电源控制器以及相关的控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及电源控制，特别是涉及开关式电源供应器(switched mode powersupply)ο
【背景技术】
[0002]开关式电源供应器一般采用一功率开关来控制流经一电感元件的一电流。跟其它一般电源供应器相较之下，开关式电源供应器具有较小的产品体积以及较优越的转换效率，所以广受业界的欢迎与采用。
[0003]在众多开关式电源供应器中，有一种操作于准谐振(quas1-resonance, QR)模式，称为QR开关式电源供应器。QR开关式电源供应器可以使一功率开关，于其跨压大致在最低时，从一关闭状态，而变成导通状态，所以理论上能降低该功率开关的开关损耗(switchingloss)。因此，QR开关式电源供应器的转换效率，尤其是高负载时，一般是相当优秀的。
[0004]图1显示一公知的QR开关式电源供应器10，其中变压器为一电感元件，具有相电感耦合的初级绕组PRM、次级绕组SEC以及一辅助绕组AUX。QR开关式电源供应器10由输入电压Vin所供电，提供负载24 —输出电压V.以及一输出电流I.。QR控制器26产生脉冲宽度调制(PWM)信号Vsate，通过驱动端GATE，来周期性的开关功率开关34。通过分压电阻28与30，QR控制器26检测辅助绕组AUX的跨压VAUX。图2显示图1中的PffM信号Vsate以及跨SVAUX。在图2中，PffM信号Vmte的两个上升缘之间为一个开关周期，其间的时间称为周期时间TeYe，其由一个开启时间Ti3n与一个关闭时间Ti3ff所构成。开启时间Ti3n是功率开关34在一周期时间Tqt内的持续维持开启的时间长度，也是PWM信号Vmte中的脉冲宽度。如同图2所示，在关闭时间Ttw的后半部，因为电感元件放电完毕，跨压Vaux开始振荡而有两个信号波谷VL1与VL2。QR控制器26可使周期时间Tra大约结束于信号波谷VL2出现时。这样在信号波谷出现时使周期时间Tax结束的控制方式，一般称为波谷切换(valleyswitching)。
[0005]QR开关式电源供应器10中，位于补偿端C0MP，有一补偿信号VOTP，其受控于运算放大器20，而运算放大器20比较输出电压V.与目标电压Vtar之间的差异。公知的QR控制器26中，补偿信号Votip大致同时决定了开启时间Ti3n以及遮蔽时间TBU]eK。在遮蔽时间Tblock结束之后，QR控制器26才允许结束周期时间Τεγε，以避免过早的波谷切换，导致开关频率feYe(= 1/Tcyc)过高而降低了转换效率。所以，遮蔽时间Tbu?等于定义了最大开关频率
fcYC MAX ( — Ι/TblOCK)。
[0006]公知的QR开关式电源供应器10有两个可能的问题。
[0007]1.电磁波干扰难以解决。在一个固定负载24时,补偿信号Vetaip可能是固定的一个值，功率开关34在固定的一个信号波谷结束一周期时间Tqt，这便意味着固定的一个开关频率fCTe，以及相当强烈的电磁波干扰。一种公知的解决方式是对于补偿信号Vctmp进行微小干扰，但是运算放大器20所提供的负反馈机制往往自动地把所提供的干扰抵销，因此成效不明显。
[0008]2.噪声(audible noise)的出现。在一个固定的负载24时,补偿信号Vcqmp可能振荡，使得QR控制器26 —会儿在一个信号波谷进行波谷切换,而在另一会儿在另一个相邻的信号波谷进行波谷切换。这样波谷切换不稳定的结果，可能使得QR开关式电源供应器10产生扰人的噪声。会产生噪声的电源供应器，一般是很难让市场接受的。
【发明内容】
[0009]本发明揭示一种电源控制器，适用于一开关式电源供应器。该开关式电源供应器包含有串联在一起的一电感元件以及一功率开关。该电感元件的一跨压可振荡而产生至少一信号波谷。该功率开关受一脉冲宽度调制信号所控制。该脉冲宽度调制信号具有一开启时间以及一关闭时间。该电源控制器包含有一波谷检测器、一遮蔽时间产生器、以及一关闭时间控制器。该波谷检测器耦接至该电感元件，用以产生一波谷指示信号，以指出该至少一信号波谷出现的时间。该遮蔽时间产生器提供一遮蔽时间。该关闭时间控制器纪录有一振荡时间纪录，其代表一前振荡时间，关联于一前开关周期；依据该振荡时间纪录、该遮蔽时间以及该波谷指示信号，来结束该关闭时间；以及，依据一振荡时间，更新该振荡时间纪录。该振荡时间由该跨压开始振荡后的一起点开始，而与该关闭时间一同结束。
