TWI689162B - 準諧振返馳變換器電源系統 - Google Patents

準諧振返馳變換器電源系統 Download PDF

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Abstract

公開了一種準諧振返馳變換器電源系統，包括變壓器、功率開關、以及包括抖頻模組和谷底控制模組的準諧振控制器。抖頻模組通過調節流過變壓器的初級繞組的峰值電流來調節功率開關的開關頻率，或者通過在功率開關的汲極電壓的諧振谷底添加提前量或者延遲量來調節功率開關的開關頻率；谷底控制模組通過對功率開關的開關頻率及該頻率與第一參考頻率、第二參考頻率的大小關係進行運算、處理後得到增加谷底信號和減少谷底信號，並根據增加谷底信號和減少谷底信號控制功率開關在其汲極電壓的預定諧振谷底從關斷狀態切換到導通狀態。

Description

準諧振返馳變換器電源系統
本發明涉及電路領域，更具體地涉及一種準諧振返馳變換器電源系統。
第1圖示出了傳統的準諧振返馳變換器電源系統的原理圖。第2圖示出了第1圖所示的系統中的功率開關S1的汲極電壓Vd、閘極電壓Vg、以及流過變壓器T的初級繞組的電流Ip的波形圖，其中，Ton是功率開關S1的導通時間，Toff是功率開關S1的關斷時間。如第2圖所示，在功率開關S1處於關斷狀態時，當變壓器T的主電感Lp退磁結束後，變壓器T的主電感Lp和功率開關S1的寄生電容Cp自由諧振。此時，第1圖所示的系統中的準諧振控制器可以在功率開關S1的汲極電壓的諧振谷底控制功率開關S1從關斷狀態切換到導通狀態，以降低第1圖所示的系統中的開關損耗和電磁干擾(Electromagnetic Interference,EMI)。由變壓器T的主電感Lp和功率開關S1的寄生電容Cp構成的LC諧振腔的諧振週期相對於功率開關S1的開關週期較小，所以第1圖所示的系統近似於工作在臨界導通模式。
在第1圖所示的系統中，系統輸出功率和系統工作頻率(即，功率開關S1的開關頻率)可以表示為公式(1)和公式(2)：
Figure 107116336-A0305-02-0003-1
Figure 107116336-A0305-02-0003-2
在公式(1)和公式(2)中，POUT是系統輸出功率，f s 是系統工作頻率，η是系統功率轉換效率，VOUT是系統輸出電壓(即，變壓器T的次級輸出電壓)，Vin是系統輸入電壓(即，線輸入整流電壓)，IPK是流過變壓器T的初級繞組的峰值電流(即，流過功率開關S1的峰值電流)，N是變壓器T的初級繞組與次級繞組的匝數比，VF是變壓器T的次級側的整流二極體D1的壓降，D是功率開關S1的導通時間占空比。
從公式(1)和公式(2)可知，在系統輸出功率和系統輸入電壓不變的情況下，系統工作頻率基本不變。所以，第1圖所示的系統工作在臨界導通模式時的EMI在低頻段會比較差。
第3圖示出了第1圖所示的系統中的準諧振控制器的原理圖。如第3圖所示，準諧振控制器的FB端子接收誤差放大與隔離模組基於系統輸出電壓或系統輸出電流生成的、用於表徵系統輸出電壓或系統輸出電流的輸出電壓或電流回饋信號；準諧振控制器的CS端子接收流過變壓器T的初級繞組的電流在電流感測電阻Rsense上產生的、用於表徵流過變壓器T的初級繞組的電流的變壓器初級繞組電流表徵信號；脈寬調變(Pulse Width Modulation，PWM)比較器基於輸出電壓或電流表徵信號和變壓器初級繞組電流表徵信號控制功率開關S1的導通與關斷，從而控制系統輸出電壓或者系統輸出電流。
