专利名称：一种准谐振控制的开关稳压电路及方法
技术领域：
本发明涉及一种开关稳压电路，特别地，涉及一种准谐振控制的开关稳压电路。
背景技术：
如今，许多电子设备均需要直流电压供电，而该直流供电电压通常来自于适配器。适配 器从墙上插座(电网)获得交流电压，通过一整流桥将该交流电压转换为一不控直流电压， 并通过一开关电源将该不控直流电压转换为所需的直流供电电压。
开关电源通常采用变压器或电感作为储能元件。例如在反激变换器中即采用变压器作为 储能元件， 一开关电耦接至变压器的原边，控制电路控制该开关的导通与关断，使能量交替 地在变压器中被存储或被传递到变压器的副边。变压器的副边经过滤波器在输出电容两端产 生一输出电压，该输出电压即为反激变换器的直流输出电压。直流输出电压的增大与减小与 传递到负载的功率大小相反，负载增大会导致直流输出电压减小，而负载减小则会导致直流 输出电压增大。通常情况下，直流输出电压被反馈至控制电路以使开关电源能补偿负载的变 化。
开关电源的控制方式很多，主要分为定频控制和变频控制两类，其中以定频控制最为常 用，但定频控制下的开关电源开关损耗大，且其效率会随负载和输入电压变化而变化，变频 控制则克服了这些缺点。最常用的变频控制为准谐振控制(Quasi-Resonant Control)，图 l为准谐振控制开关稳压电路的波形图。准谐振控制中，开关电源工作在临界模式下，当流 过储能元件的电流下降至零后，储能元件和开关的寄生电容开始谐振，当开关两端的谐振电 压在其最小电压值时开关被导通(通常被称为谷底开通)，从而减小开关损耗。当流过开关 的电流大于一与输出电压相关的反馈信号时开关被关断，从而达到调节输出电压的目的。
由上可知，在准谐振控制下的开关电源中，负载越小，开关的导通时间和关断时间越小 ，开关频率越大。在轻载和高输入电压情况下，开关频率也许会过高而导致严重的电磁干扰 (electromagnetic interference, EMI)，不仅降低电网质量，还影响与开关电源相连或 位于开关电源附近的电子设备的正常工作，甚至会对无线电波和电视信号造成干扰。因此， 需要对开关频率进行限制，例如使其小于150kHz。最直接的限制开关频率的方法为设置一最小限制时间(最小开关周期或最小关断时间 )，开关只有在该最小限制时间后才能导通，从而既限制了开关频率又保持了谷底开通的优 势。但这种方法在最小电压所处时刻(即开关两端的谐振电压至其最小值时)接近最小限制 时间的终点时刻时，会产生音频噪声。图2为通过设置最小关断时间来限制开关频率的准谐 振控制开关稳压电路的波形图，其中最小关断时间为Tu^t， A点为最小电压所处时刻。在一 定的负载和输入条件下，A点可能会非常接近最小关断时间的终点时刻。在实际应用中，总 会存在许多扰动，从而A的位置也会有小幅度变化。若A点稍早，其所处时刻在最小关断时间 Tii鹏it内，则开关将在下一个最小电压所处时刻才导通。若A点稍迟，在最小关断时间Tu^t外 ，则开关在A点立即导通。由上可知，即使负载和输入不变，由于系统中扰动的存在，开关 关断时间也会变化，这样的变化会导致开关频率在几个开关周期内跳变，从而引起音频噪声
发明内容
本发明提供一种准谐振控制的开关稳压电路及方法，通过设置一最小限制时间来限制开 关频率，在最小电压所处时刻接近最小限制时间的终点时刻时改变该最小限制时间，达到防 止音频噪声产生的目的。
