阅读说明：本技术 等效输入电压源的估计 (Estimation of equivalent input voltage source ) 是由 达维德·拉克罗齐 图罗·克斯基-亚斯卡里 于 2018-12-11 设计创作，主要内容包括：本发明的目的是提供一种用于估计升压转换器的等效输入电压的设备。根据第一方面,设备配置为向升压转换器施加开关信号,其中所述升压转换器配置为向触觉反馈元件提供电压；等待至少一个时间间隔；测量升压转换器的输出侧上的至少一个电压；以及基于测量的至少一个电压来估计所述升压转换器的等效输入电压,其中所述等效输入电压表示在参考条件下将引起测量的至少一个电压的物理输入电压。描述了一种设备,方法和计算机程序。(It is an object of the present invention to provide an apparatus for estimating an equivalent input voltage of a boost converter. According to a first aspect, a device is configured to apply a switching signal to a boost converter, wherein the boost converter is configured to provide a voltage to a haptic feedback element; waiting for at least one time interval; measuring at least one voltage on an output side of the boost converter; and estimating an equivalent input voltage of the boost converter based on the measured at least one voltage, wherein the equivalent input voltage represents a physical input voltage that would result in the measured at least one voltage under reference conditions. An apparatus, method and computer program are described.)

等效输入电压源的估计

技术领域

本公开涉及一种电子设备，并且更具体地涉及一种用于估计升压转换器的等效输入电压的设备。此外，本公开涉及相应的方法和计算机程序。

背景技术

在电子设备的特定应用中需要高电压。例如，可用于在移动设备(例如移动电话)中提供触觉反馈的触觉反馈元件可能需要几十甚至几百伏特才能正常工作。同时，移动设备中的常规电池可以直接提供仅几伏特的电压。可以使用升压转换器将该电压转换为较高的电压。然而，升压转换器的性能可能受到各种因素的影响，并且这些因素对升压转换器的输出电压的影响可能难以预测。

发明内容

提供发明内容部分是为了以简化的形式介绍将在下面的

具体实施方式

中进一步描述的一些概念。发明内容部分不旨在标识所要求保护的主题的关键特征或必要特征，也不旨在用于限制所要求保护的主题的范围。

本发明的目的是提供一种用于估计升压转换器的等效输入电压的设备。该目的通过独立权利要求的特征来实现。从属权利要求、说明书和附图提供了进一步的实施形式。

根据第一方面，一种设备配置为向升压转换器施加开关信号，其中所述升压转换器配置为向触觉反馈元件提供电压；等待至少一个时间间隔；测量升压转换器的输出侧上的至少一个电压；以及基于测量的所述至少一个电压来估计所述升压转换器的等效输入电压，其中所述等效输入电压表示在参考条件下将引起测量的所述至少一个电压的物理输入电压。例如，等效输入电压可用来表征升压转换器的性能，并且不管条件如何都更好地驱动升压转换器。

在第一方面的进一步实施形式中，所述至少一个时间间隔在50-200微秒的范围内。因此，该测量对于用户来说基本上是不可察觉的。

在第一方面的进一步实施形式中，测量的所述至少一个电压在30-500伏特的范围内，使得所述电压可足以用于压电触觉反馈元件。

在第一方面的进一步实施形式中，所述设备进一步配置为基于测量的所述至少一个电压来检测所述升压转换器的不期望的行为。这可以允许检测升压转换器的不期望的性能。

在第一方面的进一步实施形式中，参考条件包括参考温度、升压转换器的具有预定电特性的部件，以及预定输入电压。因此，这些因素可以由等效输入电压来表征。

在第一方面的进一步实施形式中，所述设备进一步配置为在所述至少一个时间间隔和至少一个电压的测量的持续时间期间将所述触觉反馈元件与所述升压转换器断开。这可以减少由元件引起的测量误差，并防止元件在测量期间产生不希望的触觉反馈或声音。

