具有经自适应随机化扩展频谱的切换模式电力供应器制造技术

技术编号:13834517 阅读:18 留言:0更新日期:2016-10-14 19:10
在所描述实例中,一种切换模式电力供应器(100)包含输出滤波器(116)、驱动器(114)、脉冲宽度调制器(104)及脉冲调适电路(112)。所述输出滤波器(116)经配置以提供所述切换模式电力供应器(100)的输出。所述驱动器(114)耦合到所述输出滤波器(116)且经配置以将电流切换到所述输出滤波器(116)。所述脉冲宽度调制器(104)经配置以产生控制由所述驱动器(114)对电流的切换的脉冲。所述脉冲宽度调制器(104)包含扩展频谱逻辑,所述扩展频谱逻辑经配置以使由所述脉冲宽度调制器(104)产生的所述脉冲的时序随机化。所述脉冲调适电路(112)经配置以识别所述切换模式电力供应器(100)的所述输出超出预定阈值的瞬时偏离,且基于所述经识别瞬时偏离而修改由所述脉冲宽度调制器(104)产生的所述脉冲的所述经随机化时序。

具有经自适应随机化扩展频谱的切换模式电力供应器

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
技术介绍
切换模式电力供应器为电子电路,其将输入直流(DC)供应电压转换成量值高于或低于输入DC供应电压的一个或多个DC输出电压。产生低于输入电压的输出电压的切换模式电力供应器被称为降压或减压转换器。产生高于输入电压的输出电压的切换模式电力供应器被称为升压或增压转换器。典型切换模式电力供应器包含开关,所述开关用于响应于切换信号而交替地打开及关闭通过电感器的电流路径。在操作中,跨越电感器施加DC电压。通过依据切换信号交替地打开及关闭开关而将电能转移到连接到电感器的负载。经转移到负载的电能的量为开关的工作循环及切换信号的频率的函数。开关模式电力供应器广泛用于给电子装置供电,尤其是电池供电装置,例如便携蜂窝式电话、膝上型计算机及其中期望高效使用电力的其它电子系统。
技术实现思路
在所描述实例中,一种切换模式电力供应器包含输出滤波器、驱动器、脉冲宽度调制器及脉冲调适电路。所述输出滤波器经配置以提供所述切换模式电力供应器的输出。所述驱动器耦合到所述输出滤波器且经配置以将电流切换到所述输出滤波器。所述脉冲宽度调制器经配置以产生控制由所述驱动器对电流的切换的脉冲。所述脉冲宽度调制器包含扩展频谱逻辑,所述扩展频谱逻辑经配置以使由所述脉冲宽度调制器产生的所述脉冲的时序随机化。所述脉冲调适电路经配置以识别所述切换模式电力供应器的所述输出超出预定阈值的瞬时偏离,且基于所述经识别瞬时偏离而修改由所述脉冲宽度调制器产生的所述脉冲的所述经随机化时序。附图说明图1是根据各种实施例的包含自适应扩展频谱脉冲产生的切换模式电力供应器的框图。图2是根据各种实施例的脉冲调适电路的框图。图3是根据各种实施例的电力供应器输出监测电路的框图。图4及5是根据各种实施例的包含自适应扩展频谱脉冲产生的切换模式电力供应器的框图。图6是根据各种实施例的用于切换模式电力供应器中的自适应脉冲产生的斜波调整的时序图。图7是常规切换模式电力供应器中的PWM脉冲产生的时序图。图8是根据各种实施例的包含自适应扩展频谱脉冲产生的切换模式电力供应器中的PWM脉冲产生的时序图。具体实施方式在所描述实例中,切换模式电力供应器包含自适应扩展频谱脉冲宽度调制脉冲产生。脉冲调适提供经减少电磁干扰同时也减少纹波及/或提供电力供应器输出处的其它优化。在一个实施例中,切换模式电力供应器包含输出滤波器、驱动器、脉冲宽度调制器及脉冲调适电路。输出滤波器经配置以提供切换模式电力供应器的输出。