依据本发明提出的一种准谐振控制的开关稳压电路，包括储能元件，能够储存能量； 开关，电耦接至所述储能元件，在所述开关导通时所述储能元件存储能量，在所述开关关断 时所述储能元件中存储的能量被传送至负载；控制电路，电耦接至所述开关，控制所述开关 的导通与关断，在所述开关两端的谐振电压至其最小电压时导通所述开关；以及限频电路， 电耦接至所述控制电路，通过设置最小限制时间，来限制所述开关的开关频率；其中，所述 限频电路在所述最小电压所处时刻接近所述最小限制时间的终点时刻时，改变所述最小限制 时间。
依据本发明提出的一种准谐振控制的开关稳压方法，包括将开关电耦接至储能元件， 在所述开关导通时所述储能元件存储能量，在所述开关关断时所述储能元件中存储的能量被 传送至负载；在所述开关两端的谐振电压至其最小电压时导通所述开关；以及通过设置最小 限制时间，来限制所述开关的开关频率；其中，在所述最小电压所处时刻接近所述最小限制 时间的终点时刻时，改变所述最小限制时间。
本发明采用上述结构的电路和/或上述方法，通过在最小电压所处时刻接近该最小限制时间的终点时刻时，改变最小限制时间，从而使最小电压所处时刻与最小限制时间的终点时 刻之间保持足够裕量，以避免系统中扰动引起的最小电压所处时刻变化导致开关频率的跳 变，防止了音频噪声的产生。
图1为准谐振控制开关稳压电路的波形图2为通过设置最小关断时间来限制开关频率的准谐振控制开关稳压电路的波形图;
图3A和图3B为根据本发明一实施例的准谐振控制开关稳压电路的波形图4为根据本发明一实施例的准谐振控制开关稳压电路的框图； 图5为根据本发明一实施例的图4所示电路的部分电路图6为根据本发明另 一实施例的图4所示限频电路的电路图； 图7为根据本发明一实施例的准谐振控制开关稳压方法的流程图。
具体实施例方式
本发明揭示一种准谐振控制的开关稳压电路及方法，通过设置一最小限制时间(最小 开关周期或最小关断时间)来限制开关频率，开关只有在该最小限制时间后才能导通。当最 小电压所处时刻接近该最小限制时间的终点时刻时，改变最小限制时间，从而使最小电压所 处时刻与最小限制时间的终点时刻之间保持足够裕量，避免系统中扰动引起开关频率的跳变 ，防止音频噪声的产生。
下面将详细描述本发明的具体实施例，应当注意，这里描述的实施例只用于举例说明， 并不用于限制本发明。
图3A和图3B为根据本发明一实施例的准谐振控制开关稳压电路的波形图。该开关稳压电 路通过设置最小关断时间来限制开关频率，开关只有在该最小关断时间后才能导通，最小关 断时间可为第一限制时间Tu^u或第二限制时间Tu^t2，并且在每个限制时间后均设有一长度 为Tc 、称为窗口的判断区间。最小电压信号VMIN由开关端电压与一阈值比较产生，由脉冲 组成，包含有开关两端谐振电压最小值的信息(即最小电压的信息)，最小电压信号的有效 值可触发开关导通。在一个实施例中，当开关端电压小于该阈值时，最小电压信号VMIN为高 电平，反之，为低电平，最小电压信号VMIN上升沿有效，可触发开关导通。 一旦最小电压信 号VMIN的有效值所处时间位于最小关断时间后的窗口中，即最小电压所处时刻接近最小关断 时间的终点时刻，将最小关断时间设置为另一限制时间，从而使最小电压所处时刻远离最小
8关断时间的终点时刻，防止音频噪声的产生。
图3A中，假设初始最小关断时间为第一限制时间Tu^u。最小电压信号VMIN的1号脉冲 和2号脉冲由于在第一限制时间Tu^u内，故被屏蔽，而3号脉冲是第一限制时间Tu^u后第一 个脉冲，故开关应在3号脉冲导通。如前所述，在传统的方法中，由于系统的干扰，开关也 许会在3号或4号脉冲导通。而在本实施例中， 一旦3号脉冲进入当前的第一限制时间Tu^u后 的窗口 (宽度为Tc，区间为tl-tla)，最小关断时间将被设置为第二限制时间Tu^t2，最小 关断时间点从tl变为t2，开关在3号脉冲导通。由于反映开关两端谐振电压最小值的3号脉冲 所处时刻远离最小关断时间的终点时刻(t2)，故不会产生音频噪声。
