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一種降噪開關(guān)變換器以及控制電路和方法與流程

文檔序號(hào):11875233閱讀:來源:國(guó)知局

技術(shù)特征:

1.一種用于開關(guān)變換器的降噪控制電路,其中所述開關(guān)變換器包括高側(cè)開關(guān)和低側(cè)開關(guān),所述降噪控制電路包括:

計(jì)時(shí)器,產(chǎn)生一個(gè)具有閾值頻率的降噪時(shí)鐘信號(hào);

過零檢測(cè)模塊,用于檢測(cè)流過開關(guān)變換器輸出電感的電感電流,還用于接收反饋信號(hào),并根據(jù)接收的反饋信號(hào)產(chǎn)生降噪閾值電流,該過零檢測(cè)模塊將電感電流與降噪閾值電流比較,產(chǎn)生過零信號(hào);以及

變頻控制模塊,接收降噪時(shí)鐘信號(hào)、反饋信號(hào)和過零信號(hào),當(dāng)開關(guān)變換器的開關(guān)頻率大于閾值頻率時(shí),變頻控制模塊根據(jù)反饋信號(hào)產(chǎn)生頻率可變的高側(cè)控制信號(hào)和低側(cè)控制信號(hào),分別用于控制高側(cè)開關(guān)和低側(cè)開關(guān)的導(dǎo)通和關(guān)斷切換;當(dāng)開關(guān)變換器的開關(guān)頻率降低到閾值頻率時(shí),變頻控制模塊根據(jù)降噪時(shí)鐘信號(hào)將高側(cè)控制信號(hào)和低側(cè)控制信號(hào)的頻率固定為閾值頻率;當(dāng)電感電流反向增大到降噪閾值電流時(shí),變頻控制模塊根據(jù)過零信號(hào)關(guān)斷低側(cè)開關(guān)。

2.如權(quán)利要求1所述的降噪控制電路,其中,所述降噪閾值電流的值決定開關(guān)變換器中輸出電容通過低側(cè)開關(guān)放電的時(shí)間。

3.如權(quán)利要求1所述的降噪控制電路,其中,所述反饋信號(hào)包括反饋電壓信號(hào)和反饋電流信號(hào),其中,過零檢測(cè)模塊接收反饋電壓信號(hào),并根據(jù)反饋電壓信號(hào)產(chǎn)生所述降噪閾值電流,降噪閾值電流為一個(gè)變化值,跟隨反饋電壓信號(hào)的變化而變化。

4.如權(quán)利要求1所述的降噪控制電路,其中所述閾值頻率大于人耳能聽到的音頻噪音頻率。

5.如權(quán)利要求1所述的降噪控制電路,其中所述閾值頻率等于25K赫茲。

6.如權(quán)利要求1所述的降噪控制電路,其中,所述反饋信號(hào)包括反饋電壓信號(hào)和反饋電流信號(hào),其中,變頻控制模塊包括:

比較電路,具有第一輸入端、第二輸入端和輸出端,其中第一輸入端接收反饋電壓信號(hào),第二輸入端接收第一參考電壓信號(hào),比較電路比較反饋電壓信號(hào)和第一參考電壓信號(hào)的大小,并輸出比較信號(hào);

恒定導(dǎo)通時(shí)間產(chǎn)生電路,用于產(chǎn)生一個(gè)恒定導(dǎo)通時(shí)間信號(hào);以及

邏輯電路,接收比較信號(hào)、恒定導(dǎo)通時(shí)間信號(hào)、過零信號(hào)和降噪時(shí)鐘信號(hào),邏輯電路將比較信號(hào)、恒定導(dǎo)通時(shí)間信號(hào)、過零信號(hào)以及降噪時(shí)鐘信號(hào)做邏輯運(yùn)算,并分別輸出高側(cè)控制信號(hào)和低側(cè)控制信號(hào)。

7.如權(quán)利要求6所述的降噪控制電路,其中邏輯電路包括:

或邏輯門,接收比較信號(hào)和降噪時(shí)鐘信號(hào),并對(duì)比較信號(hào)和降噪時(shí)鐘信號(hào)做或邏輯運(yùn)算,輸出一個(gè)置位信號(hào);

觸發(fā)器,具有置位端、復(fù)位端、第一輸出端和第二輸出端,置位端接收置位信號(hào),復(fù)位端接收恒定導(dǎo)通時(shí)間信號(hào),觸發(fā)器的第一輸出端提供高側(cè)控制信號(hào),觸發(fā)器的第二輸出端提供與高側(cè)控制信號(hào)邏輯互補(bǔ)的第三控制信號(hào);以及