[0010]本发明揭示一种控制方法，适用于一电源供应器，其包含有一电感元件以及一功率开关。该功率开关受一脉冲宽度调制信号所控制。该脉冲宽度调制信号具有多个开关周期。每一开关周期的周期时间具有一开启时间以及一关闭时间。该电感元件的一跨压可振荡而具有一振荡周期，并产生至少一信号波谷。该控制方法包含有:提供一振荡时间纪录，其代表一前振荡时间，关联于一前开关周期；于一开关周期内，依据该前振荡时间，控制该功率开关，使该关闭时间结束；以及，依据一振荡时间，更新该振荡时间纪录。该振荡时间与该前振荡时间都从该跨压开始振荡后的一起点开始，且该振荡时间与该关闭时间同时结束。该振荡时间与该前振荡时间的差，小于该振荡周期，以使该前开关周期与该开关周期其中的一操作于波谷切换，另一操作于非波谷切换。
【附图说明】
[0011]图1显示一公知的QR开关式电源供应器。
[0012]图2显示图1中的PffM信号Vsate以及跨压Vaux ；
[0013]图3显示依据本发明所实施的一 QR控制器；
[0014]图4显示一依据本发明所实施的QR开关式电源供应器中的一些信号波形；
[0015]图5举例一输出电流估算器；
[0016]图6显不负载代表信号\ESi与输出电流Iqijt的关系；
[0017]图7显不负载代表/[目号\EST与一最大开关频率fCTe max ( = I/Tblock)之间的关系；
[0018]图8显示依据本发明所实施的一电源控制器；
[0019]图9显示可以实施转换的一 QR控制器；
[0020]图10显示QR控制器300取代了图1的QR控制器26后，电路中的一些信号波形；
[0021]图11为一实施例中，关闭时间控制器302所采用的控制方法；
[0022]图12显示当由高负载转低负载时，一些连续开关周期中的跨压VAUX，以及一些信号的时序；
[0023]图13显示当由低负载转高负载时，一些连续开关周期中的跨压VAUX，以及一些信号的时序；
[0024]图14显示公知技术中，振荡时间Ts VL的一种可能变化；以及
[0025]图15显示依据本发明的一实施例中，振荡时间Ts VL的一种可能变化。
[0026]附图符号说明
[0027]10QR开关式电源供应器
[0028]20运算放大器
[0029]24负载
[0030]26QR 控制器
[0031]28、30分压电阻
[0032]34功率开关
[0033]36电阻
[0034]80QR 控制器
[0035]82波谷检测器
[0036]84放电时间检测器
[0037]86输出电流估算器
[0038]88与门
[0039]90遮蔽时间产生器
[0040]92频率抖动器
[0041]94脉冲宽度调制器
[0042]100CS峰值电压检测器
[0043]102电压控制电流源
[0044]104开关
[0045]190转导器
[0046]192电位转换器
[0047]196更新电路
[0048]198收集电容
[0049]199电容
[0050]200电源控制器
[0051]300QR 控制器
[0052]302关闭时间控制器
[0053]304、305、306、308、310、312、314、315、316、318、320、322、324 步骤
[0054]ACC收集端
[0055]AUX辅助绕组
[0056]COMP补偿端
[0057]CS电流检测端
[0058]fCYC开关频率
[0059]fCYC MAX最大开关频率
[0060]GATE驱动端
[0061]Icharge充电电流
[0062]Ics电流
[0063]Idis放电电流
[0064]Il预设电流
[0065]Ih预设电流
[0066]1ut输出电流
[0067]Iprm电流
[0068]PRM初级绕组
[0069]PTs VL前振荡时间
[0070]QRD检测端
[0071]Sblock遮蔽信号
[0072]SEC次级绕组
[0073]Sjitter抖动控制信号
[0074]Slock锁定信号
[0075]Stdis放电时间信号
[0076]Supdate更新信号
[0077]Svd波谷指示信号
[0078]tsTR> tl、七2、七3、七4、^RELEASE' tEND、tAB 1ST、tw s、tw E
[0079]时间点
[0080]Tblock遮蔽时间
[0081]Tcyc周期时间
[0082]Tauxcyc振荡周期
[0083]Tdis放电时间
[0084]Toff关闭时间
[0085]Ton开启时间
[0086]Tsvl振荡时间
[0087]Tff时窗
[0088]Vacc反馈电压
[0089]Valjx跨压
[0090]Vcomp补偿信号
[0091]Vcomp scaled比例补偿信号
[0092]Vcs电流检测信号
[0093]Vcs peak电压
[0094]VgatePffM 信号
[0095]Vin输入电压
[0096]VL0VL2^VL3 信号波谷
[0097]Vl est负载代表信号
[0098]Vm电压
[0099]Vout输出电压
[0100]Vqrd检测电压
[0101]Vref预设参考电压
[0102]Vtar目标电压
【具体实施方式】
[0103]本发明的一实施例所举例的一电源控制器中，一补偿信号