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TWI840241B - 準諧振開關電源及其抖頻控制電路 - Google Patents

準諧振開關電源及其抖頻控制電路 Download PDF

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TWI840241B
TWI840241B TW112120377A TW112120377A TWI840241B TW I840241 B TWI840241 B TW I840241B TW 112120377 A TW112120377 A TW 112120377A TW 112120377 A TW112120377 A TW 112120377A TW I840241 B TWI840241 B TW I840241B
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valley
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孫志強
楊彭林
孫運
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大陸商昂寶電子（上海）有限公司
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Abstract

提供了準諧振開關電源及其抖頻控制電路。抖頻控制電路被配置為：基於表徵準諧振開關電源中的變壓器的輔助繞組上的諧振電壓的諧振電壓表徵信號，生成準諧振谷底檢測信號；基於與準諧振開關電源的輸出電壓有關的輸出回饋控制信號，生成用於控制準諧振開關電源的最大工作頻率的上鉗頻控制信號；基於用於控制準諧振開關電源中的電晶體的導通與關斷的脈寬調變信號，生成插谷底使能信號；基於準諧振谷底檢測信號、上鉗頻控制信號、以及插谷底使能信號，生成用於控制準諧振開關電源中的電晶體從關斷狀態變為導通狀態的導通控制信號。準諧振開關電源中的電晶體在插谷底使能信號處於有效狀態和無效狀態的不同開關週期中從關斷狀態變為導通狀態的時刻不同。

Description

準諧振開關電源及其抖頻控制電路
本發明涉及電路領域，更具體地涉及一種準諧振開關電源及其抖頻控制電路。
開關電源在準諧振模式下工作可以降低電晶體從關斷狀態變為導通狀態時的汲極電壓、減小電晶體的導通損耗、降低電晶體的應力從而提高系統效率。但是，在開關電源的實際應用中，可能在一些負載下在連續開關週期中檢測到變壓器的輔助繞組上的諧振電壓的不同數目的諧振谷底時控制電晶體從關斷狀態變為導通狀態(開關電源在這種情況下的工作模式被稱為準諧振抖動谷底導通模式)，但是在另一些負載下在連續開關週期中檢測到諧振電壓的固定數目的諧振谷底時控制電晶體從關斷狀態變為導通狀態(開關電源在這種情況下的工作模式被稱為準諧振單一谷底導通模式)。在開關電源工作於準諧振單一谷底導通模式時，系統工作頻率固定不變，這導致開關電源的單一頻率工作能量的分佈過於集中，產生的高次諧波能量較大，會通過印刷電路板或導線集中泄放大量的電磁輻射，對人體造成一定的電磁輻射損害並對其它電子設備造成嚴重的電磁干擾。
根據本發明實施例的用於準諧振開關電源的抖頻控制電路，被配置為：基於表徵準諧振開關電源中的變壓器的輔助繞組上的諧振電壓的諧振電壓表徵信號，生成準諧振谷底檢測信號；基於與準諧振開關電源的輸出電壓有關的輸出回饋控制信號，生成用於控制準諧振開關電源 的最大工作頻率的上鉗頻控制信號；基於用於控制準諧振開關電源中的電晶體的導通與關斷的脈寬調變信號，生成插谷底使能信號；以及基於準諧振谷底檢測信號、上鉗頻控制信號、以及插谷底使能信號，生成用於控制準諧振開關電源中的電晶體從關斷狀態變為導通狀態的導通控制信號，其中，準諧振開關電源中的電晶體在插谷底使能信號處於有效狀態的開關週期中從關斷狀態變為導通狀態的時刻不同於在插谷底使能信號處於無效狀態的開關週期中從關斷狀態變為導通狀態的時刻。
