改變電源控制器的開關(guān)頻率和周期的制作方法
【專利說明】
[0001] 本申請(qǐng)是申請(qǐng)日為2012年7月30日、申請(qǐng)?zhí)枮?01210266759. 5、名稱為"改變電 源控制器的開關(guān)頻率和周期"的發(fā)明專利申請(qǐng)的分案申請(qǐng)。
[0002] 相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
[000引 本申請(qǐng)?jiān)O(shè)及與本申請(qǐng)同一天提交的、標(biāo)題為"Vari油le化equencyTiming CircuitforaPowerSu卵lyControlCircuit"的共同未決的美國申請(qǐng) 13/193, 4：34,其 代理卷號(hào)為5510P231。
技術(shù)領(lǐng)域
[0004] 本發(fā)明總體設(shè)及電源，更具體地設(shè)及用于開關(guān)模式電源的控制器。
【背景技術(shù)】
[0005] 電子設(shè)備使用電能運(yùn)行。開關(guān)模式電源因其高效率、小尺寸和低重量而被普遍用 來為許多現(xiàn)今的電子設(shè)備供電。常規(guī)的壁式插座提供高壓交流電。在開關(guān)電源中，高壓交 流（ac)輸入被轉(zhuǎn)換，W通過能量傳遞元件提供經(jīng)過適當(dāng)調(diào)節(jié)的直流（dc)輸出。在運(yùn)行中， 通過改變開關(guān)模式電源中的開關(guān)的占空比（通常是該開關(guān)的接通時(shí)間對(duì)總的開關(guān)周期的 比值）、改變開關(guān)頻率或改變每單位時(shí)間的脈沖數(shù)，利用開關(guān)來提供期望的輸出。
[0006] 開關(guān)模式電源還包括控制器，該控制器通常通過在閉環(huán)中感測(cè)和控制輸出來提供 輸出調(diào)節(jié)。該控制器可接收代表該輸出的反饋信號(hào)，并且該控制器響應(yīng)于該反饋信號(hào)來改 變一個(gè)或多個(gè)參數(shù)，W將該輸出調(diào)節(jié)至期望的量。可利用多種控制模式。一種控制模式被 已知為脈沖寬度調(diào)制（PWM)峰電流模式控制。在PWM峰電流模式控制中，該開關(guān)維持接通， 直到該開關(guān)中的電流達(dá)到電流限度（currentlimit)。一旦達(dá)到該電流限度，該控制器就使 該開關(guān)在該開關(guān)周期的剩余部分上為斷開。一般而言，較高的電流限度導(dǎo)致該開關(guān)較長的 接通時(shí)間和較大的占空比。然而，對(duì)于運(yùn)行在連續(xù)導(dǎo)通模式（CCM)中的具有大占空比（通 常對(duì)于大于50%的占空比）的控制器，小的誤差信號(hào)擾動(dòng)可導(dǎo)致發(fā)生次諧波振蕩。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明在一個(gè)方面提供了一種用于在開關(guān)電源中使用的集成電路控制器，所述控 制器包括；脈沖寬度調(diào)制電路，其待被禪合W響應(yīng)于流經(jīng)開關(guān)的開關(guān)電流W及響應(yīng)于具有 開關(guān)周期的時(shí)鐘信號(hào)，來控制所述開關(guān)W調(diào)節(jié)所述電源的輸出；定時(shí)電路，其被禪合至所述 脈沖寬度調(diào)制電路W提供所述時(shí)鐘信號(hào)，其中所述定時(shí)電路響應(yīng)于所述開關(guān)的接通時(shí)間超 過闊值時(shí)間來增大所述時(shí)鐘信號(hào)的開關(guān)周期。
[000引在一個(gè)實(shí)施方案中，如果所述開關(guān)的接通時(shí)間小于所述闊值時(shí)間，則所述時(shí)鐘信 號(hào)的開關(guān)周期是固定的開關(guān)周期，且其中如果所述接通時(shí)間大于或等于所述闊值時(shí)間，貝U 所述定時(shí)電路使所述開關(guān)周期增大到大于所述固定的開關(guān)周期。
