专利名称：开关模式电源的有源阻尼控制的制作方法
技术领域：
以下所述的本发明的实施方式通常涉及开关模式电源和开关调节器，特别是涉及用于抑制由寄生元件导致的电路噪声的方法及装置。
背景技术：
由于效率高，开关模式电源(SMPS)广泛应用于功率电子电路中，例如CPU、DRAM和ASIC中。与线性调节器中所用的功率器件不同，SMPS中的功率器件用作接通(ON)或断开(OFF)开关部件。因此，可使传导功率损耗(conduction power loss)最小化。但是，由于如下原因中的至少其中之一，这些功率器件的开关动作通常将导致有害的高频振荡a.电路板布图及功率器件封装中的寄生电感；b.功率开关器件中同有的寄生电容；以及c.电容器中的串联电阻或电感。
SMPS通常包括至少两个开关器件，其中有源控制第一器件以调节输出电压。第一器件通常称为“主开关”。第二器件通常称为“整流器”，其可以无源或有源控制。通常观测到的一个高频振荡位于任一上述功率器件的开关节点处。由于此振荡频率比正常开关频率高得多，正常设置的感应器和电容器的滤波网络不能有效抑制该振铃(ringing)。因而，在输出中会出现高频波纹(ripple)，导致可能发生电磁干扰(EMI)。在现有技术中，通常采用无源RC“缓冲电路”(“snubber”)来抑制所述振铃问题。尽管有些效果，但RC缓冲电路明显增加了功率损耗。
由于效率高，SMPS广泛应用于ASIC、DRAM及其它电子器件中。SMPS拓扑(topology)的选择需要考虑输入电压与输出电压的关系。一个实例是便携装置，例如数码相机，其使用单节锂离子电池为3.3V轨(rail)供电，在充电之后电池电压约为4.2V，而在数码相机停止工作之前下降到约2.7V。尽管其大小和重量有限，在整个运行过程中也需要适当的效率，以使电池的使用寿命最大化。这种应用要求在输入电压大于、小于或等于输出电压的情况下SMPS均可以高效且自动地运行。
如果输入电压保持大于输出电压，则仅可使用“降压”(“buck”)变换器。相反，如果输入电压总是保持小于输出电压，则仅可使用“升压”(“boost”)变换器。公知的“降压—升压”(“buck-boost”)变换器可在输入电压大于、小于或等于输出电压的情况下自动运行，但不能在较宽范围的输入电压内保持高效率。只有当输入电压接近输出电压时，降压—升压变换器才具有适当的效率，但是当输入电压大于输出电压时，降压—升压变换器的效率比降压变换器小得多，而当输入电压小于输出电压时，降压—升压变换器的效率又比升压变换器小得多。
发明内容
为解决上述问题，本发明提出一种开关模式电源，其使用有源控制阻尼器件，用于抑制由寄生元件产生的电路噪声及振铃，该开关模式电源包括第一和第二输入电压端口，用于将输入电压连接至该开关模式电源；第一和第二输出电压端口，用于将负载连接至该开关模式电源的已调节输出电压，其中在该第一与第二输出电压端口之间连接一输出电容器；输出电感器，其中该输出电感器的第二端连接至该第一输出电压端口；开关SW，其第一端连接至该第一输入电压端口，第二端连接至该输出电感器的第一端；整流器，其第一端连接至该开关SW的第二端，第二端连接至该第二输入电压端口及第二输出电压端口；以及可控电阻器，连接在该开关SW的第一端与第二端之间或该整流器的第一端与第二端之间，其中该可控电阻器被控制如下当该开关SW接通时，该可控电阻器的电阻值大(开路)；以及当该开关SW断开时，该可控电阻器改变以使振铃的振幅和设置时间最小化。