根據本發明實施例的用於準諧振開關電源的抖頻控制電路，被配置為：基於表徵準諧振開關電源中的變壓器的輔助繞組上的諧振電壓的諧振電壓表徵信號，生成準諧振谷底檢測信號；基於與準諧振開關電源的輸出電壓有關的輸出回饋控制信號，生成用於控制準諧振開關電源的最大工作頻率的上鉗頻控制信號；基於準諧振谷底檢測信號，生成插谷底使能信號；以及基於準諧振谷底檢測信號、上鉗頻控制信號、以及插谷底使能信號，生成用於控制準諧振開關電源中的電晶體從關斷狀態變為導通狀態的導通控制信號，其中，準諧振開關電源中的電晶體在插谷底使能信號處於有效狀態的開關週期中從關斷狀態變為導通狀態的時刻不同於在插谷底使能信號處於無效狀態的開關週期中從關斷狀態變為導通狀態的時刻。
100:準諧振開關電源
400,700:用於準諧振開關電源的抖頻控制電路
DC:參考電壓
f1,f2,f3,f4,f5,f6,f7,f8:系統工作頻率
FB_d:輸出回饋控制信號
PWM:脈寬調變
Q1:電晶體
Qr_max:上鉗頻控制信號
Qr_on:準諧振谷底檢測信號
Qr_on`:準諧振谷底導通信號
Rdw:下偏電阻
Rup:上偏電阻
T1:變壓器
Tri_on:導通控制信號
Valley_insert_ENA,Valley_insert_ENA1:插谷底使能信號
Vaux:輔助繞組感應電壓
Vaux`:諧振電壓表徵電壓
Vin:輸入電壓
Vout:輸出電壓
Vref:閾值電壓
X1,X2,X3,X4,Y1,Y2,Y3,Y4,Y5:每個開關週期中的諧振谷底的數目
從下面結合圖式對本發明的具體實施方式的描述中可以更好地理解本發明，其中：
圖1示出了傳統的準諧振開關電源的電路原理圖。
圖2示出了圖1所示的準諧振開關電源工作在準諧振單一谷底導通模式時的多個信號的工作波形圖。
圖3示出了圖1所示的準諧振開關電源工作在準諧振單一谷底導通模式時的頻譜能量分佈圖。
圖4示出了根據本發明實施例的用於準諧振開關電源的抖頻控制電路的電路原理圖。
圖5示出了圖4所示的抖頻控制電路採用固定多週期計數方式實現插谷底抖頻控制方案時的多個信號的示例波形圖。
圖6示出了圖4所示的抖頻控制電路採用偽隨機多週期計數方式實現插谷底抖頻控制方案時的多個信號的示例波形圖。
圖7示出了根據本發明另一實施例的用於準諧振開關電源的抖頻控制電路的電路原理圖。
圖8示出了圖7所示的抖頻控制電路採用相鄰固定多週期計數谷底數比較方式實現插谷底抖頻控制方案時的多個信號的示例波形圖。
圖9示出了圖7所示的抖頻控制電路採用相鄰偽隨機多週期計數谷底數比較方式實現插谷底抖頻控制方案時的多個信號的示例波形圖。
圖10示出了採用固定多週期計數方式或相鄰固定多週期計數谷底數比較方式實現插谷底抖頻方案時的頻譜分佈圖。
圖11示出了採用偽隨機多週期計數方式或相鄰偽隨機多週期計數谷底數比較方式實現插谷底抖頻方案時的頻譜分佈圖。
下面將詳細描述本發明的各個方面的特徵和示例性實施例。在下面的詳細描述中，提出了許多具體細節，以便提供對本發明的全面理解。但是，對於本領域技術人員來說很明顯的是，本發明可以在不需要這些具體細節中的一些細節的情況下實施。下面對實施例的描述僅僅是為了通過示出本發明的示例來提供對本發明的更好的理解。本發明決不限於下面所提出的任何具體配置和演算法，而是在不脫離本發明的精神的前提下覆蓋了元素、部件和演算法的任何修改、替換和改進。在圖式和下面的描述中，沒有示出公知的結構和技術，以便避免對本發明造成不必要的模糊。
