一种电源控制器形成减小轻负载条件下的可听噪音的驱动脉冲。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术一般地涉及电子学，尤其涉及形成半导体器件和结构的方法。
技术介绍
在过去，半导体行业利用各种方法和电路来实现开关电源系统和控制器。为了使功率耗散达到最小，一些实现将以较低的频率开关功率晶体管或者可能甚至以短的突发接通和切断功率晶体管。使功率耗散达到最小的一些这种实现在2001年6月26日颁发给Dong-Young等人的美国专利6,252,783号中公开。这种实现的一个问题是典型地在大约二十到两万(20-20,000)Hz频率范围内的可听噪音。当功率晶体管的开关频率减小时，它经常产生在可听频率范围内的噪音。可听噪音经常是讨厌的并且变成对电源使用者的损害。因此，期望具有一种开关电源，其具有减小的功率耗散并且使得可听噪音达到最小。附图说明图1示意地说明具有根据本专利技术的电源控制器的电源系统的一种实施方案的一部分；图2是说明图1根据本专利技术的电源控制器的信号和操作序列的一部分的时序图的图；图3示意地说明具有根据本专利技术的电源控制器的电源系统的另一种实施方案的一部分；图4是说明在先前电源控制器中存在的一些信号的时序图的图；以及图5示意地说明包括根据本专利技术的电源控制器的半导体器件的放大平面图。为了说明的简化和清楚，图中的元件不一定按照比例，并且不同图中相同的参考数字表示相同的元件。另外，众所周知的步骤和元件的描述和细节为了描述的简化而省略。如这里使用的，载流电极意思是传送通过器件的电流的器件元件例如MOS晶体管的源极或漏极或者双极型晶体管的发射极或集电极，并且控制电极意思是控制通过器件的电流的器件元件例如MOS晶体管的栅极或双极型晶体管的基极。具体实施例方式图1示意地说明电源系统10的一部分的一种实施方案，其包括在控制器21和系统10操作期间使可听噪音达到最小的电源控制器21。其他组件典型地从外部连接到控制器21以便提供系统10的功能性。例如，从ac电源例如家用电源接收源电压的桥式整流器11，变压器12，阻塞二极管13，储能电容器14，输出晶体管47，反馈网络18，以及电流感测电阻器19典型地从外部连接到控制器21。晶体管47典型地是串联在变压器12的初级线圈的一个铁心与电阻器19之间的开关功率晶体管，虽然在一些实施方案中晶体管47和电阻器19可以包括在控制器21中。变压器12典型地包括次级绕组80，其与偏压电阻器81，阻塞二极管85，以及存储电容器82一起用来提供操作控制器21的电源。控制器21接收电压输入61和电压返回64之间的电源，并且系统10在输出端子或输出16和17之间提供输出电压。负载15典型地连接在输出16和17之间以除输出电压之外从系统10接收负载电流。控制器21具有连接到激励晶体管47的输出65。电流感测电阻器19串联在晶体管47和返回64之间以在节点67处提供电流感测(CS)信号，其是代表流过晶体管47的开关电流48特征的电压。电流感测(CS)信号由控制器21在电流感测(CS)输入62上接收。反馈网络18典型地是提供代表输出16和17之间输出电压特征的电流68的光耦合器。光耦合器典型地具有连接在输出16与到参考电压的连接20之间的发光二极管，以及具有连接到控制器21的反馈(FB)输入63的集电极和连接到返回64的发射极的光敏晶体管。在连接20处接收的参考电压被选择，使得参考电压的值和跨越网络18的二极管的电压降近似地等于输出16和17之间的输出电压的额定值。例如，参考电压可以是连接在输出17和连接20之间的齐纳二极管。电流68由控制器21接收并且由电阻器25在输入63转换成FB电压。网络18的光耦合器和电阻器25反转FB电压的操作使得FB电压随着输出电压降低而升高，反之亦然。反馈网络18也可以是包括串联电阻器的多种众所周知反馈电路的任何一种。变压器12，电容器14，二极管13和网络18所示帮助描述控制器21的操作。在大多数实施方案中，网络18，晶体管47，变压器12，电容器14，以及二极管13在控制器21形成于其上的半导体芯片的外部。