專利名稱：可降低電源轉換器音頻噪聲的切換控制器的制作方法
技術領域：
本發明涉及電源轉換器，更確切地說，涉及一種用于降低電源轉換器 音頻噪聲的切換控制器。
背景技術：
圖l繪示一已知電源轉換器的電路圖。電源轉換器為了安全因素考慮，
通常包括一變壓器IO,該變壓器具有一初級繞組Np與一次級繞組Ns以提 供電氣絕緣。 一輸入電壓V^供應至變壓器10的初級繞組Np的第一端。 耦接至變壓器10初級繞組Np的一晶體管20的第二端由一切換控制器100 所控制。 一旦晶體管20接通，流經晶體管20的一切換電流Ip將遞增，而 將能量存儲于變壓器10中。當晶體管20斷開，該能量將傳遞到變壓器IO 的次級繞組Ns。此時存儲在變壓器10的能量將通過整流器40在一電容器 45上建立一輸出電壓V0。 一旦輸出電壓Vo超過一齊納二極管50的一逆 向崩潰電壓， 一代表電源轉換器輸出電壓V。的一反饋電壓VFB將經由一光 耦合器60被供應至切換控制器100。齊納二極管50與一電阻51串聯耦接 于整流器40與光耦合器60之間。 一電流感測電阻30耦接于晶體管20與 接地參考點之間，以將切換電流Ip轉換為一切換電流信號Vcs。因此，切 換電流信號Vcs便與切換電流Ip相關。切換控制器100依據切換電流信號
Vcs與反饋電壓VFB產生用以控制晶體管20的一切換信號Sout。
參閱圖l,電源轉換器還包括一電阻26與一電容器24，其串聯耦接于 變壓器10的初級繞組Np的第一端與接地參考點之間。變壓器IO還包括一 輔助繞組NA。輔助繞組NA》茲性耦合于初級繞組Np。整流器22耦接于電 阻26與電容器24之間的接點與輔助繞組NA的第一端之間。繞組NA的第 一端耦接接地參考點。
下列等式表示變壓器10的磁力F:
其中B為磁通密度；/為導體長度；N為繞組匝數；而Ip為流經變壓器10的切換電流。
在變壓器10氣隙中形成的磁力F在切換電流Ip的切換頻率落入音頻
帶時可能產生音頻噪聲。依據上述等式，限制切換電流Ip將可降低變壓器
10的磁力F，也因此可降低電源轉換器的音頻噪聲。
發明內容
本發明提出一種可降低電源轉換器音頻噪聲的切換控制器。該切換控 制器包括有一切換電路、 一比較電路、 一啟用電路與一減噪電路。該切換 電路產生一脈寬調制信號。包含有一第一比較器、 一第二比較器與一第三 比較器的該比較電路系用于周期性地禁用脈寬調制信號。該啟用電路用以 依據負載條件致/禁用該減噪電路。該減噪電路包含一第一檢查電路、 一第 二檢查電路、 一脈寬縮減電路與一限制電路。該第一4企查電路接收該脈寬 調制信號與 一切換電流信號以產生 一觸發信號。該切換電流信號與電源轉 換器的 一切換電流相關。該第二檢查電路接收該觸發信號與 一復位信號以 產生一控制信號。當該觸發信號的頻率落入音頻帶，該控制信號將被使能， 此將限制電源轉換器的切換電流。因此，由電源轉換器的一變壓器所產生 的音頻噪聲將得以減低。
以下通過數個實施例及比較實施例，以更進一步說明本發明的方法、 特征及優點，但并非用來限制本發明的范圍，本發明的范圍應以權利要求 為準。
圖l繪示一已知電源轉換器的電路圖。
圖2繪示本發明的一切換控制器的一實施例。
圖3繪示本發明的切換控制器的一減噪電路的一實施例。
圖4繪示本發明的一單擊電路的一實施例。
圖5繪示本發明減噪電路的一第一檢查電路的一實施例。
圖6繪示本發明減噪電路的一第二檢查電路的一 實施例。
圖7繪示本發明減噪電路的一限制電路的一實施例。
圖8繪示本發明減噪電路的一脈寬縮減電路的主要波形。
圖9繪示本發明切換控制器的主要波附圖標記說明
丄u ~叉乂工森； 22 ~整流器； 26-電阻； 40-整流器； 50~齊納二極管； 60~光耦合器； Ip 切換電流； NP -初級繞組； Sout-切換信號； Vcs-切換電流信號; Vny 輸入電壓； 圖2:
llO-晶體管；
115、 116 ~電阻；
122-第二比較器；
124-第四比較器;
130~觸發器；
150~振蕩器；
、A Fl /丄《
zu ~曰s,、—；
24~電容器；
30~電流感測電阻；
45-電容器；