在第一方面的进一步实施形式中，所述设备进一步配置为基于所述等效输入电压来调节所述开关信号。因此，不管条件如何，升压转换器都可以正确地工作。

在第一方面的进一步实施形式中，使用升压转换器的输出侧上的分压器来测量所述至少一个电压。因此，所测量的电压可以低于升压转换器的输出电压。

在第一方面的进一步实施形式中，除了估计等效输入电压之外，还直接测量输入电压。这允许推导出其它操作参数，例如温度。

在第一方面的进一步实施形式中，除了估计等效输入电压之外，还使用分压器来测量输入电压。这允许推导出其它操作参数，例如温度。

在第一方面的进一步实施形式中，所述设备进一步配置为在检测到所述升压转换器的不期望的行为的情况下触发警报。因此，如果不能为触觉反馈元件提供足够的电压，则可以通知设备的用户，可以保护部件免受潜在的损坏，并且可以确保足够的触觉反馈，从而可以提供良好的用户体验。

在第一方面的进一步实施形式中，所述设备进一步配置为通过将来自所述升压转换器的电压输入到所述触觉反馈元件且在输入电压之后测量来自所述触觉反馈元件的结果信号来测量所述触觉反馈元件的刚度。在驱动触觉反馈元件时可以考虑该测量结果。

根据第二方面，一种设备配置为向升压转换器施加开关信号，其中所述升压转换器配置为向触觉反馈元件提供电压；等待升压转换器的输出侧的电压达到预定值；测量所述开关信号的开始与所述输出电压达到所述预定值的时间之间的时延；以及基于所述时延来估计所述升压转换器的等效输入电压，其中所述等效输入电压表示在参考条件下将引起所测量的时延的物理输入电压。例如，可以使用等效输入电压来表征升压转换器的性能，并且与条件无关地正确地驱动升压转换器。

根据第三方面，一种方法包括将开关信号施加到升压转换器，其中所述升压转换器配置为提供用于触觉反馈元件的电压；等待至少一个时间间隔；测量升压转换器的输出侧上的至少一个电压；以及基于测量的所述至少一个电压来估计所述升压转换器的等效输入电压，其中所述等效输入电压表示在参考条件下将引起测量的所述至少一个电压的物理输入电压。

根据第四方面，一种方法包括将开关信号施加到升压转换器，其中所述升压转换器配置为提供用于触觉反馈元件的电压；等待直到升压转换器的输出侧的电压达到预定值；测量所述开关信号的开始与所述输出电压达到所述预定值的时间之间的时延；以及基于所述时延来估计所述升压转换器的等效输入电压，其中所述等效输入电压表示在参考条件下将引起所测量的时延的物理输入电压。

