可抖动开关频率的电源供应器以及电源控制器制造技术

本发明专利技术实施例提供一种电源控制器，适用于电源供应器，其包含有电感元件以及功率开关，用以转换输入电压为输出电压。该电源控制器包含有补偿端以及脉冲宽度调制信号产生器。该补偿端，提供补偿信号，其依据检测该输出电压而产生。该脉冲宽度调制信号产生器依据该补偿信号，提供脉冲宽度调制信号至该功率开关。该脉冲宽度调制信号使该功率开关具有至少开启时间以及关闭时间。该脉冲宽度调制信号具有开关频率。该脉冲宽度调制信号产生器提供最大开关频率，且该脉冲宽度调制信号产生器配置成使该开关频率不大于该最大开关频率。当该补偿信号为第一补偿值时，该脉冲宽度调制信号产生器配置成抖动该最大开关频率与该开启时间，使得当该最大开关频率减少时，该开启时间增加。

Power supply and power controller with dithering switching frequency

The embodiment of the invention provides a power controller suitable for a power supply, which comprises an inductive element and a power switch for converting an input voltage to an output voltage. The power controller includes a compensation terminal and a pulse width modulation signal generator. The compensation terminal provides a compensation signal, which is generated according to detecting the output voltage. According to the compensation signal, the PWM signal generator supplies the PWM signal to the power switch. The pulse width modulation signal enables the power switch to have at least an opening time and a closing time. The PWM signal has a switching frequency. The PWM signal generator provides the maximum switching frequency, and the PWM signal generator is configured so that the switching frequency is not greater than the maximum switching frequency. When the compensation signal is the first compensation value, the PWM signal generator is configured to dither the maximum switching frequency and the opening time, so that when the maximum switching frequency is reduced, the opening time is increased.

