调节功率管的导通占空比Duty，实现恒功率输出，电流采样模块（101）增益为m，电压采样模块（102）增益为n，m、n为常数。
上述的恒功率输出控制芯片，其特征在于，运算模块1（103）、运算模块2（104）实现权利要求2或者权利要求3的运算关系。
上述的恒功率输出控制芯片，其特征在于，占空比控制器（105）根据运算模块1（103）、运算模块2（104）计算出来的功率管导通时间t1和功率管开关周期T控制功率管（100）的导通占空比Duty。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
1、本发明提出的恒功率输出算法，根据输出电流I值或者输出电压U值计算出功率管的导通时间，根据输出电流I值或者输出电压U值计算出功率管的开关周期，无需将输出电流I值和输出电压U值做乘运算，简化了算法，减少了电路消耗，降低了芯片成本。
2、具有灵活的功率调节方案，输出平均功率Pavg=k/(a*m*n)，通过调节输出电流I、输出电压U量化电路的增益m、n或者常数k、a都可以实现输出功率的调节。
附图说明
图1是本发明的一种恒功率输出算法框图；
图2是本发明的一种恒功率输出控制芯片框图。
具体实施方式
以下将结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。
请参阅图1所示，本发明的一种恒功率输出算法，其特征在于：恒功率输出算法调节功率管的导通占空比Duty，功率管导通后为负载供电，分别量化出输出电压U及输出电流I，输出电流I量化结果为D1，输出电压U量化结果为D2；根据D1或者D2计算出功率管的导通时间t1，根据D1或者D2计算出功率管的开关周期T，再根据计算的功率管导通时间t1和功率管开关周期T，由占空比调制器控制功率管的导通占空比Duty，实现恒功率输出；
下面以输出电流I值控制功率管的导通时间t1、输出电压U值控制功率管的开关周期T为例，结合图2的一种恒功率输出控制芯片框图说明输出恒功率的一种具体实施方式。
一种恒功率输出控制芯片，其特征在于：运用了本发明的恒功率输出算法，包括功率管（100）、电流采样模块（101）、电压采样模块（102）、运算模块1（103）、运算模块2（104）、占空比控制器（105）；芯片的输入端IN，输出端OUT。
电流采样模块（101）采样输出电流I，量化输出为D1，增益为m；D1=m*I。
电压采样模块（102）采样输出电压U，量化输出为D2，增益为n；D2=n*U。
功率管导通时间t1，与输出电流I量化结果D1之间的关系为t1*D1=k，k为常数；运算模块1实现t1*D1=k运算，由于k为常数可以用一个简单的一维查找表实现该运算。
功率管开关周期T，与输出电压U的量化结果D2之间的关系为T=a*D2，a为常数；运算模块2实现T=a*D2运算，当a=1时，运算模块2可以减去，进一步简化电路。
最终输出平均功率Pavg的表达式为：
Pavg=U*I*Duty
=D1*D2*t1/(T*m*n)
=D1*D2*k/(a*D1*D2*m*n)
=k/(a*m*n)
k、a、m、n都是常数，因此输出平均功率Pavg也为常数，不受输出电压U和负载阻抗的影响，实现了恒功率输出的目的；如果a=1，表达式可以简化为Pavg=k/(m*n)。可以通过调节电流采样模块（101）、电压采样模块（102）的增益以及参数k、a实现输出恒功率值的调节；
同样也可以用输出电压U值控制功率管的导通时间t1、输出电流I值控制功率管的开关周期T。
使用上述技术的恒功率输出算法的恒功率输出控制芯片，仅需要一个一维查找表就可以实现输出恒功率的计算，电路简单，成本低，能很好的应用到恒功率输出芯片及相关应用，提升产品的竞争力。
以上各模块的示意图和实现是指具有该功能的所有实现方案。以上各图所示的电路仅为示例，将器件简单地替换所引起的电路变化亦属于本发明的保护范围，本发明的保护范围应以权利要求书为准。

Claims (8)

1.一种恒功率输出算法，其特征在于：恒功率输出算法调节功率管的导通占空比Duty，功率管导通后为负载供电，分别量化出输出电压U及输出电流I，输出电流I量化结果为D1，输出电压U量化结果为D2；根据D1或者D2计算出功率管的导通时间t1，根据D1或者D2计算出功率管的开关周期T，再根据计算的功率管导通时间t1和功率管开关周期T，由占空比调制器控制功率管的导通占空比Duty，实现恒功率输出。
2.如权利要求1所述的恒功率输出算法，其特征在于，功率管导通时间t1、功率管开关周期T与输出电流I量化结果D1、输出电压U的量化结果D2之间的关系为：t1*D1=k、T=a*D2，a、k为常数。
3.如权利要求1所述的恒功率输出算法，其特征在于，功率管导通时间t1、功率管开关周期T与输出电流I量化结果D1、输出电压U的量化结果D2之间的关系也可以是：t1*D2=k、T=a*D1，a、k为常数。
4.如权利要求1所述的恒功率输出算法，其特征在于，输出平均功率Pavg=U*I*Duty=D1*D2*t1/(T*m*n)=D1*D2*k/(a*D1*D2*m*n)=k/(a*m*n)，其中m、n分别为输出电流I、输出电压U量化的增益，m、n为常数。
5.一种恒功率输出控制芯片，其特征在于：运用了一个或多个权利要求1~4任一项所述的恒功率输出算法，包括功率管（100）、电流采样模块（101）、电压采样模块（102）、运算模块1（103）、运算模块2（104）、占空比控制器（105）；芯片的输入端IN，输出端OUT。
6.如权利要求5所述的恒功率输出控制芯片，其特征在于，通过调节功率管的导通占空比Duty，实现恒功率输出，电流采样模块（101）增益为m，电压采样模块（102）增益为n，m、n为常数。
7.如权利要求5所述的恒功率输出控制芯片，其特征在于，运算模块1（103）、运算模块2（104）实现权利要求2或者权利要求3的运算关系。
8.如权利要求5所述的恒功率输出控制芯片，其特征在于，占空比控制器（105）根据运算模块1（103）、运算模块2（104）计算出来的功率管导通时间t1和功率管开关周期T控制功率管（100）的导通占空比Duty。
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