51 ~電阻； 100 切換控制器； NA 輔助繞組； Ns-次級繞組； Vcc 供應電壓； VpB-反饋電壓； Vo 輸出電壓。
112-拉高電阻； 121 第一比較器; 123-第三比較器; 125、 126~與門; 140 ~與門; 200~減噪電路； RST 復位信號；
PLS-脈沖信號； SpwM-脈寬調制信號; SYSRST-系統復位信號； V，FB ~反饋信號；VM ~限制信號; VTi、 VT2~閾值。 圖3:
210 ~與門； 215 ~與門； 250-單擊電路； 400 第二檢查電路；
Sa 控制信號；
2U 反相器； 230 ~或門； 300-第一檢查電路； 500-限制電路; SE 觸發信號；
6SN ~寬度信號
圖4:
251~反相器 260~電流源 280~反相器 IN-單擊電路的輸入 圖5:
310~比較器; 340~單擊電路; 351~晶體管； 353~開關； 365~比較器; 375 —或門；
VTB-脈寬閾值。
圖6:
410~觸發器; 419-晶體管； 425-電容；
431、 432 具有磁滯特性的比較器;
253~晶體管； 270~電容; 285 ~與門；
OUT-單擊電路的輸出
320 —與門； 345、 350~反相器; 352 -電流源； 360~電容； 370 單擊電路； VTA~電流閾《直；
415、 416-與非門; 420-電流源；
435 ~與門； RMP-斜波信號；
510~運算放大器; 520~電流源； 550~運算放大器；
450~觸發器；
VT3、 VT廣閾值。
515~開關； 530 軟突發電容； 561、 562 ~電阻。
具體實施例方式
以下，請配合附圖，來詳細說明本發明實施例所述的相變化存儲裝置 及其制造方法。
圖2繪示本發明的一切換控制器100的一實施例。切換控制器100包 含一反饋輸入電路、 一比較電路、 一啟用電路、 一切換電路與一減噪電路200。反饋輸入電路包含一晶體管110，晶體管110具有耦接至切換控制器 100的一反4責端FB的一控制端。晶體管110的一漏極耦接至一供應電壓 Vcc。 一拉高(pull-high)電阻112拉高切換控制器100的反饋端FB。由電阻 115與116串聯組成的一電壓衰減器耦接于晶體管110的一源極與一接地 參考點之間。電阻115與116之間的接點輸出 一反饋信號V，fb，此反饋信 號v，FB與切換控制器100反饋端FB上的反饋電壓VpB相關。當負載條件
減少，反饋電壓VFB將隨著輸出電壓Vo的增加而降低。
切換電路包含一振蕩器150、 一觸發器130與一與門140。振蕩器150 提供一脈沖信號PLS至觸發器130的一時鐘輸入與與門140的一輸入。與 門140的另一輸入耦接至觸發器130的一輸出。與門140的一輸出產生一
脈寬調制信號SpwM。
比較電路包含一第一比較器121、一第二比較器122、一第三比較器123 與一與門125。第一比較器121的一負端耦接至切換控制器100的一電流感 測端CS用以接收一切換電流信號Vcs。切換電流信號Vcs與流過圖1中晶 體管20的切換電流Ip相關。第一比較器121的一正端接收一閾值Vn,其 為一過功率閾值。 一旦切換電流信號Vcs超過闊值VT1，第一比較器121的 一輸出將復位觸發器130并經由與門125禁用脈寬調制信號SPWM。第二比 較器122的一正端接收反饋信號V，FB。第二比較器122的一負端接收切換 電流信號Vcs。 一旦切換電流信號Vcs超過反饋信號V，FB,第二比較器122 的一輸出亦將復位觸發器130并經由與門125禁用脈寬調制信號SPWM。第 三比較器123的一負端接收切換電流信號Vcs。笫三比較器123的一正端接 收由減噪電路200產生的一限制信號VM。 一旦切換電流信號Vcs超過限制 信號Vm,第三比較器123的一輸出亦將復位觸發器130并經由與門125禁 用脈寬調制信號SPWM。