一旦负载或输入电压变化，使3号脉冲接近第二限制时间Tu^t2，进入第二限制时间 Tii鹏it2后的窗口 (宽度为Tc，区间为t2-t2a)，最小关断时间将被设置为第一限制时间Tu鹏iu ，最小关断时间点从t2变为tl，如图3B所示。由于3号脉冲处于第一限制时间Tu^u内，故被 屏蔽，开关将在下一个脉冲，4号脉冲导通。同上所述，由于4号脉冲所处时刻远离最小关断 时间的终点时刻(tl)，故不会产生音频噪声。而且，在这种情况下，由于开关频率的减小 ，为了传输相同的功率，开关峰值电流将增大，这将进一步导致开关关断时间的延长，从而 使最小电压点更加远离最小关断时间点。
第一限制时间Tu^u和第二限制时间Tu^t2之差的最大值为谐振周期(储能元件和开关 的寄生电容形成的谐振)的二分之一。在一个实施例中，第一限制时间Tu^u和第二限制时 间Tlimit2之差为谐振周期的二分之一，而Tc为谐振周期的四分之一。第一限制时间Tu^u和 第二限制时间Tu^t2之差与Tc也可为固定时长。
以下以包括反激变换器的AC/DC (交流/直流变换)电路为例对本发明进行说明，但本领 域的技术人员可知，本发明还可用于任何DC/DC (直流/直流变换)拓扑，如BUCK (降压)电 路、BOOST (升压)电路、BUCK-B00ST (升-降压)电路、FLYBACK (反激)电路以及FORWARD (正激)电路等。
图4为根据本发明一实施例的准谐振控制开关稳压电路的框图，包括整流桥401、输入电 容Cin、变压器T1、开关M、 二极管D、输出电容C。ut、电流采样电路402、电压反馈电路403 、开关电压采样电路404、第一比较电路405、第二比较电路406、逻辑电路407以及限频电路 408。图4所示开关稳压电路工作于断续模式，在开关M导通时变压器T1存储能量，在开关M关 断时变压器T1中存储的能量被传送至负载，在变压器T1中存储的能量被全部传送至负载后， 变压器T1的励磁电感和开关M的寄生电容会产生谐振，在开关M两端的电压谐振到谷底时开关M导通，从而减小开关损耗，提高了开关稳压电路的效率。
整流桥401接收一交流输入电压Vin，并将其转换成一不控直流电压。输入电容Cin并联至 整流桥401的输出端，输入电容Cin的一端电耦接至变压器Tl原边绕组的一端，另一端接地。 开关M电耦接在变压器T1原边绕组的另一端和地之间。开关M可以是任何可控半导体开关器件 ，例如金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)、绝缘栅双极晶体管(IGBT)等。二极管 D的阳极电耦接至变压器T1副边绕组的一端，二极管D的阴极电耦接至输出电容C。ut的一端， 输出电容C。ut的另一端电耦接至变压器Tl副边绕组的另一端。输出电容C。ut两端的电压即为开 关稳压电路的输出电压V。ut。在一个实施例中，二极管D由同步整流管代替。
电流采样电路402电耦接至开关M，采样流过开关M的电流，并产生一代表该电流的电流
采样信号Isense。电流采样电路402可为电阻采样电路、变压器采样电路、电流放大器采样电
路等。电压反馈电路403电耦接至开关稳压电路的输出端，采样输出电压V。ut，并产生一与该 电压相关的反馈信号FB。电压反馈电路403可包括光电耦合器或运算放大器。在一个实施例 中，变压器T1还包括一辅助绕组，电压反馈电路403电耦接至该辅助绕组并采样其两端的电 压，该辅助绕组两端的电压可代表输出电压V。ut。在一个实施例中，电压反馈电路包括电阻 分压电路或电容分压电路。开关电压采样电路404采样开关M两端的电压，并产生一与该电压 相关的开关电压采样信号DMG。在一个实施例中，变压器T1还包含一辅助绕组，开关电压采 样电路电耦接至该辅助绕组的两端，采样辅助绕组两端的电压，并产生开关电压采样信号 DMG。