為了改善第1圖所示的系統工作在臨界導通模式時的EMI，系統工作頻率不能太集中，因此需要實現系統工作頻率的抖動。這裡，系統工作頻率也可以表示為公式(3)：
Figure 107116336-A0305-02-0004-3
在公式(3)中，系統輸入電壓Vin、變壓器T的初級繞組與次級繞組的匝數比N、以及變壓器T的次級側的整流二極體D1的壓降VF均為系統參數。從公式(3)可知，系統工作頻率與流過變壓器T的初級繞組的峰值電流成反比。因此，可以通過對流過變壓器T的初繞組的峰值電流進行擾動來實現系統工作頻率的抖動。
第4圖示出了在第1圖所示的系統中實現三角波頻率抖動方案時，流過變壓器T的一次繞組的峰值電流IPK和系統工作頻率f s 的 波形圖。第5圖示出了在第1圖所示的系統中實現偽隨機頻率抖動方案時，流過變壓器T的初級繞組的峰值電流IPK和系統工作頻率f s 的波形圖。
如第4圖和第5圖所示，系統工作頻率f s 與流過變壓器T的初級繞組的峰值電流IPK成反比關係。當峰值電流IPK的抖動頻率遠大於系統的環路頻寬時，可以通過對流過變壓器T的初級繞組的峰值電流IPK的調節來實現對系統工作頻率f s 的調節，其中，流過變壓器T的初級繞組的峰值電流IPK的週期性變化可以導致系統工作頻率的週期性變化。
除了通過對流過變壓器T的初級繞組的峰值電流IPK進行擾動來實現系統工作頻率的抖動外，也可以通過在環路內加入一定幅度的、變化的延遲來實現系統工作頻率f s 的抖動。例如，可以讓功率開關S1從關斷狀態切換到導通狀態的時刻在功率開關S1的汲極電壓的諧振谷底附近的一小段時間範圍內變化。第6圖示出了在第1圖所示的系統中實現控制延遲頻率抖動方案時，功率開關S1的汲極電壓Vd和系統工作頻率f s 的波形圖。相比於控制功率開關S1固定在汲極電壓Vd的諧振谷底導通，第6圖所示的控制延遲頻率抖動方案會在一定程度上降低第1圖所示的系統的效率。但是，只要控制好延遲的幅度，就可以把第1圖所示的系統的效率損失控制在可以接受的範圍內。
在很多應用場景中，準諧振返馳變換器電源系統的工作頻率會被限制在一定範圍以內。對於存在抖頻的準諧振返馳變換器電源系統，當系統工作頻率接近設定的上限頻率或者下限頻率時，疊加了抖頻後的系統工作頻率有可能落在預定的頻率區間以外，從而可能導致其中的功率開關從關斷狀態切換到導通狀態的時刻在其汲極電壓的若干相鄰的諧振谷底之間反復跳動。這種反復跳動會導致系統輸出電壓或電流以及系統輸出電壓或電流回饋信號出現波動，從而導致系統輸出紋波變大。此外，系統工作頻率出現巨大的波動時，落在音訊區的頻率分量也會變多，從而使得系統噪音指標也會大大惡化。
鑒於以上所述一個或多個問題，本發明提供了一種結合 了頻率抖動和谷底控制的準諧振返馳變換器電源系統。
