用于利用开关频率抖动减少电磁干扰的系统和方法技术方案

本发明专利技术公开了用于利用开关频率抖动减少电磁干扰的系统和方法。提供了用于调整电源变换器的系统和方法。该系统包括信号处理组件，被配置为接收第一输入信号和第二输入信号，处理与第一输入信号和第二输入信号相关联的信息，并且至少基于与第一输入信号和第二输入信号相关联的信息向开关输出驱动信号。第一输入信号至少与反馈信号相关联，该反馈信号与电源变换器的输出电压有关。第二输入信号至少与流经电源变换器的初级绕组的初级电流相关联。信号处理组件还被配置为：在第一预定范围内改变初级电流的峰值，并且在第二预定范围内改变电源变换器的开关频率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及集成电路。更具体地,本专利技术提供用于在准谐振模式(quas1-resonantmode)中利用开关频率抖动来减少电磁干扰(EMI)的系统和方法。仅仅作为示例，本专利技术已应用于电源变换系统。但是将认识到，本专利技术具有更广泛的应用范围。
技术介绍
开关模式电源变换系统通常具有在数十kHz和数百kHz范围内的开关频率。寄生电容和寄生电感通常存在于开关模式电源变换系统中。开关模式电源变换系统生成的电磁干扰(EMI)常常需要被减少，以避免严重干扰其它电源组件。为了减少开关模式电源变换系统的大小，开关模式电源变换系统的开关频率通常需要增大。但是增大开关频率常常会加剧与EMI和开关损耗有关的问题。具有频率抖动的固定频率控制器常常被用在电源变换系统中以减少EMI。附图说明图1是示出包括固定频率脉冲宽度调制(PWM)控制器的传统电源变换系统的简化示图。该电源变换系统100包括固定频率PWM控制器102、初级绕组118、次级绕组120、电源开关122、电流感测电阻器124、反馈和隔离组件126、整流二极管128以及电容器130。固定频率PWM控制器102包括振荡器104、PWM比较器106、触发器108、栅极驱动器110、二极管112以及两个电阻器114和116。固定频率PWM控制器102还包括三个端子132、134和136。例如，电源开关122是场效应晶体管(FET)、双极结型晶体管(BJT)或者绝缘栅双极晶体管(IGBT)。电源变换系统100的开关频率通常由振荡器104确定。为了减少EMI，振荡器104常常被用来以不同方式执行开关频率抖动，例如，使电源变换系统100的开关频率倾斜上升和下降或者利用伪随机生成器来改变开关频率。图2是示出由振荡器104使开关频率倾斜上升和下降而形成的频率抖动的电源变换系统100的简化传统时序图。波形202表示作为时间的函数的电源变换系统100的开关频率。波形204表示作为时间的函数的开关122的开关条件。例如，如果波形204为逻辑高电平，则开关122闭合(例如，接通)，而如果波形204为逻辑低电平，则开关122断开(例如，关断)。在图2中示出了两个时间段T1和！^。时间段T1开始于时刻h并且结束于时刻t1；并且时间段T2开始于时刻L并且结束于时刻t2。例如h彡&彡t2。在时间段T1期间，电源变换系统100的开关频率从最小频率206 (在h处)倾斜上升到最大频率208 (在h处)，如波形202所示。开关122被接通和关断的频率增大，如波形204所示。在时间段T2期间，电源变换系统100的开关频率从最大频率208 (在h处)倾斜下降到最小频率206 (在t2处)，如波形202所示。开关122被接通和关断的频率降低，如波形204所示。频率抖动的大小通常被控制在一定范围之内，以避免因过度频率抖动引起的音频噪声。例如，如果固定频率系统100具有大约60kHz的开关频率，则频率抖动范围可以为±4%。即，系统100的开关频率范围为60kHz±2.4kHz。第η阶谐波的能量分布的频率范围为±2.4nkHz。该固定频率系统100的总谐波能量保持不变，而每个谐波频率处的谐波能量幅度减小。因此，系统100的传导EMI常常可以得到改善。在操作中，系统100通常在包括初级绕组118和次级绕组120的变压器中具有寄生电感Lk。电源开关122在端子138和140之间常常具有寄生电容Cp。寄生电感Lk和寄生电容Cp通常不仅会降低系统效率，而且会增加EMI。例如，当电源开关122断开(例如，关断)时，寄生电感Lk和寄生电容Cp通常引起谐振，并且在端子138处生成高峰值电压。然后，当使变压器的初级电感Lp退磁之后，初级电感Lp和寄生电容Cp通常引起谐振，并且端子138的电压随着幅度的降低而震荡。