频率抖动控制电路及方法_2

文档序号:9379429阅读:来源:国知局
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[0038]100a、10b:电源供应装置
[0039]110、200:频率抖动电路
[0040]120、300:反馈补偿电路
[0041]130、210、310:比较器
[0042]140:控制电路
[0043]150:斜波产生器
[0044]160:过零检测器
[0045]220:充放电单元
[0046]232、234:压降单元
[0047]320:反馈单元
[0048]330:检测单元
[0049]500、600:频率抖动控制方法
[0050]502、504、602、604:步骤
【具体实施方式】
[0051]下文系举实施例配合附图作详细说明,但所提供的实施例并非用以限制本发明所涵盖的范围,而结构运作的描述非用以限制其执行的顺序,任何由元件重新组合的结构,所产生具有均等功效的装置,皆为本发明所涵盖的范围。此外,附图仅以说明为目的,并未依照原尺寸作图。为使便于理解,下述说明中相同元件将以相同的符号标示来说明。
[0052]在全篇说明书与权利要求书所使用的用词(terms),除有特别注明外,通常具有每个用词使用在此领域中、在此公开的内容中与特殊内容中的平常意义。某些用以描述本公开的用词将于下或在此说明书的别处讨论,以提供本领域技术人员在有关本公开的描述上额外的引导。
[0053]关于本文中所使用的“约”、“大约”或“大致” 一般通常指数值的误差或范围于百分之二十以内,较好地是于百分之十以内,而更佳地则是于百分之五以内。文中若无明确说明,其所提及的数值皆视作为近似值,例如可如“约”、“大约”或“大致”所表示的误差或范围,或其他近似值。
[0054]关于本文中所使用的“第一”、“第二”等,并非特别指称次序或顺位的意思,亦非用以限定本发明,其仅仅是为了区别以相同技术用语描述的元件或操作而已。
[0055]其次,在本文中所使用的用词“包含”、“包括”、“具有”、“含有”等等,均为开放性的用语,即意指包含但不限于。
[0056]另外,关于本文中所使用的“耦接”或“连接”,均可指二或多个元件相互直接作实体或电性接触,或是相互间接作实体或电性接触,亦可指二或多个元件相互操作或动作。
[0057]在本案的一些实施例中,主要是针对变频控制的电源供应装置,提出一种在反馈线路中加入低频扰动来实现开关频率抖动的机制,藉此改善电源供应装置的电磁干扰(Electro-magnetic interference, EMI)特性,亦使得即使在输入电压固定的情况下,开关频率可以在一定范围内跳变抖动,而对集中在开关频率的整数倍处的开关器件的EMI有分散的效果,大大地改善了 EMI性能。本案的一些实施例及其具体说明如下所述。
[0058]图1A是依照本发明一实施例绘示一种电源供应装置的示意图。如图1A所示,电源供应装置10a包含变压器TX、主开关Ql (或称电源开关)以及频率抖动控制电路,其中主开关Ql电性串联耦接于变压器TX的原边绕组,而频率抖动控制电路(包含控制电路140)用以产生一频率抖动控制信号Vj,以切换主开关Q1,使得电源供应装置10a中的电路相应操作,而将输入信号Sin相应地转换为输出信号So。上述输入信号Sin可以是输入母线电压Vbus,且输出信号So可以是输出电流信号或相应的输出电压信号(如:图3所TK的输出电压信号Vo)以供驱动负载。对于电路结构而言,在一实施例中,电源供应装置10a可更包含一电阻器Rcs,其中电阻器Rcs是作为原边电流检测电阻器,并可用来进行过载保护。
[0059]在本实施例中,频率抖动控制电路包含一频率抖动电路110、一反馈补偿电路120、一比较器130以及一控制电路140。频率抖动电路110用以产生一频率抖动信号Sj。反馈补偿电路120用以检测电源供应装置10a的输出信号So,并响应于频率抖动信号Sj及输出信号So产生一反馈补偿信号Vcomp。比较器130用以依据反馈补偿信号Vcomp和一振荡信号Vra输出一比较输出信号Scl。控制电路140则用以依据比较输出信号Scl输出一频率抖动控制信号Vj,并藉由频率抖动控制信号Vj切换主开关Ql,使得电源供应装置10a相应地产生输出信号So。实作上,比较器130可以由运算放大器(OP)来实现。
[0060]在一实施例中,比较器130的一输入端(如:非反相输入端)用以接收振荡信号Vra,而比较器130的另一输入端(如:反相输入端)用以接收反馈补偿信号Vcomp以及一参考电压信号Vrefl。比较器130用以比较振荡信号Vra以及反馈补偿信号Vcomp与参考电压信号Vrefl迭加的信号,以产生比较输出信号Sc I。在一具体的实施例中,振荡信号Vra主要是与反馈补偿信号Vcomp进行比较,而参考电压信号Vrefl则作为一基准信号供信号参考而已。