其中，通过监测该开关SW的第二端的波形、通过测量该输出电感器的电流、或通过对该可控电阻器的值预先编程，控制该可控电阻器，以在正常工作过程中使阻尼效应最大化并使额外功率损耗最小化。
其中，该可控电阻器在振铃开始时电阻值较小以使阻尼效应最大化，而在接近振铃结束时电阻值较大以使额外功率损耗最小化，以及其中在该可控电阻器与该开关并联时，该开关SW被驱动到线性区中以抑制振铃。
其中，对于高输出电流或低输出电压应用，低传导降可控功率半导体器件(同步整流器)作为该整流器。
其中，该同步整流器用作常规同步开关和有源阻尼电阻器。
其中，由同步开关SS替代该整流器和并联连接至该整流器的可控电阻器。
其中，在轻负载下，开关SW和同步开关SS被控制如下开关SW接通，同步开关SS断开，以增加该输出电感器的电流；开关SW断开，同步开关SS接通，以减小该输出电感器的电流；以及在该输出电感器的电流为0或为负值之后，同步开关SS从接通状态变换为线性状态，以提供高于正常接通状态的电阻但低于断开电阻的电阻。
其中，该可控电阻器被预设或调整为在振铃的开始时电阻较低而在振铃结束时电阻较高，以抑制振铃。
其中，在轻负载下，开关SW和同步开关SS被控制如下开关SW接通，同步开关SS断开，以增加该输出电感器的电流；开关SW断开，同步开关SS接通，以减小该输出电感器的电流；以及在该输出电感器的电流为0或为负值之后，同步开关SS断开而开关SW从断开状态变换为线性状态，以提供高于正常接通状态的电阻但低于断开电阻的电阻。
其中，由电流源Id替代该可控电阻器，以及其中该电流源Id被控制如下当开关SW接通时，Id为0；以及当开关SW断开时，该电流源Id改变，以使振铃的振幅和设置时间最小化。
其中，对于高输出电流或低输出电压应用，同步整流器作为该整流器。
其中，通过监测该开关SW的第二端的波形、通过测量该输出电感器的电流、或通过对该电流源Id的值预先编程，控制该电流源Id，以在正常工作过程中使阻尼效应最大化并使额外功率损耗最小化，以及其中在该电流源Id与该开关SW并联时，该开关SW被驱动到线性区中而作为抑制振铃的有源阻尼器件。
其中，在轻负载下，开关SW和同步开关SS被控制如下开关SW接通，同步开关SS断开，以增加该输出电感器的电流；开关SW断开，同步开关SS接通，以减小该输出电感器的电流；以及在该输出电感器的电流为0或为负值之后，同步开关SS从接通级变换为线性级，以使低于正常接通级的电流但高于断开电流的电流通过。
其中，在轻负载下，开关SW和同步开关SS被控制如下开关SW接通，同步开关SS断开，以增加该输出电感器的电流；开关SW断开，同步开关SS接通，以减小该输出电感器的电流；以及在该输出电感器的电流为0或为负值之后，同步开关SS断开而开关SW从断开级变换为线性级，以使低于正常接通级的电流但高于断开电流的电流通过。
其中，该第二输出电压端口接地。
本发明还提出一种开关调节器，其使用有源控制阻尼器件，用于抑制电路噪声及寄生振铃，该开关调节器包括第一和第二输入电压端口，用于将输入电压连接至该开关调节器，其中在该第一输入电压端口与第二输入电压端口之间连接一输入电容器；第一和第二输出电压端口，用于将负载连接至该开关调节器的已调节输出电压，其中在该第一与第二输出电压端口之间连接输出电容器；输出电感器，其中该输出电感器的第二端连接至该第一输出电压端口；第一三态功率器件，其第一端连接至该第一输入电压端口，第二端连接至该输出电感器的第一端，其中该第一三态功率器件能够用作开关器件和有源阻尼部件；第二三态功率器件，其第一端连接至该第一三态功率器件的第二端，第二端连接至该第二输入电压端口及第二输出电压端口，其中该第二三态功率器件能够用作开关器件和有源阻尼部件；以及控制电路，该控制电路有源控制该第一三态功率器件的工作状态以基于输出电压反馈调整该输出电压，以及检测包含导致寄生振铃的状态的电路工作状态，驱动所述功率器件进入其线性区以便有源地阻尼振铃，以及其中所述功率器件中的至少一个设计为工作于接通、断开和线性区；以及该第一和第二功率器件轮流改变工作状态，以驱动输出电感器。