根據本發明實施例的準諧振返馳變換器電源系統，包括變壓器、功率開關、以及包括抖頻模組和谷底控制模組的準諧振控制器。抖頻模組通過調節流過變壓器的初級繞組的峰值電流來調節功率開關的開關頻率，或者通過在功率開關的汲極電壓的諧振谷底添加提前量或者延遲量來調節功率開關的開關頻率；谷底控制模組通過對功率開關的開關頻率進行頻率/電壓轉換得到反映功率開關的開關頻率的第一電壓信號，通過對第一電壓信號進行積分或濾波處理濾除其中的毛刺或高頻擾動得到第二電壓信號，通過將第二電壓信號分別與反映第一參考頻率的第一參考電壓和反映第二參考頻率的第二參考電壓進行比較生成增加谷底信號和減少谷底信號，並根據增加谷底信號和減少谷底信號控制功率開關在其汲極電壓的預定諧振谷底從關斷狀態切換到導通狀態，或者通過將功率開關的開關頻率分別與第一參考頻率和第二參考頻率進行比較生成第一頻率比較器輸出信號和第二頻率比較器輸出信號，通過分別對第一頻率比較器輸出信號和第二頻率比較器輸出信號進行積分或濾波處理，濾除第一頻率比較器輸出信號和第二頻率比較器輸出信號中的毛刺或高頻擾動，得到增加谷底信號和減少谷底信號，並根據增加谷底信號和減少谷底信號控制功率開關在其汲極電壓的預定諧振谷底從關斷狀態切換到導通狀態。
根據本發明實施例的準諧振返馳變換器電源系統可以解決傳統的準諧振返馳變換器電源系統的EMI問題，同時也避免了在存在頻率上下限的準諧振返馳變換器電源系統中因為引入抖頻而導致的系統輸出紋波及雜訊變大的問題。
S1:功率開關
Vd:汲極電壓
Vg:閘極電壓
T:變壓器
Ip:一次繞組的電流
Ton:功率開關S1的導通時間
Toff:功率開關S1的關斷時間
Lp:變壓器T的主電感
Cp:寄生電容
POUT:系統輸出功率
f s :系統工作頻率
η:系統功率轉換效率
IPK:峰值電流
FB、CS、dem:端子
R0、R1R2、R3:電阻
D:功率開關S1的導通時間占空比
VF:變壓器T的次級側的整流二極體D1的壓降
Rsense:電阻
N:匝數比
D1:整流二極體
Vf、Vavg:電壓信號
fup、fdw:參考頻率
Vup、Vdw:參考位準
de-mag:退磁感測信號
Gate:驅動信號
Q1、Q2:開關
Ics_jitter:抖頻電流
VFB_jitter:抖頻電壓
VOUT:系統輸出電壓
Vin:系統輸入電壓
S:RS鎖存器置位端
Q:RS鎖存器輸出端
R:RS鎖存器復位端
從下面結合附圖對本發明的具體實施方式的描述中可以更好地理解本發明，其中：第1圖示出了傳統的準諧振返馳變換器電源系統的原理圖；第2圖示出了第1圖所示的系統中的功率開關S1的汲極電壓Vd、閘極電壓Vg、以及流過變壓器T的一次繞組的電流Ip的波形圖；第3圖示出了第1圖所示的系統中的準諧振控制器的原理圖； 第4圖示出了在第1圖所示的系統中實現三角波頻率抖動方案時，流過變壓器T的初級繞組的峰值電流IPK和系統工作功頻率f s 的波形圖；第5出了在第1圖所示的系統中實現偽隨機頻率抖動方案時，流過變壓器T的初級繞組的峰值電流IPK和系統工作頻率f s 的波形圖；第6示出了在第1圖所示的系統中實現控制延遲頻率抖動方案時，功率開關S1的汲極電壓Vd和系統工作頻率f s 