將脈沖電流供應至負載的方法、設備和系統的制作方法

專利名稱：將脈沖電流供應至負載的方法、設備和系統的制作方法
技術領域：
本說明書總體涉及電子裝置，更具體來講，涉及用于將脈沖電流供應至負載的系統、設備和方法。
背景技術：
過去幾十年來，對移動計算裝置的需求已穩步增加。移動計算裝置可以包括任何能夠便攜式運行的通用目的或專用目的數據處理裝置，通常使用了例如電池、太陽能電池、燃料電池等的便攜式電源。大多數移動裝置能夠使用電池運行至少一定量的時間，并且電池供電的裝置的電源管理一直都是挑戰。便攜式裝置的實例包括智能電話、個人數字助理、游戲操作臺、多媒體播放器、照相機等。這些類型的裝置均具有與使用模式、可用電源、顧客期望等相關的特定特性，當設 計電源管理硬件和軟件時需要考慮這些特性。像是變得越來越流行的一種類型的移動裝置被稱為微投影儀。術語“微投影儀”通常是指可以將視頻投影到諸如墻壁或屏幕的可視表面上的便攜式視頻裝置。微投影儀的制造商正在關注的是小型、成本低、亮且功耗極低的裝置。這類投影儀可能具有整裝功能(例如，可以顯示直接來自計算機可讀介質的視頻)和/或充當外圍裝置，可以作為其他移動裝置(例如，智能電話、膝上型計算機)的補充。因此，微投影儀可以為快速增長的移動裝置市場提供有價值的新功能和應用方式。小型、成本低、亮和低功耗的微投影儀可以使用發光二極管(LED)來產生視頻輸出。使用LED為微投影儀提供照明提供了一些優點，包括機械結構簡單、可靠、功耗相對低，以及成本相對低。然而，在這種類型的應用中，LED的性能還存在改進的空間。例如，這種裝置通常依靠電池電源運行，因此可能得益于投影裝置的能量效率的改進。

發明內容
本發明涉及用于向電負載提供脈沖電流的系統、設備、計算機程序、數據結構和方法。在一個實施例中，設備包括具有切換模式電源的調節器。調節器的功率輸入端能夠被連接以從直流電源接收輸入電流，并且所述調節器的功率輸出端能夠連接至從所述調節器汲取出脈沖電流的電負載。所述設備包括連接至所述調節器的功率輸出端的能量存儲裝置。能量存儲裝置的存儲容量被選擇，使得所述輸入電流的占空比大于所述脈沖電流的占空比。在設備的更具體實施例中，能量存儲裝置的存儲容量可以被選擇，使得所述直流電源的電流占空比接近于恒定電流牽弓I。所述設備還可包括至少連接至所述功率輸入端的反饋電路。反饋電路根據所述直流電源的占空比滿足預定閾值的確定結果來改變所述電負載牽引的電流。在一個構造中，所述反饋電路根據所述直流電源的電流占空比落在預定閾值以下的確定結果來增加所述電負載汲取出的電流。在這種情況下，反饋電路可以通過增加脈沖電流的占空比來增加所述電負載汲取出的電流，并且/或者通過增加所述電負載汲取出的峰值電流來増加所述電負載汲取出的電流。在另ー個構造中，反饋電路根據所述直流電源的占空比落在預定閾值以下的確定結果來減小輸入電流。在其他更多具體實施例中，所述設備還包括保護電路，所述保護電路限制所述能量存儲裝置的最大能量存儲。在ー個布置方式中，電負載可以包括用于ー個或多個脈沖發光二極管的驅動器。在另ー個布置方式中，調節器可以包括DC-DC電壓升壓轉換器。在這種情況下，能量存儲裝置可以包括電容器，所述電容器被選擇以具有滿足以下條件的等效串聯電阻所述等效串聯電阻小于所述電源的內阻與所述DC-DC電壓升壓轉換器的電壓增益的平方之積。在其他更多具體實施例中，直流電源可以包括電池和通用串行總線的任何組合。在ー個布置方式中，能量存儲裝置可以包括電容器，并且所述電容器被選擇以具有小于所述直流電源的內阻的等效串聯電阻。在另ー個布置方式中，所述設備可以包括直流電源。 在發明的另ー個實施例中，方法涉及通過包括切換模式電源的調節器在連續的活動和閑置狀態之間重復地驅動電負載。調節器從直流電源接收輸入電流并且至少向在電負載的閑置狀態下的能量存儲裝置提供輸出電流。所述能量存儲裝置連接至所述負載和所述調節器。在電負載的活動狀態下，輸出電流從調節器和能量存儲裝置提供至電負載。能量存儲裝置的存儲容量被選擇，使得輸入電流的占空比大于輸出電流的占空比。 在本發明的另一個實施例中，一種設備包括一個或多個驅動電路，所述驅動電路被構造用于根據輸出占空比向發光二極管提供脈沖形式的開和關電流。所述設備包括切換模式調節器，所述調節器能夠從直流電源接收輸入電流并且包括連接至ー個或多個驅動電路的功率輸出端，以提供脈沖形式的開和關電流。能量存儲裝置連接至所述調節器的功率輸出端，使得能量存儲裝置至少在輸出占空比的閑置狀態期間存儲能量。能量存儲裝置的存儲容量被選擇，使得所述輸入電流的占空比大于輸出占空比。雖然本發明可修改為各種修改形式和替代形式，但其具體的方式已以舉例的方式在附圖中示出并且將會作詳細描述。然而，應當理解，其目的不在于將本發明局限于所述具體實施例。相反，其目的在于涵蓋落入所附權利要求所限定的本發明范圍內的所有修改形式、等同形式和可供選擇的形式。


結合以下圖中示出的示例實施例描述本發明。圖I是根據本發明的示例實施例的系統的框圖；圖2和圖3是比較根據本發明的示例實施例的不同構造所耗散的電流和功率的曲線圖；圖4是示出根據本發明的示例實施例的電源管理電路的電路圖；圖5和圖6是根據本發明的示例實施例的設備的電路圖；圖7A是表示根據本發明的示例實施例使用圖5和圖6中描述的電路在電路仿真中看到的電壓和電流的曲線圖；圖7B是表示使用圖6中描述的電路和圖6的修改版本的電路仿真中看到的電壓和電流的曲線圖；圖8是示出根據本發明的示例實施例的反饋電路的電路圖9是示出根據本發明的示例實施例的替代反饋電路的電路圖；圖10是示出根據本發明的示例實施例的設備的框圖；以及圖11是示出根據本發明的示例實施例的方法的流程圖。
具體實施例方式在以下對各種示例實施例的描述中，參照形成實施例的一部分的附圖，并通過舉例說明的方式在附圖中示出多種示例實施例。應當理解，也可應用其他實施例，其結構和功能上可改變而不背離本發明的范圍。本發明總體涉及改進了對需要脈沖電負載的裝置進行的電源管理的系統、方法和設備。通過舉例的方式而非限制性地，在利用發光二極管(LED)進行照明的投影裝置的電 源管理的背景下描述本發明。本文所述的實施例可以改進電池供電和通用串行總線(USB)供電的投影裝置或者將顯著部分的功率預算專用于脈沖電流電負載的任何其他裝置的性倉^:。現在參照圖I，框圖示出根據本發明的示例實施例的系統100。系統100包括ー個或多個獨立啟動的光源102。每個光源102可以發出彼此不同的波長。例如，系統100可以借助光源102利用彩色順序投影來產生視頻輸出。彩色順序投影是指使用順序投影的場(或平面)形成全彩色視頻圖像的各幀，每個場代表不同的顔色(例如，原色)。這些場按順序快速投影，足以使得人眼組合這些場以對于各視頻幀都察覺到全彩色圖像。