其中，该输出电压端口用作输入电压端口，该输入电压端口用作输出电压端口。
其中，该第二三态功率器件与该输出电感器交换位置。
本发明还提出一种开关模式电源，其使用有源控制阻尼器件，用于抑制电路噪声及寄生振铃，该开关模式电源包括第一和第二输入电压端口，用于将输入电压连接至该开关模式电源，其中在该第一输入电压端口与第二输入电压端口之间连接一输入电容器；第一和第二输出电压端口，用于将负载连接至该开关模式电源的已调节输出电压，其中在该第一与第二输出电压端口之间连接一输出电容器；第一三态功率器件及第一电感器，串联连接于该第一和第二输入电压端口之间；第二三态功率器件及第二电感器，串联连接于该第一和第二输出电压端口之间；桥接电容器，其耦合于该第一三态功率器件与该第一电感器的连接点和该第二三态功率器件与该第二电感器的连接点之间；以及控制电路，该控制电路有源控制该第一三态功率器件的工作状态以基于输出电压反馈调整该输出电压，以及检测包含导致寄生振铃的状态的电路工作状态，驱动所述功率器件进入其线性区以便有源地阻尼振铃。
其中，每个功率器件能够用作开关器件和有源阻尼部件所述功率器件中的至少一个设计为工作于接通、断开和线性区；以及所述功率器件轮流改变电路工作状态。
图1A、1B和1C示出升压电路及与该电路相关联的两个常见的振铃的示意图。
图2示出抑制某些寄生振铃的现有技术的RC缓冲方案(snubbingscheme)。
图3示出寄生振铃的等效电路，其为包括Lr和Cr的二次系统。
图4示出按照本发明的实施例在常规(regular)降压电路中使用有源阻尼电阻器抑制振铃的方案。
图5示出按照本发明另一实施例的简化同步降压电路的示意图。
图6A-6C示出在同步降压电路中本发明的实施例的工作级(stage)。
图7A-7C示出在同步降压电路中本发明的实施例的不同工作级。
图8示出按照本发明的又一实施例在常规降压电路中使用有源阻尼电流源抑制振铃的方案。
图9示出按照本发明又一实施例的简化同步降压电路的示意图。
图10A-10C示出在同步降压电路中的有源阻尼方案的实施例的工作级。
图11A-11C示出在同步降压电路中的有源阻尼方案的实施例的不同工作级。
图12示出按本发明的另一实施例形成的降压(step down)变换器的框图。
图13A至13E示出应用本发明的方案至不同拓扑的实例。
图14示出基于本发明的实施例的通用电路(generalized circuit)。
图15示出现有技术的栅电压(gate voltage)和本发明的实施例公开的可控栅电压及其对开关输出的作用。
具体实施例方式
这里公开的实施例使用有源可控阻尼器件，例如可控电阻器、电流源和三态功率器件，以获得适当的阻尼并使功率损耗最小化。
将说明本发明的多种实施例。以下说明提供完全理解并可实施所述实施例的具体细节。但是，本领域的技术人员将理解在没有许多所述细节的情况下，也可实施本发明。此外，某些公知结构或功能可能不作详细说明，以避免多余的描述使得各实施例的相关说明小清楚。
以下所做的说明中的术语应该以其合理的最宽的方式解释，即使其与本发明的某具体实施例的详细说明相关联使用。下文可能进一步强调某些术语；但是，任何应该以任何限制的方式解释的术语将在本具体实施方式