圖1示出了傳統的準諧振開關電源的電路原理圖。在圖1 所示的準諧振開關電源100中，當電晶體Q1處於導通狀態時，輸入電壓Vin對變壓器T1的一次繞組充電，變壓器T1的一次繞組儲存能量；當電晶體Q1處於關斷狀態時，變壓器T1的一次繞組儲存的能量通過變壓器T1的二次繞組傳遞到負載。另外，當電晶體Q1處於關斷狀態時，變壓器T1的輔助繞組上的輔助繞組感應電壓Vaux可以表徵變壓器T1的一次繞組上的諧振電壓，輔助繞組感應電壓Vaux通過上偏電阻Rup和下偏電阻Rdw的分壓可以產生諧振電壓表徵電壓Vaux`；通過對諧振電壓表徵電壓Vaux`和閾值電壓Vref進行比較可以得到準諧振谷底檢測信號Qr_on；基於與準諧振開關電源100的輸出電壓Vout有關的輸出回饋控制信號FB_d可以產生用於控制準諧振開關電源100的最大工作頻率的上鉗頻控制信號Qr_max；基於上鉗頻控制信號Qr_max和準諧振谷底檢測信號Qr_on可以產生用於控制電晶體Q1從關斷狀態變為導通狀態的導通控制信號Tri_on；基於導通控制信號Tri_on可以生成用於控制電晶體Q1的導通與關斷的脈寬調變(Pulse Width Modulation，PWM)信號，實現對於電晶體Q1的準諧振谷底導通控制。
圖2示出了圖1所示的準諧振開關電源工作在準諧振單一谷底導通模式時的多個信號的工作波形圖，其中，N1=N2=N3=N4，在這種情況下的系統工作頻率固定為f1。圖3示出了圖1所示的準諧振開關電源工作在準諧振單一谷底導通模式時的頻譜能量分佈圖。可以看出，由於圖1所示的準諧振開關電源100的系統工作頻率保持固定不變，所以單一開關頻率及其高次諧波的峰值能量很高，系統此時對外的電磁輻射能量很高。
鑒於上述情況，提出了根據本發明實施例的準諧振開關電源及其抖頻控制電路，能夠解決準諧振開關電源工作在準諧振單一谷底導通模式，系統工作頻率固定不變，對外的電磁輻射過大而無法滿足當前開關電源電磁相容標準的問題。
圖4示出了根據本發明實施例的用於準諧振開關電源的抖 頻控制電路的電路原理圖。圖4所示的用於準諧振開關電源的抖頻控制電路400被配置為：基於表徵準諧振開關電源中的變壓器的輔助繞組上的諧振電壓的諧振電壓表徵信號Vaux`，生成準諧振谷底檢測信號Qr_on；基於與準諧振開關電源的輸出電壓有關的輸出回饋控制信號FB_d，生成用於控制準諧振開關電源的最大工作頻率的上鉗頻控制信號Qr_max；基於用於控制準諧振開關電源中的電晶體的導通與關斷的PWM信號，生成插谷底使能信號Valley_insert_ENA；以及基於準諧振谷底檢測信號Qr_on、上鉗頻控制信號Qr_max、以及插谷底使能信號Valley_insert_ENA，生成用於控制準諧振開關電源中的電晶體從關斷狀態變為導通狀態的導通控制信號Tri_on。這裡，準諧振開關電源中的電晶體在插谷底使能信號Valley_insert_ENA處於有效狀態的開關週期中從關斷狀態變為導通狀態的時刻不同於在插谷底使能信號Valley_insert_ENA處於無效狀態的開關週期中從關斷狀態變為導通狀態的時刻。
在一些實施例中，在插谷底使能信號Valley_insert_ENA處於無效狀態的開關週期中，當上鉗頻控制信號Qr_max處於有效狀態且準諧振谷底檢測信號Qr_on指示準諧振開關電源中的變壓器的輔助繞組上的諧振電壓達到第m個諧振谷底時，導通控制信號Tri_on控制準諧振開關電源中的電晶體從關斷狀態變為導通狀態。在插谷底使能信號Valley_insert_ENA處於有效狀態的開關週期中，當上鉗頻控制信號Qr_max處於有效狀態且準諧振谷底檢測信號Qr_on指示準諧振開關電源中的變壓器的輔助繞組上的諧振電壓達到第m+n個諧振谷底時，導通控制信號Tri_on控制準諧振開關電源中的電晶體從關斷狀態變為導通狀態，m和n都是大於或等於1的整數。
在一些實施例中，如圖4所示，諧振電壓表徵信號Vaux、是準諧振開關電源中的變壓器的輔助繞組上的輔助繞組感應電壓Vaux通過上偏電阻Rup和下偏電阻Rdw的分壓產生的諧振電壓表徵電壓，並且用於準諧振開關電源的抖頻控制電路400進一步被配置為通過對諧振電壓表 徵電壓Vaux`和閾值電壓Vref進行比較來生成準諧振谷底檢測信號Qr_on。
在一些實施例中，如圖4所示，用於準諧振開關電源的抖頻控制電路400進一步被配置為通過對PWM信號的開關週期進行計數來生成插谷底使能信號Valley_insert_ENA。
