專(zhuān)利名稱(chēng)：一種具有限頻功能的開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電路及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電路，特別地，涉及一種具有限頻功能的開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓 電路及方法。
背景技術(shù)：
如今，許多電子設(shè)備均需要直流電壓供電，而該直流供電電壓通常來(lái)自于 適配器。適配器從墻上插座(電網(wǎng))獲得交流電壓，通過(guò)一整流橋?qū)⒃摻涣麟?壓轉(zhuǎn)換為一不控直流電壓，并通過(guò)一開(kāi)關(guān)電源將該不控直流電壓轉(zhuǎn)換為所需的 直流供電電壓。
開(kāi)關(guān)電源通常采用變壓器或電感作為儲(chǔ)能元件。例如在反激變換器中即采 用變壓器作為儲(chǔ)能元件， 一開(kāi)關(guān)電耦接至變壓器的原邊，控制電路控制該開(kāi)關(guān) 的導(dǎo)通與關(guān)斷，使能量交替地在變壓器中被存儲(chǔ)或被傳遞到變壓器的副邊。變 壓器的副邊經(jīng)過(guò)濾波器在輸出電容兩端產(chǎn)生一輸出電壓，該輸出電壓即為反激 變換器的直流輸出電壓。直流輸出電壓的增大與減小與傳遞到負(fù)載的功率大小 相反，負(fù)載增大會(huì)導(dǎo)致直流輸出電壓減小，而負(fù)載減小則會(huì)導(dǎo)致直流輸出電壓 增大。通常情況下，直流輸出電壓被反饋至控制電路以使開(kāi)關(guān)電源能補(bǔ)償負(fù)載 的變化。
當(dāng)開(kāi)關(guān)電源工作于連續(xù)模式(即流過(guò)儲(chǔ)能元件的電流連續(xù))時(shí)，開(kāi)關(guān)電源 的輸出功率可表示為4—咖4"/—2 -/*2)/"。當(dāng)開(kāi)關(guān)電源工作于斷續(xù)模式(即
流過(guò)儲(chǔ)能元件的電流不連續(xù))時(shí)，開(kāi)關(guān)電源的輸出功率可表示為 乙—廳=^/—VV;。其中，L為儲(chǔ)能元件的電感值(對(duì)反激變換器而言，L即為
變壓器原邊勵(lì)磁電感值)，為流過(guò)儲(chǔ)能元件的電流的峰值，/ —為流過(guò)儲(chǔ)能 元件的電流的谷值，f為開(kāi)關(guān)電源的開(kāi)關(guān)頻率，而^為開(kāi)關(guān)電源的轉(zhuǎn)換效率。
為了實(shí)現(xiàn)小體積和高效率，開(kāi)關(guān)電源的開(kāi)關(guān)頻率通常很高(例如幾十KHz)。 開(kāi)關(guān)電源中高頻的開(kāi)關(guān)切換會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的電磁干擾(electromagnetic interference, EMI)，不僅降低電網(wǎng)質(zhì)量，還影響與開(kāi)關(guān)電源相連或位于開(kāi)關(guān)電源附近的電子設(shè)備的正常工作，甚至?xí)?duì)無(wú)線(xiàn)電波和電視信號(hào)造成干擾。為此，各國(guó)均針對(duì)
開(kāi)關(guān)電源產(chǎn)生的EMI制定了嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)，這些EMI標(biāo)準(zhǔn)，例如EN55022，通常 在高頻段限值較低，而在低頻段限值較高，因此過(guò)高的開(kāi)關(guān)頻率會(huì)導(dǎo)致開(kāi)關(guān)電 源難以通過(guò)EMI測(cè)試。此外，開(kāi)關(guān)頻率越高，開(kāi)關(guān)損耗越大，不利于開(kāi)關(guān)電源 效率的提高。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種具有限頻功能的開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電路及方法，限制開(kāi)關(guān)頻率，達(dá) 到易通過(guò)EMI測(cè)試、提高效率的目的。
依據(jù)本發(fā)明提出的一種具有限頻功能的開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電路，包括儲(chǔ)能元件， 能夠儲(chǔ)存能量；開(kāi)關(guān)，電耦接至所述儲(chǔ)能元件，在所述開(kāi)關(guān)導(dǎo)通時(shí)所述儲(chǔ)能元 件存儲(chǔ)能量，在所述開(kāi)關(guān)關(guān)斷時(shí)所述儲(chǔ)能元件中存儲(chǔ)的能量被傳送至負(fù)載；電 流采樣電路，電耦接至所述開(kāi)關(guān)，采樣流過(guò)所述開(kāi)關(guān)的電流，并產(chǎn)生代表流過(guò) 所述開(kāi)關(guān)的電流的電流采樣信號(hào)；電壓反饋電路，采樣所述開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電路的輸 出電壓，并產(chǎn)生一與所述開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電路的輸出電壓相關(guān)的反饋信號(hào)；控制電路， 根據(jù)所述電流采樣信號(hào)和所述反饋信號(hào)控制所述開(kāi)關(guān)的導(dǎo)通與關(guān)斷；以及限頻 電路，電耦接至所述控制電路，限制所述開(kāi)關(guān)導(dǎo)通與關(guān)斷的頻率。
依據(jù)本發(fā)明提出的一種具有限頻功能的開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓方法，包括將開(kāi)關(guān)電耦 接至儲(chǔ)能元件，在所述開(kāi)關(guān)導(dǎo)通時(shí)所述儲(chǔ)能元件存儲(chǔ)能量，在所述開(kāi)關(guān)關(guān)斷時(shí) 所述儲(chǔ)能元件中存儲(chǔ)的能量被傳送至負(fù)載；采樣流過(guò)所述開(kāi)關(guān)的電流，并產(chǎn)生 代表流過(guò)所述開(kāi)關(guān)的電流的電流采樣信號(hào)；采樣輸出電壓，并產(chǎn)生與所述輸出 電壓相關(guān)的反饋信號(hào)；根據(jù)所述電流采樣信號(hào)和所述反饋信號(hào)控制所述開(kāi)關(guān)的 導(dǎo)通與關(guān)斷；限制所述開(kāi)關(guān)導(dǎo)通與關(guān)斷的頻率。
本發(fā)明采用上述結(jié)構(gòu)的電路和/或上述方法，通過(guò)限制開(kāi)關(guān)的頻率，使其不 至過(guò)高，從而改善EMI分布，使開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電路更易通過(guò)EMI測(cè)試，并減小了開(kāi) 關(guān)損耗，提高了開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電路的效率。