部分明显且具体地限定。
这里提出的本发明的实施例的说明及其应用不应该认为是对本发明的范围的限定。本领域的普通技术人员理解可以改变及修改所述实施例，并可在实施中使用此处公开的实施例的各种部件的替代物或等价物。所述公开的实施例的改变和修改可在不偏离本发明的范围和精神的情况下做出。
在以下说明中，提出一些具体细节，以提供对本发明的实施例的完全理解。具体地，在整个说明中一直使用降压电路。但是，本领域的技术人员将认识到，本发明可在没有一个或更多具体细节的情况下，或在不同电路拓扑中实施，所述不同的电路拓扑包括但不限于升压、回扫(flyback)、SPEIC、Zeta、正向(forward)、半桥、全桥、推挽电路等。在其它情况下，未示出或详细说明公知的实施或操作，以免使本发明的各实施例的其它方面不清楚。
图1A示出简化的现有技术的降压电路及两个通常观测到的寄生振铃。当该降压电路中的主(顶部)开关SW1接通(ON)时，由SW1、整流器D和输入电容(input cap)CIN形成的回路区域的等效寄生电感与跨过整流器D的等效寄生电容谐振。此振铃可引起开关节点N产生较大的过冲(overshoot)VIN，导致高输出开关尖脉冲(switching spike)以及可能击穿整流器D。所述振铃的频率非常高并可在输出端显示为开关尖脉冲。图1B的波形示出该现象。所述振铃称为情况1的振铃。
如图1C所示，在电感器的电流“不连续”之后，紧接在轻负载的情况后立即发生第二寄生振铃，称为情况2的振铃。在这种情况下，输出滤波电感器L与跨过整流器D的寄生电容谐振。图2示出现有技术的抑制这些寄生振铃的RC缓冲方案。
图3示出寄生振铃的等效电路，其为包括Lr和Cr的二次系统。Lr在情况1中为由SW1、D和CIN形成的回路的总漏电感，在情况2中为输出电感L。Cr为跨过D的等效寄生电容。为了阻尼跨过Cr的振荡，最好具有与D(或Cr)并联的RC缓冲网路。RD通常选为不大于 CD用于阻挡直流电流进入RD，以降低传导损耗。
根据经验，CD选为至少比Cr大3倍，从而使RD可有效地阻尼该振铃。更大的Cror更小的RD将使阻尼更有效，但也将增加功率损耗。由于节点N在切换，CD在每个循环放电和充电，导致不必要的功率损耗。并且，由于在两种情况下等效寄生电感Lr不同，因此难以优化RD的工作范围.
图4示出按照本发明的实施例在常规降压电路中使用有源阻尼电阻器抑制振铃的方案。RD与主开关SW1或整流器D并联设置。RD被控制如下a.当主开关SW1接通(ON)时，RD无穷大；以及b.当整流器D断开(OFF)时，RD改变以使情况1和/或情况2的振铃的振幅和设置时间(settling time)最小化。
可通过监测开关节点N的波形，或通过测量电感器L的电流，或通过对RD值预先编程来控制RD，以在正常工作过程中使阻尼效应最大化并使额外功率损耗最小化。理想地，RD在振铃开始时较小以使阻尼效应最大化，而在接近振铃结束时较大以使额外功率损耗最小化。在RD与主开关SW1并联的情况下，可驱动主开关SW1进入线性区，以作为抑制情况2的振铃的有源阻尼器件。
对高输出电流或低输出电压应用而言，优选使用低传导降可控功率半导体器件(low conduction drop controllable power semiconductor device)(在本技术领域内称为同步整流器)替代“常规”整流器。在公开的实施例中，同步整流器可同时用作常规同步开关和有源阻尼电阻器。