【技术实现步骤摘要】
可抖动开关频率的电源供应器以及电源控制器
本专利技术关于一种电源供应器以及其相关的电源控制器，特别指可以抖动开关式电源供应器的开关频率的电源控制器。
技术介绍
电源供应器在消费性电子产品中几乎是不可或缺的。几乎每个电子产品都需要电源供应器来将市电转换为电子产品中的核心电路所需的电压或是电流电源。开关式电源供应器因为体积小、效率高，所以广受使用者的欢迎。大多数电源供应器被要求不能有电磁干扰(electromagneticinterference，EMI)的问题，也就是电源供应器所产生的电磁波不能大到影响到周边的电器设备。一种防止电磁干扰的方法就是抖动开关式电源供应器的开关频率，也就是使得开关频率在预定的频率抖动范围内缓慢变化。在频谱上，频率抖动可以使得开关式电源供应器所产生的电磁波能量平均地展开在频率抖动范围，而不会落在单一个开关频率上。为了降低开关损失，增加转换效率，有的开关式电源供应器设计来执行波谷切换(valleyswitching)，也就是使功率开关大约在功率开关的跨压最低的时候开启。这样的操作模式一般称为准谐振(Quasi-Resonance，QR)模式。但是，在特定负载下，QR模式却可能使得开关式电源供应器的开关频率固定在单一频率，或是仅仅切换于两个频率，因而使开关式电源供应器产生了EMI的问题。
技术实现思路
本专利技术实施例提供一种电源供应器，用以将输入电压转换为输出电压，对负载供电。该电源供应器包含有电感元件、功率开关、以及电源控制器。该电感元件以及该功率开关相串联于该输入电压以及输入地之间。该电源控制器依据补偿信号，提供脉冲宽度调制信号至该功率开关，以控制该功率开关。该补偿信号是依据检测该输出电压而产生的。该电源控制器配置成提供最大开关频率，用以限制该脉冲宽度调制信号的开关频率。当该补偿信号为第一补偿值时，该电源控制器抖动该最大开关频率，使其具有第一平均频率以及第一频率变动率。当该补偿信号为第二补偿值时，该电源控制器抖动该最大开关频率，使其具有第二平均频率以及第二频率变动率。该第一补偿值所对应的第一负载大于该第二补偿值所对应的第二负载。该第一平均频率大于该第二平均频率。该第二频率变动率大于该第一频率变动率。本专利技术实施例提供一种电源控制器，适用于电源供应器，其包含有电感元件以及功率开关，用以转换输入电压为输出电压。该电源控制器包含有补偿端以及脉冲宽度调制信号产生器。该补偿端提供补偿信号，其依据检测该输出电压而产生。该脉冲宽度调制信号产生器依据该补偿信号，提供脉冲宽度调制信号至该功率开关。该脉冲宽度调制信号产生器配置成提供最大开关频率，用以限制该脉冲宽度调制信号的开关频率。当该补偿信号为第一补偿值时，该电源控制器配置成抖动该最大开关频率，使其具有第一平均频率以及第一频率变动率。当该补偿信号为第二补偿值时，该脉冲宽度调制信号产生器配置成抖动该最大开关频率，使其具有第二平均频率以及第二频率变动率。该第一平均频率大于该第二平均频率。该第二频率变动率大于该第一频率变动率。本专利技术实施例提供一种电源控制器，适用于电源供应器，其包含有电感元件以及功率开关，用以转换输入电压为输出电压。该电源控制器包含有补偿端以及脉冲宽度调制信号产生器。该补偿端，提供补偿信号，其依据检测该输出电压而产生。该脉冲宽度调制信号产生器依据该补偿信号，提供脉冲宽度调制信号至该功率开关。该脉冲宽度调制信号使该功率开关具有至少开启时间以及关闭时间。该脉冲宽度调制信号具有开关频率。该脉冲宽度调制信号产生器提供最大开关频率，且该脉冲宽度调制信号产生器配置成使该开关频率不大于该最大开关频率。当该补偿信号为第一补偿值时，该脉冲宽度调制信号产生器配置成抖动该最大开关频率与该开启时间，使得当该最大开关频率减少时，该开启时间增加。附图说明图1显示开关式电源供应器。图2举例显示电源控制器。图3A显示了脉冲宽度调制信号SDRV/SPWM、辅助绕组LA的跨压VAUX、以及一些在关闭时间控制器123内的信号。图3B举例说明，当补偿信号VCOMP为固定值时，抖频信号VJTR为三角波，变化于电压VJTR-MAX与电压VJRT-MIN之间。图4举例显示屏蔽时间产生器。图5显示图4的屏蔽时间产生器所产生的补偿信号VCOMP与最大开关频率fMAX的关系。图6举例显示依据本专利技术所实施的电源控制器。图7举例显示图6中的屏蔽时间产生器。图8显示图7的屏蔽时间产生器所产生的补偿信号VCOMP与最大开关频率fMAX的关系。图9显示当补偿信号VCOMP-R大约为固定值时，最大开关频率fMAX、抖频信号VJTR、电流检测信号VCS、以及开启时间TON彼此的关系。图10显示另一开启时间控制器。图11举例显示依据本专利技术所实施的另一电源控制器。具体实施例在本说明书中，有一些相同的符号，其表示具有相同或是类似的结构、功能、原理的元件，且为本领域技术人员可以依据本说明书的教导而推知。考虑到说明书的简洁度，相同的符号的元件将不再重述。在一个实施例中，电源供应器具有电源控制器，其依据补偿信号，提供脉冲宽度调制信号，来控制功率开关。该补偿信号是依据检测该电源供应器的输出电压而产生。该电源控制器提供有最大开关频率，用以限制该脉冲宽度调制信号的开关频率。该电源控制器抖动该最大开关频率，使其以平均频率为中心，具有频率变动率。在此说明书中，该频率变动率为该最大开关频率的频率抖动范围除以该平均频率。当该电源控制器减少该平均频率时，该频率抖动范围维持不变，所以该频率变动率增加。在一个实施例中，该脉冲宽度调制信号使该功率开关具有至少开启时间以及关闭时间。当该补偿信号为补偿值时，该电源控制器抖动该最大开关频率与该开启时间，使该最大开关频率减少时该开启时间增加。图1显示开关式电源供应器10。开关式电源供应器10可以将输入电压VIN转换为输出电压VOUT，对负载13供电。开关式电源供应器10有桥式整流器12、变压器TF、以及电源控制器14。变压器TF作为电感元件，具有电感相耦合的的主绕组LP、辅助绕组LA、以及次级绕组LS。桥式整流器12将交流市电VAC全波整流，产生直流的输入电压VIN以及输入地。主绕组LP、功率开关SW以及电流检测电阻RCS串联于输入电压VIN与输入地之间。电源控制器14通过驱动端DRV提供脉冲宽度调制信号SDRV，来开启或关闭功率开关SW，藉以使变压器TF从输入电压VIN储能或对输出电压VOUT释能。输出电压VOUT为次级绕组LS的跨压的整流结果，对负载13供电。电源控制器14通过电流检测端CS，接收电流检测信号VCS，其大约代表流经检测电流电阻RCS的电流，也可以代表流经主绕组LP的电感电流IPRM。开关式电源供应器10可以采用初级控制(PrimarySideControl，PSC)，也就是电源控制器14完全以在初级的信息，来控制位于次级的输出电压VOUT。但本专利技术并不限于此。在一个实施例中，开关式电源供本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电源供应器，用以将输入电压转换为输出电压，对负载供电，包含有：/n电感元件以及功率开关，相串联于该输入电压以及输入地之间；以及/n电源控制器，依据补偿信号，提供脉冲宽度调制信号至该功率开关，以控制该功率开关，该补偿信号是依据检测该输出电压而产生的，该电源控制器配置成提供最大开关频率，用以限制该脉冲宽度调制信号的开关频率；/n其中，当该补偿信号为第一补偿值时，该电源控制器抖动该最大开关频率，使其具有第一平均频率以及第一频率变动率；/n当该补偿信号为第二补偿值时，该电源控制器抖动该最大开关频率，使其具有第二平均频率以及第二频率变动率；以及/n该第一补偿值所对应的第一负载大于该第二补偿值所对应的第二负载，该第一平均频率大于该第二平均频率，且该第二频率变动率大于该第一频率变动率。/n

