一种开关电源频率自适应调整的方法及装置与流程

本发明涉及开关电源领域，更具体地说，涉及一种开关电源频率自适应调整的方法及装置。

背景技术：

开关电源是利用现代电力电子技术，控制开关开通和关断的时间比率，维持稳定输出电压的一种电源。在开关电源的工作过程中为了折中满载效率和空载待机，会存在开关频率的变化，如果开关频率变化时，降低过了人耳听觉范围的上限频率，就会产生噪音，因此对于开关频率的变化，要控制在人耳听觉范围的上限频率以上。

参见图1a至图1c，在第一种传统的音频控制方法中，可以通过当前系统的满载工作频率，确定需要降低的原边cs电压量(工作频率对应的电压量)，来保证工作频率在听觉上限频率以上，假设满载100％的工作频率是50khz，那么按照pfm规律，一旦负载下降到50％，频率就会到25khz，此时要对频率做突然升频，那对应的动作就是降低原边的cs电压。

参见图2a至图2c，第二种传统的音频控制方法，结合pfm系统的表达式会发现影响工作频率的电压量cs与负载对应的电压量cpc之间存在平方根关系，所以，通过预设cs与cpc的关系，就可以达到控制音频噪音。

但是上述两种方法均是根据满载工作频率来实现工作频率的调整，也就是需要在芯片生产以前就确定出系统工作的满载频率，不同的满载频率进入音频控制点的负载百分比不同，因此芯片就需要根据满载频率不同制作成不同的产品，而且在一些情况下，同一个系统中，工作的满载频率也是不同的，参见图3，图中两条曲线分别为满载时，频率为100khz的产品和满载时频率为80khz的产品，因此两种产品对应的25khz的负载分别为25％和31％，因此就无法准确的根据上述两种方法进行工作频率的调整。

因此，如何针对不同的系统灵活准确的调整工作频率，是本领域技术人员需要解决的问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种开关电源频率自适应调整的方法及装置，以针对不同的系统灵活准确的调整工作频率。

为实现上述目的，本发明实施例提供了如下技术方案：

一种开关电源频率自适应调整的方法，包括：

计算系统的当前工作频率值；

当所述当前工作频率值大于预设工作频率时，将当前cs电压上调第一预设量，得到新cs电压，根据新cs电压调整当前工作频率值；

当所述当前工作频率值小于预设工作频率时，将当前cs电压下调第二预设量，得到新cs电压，根据新cs电压调整当前工作频率值；其中，所述预设工作频率包括预设工作频率值或预设工作频率范围；

判断新cs电压是否等于所述cs电压最大值或者cs电压最小值，若是，则停止调整。

其中，所述计算系统的当前工作频率值包括：

利用所述系统的工作频率信号计算所述系统的当前工作频率值；其中，所述工作频率信号为表征当前系统工作频率的信号。

其中，所述工作频率信号包括pfm信号。

其中，所述计算系统的当前工作频率值包括：

获取连续n个周期的n个工作频率信号，并计算与所述n个工作频率信号对应的n个工作频率值；其中，n为大于1的正整数；

将所述n个工作频率值的平均值作为所述系统的当前工作频率值。

其中，所述第一预设量与所述第二预设量为至少一步台阶，所述台阶为将当前系统的cs电压最大值与cs电压最小值确定的电压范围进行量化分解得到的台阶。

一种开关电源频率自适应调整的装置，包括：

计算系统的当前工作频率值的当前工作频率计算模块；

与所述当前工作频率计算模块通信连接的调节模块，获取所述当前工作频率值，当所述当前工作频率值大于预设工作频率时，将当前cs电压上调第一预设量，得到新cs电压，根据新cs电压调整当前工作频率值；当所述当前工作频率值小于预设工作频率时，将当前cs电压下调第二预设量，得到新cs电压，根据新cs电压调整当前工作频率值；其中，所述预设工作频率包括预设工作频率值或预设工作频率范围；