图5示出按照本发明另一实施例的同步降压电路的示意图。在本应用中，如前所述，主开关SW1也可用作有源阻尼电阻器。
注意每个功率半导体器件有三个工作区(或模式)接通(ON)、断开(OFF)和线性。在接通阶段，功率半导体器件具有最小阻抗和最小传导功率损耗。在断开阶段，功率器件不传导电流。在线性阶段，功率器件的电阻至少为接通阶段的10倍。
图6A-6C示出在轻负载的情况下三个工作级的同步降压电路的实施例，以抑制情况2的振铃a.主开关SW1接通，同步开关SW2断开。电感器L的电流增加。
b.主开关SW1断开，同步开关SW2接通。电感器L的电流减小。
c.在电感器L的电流为0或为负值之后，SW2从接通状态变换为线性状态，从而提供比正常接通状态的电阻高得多但低于断开电阻的电阻。可预设或调整(modulate)该电阻以抑制振铃。在一个实施例中，在情况2的振铃的开始时线性电阻较低而在振铃结束时电阻较高。
图7A-7C示出在轻负载的情况下具有三个工作级的同步降压电路的另一实施例，以抑制情况2的振铃a.主开关SW1接通，同步开关SW2断开。电感器L的电流增加。
b.主开关SW1断开，同步开关SW2接通。电感器L的电流减小。
c.在电感器L的电流为0或为负值之后，SW2断开而SW1从断开状态变换为线性状态，从而提供比正常接通状态的电阻高得多但低于断开电阻的电阻。可预设或调整该电阻以抑制振铃。在一个实施例中，在情况2的振铃的开始时线性电阻较低而在振铃结束时电阻较高。
图8示出按照本发明的又一实施例在常规降压电路中使用有源阻尼电流源抑制振铃的方案。电流源Id可与开关SW1或整流器D并联设置。Id被控制如下a.当主开关SW1接通时，Id为0；以及b.当D断开时，Id改变以使情况1和/或情况2的振铃的振幅和设置时间最小化。
可通过监测开关节点N的波形，或通过测量电感器L的电流，或通过对Id值预先编程来控制Id，以在正常工作过程中使阻尼效应最大化并使额外功率损耗最小化。Id通常在振铃开始时较小以使阻尼效应最大化，而在接近振铃结束时较大以使额外功率损耗最小化。在Id与主开关SW1并联的情况下，可驱动主开关SW1进入线性区，以作为抑制情况2的振铃的有源阻尼器件。
对高输出电流或低输出电压应用而言，优选使用同步整流器替代常规整流器。如上所述，同步整流器可同时用作常规同步开关和有源阻尼电流源。
图9示出简化的同步降压电路的示意图。在本应用中，如前所述，主开关SW1也可用作有源阻尼电流源。
图10A-10C示出在轻负载的情况下具有三个工作级的同步降压电路中的有源阻尼方案的实施例，以抑制情况2的振铃a.主开关SW1接通，同步开关SW2断开。电感器L的电流增加。
b.主开关SW1断开，同步开关SW2接通。电感器L的电流减小。
c.在电感器L的电流为0或为负值之后，SW2从接通级变换为线性级，从而可使比正常接通状态的电流低得多但高于断开电流的电流通过。可预设或调整该电流源的水平(level)以抑制振铃。优选地，在情况2的振铃的开始时电流水平较高而在振铃结束时电流水平较低。
图11A-11C示出在轻负载的情况下具有三个工作级的同步降压电路中的有源阻尼方案的另一实施例，以抑制情况2的振铃a.主开关SW1接通，同步开关SW2断开。电感器L的电流增加。
b.主开关SW1断开，同步开关SW2接通。电感器L的电流减小。
c.在电感器L的电流为0或为负值之后，SW2断开而SW1从断开级变换为线性级，从而提供比正常接通状态的电流低得多但高于断开电流的电流。可预设或调整该电流源的水平以抑制该振铃。优选地，在情况2的振铃的开始时电流水平较高而在振铃结束时电流水平较低。