[0061]于一些实施例中,上述振荡信号Vra可以于主开关Ql导通时自动开始产生,或者可以是流经电阻器Rcs的电流所对应产生的电压斜波信号(例如:藉由检测流经电阻器Rcs的电流而对应产生的电压斜波信号)。
[0062]在另一实施例中,控制电路140可包含RS正反器(RS Flip-flop)及驱动器(未绘示)(或控制电路140可包含RS触发器)。于一例示性的操作中,在比较器130比较振荡信号Vra与反馈补偿信号Vcomp之后,比较器130会输出一频率调制信号。RS正反器接收频率调制信号,并依据频率调制信号触发驱动器,然后驱动器再输出相应的频率抖动控制信号Vj切换主开关Ql。
[0063]图1B是依照本发明另一实施例绘不一种电源供应装置的不意图。相较于图1A,如图1B所示,电源供应装置10b更可包含一参考电压源Refl以及一斜波产生器150。参考电压源Refl电性耦接比较器130的输入端(如:反相输入端),并用以产生参考电压信号Vrefl。斜波产生器150电性耦接比较器130的另一输入端(如:非反相输入端),并用以产生一斜波信号作为上述振荡信号Vra。
[0064]此外,在其它实施例中,如图1B所示,电源供应装置10b更可包含一过零检测器(zero-crossing detector, ZO)) 160,其中过零检测器160用以检测电源供应装置10b的输出信号So是否达到一门槛值(如:输出电压或电流是否达到门槛位准),并于输出信号So达到门槛值时触发控制电路140输出频率抖动控制信号Vj而切换主开关Ql。换言之,过零检测器160可用来决定主开关Ql的导通时间点,使得电源供应装置10b操作在临界导通模式状态。
[0065]在进一步的实施例中,上述频率抖动电路110是整合于反馈补偿电路120中,或是整合于其它信号产生电路中,但不以此为限。
[0066]实作上,上述电源供应装置可以由一变换器(如:返驰式变换器,flybackconverter)来实现,或者电源供应装置包括变换器。此外,在一些实施例中,上述电源供应装置可以是脉冲频率调制式(pulse frequency modulat1n, PFM)电源供应装置。
[0067]图2是依照本发明实施例绘示一种频率抖动电路的示意图。图2所示的频率抖动电路200可以应用于图1A的电源供应装置10a或图1B的电源供应装置100b,但不以其为限。
[0068]如图2所示,频率抖动电路200包含一比较器210以及一充放电单元220。比较器210用以比较一充放电信号Src与一比较输入信号Sci,以输出一比较输出信号Sc2作为上述的频率抖动信号Sj,其中比较输入信号Sci是依据一参考电压信号Vref2和比较输出信号Sc2的组合而形成。充放电单元220则用以依据比较输出信号Sc2进行充放电操作,以相应地产生充放电信号Src。实作上,比较器210可以由运算放大器(OP)来实现。
[0069]于结构上,在一实施例中,频率抖动电路200更可包含参考电压源Ref2、压降单元232和234。参考电压源Ref2用以产生参考电压信号Vref2。压降单元232电性耦接于参考电压源Ref2和比较器210的一输入端(如:非反相输入端)之间。压降单元234电性耦接于比较器210的输入端(如:非反相输入端)和输出端之间。充放电单兀220则电性稱接比较器210的另一输入端(如:反相输入端)和输出端。
[0070]在进一步的实施例中,充放电单兀220可包含一电容器Ce以及一电阻器Re,其中电容器Ce电性耦接于比较器210的输入端(如:反相输入端)和一接地端GND之间,电阻器Re则电性稱接于比较器210的输入端(如:反相输入端)和输出端之间。基本上,电容器Ce和电阻器Re共同组成一个能进行充放电操作的充放电回路。在另一实施例中,压降单元232和234可分别包含电阻器R4和R5。
[0071]于操作上,当比较器210的反相输入端的电压(即电容器Ce上的电压)低于非反相输入端的电压时,比较器210输出高位准信号(如:具有供电电压Vddl的位准),其中非反相输入端的电压为VddlXR4/(R4+R5)+Vref2XR5/(R4+R5)。接着,比较器210输出的高位准信号会对充放电单元220 (如:电容器Ce和电阻器Re)进行充电,且当电容器Ce经充电而使其上的电压达到非反相输入端的电压时,比较器210转而输出低位准信号,其中非反相输入端的电压变为Vref2XR5/(R5+R4)。然后,由于比较器210输出低位准信号,因此电容器Ce开始放电。当电容器Ce经放电而使其上的电压低于非反相输入端的电压时,比较器210再输出高位准信号,且上述操作以此类推地重复进行,以形成一具低频的方波信号作为频率抖动信号Sj。
[0072]实作上,比较器210的供电电压Vddl、参考电压源Ref2、电容器Ce和电阻器Re的R
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