根据第五方面，提供了一种计算机程序，包括配置为当在计算机上运行所述计算机程序时执行根据第三方面或第四方面的方法的程序代码。

通过参考结合附图考虑的以下详细描述，将更容易理解许多附带的特征。

附图说明

通过以下根据附图的详细描述，将更好地理解本发明，其中：

图1示出了根据实施例的升压转换器电路的示意性表示。

图2示出了根据实施例的参考条件下的升压转换器电路的示意性表示。

图3示出了根据实施例的电压测量的示意性表示。

图4示出了根据另一实施例的电压测量的示意性表示。

图5示出了根据另一实施例的电压测量的示意性表示。

图6示出了包括根据实施例的设备的系统的示意性表示。

图7示出了包括根据实施例的设备的系统的示意性表示。

在附图中，相同的附图标记用于表示相同的部件。

具体实施方式

以下结合附图提供的详细描述旨在作为对实施例的描述，而不旨在表示可以构造或利用实施例的唯一形式。然而，相同或等效的功能和结构可以通过不同的实施例来实现。

根据实施例，设备将开关信号施加到在某些条件下操作的升压转换器。升压转换器可以配置为向负载提供电压，并且负载可以是例如触觉反馈元件。设备等待设定的时间间隔，然后测量升压转换器的输出侧上的电压。基于所测量的电压和时间间隔的长度，设备可以推导出升压转换器的等效输入电压VBST。等效VBST可以被解释为在参考条件下将引起所测量的电压的输入电压。因此，等效VBST可以是包括影响升压转换器的性能的所有变量的全局参数。基于等效VBST，设备可以调节施加到升压转换器的开关信号。因此，升压转换器可以向负载提供足够的电压，而与条件无关，并且不需要额外的测量点或传感器。另外，等效VBST可用于推导与升压转换器的性能相关的其它参数。

根据实施例，电压测量可以在开关信号被施加到升压转换器时周期性地重复多次。这可以允许检测升压转换器的在单次测量中不可检测的行为。根据另一实施例，设备可以等待直到升压转换器的输出侧上的电压达到设定值，并且测量在开关信号开始的时间和电压达到设定值的时间之间的时延。该测量也可用于推导等效VBST。

图1示出了根据实施例包括升压转换器100的电路的示意性表示。电路包括电感器101、二极管102、两个电阻器103和104以及电容负载105。电容负载105可以是例如配置成提供触觉反馈的触觉反馈元件。负载105也可以是电阻性的、电感性的或这些的一些组合。电路还包括开关106和断开开关107。断开开关107可用于将电容负载105从电路断开，并且开关106可用于操作升压转换器。在另一实施例中，负载105可以连接到偏置电压而不是接地112。为升压转换器100提供输入电压VBST108，并且可以通过输入一信号109来操作开关106。信号109也可以被称为开关信号。开关106例如可以是任何类型的晶体管，以及是基于晶体管类型的，开关信号109可以是电压或电流。

升压转换器100可以向电容负载105提供比VBST 108高的电压。这在相对低的电压电源(例如电池)可用但是需要高电压的许多应用中可能是有益的。当开关106闭合时，电流流过电感器101和开关106，并且在电感器101内部产生磁场。另外，二极管102防止任何电流通过开关106从节点111流到接地112。当开关106然后断开时，电感器101内的磁场根据Lenz定律阻止通过电感器101的电流变化，从而在电感器101上产生电压。由于VBST 108和电感器101感应的电压串联连接，因此在节点111和接地112之间产生较高的电压。开关106可以通过开关信号109反复断开和闭合，以便增加节点111中的电压。电阻器103和104在节点111和接地112之间形成分压器。因此，可以在节点110处测量节点111处的电压的一部分。节点110也可以被称为反馈点。图1中二极管102右侧的一侧可以被称为升压转换器100的输出侧。

由升压转换器100产生的输出电压自然受到VBST 108和开关信号109如何操作开关106的影响。另外，升压转换器100在某些条件113下操作，并且这些条件可以影响升压转换器100的操作。条件113可以包括，例如，升压转换器100工作时的温度、升压转换器100的部件的老化、部件的未知电特性、输入侧上的有限电流，以及负载电容。这些条件甚至可以包括VBST 108和开关信号109。替代地或除此之外，条件113可包括可影响升压转换器100的操作的任何内部或外部因素。例如，如果升压转换器100的工作温度增加，则节点111处的输出电压可以改变，或者如果参考电压改变，则升压转换器100的行为可以改变。条件113可以包括大量因素，并且这些因素如何影响升压转换器100的操作可能是难以预测的。

应当理解，升压转换器100可以以与图1所示的实施例不同的各种方式来实现。例如，为了改变升压转换器100的性能特性，可以向升压转换器100添加电容器或任何其它电气部件。此外，图1和本文中的任何其它附图仅呈现可用于实施例中的组件或部件。

图2示出了根据实施例的包括升压转换器100的电路的示意性表示。升压转换器100类似于图1所示的升压转换器。然而，现在升压转换器100在参考条件113’下工作。参考条件113’可以包括例如环境工作温度和升压转换器100的部件是新的并且它们的电特性是公知的情况。