图12示出按照本发明的实施例形成的降压变换器的框图。功率器件P1和P2均可作为开关器件和有源阻尼部件，并且所述器件的至少其中之一可工作于三个区(1)接通，(2)断开和(3)线性区。P1和P2轮流改变电路的工作状态以驱动电感器。注意P1和P2不同时接通。
控制电路控制P1的工作状态，以基于P1的输出电压反馈调整输出电压。该控制电路还检测电路工作状态，具体说来，导致寄生振铃的那些状态，以驱动P1或P2进入线性区，从而有源阻尼该振铃。因此，所提出的电路可以较低的功率损耗获得最低的可能噪声级(level)。图15示出用于阻尼振铃的栅电压控制及其对开关输出的作用的实例。
图13A至13E示出应用本发明的方案至不同拓扑的实例。
图14示出基于本发明的方案的通用电路。概言之，该电路包括功率级和控制器件，该功率级具有两个三态功率半导体器件(至少一个器件工作在三态)、至少一个电感器、一个输入电容器和一个输出电容器。控制器件从该功率级接收反馈，并产生控制信号以驱动至少一个功率半导体器件，从而调整输出电压并使电路噪声和功率损耗最小化。
结论除非上下文清楚要求，否则在整个说明书及权利要求书中，词语“包含”、“包括”之类不能解释为与排他或穷举含义相对的包含的含义；也就是说，应该解释为“包含，但不限于”的含义。这里所用的术语“连接”、“耦合”或其任何变化，意思是两个或更多元件之间的直接或间接的任何连接或耦合；元件之间的连接的耦合可为物理的、逻辑的或其组合。
此外，词语“这里”、“上述”、“以下”及任何含有类似意义的词语，当用于本中请时，应该指本申请整体而不是本申请的任何特殊部分。在上下文允许的情况下，上述说明书中使用单数或复数的词语也可以分别包括复数或单数。指一列表两个或更多项目的词语“或”覆盖所有以下词语解释列表中的任何项目，列表中的所有项目，以及列表中的项目的任何组合。
本发明的实施例的上述详细说明不应该理解为排他性，或将本发明限制为上述严格形式。上述本发明的具体实施方式
及实施例的目的是例示，本领域的技术人员将会理解，在本发明的范围内，各种等效修改是可能的。
这里提供的本发明的方案可用于其它系统，并不一定是上述系统。上述各实施例的元件和动作可组合以提供其它实施例。
可根据上述具体实施方式
改变本发明。尽管以上说明描述了本发明的某些实施例，并描述了预期的最佳方式，无论以上说明在文字上看起来多么具体，本发明可以许多方式实施。上述补偿系统的细节可在其实施细节上做相当的改变，当仍包含在这里公开的本发明内。
如上所述，在说明本发明的某些特征或方案时所用的具体术语不应该认为意指该术语在此处被再定义为对与该术语相关联的本发明的任何具体特征或方案的限制。通常，在以下权利要求中所用的术语不应该解释为将本发明限制为说明书中所公开的具体实施例，除非上述具体实施方式
部分对此术语做了清楚的限定。因而，本发明的实际范围不仅包含所公开的实施例，而且包含依据权利要求书的实施本发明的所有等同方式。
尽管以下以某些权利要求的方式表示本发明的某些方案，本发明人以任何数目的权利要求的形式构思本发明的各种方案。因而，本发明人保留在提出本申请之后增加附加的权利要求的权利，以这种附加权利要求的形式保护本发明的其它方案。
权利要求