圖1為根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電路的框圖； 圖2為根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電路的電路圖； 圖3為根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電路的電路圖；圖4為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的圖2、 3所示電路的波形圖5為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的圖2、 3所示電路，在其開(kāi)關(guān)關(guān)斷時(shí)間被限制的 時(shí)間長(zhǎng)度恒定情況下的波形圖6為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的圖2、 3所示電路，使其開(kāi)關(guān)關(guān)斷時(shí)間被限制的 時(shí)間長(zhǎng)度恒定的限頻信號(hào)發(fā)生電路的電路圖7為圖6所示電路的波形圖8為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的圖2、 3所示電路，在其開(kāi)關(guān)關(guān)斷時(shí)間被限制的 時(shí)間長(zhǎng)度可變情況下的波形圖9為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的圖2、 3所示電路，使其開(kāi)關(guān)關(guān)斷時(shí)間被限制的 時(shí)間長(zhǎng)度可變的限頻信號(hào)發(fā)生電路的電路圖io為根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓方法的流程圖。
具體實(shí)施例方式
下面將詳細(xì)描述本發(fā)明的具體實(shí)施例，應(yīng)當(dāng)注意，這里描述的實(shí)施例只用 于舉例說(shuō)明，并不用于限制本發(fā)明。以下均以包括反激變換器的AC/DC (交流/ 直流變換)電路為例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行說(shuō)明，但本領(lǐng)域的技術(shù)人員可知，本發(fā)明還 可用于任何DC/DC (直流/直流變換)拓?fù)洌鏐UCK (降壓)電路、BOOST (升壓)電路、BUCK-BOOST (升-降壓)電路、FLYBACK (反激)電路以及 FORWARD (正激)電路等。
圖1為根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電路的電路圖，包括整流橋101、 輸入電容Cin、變壓器T1、開(kāi)關(guān)M、 二極管D、輸出電容C。ut、電流采樣電路 102、電壓反饋電路103、開(kāi)關(guān)電壓采樣電路104、第一比較電路105、第二比較 電路106、邏輯電路107以及限頻電路108。圖1所示開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電路采用準(zhǔn)諧振 控制(Quasi-Resonant Control)，工作于斷續(xù)模式，在開(kāi)關(guān)M導(dǎo)通時(shí)變壓器Tl 存儲(chǔ)能量，在開(kāi)關(guān)M關(guān)斷時(shí)變壓器T1中存儲(chǔ)的能量被傳送至負(fù)載，在變壓器T1 中存儲(chǔ)的能量被全部傳送至負(fù)載后，變壓器T1的漏感和開(kāi)關(guān)M的寄生電容會(huì)產(chǎn) 生諧振，在開(kāi)關(guān)M兩端的電壓諧振到谷底時(shí)導(dǎo)通開(kāi)關(guān)M，從而減小開(kāi)關(guān)損耗， 提高了開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電路的效率。
整流橋101接收一交流輸入電壓Vin，并將其轉(zhuǎn)換成一不控直流電壓。輸入
電容Cin并聯(lián)至整流橋101的輸出端，輸入電容Cin的一端電耦接至變壓器Tl原
邊繞組的一端，另一端接地。開(kāi)關(guān)M電耦接在變壓器Tl原邊繞組的另一端和
10地之間。開(kāi)關(guān)M可以是任何可控半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)器件，例如金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效 應(yīng)晶體管(MOSFET)、絕緣柵雙極晶體管(IGBT)等。二極管D的陽(yáng)極電耦 接至變壓器T1副邊繞組的一端，二極管D的陰極電耦接至輸出電容C。ut的一端， 輸出電容C。ut的另一端電耦接至變壓器Tl副邊繞組的另一端。輸出電容C。ut兩 端的電壓即為開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電路的輸出電壓V。ut。在一個(gè)實(shí)施例中，二極管D由同 步整流管代替。
電流采樣電路102電耦接至開(kāi)關(guān)M，采樣流過(guò)開(kāi)關(guān)M的電流，并產(chǎn)生一代 表該電流的電流采樣信號(hào)IseMe。電流采樣電路102可為電阻采樣電路、變壓器 采樣電路、電流放大器采樣電路等。電壓反饋電路103電耦接至開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電路 的輸出端，采樣輸出電壓V。ut，并產(chǎn)生一與該電壓相關(guān)的反饋信號(hào)FB。電壓反 饋電路103可包括光電耦合器或變壓器。在一個(gè)實(shí)施例中，變壓器T1還包括一 輔助繞組(該輔助繞組既可位于變壓器T1的初級(jí)側(cè)，也可位于變壓器T1的次 級(jí)側(cè))，電壓反饋電路103電耦接至該輔助繞組并采樣其兩端的電壓，該輔助 繞組兩端的電壓可代表輸出電壓V。ut。在一個(gè)實(shí)施例中，電壓反饋電路包括電阻 分壓電路或電容分壓電路。開(kāi)關(guān)電壓采樣電路104采樣開(kāi)關(guān)M兩端的電壓Vds， 并產(chǎn)生一與該電壓相關(guān)的開(kāi)關(guān)電壓采樣信號(hào)DMG。在一個(gè)實(shí)施例中，變壓器 Tl還包含一輔助繞組(該輔助繞組既可位于變壓器Tl的初級(jí)側(cè)，也可位于變 壓器T1的次級(jí)側(cè))，開(kāi)關(guān)電壓采樣電路電耦接至該輔助繞組的兩端，采樣輔助 繞組兩端的電壓，并產(chǎn)生開(kāi)關(guān)電壓采樣信號(hào)DMG。
第一比較電路105電耦接至電流采樣電路102和電壓反饋電路103，接收電 流采樣信號(hào)Isense和反饋信號(hào)FB，并將兩者進(jìn)行比較。第二比較電路106電耦 接至開(kāi)關(guān)電壓采樣電路104，接收開(kāi)關(guān)電壓采樣信號(hào)DMG，并將其與闊值Vth 進(jìn)行比較。邏輯電路107電耦接至第一比較電路105、第二比較電路106和開(kāi)關(guān) M，在電流采樣信號(hào)Isense大于反饋信號(hào)FB時(shí)關(guān)斷開(kāi)關(guān)M，在開(kāi)關(guān)電壓采樣信 號(hào)DMG小于閾值Vth時(shí)導(dǎo)通開(kāi)關(guān)M。限頻電路108電耦接至邏輯電路107，通 過(guò)限制邏輯電路的輸出信號(hào)，即開(kāi)關(guān)M的控制信號(hào)，在開(kāi)關(guān)M關(guān)斷后的時(shí)間長(zhǎng) 度ttoit內(nèi)不改變(即使開(kāi)關(guān)M在該時(shí)間長(zhǎng)度內(nèi)不導(dǎo)通)，來(lái)限制開(kāi)關(guān)M的關(guān)斷 時(shí)間，使其不小于t^it，從而達(dá)到限制開(kāi)關(guān)頻率，改善電磁干擾分布，減小開(kāi)關(guān) 損耗，提高效率的目的。在一個(gè)實(shí)施例中，該時(shí)間長(zhǎng)度恒定。在另一個(gè)實(shí)施例 中，該時(shí)間長(zhǎng)度與反饋信號(hào)FB有關(guān)。
在一個(gè)實(shí)施例中，限頻電路108包括門(mén)電路和限頻信號(hào)發(fā)生電路。門(mén)電路
ii電耦接在第一比較電路105或第二比較電路106與邏輯電路107之間，限頻信 號(hào)發(fā)生電路電耦接至邏輯電路107和門(mén)電路，根據(jù)邏輯電路107的輸出信號(hào)產(chǎn) 生限頻信號(hào)FL，該信號(hào)在開(kāi)關(guān)M關(guān)斷后的時(shí)間長(zhǎng)度tlimit內(nèi)有效(可為高電平"1" 有效或低電平"0"有效)。當(dāng)限頻信號(hào)FL有效時(shí)，限制邏輯電路107的輸出 信號(hào)使其不改變，從而達(dá)到限制開(kāi)關(guān)頻率的目的。