的波形圖；第7示出了可應用第1圖所示的系統的根據本發明實施例的準諧振控制器的原理圖；第8示出了可應用第1圖所示的系統的根據本發明另一實施例的準諧振控制器的原理圖；第9示出了可應用第1圖所示的系統的根據本發明又一實施例的準諧振控制器的原理圖；第10示出了可應用於第7圖至第9圖所示的準諧振控制器的根據本發明實施例的谷底控制模組的原理圖；第11示出了可應用於第7圖至第9圖所示的準諧振控制器的根據本發明另一實施例的谷底控制模組的原理圖；第12圖示出了第10圖所示的谷底控制模組的具體實現電路；第13圖示出了第11圖所示的谷底控制模組的具體實現電路；第14圖示出了第13圖所示的頻率比較器#1的原理圖；第15圖示出了第7圖所示的準諧振控制器的具體實現電路；第16圖示出了第8圖所示的準諧振控制器的具體實現電路；第17圖示出了第8圖所示的準諧振控制器的另一具體實現電路；第18圖示出了第8圖所示的準諧振控制器的又一具體實現電路；第19圖示出了第9圖所示的準諧振控制器的具體實現電路。
下面將詳細描述本發明的各個方面的特徵和示例性實施例。在下面的詳細描述中，提出了許多具體細節，以便提供對本發明的全面理解。但是，對於本領域技術人員來說很明顯的是，本發明可以在不需要這些具體細節中的一些細節的情況下實施。下面對實施例的描述僅僅是 為了通過示出本發明的示例來提供對本發明的更好的理解。本發明決不限於下面所提出的任何具體配置和演算法，而是在不脫離本發明的精神的前提下覆蓋了元素、部件和演算法的任何修改、替換和改進。在附圖和下面的描述中，沒有示出公知的結構和技術，以便避免對本發明造成不必要的模糊。
從以上所述可知，在傳統的準諧振返馳變換器電源系統中，當系統輸入電壓和系統輸出功率恒定時，系統工作頻率基本不變，因此存在傳導EMI在低頻段餘量不足的問題。在準諧振返馳變換器電源系統中添加隨機抖頻是一種改善系統電磁干擾的方法。但是，對於系統工作頻率有上限或者下限的準諧振返馳變換器電源系統，當工作在系統工作頻率的上限或者下限附近時，系統工作頻率的抖動會導致其中的功率開關從關斷狀態切換到導通狀態的時刻在其汲極電壓的某幾個相鄰的諧振谷底之間反復跳動，因此系統工作頻率會產生很大幅度的波動。系統工作頻率的巨大波動一方面會導致輸出電壓或者電流產生較大的紋波，另一方面也會在音訊段產生較多的頻率分量，從而使得系統具有較高的噪音水準。
在系統工作頻率受到限制的準諧振返馳變換器電源系統中，為了兼顧系統的EMI、雜訊和紋波指標，必須提供一種新的方法來同時實現抖頻、谷底鎖定、和對系統工作頻率的限制。
本發明提供了一種可應用於第1圖所示的系統的新穎的準諧振控制器，該準諧振控制器需要實現以下功能：1)實現系統工作頻率的抖動；2)當流過變壓器T1的初級繞組的峰值電流IPK存在高頻變化的擾動時，功率開關S1從關斷狀態切換到導通狀態的時刻不會由於該擾動而在其汲極電壓的諧振谷底之間切換；3)只有在系統輸入電壓或者系統輸出功率變化導致系統工作頻率超過上限頻率或者低於下限頻率時，才調整功率開關S1從關斷狀態切換到導通狀態的時刻所在的汲極電壓的諧振谷底，從而將系統平均工作頻率調整到上下限頻率之間。
第7圖示出了可應用第1圖所示的系統的根據本發明實施例的準諧振控制器的原理圖。相比於第3圖所示的準諧振控制器，根據本發明實施例的準諧振控制器同時包括谷底控制模組和抖頻模組。這裡， 抖頻模組通過在準諧振控制器的CS端子接收到的用於表徵流過變壓器T的初級繞組的電流Ip的變壓器初級繞組電流表徵信號上疊加一個變化的電壓來實現調節流過變壓器T的初級繞組的峰值電流IPK的功能，從而實現對系統工作頻率的調整。所疊加的電壓可以是連續變化的也可以是隨機變化的，並且其變化頻率要大於第1圖所示的系統的回饋環路的頻寬。