[0009] 在一個(gè)實(shí)施方案中，所述闊值時(shí)間等于所述固定的開關(guān)周期的二分之一。
[0010] 在一個(gè)實(shí)施方案中，所述定時(shí)電路使所述開關(guān)周期增大了如下時(shí)間量，該時(shí)間量 響應(yīng)所述開關(guān)的接通時(shí)間和所述闊值時(shí)間之間的時(shí)間差。
[0011] 在一個(gè)實(shí)施方案中，所述定時(shí)電路使所述開關(guān)周期增大的時(shí)間量與所述開關(guān)的接 通時(shí)間和所述闊值時(shí)間之間的時(shí)間差成比例。
[0012] 在一個(gè)實(shí)施方案中，所述脈沖寬度調(diào)制電路被禪合W響應(yīng)于所述開關(guān)電流達(dá)到電 流限度來斷開所述開關(guān)。
[0013] 在一個(gè)實(shí)施方案中，所述脈沖寬度調(diào)制電路被禪合W接收代表著所述電源的輸出 的反饋信號(hào)，且其中所述電流限度是響應(yīng)所述反饋信號(hào)的可變電流限度。
[0014] 在一個(gè)實(shí)施方案中，所述開關(guān)被包括在所述集成電路控制器中。
[0015] 在一個(gè)實(shí)施方案中，所述定時(shí)電路包括定時(shí)電容器，且其中所述時(shí)鐘信號(hào)的開關(guān) 周期等于所述定時(shí)電容器充電至上參考電壓的充電時(shí)間加上所述定時(shí)電容器放電至下參 考電壓的放電時(shí)間。
[0016] 在一個(gè)實(shí)施方案中，如果所述接通時(shí)間大于或等于所述闊值時(shí)間，則所述定時(shí)電 路通過減小所述定時(shí)電容器的放電速率來增大所述定時(shí)電容器的放電時(shí)間，W延長所述開 關(guān)周期。
[0017] 在一個(gè)實(shí)施方案中，當(dāng)所述開關(guān)的接通時(shí)間小于所述闊值時(shí)間時(shí)，所述定時(shí)電路 W第一速率對(duì)所述定時(shí)電容器進(jìn)行放電，且其中當(dāng)所述開關(guān)的接通時(shí)間大于或等于所述闊 值時(shí)間時(shí)，所述定時(shí)電路W第二速率對(duì)所述定時(shí)電容器進(jìn)行放電，其中所述第一速率大于 所述第二速率。
[0018] 在一個(gè)實(shí)施方案中，對(duì)于所述接通時(shí)間的從達(dá)到所述闊值時(shí)間之時(shí)開始的剩余部 分，所述定時(shí)電路W所述第二速率對(duì)所述定時(shí)電容器進(jìn)行放電。
[0019] 在一個(gè)實(shí)施方案中，所述定時(shí)電路W所述第二速率對(duì)所述定時(shí)電容器進(jìn)行放電僅 直到所述開關(guān)斷開，然后恢復(fù)W所述第一速率將所述定時(shí)電容器放電至所述下參考電壓。
[0020] 在一個(gè)實(shí)施方案中，所述第二速率小于或等于所述第一速率的二分之一。
[0021] 在一個(gè)實(shí)施方案中，所述第二速率對(duì)所述第一速率的比值與所述開關(guān)在所述開關(guān) 周期期間的占空比成反比變化。
[0022] 在一個(gè)實(shí)施方案中，所述定時(shí)電路還包括；第一電流源，其被禪合W將所述定時(shí)電 容器充電至所述上參考電壓；W及第二電流阱和第=電流阱，其被禪合W將所述定時(shí)電容 器放電至所述下參考電壓，其中當(dāng)所述開關(guān)的接通時(shí)間小于所述闊值時(shí)間時(shí)，所述第二電 流阱和所述第=電流阱共同被啟用，從而W所述第一速率對(duì)所述定時(shí)電容器進(jìn)行放電，且 其中當(dāng)所述開關(guān)的接通時(shí)間大于或等于所述闊值時(shí)間時(shí)，所述第二電流阱被禁用且所述第 =電流阱被啟用，從而W所述第二速率對(duì)所述定時(shí)電容器進(jìn)行放電。