但是端子138的电压的幅度通常为高电平。当在下一周期期间电源开关122闭合(例如，接通)时，寄生电容Cp通常通过电源开关122放电，并且生成包括许多谐波的高峰值电流，其通常会加剧与开关损耗和EMI相关的问题。准谐振(QR)技术可被实现以利用存在于电源变换系统中的寄生电感和寄生电容来提高系统效率。图3是示出包括QR控制器的传统反激式电源变换系统的简化示图。该电源变换系统300包括QR控制器302、初级绕组304、次级绕组306、电源开关308、整流二极管310、电容器312、输出负载316以及辅助绕组330。例如，电源开关308是场效应晶体管(FET)、双极结型晶体管(BJT)或者绝缘栅双极晶体管(IGBT)。如图3所示，该反激式变换系统300在包括初级绕组304和次级绕组306的变压器中具有寄生电感318 (例如，Lk)，并且具有该变压器的初级电感334 (例如，Lp)。电源开关308在端子320和322之间具有寄生电容314 (例如，Cp)。在操作中，如果电源开关308闭合(例如，接通)，则电流324 (例如，Ip)流经电源开关308。例如，电源开关308的端子320和322之间的电压基于下式来确定:Vds = Vin+NXV0Ut (等式 I)其中，Vds表示电源开关308的端子320和322之间的电压，Vin表示系统300的初级侧上的输入电压326，并且Vtjut表示系统300的次级侧上的输出电压328。另外，N表示初级绕组304和次级绕组306之间的匝数比。图4是电源变换系统300的简化传统时序图。波形402表示作为时间的函数的电源开关308的端子320和322之间的电压(例如，Vds)。波形404表示作为时间的函数的开关308的开关条件。波形406表示作为时间的函数的流经电源开关308的电流324。例如，如果波形404为逻辑高电平，则开关308闭合(例如，接通)，而如果波形404为逻辑低电平，则开关308断开(例如，关断)。在图4中示出了五个时间段Tm，Tr, Tdemag, Irff和八。时间段Tm开始于时刻tQ并且结束于时刻，并且时间Tdemag段开始于时刻并且结束于时刻t2。时间段I；开始于时刻t2并且结束于时刻t3，并且时间段Irff开始于时刻并且结束于时刻t3。时间段Ts开始于时刻h并且结束于时刻t3。例如，h彡t2彡t3。时间段Tdralag和Tr在时间段Irff内。时间段Ts是系统300的开关周期，并且包括时间段Tm和时间段Tm。在时间段Tm期间，电源开关308闭合(例如，接通)，如波形404所示。端子320和322之间的电压(例如，Vds)保持为低值412 (例如，近似为零，如波形402所示)。流经电源开关308的电流随着时间从低值410 (例如在h处近似为零)增加到峰值408 (例如，ti处的Ipk)，如波形406所示。在时间段Tdeniag的开始处(例如，h处)，电源开关308断开(例如，被关断)，如波形404所示。端子320和322之间的电压(例如，Vds)从低值412 (例如，在h处近似为零)增大，如波形402所示。流经电源开关308的电流从峰值408下降到低值414 (例如，近似为零)，如波形406所示。在时间段Tdemag期间，电源开关308保持断开(例如，关断)，如波形404所示。流经电源开关308的电流保持为低值414 (例如，近似为零)，如波形406所示。例本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于调整电源变换器的系统，该系统包括：信号处理组件，被配置为：接收第一输入信号和第二输入信号；处理与所述第一输入信号和所述第二输入信号相关联的信息；以及至少基于与所述第一输入信号和所述第二输入信号相关联的信息向开关输出驱动信号，所述驱动信号与开关频率相关联，该开关频率与包括该开关的电源变换器有关；其中：所述第一输入信号至少与反馈信号相关联，该反馈信号与所述电源变换器的输出电压有关；以及所述第二输入信号至少与流经所述电源变换器的初级绕组的初级电流相关联；其中所述信号处理组件还被配置为：在第一预定范围内改变所述初级电流的峰值；以及在第二预定范围内改变所述电源变换器的所述开关频率。

【技术特征摘要】