第一比较电路405电耦接至电流采样电路402和电压反馈电路403，接收电流采样信号 Isense和反馈信号FB，并将两者进行比较。第二比较电路406电耦接至开关电压采样电路 404，接收开关电压采样信号DMG，通过适当的内部电路(如过零检测及延时或者微分电路后 过零检测)将其与阈值Vth进行比较，并产生代表开关电压最低点的最小电压信号VMIN。逻 辑电路407电耦接至第一比较电路405、第二比较电路406和开关M，产生控制信号CTRL以控制 开关M的导通与关断，在电流采样信号Isense大于反馈信号FB时关断开关M，在开关电压采样 信号DMG小于阈值Vth时导通开关M。限频电路408电耦接至逻辑电路407，通过设置最小限制 时间(最小开关周期或最小关断时间)以限制开关M的开关频率，从而达到减小开关损耗， 提高效率的目的。限频电路408在最小电压所处时刻接近该最小限制时间的终点时刻时，改 变该最小限制时间，从而使最小电压所处与最小限制时间的终点时刻之间保持足够裕量，避 免系统中扰动弓1起开关频率的跳变，防止音频噪声的产生。图5为根据本发明一实施例的图4所示电路的部分电路图，包括开关M，电流采样电路 402、第一比较电路405、逻辑电路407以及限频电路408，其中开关M为一nMOS (n型金属氧化
物场效应晶体管)。电流采样电路402包括采样电阻Rsense，采样电阻Rsense电连接在开关M的源 极和地之间，其两端的电压即为电流采样信号Isense。第一 比较电路405包括比较器C0M1 ，比
较器C0M1的同相输入端电连接至电压反馈电路403以接收反馈信号FB，反相输入端电连接至
开关M的源极和采样电阻Rsense以接收电流采样信号Isense。逻辑电路407包括与门AND5和触发
器FF2。与门AND5的一个输入端电连接至第二比较电路406以接收最小电压信号VMIN，另一个 输入端电连接至限频电路408以接收限频信号F—L頂IT。触发器FF2包括置位端S和复位端，其 中置位端S为上升沿有效，复位端为下降沿有效。触发器FF2的复位端电连接至比较器C0M1的 输出端，置位端S电连接至与门AND5的输出端，输出端Q电耦接至开关M的栅极，输出控制信 号CTRL以控制开关M的导通与关断。当控制信号CTRL为高电平时开关M导通，当控制信号 CTRL为低电平时开关M关断。限频电路408包括第一限时电路501、第二限时电路502、单稳态 触发电路(one-shot circuit) 503、 504、与门AND1-AND4、触发器FF1以及或门OR，产生限 频信号F—L頂IT以限制开关M的开关频率。第一限时电路501电连接至触发器FF2的输出端，接 收控制信号CTRL，并根据该控制信号CTRL产生第一限时信号。第一限时信号在控制信号CTRL 的下降沿被触发为低电平，该低电平持续时间为第一限制时间t^iu。第二限时电路502电连 接至触发器FF2的输出端，接收控制信号CTRL，并根据该控制信号CTRL产生第二限时信号。 第二限时信号在控制信号CTRL的下降沿被触发为低电平，该低电平持续时间为第二限制时间 tlimit2。单稳态触发电路503电连接至第一限时电路501，接收第一限时信号，并产生第一脉 冲信号。该第一脉冲信号在第一限时信号的上升沿被触发为高电平，高电平持续时间为Tc。 单稳态触发电路504电连接至第二限时电路502，接收第二限时信号，并产生第二脉冲信号。 该第二脉冲信号在第二限时信号的上升沿被触发为高电平，高电平持续时间为Tc。