用于降低输出涟波的脉宽调变控制器及方法技术

一种用于降低抖频切换式电源供应器的输出涟波的脉宽调变控制器及方法，检测该切换式电源供应器的功率开关的电流得到电流感测信号，再根据该功率开关的切换频率调整该电流感测信号的增益或准位来改变该功率开关的工作时间，以降低该切换式电源供应器因为抖频而造成的输出涟波。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术是有关ー种切换式电源供应器，特别是关于ー种用于改善具有抖频的切換式电源供应器的输出涟波的电路及方法。
技术介绍
脉宽调变(Pulse Width Modulation ；PWM)已经广泛地应用在多种电子设备上。例如，在切换式电源供应器中，藉PWM控制器调变功率开关的责任周期(duty cycle)或切换频率，以调节输出电压。 近年来，为了因应能源短缺与环保意识的高涨，切换式电源供应器的节能省电功能越来越受到重视，新制订的能源法规要求切换式电源供应器在轻载及待机时的电源转换效率亦越来越严苛。而切换式电源供应器在轻载及待机时，其功率开关的切换损失占整体功率消耗相当大的比例。目前市售的电源管理集成电路(Integrated Circuit ；IC)提升切换式电源供应器在轻载及待机时的电源转换效率的方法之一，是降低其功率开关的切换频率以有效降低切换损失。此外，切换式电源供应器相对于传统的线性电源供应器具有小体积的优点，但是也因为切换元件而造成电磁干扰(Electric-Magnetic Interference ；EMI)问题。现有的电源管理IC常利用抖频(jittering frequency)的方法来改善EMI问题。目前已有许多抖频技术提出，例如美国专利号7，701，305，其操作原理于此不再详述。切换式电源供应器有许多类型。例如，图I的切换式电源供应器是ー种具有驰返式架构的装置，其中P丽控制器10根据接脚COMP及CS的电压切换功率开关Ml，以控制驰返式电源供应器的输出功率。功率开关Ml串联变压器12的一次侧线圏，电流感测电阻Rcs与功率开关Ml串联，检测功率开关Ml的电流产生电流感测信号Vcs给PWM控制器10的接脚CS。光稱合器14及并联调节器(shunt regulator) 16组成隔离式回授电路,并联调节器16检测驰返式电源供应器的输出电压Vo以控制回授电流Icomp给PWM控制器10的接脚C0MP，PWM控制器10内有电路根据回授电流Icomp在接脚COMP产生回授电压Vcomp，其与输出电压Vo成比例。參照图I的电路，驰返式电源供应器的输出功率Po = 11 X Vin2 X Ton2/ (2 X Lp X T)= n X Vin2 X Ton2 X fs/ (2 XLp),[公式 I]其中，n为变压器12的转换效率，Vin为变压器12的一次侧输入电压，Ton为功率开关Ml的工作时间(on-time)，Lp为变压器12的激磁电感，T为功率开关Ml的切換周期，fs为功率开关Ml的切换频率。若PWM控制器10使用抖频技术，则切换频率fs将会抖动(jitter)。从公式I可知，切换频率fs的抖动将导致输出功率Po的变动，进而在驰返式电源供应器的输出Vo产生低频涟波，造成输出涟波过大的问题。美国专利号7，026，851根据抖频产生相对应比例的调节电流调整回授电压Vcomp,想要改善抖频造成的输出链波过大的问题,但是在轻载及重载时回授电压Vcomp的准位不同，固定比例的调节电流反而造成轻载时过度补偿的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的之一，在于提出一种降低切换式电源供应器因为抖频而造成的输出涟波的脉宽调变控制器及方法。根据本专利技术，一种降低抖频切换式电源供应器的输出涟波的脉宽调变控制器及方法包括取得与该切换式电源供应器的功率开关的电流相关的电流感测信号，以及根据该功率开关的切換频率调整该电流感测信号的増益或 准位以调整该功率开关的工作时间，进而改善该切换式电源供应器因为抖频而造成的输出涟波过大问题。附图说明 图I是现有的驼返式电源供应器；图2是根据本专利技术的第一实施例；图3是图2中的可编程放大器的实施例；图4是图2中的计数值CG及切换频率fs的时序图；图5是根据本专利技术的第二实施例；以及图6是图5中的调节信号Vmod、偏移信号Vof及切换频率fs的波形图。