在一些實施例中，如圖4所示，用於準諧振開關電源的抖頻控制電路400進一步被配置為：基於準諧振谷底檢測信號Qr_on、上鉗頻控制信號Qr_max、以及插谷底使能信號Valley_insert_ENA生成準諧振谷底導通信號Qr_on`；以及基於準諧振谷底導通信號Qr_on`生成導通控制信號Tri_on，其中，導通控制信號Tri_on用於控制準諧振開關電源中的電晶體在當前開關週期中在準諧振開關電源中的變壓器的輔助繞組上的諧振電壓的達到預定數目的諧振谷底時從關斷狀態變為導通狀態。
圖5示出了圖4所示的抖頻控制電路採用固定多週期計數方式實現插谷底抖頻控制方案時的多個信號的示例波形圖。如圖4和圖5所示，在一些實施例中，每當PWM信號的開關週期的計數達到N時，在PWM信號的第N+1個開關週期中插谷底使能信號Valley_insert_ENA處於有效狀態，其中，N是大於或等於1的固定整數。在插谷底使能信號Valley_insert_ENA處於無效狀態的每個開關週期中，當上鉗頻控制信號Qr_max處於有效狀態且準諧振谷底檢測信號Qr_on指示準諧振開關電源中的變壓器的輔助繞組上的諧振電壓達到第m個諧振谷底時，PWM信號從低位準變為高位準，使得準諧振開關電源中的電晶體從關斷狀態變為導通狀態，m是大於或等於1的整數。在插谷底使能信號Valley_insert_ENA處於有效狀態的開關週期中，當上鉗頻控制信號Qr_max處於有效狀態且準諧振谷底檢測信號Qr_on指示準諧振開關電源中的變壓器的輔助繞組上的諧振電壓達到第m+1個諧振谷底時，PWM信號從低位準變為高位準，使得準諧振開關電源中的電晶體從關斷狀態變為導通狀態。通過採用固定多週期計數的插谷底抖頻控制方案，使得準諧振開關電源的系統工作頻率 按照f1->f2->f1->f2的方式週期性變化。
圖6示出了圖4所示的抖頻控制電路採用偽隨機多週期計數方式實現插谷底抖頻控制方案時的多個信號的示例波形圖。如圖4和圖6所示，在一些實施例中，當PWM信號的開關週期的計數達到N1時，在PWM信號的第N1+1個開關週期中插谷底使能信號Valley_insert_ENA處於有效狀態，並且在PWM信號的第N1+1個開關週期結束後，當PWM信號的開關週期的重新計數達到N2時，在PWM信號的第N2+1個開關週期中插谷底使能信號Valley_insert_ENA處於有效狀態，N1和N2都是大於或等於1的整數且N1≠N2。這裡，N1和N2可以是由多週期計數插谷底使能控制單元內的偽隨機計時發生器生成的亂數。在插谷底使能信號Valley_insert_ENA處於無效狀態的每個開關週期中，當上鉗頻控制信號Qr_max處於有效狀態且準諧振谷底檢測信號Qr_on指示準諧振開關電源中的變壓器的輔助繞組上的諧振電壓達到第m個諧振谷底時，PWM信號從低位準變為高位準，使得準諧振開關電源中的電晶體從關斷狀態變為導通狀態，m是大於或等於1的整數。在插谷底使能信號Valley_insert_ENA處於有效狀態的開關週期中，當上鉗頻控制信號Qr_max處於有效狀態且準諧振谷底檢測信號Qr_on指示準諧振開關電源中的變壓器的輔助繞組上的諧振電壓達到第m+1個諧振谷底時，PWM信號從低位準變為高位準，使得準諧振開關電源中的電晶體從關斷狀態變為導通狀態。通過採用偽隨機多週期計數的插谷底抖頻控制方案，使得準諧振開關電源的系統工作頻率按照f3->f4->f3->f4的方式無固定週期隨機變化。
圖7示出了根據本發明另一實施例的用於準諧振開關電源的抖頻控制電路的電路原理圖。圖7所示的用於準諧振開關電源的抖頻控制電路700被配置為：基於表徵準諧振開關電源中的變壓器的輔助繞組上的諧振電壓的諧振電壓表徵信號Vaux`，生成準諧振谷底檢測信號Qr_on；基於與準諧振開關電源的輸出電壓有關的輸出回饋控制信號FB_d，生成用於控制準諧振開關電源的最大工作頻率的上鉗頻控制信號 Qr_max；基於準諧振谷底檢測信號Qr_on，生成插谷底使能信號Valley_insert_ENA1；以及基於準諧振谷底檢測信號Qr_on、上鉗頻控制信號Qr_max、以及插谷底使能信號Valley_insert_ENA1，生成用於控制準諧振開關電源中的電晶體從關斷狀態變為導通狀態的導通控制信號Tri_on。這裡，準諧振開關電源中的電晶體在插谷底使能信號Valley_insert_ENA1處於有效狀態的開關週期中從關斷狀態變為導通狀態的時刻不同於在插谷底使能信號Valley_insert_ENA1處於無效狀態的開關週期中從關斷狀態變為導通狀態的時刻。