与门 AND1的一个输入端电连接至单稳态触发电路503以接收第一脉冲信号，另一个输入端电连接 至第二比较电路406以接收最小电压信号VMIN。与门AND2的一个输入端电连接至单稳态触发 电路504以接收第二脉冲信号，另一个输入端电连接至第二比较电路406以接收最小电压信号 VMIN。触发器FF1包括置位端S、复位端R、同相输出端Q和反相输出端，其中置位端S和复位 端R均为上升沿有效。触发器FF1的置位端S电连接至与门AND1的输出端，复位端R电连接至与 门AND2的输出端。与门AND3的一个输入端电连接至第一限时电路501以接收第一限时信号， 另 一个输入端电连接至触发器FF2的反相输出端。与门AND4的一个输入端电连接至第二限时 电路502以接收第二限时信号，另一个输入端电连接至触发器FF2的同相输出端Q。或门OR的两个输入端分别电连接至与门AND3和AND4的输出端，输出端输出限频信号F—L頂IT。
触发器FF2输出的控制信号CTRL的下降沿同时触发第一限时信号和第二限时信号。在一 个实施例中，使用单个限时电路产生单个限时信号，再对该限时信号进行延时得到另一限时 信号。每个限时信号均在相关的限制时间内保持低电平直至该限制时间到。 一旦限制时间结 束，限时信号变为高电平，其上升沿会触发相关的单稳态触发电路，使其产生一宽度为Tc的 脉冲，如图3A和3B中斜线区域所示。
若最小电压所处时刻出现在时间间隔l (tl-tla)，则触发器FF1被置位，其同相输出端 Q输出高电平，而反相输出端输出低电平，第二限时信号被选中作为限频信号F—L頂IT而第一 限时信号被屏蔽。第二限制时间tu^t2被用做最小关断时间，只有当第二限制时间tu^t2到， 最小电压信号VMIN才会被送入触发器FF2。同样地，若最小电压点发生在时间间隔2 ( t2-t2a)，则触发器FF1被复位，其同相输出端Q输出低电平，而反相输出端输出高电平，第 一限时信号被选中作为限频信号F—L頂IT而第二限时信号被屏蔽。第一限制时间tu^u被用做 最小关断时间，只有当第一限制时间t^iu到，最小电压信号VMIN才会被送入触发器FF2。本 领域相关技术人员可知，第一限时电路和第二限时电路可通过简单的电容充电比较电路来实 现，包括电容、电流源和比较器，此处不予详述。
图6为根据本发明另一实施例的图4所示限频电路的电路图，包括限时电路601、单稳态 触发电路602、与门AND6、触发器FF3。限时电路601的工作原理与图5中第一限时电路501和 第二限时电路502相似，电连接至逻辑电路407以接收控制信号CTRL，并根据控制信号CTRL产 生限时信号。限时信号在控制信号CTRL的下降沿被触发为低电平，该限时信号即为限频信号 F—LBOT，该低电平持续时间为最小限制时间。限时电路601包括电流源I1、 12、开关S1、 S2 、比较器C0M2以及电容C1，连接关系如图所示。控制信号CTRL通过一单稳态触发电路电耦接 至开关S2的控制端，开关S2在控制信号CTRL的下降沿被导通，电容C1通过开关S2放电，其端 电压迅速变为零，比较器COM2输出低电平。开关S2在其余时间均被关断，电容C1充电，当电 容Cl的端电压大于阈值Vth时，比较器COM2输出高电平。由上可知，最小限制时间，即比较 器COM2输出低电平的持续时间，由电容C1、流过电容Cl的电流以及阈值Vth决定。单稳态触 发电路602电连接至限时电路601，接收限时信号，并产生脉冲信号。该脉冲信号在限时信号 的上升沿被触发为高电平，高电平持续时间为Tc。与门AND6的一个输入端电连接至单稳态触 发电路602以接收脉冲信号，另一个输入端电连接至第二比较电路406以接收最小电压信号