在下面的實例中，將諸如102的光源描述為LED，盡管示例實例可應用于其他光源，包括白熾光、熒光和/或任何其他當前或未來的電致發光技木。系統可以包括任意數量的色場和光源102。例如，在三個色場的一個或多個期間，三個光源(紅、綠和藍)可以均點亮。系統包括成像器/顯示器104，所述成像器/顯示器致使對每個色場照亮特定元件(例如，像素)。示例成像器104包括硅上液晶(LCoS)、空間光調制器(SLM)和微鏡反射器。在投影系統中，光源102通過/借助成像器104投射光，在成像器處光投射到合適的觀看表面上。這可能通常涉及同步成像器104和光源102的操作。可以部分或全部地由直流(DC)電源106為系統100供電。這個DC電源106可以在系統100的內部或外部。內部電源的實例包括電池(例如，鋰電池、鎳金屬氰化物電池、堿性電池、鎳鎘電池)，太陽能電池、燃料電池、機械發電機等。外部電源的實例包括USB端ロ/線纜、感應功率傳輸、內部電源的外部形式(例如，電池包、太陽能充電器)等。如下文中將更多進行描述的，示例實施例包括可以使DC電源106的能量損耗最小的特征。這種能量損耗包括在傳遞到光源102和中間組件之前耗散成熱的電流。系統100可以包括例如借助驅動電路110將DC電源106連接至光源102的調節器108 (例如，穩壓器)。驅動電路110例如借助從控制器112接收到的信號，提供對光源102的高水平控制。控制器112可以包括用于將光源102與其他裝置(例如，顯示器/成像器104)同步地驅動的邏輯電路，并且可以便于對系統進行其他方面的調節，例如對亮度、色彩平衡、色彩模式等的調節。在順序彩色成像系統中，可以構造控制器112，以至少在共同地形成彩色順序圖像(例如，視頻幀)的時間上分開的(例如，順序的)色場期間啟動光源102。當啟動時，光源102發射可以由成像器104接收的光。成像器104可以包括一些特征，這些特征被構造用于從光源102接收光，并且在每個色場期間使用接收到的光選擇性地照亮顯示器上的像素。例如，成像器104只會造成針對各色場顯示所選擇的像素子集。成像器104對像素的這種選擇性顯示可以按ニ進制方式實現，例如，針對特定像素打開或關閉，或者按可變方式實現，例如，致使每個像素以從關閉(無照明)至打開(完全照明)的離散或連續的范圍投射光。這些成像裝置104的每個像素可以是能単獨尋址的，使得數字邏輯可以基于成像器104、控制器112和光源102之間的相互作用而形成全彩色圖像。當對于每個圖像幀，每個色場轉變成下ー個色場時，成像器104的 狀態持續地改變。成像器104可以是這些轉變時間期間的不確定狀態，所以可能必須關閉光源102，以避免將不希望的人工痕跡引入投影圖像。為了實現這種效果，控制器112和驅動器110可以使用例如方波的電流波形來脈沖光源102。彩色順序圖像生成系統可能需要用相對大的功率脈沖來驅動光源102，中間間隔需要相對極小功率的時間。脈沖電流會導致這些電流流經的電阻中的熱功率損耗顯著。雖然可能需要通過光源102的電阻來脈沖這些電流，但不是一定通過DC電源106的內阻來脈沖這些電流。就具有明確的最大允許電流牽引的DC電源106 (例如，電池或USB端ロ)而言，不斷地以最大允許速率或接近最大允許速率提取能量并(例如)使用存儲裝置114存儲這個能量會是有利的。存儲裝置114連接在電路中，以在調節器108的輸出端連接至主電負載的時候可選擇地存儲和釋放能量。在這個實例中，電負載可以至少包括光源102。裝置114中存儲的能量可使得大電流脈沖能傳遞到光源102，這個大電流脈沖原本可能會超過電源106的最大允許電流牽引。這樣借助通路116減小從DC電源106汲取出的峰值電流，并且可以平滑和/或増加借助通路116離開電源106的電流波形的占空比。如本文使用的術語“占空比”一般指電源正提供成比例的大量電流的時間片段。例如,如果電源106正以100%的占空比傳遞I安培的時間上平均的電流,則電流的波形將會類似于在I安培處的平坦線條。對于以50%的占空比在同樣時間上平均的I安培電流，電流波形可能類似于“開”和“關”時間相等的方波，并且電流水平將會在“開”時間期間為2安培而在“關”時間為O或接近O。應當理解，當從電源106汲取出能量時，如果例如以100%的占空比或以接近100%的占空比接近恒定電流牽引，則可能是有益的。通過增加電源106的占空比減小所牽引的峰值電流，減少了由于電源106的內阻導致的熱損耗。可以使用公式I2R表示這些熱損耗(単位瓦持)的速率，其中I是單位為安培的電流水平而R是單位為歐姆的電源106的內阻。再次參照之前100%占空比與50%占空比的實例，如果電源106的內阻為I歐姆，則對于100%占空比，牽引時間上平均的I安培的時間X內由于內阻損耗的能量將為(I安培)2 (I歐姆)(X秒)=X焦耳。對于50%的占空比(假設時間X遠大于電源輸出的方波頻率)，熱損耗將接近(2安培)2(I歐姆)(0. 5X秒)=2X焦耳。因此，在這個理論的情況下，對于同樣的時間上平均的電流牽引，使用100%的占空比替代50%的占空比會減少50%的熱損耗。在圖2和圖3中，曲線圖200、202和300還描述了根據本發明實施例來自電源106的恒定電流的優點。曲線圖200示出兩個電流波形，并且曲線圖202示出通過電源106的0.3歐姆內阻導致的熱功耗(I2R)。在曲線圖200中，在50%占空比的情況下，脈沖電流波形204在0. I安培和2. I安培之間切換。波形204的0. I安培水平表示電源輔助電路所需的從電源汲取出的電流，并且2. I安培水平表示電源輔助電路加上用于照亮色場的LED所需的從電源汲取出的電流。其他電流波形206是I. I安培的恒定電流。這些電流波形均具有
1.I安培的時間平均值。假設這些電流波形204、206均表示從給定電壓源汲取出的電流，則它們均表示從電壓源汲取出的相等平均功率。然而，如果例如通過0. 3歐姆電阻(例如，電池的內阻和/或電源管理電路的電阻和/或DC/DC轉換器的電阻)傳遞這個功率，則通過這個電阻以熱的形式耗散的功率為P=I2R,其中P是功率，I是電流并且R是電阻。曲線圖202中的兩個波形208，210為I2R波形，其中I2分別是對波形204、206求 平方得到的電流，并且R為0. 3歐姆。就脈沖電流而言，所產生的平均熱功率(用功率波形208表示)為0. 663瓦特，但對于恒定電流的情況(用功率波形210表示)僅為0. 363瓦特。可以將這個熱功率視為損耗功率，并且還可能具有將組件(例如，鋰電池和/或光學膜)加熱至超過指定運行溫度的不利影響。從這個實例可看出，持續地而不是以脈沖的方式牽引電流可能是有利的，因為轉移功率較少從而產生與從電源汲取出的功率量相等的損耗熱能，讓更多的功率可用于傳遞至預期負載，例如，LED。