驱动器耦合到输出滤波器且经配置以将电流切换到输出滤波器。脉冲宽度调制器经配置以产生控制由驱动器对电流的切换的脉冲。脉冲宽度调制器包含扩展频谱逻辑或算法,所述扩展频谱逻辑或算法经配置以使由脉冲宽度调制器产生的脉冲的时序随机化。脉冲调适电路经配置以识别切换模式电力供应器的输出超出预定阈值的瞬时偏离,且基于经识别瞬时偏离而修改由脉冲宽度调制器产生的脉冲的经随机化时序。在另一实施例中,切换模式电力供应器包含输出滤波器、驱动器、脉冲宽度调制器、第一反馈回路及第二反馈回路。输出滤波器经配置以提供切换模式电力供应器的输出。驱动器耦合到输出滤波器且经配置以将电流切换到输出滤波器。脉冲宽度调制器经配置以产生控制由驱动器对电流的切换的脉冲。脉冲宽度调制器包含扩展频谱逻辑或算法,所述扩展频谱逻辑或算法经配置以使由脉冲宽度调制器产生的脉冲的时序随机化。第一反馈回路经配置以将切换模式电力供应器的经积分输出电压与定义切换模式电力供应器的所要输出电压的参考电压进行比较。第二反馈回路经配置以识别切换模式电力供应器的输出超出预定阈值的瞬时偏离,且基于经识别瞬时偏离而修改由脉冲宽度调制器产生的脉冲的经随机化时序。在又一实施例中,切换模式电力供应器包含输出滤波器、驱动器、脉冲宽度调制器、第一反馈回路及第二反馈回路。输出滤波器经配置以提供切换模式电力供应器的输出。
驱动器耦合到输出滤波器且经配置以将电流切换到输出滤波器。脉冲宽度调制器经配置以产生控制由驱动器对电流的切换的脉冲。脉冲宽度调制器包含扩展频谱逻辑或算法,所述扩展频谱逻辑或算法经配置以使由脉冲宽度调制器产生的脉冲的时序随机化。第一反馈回路经配置以将切换模式电力供应器的经积分输出电压与定义切换模式电力供应器的目标输出电压的参考电压进行比较。第二反馈回路经配置以监测切换模式电力供应器的输出以在一间隔内维持切换模式电力供应器的输出的历史定义值,且基于所述历史而修改由脉冲宽度调制器产生的脉冲的经随机化时序。切换模式电力供应器可提供一个电压到另一电压的高效率转换,且因此通常用于需要高转换效率的应用(例如电池供电系统)中。然而,切换模式电力供应器遭受若干问题。举例来说,切换模式电力供应器内的切换转变可产生非所要电磁干扰(EMI),所述非所要电磁干扰不利地影响接近切换模式电力供应器的系统或装置的操作。常规技术通常利用屏蔽、滤波滤波器技术及或电路布局来抑制EMI。这些常规技术试图减轻EMI的效果,但未能解决噪声产生源。屏蔽及滤波组件的使用还往往增加系统成本及大小。具备扩展频谱功能的经切换模式电力供应器可通过使切换脉冲随机化而缓解EMI,但常规扩展频谱技术可增加电力供应器的输出电压纹波且违反系统设计规范。本文中所揭示的切换模式电力供应器通过应用反馈回路以自适应地导引扩展频谱调制且确保电力供应器操作符合预定义规范而在不增加电力供应器输出纹波的情况下减少EMI。通过反馈提供的自适应导引还可经应用以改进瞬态响应(对负载及线改变条件及影响电力供应器性能的其它条件的响应)。图1展示根据各种实施例的包含自适应扩展频谱脉冲产生的切换模式电力供应器100的框图。切换模式电力供应器100经图解说明为降压转换器,但本文中所揭示的脉冲调适技术及原理可适用于多种切换模式电力供应器架构(例如,升压转换器及降压-升压转换器)。切换模式电力供应器100包含扩展频谱脉冲宽度调制器(PWM)控制器104、驱动电路114、输出滤波器116、误差积分器102及脉冲调适电路112。扩展频谱PWM控制器104产生控制驱动电路114的切换的脉冲。由扩展频谱PWM控制器104产生的脉冲的持续时间变化(例如,频率变化)以增加电力供应器切换噪声在其上扩展的带宽,且相应地减少所产生的峰值切换噪声及EMI。遗憾的是,在采用扩展频谱脉冲产生的常规切换模式电力供应器中,脉冲时序的经随机化变化可在电力供应器的输出中产生经增加纹波。驱动电路114将电流切换到输出滤波器116,如通过由扩展频谱PWM控制器104产生的脉冲所指示。输出滤波器116存储能量以供递送到由电力供应器100供电的负载。