圖2為根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電路的電路圖，包括整流橋101、輸 入電容Cin、變壓器T1、開(kāi)關(guān)M、 二極管D、輸出電容C。ut、電流采樣電路102、 電壓反饋電路103、開(kāi)關(guān)電壓采樣電路104、第一比較電路105、第二比較電路 106、邏輯電路107以及限頻電路108。整流橋101接收一交流輸入電壓Vin，并 將其轉(zhuǎn)換成一不控直流電壓。輸入電容Cin并聯(lián)至整流橋lOl的輸出端，輸入電 容Cin的一端電耦接至變壓器Tl原邊繞組的一端，另一端接地。開(kāi)關(guān)M為一 NMOS (n型MOSFET)，電耦接在變壓器Tl原邊繞組的另一端和地之間。二 極管D的陽(yáng)極電耦接至變壓器Tl副邊繞組的一端，二極管D的陰極電耦接至 輸出電容C。ut的一端，輸出電容C。ut的另一端電耦接至變壓器Tl副邊繞組的另
一端。輸出電容C。ut兩端的電壓即為開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電路的輸出電壓V。ut。
電流采樣電路102包括采樣電阻Rs，電耦接在開(kāi)關(guān)M和地之間，采樣電阻 ^兩端的電壓即為電流采樣信號(hào)Isense。電壓反饋電路103電耦接至開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電 路的輸出端，包括光電耦合器OP_AMP和三端穩(wěn)壓器件TR，采樣輸出電壓V。ut， 并產(chǎn)生一代表該電壓的反饋信號(hào)FB。變壓器Tl包含一輔助繞組，開(kāi)關(guān)電壓釆 樣電路104電耦接至該輔助繞組的兩端，采樣輔助繞組兩端的電壓，并產(chǎn)生開(kāi) 關(guān)電壓采樣信號(hào)DMG。
第一 比較電路105包括比較器COM1 ，第二比較電路106包括比較器COM2 ， 邏輯電路107包括觸發(fā)器FF，限頻電路108包括限頻信號(hào)發(fā)生電路201和與門(mén) AND1。比較器COMl的反相輸入端電耦接至電流采樣電路102以接收電流采 樣信號(hào)Isense，比較器COM1的同相輸入端電耦接至電壓反饋電路103以接收反 饋信號(hào)FB。比較器COM2的同相輸入端接收閾值Vth，比較器COM2的反相輸 入端電耦接至開(kāi)關(guān)電壓采樣電路104以接收開(kāi)關(guān)電壓采樣信號(hào)DMG。與門(mén) AND1的一個(gè)輸入端電耦接至比較器COMl的輸出端，另一個(gè)輸入端電耦接至 限頻信號(hào)發(fā)生電路201以接收限頻信號(hào)FL。觸發(fā)器FF包括置位端和復(fù)位端， 其復(fù)位端低電平("0")有效，置位端上升沿有效，復(fù)位端的優(yōu)先級(jí)高于置位 端。觸發(fā)器FF的復(fù)位端電耦接至與門(mén)AND1的輸出端，置位端電耦接至比較器COM2的輸出端。限頻信號(hào)發(fā)生電路201電耦接至觸發(fā)器FF的輸出端和與門(mén) AND1 ，使限頻信號(hào)FL在觸發(fā)器FF輸出低電平使開(kāi)關(guān)M關(guān)斷后的時(shí)間長(zhǎng)度tlimit 內(nèi)有效，其中限頻信號(hào)FL為低電平("0")有效。當(dāng)限頻信號(hào)FL為低電平時(shí), 與門(mén)電路AND1的輸出亦為低，由于觸發(fā)器FF的復(fù)位端為低電平有效且優(yōu)先級(jí) 比置位端高，此時(shí)無(wú)論置位端輸入信號(hào)為何，觸發(fā)器FF的輸出信號(hào)均為低電平, 開(kāi)關(guān)M不導(dǎo)通，從而限制開(kāi)關(guān)M的關(guān)斷時(shí)間不小于t,imit，達(dá)到限制開(kāi)關(guān)頻率的 目的。
圖3為根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電路的電路圖，其基本結(jié)構(gòu)與圖2 所示電路相似，不同的是限頻電路108包括限頻信號(hào)發(fā)生電路201和與門(mén)AND2。 與門(mén)AND2的一個(gè)輸入端電耦接至比較器COM2的輸出端，另一個(gè)輸入端電耦 接至限頻信號(hào)發(fā)生電路201以接收限頻信號(hào)FL。觸發(fā)器FF的復(fù)位端電耦接至 比較器C0M1的輸出端，置位端電耦接至與門(mén)AND2的輸出端。限頻信號(hào)發(fā)生 電路201電耦接至觸發(fā)器FF的輸出端和與門(mén)AND2，使限頻信號(hào)FL在觸發(fā)器 FF輸出低電平使開(kāi)關(guān)M關(guān)斷后的時(shí)間長(zhǎng)度tlimit內(nèi)有效，其中限頻信號(hào)FL為低 電平("0")有效。當(dāng)限頻信號(hào)FL為低電平時(shí)，與門(mén)電路AND2的輸出亦為 低，此時(shí)無(wú)論比較器C0M2輸出信號(hào)為何，觸發(fā)器FF的輸出信號(hào)均保持低電平，
開(kāi)關(guān)M不導(dǎo)通，從而限制開(kāi)關(guān)M的關(guān)斷時(shí)間不小于tumit，達(dá)到限制開(kāi)關(guān)頻率的目的。
圖4為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的圖2、 3所示電路的波形圖，其中0UT1為比較 器C0M1的輸出信號(hào)，OUT2為比較器COM2的輸出信號(hào)。由圖可知，限頻信 號(hào)FL在電流采樣信號(hào)Is^e增大至大于反饋信號(hào)FB，使觸發(fā)器FF輸出信號(hào)Q 為低，導(dǎo)致開(kāi)關(guān)M關(guān)斷時(shí)開(kāi)始有效(為低電平)，在持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)度t^it后無(wú)效 (為高電平)。在限頻信號(hào)FL有效的時(shí)間長(zhǎng)度t^it內(nèi)，開(kāi)關(guān)電壓釆樣信號(hào)DMG 與閾值Vth的比較結(jié)果被屏蔽，觸發(fā)器FF的輸出信號(hào)Q保持為低，開(kāi)關(guān)M不導(dǎo) 通。在限頻信號(hào)FL無(wú)效后，當(dāng)開(kāi)關(guān)電壓信號(hào)DMG小于閾值Vth時(shí)，開(kāi)關(guān)M才 導(dǎo)通。從而限制了開(kāi)關(guān)M的關(guān)斷時(shí)間，使其不小于t^u。開(kāi)關(guān)M的周期由導(dǎo)通
時(shí)間和關(guān)斷時(shí)間組成，導(dǎo)通時(shí)間由反饋信號(hào)FB (決定開(kāi)關(guān)電流的峰值Ipeak)、
變壓器原邊勵(lì)磁電感和輸入電壓Vi。決定，關(guān)斷時(shí)間由反饋信號(hào)FB和諧振時(shí)間 決定。而開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電路在斷續(xù)模式下的輸出功率可表示為iL—皿^;。t2//7，在 輸入電壓ViJ呆持不變的情況下，通過(guò)限制開(kāi)關(guān)M的關(guān)斷時(shí)間在輕載狀態(tài)下能
13同時(shí)增大開(kāi)關(guān)M的導(dǎo)通時(shí)間和關(guān)斷時(shí)間，限制開(kāi)關(guān)頻率的增大，提高開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓
電路的效率并改善EMI分布。