1.一种用于调整电源变换器的系统，该系统包括: 信号处理组件，被配置为: 接收第一输入信号和第二输入信号； 处理与所述第一输入信号和所述第二输入信号相关联的信息；以及 至少基于与所述第一输入信号和所述第二输入信号相关联的信息向开关输出驱动信号，所述驱动信号与开关频率相关联，该开关频率与包括该开关的电源变换器有关； 其中: 所述第一输入信号至少与反馈信号相关联，该反馈信号与所述电源变换器的输出电压有关；以及 所述第二输入信号至少与流经所述电源变换器的初级绕组的初级电流相关联； 其中所述信号处理组件还被配置为: 在第一预定范围内改变所述初级电流的峰值；以及 在第二预定范围内改变所述电源变换器的所述开关频率。2.如权利要求1所述的系统，其中，所述信号处理组件还被配置为在所述第一预定范围内确定性地改变所述初级电流的峰值。3.如权利要求2所述的系统，其中，所述信号处理组件还被配置为在所述第一预定范围内周期性地改变所述 初级电流的峰值。4.如权利要求2所述的系统，其中，所述信号处理组件还被配置为将所述初级电流的峰值从最小值改变为最大值，并且将所述初级电流的峰值从所述最大值改变回所述最小值。5.如权利要求4所述的系统，其中，所述信号处理组件还被配置为与时间的第一线性函数相对应地将所述初级电流的峰值从最小值改变为最大值，并且与时间的第二线性函数相对应地将所述初级电流的峰值从所述最大值改变回所述最小值。6.如权利要求1所述的系统，其中，所述信号处理组件还被配置为在所述第一预定范围内随机地改变所述初级电流的峰值。7.如权利要求6所述的系统，其中，所述信号处理组件还被配置为在所述第一预定范围内伪随机地改变所述初级电流的峰值。8.如权利要求1所述的系统，其中，所述信号处理组件还被配置为在所述第二预定范围内确定性地改变所述电源变换器的所述开关频率。9.如权利要求8所述的系统，其中，所述信号处理组件还被配置为在所述第二预定范围内周期性地改变所述电源变换器的所述开关频率。10.如权利要求8所述的系统，其中，所述信号处理组件还被配置为将所述电源变换器的所述开关频率从最大值改变为最小值，并且将所述电源变换器的所述开关频率从所述最小值改变回所述最大值。11.如权利要求10所述的系统，其中，所述信号处理组件还被配置为与时间的第一线性函数相对应地将所述电源变换器的所述开关频率从最大值改变为最小值，并且与时间的第二线性函数相对应地将所述电源变换器的所述开关频率从所述最小值改变回所述最大值。12.如权利要求1所述的系统，其中，所述信号处理组件还被配置为在所述第二预定范围内随机地改变所述电源变换器的所述开关频率。13.如权利要求12所述的系统，其中，所述信号处理组件还被配置为在所述第二预定范围内伪随机地改变所述电源变换器的所述开关频率。14.如权利要求1所述的系统，其中，所述初级电流的峰值与所述电源变换器的所述开关频率成反比。15.如权利要求1所述的系统，其中，所述系统被配置为在准谐振模式中操作。16.一种用于调整电源变换器的系统，该系统包括: 比较器，被配置为接收第一输入信号和第二输入信号并且至少基于与所述第一输入信号和所述第二输入信号相关联的信息生成比较信号，所述第一输入信号至少与反馈信号相关联，该反馈信号与电源变换器的输出电压有关，所述第二输入信号包括第三输入信号并且至少与流经所述电源变换器的初级绕组的初级电流相关联；以及 驱动组件，被配置为接收所述比较信号并且至少基于与所述比较信号相关联的信息向开关输出驱动信号，所述驱动信号与开关频率相关联，该开关频率与包括该开关的所述电源变换器有关； 其中，所述比较器和所述驱动组件被配置为响应于至少所述第三输入信号，在第一预定范围内改变所述初级电流的峰值，并且在第二预定范围内改变所述电源变换器的所述开关频率。17.如权利要求16所述的系统，其中，所述第三输入信号与电压抖动信号有关。18.如权利要求16所述的系统，其中，所述第三输入信号与电流抖动信号有关。19.如权利要求 16所述的系统，其中，所述驱动组件包括: 触发器组件，被配置为至少接收所述比较信号并且至少基于与所述比较信号相关联的信息生成输出信号；以及 驱动器组件，被配置为接收所述输出信号并且至少基于与所述输出信号相关联的信息生成所述驱动信号。20.一种用于调整电源变换器的系统，该系统包括: 比较器，被配置为接收第一输入信号和第二输入信号并且至少基于与所述第一输入信号和所述第二输入信号相关联的信息生成比较信号，所述第一输入信号包括第三输入信号并且至少与反馈信号相关联，该反馈信号与电源变换器的输出电压有关，所述第二输入信号至少与流经所述电源变换器的初级绕组的初级电流相...

【专利技术属性】
技术研发人员：林元，张允超，吴锋，方烈义，
申请(专利权)人：昂宝电子上海有限公司，
类型：发明
国别省市：