[0023] 在一個(gè)實(shí)施方案中，當(dāng)所述開關(guān)的接通時(shí)間小于所述闊值時(shí)間時(shí)，所述定時(shí)電路 W第一速率對(duì)所述定時(shí)電容器進(jìn)行放電，且其中如果所述開關(guān)的接通時(shí)間大于或等于所述 闊值時(shí)間，則所述定時(shí)電路在所述定時(shí)電容器上維持恒定的電壓，直到所述開關(guān)斷開，然后 W所述第一速率對(duì)所述定時(shí)電容器進(jìn)行放電。
[0024] 本發(fā)明在另一個(gè)方面提供了一種開關(guān)電源，包括；能量傳遞元件，其被禪合W在所 述開關(guān)電源的輸入和輸出之間傳遞能量；開關(guān)，其被禪合W控制通過所述能量傳遞元件的 能量傳遞；W及控制器，其被禪合W提供驅(qū)動(dòng)信號(hào)來控制所述開關(guān)，W調(diào)節(jié)所述開關(guān)電源的 輸出，其中所述控制器包括；脈沖寬度調(diào)制電路，其被禪合W響應(yīng)于流經(jīng)所述開關(guān)的開關(guān)電 流w及響應(yīng)于具有開關(guān)周期的時(shí)鐘信號(hào)，來生成所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)；w及定時(shí)電路，其被禪合至 所述脈沖寬度調(diào)制電路W提供所述時(shí)鐘信號(hào)，其中所述定時(shí)電路響應(yīng)于所述開關(guān)的接通時(shí) 間超過闊值時(shí)間來增大所述時(shí)鐘信號(hào)的開關(guān)周期。
[0025] 在一個(gè)實(shí)施方案中，當(dāng)所述開關(guān)的接通時(shí)間小于所述闊值時(shí)間時(shí)，所述時(shí)鐘信號(hào) 的開關(guān)周期是固定的開關(guān)周期，且其中如果所述開關(guān)的接通時(shí)間大于或等于所述闊值時(shí) 間，則所述定時(shí)電路使所述開關(guān)周期增大到大于所述固定的開關(guān)周期。
[0026] 在一個(gè)實(shí)施方案中，所述闊值時(shí)間等于所述固定的開關(guān)周期的二分之一。
[0027] 在一個(gè)實(shí)施方案中，所述定時(shí)電路使所述開關(guān)周期增大了如下時(shí)間量，該時(shí)間量 響應(yīng)所述開關(guān)的接通時(shí)間和所述闊值時(shí)間之間的時(shí)間差。
[002引在一個(gè)實(shí)施方案中，所述定時(shí)電路使所述開關(guān)周期增大的時(shí)間量與所述開關(guān)的接 通時(shí)間和所述闊值時(shí)間之間的時(shí)間差成比例。
[0029] 在一個(gè)實(shí)施方案中，所述脈沖寬度調(diào)制電路被禪合W響應(yīng)于所述開關(guān)電流達(dá)到電 流限度來斷開所述開關(guān)。
[0030] 在一個(gè)實(shí)施方案中，所述脈沖寬度調(diào)制電路被禪合W接收代表著所述電源的輸出 的反饋信號(hào)，且其中所述電流限度是響應(yīng)所述反饋信號(hào)的可變電流限度。
[0031] 在一個(gè)實(shí)施方案中，所述開關(guān)和所述控制器被包括在集成電路中。
[0032] 本發(fā)明在又一個(gè)方面提供了一種方法，包括：生成具有開關(guān)周期的時(shí)鐘信號(hào)；響 應(yīng)于電源中包括的開關(guān)的接通時(shí)間超過闊值時(shí)間，來增大所述時(shí)鐘信號(hào)的開關(guān)周期；W及 響應(yīng)于流經(jīng)所述開關(guān)的開關(guān)電流W及響應(yīng)于所述時(shí)鐘信號(hào)，來控制所述開關(guān)W調(diào)節(jié)所述電 源的輸出。
[0033] 在一個(gè)實(shí)施方案中，當(dāng)所述開關(guān)的接通時(shí)間小于所述闊值時(shí)間時(shí)，