附图标号10PWM 控制器12变压器14光耦合器16并联调节器20计数器22抖频调变器24振荡器26电流限制电路28脉宽调变器30比较器32SR 正反器34栅极驱动器36斜率补偿器38加法器40可编程放大器42前缘遮蔽电路44电压电流转换器46电流镜48可变电阻50可编程放大器52放大器54调节信号Vmod的波形56偏移信号Voffset的波形 58切换频率f s的波形具体实施例方式參照图2的PWM控制器10，如同已知的PWM回路，振荡器24提供时钟CLK，脉宽调变器28根据时钟CLK、回授电压Vcomp及电流感测信号Vcs产生PWM信号Q，经栅极驱动器34产生PWM信号Vgate，PWM信号Vgate的切换频率等于时钟CLK的频率fS，时钟CLK计数器20计数时钟CLK产生计数值CT，抖频调变器22根据计数值CT、时钟CLK及振荡器24提供的參考信号Iref提供抖频调整信号Vm给振荡器24，振荡器24根据回授电压Vcomp控制时钟CLK的频率fs使其随负载变化，并根据抖频调整信号Vm决定时钟CLK的抖频频率变化范围，在脉宽调变器28中，比较器30根据电流限制信号Vcl、回授电压Vcomp及电流感测信号Vcs产生比较信号Sc，SR正反器32由时钟CLK触发，被信号Sc重设，电流限制信号Vcl及回授电压Vcomp作为临界值与电流感测信号Vcs_S比较产生比较信号Sc，当电流感测信号Vcs_S上升到大于电流限制信号Vcl及回授电压Vcomp其中之一吋，比较器30 拉高比较信号Sc，因而重设SR正反器32，关闭PWM信号Q (亦即PWM信号Vgate)的工作时间Ton，电阻Rll连接在參考电压源Vrefl及接脚COMP之间，以产生回授电压Vcomp，电流感测信号Vcs先经前缘遮蔽电路42遮蔽其前缘成为电流感测信号Vcs_LEB，再被可编程放大器40放大为电流感测信号Vcs_m，经加法器38加上斜率补偿器36提供的补偿信号Vs成为电流感测信号Vcs_S给脉宽调变器28。虽然PWM回路有各种不同的设计，但其架构大致上就是如上所述的，脉宽调变器以时钟为基础，根据输出回授信号及电流感测信号产生PWM信号。图2的实施例只是为了说明本专利技术的技术思想而设计的电路，并非限定本专利技术为该特定电路。从公式I可知，当切换频率fs变化时，将导致输出功率Po变动，因而产生输出涟波，因此，为了降低输出涟波，可以让工作时间Ton随切换频率fs的上升或下降而减少或増加。图2的实施例是以可编程放大器40取代现有的固定増益放大器，并利用计数器20提供计数值CG改变可编程放大器40的増益，因而改变工作时间Ton的长短。计数器20是计数时钟CLK产生计数值CG，亦即根据切换频率fs改变可编程放大器40的増益，因此エ作时间Ton会随着切换频率fs的变动而反向变动，于是降低返驰式电源供应器因为抖频而造成的输出涟波。更具体而言，当工作时间Ton被触发后，功率开关Ml导通，因此功率开关Ml的电流上升，从其取得的电流感测信号Vcs及因而产生的电流感测信号Vcs_m上升，当电流感测信号Vcs_m及固定斜率的补偿信号Vs所合成的电流感测信号Vcs_S上升到大于电流限制信号Vcl或回授电压Vcomp时，工作时间Ton被关闭，因此功率开关Ml关闭(turnoff)，但是因为可编程放大器40的増益是随着本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种降低抖频切换式电源供应器的输出涟波的脉宽调变控制器，用以提供ー脉宽调变信号切换所述切换式电源供应器的功率开关，其特征在于，所述的脉宽调变控制器包括 振荡器，提供具有抖频的时钟，其决定所述脉宽调变信号的切换频率； 可编程放大器，放大从所述功率开关的电流萃取的电流感测信号；以及计数器，连接所述振荡器及可编程放大器，计数所述时钟产生计数值调整所述可编程放大器的増益，以调整所述脉宽调变信号的工作时间。2.如权利要求I所述的脉宽调变控制器，其特征在于，所述可编程放大器包括 电压电流转换器，将所述电流感测信号转换为第一电流； 可变电阻，因应所述计数值调整ー电阻值；以及 电流镜，连接所述电压电流转换器及可变电阻，镜射所述第一电流产生第二电流给所述可变电阻，以产生所述放大后的电流感测信号。3.一种降低抖频切换式电源供应器的输出涟波的方法，用以提供ー脉宽调变信号切換所述切换式电源供应器的功率开关，其特征在于，所述方法包括下列步骤 以具有抖频的时钟为基础，根据从所述功率开关的电流萃取的电流感测信号产生所述脉宽调变信号； 计数所述时钟产生...

【专利技术属性】
技术研发人员：林昆馀，林梓诚，黄培伦，
申请(专利权)人：日隆电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：