一种具有限频功能的开关稳压电路及方法技术

本发明专利技术公开了一种具有限频功能的开关稳压电路及方法，通过限制开关频率，达到改善电磁干扰分布、提高效率的目的。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；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，并产生一与所述开关稳压电路的输出电压相关的反馈信号；控制电路，根据所述电流采样信号和所述反馈信号控制所述开关的导通与关断；以及限频电路，电耦接至所述控制电路，限制所述开关导通与关断的频率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种开关稳压电路，特别地，涉及一种具有限频功能的开关稳压 电路及方法。
技术介绍
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。当开关电源工作于连续模式(即流过储能元件的电流连续)时，开关电源 的输出功率可表示为4—咖4"/—2 -/*2)/"。当开关电源工作于断续模式(即流过储能元件的电流不连续)时，开关电源的输出功率可表示为 乙—廳=^/—VV;。其中，L为储能元件的电感值(对反激变换器而言，L即为变压器原边励磁电感值)，为流过储能元件的电流的峰值，/ —为流过储能 元件的电流的谷值，f为开关电源的开关频率，而^为开关电源的转换效率。为了实现小体积和高效率，开关电源的开关频率通常很高(例如几十KHz)。 开关电源中高频的开关切换会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。为此，各国均针对开关电源产生的EMI制定了严格的标准，这些EMI标准，例如EN55022，通常 在高频段限值较低，而在低频段限值较高，因此过高的开关频率会导致开关电 源难以通过EMI测试。此外，开关频率越高，开关损耗越大，不利于开关电源 效率的提高。
技术实现思路
本专利技术提供，限制开关频率，达 到易通过EMI测试、提高效率的目的。依据本专利技术提出的一种具有限频功能的开关稳压电路，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；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，并产生一与所述开关稳压电路的输出电压相关的反馈信号；控制电路， 根据所述电流采样信号和所述反馈信号控制所述开关的导通与关断；以及限频 电路，电耦接至所述控制电路，限制所述开关导通与关断的频率。依据本专利技术提出的一种具有限频功能的开关稳压方法，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；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；采样输出电压，并产生与所述输出 电压相关的反馈信号；根据所述电流采样信号和所述反馈信号控制所述开关的 导通与关断；限制所述开关导通与关断的频率。本专利技术采用上述结构的电路和/或上述方法，通过限制开关的频率，使其不 至过高，从而改善EMI分布，使开关稳压电路更易通过EMI测试，并减小了开 关损耗，提高了开关稳压电路的效率。附图说明图1为根据本专利技术一实施例的开关稳压电路的框图； 图2为根据本专利技术一实施例的开关稳压电路的电路图； 图3为根据本专利技术另一实施例的开关稳压电路的电路图；图4为根据本专利技术实施例的图2、 3所示电路的波形图5为根据本专利技术实施例的图2、 3所示电路，在其开关关断时间被限制的 时间长度恒定情况下的波形图6为根据本专利技术实施例的图2、 3所示电路，使其开关关断时间被限制的 时间长度恒定的限频信号发生电路的电路图7为图6所示电路的波形图8为根据本专利技术实施例的图2、 3所示电路，在其开关关断时间被限制的 时间长度可变情况下的波形图9为根据本专利技术实施例的图2、 3所示电路，使其开关关断时间被限制的 时间长度可变的限频信号发生电路的电路图io为根据本专利技术一实施例的开关稳压方法的流程图。具体实施例方式下面将详细描述本专利技术的具体实施例，应当注意，这里描述的实施例只用 于举例说明，并不用于限制本专利技术。以下均以包括反激变换器的AC/DC (交流/ 直流变换)电路为例对本专利技术进行说明，但本领域的技术人员可知，本专利技术还 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-BOOST (升-降压)电路、FLYBACK (反激)电路以及 FORWARD (正激)电路等。图1为根据本专利技术一实施例的开关稳压电路的电路图，包括整流桥101、 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 102、电压反馈电路103、开关电压采样电路104、第一比较电路105、第二比较 电路106、逻辑电路107以及限频电路108。图1所示开关稳压电路采用准谐振 控制(Quasi-Resonant Control)，工作于断续模式，在开关M导通时变压器Tl 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的漏感和开关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导通开关M，从而减小开关损耗， 提高了开关稳压电路的效率。整流桥101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101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Tl原边绕组的另一端和10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102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IseMe。电流采样电路102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103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103可包括光电耦合器或变压器。在一个实施例中，变压器T1还包括一 辅助绕组(该辅助绕组既可位于变压器T1的初级侧，也可位于变压器T1的次 级侧)，电压反馈电路103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104采样开关M两端的电压Vds， 并产本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有限频功能的开关稳压电路，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；　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，并产生一与所述开关稳压电路的输出电压相关的反馈信号；　控制电路，根据所述电流采样信号和所述反馈信号控制所述开关的导 通与关断；以及　限频电路，电耦接至所述控制电路，限制所述开关导通与关断的频率。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：胡进，詹姆斯莫耶，张军明，任远程，
申请(专利权)人：成都芯源系统有限公司，
类型：发明
国别省市：90[中国|成都]