圖5為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的圖2、 3所示電路，在其開(kāi)關(guān)關(guān)斷時(shí)間被限制的 時(shí)間長(zhǎng)度恒定情況下的波形圖。圖中實(shí)線(xiàn)所示為不具有限頻功能的開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電 路的波形圖，虛線(xiàn)所示為具有限頻功能的開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電路的波形圖，斜線(xiàn)部分為 開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電路進(jìn)入間歇導(dǎo)通模式(burst mode) ， ri為開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電路的效率，f 為開(kāi)關(guān)頻率，Ipeak為開(kāi)關(guān)電流峰值，t。ff為關(guān)斷時(shí)間，load為負(fù)載。如圖所示，負(fù) 載降低，導(dǎo)致開(kāi)關(guān)電流峰值Ipeak降低，開(kāi)關(guān)M的導(dǎo)通時(shí)間減小，關(guān)斷時(shí)間t。ff
也減小，開(kāi)關(guān)頻率f升高。當(dāng)負(fù)載降低至B點(diǎn)時(shí)，關(guān)斷時(shí)間W達(dá)到t,imiu。若負(fù)
載繼續(xù)降低，則關(guān)斷時(shí)間Wf被限制至不小于tlimitl (由于開(kāi)關(guān)M在開(kāi)關(guān)電壓采樣 信號(hào)DMG小于閾值Vth時(shí)才可能導(dǎo)通，故關(guān)斷時(shí)間t。ff可能大于ttoit！)，開(kāi)關(guān)
電流峰值Ipeak的降低幅度減小，開(kāi)關(guān)頻率f被限制，增大幅度減小。
圖6為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的圖2、 3所示電路，使其開(kāi)關(guān)關(guān)斷時(shí)間被限制的 時(shí)間長(zhǎng)度恒定的限頻信號(hào)發(fā)生電路的電路圖，包括運(yùn)算放大器OP_AMP、比較 器COM3、開(kāi)關(guān)M1-M4、電阻R1，以及電容C。運(yùn)算放大器OP—AMP的正相 輸入端接收參考電壓Vref，電阻Rl電耦接在運(yùn)算放大器OP_AMP的反相輸入端 和地之間。開(kāi)關(guān)M1的柵極電耦接至運(yùn)算放大器OP—AMP的輸出端，源極電耦 接至運(yùn)算放大器OP_AMP的反相輸入端。開(kāi)關(guān)M2和M3構(gòu)成電流鏡，開(kāi)關(guān)M2 和M3的源極均電耦接至電源電壓Vdd，柵極電耦接在一起，并電耦接至開(kāi)關(guān) M1和M2的漏極。開(kāi)關(guān)M4的柵極通過(guò)一單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路(one-shot circuit)電 耦接至觸發(fā)器FF的輸出端，漏極電耦接至開(kāi)關(guān)M3的漏極，源極接地。電容C 電耦接在開(kāi)關(guān)M4的漏極和源極之間。比較器COM3的正相輸入端電耦接至開(kāi) 關(guān)M4的漏極，反相輸入端電耦接至閾值Vthl，其輸出信號(hào)即為限頻信號(hào)FL。
流過(guò)開(kāi)關(guān)Ml和M2的電流等于流過(guò)電阻Rl的電流，為%。由于開(kāi)關(guān)M2和
M3構(gòu)成電流鏡，所以流過(guò)開(kāi)關(guān)]^13的電流/ = "*%。在限頻信號(hào)發(fā)生電路由集
成電路構(gòu)成的實(shí)施例中，n由開(kāi)關(guān)M2和M3的寬長(zhǎng)比決定。
圖7為圖6所示電路的波形圖。如圖所示，在觸發(fā)器FF輸出信號(hào)Q的下降 沿，開(kāi)關(guān)M4導(dǎo)通，電容C兩端被短路，電容C兩端的電壓Ve為零，比較器 COM3輸出信號(hào)為低電平("0")，限頻信號(hào)FL有效。在其他時(shí)間，開(kāi)關(guān)M4 關(guān)斷，電流I對(duì)電容C充電，電容C兩端的電壓Ve線(xiàn)性上升。當(dāng)電容C兩端的
14電壓V。上升至大于閾值Vthl時(shí)，比較器COM3輸出信號(hào)為高電平，限頻信號(hào) FL無(wú)效。t^iu的長(zhǎng)度由參考電壓Vref、電阻R1、 n和閾值V加共同決定。
圖8為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的圖2、 3所示電路，在其開(kāi)關(guān)關(guān)斷時(shí)間被限制的 時(shí)間長(zhǎng)度可變情況下的波形圖。圖中實(shí)線(xiàn)所示為不具有限頻功能的開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電 路的波形圖，虛線(xiàn)所示為具有限頻功能的開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電路的波形圖，斜線(xiàn)部分為 開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電路進(jìn)入間歇導(dǎo)通模式(burst mode) ， H為開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電路的效率，f 為開(kāi)關(guān)頻率，Ip^為開(kāi)關(guān)電流峰值，t。ff為關(guān)斷時(shí)間，load為負(fù)載。如圖所示，負(fù)
載降低，導(dǎo)致開(kāi)關(guān)電流峰值Ipeak降低，開(kāi)關(guān)M的導(dǎo)通時(shí)間減小，關(guān)斷時(shí)間t。ff 也減小，開(kāi)關(guān)頻率f升高。當(dāng)負(fù)載降低至B點(diǎn)時(shí)，關(guān)斷時(shí)間t。ff達(dá)到t^H2。若負(fù) 載繼續(xù)降低，則關(guān)斷時(shí)間W被限制至不小于t,imit2，開(kāi)關(guān)電流峰值Ipeak的降低幅 度減小，開(kāi)關(guān)頻率f的增大幅度被限制。若負(fù)載繼續(xù)降低至C點(diǎn)及更低，則關(guān) 斷時(shí)間W被限制至不小于Wit3，開(kāi)關(guān)電流峰值Ipeak的降低幅度更加減小，開(kāi)關(guān) 頻率f的增大幅度被限制得更低。不限于圖8所示的兩種負(fù)載狀況，在不同的負(fù) 載狀況下，關(guān)斷時(shí)間t。ff可被限制至不同的值。
圖9為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的圖2、 3所示電路，使其開(kāi)關(guān)關(guān)斷時(shí)間被限制的 時(shí)間長(zhǎng)度可變的限頻信號(hào)發(fā)生電路的電路圖，在圖6所示的電路基礎(chǔ)上，增加 了開(kāi)關(guān)M5、電阻R2、比較器COM4等元件，其中運(yùn)算放大器OP_AMP的正相 輸入端接收參考電壓Vref,開(kāi)關(guān)Ml的柵極電耦接至運(yùn)算放大器OP—AMP的輸 出端，開(kāi)關(guān)M1的源極電耦接至運(yùn)算放大器0 _^^的反相輸入端。開(kāi)關(guān)M2 和M3構(gòu)成電流鏡，開(kāi)關(guān)M2和M3的源極均電耦接至電源電壓Vdd，柵極電耦 接在一起，并電耦接至開(kāi)關(guān)M1和M2的漏極。開(kāi)關(guān)M4的柵極通過(guò)一單穩(wěn)態(tài)觸 發(fā)電路電耦接至觸發(fā)器FF的輸出端，漏極電耦接至開(kāi)關(guān)M3的漏極，源極接地。 電容C電耦接在開(kāi)關(guān)M4的漏極和源極之間。比較器COM3的正相輸入端電耦 接至開(kāi)關(guān)M4的漏極，反相輸入端電耦接至閾值Vth,，其輸出信號(hào)即為限頻信號(hào) FL。比較器COM4的正相輸入端電耦接至電壓反饋電路103以接收反饋信號(hào)FB， 反相輸入端接收閾值Vm。開(kāi)關(guān)M5的柵極電耦接至比較器COM4的輸出端， 源極接地。電阻Rl電耦接在運(yùn)算放大器OP—AMP的反相輸入端和開(kāi)關(guān)M5的 漏極之間，電阻R2電耦接在開(kāi)關(guān)的M5的漏極和源極之間。流過(guò)開(kāi)關(guān)Ml和 M2的電流等于流過(guò)電阻R1的電流。由于開(kāi)關(guān)M2和M3構(gòu)成電流鏡，所以流 過(guò)開(kāi)關(guān)M3的電流為流過(guò)開(kāi)關(guān)M2的電流的n倍，其中n由開(kāi)關(guān)M2和M3的寬 長(zhǎng)比決定。在觸發(fā)器FF輸出信號(hào)Q的下降沿，開(kāi)關(guān)M4導(dǎo)通，電容C兩端被短路，電容C兩端的電壓Ve為零，比較器COM3輸出信號(hào)為低電平("0")， 限頻信號(hào)FL有效。在其他時(shí)間，開(kāi)關(guān)M4關(guān)斷，電流I對(duì)電容C充電，電容C