就具有指定最大允許電流牽引的電池或USB端口而言，可能有利的是，恒定地以最大允許/推薦速率或接近最大允許/推薦速率提取能量并存儲這個最大可用能量，使得大能量脈沖能傳遞到LED (原本會超過從電源汲取出的最大允許電流牽引)。圖3中的曲線圖300示出了如果相對于周期性地牽引最大電流，持續地牽引最大電流，則可以從電源汲取出更多焦耳的能量。如圖3中，具體來講，曲線圖300示出了如果以2. I安培的恒定電流從電壓源獲取能量，則可以在1/60秒內從3. 7伏電源汲取出約0. 13焦耳的能量，而如果電流以50%的占空比在0. I安培和2. I安培之間交替，則在1/60秒內從3. 7伏電源汲取出約0.07焦耳的能量。為了最佳利用從電壓源持續汲取出的功率，可以將部分能量存儲在電容器中以根據需要來使用。如果不斷地從源牽引功率，則可行的是使存儲能量的速率可大于其平均消耗的速率。在這種情況下，可用的是，一旦已達到指定能量存儲極限，就限制或中斷提取和存儲能量處理。如果例如電容器用于存儲提取出的能量，則當已達到指定電容器電壓閾值時，可以視為已達到能量存儲極限。從這個實例可以看出，可以通過以最大允許速率持續提取功率來提取最大功率。再次參照圖1，在諸如投影儀的設備中，光源102的輸出流明和電池壽命都用于可評估這種設備的性能參數。本文示出和描述的實施例提供當用諸如鋰電池和USB端口的電 流受限源106供電時使這些參數都最大的實用方法。這可以通過使電源106中熱損耗最小的同時提取所有可用功率來實現。在一些實施例中，改進的設備可以向光源102傳遞25%至100%的更多功率。在這種情況下，光源102可以是與支持50%至80%照明占空比的LCoS成像器104 —起運行的LED。這些電池或用USB供電設備可以在從電源106向LED 102傳遞功率方面表現出改進效率，例如彩色順序顯示中受電流控制的調節器108驅動脈沖LED 102的情況。還可用的是，具有能檢測何時已達到存儲裝置114的最大安全能量存儲容量的電路，用于確保不驅動電路組件超過指定等級。一旦已達到這個最大存儲容量，可中斷持續從電源106汲取出能量的過程，直到裝置114中存儲的能量回落到存儲容量極限以下。存儲裝置114可包括本領域已知的任何類型的電子電容器。可以選擇具有不同構造和容量的電容器，以提供眾多功能(例如，濾波、AC信號的相移等)。就本存儲裝置114而言，可以選擇電容器來存儲足量的能量，以顯著増加DC電源106的占空比，從而減少由于內阻導致的損耗。基于眾多設計因素，増大多少占空比被視為“顯著”的情況會有所不同，這些因素包括增加電源106的容量而增加的價格、相對于由于亮度提高的優點導致的系統100的市場價值増加的添加存儲裝置114所需的價格和空間、延長的電池壽命、電池長期的可靠性等。在一個實施例中，料想到，系統100的ー個可用設計點是減小RMS約30%的峰-峰變化或電流牽弓I的平均值。
在給定DC電源106的確定目標占空比的情況下，本領域的普通技術人員可以選擇合適的電容器向裝置114提供能量存儲。這種考慮還可以基于各種狀態下脈沖光源102的電流使用概況、電源106和調節器108的特性、其他系統組件的功率牽引等。電容器技術方面的改進導致為此目的的組件的可用性増加，從而減小對于給定能量存儲容量的尺寸并降低其成本。下面的表I中示出適于此目的的能量存儲電容器的實例。可以并聯連接多個電容器，以增加總電容并減小總有效串聯電阻(ESR)。
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—Viskay _—597D108X90WF2T ——IniF —120πιΩ IOv —— 7.3,6,0,4,7 __
■ AVX —TLN615_H)R0055 _ L5mF_—55mQ — IOv —14.5, 7.5,2.0表I:存儲電容器現在參照圖4，電路圖400示出根據本發明的示例實施例的電路組件的特定實例。像圖I中一祥，圖4包括可表示為電壓源402和內阻404的DC電源106。DC/DC升壓轉換器406充當這個電路400中的調節器。升壓轉換器是DC/DC轉換器類型的，其中，輸出電壓(V2)大于輸入電壓(VI)。假設輸入電壓Vl接近恒定，這種類型的轉換器406可以被設計為汲取出接近恒定幅值的持續輸入電流，因而提供以接近恒定速率提取能量的手段。例如，當USB端ロ在USB說明書的限制內運行時，其輸出電壓接近恒定。許多電池類型的輸出電壓在某個電流牽引范圍內接近于恒定。因此，升壓轉換器406可用于以接近恒定速率從諸如電池或USB端ロ的電源106提取能量，并且用于下面的實例。升壓轉換器406的輸出連接至存儲裝置114和脈沖電流負載408。這里將存儲裝置114塑造為與構成裝置114的ESR的電阻410串聯的理想電容器412。脈沖電流負載408可以是以脈沖方式例如以大體類似方波的模式牽引電流的任何電裝置。就例如圖I示出的基于LED的彩色順序系統而言，可以按脈沖方式將功率傳遞到光源102。為了高效完成這個步驟，可以按恒定電流從電源106汲取出能量，并且將其存儲在具有低內阻(有效串聯電阻)410的電容器412中，以保持與存儲相關的損耗低。為了獲得對本發明的更好理解，在圖5和圖6的電路圖中示出了更詳細的實例，其中，類似附圖標記用于表示圖I和圖4中示出的類似組件。圖5中的圖示示出了仿真的LED投影儀系統的電源管理電路500。電路500包括DC電源106、存儲裝置114和升壓轉換器406。示出的升壓轉換器是Linear Technology, Corp.制造的LTC3872恒定頻率、電流模式DC/DC升壓控制器。可以基于升壓轉換器406的規格和所需功率輸出特性來選擇電路500的其余組件。電路500經由節點502連接至脈沖電負載，將在圖6中繼續說明該節點。在圖6中，電路圖600示出能夠通過節點502從電源管理電路500接收脈沖電流的三個LED驅動電路之一。一般來講，為了下面討論的仿真的目的，系統可以包括三個基本類似于電路600的電路，三個電路全都并聯連接至節點502。這些電路600可以通過這里表示為輸入電壓源602的邏輯電路獨立地脈沖LED 604。如下面將示出的，可通過輸入至Linear Technology Corp.制造的LT3476驅動器110的一個通道的信號602獨立地脈沖三個電路600中的每個。LT3476是被設計成用作驅動高電流LED的恒定電流源的四路輸出DC/DC轉換器。四通道驅動器110的每個通道可以在至少一個色場期間點亮不同顏色的LED 604。以舉例的方式而非限制性地，仿真使用三個色場，分別通過綠色、紅色和藍色LED照亮各色場。在這個仿真中，分別點亮各LED 604。然而，如下面將更詳細地討論的，可以按可編程方式改變輸入信號602，使得兩個或更多個LED 604可以在給定的色場期間同時點亮。