12VMIN。触发器FF3为D触发器，包括时钟端CLK，数据端D，同相输出端Q和反相输出端。触发 器FF3的时钟端CLK上升沿有效，数据端D电连接至反相输出端，同相输出端Q电连接至限时电 路601以控制开关S1的导通与关断。 一旦最小电压信号VMIN的有效值所处时刻位于最小限制 时间的终点时刻后的窗口中，即最小电压所处时刻接近最小限制时间的终点时刻，触发器 FF3的同相输出Q被翻转，改变开关S1的导通状态，从而改变流过电容C1的电流，自动将最小 限制时间改变为另一值。
图7为根据本发明一实施例的准谐振控制的开关稳压方法的流程图，包括步骤701-703。
步骤701，将开关电耦接至储能元件，在开关导通时储能元件存储能量，在开关关断时 储能元件中存储的能量被传送至负载。
步骤702，在开关两端的谐振电压至其最小电压时导通开关。
步骤703，通过设置最小限制时间，来限制开关的开关频率。其中，在最小电压所处时 刻接近最小限制时间的终点时刻时，改变最小限制时间。最小限制时间可为最小开关周期或 最小关断时间。
在一个实施例中，该开关稳压方法还包括采样流过开关的电流，并产生代表该电流的 电流采样信号；采样开关稳压电路的输出电压，并产生与该电压相关的反馈信号；以及采样 开关两端的电压，并产生与该电压相关的开关电压采样信号；将电流采样信号与反馈信号进 行比较，当电流采样信号大于反馈信号时关断开关；以及将开关电压采样信号与一阈值进行 比较，并产生与上述最小电压对应的最小电压信号VMIN，当开关电压采样信号小于该阈值时 导通开关。
在一个实施例中，最小限制时间可为第一限制时间Tu^u或第二限制时间Tu^t2，在最 小电压所处时刻接近当前限制时间的终点时刻时，将最小限制时间设置为另一限制时间。在 一个实施例中，通过最小电压信号VMIN来判断最小电压点是否接近所述最小限制时间点，在 第一限制时间Tu^u和第二限制时间Tu^t2后均设置一长度为Tc的窗口作为判断区间，当最 小电压信号的有效值所处时刻位于当前最小限制时间对应的窗口中时，将最小限制时间改变 为另一值。第一限制时间Tu^u和第二限制时间Tu^t2之差的最大值为谐振周期(储能元件和 开关的寄生电容的谐振)的二分之一。在一个实施例中，第一限制时间Tu^u和第二限制时 间Tlimit2之差为谐振周期的二分之一，而Tc为谐振周期的四分之一。第一限制时间Tu^u和 第二限制时间Tu^t2之差与Tc也可为固定时长。
在一个实施例中，所述开关稳压方法还包括产生包括第一限制时间Tu^u信息的第一限时信号；产生包括第二限制时间Tu^t2信息的第二限时信号;以及根据最小开关电压信号
VMIN选择第一 限时信号或第二限时信号来设置最小限制时间。
在一个实施例中，还包括产生包括最小限制时间信息的限时信号以设置最小限制时间 ;以及根据最小电压信号VMIN改变该限时信号。本领域相关技术人员可知，限时电路可通过 简单的电容充电比较电路来实现，包括电容、电流源和比较器，可通过改变流过电容的电流 来改变最小限制时间。
虽然已参照几个典型实施例描述了本发明，但应当理解，所用的术语是说明和示例性、 而非限制性的术语。由于本发明能够以多种形式具体实施而不脱离发明的精神或实质，所以 应当理解，上述实施例不限于任何前述的细节，而应在随附权利要求所限定的精神和范围内 广泛地解释，因此落入权利要求或其等效范围内的全部变化和改型都应为随附权利要求所涵
芏 皿。
权利要求