如果在一些非参考条件113下且升压转换器100的输入电压为V_BST的情况下，在反馈点110处的电压是某个V_FB，并且在参考条件113’下且输入电压V′_BST在反馈点110处引起相同的电压V_FB并开关信号109对于这两种情况都是相同的情况下，电压V′_BST可以被称为等效输入电压或等效VBST。这种关系可以用数学地表示为V_FB＝V_FB(V_BST，s，c)＝V_FB(V′_BST，s，c′)，其中c是条件113，c′是参考条件113’，s是开关信号109是。等效VBSTV′_BST可以被解释为在参考条件113’下在反馈点处引起所测量的电压的输入电压。应当理解，也可以使用升压转换器100的输出侧上的某个其它电压来表达类似的关系。例如，输出电压可以在节点111处测量得到。

升压转换器100的操作条件(例如温度、部件的老化、或者甚至部件的电特性)在正常操作中可能是未知的。如果升压转换器100由第三方制造，则这种情况尤其如此。另外，物理VBST可能不是精确已知的。对反馈点电压的测量使得即使这些其它因素是未知的，也可以推导出等效VBST。可以根据反馈点电压来估计等效VBST，例如，基于参考条件113’下的升压转换器100的先前测量。可替换地或除此之外，反馈点电压和等效VBST之间的关系可以例如根据分析模型或电路或多物理模拟来估计。应当理解，等效VBST不必对应于在测量反馈点电压时升压转换器100中的任何物理电压，而是可以被认为是包括影响升压转换器100的性能的所有变量的全局参数。

估计等效VBST的能力允许基于升压转换器100的性能来调节升压转换器100的开关信号109。因此，升压转换器100可以提供相同的输出电压，而无论其操作的条件如何，并且不需要额外的传感器或测量来测量这些条件或任何额外的电压。这可以减少升压转换器100的稳健操作所需的部件的数量。另外，等效VBST使得能够在不同条件下仿真升压转换器100。例如，不管升压转换器100工作的温度如何，可以通过应用相应的等效VBST在另一温度下模拟升压转换器100的行为。此外，如果在估计等效VBST的同时在升压转换器100的输入侧测量物理VBST，则可以推导出与条件相关的其它参数，例如温度。另外，等效VBST可用于估计例如升压器的总体性能、超出范围的组件变化、准则之外的第三方设计、老化、升压器故障和输入电源电流限制。

图3示出了根据实施例的可用于估计升压转换器100的等效VBST的测量。在测量开始时，开关信号109被施加到开关106。断开开关107可以断开，以便将电容负载105从升压转换器100断开，以便减少由电容负载105引起的测量中的可能误差。当施加开关信号109时，升压转换器100的输出侧的电压开始增加。该电压可以例如从反馈点110或从节点111测量。开关信号109在时间间隔t301内被施加到开关106。时间间隔t301的长度可以是例如50-200微秒，μs。时间间隔也可以在其任何子范围内，例如70-100μs或90-150μs等。

在时间间隔t301之后，测量升压转换器100的输出侧上的电压。或者，开关信号109可以被施加更长的周期，并且刚好在时间间隔t301之后进行测量。将时间间隔t301限制在较小的值是有益的，以便防止电压增加到可能引起电路损坏的电平。替换地或者除此之外，可以通过例如单独的监视将电压限制到安全电平。

在图3中，给出了三个不同的测量结果V₁ 302、V₂ 303和V₃ 304，它们分别对应于电压曲线305、306和307。在时间间隔t301期间可以达到电压V₁ 302、V₂ 303和V₃ 304。测量的电压可以例如在30-500伏特(V)的范围内。测量的电压也可以在其任何子范围内，例如80-150V或50-300V。基于测量的电压和时间间隔t301，可以推导出等效VBST。