這可能是用戶可選擇模式帶來的結果，例如，所述可選擇模式提供增強的亮度。還如下面將描述的，電源管理電路500可以包括用于根據這些額外模式調節電路500、600中的電流的特征。除了其他方面外，這些電路500和600可以包括I)用于控制以最大可用/允許電流從電源持續或接近持續地提取能量的電路，2)能量存儲電容器，3)限制最大能量存儲的保護電路，4)用于向諸如一個或多個LED 604傳遞已脈沖電流的電路。這個系統使得基于LED的彩色順序系統能夠從例如鋰電池或USB端口的電流受限電源106提取最大功率，以向點亮的LED 604提供最大可用功率，以改進亮度。另外，與大周期脈沖相對地，以恒定速率牽引能量能減少電源內阻中產生的熱，從而在增加從電源向LED 604傳送能量的效率的同時，還降低了電源的溫度。為了仿真的目的，圖5示出的電源106被構造為鋰電池，用電壓源402作為電池電壓并且用電阻404作為這個電池的內阻。能量存儲裝置114具有表示為電容器412的電容以及由電阻410表示的有效串聯電阻(ESR)。電路500的其余部分提供來自電池106的約2安培的恒定電流牽引，以及最大能量存儲感測和控制，以當感測到存儲電容器412的最大存儲水平時中斷持續電流牽引。電路500和600向這里表示為LED 604的三個LED提供脈沖電流。每個LED 604提供脈沖的綠光、紅光和藍光之一，以照亮彩色順序顯示器。現在參照圖7A，曲線圖700表示使用上述電路500和600在電路仿真中看到的各個電壓和電流。曲線圖700包括分別導致綠色、紅色和藍色LED點亮的各個電流脈沖706、708和710。由軌跡702表示圖5中的存儲電容器412的電壓。由軌跡704表示來自電源106的電流，該軌跡包括多個參考標號，用于將脈沖序列與LED電流脈沖706、708和710區分開。脈沖706、708和710使得邏輯電壓源602能夠運行，并且被用于控制綠色、紅色和藍色LED電流脈沖的時序。應該指出的是，在仿真中，電路沒有接近穩定狀態運行，直到約33ms之后。在此時間之前，LT3476電路正達到正確的偏置點；正確地產生所有后續的脈沖。在這個實例中，來自電源106的電流牽引740 (通過電阻404)接近于I. 7安培的峰值，具有約85%的穩定狀態占空比。通過觀察曲線圖700可以看出，曲線704的占空比大于脈沖706、708和710的組合占空比(例如，約60%-65%的占空比)。在沒有能量存儲裝置114的情況下，電流牽引曲線將會更接近地類似于脈沖706、708和710的組合。另外，在圖7A中值得注意的是在時間=0的時刻，電壓702等于電池電壓。在最開始的15ms期間，可以看到電壓702以幾乎恒定的斜率增加。這是因為正使用大約為2安培的幾乎恒定電池電流(在這次仿真中的電池電流被限定為大約2安培)對存儲電容器412充電。電壓曲線702具有恒定的上升和下降斜率，表明恒定的充電和放電電流。通過將最大電壓控制為約6伏特來限制電容器的能量存儲。在緑色LED電流脈沖706期間電壓曲線702下垂，因為這個電流脈沖以比通過升壓轉換器406向存儲電容器412提供能量的速率更大的速率從存儲電容器412牽引能量。相比之下，藍色LED電流脈沖710期間，電壓702接近平坦，表明藍色脈沖期間從存儲電容器412牽引能量的速率大約等于通過升壓轉換器406向存儲電容器412提供能量的速率。 在這些仿真中，綠色、紅色和藍色電流脈沖706、708和710的幅值不等，在給定投影LED 604的廣泛各種功效、波長等的情況下，在實際應用中它們也將不必相等。諸如投影裝置的色彩調諧和不同運行模式的其他因素也可能影響這些幅值。作為放置如圖5所示能量存儲裝置114的替代方式，常規方法將放置與例如電源106的電池并聯的大電容器。使用電路500的修改形式運行了另ー個仿真，其中Cl和存儲裝置114 (具有ESR 410的電容器412)的位置與圖5中示出的位置交換了。圖7B中的曲線圖720示出了所得的電路性能。曲線圖720包括電流/電壓測量值722、724、726、728和730，它們與圖7A中對應的軌跡702、704、706、708和710類似。如圖7B中可看到的，電源106中的存儲電容器的這種常規放置方式執行地并不好。電壓曲線722下垂至很低，使得LED電流脈沖小于圖7A中看到的設計幅值。電流724與電流脈沖類似，不是恒定的電流牽引。這是由于R4(504)將最大電流牽引限制為約2安培。即使將R4(504)變成將最大電流牽引増加至約3安培，另外的仿真仍然表現出這個電流脈沖。在這種情況下，LED電流脈沖的幅值得以恢復，但是來自電池的電流牽引仍然看起來為電流脈沖。當重新定位的存儲裝置114的ESR減小了兩個數量級的大小，達到O. 001歐姆時，情況也仍然如此。這些修改電路的其他仿真表明，存儲電容器的容量增加10倍使從電池(例如，724)汲取出的電流波紋的峰-峰值從約2. 7安培減少至約O. 8安培，接近約I. 7安培的持續電流牽引。為了在修改的電路中獲得約I. 7安培的接近持續穩態電流牽引，必須通過另外將存儲電容器增加10倍至400mF(等價于并聯的100個4mF、0. I歐姆的ESR電容器)。這使從電池汲取出的電流波紋減少至僅O. 2安培的峰-峰值。這相當于圖5中電路的性能，然而需要10倍地增加存儲電容器的容量來實現這個結果。這些電路仿真表明，在給定的應用中，如果通過恒定電流電路將較小的存儲電容器連接至電池而不是直接連接至電池，可以使用該較小的存儲電容器實現來自電池的持續電流牽引。在某些情形下，如圖5電路示出的較小電容會是優選的，因為存儲電容器較小的電容值導致較小的消耗和較小的物理尺寸ー這兩點在移動裝置市場是很重要的。
將電源106的占空比增加至甚至超過圖7A的仿真結果中示出的真空比是可能的。例如，在多個運行狀態下，在穩態狀態運行期間有可能選擇電路組件(例如，存儲裝置114的電容412和ESR 410)，使得曲線704逼近100%占空比(例如，恒定電流牽引)。在另一個實施例中，反饋回路可以檢測來自電池的牽引不處于或接近100%的占空比，并且因此減小電流牽引的幅值，例如，通過增加LED驅動電流。在圖8中可以看到這一點，該圖是示出根據本發明的示例實施例的占空比調節反饋電路800的簡化示意圖。電路800與例如相對于圖5示出并描述的DC電源106和升壓轉換器406接合。為了清晰起見，已從圖8的圖示中去除了圖5中示出的其他組件和互連件。如曲線802所示，反饋組件801測量從電源106輸出的電流的占空比。組件801可以包括用于估算電流占空比802的模擬或數字電路。例如，可以通過使用數字取樣、模擬積分器等分析并聯電壓，估算占空比802。組件801的輸出致使分別改變組件804的電阻和/或電壓。