啟用電路包含一第四比較器124與一與門126。第四比較器124的一負 端接收反饋信號V，FB。第四比較器124的一正端接收一閾值VT2,其決定 一輕載條件。與門126的一輸入耦接至第四比較器124的一輸出。與門126 的另 一輸入接收一 系統復位信號SYSRST。系統復位信號SYSRST在切換 控制器100啟動后變成邏輯高電平狀態。與門126的一輸出產生一復位信 號RST。 一旦反饋信號V，FB低于閾值VT2,第四比較器124的輸出狀態將 變成邏輯高電平。此將令復位信號RST變成邏輯高電平狀態以啟用減噪電路200。
圖3繪示本發明的切換控制器的一減噪電路200的一實施例。減噪電 路200用以檢測流經變壓器10的切的換電流Ip。減噪電路200包含一第一 檢查電路300、 一第二檢查電路400、 一限制電路500與一脈寬縮減電路。 第 一檢查電路300接收脈寬調制信號SPWM與切換電流信號Vcs以產生一觸 發信號SE。切換電流信號Vcs與切換電流Ip相關。第二4全查電路400接收 觸發信號SE以產生一控制信號SA。第二檢查電路400并接收復位信號RST
以禁用控制信號Sa。使能控制信號Sa以限制一切換信號SouT的脈寬。此
限制了切換電流Ip的振幅因而使變壓器10的音頻噪聲得以降低。切換信號 SouT經由晶體管20切換變壓器10以產生切換電流Ip。控制信號Sa亦供 應至限制電路500以產生輸入至第三比較器123的正端的限制信號VM。脈 寬縮減電路包含一單擊電路250、 一與門210、 一與門215、 一反相器211 與一或門230。脈寬調制信號SpwM供應至單擊電路250的一輸入與與門210 的一輸入。或門230的兩輸入分別耦接至與門210的一輸出與與門215的 一輸出。單擊電路250的一輸出產生一寬度信號Sn至與門215的一輸入。 與門210的另 一輸入經由反相器211供應控制信號SA。與門215的另 一輸 入由控制信號SA供應。脈寬調制信號SpwM經由或門230的一輸出產生切
換信號SouT以調節電源轉換器。
圖4繪示本發明的單擊電路250的一實施例。單擊電路250包含反相 器251與280、 一電流源260、 一晶體管253、 一電容270與一與門285。 單擊電路250的一輸入IN經由反相器251耦接至晶體管253的一柵極。單 擊電路250的輸入IN亦耦接至與門285的一輸入。電流源260耦接于供應 電壓Vcc與晶體管253的一漏極之間。晶體管253的一源極連接至接地參 考點。電容270連接于晶體管253的漏極與接地參考點之間。反相器280 耦接于晶體管253的漏極與與門285的另一輸入。與門285的一輸出耦接 至單擊電路250的一輸出OUT。當單擊電路250的輸入IN變成邏輯高電 平狀態，單擊電路250的輸出OUT將產生一具有脈寬的信號，此信號的脈 寬由電流源260的電流振幅與電容270的電容值所決定。
圖5繪示本發明減噪電路200的一第一檢查電路300的一實施例。第 一檢查電路300包含比較器310與365、反相器345與350、單擊電路340 與370、 一與門320、 一或門375、 一電流源352、 一開關353、 一晶體管351與一電容360。比較器310的一負端接收一電流閾值VTA。比較器310 的一正端由切換電流信號Vcs所供應。與門320的一第一輸入連接至比較 器310的一輸出。與門320的一第二輸入接收脈寬調制信號SPWM。與門320 的一第三輸入經由反相器345耦接至單擊電路340的一輸出。單擊電路340 的實施方式與圖4中的單擊電路250相同。單擊電路340的一輸入接收脈 寬調制信號SPWM。晶體管351經由反相器350由脈寬調制信號Spwm所驅 動。開關353連接于電流源352與晶體管351的一漏極之間。開關353的 一控制端由脈寬調制信號Spwm所控制。電容360連接于晶體管351的漏極 與接地參考點之間。比較器365的一正端接收跨于電容360上的電壓。比 較器365的一負端接收一脈寬閾值VTB。與門320的一輸出與比較器365 的一輸出皆耦接至或門375。單擊電路370依據或門375的一輸出產生觸發 信號Se。單擊電路370的實施方式亦與圖4中的單擊電路250相同。第一 檢查電路300接收切換電流信號Vcs以檢測切換電流Ip的振幅。當切換電