与所述调节模块通信相连的判断模块，判断新cs电压是否等于所述cs电压最大值或者cs电压最小值，若是，则停止调整，若否，则继续调用所述当前工作频率计算模块。

其中，所述当前工作频率计算模块利用所述系统的工作频率信号计算所述系统的当前工作频率值；其中，所述工作频率信号为表征当前系统工作频率的信号。

其中，所述工作频率信号包括pfm信号。

其中，所述当前工作频率计算模块包括：

第一工作频率计算单元，获取连续n个周期的n个pfm信号，并计算与所述n个工作频率信号对应的n个工作频率值；其中，n为大于1的正整数；

第二工作频率计算单元，将所述n个工作频率值的平均值作为所述系统的当前工作频率值。

其中，所述第一预设量与所述第二预设量为至少一步台阶，所述台阶为将当前系统的cs电压最大值与cs电压最小值确定的电压范围进行量化分解得到的台阶。

通过以上方案可知，本发明实施例提供的一种开关电源频率自适应调整的方法，通过计算得到当前系统的当前工作频率值，并将当前工作频率值与预设的工作频率进行对比，根据对比结果，调整cs电压，同时，对应的当前工作频率值也会相应的调整，因此，本方案中，只需要获取当前的工作频率值就可以自适应的调整cs电压，从而实现对工作频率的调整，不需要利用满载频率进行调整，因此本方案提供的方法可以针对不同的系统灵活准确的调整工作频率。本发明还提供一种开关电源频率自适应的装置，同样可以实现上述技术效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1a为现有技术第一种音频控制方法的cpc电压与负载的关系图；

图1b为现有技术第一种音频控制方法的cs电压与负载的关系图；

图1c为现有技术第一种音频控制方法的频率与负载的关系图；

图2a为现有技术第二种音频控制方法的cpc电压与负载的关系图；

图2b为现有技术第二种音频控制方法的cs电压与负载的关系图；

图2c为现有技术第二种音频控制方法的频率与负载的关系图；

图3为现有技术两种产品的频率与负载的关系图；

图4为本发明实施例公开的一种开关电源频率自适应调整的方法流程图；

图5为本发明实施例公开的一种具体的开关电源频率自适应调整的方法流程图；

图6为本发明实施例公开的一种psr开关电源系统电路示意图；

图7为本发明实施例公开的一种具体的开关电源频率自适应调整的方法流程图；

图8为本发明实施例公开的一种具体的开关电源频率自适应调整的装置结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例公开了一种开关电源频率自适应调整的方法，以针对不同的系统灵活准确的调整工作频率。

参见图4，本发明实施例提供的一种开关电源频率自适应调整的方法，具体包括：

s101，计算系统的当前工作频率值。

具体地，计算出当前系统中当前的工作频率值，以判断此时工作频率是否降低到了人耳听觉上限以下。

s102，当所述当前工作频率值大于预设工作频率时，将当前cs电压上调第一预设量，得到新cs电压，根据新cs电压调整当前工作频率值；

s103，当所述当前工作频率值小于预设工作频率时，将当前cs电压下调第二预设量，得到新cs电压，根据新cs电压调整当前工作频率值；其中，所述预设工作频率包括预设工作频率值或预设工作频率范围；

具体地，确定预设工作频率，预设工作频率可以是一个具体的值，如25khz、30khz，也可以是一个范围如20khz～30khz。

当预设工作频率为一个具体的值时，如24khz，则将当前工作频率值与预设工作频率值进行比较，当前工作频率值大于预设工作频率值时，则说明当前工作频率值偏大，原边提供的能量不足，所以将cs电压上调第一预设量，得到新cs电压，根据新cs电压调整当前工作频率值；当前工作频率值小于预设工作频率值时，则说明当前工作频率偏小，原边提供的能量过多，所以将cs电压降低，也就是下调第二预设量，得到新cs电压，根据新cs电压调整当前工作频率值。

当预设工作频率为一个范围时，如20khz～30khz，则将当前工作频率值与预设工作频率范围进行比较，当前工作频率值大于预设工作频率范围时，也就是大于预设工作频率范围中的上限30khz时，则说明当前工作频率值偏大，原边提供的能量不足，所以将cs电压上调第一预设量，得到新cs电压，根据新cs电压调整当前工作频率值；当前工作频率值小于预设工作频率范围时，也就是小于预设工作频率范围中的下限20khz时，则说明当前工作频率偏小，原边提供的能量过多，所以将cs电压降低，也就是下调第二预设量，得到新cs电压，根据新cs电压调整当前工作频率值。