图4示出了根据实施例的可用于估计升压转换器100的等效VBST的测量。图4的测量类似于图3所示的测量。然而，现在在将开关信号109施加到开关106的同时多次测量升压转换器100的输出侧上的电压。例如，可以在每个时间间隔t401之间测量一次电压。替换地，根据另一实施例，测量之间的时间间隔对于每次测量不需要相等。

应当理解，即使在第一电压测量之后，电压曲线402、403、405和406也可以彼此区分。因此，对于这些曲线，图3的测量应该是足够的。然而，电压曲线404表现不同。如果例如对于电压曲线404和405使用图3的方法，则测量结果可以相等，因为在第一时间间隔t401之后这些曲线的电压近似相等。然而，电压曲线404明显地表现为与图4中的其它电压曲线不同；曲线404包括一些异常的振荡行为。这种类型的行为可以由例如升压转换器100的输入侧的电流限制引起。除非在施加开关电压109期间多次测量电压，否则这种行为可能是不可检测的。由于曲线404的行为对于升压转换器100最可能是不希望的，因此如果检测到这种行为，则触发警报或中断可能是有益的。因此，可以通知用户包括升压转换器100的用户设备不能正常工作，并且可以防止对电气部件的可能损坏。

应当理解，尽管图3的测量可能不能检测出电压曲线404的不希望的不规则行为，但是图3的测量可能明显快于图4的测量。另外，由于额外的测量和对这些测量的处理，图4的测量可能需要比图3的计算资源更多的计算资源。另一方面，如果使用图4的测量，则可以更容易地防止所测量的电压达到可能引起电路损坏的电平。

图5示出了根据实施例的可用于估计升压转换器100的等效VBST的测量。该测量类似于图3中所示的测量，但是不是在开关信号109开始之后等待某个设定的时间间隔，而是通过等待直到升压转换器100的输出侧上的电压达到预定值501来进行测量。然后使用开关信号109的开始和电压达到值501之间的时延来确定等效VBST。在图5中，示出了三个不同的电压曲线505、506和507。这些曲线分别在时间t₁ 502、t₂ 503和t₃ 504达到预定电压值501。基于电压501和时延，可以为每个曲线推导出相应的等效VBST。应当理解，在该测量中，电压不能升高到可能损害电路的电平，因为当电压达到设定值501时停止测量。然而，从曲线505、506和507可以看出，电压达到设定值所花费的时间可能显著变化，这又可能导致测量间隔的长度不可预测。

图6示出了系统的示意性表示，其中设备601可以基于等效VBST来调整升压转换器100的开关信号109。升压转换器100在某些条件113下操作，并且其配置为使用较低电压VBST 108向负载105提供电压。设备601配置为测量来自反馈点110的电压。替换地，设备601可测量升压转换器100的输出侧上的某个其它电压。对于测量，设备601可使用例如图3至图5中所呈现的过程，且基于所测量的电压，设备601可估计等效VBST。进而，基于等效VBST，设备601可以调节开关信号109，使得不论条件113如何都为负载105提供足够的电压。

还应当理解，VBST 108不需要像设备601未被使用那样精确地被调节，这可以减少所需的部件的数量。例如，可以不需要单独的调节器。这对于移动设备可能是特别有益的。此外，在所有应用中，精确调节的输入电压甚至可能不可用。另外，与没有使用设备601的情况相比，系统更健壮并且可以在更多变化的条件和应用中使用。