組件804取代圖5示出的固定電阻器504，用于設置升壓轉換器406的電流牽引幅值。因此，當占空比802落在某個值下面時，可以通過組件801檢測到這種情況。作為響應，組件可以通過調節組件 804的方式減小升變轉換器的電流牽引。圖9的簡化示意圖中示出了根據本發明的示例實施例的另一個占空比調節反饋電路900。電路900與例如相對于圖5和圖6示出并描述的DC電源106和驅動器110接合。為了清晰起見，已從圖9的圖示中去除了圖5和圖6中示出的其他組件和互連件。如曲線902所示，反饋組件901測量電源106輸出的電流的占空比。組件901以例如上述考慮圖8中的組件801的任何方式確定占空比902。組件901具有兩個輸出904、906，這兩個輸出可以一起或彼此單獨地實現。組件901的輸出904致使分別修改組件908的電阻和/或電壓。組件908取代了圖6中不出固定電阻器606、608中的一個或兩個。可以選擇這些電阻器606、608，以將電壓設置為Vadj 610。應該指出的是，可以在諸如LT3476的多通道驅動器的每個通道處設置多個組件908。Vadj 610的變化修改了每個通道的各個LED 604的驅動電流。因此，當占空比902落在某個值以下時，可由組件901檢測到這種情況。作為響應，組件901可以通過調節組件908的方式增加LED 604的電流牽引。可以將輸出906用于和/或增加提供至LED 604的脈沖占空比，如用可變脈沖寬度電壓源910代表的。由電壓源910提供至LED 604的脈沖寬度可以獨立地改變提供至驅動器110的數字邏輯脈沖的占空比。接收輸入906的組件901可以是初始化/觸發脈沖的裝置(例如，圖I中的成像器104)。在另一個實施例中，組件910可以是增大/減小源自其他地方(例如，源自圖I中的成像器104)的脈沖的脈沖寬度的媒介。在任一種情況下，應當理解的是，通過修改數字邏輯脈沖寬度來改變LED 604的點亮時間，可以增大或減小LED604汲取出的時間上平均的電流，并因此增大DC電源106的占空比。一般來講，在設備具有相對恒定并且確定的功耗分布的情況下，成本收益分析可以確定例如圖8和圖9中示出的反饋電路是否是必要的和/或需要的。然而，如果負載可在大范圍內變化，則任何增加反饋電路的成本和復雜性以提供本文所述的益處(例如提高電池效率)是值得的。例如，設備可以具有在一些色場期間兩個或更多個光源102同時點亮的可選擇彩色模式。這可以(例如)提供更亮的圖片而以色域減小為代價。這種改變模式的能力可以致使驅動光源所需的脈沖電流顯著變化，并且這種裝置可以得益于功率反饋電路。為了更好地理解這些不同的彩色模式，可以參考標題為“Method, Apparatus, And SystemFor Color Sequential Imaging”(用于彩色順序成像的方法、設備和系統)的同時提交、共同擁有的美國專利申請(代理人檔案號65827US002)，其全文以引用的方式并入本文。在另ー種情況下，設備能夠從例如USB、內部電池、外部電源模塊等多個電源接收功率。這些電源可以具有基本不同的特性，例如，內阻、最大允許電流牽引等。在這種情況下，例如圖8和圖9示出的反饋電路能夠定制功耗分布，以根據特定電源提供最佳的功率轉換效率。

再次參考圖4，描述根據本發明實施例的電源布置的性能方面后緊接著進行數學分析。第一個分析檢查電池電阻404與存儲裝置114的ESR 410的對比。如上面所討論的(例如，關于圖7B的)，現有的方法可能涉及將存儲電容器直接連接至電源106的輸出。在這種情況下，脈沖的負載408將進而從電源106汲取出脈沖電流，從而致使通過電源的內阻404散熱。分析的第一部分假設像圖4中一祥的電路，不同之處在于沒有存儲裝置114。在分析的這個第一部分中，值(例如，電壓V1)都附帯有單引號(丨)，以與其中電路包括存儲裝置114的分析的第二部分區別開。在第一部分中，進入轉換器406的功率Pl'和離開轉換器406的功率P2'為P1' =I1' V/(I)P2' =I2' Y2'(2)假設是非常高效的DC/DC轉換器，進入這個轉換器的功率可以大致等于離開轉換器的功率。因此Pノ =Pノ并且I/ Y1' =I2' Y2'(3)將脈沖負載電流占空比定義為D，其中D在O到I之間，則由Rsupply耗散的功率
Psupply :Psupplノ =(1ノ ) 2R3Uppiy ； D(4)合并公式(3)和⑷產生等價的公式Psupplノ =(V/V ) 2Rsupply' D (5)這表示沒有存儲裝置114的情況下圖4的電路的總損耗功率。接下來評價包括存儲裝置114的圖4的電路。在這種情況下，假設I1和I2為恒定的，并Cstoage被充電至穩態電壓。實際的存儲電容器可以具有相關的ESR，在圖4中表示為RstOTage。如果這個ESR大，則相關的功率損耗可能壓倒存儲電容器的潛在優勢。由于存儲電容器充電和放電周期期間I2R的熱損耗，導致在ESR中有功率損耗。在占空比D期間電容器將被放電，并且在占空比I-D期間將被充電。對于占空比1-D，充電電流是I2，并且對于D的一部分持續時間，放電電流為IP-I2。一個完整的充電和放電周期期間，由于ESR導致的功率損耗Pesk為PeSE_I2 ^storage+ (Ip-I2) RstorageD(6)在給定凈電荷平衡的情況下，I-D的持續期間內來自轉換器的組合充電電流I2加上D的持續期間轉換器向負載提供的組合電流I2將等于D的持續期間的組合負載電流IP，因此I2(I-D)+I2D=IpD (7)I2 [(I-D) +Dl=IpD (7a)
I2[1-D+D]=IPD(7b)解出公式(7b)中的I2，結果為I2=Ip D(8)將公式(8)中的結果代入公式(6)，結果為Pesr-Ip D Rstorage (1_D) + (Ip-Ip D) RstorageD (9)PESE=IP2D2Rstorage (I-D) + [Ip(I-D) ]2RstorageD (9a)PESE=IP2D2Rstorage (I-D) +Ip2 (I-D) 2RstorageD (9b)
圖4的電路總損耗功率為ESR耗散的功率加上Rstoage耗散的功率，總計為Ip2D2Rstorage (I-D) +Ip2 (I-D) 2RstorageD+I22 (V2A1) 2Rsupply (9c)將公式(8)代入表達式(9c)，結果為 Ip2D2Rstorage (I-D) +Ip2 (I-D) 2RstorageD+ (IpD)2 (V2A1) 2Rsupply (9d)可以將表達式(9d)重新整理為Ip2D2Rstorage (I-D) +Ip2 (I-D) 2Rst轉D+IP2D2 (V2A1) 2Rsupply(IO)如果具有存儲裝置114的圖4的電路的功率耗散小于沒有存儲裝置114的圖4的電路的功率耗散，則公式(10)將小于公式(5)，并且將得到以下的結果Ip2D2Rstorage (I-D) +Ip2 (I-D) 2RstorageD+IP2D2 (V2A1) 2Rsupply ((I/ )2(V2' /N1' )2Rsupply D(11)為了進行公正的比較，也假設以下是成立的V2A1=V2; /V/，IP=V，并且 R supply Rsupply