1.一种准谐振控制的开关稳压电路，包括储能元件，能够储存能量；开关，电耦接至所述储能元件，在所述开关导通时所述储能元件存储能量，在所述开关关断时所述储能元件中存储的能量被传送至负载；控制电路，电耦接至所述开关，控制所述开关的导通与关断，在所述开关两端的谐振电压至其最小电压时导通所述开关；以及限频电路，电耦接至所述控制电路，通过设置最小限制时间，来限制所述开关的开关频率；其中，所述限频电路在所述最小电压所处时刻接近所述最小限制时间的终点时刻时，改变所述最小限制时间。
2.如权利要求l所述的开关稳压电路，其特征在于，所述最小限制时 间为最小开关周期或最小关断时间。
3.如权利要求l所述的开关稳压电路，其特征在于，还包括电流采样电路，电耦接至所述开关，采样流过所述开关的电流，并产生代表流过所述 开关的电流的电流采样信号；电压反馈电路，采样所述开关稳压电路的输出电压，并产生与所述开关稳压电路的输 出电压相关的反馈信号；以及开关电压采样电路，采样所述开关两端的电压，并产生与所述开关两端的电压相关的 开关电压采样信号；其中所述控制电路包括第一比较电路，电耦接至所述电流采样电路和电压反馈电路，接收所述电流采样信号 和反馈信号，并将两者进行比较；第二比较电路，电耦接至所述开关电压采样电路，接收所述开关电压采样信号，将其 与阈值进行比较，并产生与所述最小电压对应的最小电压信号；以及逻辑电路，电耦接至所述开关和第一、第二比较电路，接收所述第一、第二比较电路 的输出信号，并产生控制信号以控制所述开关的导通与关断，当所述电流采样信号大于所述 反馈信号时关断所述开关，当所述开关电压采样信号小于所述阈值时导通所述开关。
4.如权利要求3所述的开关稳压电路，其特征在于，所述最小限制 时间为第一限制时间或第二限制时间，在所述最小电压所处时刻接近当前限制时间的终点时 刻时，所述限频电路将所述最小限制时间设置为另一限制时间。
5.如权利要求4所述的开关稳压电路，其特征在于，所述第一限制时 间和第二限制时间之差为储能元件与开关寄生电容形成的谐振周期的二分之一。
6.如权利要求4所述的开关稳压电路，其特征在于，所述限频电路电 耦接至所述第二比较电路，根据所述最小电压信号判断所述最小电压所处时刻是否接近所述 最小限制时间的终点时刻。
7.如权利要求6所述的开关稳压电路，其特征在于，所述限频电路在 所述第一限制时间和第二限制时间后均设置一称为窗口的判断区间，当所述最小电压信号的 有效值所处时间位于当前限制时间对应的窗口中时，判断所述最小电压所处时刻接近当前限 制时间的终点时刻，将所述最小限制时间设置为另 一限制时间。
8.如权利要求7所述的开关稳压电路，其特征在于，所述窗口的长度 为储能元件与开关寄生电容形成的谐振周期的四分之一。
9.如权利要求6所述的开关稳压电路，其特征在于，所述限频电路包括第一限时电路，电耦接至所述逻辑电路，根据所述控制信号产生包括所述第一限制时 间信息的第一限时信号；第二限时电路，电耦接至所述逻辑电路，根据所述控制信号产生包括所述第二限制时 间信息的第二限时信号；选择电路，电耦接至所述第二比较电路、第一限时电路和第二限时电路，根据所述最 小电压信号选择所述第一 限时信号或第二限时信号来设置所述最小限制时间。
10.如权利要求6所述的开关稳压电路，其特征在于，所述限频电路包括限时电路，电耦接至所述逻辑电路，根据所述控制信号产生限时信号以设置所述最小 限制时间；限制时间调节电路，电耦接至所述第二比较电路和限时电路，根据所述最小电压信号 改变所述限时信号。
11.如权利要求10所述的开关稳压电路，其特征在于，所述限时电路 包括电容、电流源和比较器，通过改变流过所述电容的电流来改变所述限时信号。
