[发明专利]一种准谐振控制的开关稳压电路及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种开关稳压电路，特别地，涉及一种准谐振控制的开关稳压电路。 

背景技术

如今，许多电子设备均需要直流电压供电，而该直流供电电压通常来自于适配器。适配器从墙上插座(电网)获得交流电压，通过一整流桥将该交流电压转换为一不控直流电压，并通过一开关电源将该不控直流电压转换为所需的直流供电电压。 

开关电源通常采用变压器或电感作为储能元件。例如在反激变换器中即采用变压器作为储能元件，一开关电耦接至变压器的原边，控制电路控制该开关的导通与关断，使能量交替地在变压器中被存储或被传递到变压器的副边。变压器的副边经过滤波器在输出电容两端产生一输出电压，该输出电压即为反激变换器的直流输出电压。直流输出电压的增大与减小与传递到负载的功率大小相反，负载增大会导致直流输出电压减小，而负载减小则会导致直流输出电压增大。通常情况下，直流输出电压被反馈至控制电路以使开关电源能补偿负载的变化。 

开关电源的控制方式很多，主要分为定频控制和变频控制两类，其中以定频控制最为常用，但定频控制下的开关电源开关损耗大，且其效率会随负载和输入电压变化而变化，变频控制则克服了这些缺点。最常用的变频控制为准谐振控制(Quasi-Resonant Control)，图1为准谐振控制开关稳压电路的波形图。准谐振控制中，开关电源工作在临界模式下，当流过储能元件的电流下降至零后，储能元件和开关的寄生电容开始谐振，当开关两端的谐振电压在其最小电压值时开关被导通(通常被称为谷底开通)，从而减小开关损耗。当流过开关的电流大于一与输出电压相关的反馈信号时开关被关断，从而达到调节输出电压的目的。 

由上可知，在准谐振控制下的开关电源中，负载越小，开关的导通时间和关断时间越小，开关频率越大。在轻载和高输入电压情况下，开关频率也许会过高而导致严重的电磁干扰(electromagnetic interference，EMI)，不仅降低电网质量，还影响与开关电源相连或位于开关电源附近的电子设备的正常工作，甚至会对无线电波和电视信号造成干扰。因此，需要对开关频率进行限制，例如使其小于150kHz。 

最直接的限制开关频率的方法为设置一最小限制时间(最小开关周期或最小关断时间)，开关只有在该最小限制时间后才能导通，从而既限制了开关频率又保持了谷底开通的优势。但这种方法在最小电压所处时刻(即开关两端的谐振电压至其最小值时)接近最小限制时间的终点时刻时，会产生音频噪声。图2为通过设置最小关断时间来限制开关频率的准谐振控制开关稳压电路的波形图，其中最小关断时间为T_limit，A点为最小电压所处时刻。在一定的负载和输入条件下，A点可能会非常接近最小关断时间的终点时刻。在实际应用中，总会存在许多扰动，从而A的位置也会有小幅度变化。若A点稍早，其所处时刻在最小关断时间T_limit内，则开关将在下一个最小电压所处时刻才导通。若A点稍迟，在最小关断时间T_limit外，则开关在A点立即导通。由上可知，即使负载和输入不变，由于系统中扰动的存在，开关关断时间也会变化，这样的变化会导致开关频率在几个开关周期内跳变，从而引起音频噪声。 

发明内容

本发明提供一种准谐振控制的开关稳压电路及方法，通过设置一最小限制时间来限制开关频率，在最小电压所处时刻接近最小限制时间的终点时刻时改变该最小限制时间，达到防止音频噪声产生的目的。 

依据本发明提出的一种准谐振控制的开关稳压电路，包括：储能元件，能够储存能量；开关，电耦接至所述储能元件，在所述开关导通时所述储能元件存储能量，在所述开关关断时所述储能元件中存储的能量被传送至负载；控制电路，电耦接至所述开关，控制所述开关的导通与关断，在所述开关两端的谐振电压至其最小电压时导通所述开关；以及限频电路，电耦接至所述控制电路，通过设置最小限制时间，来限制所述开关的开关频率；其中，所述限频电路在所述最小电压所处时刻接近所述最小限制时间的终点时刻时，改变所述最小限制时间。 

依据本发明提出的一种准谐振控制的开关稳压方法，包括：将开关电耦接至储能元件，在所述开关导通时所述储能元件存储能量，在所述开关关断时所述储能元件中存储的能量被传送至负载；在所述开关两端的谐振电压至其最小电压时导通所述开关；以及通过设置最小限制时间，来限制所述开关的开关频率；其中，在所述最小电压所处时刻接近所述最小限制时间的终点时刻时，改变所述最小限制时间。