在一些實施例中，在插谷底使能信號Valley_insert_ENA1處於無效狀態的開關週期中，當上鉗頻控制信號Qr_max處於有效狀態且準諧振谷底檢測信號Qr_on指示準諧振開關電源中的變壓器的輔助繞組上的諧振電壓達到第m個諧振谷底時，導通控制信號Tri_on控制準諧振開關電源中的電晶體從關斷狀態變為導通狀態。在插谷底使能信號Valley_insert_ENA1處於有效狀態的開關週期中，當上鉗頻控制信號Qr_max處於有效狀態且準諧振谷底檢測信號Qr_on指示準諧振開關電源中的變壓器的輔助繞組上的諧振電壓達到第m+n個諧振谷底時，導通控制信號Tri_on控制準諧振開關電源中的電晶體從關斷狀態變為導通狀態，m和n都是大於或等於1的整數。
在一些實施例中，如圖7所示，諧振電壓表徵信號Vaux`是準諧振開關電源中的變壓器的輔助繞組上的輔助繞組感應電壓Vaux通過上偏電阻Rup和下偏電阻Rdw的分壓產生的諧振電壓表徵電壓，並且用於準諧振開關電源的抖頻控制電路700進一步被配置為通過對諧振電壓表徵電壓Vaux`和閾值電壓Vref進行比較來生成準諧振谷底檢測信號Qr_on。
在一些實施例中，如圖7所示，用於準諧振開關電源的抖頻控制電路700進一步被配置為：通過對準諧振谷底檢測信號Qr_on指示的、準諧振開關電源中的變壓器的輔助繞組上的諧振電壓在相鄰的多個開 關週期中的每個開關週期中的諧振谷底的數目進行計數和比較來生成插谷底使能信號Valley_insert_ENA1。
在一些實施例中，如圖7所示，用於準諧振開關電源的抖頻控制電路700進一步被配置為：基於準諧振谷底檢測信號Qr_on、上鉗頻控制信號Qr_max、以及插谷底使能信號Valley_insert_ENA1生成準諧振谷底導通信號Qr_on`；以及基於準諧振谷底導通信號Qr_on`生成導通控制信號Tri_on，其中，導通控制信號Tri_on用於控制準諧振開關電源中的電晶體在當前開關週期中在準諧振開關電源中的變壓器的輔助繞組上的諧振電壓達到預定數目的諧振谷底時從關斷狀態變為導通狀態。
圖8示出了圖7所示的抖頻控制電路採用相鄰固定多週期計數谷底數比較方式實現插谷底抖頻控制方案時的多個信號的示例波形圖。如圖7和圖8所示，在一些實施例中，每當準諧振谷底檢測信號Qr_on指示的、準諧振開關電源中的變壓器的輔助繞組上的諧振電壓在相鄰的T個開關週期中的每個開關週期中的諧振谷底的數目相等時，在緊接在該T個開關週期之後的下一個開關週期中插谷底使能信號Valley_insert_ENA1處於有效狀態，T是大於或等於1的固定整數。也就是說，基於準諧振谷底檢測信號Qr_on對準諧振開關電源中的變壓器的輔助繞組上的諧振電壓在相鄰的T個開關週期中的每個開關週期中的諧振谷底的數目進行計數和比較，如果準諧振開關電源中的變壓器的輔助繞組上的諧振電壓在相鄰的T個開關週期中的每個開關週期中的諧振谷底的數目相等(例如，X1=X2或者X3=X4)，則在緊接在該T個開關週期之後的下一個開關週期中插谷底使能信號Valley_insert_ENA1處於有效狀態，否則(例如，X1≠X2或者X3≠X4)在緊接在該T個開關週期之後的下一個開關週期中插谷底使能信號Valley_insert_ENA1處於無效狀態。在插谷底使能信號Valley_insert_ENA1處於無效狀態的每個開關週期中，當上鉗頻控制信號Qr_max處於有效狀態且準諧振谷底檢測信號Qr_on指示準諧振開關電源中的變壓器的輔助繞組上的諧振電壓達到第m個諧振谷底時， PWM信號從低位準變為高位準，使得準諧振開關電源中的電晶體從關斷狀態變為導通狀態，m是大於或等於1的整數。