與邏輯門,接收第三控制信號(hào)和過零信號(hào),并對(duì)第三控制信號(hào)和過零信號(hào)做與邏輯運(yùn)算,輸出低側(cè)控制信號(hào)。

8.如權(quán)利要求6所述的降噪控制電路,其中,所述過零檢測(cè)模塊包括:

差分放大器,具有第一輸入端、第二輸入端和輸出端,差分放大器的第一輸入端接收反饋電壓信號(hào);差分放大器的第二輸入端接收第二參考電壓信號(hào),差分放大器將反饋電壓信號(hào)和第二參考電壓信號(hào)的差值放大,產(chǎn)生代表降噪閾值電流的降噪閾值電壓,其中,第二參考電壓信號(hào)大于第一參考電壓信號(hào);以及

比較器,具有第一輸入端、第二輸入端和輸出端,比較器的第一輸入端接收降噪閾值電壓,比較器的第二輸入端耦接高側(cè)開關(guān)和低側(cè)開關(guān)的公共節(jié)點(diǎn),接收代表電感電流的節(jié)點(diǎn)電壓,比較器比較節(jié)點(diǎn)電壓和降噪閾值電壓的大小,并產(chǎn)生過零信號(hào),當(dāng)節(jié)點(diǎn)電壓等于降噪閾值電壓時(shí),過零信號(hào)用于關(guān)斷低側(cè)開關(guān)。

9.如權(quán)利要求6所述的降噪控制電路,其中,所述過零檢測(cè)模塊包括:

跨導(dǎo)放大器,具有第一輸入端、第二輸入端和輸出端,其第一輸入端接收反饋電壓信號(hào),其第二輸入端接收第二參考電壓信號(hào),跨導(dǎo)放大器將反饋電壓信號(hào)和第二參考電壓信號(hào)的差值放大,產(chǎn)生降噪閾值電流,其中,第二參考電壓信號(hào)大于第一參考信號(hào);

電阻器,電連接在跨導(dǎo)放大器的輸出端和地之間,用于將降噪閾值電流轉(zhuǎn)化為降噪閾值電壓;以及

比較器,具有第一輸入端、第二輸入端和輸出端,比較器的第一輸入端接收降噪閾值電壓,比較器的第二輸入端耦接高側(cè)開關(guān)和低側(cè)開關(guān)的公共節(jié)點(diǎn),接收代表電感電流的節(jié)點(diǎn)電壓,比較器將節(jié)點(diǎn)電壓與降噪閾值電壓比較,產(chǎn)生過零信號(hào)。

10.如權(quán)利要求1所述的降噪控制電路,其中所述變頻控制模塊包括:

脈沖寬度調(diào)制模塊,接收反饋信號(hào),并根據(jù)反饋信號(hào)產(chǎn)生誤差信號(hào)和頻率恒定的第一控制信號(hào);

脈沖頻率調(diào)制模塊,接收誤差信號(hào),并根據(jù)誤差信號(hào)產(chǎn)生頻率可變的第二控制信號(hào);以及

邏輯電路,接收第一控制信號(hào)、第二控制信號(hào)、降噪時(shí)鐘信號(hào)和過零信號(hào),邏輯電路將第一控制信號(hào)、第二控制信號(hào)、降噪時(shí)鐘信號(hào)和過零信號(hào)做邏輯運(yùn)算,并在第一輸出端和第二輸出端分別輸出高側(cè)控制信號(hào)和低側(cè)控制信號(hào)。

11.如權(quán)利要求10所述的降噪控制電路,其中所述反饋信號(hào)包括反饋電壓信號(hào)和反饋電流信號(hào),所述脈沖寬度調(diào)制模塊包括:

電壓誤差放大器,具有第一輸入端、第二輸入端和輸出端,電壓誤差放大器的第一輸入端接收反饋電壓信號(hào),第二輸入端接收第一參考電壓信號(hào),電壓誤差放大器將反饋電壓信號(hào)與第一參考電壓信號(hào)的差值放大,并在輸出端輸出誤差信號(hào);以及

第一電壓比較器,具有第一輸入端、第二輸入端和輸出端,第一電壓比較器的第一輸入端接收誤差信號(hào),第一電壓比較器的第二輸入端接收反饋電流信號(hào),第一電壓比較器將誤差信號(hào)與反饋電流信號(hào)比較,并在其輸出端輸出第一控制信號(hào)。