图7示出了系统的示意性表示，其中设备601可以基于等效VBST来调节升压转换器100的开关信号109。设备601使用开关信号109驱动升压转换器100，并且升压转换器100向负载105提供电压。另外，设备601可以通过可用于例如接通升压转换器100的其它电连接连接到升压转换器100。设备601可使用例如微控制器或任何其它可编程设备(例如现场可编程门阵列，FPGA)来实施。设备601可使用(例如)图3至图5中所呈现的过程来测量升压转换器100的输出侧上的电压以及估计等效VBST。电容负载105(例如可以是触觉反馈元件)也通过电阻器701和702连接到设备601。设备601可以使用通过电阻器701和702的连接来在负载105上施加不同的电压。例如，如果通过两个电阻器701,702施加相同的偏置电压，则负载105可设置为空闲模式。此外，设备601可以使用断开开关107来将负载105从升压转换器100断开。应当理解，多个负载105可以连接到升压转换器100的输出，使得升压转换器100可以为多个负载105提供电压。

除了估计等效VBST和驱动升压转换器100之外，设备601还可以使用与电路的功能相关的其它测量和控制过程。例如，如果负载105是触觉反馈元件，则设备601可以测量触觉反馈元件的刚度。元件的刚度可以影响应该由升压转换器100提供给元件的电压。例如，可以通过在一个设定的周期由升压转换器100将已知的电压驱动到元件，并且测量该周期之后由元件产生的信号，从而测量刚度。

应了解，设备601也可实施为某一其它设备或电路的一部分。另外，设备601可测量来自电路的其它电压。例如，设备601还可以测量升压转换器的输入电压，并将其与估计的等效VBST一起使用，以推导出与升压转换器100的操作相关的其它参数。替代地或除此之外，设备601可使用分压器来测量输入电压。此外，设备601可以与其它设备或电路通信，例如，如果检测到升压转换器100的不希望的行为，则触发和报警或中断。这在设备601不能驱动升压转换器以向负载105提供足够电压的情况下尤其有利。

在此给出的任何范围或设备值可以被扩展或改变而不失去所寻求的效果。此外，任何实施例可以与另一个实施例组合，除非明确地被禁止。

尽管已经用专用于结构特征和/或行为的语言描述了主题，但是应当理解，所附权利要求书中定义的主题不受限于上述具体特征或动作。相反，上面描述的具体特征和动作被公开为实现权利要求的实施例，并且其他等效特征和行为被认为在权利要求的范围内。

本文所描述的功能可以至少部分地由一个或多个计算机程序产品部件(例如软件组件)来执行。替换地或此外，本文所述的功能可至少部分地由一个或多个硬件逻辑部件来执行。例如，但不限于，可以使用的硬件逻辑部件的说明性类型包括现场可编程门阵列(FPGA)、程序专用集成电路(ASIC)、程序专用标准产品(ASSP)、片上系统(SOC)、复杂可编程逻辑设备(CPLD)以及图形处理单元(GPU)。

应当理解，上述益处和优点可以涉及一个实施例，或者可以涉及几个实施例。实施例不限于解决任何或所有所述问题的实施例或具有任何或所有所述益处和优点的实施例。还应当理解，对“一个”项目的引用可以指这些项目中的一个或多个。术语“和/或”可以用来表示它连接的一个或多个情况可能发生。两个或更多个连接的情况都可能发生，或者仅一个连接的情况可能发生。

本文所述的方法的操作可以以任何合适的顺序进行，或者在合适的情况下同时进行。另外，可以从任何方法中删除单独的框，而不脱离本文所述主题的目的和范围。上述任何实施例的方面可以与所述的任何其它实施例的方面相结合，以形成其它实施例，而不会失去所寻求的效果。

术语“包括”在本文中用于表示包括所标识的方法、框或元素，但是这样的框或元素不包括排他性列表，并且方法或装置可以包含附加的框或元素。

应当理解，以上描述仅通过示例给出，并且本领域技术人员可以进行各种修改。上述说明书、实施例和数据提供了对示例性实施例的结构和使用的完整描述。尽管以上已经以某种程度的特殊性或者参考一个或多个单独的实施例描述了各种实施例，但是本领域的技术人员可以在不脱离本说明书的精神或范围的情况下对所公开的实施例进行多种改变。