在插谷底使能信號Valley_insert_ENA1處於有效狀態的開關週期中，當上鉗頻控制信號Qr_max處於有效狀態且準諧振谷底檢測信號Qr_on指示準諧振開關電源中的變壓器的輔助繞組上的諧振電壓達到第m+1個諧振谷底時，PWM信號從低位準變為高位準，使得準諧振開關電源中的電晶體從關斷狀態變為導通狀態。這裡需要注意，在插谷底使能信號Valley_insert_ENA1處於有效狀態的當前開關週期結束之後並且在下一個開關週期開始之前，需要將插谷底使能信號Valley_insert_ENA1重定為無效狀態。通過採用相鄰固定多週期計數谷底數比較方式的插谷底抖頻控制方案，使得準諧振開關電源的系統工作頻率按照f5->f6->f5->f6的方式週期性變化。
圖9示出了圖7所示的抖頻控制電路採用相鄰偽隨機多週期計數谷底數比較方式實現插谷底抖頻控制方案時的多個信號的示例波形圖。如圖7和圖9所示，在一些實施例中，當準諧振谷底檢測信號Qr_on指示的、準諧振開關電源中的變壓器的輔助繞組上的諧振電壓在相鄰的T1個開關週期中的每個開關週期中的諧振谷底的數目不相等時，在緊接在該T1個開關週期之後的下一個開關週期中插谷底使能信號Valley_insert_ENA1處於無效狀態，並且在緊接在該T1個開關週期之後的下一個開關週期結束後，當準諧振谷底檢測信號Qr_on指示的、準諧振開關電源中的變壓器的輔助繞組上的諧振電壓在相鄰的T2個開關週期中的每個開關週期中的諧振谷底的數目相等時，在緊接在該T2個開關週期之後的下一個開關週期中插谷底使能信號Valley_insert_ENA1處於有效狀態，T1和T2都是大於或等於1的整數且T1≠T2。這裡，T1和T2可以是由偽隨機計時發生器生成的亂數。也就是說，對準諧振開關電源中的變壓器的輔助繞組上的諧振電壓在相鄰的T1個開關週期中的每個開關週期中的諧振谷底的數目Y1和Y2進行比較，如果Y1=Y2，則在緊接在該T1個開關週期之後的下一個開關週期中插谷底使能信號Valley_insert_ENA1處 於有效狀態，否則在緊接在該T1個開關週期之後的下一個開關週期中插谷底使能信號Valley_insert_ENA1處於無效狀態。接著，對準諧振開關電源中的變壓器的輔助繞組上的諧振電壓在相鄰的T2個開關週期中的每個開關週期中的諧振谷底的數目Y3、Y4、和Y5進行比較，如果Y3=Y4=Y5，則在緊接在該T2個開關週期之後的下一個開關週期中插谷底使能信號Valley_insert_ENA1處於有效狀態，否則在緊接在該T1個開關週期之後的下一個開關週期中插谷底使能信號Valley_insert_ENA1處於無效狀態。通過以上採用相鄰偽隨機多週期計數谷底數比較方式的插谷底抖頻控制方案，使得開關電源的系統工作頻率按照f7->f8->f7->f8的方式無固定週期變化(因為T1和T2是亂數)。
通過根據本發明實施例的用於準諧振開關電源的抖頻控制電路，可以使準諧振開關電源在某一個固定負載下工作於準諧振抖動谷底導通模式，從而使得準諧振開關電源的系統工作頻率在連續多個開關週期中發生規律或隨機變化。通過上述插谷底抖頻控制方案，可以使準諧振開關電源的能量分佈不集中在單一頻率上，而是把準諧振開關電源的能量打散分佈在多個基頻頻率上。
圖10示出了採用固定多週期計數方式或相鄰固定多週期計數谷底數比較方式實現插谷底抖頻方案時的頻譜分佈圖。圖11示出了採用偽隨機多週期計數方式或相鄰偽隨機多週期計數谷底數比較方式實現插谷底抖頻方案時的頻譜分佈圖。可以看出，通過上述插谷底抖頻控制方案，可以使準諧振開關電源的能量分佈在多個基頻上，並且擁有更多的高頻諧波分量，從而使得準諧振開關電源對外輻射的能量被極大降低，最終達到開關電源電磁相容要求。