【技术特征摘要】
1.一种电源供应器，用以将输入电压转换为输出电压，对负载供电，包含有：
电感元件以及功率开关，相串联于该输入电压以及输入地之间；以及
电源控制器，依据补偿信号，提供脉冲宽度调制信号至该功率开关，以控制该功率开关，该补偿信号是依据检测该输出电压而产生的，该电源控制器配置成提供最大开关频率，用以限制该脉冲宽度调制信号的开关频率；
其中，当该补偿信号为第一补偿值时，该电源控制器抖动该最大开关频率，使其具有第一平均频率以及第一频率变动率；
当该补偿信号为第二补偿值时，该电源控制器抖动该最大开关频率，使其具有第二平均频率以及第二频率变动率；以及
该第一补偿值所对应的第一负载大于该第二补偿值所对应的第二负载，该第一平均频率大于该第二平均频率，且该第二频率变动率大于该第一频率变动率。


2.如权利要求1所述的电源供应器，其中，当该补偿信号分别为该第一补偿值与该第二补偿值时，该最大开关频率分别具有第一频率抖动范围以及第二频率抖动范围，且该第一频率抖动范围与该第二频率抖动范围相同。


3.如权利要求1所述的电源供应器，其中，该脉冲宽度调制信号使该功率开关具有至少开启时间以及关闭时间，当该补偿信号为第三补偿值时，该电源控制器配置成包含有：
抖动信号产生器，提供抖频信号，其抖动该最大开关频率与该开启时间，当该抖频信号使得该最大开关频率减少时，该抖频信号使得该开启时间增加。


4.如权利要求1所述的电源供应器，其中，该电感元件为变压器，具有主绕组、辅助绕组、以及次级绕组，该功率开关与该主绕组串联于该输入电压以及该输入地之间，该电源控制器具有反馈端，电耦接至该辅助绕组。


5.如权利要求4所述的电源供应器，其中，该电源控制器检测该辅助绕组的跨压，而进行波谷切换。


6.一种电源控制器，适用于电源供应器，其包含有电感元件以及功率开关，用以转换输入电压为输出电压，该电源控制器包含有：
补偿端，提供补偿信号，其依据检测该输出电压而产生；以及
脉冲宽度调制信号产生器，依据该补偿信号，提供脉冲宽度调制信号至该功率开关，该脉冲宽度调制信号产生器配置成提供最大开关频率，用以限制该脉冲宽度调制信号的开关频率；
其中，当该补偿信号为第一补偿值时，该电源控制器配置成抖动该最大开关频率，使其具有第一平均频率以及第一频率变动率；
当该补偿信号为第二补偿值时，该脉冲宽度调制信号产生器配置成抖动该最大开关频率，使其具有第二平均频率以及第二频率变动率；
该第一平均频率大于该第二平均频率；以及
该第二频率变动率大于该第一频率变动率。


7.如权利要求6所述的电源控制器，其中，该脉冲宽度调制信号产生器包含有：
开启时间控制器，依据电流检测信号以及该补偿信号，控制该功率开关的开启时间；以及
关闭时间控制器，依据该补偿信号，控制该功率开关的关闭时间，该关闭时间控制器包含有：
屏蔽时间产生器，依据该补偿信号，产生屏蔽信号，其可定义屏蔽时间，用以使该关闭时间结束不早于该屏蔽时间...

【专利技术属性】
技术研发人员：周保助，邹明璋，
申请(专利权)人：通嘉科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾;TW