兩端的電壓Ve線(xiàn)性上升。當(dāng)電容C兩端的電壓Ve上升至大于閾值V加時(shí)，比
較器COM3輸出信號(hào)為高電平，限頻信號(hào)FL無(wú)效。限頻信號(hào)FL有效(為低電
平"0")的長(zhǎng)度由參考電壓Vref、電流I和閾值V加共同決定。而在不同負(fù)載
情況下，反饋信號(hào)FB大小不同，電流I也不同。當(dāng)反饋信號(hào)FB大于閾值Vth2 時(shí)，比較器COM4輸出為高電平，開(kāi)關(guān)M5導(dǎo)通，流過(guò)電阻R1的電流為&，
故電流/ = *^1， t。ff被限制為不小于t,imit2。當(dāng)反饋信號(hào)FB小于閾值Vth2時(shí)，比
較器COM4輸出為低電平，開(kāi)關(guān)M5關(guān)斷，流過(guò)電阻R1的電流為_(kāi)^，故電
流"W"J^， W被限制為不小于t^t3。
圖10為根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓方法的流程圖，包括步驟 薩-1005。
步驟IOOI，將開(kāi)關(guān)M電耦接至儲(chǔ)能元件，在開(kāi)關(guān)M導(dǎo)通時(shí)儲(chǔ)能元件存儲(chǔ)能 量，在開(kāi)關(guān)M關(guān)斷時(shí)儲(chǔ)能元件中存儲(chǔ)的能量被傳送至負(fù)載。
步驟1002，采樣流過(guò)開(kāi)關(guān)M的電流，并產(chǎn)生代表該電流的電流采樣信號(hào)
Isense o
步驟1003，采樣輸出電壓V。ut，并產(chǎn)生與該電壓相關(guān)的反饋信號(hào)FB。 步驟1004，根據(jù)電流采樣信號(hào)I，e和反饋信號(hào)FB控制開(kāi)關(guān)M的導(dǎo)通與關(guān)斷.
步驟1005，限制開(kāi)關(guān)M導(dǎo)通與關(guān)斷的頻率。
在一個(gè)實(shí)施例中，通過(guò)限制開(kāi)關(guān)M的關(guān)斷時(shí)間不小于一時(shí)間長(zhǎng)度t,tait，來(lái) 限制開(kāi)關(guān)M導(dǎo)通與關(guān)斷的頻率。
在一個(gè)實(shí)施例中，該開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓方法還包括將電流采樣信號(hào)1^se與反饋信號(hào)
FB進(jìn)行比較，當(dāng)電流采樣信號(hào)Is^e大于反饋信號(hào)FB時(shí)關(guān)斷開(kāi)關(guān)M。
在一個(gè)實(shí)施例中，該開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓方法還包括采樣開(kāi)關(guān)M兩端的電壓并產(chǎn)生 與該電壓相關(guān)的開(kāi)關(guān)電壓采樣信號(hào)DMG;將開(kāi)關(guān)電壓采樣信號(hào)DMG與閾值Vth 進(jìn)行比較，當(dāng)開(kāi)關(guān)電壓采樣信號(hào)DMG小于閾值Vth時(shí)導(dǎo)通開(kāi)關(guān)M。
在一個(gè)實(shí)施例中，通過(guò)限頻信號(hào)發(fā)生電路產(chǎn)生限頻信號(hào)FL，當(dāng)限頻信號(hào)FL有效時(shí)，限制開(kāi)關(guān)M使其不導(dǎo)通，其中限頻信號(hào)FL在開(kāi)關(guān)M關(guān)斷后的時(shí)間 長(zhǎng)度t加it內(nèi)有效。
在一個(gè)實(shí)施例中，時(shí)間長(zhǎng)度t^it恒定。在一個(gè)實(shí)施例中，限頻信號(hào)發(fā)生電路 包括運(yùn)算放大器0P—AMP、比較器C0M3、開(kāi)關(guān)M1-M4、電阻R1，以及電容C。 運(yùn)算放大器OP_AMP的正相輸入端接收參考電壓Vref，電阻Rl電耦接在運(yùn)算放 大器OP—AMP的反相輸入端和地之間。開(kāi)關(guān)Ml的柵極電耦接至運(yùn)算放大器 OP_AMP的輸出端，源極電耦接至運(yùn)算放大器OP_AMP的反相輸入端。開(kāi)關(guān) M2和M3構(gòu)成電流鏡，開(kāi)關(guān)M2和M3的源極均電耦接至電源電壓Vdd，柵極 電耦接在一起，并電耦接至開(kāi)關(guān)M1和M2的漏極。開(kāi)關(guān)M4的柵極通過(guò)一單穩(wěn) 態(tài)觸發(fā)電路電耦接至開(kāi)關(guān)M的門(mén)極，漏極電耦接至開(kāi)關(guān)M3的漏極，源極接地。 電容C電耦接在開(kāi)關(guān)M4的漏極和源極之間。比較器COM3的正相輸入端電耦 接至開(kāi)關(guān)M4的漏極，反相輸入端電耦接至閾值VtM，其輸出信號(hào)即為限頻信號(hào) FL，其中限頻信號(hào)FL低電平("0")有效。
在一個(gè)實(shí)施例中，時(shí)間長(zhǎng)度t,imit與反饋信號(hào)FB有關(guān)。在一個(gè)實(shí)施例中，限
頻信號(hào)發(fā)生電路包括運(yùn)算放大器OP—AMP、比較器COM3、COM4、開(kāi)關(guān)Ml-M5、 電阻R1、 R2，以及電容C。運(yùn)算放大器OP—AMP的正相輸入端接收參考電壓 Vref，開(kāi)關(guān)M1的柵極電耦接至運(yùn)算放大器OP—AMP的輸出端，開(kāi)關(guān)M1的源極 電耦接至運(yùn)算放大器OP一AMP的反相輸入端。開(kāi)關(guān)M2和M3構(gòu)成電流鏡，開(kāi) 關(guān)M2和M3的源極均電耦接至電源電壓Vdd，柵極電耦接在一起，并電耦接至 開(kāi)關(guān)Ml和M2的漏極。開(kāi)關(guān)M4的柵極通過(guò)一單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路電耦接至觸發(fā)器 FF的輸出端，漏極電耦接至開(kāi)關(guān)M3的漏極，源極接地。電容C電耦接在開(kāi)關(guān) M4的漏極和源極之間。比較器COM3的正相輸入端電耦接至開(kāi)關(guān)M4的漏極， 反相輸入端電耦接至閾值Vthp其輸出信號(hào)即為限頻信號(hào)FL。比較器COM4的 正相輸入端電耦接至電壓反饋電路103以接收反饋信號(hào)FB，反相輸入端接收閾 值^2。開(kāi)關(guān)M5的柵極電耦接至比較器COM4的輸出端，源極接地。電阻R1 電耦接在運(yùn)算放大器OP_AMP的反相輸入端和開(kāi)關(guān)M5的漏極之間，電阻R2 電耦接在開(kāi)關(guān)的M5的漏極和源極之間。
在一個(gè)實(shí)施例中，儲(chǔ)能元件為一變壓器，包括一初級(jí)繞組、 一次級(jí)繞組和 一輔助繞組，采樣變壓器的輔助繞組兩端的電壓以得到開(kāi)關(guān)電壓采樣信號(hào) DMG。