(12)使用公式(12)中的等式對等式(11)中的不等式進行求解，得到下面的結果(12a)，在下面的(12b)-(12g)和(13)中進一步將其簡化Ip2D2Rstorage (I-D) +Ip2 (I-D) 2RstorageD+IP2D2 (V2A1) 2Rsupply (Ip2(V2A1)2Rsupply D(12a)DRstorage (I-D) + (I-D) 2Rstorage+D (V2A1) 2Rsupply ((V2A1)2Rsupply(12b)Rstorage [(I-D) D+(I-D)2] ( (V2A1)2RsuPPiy(I-D)(12c)Rstorage [(D-D2)+ (1-2D+D2)] ( (V2A1)2Rsupply(I-D)(12d)Rstorage [D-D2+1-2D+D2] ( (V2A1)2Rsupply(I-D)(12e)Rstorage(I-D) ( (V2A1)2Rsupply(I-D)(12f)Rstorage ^ (V2A1)2Rsupply(12g)Rstorage ^ Rsupply(V2A1)2(13)因此，當公式(13)成立時，具有存儲裝置114的圖4的電路的熱功率耗散小于沒有存儲裝置114的電路的功率耗散。換句話講，對于具有足夠小ESR的電容器來說，存儲電容器可以提高可用于脈沖LED的功率。就升壓轉換器而言是特別有利的，因為在此情況下V2ZV1大于I。在這種情況下，即使存儲電容器的ESR沒有顯著小于電源的內阻，仍然也可能偏移(V2A1)2的項。接下來討論類似的分析，針對的是USB占空比與存儲裝置114的ESR 410。同樣地，第一分析塑造沒有存儲裝置114的圖4中的電路，使用單引號來指定變量。在這種情況下，脈沖負載408進而從諸如電池或USB端口的外部電流受限電源106汲取出脈沖電流。進入轉換器406的功率Pl'和離開轉換器的功率P2'為P1' =I1' V/(14)P2' =I2' Y2'(15)假設是非常高效的DC/DC變壓器，可以假設進入這個轉換器的功率等于離開此轉換器的功率。因此P1' =Pノ，并且，I/ V =V V(16)還需要指出的是，在沒有存儲裝置114的情況下，也可以假設以下公式成立I2' =1/(17) 將脈沖負載電流占空比定義為D，其中D在O至I之間，則提供至脈沖負載的功率P/為Pp' =1/ Y2' D,(18)合并公式(17)和(18)產生Pp, =I2, V2, D(19)當使用諸如電池或USB端ロ的外部電流受限電源時，可以根據在圖4中包括存儲裝置114來評價根據本發明實施例的電路，并且還假設I1和I2為常數，并Cstora雙412被充電至穩態電壓。實際的存儲電容器將可能具有相關的ESR，在圖4中表示為Rst age410。如果這個ESR 410大，則相關的功率損耗可能壓倒存儲裝置114的潛在優勢。由于存儲電容器412的充電和放電周期期間I2R的熱損耗，導致存儲裝置114的ESR 410中有功率損耗。電容器412在占空比D的電流脈沖期間將被放電，并且在占空比I-D期間將被充電。對于占空比1-D，充電電流是I2并且對于一段持續時間D，放電電流是IP-I2。由于存儲電容器的ESR導致的功率損耗Pesk為PESR=l22Rstorage (ト D) +(Ip-I2) 2RstorageD (20)再次使用公式(8)或(24)，可以如(20a)_(20h)和(21)所示地將其寫出并進一歩簡化Pesr_I2 Rstorage (1_D) + (I2/D-I2) RstorageD(20a)PESE=I22Rstorage (1-D) + [I2 (1/D-l) ] 2RstorageD (20b)PESR=l22Rstorage (トD)+I22 (1/D-l) 2RstorageD (20c)PESE=I22Rstorage (1-D) +I22 (l/D2-2/D+l) RstorageD (20d)PESR=l22Rstorage (トD)+I22 (1/D-2+D) Rstorage (20e) PESE=I22Rstorage [ (1-D) + (1/D-2+D) ](20f)PESE=I22Rstorage[l-D+l/D-2+D](20g)PESE=I22Rstorage (1/D-l)(20h)PESE=I22Rstorage(l-D)/D(21)提供至脈沖負載的功率Pp為轉換器提供的功率減去存儲電容器的ESR耗散的功率Pp=I2V2-Pese(22)假設存儲電容器Cstmage大，則V2將基本恒定并且照這樣進行分析。這是合理的逼近，因為許多具體實施將要求為了負載的正確運行需要V2下垂最小。在給定凈電荷平衡的情況下，I-D的持續期間來自轉換器的組合充電電流I2加上D的持續期間由轉換器向負載提供的組合電流I2等于D的持續期間的組合負載電流IP，因此I2 (I-D)+I2D=IpD,或者等價地，I2=IpD (23)在上面的公式(23)中解出IP，結果為IP=I2/D(24)因為D小于1，所以這表示脈沖負載電流大于轉換器通過1/D的倍數提供的電流。這使得脈沖LED電流大于電源可直接提供的電流。合并公式(21)和(22)產生Pp=I2V2 - I22Rstorage (I-D)/D(25)因為對于所討論的電路，具有存儲裝置114的電路提供至負載的功率大于沒有存儲裝置114的電路提供至負載的功率，提供至負載408的脈沖功率Pp必須大于脈沖功率
P '