其中，上调与下调可以以级为单位进行调整，即，第一预设量与第二预设量为一级或多级，其中第一预设量与第二预设量可以为相同的值也可以为不同的值。具体地，根据当前系统的环境，确定出cs电压的最大值与最小值，其中，cs电压为影响工作频率的电压。根据cs最大值与cs最小值确定一个cs电压范围。将此电压范围平均分为多个等级，例如电压最大值为2v，最小值为1v，电压范围即为1v到2v，如果需要将电压范围分为10个等级，那么每个等级相差0.1v，也就是第一级为1.1v，第二级为1.2v，第三级至十级以此类推。例如当前工作频率的cs电压为1.1v，那么当前工作频率值大于预设工作频率时，第一预设量为一级，则需要将cs电压上调一级到1.2v，上调cs电压后，对应的工作频率也会随之下降，下调与上调类似，此处不再赘述。

需要说明的是，当前工作频率值等于预设工作频率时，即，当前工作频率值等于预设工作频率值，或，当前工作频率值在预设工作频率范围之间时，可以保持cs电压不变，也可以根据当前的具体情况对cs电压进行微调，这里不作限定。

需要说明的是，cs电压上调或下调均是调整很小的值，这个值根据系统确定，从而达到稳定系统工作的目的。

s104，判断新cs电压是否等于所述cs电压最大值或者cs电压最小值，若是，则停止调整。

具体地，判断调整后的cs电压是否已达到最大值或最小值，如果达到则不能继续调整，因此调整结束，如果没达到，返回s101继续计算频率以及调整。

由此可见，本发明实施例提供的一种开关电源频率自适应调整的方法，通过计算得到当前系统的当前工作频率值，并将当前工作频率值与预设的工作频率进行对比，根据对比结果，调整cs电压，因此，对应的当前工作频率值也会相应的调整，因此，本方案中，只需要获取当前的工作频率值就可以自适应的调整cs电压，从而实现对工作频率的调整，不需要利用满载频率进行调整，因此本方案提供的方法可以针对不同的系统灵活准确的调整工作频率。

本发明实施例公开了一种具体的开关电源频率自适应调整的方法，区别于上述实施例，本发明实施例对所述s101做了具体的限定，具体地：

利用所述系统的工作频率信号计算所述系统的当前工作频率值；其中，所述工作频率信号为表征当前系统工作频率的信号。

具体地，对表征系统工作频率的工作频率信号进行计算，得到当前系统工作频率，其中工作频率信号可以是pfm信号。

需要说明的是，pfm信号为周期性信号，即在每一个周期的同一时刻的频率应该为相同的，计算时，可以利用当前周期进行计算。但是受到噪声或其他因素的影响，每一个周期的同一时刻的频率会有一些细小的偏差，为了计算结果更加准确，可以选取n个周期，计算n个频率，将n个频率的平均值作为系统的当前工作频率。

本发明实施例提供一种具体的开关电源频率自适应调整的方法，区别于上述实施例，本发明实施例对所述第一预设量与所述第二预设量做了进一步的限定和说明，其他步骤与上述内容大致相同，具体可以参考上述实施例。

具体地，所述第一预设量与所述第二预设量为至少一步台阶，所述台阶为将当前系统的cs电压最大值与cs电压最小值确定的电压范围进行量化分解得到的台阶。

根据当前系统的环境，确定出cs电压的最大值与最小值，其中，cs电压为影响工作频率的电压。根据cs最大值与cs最小值确定一个cs电压的范围，即cs电压最小值到cs电压最大值。将电压范围量化为二进制码，并分解为n步台阶。例如，在本方案中，将电压范围量化为5bit一级，对应的码字为00000至11111，也就是32步台阶。将cs电压上调或下调时，可以以台阶为单位，上调或下调一步台阶或多步台阶。

