[发明专利]可动态控制最小工作周期的方法和相关半桥式升压电路

说明书

本发明公开半桥式升压电路，包括上臂开关、下臂开关，以及一启动电容，其采用动态最小工作周期曲线来限制下臂开关的最少导通时间，以确保启动电容内存有足够的电荷以导通上臂开关。此外，依据负载的不同运作阶段，本发明可动态地设定最小工作周期曲线的值，以有效提高负载的最大输出功率。

技术领域

本发明相关于一种可动态控制最小工作周期的方法和相关半桥式升压电路，尤其涉及一种依据负载的运作阶段来动态控制最小工作周期的方法和相关半桥式升压电路。

背景技术

马达是一种将电能转换为动能的电子装置，常见应用包括直流马达、交流马达及步进马达等。在许多马达应用范例中，脉宽调变(pulse width modulation)技术常被用来调整流经马达的电流大小，以此达到节省电能及控制转速的目的。脉宽调变技术主要是藉由功率开关的高频切换来调整电源供应器于一周期性方波中输送能量至负载的时间比，而此输送能量的时间相对于周期长度的比值又通称为工作周期(duty cycle，也称“占空比”)。半桥式自举(bootstrap)电路常用来驱动马达，其包括一启动电容、一上臂开关和一下臂开关。上臂开关和下臂开关以图腾柱式(totem pole)耦接于一总线电压和一接地电压之间，两开关之间的中间点作为输出端。当上臂开关断开而下臂开关导通时，直流电源可对启动电容充电；当上臂开关导通而下臂开关断开时，启动电容内存能量可将上臂开关维持在导通状态，进而将总线电压传送至输出端以提供一输出电压。

为了确保启动电容内存有足够的电荷以导通上臂开关，一般会采用最小工作周期(minimum duty,MD)机制来限制下臂开关的最少导通时间。现有技术半桥式升压电路会采用固定值的最小工作周期曲线来控制下臂开关，当输出功率越高时等同限制了马达的最大输出功率。因此，需要一种可动态控制最小工作周期的半桥式升压电路。

发明内容

本发明提供一种可动态控制最小工作周期的方法，其包括在一充电周期内，通过断开一上臂开关并导通一下臂开关来让一直流电压对一电容充电；在接续该充电周期的一放电周期内，通过导通该上臂开关并断开该下臂开关来让该电容内存能量对该上臂开关的寄生电容充电以将该上臂开关维持在导通，并让一总线电压通过导通的该上臂开关传送到一输出端以驱动一马达；依据该输出端的状态来调整该上臂开关在该放电周期内的导通时间；以及依据一动态最小工作周期曲线来限制该下臂开关在该充电周期内的导通时间。其中，当该马达的转速不大于一第一转速时，该动态最小工作周期曲线的值不大于一最大值；当该马达的转速等于该第一转速时，该动态最小工作周期曲线的值等于该最大值；且当该马达的转速大于该第一转速时，该动态最小工作周期曲线的值不大于该最大值。

本发明提供一种可动态控制最小工作周期的半桥式升压电路，其包括一输出端、一上臂开关、一下臂开关、一电容，以及一控制电路。该输出端用来提供一输出电压以驱动一马达。该上臂开关用来选择性地导通一总线电压和该输出端之间的信号路径，而该下臂开关用来选择性地导通该输出端和一接地电压之间的信号路径。该电容的第一端选择性地耦接至一直流电压，而其第二端耦接至该输出端。该控制电路用来在一充电周期断开该上臂开关并导通该下臂开关以将该输出端耦接至该接地电压，并让该直流电压对该电容充电；在接续该充电周期的一放电周期内导通该上臂开关并断开该下臂开关以将该输出端耦接至该总线电压，并让该电容内存能量对该上臂开关的寄生电容充电以将该上臂开关维持在导通；依据该输出端的状态来调整该上臂开关在该放电周期内的导通时间；以及依据一动态最小工作周期曲线来限制该下臂开关在该充电周期内的导通时间。其中，当该马达的转速不大于一第一转速时，该动态最小工作周期曲线的值不大于一最大值；当该马达的转速等于该第一转速时，该动态最小工作周期曲线的值等于该最大值；当该马达的转速大于该第一转速且不大于一第二速度时，该动态最小工作周期曲线的值不大于该最大值；当该马达的转速大于该第二转速时，该最小工作周期曲线的值为0；且该第一转速小于该第二转速。

附图说明

图1为本发明实施例中可动态控制最小工作周期的半桥式升压电路的示意图。

图2示出了本发明实施例半桥式升压电路中相关控制电路运作的信号图。