1 P *Pp^P/，或者等價地，I2V2-I22Rstorage(I-D)/D ≥I2' V D (26)為了進行公正的比較，可以假設以下公式成立V2=V 并且 I2=I2'(26a)使用公式(26a)中的等式對之前等式(26)中的不等式求解，結果如下I2V2 - I22Rstorage (I-D)/D ≥ I2V2D (26b)V2 - I2Rstorage (I-D)/D ≥ V2D(26c)V2 - V2D ≥ I2Rstorage (I-D)/D(26d)V2(I-D) ^ I2Rstorage (I-D)/D(26e)V2 ≥ I2Rst。導/D(26f)D N2Zl2 ^ Rstorage(26g)Rstorage ^ DV2/I2(26h)Rst。導≤(VI2)D(27)因此，當公式(27)成立時，有存儲裝置114的情況下可用于負載408的功率大于沒有存儲裝置114的情況下的功率。很多類型的設備可以使用如本文所述的電源管理系統。定期使用移動裝置的用戶正日益增加。現在參照圖10，示出了能夠執行根據本發明的示例實施例的操作的代表性的移動設備1000作為示例實施例。本領域的技術人員將會知道，示例設備1000僅為可以與這類裝置關聯的通用功能的代表，并且固定計算系統也類似地包括用于執行這類操作的計算電路。設備1000可以包括(例如)投影儀1020 (例如，便攜式通用串行總線投影儀、整裝微投影儀)移動電話1022、移動通信裝置、移動計算機、膝上型計算機1024、臺式計算機、電話裝置、視頻電話、會議電話、電視設備、數字視頻記錄器(DVR)、機頂盒(STB)、無線電設備、音頻/視頻播放器、游戲裝置、定位裝置、數碼照相機/攝像機和/或類似物，或者任何它們的組合。設備1000可以包括如相對于圖I、圖4、圖5、圖6、圖8和圖9示出并描述的布置100、400、500、600、800和/或900的特征。另外，設備1000能夠執行例如下面相對于圖11描述的功能。處理單元1002控制設備1000的基本功能。這些相關功能可以包括作為存儲在程序存儲器1004中的指令。在本發明的示例實施例中，與存儲器1004相關的程序模塊被存儲在非易失性電可擦除可編程只讀存儲器(EEPROM)、快閃只讀存儲器(ROM)、硬盤驅動等中，使得當移動設備掉電時信息也不會丟失。根據本發明用于執行操作的相關軟件還可以借助計算機程序產品、計算機可讀介質來提供，和/或借助數據信號發送至移動設備1000 (例如，借助一個或多個網絡如因特網和中間無線網絡用電子方式下載)。移動設備1000可以包括連接至處理/控制單元1002的硬件和軟件組件。移動設備1000可以包括一個或多個網絡接ロ 1005，用于借助移動服務供應商網絡、局域網和公共網絡如因特網和公共開關電話網絡(PSTN)的任何組合，保持有線或無線數據連接的任意組合。移動設備1000還可以包括與處理/控制單元1002連接的替代網絡/數據接ロ1006。替代數據接ロ 1006可以包括使用數據發送介質(包括有線介質和無線介質)的任何方式經由次數據路徑進行通信的能力。替代數據接ロ 1016的實例包括USB.Bluetooth(藍牙)、RFID、以太網、1002. llWi-Fi、IRDA、超寬帶、WiBree、GPS等。這些替代接ロ 1006還可能能夠借助線纜、網絡和/或對等通信鏈路進行通信。這些另外可選擇的接ロ 1006可能還能夠例如通過USB向設備1000提供功率。 處理器1002還連接到與移動設備1000相關的用戶界面硬件1008。移動終端的用戶界面1008可以包括顯示器1020，如液晶顯示(IXD)裝置。用戶界面硬件1008還可以包括傳感器，如能夠接收用戶輸入的輸入裝置。在界面1008中可以包括各種用戶界面硬件/軟件，如，鍵盤、揚聲器、麥克風、聲音命令、開關、觸摸板/屏幕、指示裝置、軌跡球、控制桿、振動發送器、燈、加速計等。這些和其他用戶界面組件連接到處理器2002，如本領域已知的。設備1000可以包括傳感器1010，該傳感器是用戶界面硬件1008的一部分或者獨立于用戶界面硬件。這類傳感器1010可能能夠測量局部狀況(例如，環境光、位置、溫度、カロ速度、方向、接近度等)而不一定需要與用戶相互作用。這種傳感器1010還可能能夠形成介質(例如，文本、靜止畫面、視頻、聲音等)。設備1000還包括脈沖負載1012，例如如上所述的順序彩色成像裝置。負載1012可以是設備1000的主要功能組件，例如，負載1012可以消耗設備1000所需功率中的絕大部分。也可以是這種情況，例如，設備1000被構造為微投影儀外圍裝置，并且負載1012包括照明裝置。功率調節組件1014向負載1012提供脈沖電流。所述電流最終源自于ー個或多個電源。這里示出的示例電源包括電池1016和外部電源接ロ 1018。外部電源接ロ 1018可以是專用端ロ，或者可以是數據接ロ 1005、1006 (例如，USB、以太網上的電源)的一部分，或接包含于其中。一般來講，功率調節組件1014可以包括以比施加至負載1012的占空比更高的占空比從ー個或多個電源1016、1018汲取出電流的電路。在一個實例中，組件1014可以被設計成使得從ー個或多個電源1016、1018汲取出的電流接近于恒定負載，例如RMS的30%的峰-峰變化或隨時間變化的電流的平均值。程序存儲器1004可包括用于執行與移動設備1000上的功能相關的功能和應用的操作系統。程序存儲器1004可包括只讀存儲器(ROM)、快閃ROM、可編程和/或可擦除ROM、隨機存取存儲器(RAM)、用戶接ロ模塊(SIM)、無線接ロ模塊(WIM)、智能卡、硬驅動、計算機程序產品和可拆除存儲裝置中的ー種或多種。存儲器1004還可包括用于對脈沖負載裝置1012提供軟件控制的一個或多個軟件驅動器1020。軟件驅動器1020可包括操作系統驅動器、中間件、硬件抽象層、協議堆棧和有助于訪問成像裝置1012和相關硬件并與之接合的其他軟件。移動設備1000的存儲器1004還可以包括專用軟件模塊，該專用軟件模塊用于執行根據本發明的示例實施例的功能。例如，程序存儲器1004可以包括模式選擇模塊1022，該模式選擇模塊能夠手動或自動改變與脈沖成像裝置1012相關的模式。例如，用戶可以借助模塊1022進行自動模式選擇，以基于由傳感器1010檢測到的環境光進入色域減小/亮度增大的模式。在其他布置方式中，基于要顯示的特定內容(例如，用黑色和白色文本/繪圖進行顯示)，用戶可以借助模塊1022手動選擇接近最大亮度的灰度模式。通過模塊1022選擇的具體模式可能導致通 過負載裝置1012消耗的功率的相應變化。在這種情況下，功率調節電路和1014可以包括用于將功耗定制成使來自一個或多個電源1016、1018的功率傳輸效率最大的設備(例如，反饋電路)。提供圖10的移動設備1000作為可應用本發明原理的計算環境的代表性實例。從本文提供的描述中，本領域的技術人員將會知道，本發明同樣地可應用于多種其他當前已知和將來的移動和陸上運輸計算環境。例如，桌面和服務器計算裝置類似地包括處理器、存儲器、用戶接口和數據通信電路。因此，本發明可應用于利用脈沖電負載的任何已知計算結構。現在參照圖11，流程圖示出了根據本發明的示例實施例的對于脈沖電負載功率傳輸的過程1100。該過程涉及設備穩態運行1102期間出現的持續過程1102。通過調節器例如包括切換模式電源的裝置如電壓升壓轉換器的連續動作和閑置狀態之間重復地驅動電負載1104。調節器從直流電源例如電池或外部電源接口接收輸入電流。在電負載的閑置狀態下，將來自調節器的輸出電流至少提供至能量存儲裝置1106。能量存儲裝置連接至負載和調節器。在電負載的活動狀態下，輸出電流從調節器和能量存儲裝置提供至電負載1108，使得輸入電流的占空比大于輸出電流的占空比。可以例如通過選擇能量存儲裝置的存儲容量來實現占空比的這種增加。給出本發明示例實施例的上述說明是出于舉例說明和描述的目的。并非意圖窮舉本發明或將本發明局限于所公開的精確形式。可以按照上述教導進行多種修改和變化。本發明的范圍旨在不受此具體說明的限制，而是由本文所附的權利要求書來確定。