本发明实施例提供一种具体的开关电源频率自适应调整的方法，参见图5至图7，本发明实施例具体包括：

首先，通过dri将系统当前的工作频率值传入psrcontroller，需要说明的是，dri传入的具体值为pfm信号，对pfm进行计算，得到当前系统工作频率。而pfm信号为周期性信号，即在每一个周期的同一时刻的频率应该为相同的，计算时，可以利用当前周期进行计算。

psrcontroller根据将系统当前的工作频率值与预设的工作频率值或工作频率范围进行比较，根据比较结果对cs电压进行相应的调整和输出，具体的调整方法可以参考上述实施例，此处不再赘述。将调整结果反馈到恒压环路，其中，恒压环路可以得到pfm信号的周期，进而通过功率单元反馈fpm信号，进行下一次的比较。

具体地，在psrcontroller中，根据当前系统的环境，确定出cs电压的最大值与最小值，其中，cs电压为影响工作频率的电压。根据cs最大值与cs最小值确定一个cs电压的范围，即cs电压最小值到cs电压最大值。

将电压范围量化为二进制码，并分解为n步台阶。例如，在本方案中，将电压范围量化为5bit一级，对应的码字为00000至11111，也就是32步台阶，如图7中dac(数模变换器)所示。其中，当前状态为q4nq3nq2nq1nq0n，当前频率值(以当前平均频率值f_avg为例)大于预设频率(f_target)时，进行上调，得到下一状态为q4n+1q3n+1q2n+1q1n+1q0n+1；当前频率值小于预设频率时，进行下调，得到下一状态为q4n+1q3n+1q2n+1q1n+1

q0n+1，dac根据上述状态将cs电压上调或下调一步或多步，并将cs电压输出，从而使功率单元实现对频率的调整。

下面对本发明实施例提供的一种开关电源频率自适应调整的装置进行介绍，下文描述的一种开关电源频率自适应调整的装置与上文描述的一种开关电源频率自适应调整的方法可以相互参照。

具体地，参见图8，本发明实施例提供的一种开关电源频率自适应调整的装置，具体包括：

计算系统的当前工作频率值的当前工作频率计算模块301。

具体地，当前工作频率计算模块301计算出当前系统中当前的工作频率值，以判断此时工作频率是否降低到了人耳听觉上限以下。

与所述当前工作频率计算模块通信连接的调节模块302，获取所述当前工作频率值，当所述当前工作频率值大于预设工作频率时，将当前cs电压上调第一预设量，得到新cs电压，根据新cs电压调整当前工作频率值；当所述当前工作频率值小于预设工作频率时，将当前cs电压下调第二预设量，得到新cs电压，根据新cs电压调整当前工作频率值；其中，所述预设工作频率包括预设工作频率值或预设工作频率范围；

具体地，确定预设工作频率，预设工作频率可以是一个具体的值，如25khz、30khz，也可以是一个范围如20khz～30khz。

当预设工作频率为一个具体的值时，如24khz，则将当前工作频率值与预设工作频率值进行比较，当前工作频率值大于预设工作频率值时，则说明当前工作频率值偏大，原边提供的能量不足，所以调节模块302将cs电压上调第一预设量，得到新cs电压，根据新cs电压调整当前工作频率值；当前工作频率值小于预设工作频率值时，则说明当前工作频率偏小，原边提供的能量过多，所以调节模块302将cs电压降低，也就是下调第二预设量，得到新cs电压，根据新cs电压调整当前工作频率值。

当预设工作频率为一个范围时，如20khz～30khz，则将当前工作频率值与预设工作频率范围进行比较，当前工作频率值大于预设工作频率范围时，也就是大于预设工作频率范围中的上限30khz时，则说明当前工作频率值偏大，原边提供的能量不足，所以调节模块302将cs电压上调第一预设量，得到新cs电压，根据新cs电压调整当前工作频率值；当前工作频率值小于预设工作频率范围时，也就是小于预设工作频率范围中的下限20khz时，则说明当前工作频率偏小，原边提供的能量过多，所以调节模块302将cs电压降低，也就是下调第二预设量，得到新cs电压，根据新cs电压调整当前工作频率值。