在一個(gè)實(shí)施例中，通過(guò)與開(kāi)關(guān)M串聯(lián)的電流采樣電阻Rse^采樣流過(guò)開(kāi)關(guān)M的電流。
在一個(gè)實(shí)施例中，通過(guò)一光電耦合器采樣輸出電壓V。ut。
在一個(gè)實(shí)施例中，儲(chǔ)能元件為一變壓器，包括一初級(jí)繞組、 一次級(jí)繞組和 一輔助繞組，通過(guò)采樣變壓器的輔助繞組兩端的電壓來(lái)采樣輸出電壓V。ut。
雖然已參照幾個(gè)典型實(shí)施例描述了本發(fā)明，但應(yīng)當(dāng)理解，所用的術(shù)語(yǔ)是說(shuō) 明和示例性、而非限制性的術(shù)語(yǔ)。由于本發(fā)明能夠以多種形式具體實(shí)施而不脫 離發(fā)明的精神或?qū)嵸|(zhì)，所以應(yīng)當(dāng)理解，上述實(shí)施例不限于任何前述的細(xì)節(jié)，而 應(yīng)在隨附權(quán)利要求所限定的精神和范圍內(nèi)廣泛地解釋?zhuān)虼寺淙霗?quán)利要求或其 等效范圍內(nèi)的全部變化和改型都應(yīng)為隨附權(quán)利要求所涵蓋。
權(quán)利要求
1.一種具有限頻功能的開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電路，包括儲(chǔ)能元件，能夠儲(chǔ)存能量；開(kāi)關(guān)，電耦接至所述儲(chǔ)能元件，在所述開(kāi)關(guān)導(dǎo)通時(shí)所述儲(chǔ)能元件存儲(chǔ)能量，在所述開(kāi)關(guān)關(guān)斷時(shí)所述儲(chǔ)能元件中存儲(chǔ)的能量被傳送至負(fù)載；電流采樣電路，電耦接至所述開(kāi)關(guān)，采樣流過(guò)所述開(kāi)關(guān)的電流，并產(chǎn)生代表流過(guò)所述開(kāi)關(guān)的電流的電流采樣信號(hào)；電壓反饋電路，采樣所述開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電路的輸出電壓，并產(chǎn)生一與所述開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電路的輸出電壓相關(guān)的反饋信號(hào)；控制電路，根據(jù)所述電流采樣信號(hào)和所述反饋信號(hào)控制所述開(kāi)關(guān)的導(dǎo)通與關(guān)斷；以及限頻電路，電耦接至所述控制電路，限制所述開(kāi)關(guān)導(dǎo)通與關(guān)斷的頻率。
2. 如權(quán)利要求1所述的開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電路，其特征在于，所述限頻電路將所述 開(kāi)關(guān)的關(guān)斷時(shí)間限制至一時(shí)間長(zhǎng)度，以限制所述開(kāi)關(guān)導(dǎo)通與關(guān)斷的頻率。
3. 如權(quán)利要求2所述的開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電路，其特征在于，所述控制電路將所述 電流采樣信號(hào)與所述反饋信號(hào)進(jìn)行比較，當(dāng)所述電流采樣信號(hào)大于所述反饋信 號(hào)時(shí)關(guān)斷所述開(kāi)關(guān)。
4. 如權(quán)利要求3所述的開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電路，其特征在于，還包括開(kāi)關(guān)電壓采樣 電路，采樣所述開(kāi)關(guān)兩端的電壓并產(chǎn)生與所述開(kāi)關(guān)兩端的電壓相關(guān)的開(kāi)關(guān)電壓 采樣信號(hào)，其中所述控制電路將所述開(kāi)關(guān)電壓采樣信號(hào)與一閾值進(jìn)行比較，當(dāng) 所述開(kāi)關(guān)電壓采樣信號(hào)小于所述閾值時(shí)導(dǎo)通所述開(kāi)關(guān)。
5. 如權(quán)利要求4所述的開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電路，其特征在于，所述控制電路包括第一比較電路，電耦接至所述電流采樣電路和電壓反饋電路，接收所述 電流采樣信號(hào)和反饋信號(hào)，并將兩者進(jìn)行比較；第二比較電路，電耦接至所述開(kāi)關(guān)電壓采樣電路，接收所述開(kāi)關(guān)電壓采 樣信號(hào)，并將其與所述閾值進(jìn)行比較；邏輯電路，電耦接至所述開(kāi)關(guān)和第一、第二比較電路，接收所述第一、 第二比較電路的輸出信號(hào)，當(dāng)所述電流采樣信號(hào)大于所述反饋信號(hào)時(shí)關(guān)斷所述 開(kāi)關(guān)，當(dāng)所述開(kāi)關(guān)電壓采樣信號(hào)小于所述閾值時(shí)導(dǎo)通所述開(kāi)關(guān)；其中所述限頻電路電耦接至所述邏輯電路，通過(guò)限制所述邏輯電路的輸 出在所述時(shí)間長(zhǎng)度內(nèi)保持不變，來(lái)限制所述開(kāi)關(guān)導(dǎo)通與關(guān)斷的頻率。
6. 如權(quán)利要求5所述的開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電路，其特征在于，所述限頻電路包括門(mén)電路，電耦接在所述第一或第二比較電路與所述邏輯電路之間； 限頻信號(hào)發(fā)生電路，電耦接至所述邏輯電路和門(mén)電路，根據(jù)所述邏輯電路 的輸出信號(hào)產(chǎn)生限頻信號(hào)，當(dāng)所述限頻信號(hào)有效時(shí)，限制所述邏輯電路的輸出 信號(hào)使其保持不變，其中所述限頻信號(hào)在所述時(shí)間長(zhǎng)度內(nèi)有效。
7. 如權(quán)利要求6所述的開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電路，其特征在于， 所述第一比較電路包括第一比較器，所述第一比較器的正相輸入端電耦接至所述電壓反饋電路以接收所述反饋信號(hào)，所述第一比較器的反相輸入端電 耦接至所述電流采樣電路以接收所述電流采樣信號(hào)；所述第二比較電路包括第二比較器，所述第二比較器的正相輸入端接收 所述閾值，所述第二比較器的反相輸入端電耦接至所述開(kāi)關(guān)電壓采樣電路以接 收所述開(kāi)關(guān)電壓采樣信號(hào)；所述門(mén)電路包括與門(mén)，所述與門(mén)的第一輸入端電耦接至所述第一比較器 的輸出端，所述與門(mén)的第二輸入端電耦接至所述限頻信號(hào)發(fā)生電路以接收所述 限頻信號(hào)；所述邏輯電路包括觸發(fā)器，所述觸發(fā)器的置位端電耦接至所述第二比較 器的輸出端，所述觸發(fā)器的復(fù)位端電耦接至所述與門(mén)的輸出端； 其中所述限頻信號(hào)低電平有效。
8. 如權(quán)利要求6所述的開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電路，其特征在于， 所述第一比較電路包括第一比較器，所述第一比較器的正相輸入端電耦接至所述電壓反饋電路以接收所述反饋信號(hào)，所述第一比較器的反相輸入端電 耦接至所述電流采樣電路以接收所述電流采樣信號(hào)；所述第二比較電路包括第二比較器，所述第二比較器的正相輸入端接收 所述閾值，所述第二比較器的反相輸入端電耦接至所述開(kāi)關(guān)電壓采樣電路以接 收所述開(kāi)關(guān)電壓采樣信號(hào)；所述門(mén)電路包括與門(mén)，所述與門(mén)的第一輸入端電耦接至所述第二比較器 的輸出端，所述與門(mén)的第二輸入端電耦接至所述限頻信號(hào)發(fā)生電路以接收所述 限頻信號(hào)；所述邏輯電路包括觸發(fā)器，所述觸發(fā)器的置位端電耦接至所述與門(mén)的輸 出端，所述觸發(fā)器的復(fù)位端電耦接至所述第一比較器的輸出端； 其中所述限頻信號(hào)低電平有效。