控制器21包括脉宽调制(PWM)控制器或PWM 22，参考信号发生器或参考26，信号包络控制块40，和内部调节器23。控制器21也可以包括其他电路来为控制器21提供另外的功能性，例如欠压锁定(UVLO)电路24，前沿消隐电路(LEB)27，UVLO控制逻辑OR门44，以及晶体管驱动器46。其他众所周知的功能例如软起动和过电压保护也可以包括在控制器21中。调节器23为控制器21内的元件，包括PWM 22，块40，UVLO电路24，和LEB 27，提供工作电压。虽然为了附图的简单而没有显示，调节器23连接在输入61和返回64之间以接收施加到输入61的输入电压。PWM 22包括以周期性速率提供时钟信号的时钟发生器或时钟41，复位支配RS锁存器42，突发模式比较器39，PWM比较器34，和逻辑控制OR门43。控制器21被形成，以在这里称作正常模式和突发模式的至少两种不同的稳定调节模式来操作，并且响应负载电流变化在这两种模式之间转换。比较器39的输出用来响应FB电压从第一值变成第二值而在正常和突发工作模式之间切换控制器21。在正常模式中，控制器21将输出电压调节到期望输出电压值，同时提供正常平均负载电流到负载15。为了简化它，PWM 22提供周期性的驱动脉冲到晶体管47。PWM 22响应FB电压和CS信号的值控制驱动脉冲的持续时间或宽度，相应地控制开关电流48的持续时间和幅度。在轻负载的情况下，负载15所需的负载电流可能降低。在这种情况下，减少到晶体管47的驱动脉冲的数目以便提高系统10的功效可能是期望的。控制器21被形成以检测这种轻负载条件并且将控制器21的工作模式变成突发模式。在突发模式中，控制器21响应负载15所需的降低的负载电流而减小提供到负载15的负载电流的平均值，但是继续将输出电压调节到期望的输出电压值。在突发模式中，控制器21提供多组驱动脉冲到晶体管47并且控制每组内驱动脉冲的宽度，以对开关电流48的相应多组脉冲的每组形成非对称信号包络，以便减小可听噪音。图2是具有说明在控制器21操作期间产生的一些信号的曲线的图。横坐标表示时间而纵坐标表示电流或电压的值。曲线71表示如在下文进一步说明的移位FB电压的值，而曲线72表示响应在控制器21的输出65产生的驱动脉冲而流过晶体管47的开关电流48。曲线73表示当PWM 22以突发模式工作时产生的开关电流48的信号包络。曲线74表示在比较器34的反相输入上接收的FB参考电压的值。在时间T0和T1之间，控制器21以正常模式调节。T1和T2之间的时间是控制器21响应负载电流变化从正常模式切换成突发模式的渡越时间。在时间T2和T7之间，控制器21以突发模式调节。在时间T2到T3，T4到T5，以及T6T7期间，控制器21以突发模式跳跃脉冲。在时间T7和T8之间，控制器21处于响应负载电流变化在以突发模式调节和以正常模式调节之间的转换中。在时间T8之后，控制器21以正常模式调节。注意，曲线73说明突发模式期间的信号包络，因此，在时间T0-TI和T7-T8之间不存在波形。该描述参考图1和图2。图1中说明的示范实施方案特别是块40的实施方案用于控制器21的操作的描述，但是，其他实施方案可以使用不同的实现来获得如在本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种形成电源系统控制器的方法，包括：连接一个ＰＷＭ控制器以接收非对称参考信号，并且作为响应产生一组驱动脉冲，其具有适合于形成具有非对称信号包络的一组电流脉冲的宽度。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
【专利技术属性】
技术研发人员：杰斐逊W哈尔，克里斯多芬巴索，
申请(专利权)人：半导体元件工业有限责任公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]
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