其中，上调与下调可以以级为单位进行调整，即，第一预设量与第二预设量为一级或多级，其中第一预设量与第二预设量可以为相同的值也可以为不同的值。具体地，根据当前系统的环境，确定出cs电压的最大值与最小值，其中，cs电压为影响工作频率的电压。根据cs最大值与cs最小值确定一个cs电压范围。将此电压范围平均分为多个等级，例如电压最大值为2v，最小值为1v，电压范围即为1v到2v，如果需要将电压范围分为10个等级，那么每个等级相差0.1v，也就是第一级为1.1v，第二级为1.2v，第三级至十级以此类推。例如当前工作频率的cs电压为1.1v，那么当前工作频率值大于预设工作频率时，第一预设量为一级，则调节模块302需要将cs电压上调一级到1.2v，上调cs电压后，对应的工作频率也会随之下降，下调与上调类似，此处不再赘述。

需要说明的是，当前工作频率值等于预设工作频率时，即，当前工作频率值等于预设工作频率值，或，当前工作频率值在预设工作频率范围之间时，可以保持cs电压不变，也可以根据当前的具体情况对cs电压进行微调，这里不作限定。

需要说明的是，cs电压上调或下调均是调整很小的值，这个值根据系统确定，从而达到稳定系统工作的目的。

与所述调节模块通信相连的判断模块303，判断新cs电压是否等于所述cs电压最大值或者cs电压最小值，若是，则停止调整，若否，则继续调用所述当前工作频率计算模块。

具体地，判断模块303判断调整后的cs电压是否已达到最大值或最小值，如果达到则不能继续调整，因此调整结束，如果没达到，调用当前工作频率计算模块301，继续计算频率以及调整。

由此可见，本发明实施例提供的一种开关电源频率自适应调整的装置，通过当前工作频率计算模块301计算得到当前系统的当前工作频率值，并利用调节模块302在当前工作频率值偏高或偏低时，对工作cs电压进行调整，因此，对应的当前工作频率值也会对应的调整，可见，本方案中，只需要获取当前的工作频率值就可以自适应的调整cs电压，从而实现对工作频率的调整，不需要利用满载频率进行调整，因此本方案提供的方法可以针对不同的系统灵活准确的调整工作频率。

本发明实施例公开了一种具体的开关电源频率自适应调整的装置，区别于上述实施例，本发明实施例对所述当前工作频率计算模块301做了具体的限定，具体地：

当前工作频率计算模块301，利用所述系统的工作频率信号计算所述系统的当前工作频率值；其中，所述工作频率信号为表征当前系统工作频率的信号。

具体地，当前工作频率计算模块301对表征系统工作频率的工作频率信号进行计算，得到当前系统工作频率，其中工作频率信号可以是pfm信号。

需要说明的是，pfm信号为周期性信号，即在每一个周期的同一时刻的频率应该为相同的，计算时，可以利用当前周期进行计算。但是受到噪声或其他因素的影响，每一个周期的同一时刻的频率会有一些细小的偏差，为了计算结果更加准确，可以利用第一工作频率计算单元选取n个周期，计算n个频率，利用第二工作频率计算单元将n个频率的平均值作为系统的当前工作频率。

本发明实施例提供一种具体的开关电源频率自适应调整的装置，区别于上述实施例，本发明实施例对所述第一预设量与所述第二预设量做了进一步的限定和说明，其他模块内容与上述内容大致相同，具体可以参考上述实施例。

具体地，所述第一预设量与所述第二预设量为至少一步台阶，所述台阶为将当前系统的cs电压最大值与cs电压最小值确定的电压范围进行量化分解得到的台阶。

根据当前系统的环境，确定出cs电压的最大值与最小值，其中，cs电压为影响工作频率的电压。根据cs最大值与cs最小值确定一个cs电压的范围，即cs电压最小值到cs电压最大值。将电压范围量化为二进制码，并分解为n步台阶。例如，在本方案中，将电压范围量化为5bit一级，对应的码字为00000至11111，也就是32步台阶。将cs电压上调或下调时，可以以台阶为单位，上调或下调一步台阶或多步台阶。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。