12.如權(quán)利要求11所述的降噪控制電路,其中所述脈沖頻率調(diào)制模塊包括:跨導(dǎo)放大器,具有第一輸入端、第二輸入端和輸出端,跨導(dǎo)放大器的第一輸入端接收誤差信號(hào),跨導(dǎo)放大器的第二輸入端接收輕載閾值信號(hào),跨導(dǎo)放大器將誤差信號(hào)與輕載閾值信號(hào)的差值放大,并在輸出端輸出一個(gè)誤差電流信號(hào);以及

時(shí)鐘信號(hào)發(fā)生器,接收誤差電流信號(hào),并根據(jù)誤差電流信號(hào)產(chǎn)生第二控制信號(hào);其中,

當(dāng)誤差信號(hào)大于輕載閾值信號(hào)時(shí),誤差電流信號(hào)控制時(shí)鐘信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生具有固定的第一頻率的第二控制信號(hào);當(dāng)誤差信號(hào)小于輕載閾值信號(hào)時(shí),誤差電流信號(hào)控制時(shí)鐘信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生具有變化的第二頻率的第二控制信號(hào),其中,第一頻率大于第二頻率。

13.如權(quán)利要求12所述的降噪控制電路,其中所述脈沖頻率調(diào)制模塊進(jìn)一步包括:

第二電壓比較器,具有第一輸入端、第二輸入端和輸出端,第二電壓比較器的第一輸入端接收誤差信號(hào),第二電壓比較器的第二輸入端接收輕載鉗位信號(hào),第二電壓比較器將誤差信號(hào)與輕載鉗位信號(hào)比較,并在輸出端輸出一個(gè)鉗位控制信號(hào),其中,輕載鉗位信號(hào)小于輕載閾值信號(hào);

電流鏡,產(chǎn)生鉗位電流;以及

鉗位開關(guān),具有第一端、第二端和控制端,鉗位開關(guān)的第一端耦接電流鏡,鉗位開關(guān)的第二端耦接誤差放大器的輸出端,鉗位開關(guān)的控制端接收輕載鉗位信號(hào),當(dāng)誤差信號(hào)降低到輕載鉗位信號(hào)時(shí),鉗位控制信號(hào)導(dǎo)通鉗位開關(guān)。

14.如權(quán)利要求13所述的降噪控制電路,其中所述過零檢測(cè)模塊包括:

電阻器,電連接在電流鏡和地之間,用于將鉗位電流轉(zhuǎn)化為降噪閾值電壓;以及

第三比較器,具有第一輸入端、第二輸入端和輸出端,第三比較器的第一輸入端接收降噪閾值電壓,第三比較器的第二輸入端耦接高側(cè)開關(guān)和低側(cè)開關(guān)的公共節(jié)點(diǎn),接收代表電感電流的節(jié)點(diǎn)電壓,比較器將節(jié)點(diǎn)電壓與降噪閾值電壓比較,產(chǎn)生過零信號(hào)。

15.一種降噪開關(guān)變換器,其中所述降噪開關(guān)變換器包括如權(quán)利要求1-14所述的降噪控制電路。

16.一種用于開關(guān)變換器的降噪控制方法,其中所述開關(guān)變換器包括高側(cè)開關(guān)和低側(cè)開關(guān),所述降噪控制方法包括:

判定開關(guān)變換器的開關(guān)頻率是否降低到閾值頻率;

當(dāng)開關(guān)頻率小于閾值頻率,將開關(guān)變換器的工作頻率固定在閾值頻率;

檢測(cè)流過開關(guān)變換器中輸出電感的電感電流;

根據(jù)反饋信號(hào)產(chǎn)生降噪閾值電流;

判定電感電流是否等于降噪閾值電流;以及

當(dāng)電感電流等于降噪閾值電流時(shí),關(guān)斷低側(cè)開關(guān)。

17.如權(quán)利要求16所述的降噪控制方法,其中,所述降噪閾值電流的值決定開關(guān)變換器中輸出電容通過低側(cè)開關(guān)放電的時(shí)間。

18.如權(quán)利要求16所述的降噪控制電路,其中,所述反饋信號(hào)包括反饋電壓信號(hào),所述降噪閾值電流為一個(gè)跟隨反饋電壓信號(hào)的變化的變化值,其中,所述降噪閾值電流的值決定開關(guān)變換器中輸出電容通過低側(cè)開關(guān)放電的時(shí)間。

19.如權(quán)利要求16所述的降噪控制電路,其中所述閾值頻率大于人耳能聽到的音頻噪音頻率。

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