电源开关驱动方法_2

文档序号:9581253阅读:来源:国知局
器(flybackconverter)的示意图。图2B及图2C的差别在于,图2B的例子中交换式电源供应器200中侦测电路210直接由输出侧(二次侧)监控交换式电源供应器200输出至负载端LOAD的输出功率;相较之下,图2C的例子中交换式电源供应器200中侦测电路210由输入侧(一次侧)间接得知交换式电源供应器200输出至负载端LOAD的输出功率。
[0037]图2D绘示交换式电源供应器200采用升压型转换器(boost converter)的示意图。图2E绘示交换式电源供应器200采用降压型转换器(buck converter)的示意图。图2D及图2E的实施例中交换式电源供应器200中侦测电路210直接由输出侧监控交换式电源供应器200输出至负载端LOAD的输出功率。
[0038]图2F及图2G均绘示交换式电源供应器200采用LLC串联谐振转换器(LLC seriesresonant converter, LLC-SRC)的示意图。图2F及图2G的差别在于,图2F的例子中交换式电源供应器200中侦测电路210直接由输出侧(二次侧)监控交换式电源供应器200输出至负载端LOAD的输出功率;相较之下,图2G的例子中交换式电源供应器200中侦测电路210由输入侧(一次侧)间接得知交换式电源供应器200输出至负载端LOAD的输出功率。
[0039]如图1所示,电源开关驱动方法100执行步骤S100,侦测交换式电源供应器200输出至负载端LOAD的输出功率,于此实施例中,输出功率主要由负载端LOAD当时的需求所决定,随着负载端LOAD工作状态(高速操作、一般操作、待命或关机)不同,负载端LOAD可能为需求高功率的重负载状态、需求中间输出功率的一般负载状态、需求低输出功率的轻负载状态甚至是不需要功率的零负载状态。
[0040]请一并参阅图1、图2A以及图3,图3绘示根据本发明的一实施例中电源开关驱动方法100所应用的交换式电源供应器200在不同输出功率PW下切换开关230所采用的切换频率FREQ的关系图。
[0041]电源开关驱动方法100执行步骤S102,判断交换式电源供应器200输出至负载端LOAD的输出功率PW是否超过负载门槛PW_TH。当输出功率PW超过负载门槛PW_TH时,执行步骤S104将交换式电源供应器200设定于第一工作模式MD1,并执行步骤S106根据输出功率PW回授调整切换开关230。于此实施例中,第一工作模式MD1为变频工作模式。于变频工作模式中,步骤S106是根据输出功率PW回授调整切换开关230的切换频率FREQ,使切换频率FREQ相对应于输出功率PW,如图3中第一工作模式MD1 (于此例中为变频工作模式)下,切换频率FREQ大致上为正相关于输出功率PW。请一并参阅图4,其绘示当交换式电源供应器200处于第一工作模式MD1 (于此例中为变频工作模式)下控制电路220产生的具有不同切换频率FREQ1?FREQ3的开关控制信号SW1?SW3的信号波型示意图。于其他实施例中,第一工作模式MD1亦可为定频工作模式或者变频和定频相结合的工作模式。
[0042]如图4所示,脉冲驱动信号SW1?SW3包含多个周期性脉冲,周期性脉冲的间隔由切换频率FREQ1?FREQ3决定。脉冲驱动信号SW1中两周期性脉冲的间隔较短,脉冲驱动信号SW3中两周期性脉冲的间隔较长。
[0043]于第一工作模式MD1 (于此例中为变频工作模式)下,当输出功率PW愈高(重负载),切换开关230的切换频率FREQ愈高,例如图4中切换频率FREQ1的开关控制信号SW1。另一方面,当输出功率PW愈低,切换开关230的切换频率FREQ愈低,例如图4中切换频率FREQ3的开关控制信号SW3。也就是说,交换式电源供应器200可改变切换开关230的切换频率FREQ,以对应负载端LOAD的不同功率需求。
[0044]为了提高轻载时候的效率,切换开关230的切换频率FREQ将随着输出功率PW的降低而持续下降,如图3所示。然而,若是输出功率PW降到一定值(轻载或是无负载)的时候,若切换频率相对应下降则可能降低到人耳可感知的声音频率范围(通常为20到20000赫兹之间)之内。此时,开关元件230的切换操作就会产生音频噪音,使用者便可能听到恼人的持续高频噪音。