需要說明的是，根據本發明實施例的用於準諧振開關電源的抖頻控制電路可以應用在採用降壓(BUCK)、升壓(BOOST)、升降壓(BUCK-BOOST)、返馳(Flyback)、順向(Forward)、以及非對稱半橋等拓撲結構的開關電源中。
本發明可以以其他的具體形式實現，而不脫離其精神和本質特徵。例如，特定實施例中所描述的演算法可以被修改，而系統體系結構並不脫離本發明的基本精神。因此，當前的實施例在所有方面都被看作是示例性的而非限定性的，本發明的範圍由所附請求項而非上述描述定義，並且，落入請求項的含義和等同物的範圍內的全部改變從而都被包括在本發明的範圍之中。
400:用於準諧振開關電源的抖頻控制電路
DC:參考電壓
FB_d:輸出回饋控制信號
PWM:脈寬調變
Qr_max:上鉗頻控制信號
Qr_on:準諧振谷底檢測信號
Qr_on`:準諧振谷底導通信號
Rdw:下偏電阻
Rup:上偏電阻
Tri_on:導通控制信號
Valley_insert_ENA:插谷底使能信號
Vaux:輔助繞組感應電壓
Vaux`:諧振電壓表徵電壓
Vref:閾值電壓

Claims (15)

  1. 一種用於準諧振開關電源的抖頻控制電路，被配置為：
    基於表徵所述準諧振開關電源中的變壓器的輔助繞組上的諧振電壓的諧振電壓表徵信號，生成準諧振谷底檢測信號；
    基於與所述準諧振開關電源的輸出電壓有關的輸出回饋控制信號，生成用於控制所述準諧振開關電源的最大工作頻率的上鉗頻控制信號；
    基於用於控制所述準諧振開關電源中的電晶體的導通與關斷的脈寬調變信號，生成插谷底使能信號；以及
    基於所述準諧振谷底檢測信號、所述上鉗頻控制信號、以及所述插谷底使能信號，生成用於控制所述準諧振開關電源中的所述電晶體從關斷狀態變為導通狀態的導通控制信號，其中
    所述準諧振開關電源中的所述電晶體在所述插谷底使能信號處於有效狀態的開關週期中從關斷狀態變為導通狀態的時刻不同於在所述插谷底使能信號處於無效狀態的開關週期中從關斷狀態變為導通狀態的時刻。
  2. 如請求項1所述的用於準諧振開關電源的抖頻控制電路，進一步被配置為：
    通過對所述脈寬調變信號的開關週期進行計數，生成所述插谷底使能信號。
  3. 如請求項2所述的用於準諧振開關電源的抖頻控制電路，其中，每當所述脈寬調變信號的開關週期的計數達到N時，在所述脈寬調變信號的第N+1個開關週期中所述插谷底使能信號處於有效狀態，N是大於或等於1的固定整數。
  4. 如請求項2所述的用於準諧振開關電源的抖頻控制電路，其中，當所述脈寬調變信號的開關週期的計數達到N1時，在所述脈寬調變信號的第N1+1個開關週期中所述插谷底使能信號處於有效狀態，並且
    在所述脈寬調變信號的第N1+1個開關週期結束後，當所述脈寬調變信號的開關週期的重新計數達到N2時，在所述脈寬調變信號的第N2+1個開關週期中所述插谷底使能信號處於有效狀態，N1和N2都是大於或等於1的整數且N1≠N2。
  5. 如請求項4所述的用於準諧振開關電源的抖頻控制電路，其中，N1和N2是由偽隨機計時發生器生成的亂數。
  6. 如請求項1所述的用於準諧振開關電源的抖頻控制電路，進一步被配置為：
    基於所述準諧振谷底檢測信號、所述上鉗頻控制信號、以及所述插谷底使能信號，生成準諧振谷底導通信號；以及
    基於所述準諧振谷底導通信號，生成所述導通控制信號，其中，所述導通控制信號用於控制所述準諧振開關電源中的所述電晶體在當前開關週期中在所述變壓器的輔助繞組上的諧振電壓達到預定數目的諧振谷底時從關斷狀態變為導通狀態。
  7. 如請求項1所述的用於準諧振開關電源的抖頻控制電路，其中，在所述插谷底使能信號處於無效狀態的開關週期中，當所述上鉗頻控制信號處於有效狀態且所述準諧振谷底檢測信號指示所述變壓器的輔助繞組上的諧振電壓達到第m個諧振谷底時，所述導通控制信號控制所述準諧振開關電源中的所述電晶體從關斷狀態變為導通狀態，並且