9. 如權(quán)利要求6所述的開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電路，其特征在于，所述時(shí)間長(zhǎng)度恒定。
10. 如權(quán)利要求9所述的開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電路，其特征在于，所述限頻信號(hào)發(fā)生電路包括運(yùn)算放大器，所述運(yùn)算放大器的正相輸入端接收一參考電壓； 第一電阻，電耦接在所述運(yùn)算放大器的反相輸入端和地之間； 第一開(kāi)關(guān)，所述第一開(kāi)關(guān)的柵極電耦接至所述運(yùn)算放大器的輸出端，所述第一開(kāi)關(guān)的源極電耦接至所述運(yùn)算放大器的反相輸入端；電流鏡電路，包括第二開(kāi)關(guān)和第三開(kāi)關(guān)，所述第二和第三開(kāi)關(guān)的源極均電耦接至電源電壓，所述第二和第三開(kāi)關(guān)的柵極電耦接在一起，并電耦接至所述第一和第二開(kāi)關(guān)的漏極；第四開(kāi)關(guān)，所述第四開(kāi)關(guān)的柵極通過(guò)一單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路電耦接至所述邏輯電路的輸出端，所述第四開(kāi)關(guān)的漏極電耦接至所述第三開(kāi)關(guān)的漏極，所述第四開(kāi)關(guān)的源極接地；電容，電耦接在所述第四開(kāi)關(guān)的漏極和源極之間；第三比較器，所述第三比較器的正相輸入端電耦接至所述第四開(kāi)關(guān)的漏 極，所述第三比較器的反相輸入端電耦接至第一閾值，所述第三比較器的輸出 端輸出所述限頻信號(hào)。
11. 如權(quán)利要求6所述的開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電路，其特征在于，所述限頻電路還電耦 接至所述電壓反饋電路，接收所述反饋信號(hào)，并根據(jù)所述反饋信號(hào)決定所述時(shí) 間長(zhǎng)度。
12. 如權(quán)利要求ll所述的開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電路，其特征在于，所述限頻信號(hào)發(fā)生 電路包括運(yùn)算放大器，所述運(yùn)算放大器的正相輸入端接收一參考電壓；第一開(kāi)關(guān)，所述第一開(kāi)關(guān)的柵極電耦接至所述運(yùn)算放大器的輸出端，所述第一開(kāi)關(guān)的源極電耦接至所述運(yùn)算放大器的反相輸入端；電流鏡電路，包括第二開(kāi)關(guān)和第三開(kāi)關(guān)，所述第二和第三開(kāi)關(guān)的源極均電耦接至電源電壓，所述第二和第三開(kāi)關(guān)的柵極電耦接在一起，并電耦接至所 述第一和第二開(kāi)關(guān)的漏極；第四開(kāi)關(guān)，所述第四開(kāi)關(guān)的柵極通過(guò)一單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路電耦接至所述邏 輯電路的輸出端，所述第四開(kāi)關(guān)的漏極電耦接至所述第三開(kāi)關(guān)的漏極，所述第 四開(kāi)關(guān)的源極接地；電容，電耦接在所述第四開(kāi)關(guān)的漏極和源極之間；第三比較器，所述第三比較器的正相輸入端電耦接至所述第四開(kāi)關(guān)的漏 極，所述第三比較器的反相輸入端電耦接至第一閾值，所述第三比較器的輸出 端輸出所述限頻信號(hào)；第四比較器，所述第四比較器的正相輸入端電耦接至所述電壓反饋電路 以接收所述反饋信號(hào)，所述第四比較器的反相輸入端接收第二閾值；第五開(kāi)關(guān)，所述第五開(kāi)關(guān)的柵極電耦接至所述第四比較器的輸出端，所 述第五開(kāi)關(guān)的源極接地；第一電阻，電耦接在所述運(yùn)算放大器的反相輸入端和所述第五開(kāi)關(guān)的漏極之間；第二電阻，電耦接在所述第五開(kāi)關(guān)的漏極和源極之間。
13. 如權(quán)利要求1所述的開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電路，其特征在于，所述儲(chǔ)能元件為一變 壓器，包括一初級(jí)繞組、 一次級(jí)繞組和一輔助繞組，所述開(kāi)關(guān)電壓采樣電路電 耦接至所述變壓器的輔助繞組。
14. 如權(quán)利要求1所述的開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電路，其特征在于，所述電流采樣電路包 括與所述開(kāi)關(guān)串聯(lián)的電流采樣電阻。
15. 如權(quán)利要求l所述的開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電路，其特征在于，所述電壓反饋電路電 耦接至所述開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電路的輸出端，包括一光電耦合器，通過(guò)該光電耦合器與 所述開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電路的輸出端隔離地輸出反饋信號(hào)。
16. 如權(quán)利要求1所述的開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電路，其特征在于，所述儲(chǔ)能元件為一變 壓器，包括一初級(jí)繞組、 一次級(jí)繞組和一輔助繞組，所述電壓反饋電路電耦接 至所述變壓器的輔助繞組。
17. —種具有限頻功能的開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓方法，包括 將開(kāi)關(guān)電耦接至儲(chǔ)能元件，在所述開(kāi)關(guān)導(dǎo)通時(shí)所述儲(chǔ)能元件存儲(chǔ)能量，在所述開(kāi)關(guān)關(guān)斷時(shí)所述儲(chǔ)能元件中存儲(chǔ)的能量被傳送至負(fù)載；采樣流過(guò)所述開(kāi)關(guān)的電流，并產(chǎn)生代表流過(guò)所述開(kāi)關(guān)的電流的電流采樣信號(hào)；采樣輸出電壓，并產(chǎn)生與所述輸出電壓相關(guān)的反饋信號(hào)；根據(jù)所述電流采樣信號(hào)和所述反饋信號(hào)控制所述開(kāi)關(guān)的導(dǎo)通與關(guān)斷；限制所述開(kāi)關(guān)導(dǎo)通與關(guān)斷的頻率。
18. 如權(quán)利要求17所述的開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓方法，其特征在于，通過(guò)將所述開(kāi)關(guān) 的關(guān)斷時(shí)間限制至一時(shí)間長(zhǎng)度，來(lái)限制所述開(kāi)關(guān)導(dǎo)通與關(guān)斷的頻率。
19. 如權(quán)利要求18所述的開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓方法，其特征在于，還包括將所述電流 采樣信號(hào)與所述反饋信號(hào)進(jìn)行比較，當(dāng)所述電流采樣信號(hào)大于所述反饋信號(hào)時(shí)關(guān)斷所述開(kāi)關(guān)。
20. 如權(quán)利要求19所述的開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓方法，其特征在于，還包括 采樣所述開(kāi)關(guān)兩端的電壓并產(chǎn)生與所述開(kāi)關(guān)兩端的電壓相關(guān)的開(kāi)關(guān)電壓采樣信號(hào)；將所述開(kāi)關(guān)電壓采樣信號(hào)與一閾值進(jìn)行比較，當(dāng)所述開(kāi)關(guān)電壓采樣信號(hào) 小于所述閾值時(shí)導(dǎo)通所述開(kāi)關(guān)。
