[发明专利]开关电源转换器以及用于控制其的方法和封装集成电路

说明书

本发明公开了开关电源转换器以及用于控制其的方法和封装集成电路。示例方法包括：以开关频率切换该转换器的初级开关，该转换器具有用作具有截止频率的低通滤波器的反馈电路，并且该开关频率的每个周期包括放电模式和在通过变压器的初级绕组的峰值电流处结束的充电模式；在所述切换期间生成具有形状和抖动频率的抖动信号；以及在通过该初级绕组的电流的多个相应峰值电流值处结束多个连续充电模式，该多个峰值电流值限定平均值，并且其中高于该平均值的峰值电流值限定形状为该抖动信号的包络，并且低于该平均值的峰值电流值限定形状为被反转的该抖动信号的包络。

技术领域

本专利申请涉及开关电源转换器的技术领域，且具体地涉及布置用于反激操作的开关电源转换器。

背景技术

开关模式电源可用于通过经由储能元件(诸如变压器)切换电流而从交流(AC)电压产生直流(DC)电压。控制开关的占空比(和/或频率)以将输出调节到期望电平(例如，输出电压或输出电流)。两种常用类型的隔离开关模式电源是正向模式转换器和反激模式转换器。

反激转换器基于被布置用于反激操作的变压器。当电流通过初级绕组切换时，变压器中的初级电流增加，从而将能量储存在变压器内。当初级开关打开时，在次级绕组上感应出对整流器正向偏置的电压。次级绕组将电流供应到负载中。控制器改变与初级绕组串联的初级开关的导通时间和断开时间，以将输出电压调节到期望的电平。

准谐振(QR)反激转换器是可变开关频率转换器，该可变开关频率转换器检测变压器去磁和初级开关两端的电压的随后谐振“谷”以确定何时开始下一个开关周期。因此，该操作是非连续导电操作模式，附加益处在于初级开关的接通与谷同步，这可降低接通转变期间初级开关的功率耗散。QR反激转换器可用于离线AC-DC消费者应用，因为它们提供了成本有效的隔离转换，其中初级开关的接通电压降低。但是，为了保持转换器的良好性能，设计效率时需要权衡，包括：输出纹波噪声；稳定；以及电磁干扰(EMI)。

发明内容

一个示例实施方案是一种操作反激转换器的方法，包括：以开关频率切换反激转换器的初级开关，反激转换器具有用作具有截止频率的低通滤波器的反馈电路，并且开关频率的每个周期包括在通过变压器的初级绕组的峰值电流处结束的充电模式和放电模式；在所述切换期间生成具有形状和抖动频率的抖动信号；以及在通过初级绕组的电流的相应多个峰值电流值处结束多个连续充电模式，多个峰值电流值限定平均值，并且其中高于平均值的峰值电流值限定形状为抖动信号的包络，并且低于平均值的峰值电流值限定形状为被反转的抖动信号的包络。

在示例方法中，结束多个连续充电模式还可包括：感测通过初级绕组的电流以产生感测电流信号；生成脉冲信号，所述脉冲信号具有高于所述截止频率的脉冲频率；当脉冲信号生效时，将抖动信号添加到感测电流信号以产生抖动电流信号；当脉冲信号生效时，当抖动电流信号满足电流设定值信号时结束至少一些充电模式；当脉冲信号失效时，将抖动信号添加到电流设定值信号以产生抖动设定值信号；以及当脉冲信号失效时，当感测电流信号满足抖动设定值信号时，结束至少一些充电模式。在一些情况下，脉冲频率是开关频率的一半。

在示例方法中，结束每个充电模式还可包括：感测通过初级绕组的电流以产生感测电流信号；生成具有正峰值和负峰值的脉冲信号，所述脉冲信号具有高于所述反馈电路的截止频率的脉冲频率；用抖动信号对脉冲信号进行幅度调制以产生修改后的抖动信号；将修改后的抖动信号添加到感测电流信号以产生抖动电流信号；以及当抖动电流信号满足电流设定值信号时，结束每个充电模式。在一些情况下，脉冲频率是开关频率的一半。

在示例方法中，结束每个充电模式还可包括：感测通过初级绕组的电流以产生感测电流信号；生成具有正峰值和负峰值的脉冲信号，所述脉冲信号具有高于所述反馈电路的截止频率的脉冲频率；用抖动信号对脉冲信号进行幅度调制以产生修改后的抖动信号；将修改后的抖动信号添加到电流设定值信号以产生抖动设定值信号；以及当感测电流信号满足抖动设定值信号时，结束每个充电模式。在一些情况下，脉冲频率是开关频率的一半。