    在所述插谷底使能信號處於有效狀態的開關週期中，當所述上鉗頻控制信號處於有效狀態且所述準諧振谷底檢測信號指示所述變壓器的輔助繞組上的諧振電壓達到第m+n個諧振谷底時，所述導通控制信號控制所述準諧振開關電源中的所述電晶體從關斷狀態變為導通狀態，m和n都是大於或等於1的整數。
  8. 一種用於準諧振開關電源的抖頻控制電路，被配置為：
    基於表徵所述準諧振開關電源中的變壓器的輔助繞組上的諧振電壓的諧振電壓表徵信號，生成準諧振谷底檢測信號；
    基於與所述準諧振開關電源的輸出電壓有關的輸出回饋控制信號，生成用於控制所述準諧振開關電源的最大工作頻率的上鉗頻控制信號；
    基於所述準諧振谷底檢測信號，生成插谷底使能信號；以及
    基於所述準諧振谷底檢測信號、所述上鉗頻控制信號、以及所述插谷 底使能信號，生成用於控制所述準諧振開關電源中的電晶體從關斷狀態變為導通狀態的導通控制信號，其中
    所述準諧振開關電源中的所述電晶體在所述插谷底使能信號處於有效狀態的開關週期中從關斷狀態變為導通狀態的時刻不同於在所述插谷底使能信號處於無效狀態的開關週期中從關斷狀態變為導通狀態的時刻。
  9. 如請求項8所述的用於準諧振開關電源的抖頻控制電路，進一步被配置為：
    通過對所述準諧振谷底檢測信號指示的、所述變壓器的輔助繞組上的諧振電壓在相鄰的多個開關週期中的每個開關週期中的諧振谷底的數目進行計數和比較，生成所述插谷底使能信號。
  10. 如請求項9所述的用於準諧振開關電源的抖頻控制電路，其中，每當所述準諧振谷底檢測信號指示的、所述變壓器的輔助繞組上的諧振電壓在相鄰的T個開關週期中的每個開關週期中的諧振谷底的數目相等時，在緊接在所述T個開關週期之後的下一個開關週期中所述插谷底使能信號處於有效狀態，T是大於或等於1的固定整數。
  11. 如請求項9所述的用於準諧振開關電源的抖頻控制電路，其中，當所述準諧振谷底檢測信號指示的、所述變壓器的輔助繞組上的諧振電壓在相鄰的T1個開關週期中的每個開關週期中的諧振谷底的數目相等時，在緊接在所述T1個開關週期之後的下一個開關週期中所述插谷底使能信號處於有效狀態，並且
    在緊接在所述T1個開關週期之後的下一個開關週期結束後，當所述準諧振谷底檢測信號指示的、所述變壓器的輔助繞組上的諧振電壓在相鄰的T2個開關週期中的每個開關週期中的諧振谷底的數目相等時，在緊接 在所述T2個開關週期之後的下一個開關週期中所述插谷底使能信號處於有效狀態，T1和T2都是大於或等於1的整數且T1≠T2。
  12. 如請求項11所述的用於準諧振開關電源的抖頻控制電路，其中，T1和T2是由偽隨機計時發生器生成的亂數。
  13. 如請求項8所述的用於準諧振開關電源的抖頻控制電路，進一步被配置為：
    基於所述準諧振谷底檢測信號、所述上鉗頻控制信號、以及所述插谷底使能信號，生成準諧振谷底導通信號；以及
    基於所述準諧振谷底導通信號，生成所述導通控制信號，其中，所述導通控制信號用於控制所述準諧振開關電源中的所述電晶體在當前開關週期中在所述變壓器的輔助繞組上的諧振電壓達到預定數目的諧振谷底時從關斷狀態變為導通狀態。
  14. 如請求項8所述的用於準諧振開關電源的抖頻控制電路，其中，在所述插谷底使能信號處於無效狀態的開關週期中，當所述上鉗頻控制信號處於有效狀態且所述準諧振谷底檢測信號指示所述變壓器的輔助繞組上的諧振電壓達到第m個諧振谷底時，所述導通控制信號控制所述準諧振開關電源中的所述電晶體從關斷狀態變為導通狀態，並且
    在所述插谷底使能信號處於有效狀態的開關週期中，當所述上鉗頻控制信號處於有效狀態且所述準諧振谷底檢測信號指示所述變壓器的輔助繞組上的諧振電壓達到第m+n個諧振谷底時，所述導通控制信號控制所述準諧振開關電源中的所述電晶體從關斷狀態變為導通狀態，m和n都是大於或等於1的整數。
  15. 一種準諧振開關電源，包括請求項1至14中任一項所述的用於準諧振開關電源的抖頻控制電路。
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