[0045]于本发明中,当输出功率PW降低至负载门槛PW_TH (相对应此时切换频率FREQ处于设定频率值Fmin,如图3所示)时,此时,即使输出功率PW继续降低,电源开关驱动方法100将切换频率FREQ维持于设定频率值Fmin,不再继续降低设定频率值Fmin,而改以其他方式对应输出功率的变化。如此一来,便可避免开关元件230的切换操作就会产生音频噪音。于一实施例中,设定频率值Fmin可设定大于人耳可感知的音频最大值,举例来说,设定频率值Fmin可设定为25000赫兹。于一实施例中,负载门槛PW_TH为当切换频率FREQ等于设定频率值Fmin时交换式电源供应器200产生的输出功率PW。
[0046]也就是说,于第一工作模式MD1 (于此例中为变频工作模式)下,切换频率FREQ均大于等于设定频率值Fmin,以避免音频噪音的产生。
[0047]请一并参阅图1、图3及图5,图5绘示当交换式电源供应器200处于跳频工作模式MD2下控制电路220产生的具有相同切换频率FREQ3的开关控制信号SW4?SW6的信号波型示意图。
[0048]当输出功率PW小于等于负载门槛PW_TH时,电源开关驱动方法100执行步骤S108,将交换式电源供应器200设定于跳频工作模式(burst mode)MD20于跳频工作模式MD2中电源开关驱动方法100将切换频率FREQ固定于设定频率值Fmin,不再降低切换频率FREQ。于图5所绘示的例子中,假设切换频率FREQ3即等于设定频率值Fmin (例如25000赫兹)。
[0049]切换开关230根据脉冲驱动信号而切换。如图5所示,脉冲驱动信号SW4?SW6包含多个周期性脉冲,周期性脉冲的间隔由切换频率FREQ3决定,在图5中跳频工作模式MD2下,脉冲驱动信号SW4?SW6均为切换频率FREQ3。
[0050]如图5所示,跳频工作模式MD2下脉冲驱动信号SW4?SW6具有跳频周期BP,跳频周期BP包含启动区间Β0Ν以及暂停区间B0FF。于启动区间Β0Ν中依切换频率FREQ3提供周期性脉冲至切换开关230,于暂停区间B0FF中停止提供周期性脉冲至切换开关230。
[0051]于跳频工作模式MD2中,执行步骤S110,根据输出功率PW回授调整启动区间Β0Ν与暂停区间B0FF之间的相对比例。若输出功率PW提高则增加启动区间Β0Ν的比例(例如图5中的脉冲驱动信号SW4启动区间Β0Ν的比例为80% ;暂停区间B0FF的比例为20% ),若输出功率PW降低则增加暂停区间B0FF的比例(例如图5中的脉冲驱动信号SW6启动区间Β0Ν的比例为40% ;暂停区间B0FF的比例为60% )。
[0052]图示中为说明的方便仅绘示示意性的波型,每个跳频周期BP中仅包含数个脉冲(脉冲驱动信号SW4?SW6分别为二至四个脉冲),故启动区间Β0Ν/暂停区间B0FF之间调整的最小单位为20%,但本发明并不以此为限。实际应用在高频信号中,每个跳频周期BP可能包含数十、数百或数千的脉冲,在启动区间Β0Ν/暂停区间B0FF之间调整的精度高于20% (例如1%或更高)。
[0053]于本实施例中,暂停区间B0FF大于等于启动区间Β0Ν的切换周期Ton,切换周期Ton为启动区间Β0Ν中的周期性脉冲的工作周期,亦即,启动区间Β0Ν中切换频率对应的切换周期。暂停区间B0FF所占的宽度大小至少为大于等于切换频率FREQ3所对应的一个单位的切换周期Ton。也就是说,暂停区间B0FF大于等于切换频率FREQ3对应的切换周期。
[0054]另外,跳频周期BP (启动区间Β0Ν与暂停区间B0FF之和)对应的跳频频率应小于无源器件的机械振荡频率,其中无源器件为电阻、电容、电感以及二极管等。
[0055]也就是说,当输出功率PW小于等于负载门槛PW_TH时,电源开关驱动方法100进入跳频工作模式MD2,将切换频率FREQ固定于设定频率值Fmin,不再降低切换频率FREQ,改以启动区间Β0Ν与暂停区间B0FF之间的相对比例的调整来对应输出功率PW的改变。
[0056]须特别说明的是,脉冲驱动信号的调整并不仅以图5所绘示的例子为限。实际应用中,脉冲驱动信号为高频信号,启动区间Β0Ν将包含数十至数万个周期性脉冲,因此,每次的启动区间Β0Ν/暂停区间B0FF之间的比例调整将可达到相当高的精度(如5% ),近似于理想线性调整,并不以图5所示调整精度仅为20%为限。
[0057]请一并参阅图6,其绘示当交换式电源供应器200处于跳频工作模式MD2下(切换频率FREQ固定于设定频率值Fmin)控制电路220产生的开关
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