[发明专利]准谐振开关转换器的开关频率的控制设备和相关控制方法

说明书

技术领域

本公开涉及用于控制准谐振开关转换器的开关频率的控制设备和相关控制方法。

背景技术

开关模式电源受电磁干扰(EMI)影响。在由包括在电源中的开关转换器调制电压和电流时生成EMI噪声，并且该电噪声可以转移至ac电源线。

EMI噪声通过传导影响一些电子系统的操作；此外，在电源线上EMI引入的噪声可以从电源线辐射或泄漏并且影响其他电子设备。传导和辐射的电噪声可以不利地影响或干扰电子设备的操作。

为了处理EMI相关的问题，存在限定可以由各种类型电子设备(并且尤其是电源)产生的EMI的最大量的规范。因此，在电源设计中的重要步骤是保持EMI发射位于由适用的规范指定的限制内。

在电源中，可以通过添加输入滤波器和制止电流和/或电压开关波形的边缘来控制EMI。执行这些任务所需的额外部件可能不期望地增加电源的尺寸和重量。此外，它们经常使得设计过程复杂并且增加生成成本：噪声滤波部件增加成本并且经常在发现EMI超出合规限制时在最终设计过程期间在试错基础上被添加。

频率调制(有时或称为跳动、或抖动)是可以促进开关模式电源符合EMI发射规范的技术。事实上，一方面开关转换器的发射集中于开关频率及其较高阶谐波处。另一方面，EMI规范构思了在任何给定谐波处的峰值能量而非总的发射能量的限制。通过调制开关频率，执行许多边带并且发射频谱围绕这些频带散射：这降低了谐波的峰值幅度，并且使得它们更易于保持在EMI发射限制之下。

通常，该技术应用至其中开关转换器的操作频率由振荡器确定的电源。根据给定的时间分布改变振荡器频率将调制开关转换器的操作频率并在其EMI发射上执行上述的扩频动作。这在专利文献以及科学文献中广泛使用。

存在其他类型的开关转换器，其中开关频率并非由振荡器确定。这些转换器的示例是旧式振铃扼流圈转换器(RCC)和电流转变模式(TM)升压功率因子校正(PFC)预调节器和准谐振(QR)回扫转换器。在这些示例中，电源开关的接通被同步至其磁存储设备(电感器或变压器)的退磁而非由振荡器提供的时钟信号。因此，它们的开关频率依赖于输入电压、输出负载和与磁设备相关联的电感。

开关频率对输入电压的依赖性为这些转换器提供了自然的、为线路频率的两倍的开关频率调制。

这在TM升压PFC预调节器中尤其明显，该预调节器根据整流的线路电压直接操作，从而使得它们的输入电压在线路半循环中从零值到峰值并且继而再次至零值期间全程改变。

在QR回扫转换器中，如在电源线上操作的大多数非功率因子校正转换器中那样，前端级由具有下游电容器滤波器的全波整流器桥构成，其提供了来自ac线路的未经调节的dc总线。滤波器电容器通常足够大以具有在线路频率两倍处的、叠加在dc电平上的相对低的纹波。该纹波使用基于其幅度的深度来在线路频率两倍处的调制开关频率。

在线路频率两倍处的该自然调制提供在EMI降低方面的实际益处，对于使用平均(AV)检测方法尤其如此。可惜之处在于，该效果强烈依赖于输入电压和输出功率，而输入电压和输出功率影响在线路半循环中的频率偏离和中心频率。普遍趋势是，自然频率调制倾向于随着输入电压增加和/或输出负载减少而降低。附加地，该低频调制对于准峰值(QP)检测方法而言并非非常有效。

在该类型转换器中，频率调制的EMI减少可以通过在低频自然调制上叠加较高频率的受迫调制来改进，这对于QP检测也提供了显著的益处。

发明内容

本公开的一个实施例在于提供与已知的准谐振开关转换器不同的准谐振开关转换器的开关频率的控制设备。

本公开的一个实施例是用于控制准谐振开关功率转换器的控制设备，该转换器被配置成将输入信号为转换DC输出信号。功率转换器包括：功率开关，连接至所述输入信号并且适于调节所述DC输出信号；以及磁存储元件。该控制设备配置成根据所述磁存储元件的退磁来确定功率开关的开关频率。该控制设备由源自反馈电路的反馈信号供电，该反馈电路耦合至功率转换器的输出信号。该控制设备实现通过控制控制变量来调节DC输出信号的控制回路，并且包括调制器，该调制器配置成根据至少一个调制信号调制所述控制变量，该至少一个调制信号具有高于控制回路的带宽的频率。

附图说明

通过在所附附图中的以非限制性示例的方式示出的本公开的一些实施例的下面的详细描述，本公开的特征和优势将变得显然，在附图中：

图1示出了电流模式受控的准谐振(QR)回扫转换器的原理示意图；

图2是图1中的转换器中的起作用的一些信号的时间图；