第8圖示出了可應用圖1所示的系統的根據本發明另一實施例的準諧振控制器的原理圖。類似地，相比於第3圖所示的準諧振控制器，根據本發明另一實施例的準諧振控制器同時包括谷底控制模組和抖頻模組。這裡，抖頻模組通過在準諧振控制器的FB端子接收到的用於表徵系統輸出電壓或系統輸出電流的輸出電壓或電流回饋信號上疊加偽隨機電壓來實現調節流過變壓器T的初級繞組的峰值電流IPK的功能，從而實現對系統工作頻率的調節。
第9圖示出了可應用圖1所示的系統的根據本發明又一實施例的準諧振控制器的原理圖。類似地，相比於第3圖所示的準諧振控制器，根據本發明又一實施例的準諧振控制器同時包括谷底控制模組和抖頻模組。這裡，抖頻模組通過在功率開關S1的汲極電壓的諧振谷底附近添加一個小的提前量或者一個小的延遲量(即，正或負延遲)來實現對系統工作頻率的調節。只要控制好所添加的延遲的大小，使得功率開關S1仍然在其汲極電壓的諧振谷底附近從關斷狀態切換到導通狀態，就可以把第1圖所示的系統的效率損失控制到足夠小的程度。
第10圖示出了可應用於第7圖至第9圖所示的準諧振控制器的根據本發明實施例的谷底控制模組的原理圖。如第10圖所示，信號處理單元通過對系統工作頻率fs進行頻率/電壓轉換得到反映系統工作頻率fs的第一電壓信號，並通過對反映系統工作頻率fs的第一電壓信號進行積分或濾波處理，濾除系統工作頻率fs中的毛刺或高頻擾動得到第二電壓信號；電壓比較單元將第二電壓信號分別與反映第一參考頻率的第一參考電壓和反映第二參考頻率的第二參考電壓進行比較，確定是否改變當前鎖定的諧振谷底序號(例如，由鎖定到第二個諧振谷底變化到鎖定第三個諧振谷底或第一個諧振谷底)，並輸出增加谷底信號(+1)和減少谷底信 號(-1)；谷底選擇單元根據增加谷底信號和減少谷底信號而遮罩一定數目的諧振谷底，從而控制功率開關S1在其汲極電壓的預定諧振谷底從關斷狀態切換到導通狀態。
第11圖示出了可應用於第7圖至第9圖所示的準諧振控制器的根據本發明另一實施例的谷底控制模組的原理圖。如第11圖所示，頻率比較單元直接將系統工作頻率fs分別與第一參考頻率和第二參考頻率比較，生成第一頻率比較器輸出信號和第二頻率比較器輸出信號；信號處理單元通過類比電路或者數位電路分別對第一頻率比較器輸出信號和第二頻率比較器輸出信號進行積分、濾波或其它處理，濾除第一頻率比較器輸出信號和第二頻率比較器輸出信號中的毛刺或高頻擾動，得到增加谷底信號和減少谷底信號；谷底選擇單元根據的增加谷底信號和減少谷底信號控制功率開關S1在其汲極電壓的預定諧振谷底從關斷狀態切換到導通狀態。
在第10圖至第11圖所示的準諧振控制器中，當增加谷底信號(+1)有效時，谷底選擇單元會增加所遮罩的諧振谷底的數目；當減少谷底信號(-1)有效時，谷底選擇單元會減少所遮罩的諧振谷底的數目；當增加和減少谷底信號都無效時，谷底選擇單元會維持當前所遮罩的諧振谷底的數目不變。