12. 一种准谐振控制的开关稳压方法，包括 将开关电耦接至储能元件，在所述开关导通时所述储能元件存储能量，在所述开关关 断时所述储能元件中存储的能量被传送至负载；在所述开关两端的谐振电压至其最小电压时导通所述开关；以及 通过设置最小限制时间，来限制所述开关的开关频率；其中，在所述最小电压所处时刻接近所述最小限制时间的终点时刻时，改变所述最小 限制时间。
13.如权利要求12所述的开关稳压方法，其特征在于，所述最小限制 时间为最小开关周期或最小关断时间。
14.如权利要求12所述的开关稳压方法，其特征在于，还包括 采样流过所述开关的电流，并产生代表流过所述开关的电流的电流采样信号； 采样所述开关稳压电路的输出电压，并产生与所述开关稳压电路的输出电压相关的反 馈信号；以及采样所述开关两端的电压，并产生与所述开关两端的电压相关的开关电压采样信号； 将所述电流采样信号与所述反馈信号进行比较，当所述电流采样信号大于所述反馈信 号时关断所述开关；以及将所述开关电压采样信号与阈值进行比较，并产生与所述最小电压对应的最小电压信 号，当所述开关电压采样信号小于所述阈值时导通所述开关。
15.如权利要求14所述的开关稳压方法，其特征在于，所述最小限 制时间为第一限制时间或第二限制时间，在所述最小电压所处时刻接近当前限制时间的终点 时刻时，将所述最小限制时间设置为另一限制时间。
16.如权利要求15所述的开关稳压方法，其特征在于，所述第一限制时间和第二限制时间之差为储能元件与开关寄生电容形成的谐振周期的二分之一。
17.如权利要求15所述的开关稳压方法，其特征在于，根据所述最小 电压信号判断所述最小电压所处时刻是否接近所述最小限制时间的终点时刻。
18.如权利要求17所述的开关稳压方法，其特征在于，还包括在所述 第一限制时间和第二限制时间后均设置一称为窗口的判断区间，当所述最小电压信号的有效 值所处时间位于当前限制时间对应的窗口中时，判断所述最小电压所处时刻接近当前限制时 间的终点时刻，将所述最小限制时间设置为另 一限制时间。
19.如权利要求18所述的开关稳压方法，其特征在于，所述窗口的长 度为储能元件与开关寄生电容形成的谐振周期的四分之一。
20.如权利要求18所述的开关稳压方法，其特征在于，还包括 产生包括所述第一限制时间信息的第一限时信号； 产生包括所述第二限制时间信息的第二限时信号；以及根据所述最小开关电压信号选择所述第一限时信号或第二限时信号来设置所述最小限 制时间。
21.如权利要求18所述的开关稳压方法，其特征在于，还包括 通过限时电路产生包括所述最小限制时间信息的限时信号以设置所述最小限制时间；以及根据所述最小电压信号改变所述限时信号。
22.如权利要求21所述的开关稳压方法，其特征在于，所述限时电路 包括电容、电流源和比较器，通过改变流过所述电容的电流来改变所述限时信号。
全文摘要
本发明公开了一种准谐振控制的开关稳压电路及方法，通过设置一最小限制时间来限制开关频率，在最小电压所处时刻接近最小限制时间的终点时刻时改变该最小限制时间，达到防止音频噪声产生的目的。其电路包括储能元件，能够储存能量；开关，电耦接至所述储能元件，在所述开关导通时所述储能元件存储能量，在所述开关关断时所述储能元件中存储的能量被传送至负载；控制电路，电耦接至所述开关，控制所述开关的导通与关断，在所述开关两端的谐振电压至其最小电压时导通所述开关；以及限频电路，电耦接至所述控制电路，通过设置最小限制时间，来限制所述开关的开关频率；其中，所述限频电路在所述最小电压所处时刻接近所述最小限制时间的终点时刻时，改变所述最小限制时间。
文档编号H02M3/335GK101645655SQ20091030327
公开日2010年2月10日 申请日期2009年6月16日 优先权日2009年6月16日
发明者任远程, 张军明, 洋 石, 进 胡, 路环宇 申请人:成都芯源系统有限公司