流信號VCS的振幅超過電流閾值VTA便使能觸發信號SE。
一旦脈寬調制信號SpwM變成邏輯高電平狀態，晶體管351將斷開且開 關353將接通。在脈寬調制信號SpwM的接通期間，電流源352將經由開 關353對電容360進行充電。當脈寬調制信號SpwM的接通期間持續， 一跨 于電容360上代表脈寬調制信號SpwM脈寬的電壓將隨之增加。當跨于電容 360上的電壓超過脈寬閾值ViB時，觸發信號SE將被使能。換句話說，脈
寬閾值VTB表示或決定一用來與脈寬調制信號SpwM脈寬進行比較的數值。
圖6繪示本發明減噪電路200的第二檢查電路400的一實施例。第二 檢查電路400包含觸發器410與450、與非門415與416、具有磁滯特性的 比較器431與432、一晶體管419、一電流源420、 一電容425與一與門435。 觸發器410的一時鐘輸入與與非門415的一輸入接收觸發信號SE。與非門 415的另一輸入耦接至觸發器450的一反相輸出。觸發器410的一輸出連接 至與非門416的第一輸入。與非門415的一輸出耦接至與非門416的一第 二輸入。觸發器410的一復位輸入、觸發器450的一復位輸入與與非門416 的一第三輸入接連接至與門435的一輸出。與非門416的一輸出連接至晶 體管419的一柵極。供應電壓Vcc供應至觸發器410的一D-輸入、觸發器 450的一 D-輸入與電流源420的一輸入。晶體管419連接于電流源420與 接地參考點之間。電容425與晶體管419并聯連接。 一斜波信號RMP于電容425上產生。斜波信號RMP供應至比較器431的一正端與比較器432 的一負端。比較器431的一負端接收一閾值VT3。 Vt3決定切換信號Sout 的切換頻率進入音頻帶。比較器432的一正端接收一閾值VT4。 Vw決定切 換信號SOUT的切換頻率離開音頻帶。比較器431的一輸出耦接至觸發器450 的一時鐘輸入。比較器432的一輸出連接至與門435的一輸入。與門435 的另 一輸入接收來自與門126的輸出的復位信號RST。觸發器450的一輸 出產生控制信號SA。第二檢查電路400因應觸發信號SE的頻率產生控制信 號Sa。當觸發信號SE的周期落入音頻帶，第二檢查電路400將使能控制信 號Sa。 一旦控制信號Sa使能后，由切換電流Ip造成變壓器10的音頻噪聲 將得以降低。
圖7繪示本發明減噪電路200的限制電路500的一實施例。限制電路 500包含一電流源520、 一開關515、 一運算放大器510、 一軟突發(soft-burst) 電容530、 一運算放大器550與一分壓器。開關515連接于電流源520與運 算放大器510的一輸出之間。運算放大器510的一負端連接至其輸出。運 算放大器510的一正端接收一閾值VT5。運算放大器550的一正端連接至電 流源520與開關515的接點。運算放大器550的一負端連接至其一輸出。 軟突發電容530連接于運算放大器550的正端與接地參考點之間。電阻561 與562串聯連接以組成分壓器。分壓器連接于運算放大器550的輸出與接 地參考點之間。限制信號VM由電阻561與562的接點取得。參照圖2與圖 7，當控制信號Sa使能，限制信號VM將降至闊值VT5以限制切換電流Ip 的振幅。 一旦控制信號Sa再次禁用，限制信號VM將因應跨于軟突發電容 530上的電壓逐漸增加。
圖8繪示本發明減噪電路的一脈寬縮減電路的主要波形。當控制信號 SA為邏輯低電平(禁用)，切換信號SOUT的脈寬將等于脈寬調制信號SPWM
的脈寬。當控制信號SA為邏輯高電平(使能)，切換信號SouT的脈寬將被限 制并等于寬度信號Sjs的脈寬。亦即，當控制信號Sa被使能，切換信號Sout
的脈寬將被縮減以限制電源轉換器的切換電流Ip的振幅。