第12圖示出了第10圖所示的谷底控制模組的具體實現電路。在第12圖所示的電路中：將能夠表徵系統工作頻率fs的、用於驅動功率開關S1的導通與關斷的驅動信號(Gate)進行頻率/電壓轉換，得到反映系統工作頻率fs的電壓信號Vf；對電壓信號Vf進行低通濾波，得到反映系統工作頻率fs的平均頻率的電壓信號Vavg；將電壓信號Vavg與分別對應兩個參考頻率fup和fdw的兩個參考位準Vup和Vdw進行比較，得到增加谷底信號(+1)和減少谷底信號(-1)。這裡，Vavg>Vup意味著系統工作頻率fs大於參考頻率fup，此時增加谷底信號(+1)有效；Vavg>Vdw意味著系統工作頻率fs小於參考頻率fdw，減少谷底信號(-1)有效。谷底選擇單元可以包括一個雙向計數器、一個累加器、以及若干個邏輯門，其中：雙向計數器接收增加谷底信號(+1)和減少谷底信號(- 1)增減或保持n-bit寄存器Q[(n-1)：0]；累加器利用從準諧振控制器的dem端子接收到的針對變壓器T的退磁感測信號de-mag的下降沿對當前開關週期中已經遮罩的諧振谷底的數目C[(n-1)：0]進行計數。谷底選擇單元的工作原理是：在每個開關週期中，在功率開關S1從導通狀態切換到關斷狀態(即，在將驅動信號Gate拉低)後，累加器開始從零對退磁感測信號de-mag的下降沿計數，記錄在當前開關週期中已經遮罩的諧振谷底數；當C<Q時，遮罩退磁感測信號de-mag；當C>=Q時，不再遮罩退磁感測信號de-mag，在當前開關週期內的第Q[(n-1)：0]+1個諧振谷底將功率開關S1從關斷狀態切換到導通狀態(即，將驅動信號Gate拉高)；驅動信號拉高會重置累加器C[(n-1)：0]為零，直到下一次驅動信號Gate拉低後重新開始計數。
第13圖示出了第11圖所示的谷底控制模組的具體實現電路。在第13圖所示的電路中，兩個頻率比較器分別將系統工作頻率fs和參考頻率fup、fdw進行比較；信號處理單元對頻率比較器的輸出結果進行運算和處理；雙向計數器利用頻率比較器輸出的比較結果(即，增加谷底信號和減少谷底信號)來控制諧振谷底的增減變化；多路器基於雙向計數器的輸出來實現谷底控制功能。
第14圖示出了第13圖所示的頻率比較器#1的原理圖。如第14圖所示，頻率比較器#1的工作原理如下：將驅動信號Gate的週期Tsw(即，功率開關S1的開關頻率對應的開關週期)與參考頻率fup對應的延遲量T=1/fup進行比較，得到的結果就對應了fsw與fup的大小關係(即，可以通過比較fsw與fup生成增加谷底信號)。頻率比較器#1還通過使用脈衝電流源對電容充電的方式對比較結果進行積分操作(即，可以通過積分處理濾除增加谷底信號中的毛刺)。頻率比較器#2的電路原理圖相比於頻率比較器#1，需要把延遲單元的延遲由T=1/fup變為T=1/fdw，同時把開關Q1與Q2交換位置以實現反相。
第15圖示出了第7圖所示的準諧振控制器的具體實現電路。在第15圖所示的電路中，抖頻模組由電阻R0和抖頻電流源Ics_jitter實現。這裡，疊加到用於表徵流過變壓器T1的初級繞組的電流Ip的變壓器 初級繞組電流表徵信號上的電壓Vcs_jitter=Ics_jitter×R0週期性變化，其變化頻率高於誤差放大與隔離模組的頻寬。抖頻電流Ics_jitter的信號幅度在一個開關週期內可以是連續變化的也可以是隨機變化的。抖頻電流Ics_jitter可以對流過變壓器T的初級繞組的峰值電流IPK實現調節，通過調節IPK可以控制系統工作頻率fs週期性變化。
第16圖示出了第8圖所示的準諧振控制器的具體實現電路。在第16圖所示的電路中，通過在準諧振控制器的FB端子接收到的、用於表徵系統輸出電壓或系統輸出電流的輸出電壓或電流回饋信號進入PWM比較器之前疊加一個抖頻電壓VFB_jitter，實現對流過變壓器T的初級繞組的峰值電流IPK的調節，通過調節IPK可以控制系統工作頻率fs週期性變化。