1.一种开关模式电源，其使用有源控制阻尼器件，用于抑制由寄生元件产生的电路噪声及振铃，该开关模式电源包括第一和第二输入电压端口，用于将输入电压连接至该开关模式电源；第一和第二输出电压端口，用于将负载连接至该开关模式电源的已调节输出电压，其中在该第一与第二输出电压端口之间连接一输出电容器；输出电感器，其中该输出电感器的第二端连接至该第一输出电压端口；开关SW，其第一端连接至该第一输入电压端口，第二端连接至该输出电感器的第一端；整流器，其第一端连接至该开关SW的第二端，第二端连接至该第二输入电压端口及第二输出电压端口；以及可控电阻器，连接在该开关SW的第一端与第二端之间或该整流器的第一端与第二端之间，其中该可控电阻器被控制如下当该开关SW接通时，该可控电阻器的电阻值大(开路)；以及当该开关SW断开时，该可控电阻器改变以使振铃的振幅和设置时间最小化。
2.按照权利要求1所述的开关模式电源，其中通过监测该开关SW的第二端的波形、通过测量该输出电感器的电流、或通过对该可控电阻器的值预先编程，控制该可控电阻器，以在正常工作过程中使阻尼效应最大化并使额外功率损耗最小化。
3.按照权利要求2所述的开关模式电源，其中该可控电阻器在振铃开始时电阻值较小以使阻尼效应最大化，而在接近振铃结束时电阻值较大以使额外功率损耗最小化，以及其中在该可控电阻器与该开关并联时，该开关SW被驱动到线性区中以抑制振铃。
4.按照权利要求1所述的开关模式电源，其中对于高输出电流或低输出电压应用，低传导降可控功率半导体器件(同步整流器)作为该整流器。
5.按照权利要求4所述的开关模式电源，其中该同步整流器用作常规同步开关和有源阻尼电阻器。
6.按照权利要求1所述的开关模式电源，其中由同步开关SS替代该整流器和并联连接至该整流器的可控电阻器。
7.按照权利要求6所述的开关模式电源，其中在轻负载下，开关SW和同步开关SS被控制如下开关SW接通，同步开关SS断开，以增加该输出电感器的电流；开关SW断开，同步开关SS接通，以减小该输出电感器的电流；以及在该输出电感器的电流为0或为负值之后，同步开关SS从接通状态变换为线性状态，以提供高于正常接通状态的电阻但低于断开电阻的电阻。
8.按照权利要求7所述的开关模式电源，其中该可控电阻器被预设或调整为在振铃的开始时电阻较低而在振铃结束时电阻较高，以抑制振铃。
9.按照权利要求1所述的开关模式电源，其中在轻负载下，开关SW和同步开关SS被控制如下开关SW接通，同步开关SS断开，以增加该输出电感器的电流；开关SW断开，同步开关SS接通，以减小该输出电感器的电流；以及在该输出电感器的电流为0或为负值之后，同步开关SS断开而开关SW从断开状态变换为线性状态，以提供高于正常接通状态的电阻但低于断开电阻的电阻。
10.按照权利要求1所述的开关模式电源，其中由电流源Id替代该可控电阻器，以及其中该电流源Id被控制如下当开关SW接通时，Id为0；以及当开关SW断开时，该电流源Id改变，以使振铃的振幅和设置时间最小化。
11.按照权利要求10所述的开关模式电源，其中对于高输出电流或低输出电压应用，同步整流器作为该整流器。
12.按照权利要求10所述的开关模式电源，其中通过监测该开关SW的第二端的波形、通过测量该输出电感器的电流、或通过对该电流源Id的值预先编程，控制该电流源Id，以在正常工作过程中使阻尼效应最大化并使额外功率损耗最小化，以及其中在该电流源Id与该开关SW并联时，该开关SW被驱动到线性区中而作为抑制振铃的有源阻尼器件。
13.按照权利要求10所述的开关模式电源，其中在轻负载下，开关SW和同步开关SS被控制如下开关SW接通，同步开关SS断开，以增加该输出电感器的电流；开关SW断开，同步开关SS接通，以减小该输出电感器的电流；以及在该输出电感器的电流为0或为负值之后，同步开关SS从接通级变换为线性级，以使低于正常接通级的电流但高于断开电流的电流通过。