圖9繪示本發明切換控制器100的主要波形。切換電流信號Vcs的振 幅與切換信號SouT的脈寬成比例。參照圖5、圖6與圖9， 一旦晶體管419 斷開，電流源420將對電容425進行充電。跨于電容425上的斜波信號RMP 將開始增加，其增加的斜率由電流源420的電流與電容425的電容值決定。當斜波信號RMP低于閾值Vt3,斜波信號RMP依據一大切換電流信號Vcs 而被放電。 一旦斜波信號RMP持續增加且到達閾值VT3，控制信號Sa將 被使能(L周期)。當斜波信號RMP持續增加并到達閾值VT4，控制信號SA 將被禁用且斜波信號RMP被放電。閾值VT3與VT4決定了控制信號SA的
一T2周期。T2周期內切換信號SouT的頻率為音頻帶。當控制信號Sa被禁
用，圖7中的開關515將被斷開且電流源520將開始對軟突發電容530進
行充電，此使得限制信號VM逐漸增加(T3周期)。脈寬調制信號Spwm的
脈寬將因此逐漸增加。
雖然本發明已以優選實施例披露如上，然其并非用以限定本發明，任 何熟習此技術的人員，在不脫離本發明的精神和范圍內，當可作些許的更 動與潤飾，因此本發明的保護范圍當視權利要求所界定為準。
權利要求
1. 一種可降低電源轉換器音頻噪聲的切換控制器，其包含切換電路，產生脈寬調制信號；比較電路，周期性地復位所述切換電路；啟用電路，產生復位信號；及減噪電路，接收所述脈寬調制信號、切換電流信號與所述復位信號，所述減噪電路產生切換信號與限制信號，其中，所述切換電流信號與所述電源轉換器的切換電流相關。
2. 如權利要求1所述的切換控制器，其中，所述比較電路包含 第一比較器，比較所述切換電流信號與第一閾值，其中，當所述切換電流信號超過所述第一閾值時，所述第一比較器禁用所述脈寬調制信號；第二比較器，比較反饋信號與所述切換電流信號，其中，當所述切換 電流信號超過所述反饋信號時，所述第二比較器禁用所述脈寬調制信號； 及第三比較器，比較所述限制信號與所述切換電流信號，其中，當所述 切換電流信號超過所述限制信號時，所述第三比較器禁用所述脈寬調制信 號。
3. 如權利要求2所述的切換控制器，其中，所述啟用電路包含 第四比較器，比較所述反饋信號與第二閾值；及與門，其具有輸入耦接至所述第四比較器的輸出及具有另一輸入接收 系統復位信號，其中，所述減噪電路自所述與門的輸出接收所述復位信號。
4. 如權利要求3所述的切換控制器，其中，所述減噪電路包含 單擊電路，接收所述脈寬調制信號以產生寬度信號； 第一檢查電路，接收所述脈寬調制信號與所述切換電流信號并產生觸發信號，其中，當所述切換電流信號超過電流閾值或當所述脈寬調制信號的脈寬大于由脈寬閾值所決定的值，所述第一檢查電路便使能所述觸發信第二檢查電路，接收所述觸發信號與所述復位信號并產生控制信號， 其中，當所述觸發信號的頻率落入音頻帶，所述第二檢查電路便使能所述 控制信號；限制電路，提供所述限制信號予所述第三比較器進行比較；及脈寬縮減電路，接收所述脈寬調制信號、所述寬度信號與所述控制信 號，用以產生所述切換信號，其中當所述控制信號使能時，所述切換信號 的脈寬減少以限制所述電源轉換器的所述切換電流。
5. 如權利要求4所述的切換控制器，其中，當所述控制信號使能時，所 述切換信號的所述脈寬等于所述寬度信號的脈寬。
6. 如權利要求4所述的切換控制器，其中，當所述控制信號使能時，所 述限制信號降至第五闊值以限制所述電源轉換器的所述切換電流。
7. 如權利要求4所述的切換控制器，其中，在所述控制信號由禁用變為 使能瞬間，所述限制信號開始逐漸增加。
8. 如如權利要求3所述的切換控制器，其中，所述第四比較器用以檢測 輕載條件以啟用所述減噪電路。
全文摘要
本發明提出一種可降低電源轉換器音頻噪聲的切換控制器。切換控制器包括一切換電路、一比較電路、一啟用電路與一減噪電路。減噪電路包含一第一檢查電路、一第二檢查電路、一脈寬縮減電路與一限制電路。第一檢查電路接收與電源轉換器的一切換電流相關的一切換電流信號與一脈寬調制信號，用以產生一觸發信號。第二檢查電路接收觸發信號以產生一控制信號。當觸發信號的頻率落入音頻帶，控制信號將被使能以限制切換電流。因而，變壓器產生的音頻噪聲得以降低。
文檔編號H02M1/44GK101521456SQ20091000496
公開日2009年9月2日 申請日期2009年2月20日 優先權日2008年2月22日
發明者楊大勇 申請人:崇貿科技股份有限公司