第17圖示出了第8圖所示的準諧振控制器的另一具體實現電路。在第17圖所示的電路中，R1和R2組成的分壓電阻網路和PWM比較器之間***了電阻R3，在電阻R3上疊加週期性變化的抖頻電流Ics_jitter，Vcs_jitter=Ics_jitter*R3週期性變化，其變化頻率高於第1圖所示的系統的回饋環路的頻寬即可實現對流過變壓器T的初級繞組的峰值電流IPK的調節，通過調節IPK可以控制系統工作頻率fs週期性變化。
第18圖示出了第8圖所示的準諧振控制器的又一具體實現電路。在第18圖所示的電路中，抖頻電壓VFB_jitter疊加在電阻分壓網路R1和R2下面，抖頻電壓VFB_jitter週期性變化，其變化頻率高於第1圖所示的系統的回饋環路的頻寬即可實現對流過變壓器T的初級繞組的峰值電流IPK的調節，通過調節IPK可以控制系統工作頻率fs週期性變化。
第19圖示出了第9圖所示的準諧振控制器的具體實現電路。在第19圖所示的電路中，谷底控制模組給出的信號經過延遲單元後疊加了一個變化的延遲，該延遲的大小由抖頻電流Ijitter和電容Cd決定。抖頻電流Ijitter的變化頻率略高於第1所示的系統的頻寬。控制抖頻電流Ijitter的頻率和幅度即可控制系統工作頻率fs的抖動的大小和幅度，控制抖頻電流Ijitter的波形即可控制系統工作頻率fs的抖動方式。
第15至第19中的谷底控制模組可以直接採用第12至第 13所示的實現方式，也可以採用其它經過修改、替換或者重新組合的方式。
根據本發明實施例的準諧振返馳變換器電源系統可以解決傳統的準諧振可開關電源系統的EMI問題，同時也避免了在存在頻率上下限的準諧振返馳變換器電源系統中因為引入抖頻而導致的系統輸出紋波及雜訊變大的問題。
本發明可以以其他的具體形式實現，而不脫離其精神和本質特徵。例如，特定實施例中所描述的演算法可以被修改，而系統體系結構並不脫離本發明的基本精神。因此，當前的實施例在所有方面都被看作是示例性的而非限定性的，本發明的範圍由所附權利要求而非上述描述定義，並且，落入權利要求的含義和等同物的範圍內的全部改變從而都被包括在本發明的範圍之中。
S1:功率開關
T:變壓器
R1、R2:電阻
Gate:驅動信號
FB、CS、dem:端子
Vin:輸入電壓
Rsense:電阻
Qb:RS鎖存器反相輸出端
S:RS鎖存器置位端
Q:RS鎖存器輸出端
R:RS鎖存器復位端

Claims (6)

  1. 一種準諧振返馳變換器電源系統，包括變壓器、功率開關、以及包括抖頻模組和谷底控制模組的準諧振控制器，其中：該抖頻模組通過調節流過該變壓器的初級繞組的峰值電流，來調節該功率開關的開關頻率，或者通過在該功率開關的汲極電壓的諧振谷底添加提前量或者延遲量，來調節該功率開關的開關頻率；該谷底控制模組通過對該功率開關的開關頻率進行頻率/電壓轉換得到反映該功率開關的開關頻率的第一電壓信號，通過對該第一電壓信號進行積分或濾波處理濾除其中的毛刺或高頻擾動得到第二電壓信號，通過將該第二電壓信號分別與反映第一參考頻率的第一參考電壓和反映第二參考頻率的第二參考電壓進行比較生成增加谷底信號和減少谷底信號，並根據該增加谷底信號和該減少谷底信號控制該功率開關在其汲極電壓