權利要求
1.一種設備，所述設備包括 調節器，包括a)切換模式電源；b)功率輸入端，能夠被連接以從直流電源接收輸入電流；以及c)功率輸出端，能夠連接至電負載，所述電負載從所述調節器汲取出脈沖電流；以及 能量存儲裝置，連接至所述調節器的功率輸出端，其中所述能量存儲裝置的存儲容量被選擇，使得所述輸入電流的占空比大于所述脈沖電流的占空比。
2.根據權利要求I所述的設備，其中所述能量存儲裝置的存儲容量被選擇，使得所述直流電源的電流占空比接近恒定電流汲取。
3.根據權利要求I所述的設備，還包括反饋電路，所述反饋電路至少連接至所述功率輸入端，其中所述反饋電路根據所述直流電源的占空比滿足預定閾值的確定結果來改變所述電負載汲取出的電流。
4.根據權利要求3所述的設備，其中所述反饋電路根據所述直流電源的電流占空比落在預定閾值以下的確定結果來增加所述電負載汲取出的電流。
5.根據權利要求4所述的設備，其中所述反饋電路通過增加所述脈沖電流的占空比來増加所述電負載汲取出的電流。
6.根據權利要求4所述的設備，其中所述反饋電路通過增加所述電負載汲取出的峰值電流來増加所述電負載汲取出的電流。
7.根據權利要求3所述的設備，其中所述反饋電路根據所述直流電源的占空比落在預定閾值以下的確定結果來減小所述輸入電流。
8.根據權利要求I所述的設備，還包括保護電路，所述保護電路限制所述能量存儲裝置的最大能量存儲。
9.根據權利要求I所述設備，其中所述電負載包括用于ー個或多個脈沖發光二極管的驅動器。
10.根據權利要求I所述的設備，其中所述調節器包括DC-DC電壓升壓轉換器。
11.根據權利要求10所述的設備，其中所述能量存儲裝置包括電容器，所述電容器被選擇以具有滿足以下條件的等效串聯電阻所述等效串聯電阻小于所述電源的內阻與所述DC-DC電壓升壓轉換器的電壓增益的平方之積。
12.根據權利要求I所述的設備，其中所述直流電源包括電池和通用串行總線的任何組合。
13.根據權利要求I所述的設備，其中所述能量存儲裝置包括電容器，并且其中所述電容器被選擇以具有小于所述直流電源的內阻的等效串聯電阻。
14.根據權利要求I所述的設備，其中所述設備包括所述直流電源。
15.—種方法,包括 通過包括切換模式電源的調節器在連續的活動和閑置狀態之間重復地驅動電負載，其中所述調節器從直流電源接收輸入電流； 在所述電負載的閑置狀態下，將來自所述調節器的輸出電流至少提供至能量存儲裝置，其中所述能量存儲裝置連接至所述負載和所述調節器；以及 在所述電負載的活動狀態下，將來自所述調節器和所述能量存儲裝置的輸出電流提供至所述電負載，其中所述能量存儲裝置的存儲容量被選擇，使得所述輸入電流的占空比大于所述輸出電流的占空比。
16.根據權利要求15所述的方法，其中所述能量存儲裝置的存儲容量被選擇，使得所述輸入電流的占空比接近恒定電流汲取。
17.根據權利要求15所述的方法，還包括確定所述輸入電流的占空比滿足預定閾值，并且響應于此，改變活動狀態下的所述電負載的電流。
18.根據權利要求17所述的方法，其中所述改變活動狀態下的所述電負載的電流的步驟包括根據所述電源的電流占空比落在預定閾值以下的確定結果來增加所述電負載的電流。
19.根據權利要求18所述的方法，其中増加所述電負載的電流的步驟包括下列a)和b)的任意組合，其中a)増加所述電負載處于活動狀態的時間；b)增加活動狀態下所述電負載汲取出的峰值電流。
20.根據權利要求15所述的方法，還包括確定所述輸入電流的占空比滿足預定閾值，并且響應于此,改變所述輸入電流。
21.—種設備,包括 ー個或多個驅動電路，被構造用于根據輸出占空比，向發光二極管提供脈沖形式的開和關電流； 切換模式調節器，能夠從直流電源接收輸入電流，并且包括連接至所述ー個或多個驅動電路的功率輸出端，以提供脈沖形式的開和關電流；以及 能量存儲裝置，連接至所述調節器的所述功率輸出端，使得所述能量存儲裝置至少在所述輸出占空比的閑置狀態期間存儲能量，其中所述能量存儲裝置的存儲容量被選擇，使得所述輸入電流的占空比大于輸出占空比。
22.根據權利要求21所述的設備，其中所述能量存儲裝置的存儲容量被選擇，使得所述輸入電流的占空比接近于恒定電流汲取。
23.根據權利要求21所述的設備，還包括反饋電路，所述反饋電路被連接，以用于檢測所述輸入電流的占空比，其中所述反饋電路根據所述輸入電流的占空比滿足預定閾值的確定結果來改變所述驅動電路汲取出的電流。
24.根據權利要求23所述的設備，其中所述反饋電路連接至驅動電路，以根據所述輸入電流的占空比落在預定閾值以下的確定結果來增加所述驅動器汲取出的電流。
25.根據權利要求21所述的設備，還包括反饋電路，所述反饋電路被連接，以用于檢測所述輸入電流的占空比，其中所述反饋電路根據所述電源的電流占空比落在預定閾值以下的確定結果來減小所述輸入電流。
26.根據權利要求21所述的設備，其中所述能量存儲裝置包括電容器，并且其中所述電容器被選擇以具有小于所述直流電源的內阻的等效串聯電阻。
27.根據權利要求21所述的設備，其中所述調節器包括DC-DC電壓升壓轉換器，并且其中所述能量存儲裝置包括電容器，所述電容器被選擇以具有滿足以下條件的等效串聯電阻所述等效串聯電阻小于所述電源的內阻與所述DC-DC電壓升壓轉換器的電壓增益的平方之積。
28.根據權利要求21所述的設備，其中所述設備包括用于投影圖像的投影儀，所述投影儀包括連接至所述驅動電路的ー個或多個發光二極管。
全文摘要
向負載提供脈沖電流的步驟包括通過包括切換模式電源的調節器在連續活動和閑置狀態之間重復地驅動電負載。在電負載的閑置狀態下，調節器從直流電源接收輸入電流并且至少向能量存儲裝置提供輸出電流。能量存儲裝置連接至負載和調節器。在電負載的活動狀態下，輸出電流從調節器和能量存儲裝置提供至電負載。能量存儲裝置的存儲容量被選擇，使得輸入電流的占空比大于輸出電流的占空比。
文檔編號G06F1/26GK102695997SQ201080060715
公開日2012年9月26日 申請日期2010年12月21日 優先權日2010年1月5日
發明者羅納德·D·葉斯梅 申請人:3M創新有限公司