滤波器116的输出Vout经路由到作为第一反馈回路的部分的误差积分器102。误差积分器102确定输出滤波器116的输出电压(Vout)与规定电力供应器100的所要输出电压的参考电压(Vref)的差。所述差经积分且经提供到扩展频谱PWM控制器104以控制PWM脉冲产生。由误差积分器102提供的差值为反映Vout与Vref之间的差随着时间的平均值,而非Vref与电力供应器100的输出之间的瞬时差。因此,由误差积分器产生的经积分差信号不提供对电力供应器100的输出中的高频率事件(例如纹波或瞬态)的校正。脉冲调适电路112作为第二反馈回路的部分耦合到输出滤波器本文档来自技高网
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【技术保护点】
一种切换模式电力供应器,其包括:输出滤波器,其经配置以提供所述切换模式电力供应器的输出;驱动器,其耦合到所述输出滤波器且经配置以将电流切换到所述输出滤波器;脉冲宽度调制器,其经配置以产生控制由所述驱动器对电流的切换的脉冲,所述脉冲宽度调制器包含经配置以使由所述脉冲宽度调制器产生的所述脉冲的时序随机化的扩展频谱逻辑;及脉冲调适电路;其中所述脉冲调适电路经配置以:识别所述切换模式电力供应器的所述输出超出预定阈值的瞬时偏离,且基于所述经识别瞬时偏离而修改由所述脉冲宽度调制器产生的所述脉冲的所述经随机化时序。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.02.26 US 61/944,846;2015.02.25 US 14/631,3881.一种切换模式电力供应器,其包括:输出滤波器,其经配置以提供所述切换模式电力供应器的输出;驱动器,其耦合到所述输出滤波器且经配置以将电流切换到所述输出滤波器;脉冲宽度调制器,其经配置以产生控制由所述驱动器对电流的切换的脉冲,所述脉冲宽度调制器包含经配置以使由所述脉冲宽度调制器产生的所述脉冲的时序随机化的扩展频谱逻辑;及脉冲调适电路;其中所述脉冲调适电路经配置以:识别所述切换模式电力供应器的所述输出超出预定阈值的瞬时偏离,且基于所述经识别瞬时偏离而修改由所述脉冲宽度调制器产生的所述脉冲的所述经随机化时序。2.根据权利要求1所述的电力供应器,其进一步包括耦合到所述脉冲宽度调制器及所述脉冲调适电路的斜波产生器,其中所述脉冲调适电路基于所述经识别瞬时偏离而改变斜波的斜率。3.根据权利要求2所述的电力供应器,其中所述脉冲调适电路在斜波产生期间改变所述斜波的所述斜率。4.根据权利要求2所述的电力供应器,其中所述脉冲调适电路通过调整以下各项中的至少一者而改变所述斜率:经施加以产生所述斜波的电流,及经充电以产生所述斜波的电容。5.根据权利要求1所述的电力供应器,其进一步包括计数器,所述计数器...

【专利技术属性】
技术研发人员:西奥多·埃内斯特·余阿里·穆塔迈迪杜定坤颂巴达·查克拉博蒂帕特里克·泰特鲁德小凯特·托马斯·桑德斯
申请(专利权)人:德州仪器公司
类型:发明
国别省市:美国;US

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