的預定諧振谷底從關斷狀態切換到導通狀態，或者通過將該功率開關的開關頻率分別與該第一參考頻率和該第二參考頻率進行比較生成第一頻率比較器輸出信號和第二頻率比較器輸出信號，通過分別對該第一頻率比較器輸出信號和該第二頻率比較器輸出信號進行積分或濾波處理，濾除該第一頻率比較器輸出信號和該第二頻率比較器輸出信號中的毛刺或高頻擾動，得到該增加谷底信號和該減少谷底信號，並根據該增加谷底信號和該減少谷底信號控制該功率開關在其汲極電壓的預定諧振谷底從關斷狀態切換到導通狀態。
  2. 如申請專利範圍第1項該的準諧振返馳變換器電源系統，其中，該抖頻模組通過在用於表徵流過該變壓器的一次繞組的電流的變壓器初級繞組電流表徵信號上疊加變化的電壓來調節流過該變壓器的初級繞組的峰值電流。
  3. 如申請專利範圍第1項該的準諧振返馳變換器電源系統，其中，該 抖頻模組通過在用於表徵該準諧振返馳變換器電源系統的系統輸出電壓或系統輸出電流的輸出電壓或電流回饋信號上疊加偽隨機電壓來調節流過該變壓器的一次繞組的峰值電流。
  4. 如申請專利範圍第1項該的準諧振返馳變換器電源系統，其中，該谷底控制模組包括信號處理單元、電壓比較單元、以及谷底選擇單元，其中：該信號處理單元通過將用於驅動該功率開關的導通與關斷的驅動信號進行頻率/電壓轉換得到反映該功率開關的開關頻率的該第一電壓信號，並通過對該第一電壓信號進行低通濾波處理得到反映該功率開關的平均開關頻率的該第二電壓信號；該電壓比較單元通過將該第二電壓信號分別與該第一參考電壓和該第二參考電壓進行比較，生成該增加谷底信號和該減少谷底信號；該谷底選擇單元根據該增加谷底信號和該減少谷底信號控制該功率開關在其汲極電壓的預定諧振谷底從關斷狀態切換到導通狀態。
  5. 如申請專利範圍第4項該的準諧振返馳變換器電源系統，其中，該谷底選擇單元當該增加谷底信號有效時，控制該功率開關在下一開關週期中從關斷狀態切換到導通狀態的時刻比當前開關週期延遲一個諧振谷底；當該減少谷底信號有效時，控制該功率開關在下一開關週期中從關斷狀態切換到導通狀態的時刻比當前開關週期提前一個諧振谷底；當該減少谷底信號和該增加谷底信號均無效時，控制該功率開關在下一開關週期中從關斷狀態切換到導通狀態的時刻與當前開關週期處於相同的諧振谷底。
  6. 如申請專利範圍第1項該的準諧振返馳變換器電源系統，其中，該谷底控制模組包括頻率比較單元、信號處理單元、以及谷底選擇單元，其中：該頻率比較單元包括第一頻率比較器和第二頻率比較器，該第一頻率比較器通過將該功率開關的開關頻率對應的開關週期與該第一參考頻率對應的第一參考週期進行比較生成該第一頻率比較器輸出信號、該第二頻率 比較器通過將該功率開關的開關頻率對應的開關週期與該第二參考頻率對應的第二參考週期進行比較生成該第二頻率比較器輸出信號；該信號處理單元通過分別對該第一頻率比較器輸出信號和該第二頻率比較器輸出信號在類比域或者數位域進行積分或濾波處理，濾除該第一頻率比較器輸出信號和該第二頻率比較器輸出信號中的毛刺或高頻擾動，得到該增加谷底信號和該減小谷底信號；該谷底選擇單元根據該增加谷底信號和該減少谷底信號控制該功率開關在其汲極電壓的預定諧振谷底從關斷狀態切換到導通狀態。
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