14.按照权利要求10所述的开关模式电源，其中在轻负载下，开关SW和同步开关SS被控制如下开关SW接通，同步开关SS断开，以增加该输出电感器的电流；开关SW断开，同步开关SS接通，以减小该输出电感器的电流；以及在该输出电感器的电流为0或为负值之后，同步开关SS断开而开关SW从断开级变换为线性级，以使低于正常接通级的电流但高于断开电流的电流通过。
15.按照权利要求1所述的开关模式电源，其中该第二输出电压端口接地。
16.一种开关调节器，其使用有源控制阻尼器件，用于抑制电路噪声及寄生振铃，该开关调节器包括第一和第二输入电压端口，用于将输入电压连接至该开关调节器，其中在该第一输入电压端口与第二输入电压端口之间连接一输入电容器；第一和第二输出电压端口，用于将负载连接至该开关调节器的已调节输出电压，其中在该第一与第二输出电压端口之间连接输出电容器；输出电感器，其中该输出电感器的第二端连接至该第一输出电压端口；第一三态功率器件，其第一端连接至该第一输入电压端口，第二端连接至该输出电感器的第一端，其中该第一三态功率器件能够用作开关器件和有源阻尼部件；第二三态功率器件，其第一端连接至该第一三态功率器件的第二端，第二端连接至该第二输入电压端口及第二输出电压端口，其中该第二三态功率器件能够用作开关器件和有源阻尼部件；以及控制电路，该控制电路有源控制该第一三态功率器件的工作状态以基于输出电压反馈调整该输出电压，以及检测包含导致寄生振铃的状态的电路工作状态，驱动所述功率器件进入其线性区以便有源地阻尼振铃，以及其中所述功率器件中的至少一个设计为工作于接通、断开和线性区；以及该第一和第二功率器件轮流改变工作状态，以驱动输出电感器。
17.按照权利要求16所述的开关调节器，其中该输出电压端口用作输入电压端口，该输入电压端口用作输出电压端口。
18.按照权利要求16所述的开关调节器，其中该第二三态功率器件与该输出电感器交换位置。
19.一种开关模式电源，其使用有源控制阻尼器件，用于抑制电路噪声及寄生振铃，该开关模式电源包括第一和第二输入电压端口，用于将输入电压连接至该开关模式电源，其中在该第一输入电压端口与第二输入电压端口之间连接一输入电容器；第一和第二输出电压端口，用于将负载连接至该开关模式电源的已调节输出电压，其中在该第一与第二输出电压端口之间连接一输出电容器；第一三态功率器件及第一电感器，串联连接于该第一和第二输入电压端口之间；第二三态功率器件及第二电感器，串联连接于该第一和第二输出电压端口之间；桥接电容器，其耦合于该第一三态功率器件与该第一电感器的连接点和该第二三态功率器件与该第二电感器的连接点之间；以及控制电路，该控制电路有源控制该第一三态功率器件的工作状态以基于输出电压反馈调整该输出电压，以及检测包含导致寄生振铃的状态的电路工作状态，驱动所述功率器件进入其线性区以便有源地阻尼振铃。
20.按照权利要求19所述的开关模式电源，其中每个功率器件能够用作开关器件和有源阻尼部件；所述功率器件中的至少一个设计为工作于接通、断开和线性区；以及所述功率器件轮流改变电路工作状态。
全文摘要
本发明公开用于抑制开关模式电源中由寄生元件导致的电路噪声的方法及装置。所提出的实施例使用有源控制阻尼器件，例如可控电阻器、电流源以及三态功率器件，以实现所需的阻尼并使功率损耗最小化。
文档编号H02M3/155GK1797917SQ200510097100
公开日2006年7月5日 申请日期2005年12月28日 优先权日2004年12月28日
发明者徐鹏 申请人:美国芯源系统股份有限公司