21. 如權(quán)利要求20所述的開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓方法，其特征在于，通過(guò)限頻信號(hào)發(fā)生 電路產(chǎn)生限頻信號(hào)，當(dāng)所述限頻信號(hào)有效時(shí)，將所述開(kāi)關(guān)限制在關(guān)斷狀態(tài)，其 中所述限頻信號(hào)在所述時(shí)間長(zhǎng)度內(nèi)有效。
22. 如權(quán)利要求21所述的開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓方法，其特征在于，所述時(shí)間長(zhǎng)度恒定。
23. 如權(quán)利要求22所述的開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓方法，其特征在于，所述限頻信號(hào)發(fā)生 電路包括運(yùn)算放大器，所述運(yùn)算放大器的正相輸入端接收一參考電壓； 第一電阻，電耦接在所述運(yùn)算放大器的反相輸入端和地之間； 第一開(kāi)關(guān)，所述第一開(kāi)關(guān)的柵極電耦接至所述運(yùn)算放大器的輸出端，所述第一開(kāi)關(guān)的源極電耦接至所述運(yùn)算放大器的反相輸入端；電流鏡電路，包括第二開(kāi)關(guān)和第三開(kāi)關(guān)，所述第二和第三開(kāi)關(guān)的源極均電耦接至電源電壓，所述第二和第三開(kāi)關(guān)的柵極電耦接在一起，并電耦接至所述第一和第二開(kāi)關(guān)的漏極；第四開(kāi)關(guān)，所述第四開(kāi)關(guān)的柵極通過(guò)一單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路電耦接至所述開(kāi)關(guān)的門(mén)極，所述第四開(kāi)關(guān)的漏極電耦接至所述第三開(kāi)關(guān)的漏極，所述第四開(kāi)關(guān)的源極接地；電容，電耦接在所述第四開(kāi)關(guān)的漏極和源極之間；第三比較器，所述第三比較器的正相輸入端電耦接至所述第四開(kāi)關(guān)的漏 極，所述第三比較器的反相輸入端電耦接至第一閾值，所述第三比較器的輸出 端輸出所述限頻信號(hào)。
24. 如權(quán)利要求21所述的開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓方法，其特征在于，所述時(shí)間長(zhǎng)度根據(jù) 所述反饋信號(hào)變化。
25. 如權(quán)利要求24所述的開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓方法，其特征在于，所述限頻信號(hào)發(fā)生電路包括運(yùn)算放大器，所述運(yùn)算放大器的正相輸入端接收一參考電壓；第一開(kāi)關(guān)，所述第一開(kāi)關(guān)的柵極電耦接至所述運(yùn)算放大器的輸出端，所述第一開(kāi)關(guān)的源極電耦接至所述運(yùn)算放大器的反相輸入端；電流鏡電路，包括第二開(kāi)關(guān)和第三開(kāi)關(guān)，所述第二和第三開(kāi)關(guān)的源極均電耦接至電源電壓，所述第二和第三開(kāi)關(guān)的柵極電耦接在一起，并電耦接至所 述第一和第二開(kāi)關(guān)的漏極；第四開(kāi)關(guān)，所述第四開(kāi)關(guān)的柵極通過(guò)一單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路電耦接至所述邏 輯電路的輸出端，所述第四開(kāi)關(guān)的漏極電耦接至所述第三開(kāi)關(guān)的漏極，所述第 四開(kāi)關(guān)的源極接地；電容，電耦接在所述第四開(kāi)關(guān)的漏極和源極之間；第三比較器，所述第三比較器的正相輸入端電耦接至所述第四開(kāi)關(guān)的漏 極，所述第三比較器的反相輸入端電耦接至第一閾值，所述第三比較器的輸出 端輸出所述限頻信號(hào)；第四比較器，所述第四比較器的正相輸入端電耦接至所述電壓反饋電路 以接收所述反饋信號(hào)，所述第四比較器的反相輸入端接收第二閾值；第五開(kāi)關(guān)，所述第五開(kāi)關(guān)的柵極電耦接至所述第四比較器的輸出端，. 所述第五開(kāi)關(guān)的源極接地；第一電阻，電耦接在所述運(yùn)算放大器的反相輸入端和所述第五開(kāi)關(guān)的漏極之間；第二電阻，電耦接在所述第五開(kāi)關(guān)的漏極和源極之間。
26. 如權(quán)利要求17所述的開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓方法，其特征在于，所述儲(chǔ)能元件為一 變壓器，包括一初級(jí)繞組、 一次級(jí)繞組和一輔助繞組，采樣所述變壓器的輔助 繞組兩端的電壓以得到所述開(kāi)關(guān)電壓采樣信號(hào)。
27. 如權(quán)利要求17所述的開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓方法，其特征在于，通過(guò)與所述開(kāi)關(guān)串 聯(lián)的電流采樣電阻采樣流過(guò)所述開(kāi)關(guān)的電流。
28. 如權(quán)利要求17所述的開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓方法，其特征在于，通過(guò)一光電耦合器 采樣所述輸出電壓。
29. 如權(quán)利要求17所述的開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓方法，其特征在于，所述儲(chǔ)能元件為一 變壓器，包括一初級(jí)繞組、 一次級(jí)繞組和一輔助繞組，通過(guò)采樣所述變壓器的 輔助繞組兩端的電壓來(lái)采樣所述輸出電壓。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種具有限頻功能的開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電路及方法，通過(guò)限制開(kāi)關(guān)頻率，達(dá)到改善電磁干擾分布、提高效率的目的。其電路包括儲(chǔ)能元件，能夠儲(chǔ)存能量；開(kāi)關(guān)，電耦接至所述儲(chǔ)能元件，在所述開(kāi)關(guān)導(dǎo)通時(shí)所述儲(chǔ)能元件存儲(chǔ)能量，在所述開(kāi)關(guān)關(guān)斷時(shí)所述儲(chǔ)能元件中存儲(chǔ)的能量被傳送至負(fù)載；電流采樣電路，電耦接至所述開(kāi)關(guān)，采樣流過(guò)所述開(kāi)關(guān)的電流，并產(chǎn)生代表流過(guò)所述開(kāi)關(guān)的電流的電流采樣信號(hào)；電壓反饋電路，采樣所述開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電路的輸出電壓，并產(chǎn)生一與所述開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電路的輸出電壓相關(guān)的反饋信號(hào)；控制電路，根據(jù)所述電流采樣信號(hào)和所述反饋信號(hào)控制所述開(kāi)關(guān)的導(dǎo)通與關(guān)斷；以及限頻電路，電耦接至所述控制電路，限制所述開(kāi)關(guān)導(dǎo)通與關(guān)斷的頻率。
文檔編號(hào)H02M7/537GK101552570SQ200910058988
公開(kāi)日2009年10月7日 申請(qǐng)日期2009年4月17日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月17日
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