一種準諧振反激式變換器及其控制器的制造方法

一種準諧振反激式變換器及其控制器的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種用于準諧振反激式變換器的控制器，所述準諧振反激式變換器包括開關管以控制輸入電壓的供電，其特征在于，所述控制器包括：過零檢測比較器，其檢測所述準諧振反激式變換器在所述開關管關斷后產生的振蕩電壓并在檢測到所述振蕩電壓的谷底時產生谷底檢測信號；谷底鎖定邏輯電路，其連接至所述過零檢測比較器的輸出端以接收所述谷底檢測信號，并對所述谷底檢測信號進行谷底計數以在出現選定谷底時發出有效谷底信號；以及驅動脈沖產生模塊，其耦合至所述谷底鎖定邏輯電路的輸出端并在所述有效谷底信號的指示下發出觸發信號以導通所述開關管。
【專利說明】一種準諧振反激式變換器及其控制器
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及電源管理電路中的準諧振(QR)技術，尤其涉及一種準諧振反激式變換器及其控制器。
【背景技術】
[0002]電源管理電路的應用非常廣泛，絕大多數電源管理電路都需要內置或者外置MOSFET,通過檢測流過MOSFET的電流值可以得到與該電流值相關的電壓信號或者電流信號，然后根據該電壓信號或者電流信號來控制該MOSFET的導通和關斷。
[0003]準諧振(QR)反激式變換器應用非常廣泛。這種架構的主要特征是能夠實現零電壓導通(ZVS)工作，可以有效降低開關損耗，同時幫助弱化電磁干擾(EMI)信號。圖1A為準諧振反激式變換器10的原理圖，其可包括電阻RP、變壓器101、電感LP、開關管M1、電容器CP、二極管Dtl、輸出電容器Cwt、以及控制器100。準諧振反激式變換器10與傳統的反激式變換器的原理基本一樣，區別在于開關管M1的導通時刻不一樣。本領域技術人員可以明白，準諧振反激式變換器10可以采用其他合適的結構，而不限于圖1A中所示的【具體實施方式】。以圖1A為例，控制器100產生驅動信號Drv用于控制開關管M1的導通和關斷，從而控制輸入電壓Vin的通斷。當開關管M1導通時，輸入電壓Vin經由變壓器101轉換成輸出電壓Vwt，并在變壓器101中儲存能量。當開關管乂關斷后，輸入電壓Vin不再向變壓器101供電，變壓器101中儲存的能量繼續提供輸出電壓V。#當變壓器101的副邊繞組中的能量釋放完畢之后(即變壓器101磁通完全復位之后)，在開關管M1的漏極出現正弦波振蕩電壓，其振蕩頻率由LP、Cp決定，衰減因子由Rp決定。對于傳統的反激式變換器，其工作頻率是固定的，因此開關管M1再次導通有可能出現在振蕩電壓的任何位置(包括峰頂和谷底)。而準諧振反激式變換器10增加了磁通復位檢測功能(通常是由變壓器101的輔助繞組來實現)，以便在檢測到振蕩電壓達到最低點時導通開關管M1以實現零電壓導通(或是低電壓導通)，這將減少開關損耗，降低EMI噪聲。
[0004]圖1B為圖1A中的開關管M1源漏兩端電壓Vds相對于時間T的波形圖。開關管M1導通時電壓Vds為0，開關管M1關斷后電壓Vds為高，而當變壓器101的副邊繞組中的能量釋放完畢之后(即變壓器磁通完全復位)，在開關管M1的漏極出現正弦波振蕩電壓，如圖1B中所示的波谷和波峰。準諧振反激式變換器10具有磁通復位檢測功能，以便在檢測到振蕩電壓達到最低點時(例如，時間tl和t2)導通開關管M1以實現零電壓導通，即谷底導通。
[0005]圖1C為傳統的準諧振反激式變換器的控制器100的架構圖。控制器100可包括過零檢測比較器103、定時器104、與門106、驅動脈沖產生模塊107、以及驅動模塊108。過零檢測比較器103用于檢測變壓器101的磁通復位(DEM信號)從而在檢測到振蕩電壓的谷底時輸出谷底檢測信號ZCD。定時器104用于頻率限制，以在定時器時間內屏蔽谷底檢測信號Z⑶，防止自激(free-running)頻率超過上限。頻率限制值通常固定為125kHz，即定時器時間8 μ S，從而使頻率保持在CISPR-22EMI規范的150kHz起始點頻率之下。只有當過零檢測比較器103輸出的谷底檢測信號ZCD出現在定時器104的定時器時間之后，與門106才輸出指示信號給驅動脈沖產生模塊107。在一個實施例中，驅動脈沖產生模塊107可以用RS觸發器107來實現，驅動脈沖產生模塊107在S端接收到指示信號的情況下發出觸發信號，以使驅動模塊108產生驅動信號Drv導通開關管乂。另一方面，驅動脈沖產生模塊107在R端接收到有效PWM COMP信號的情況下(例如，在變壓器101的輸出電壓/電流超過閾值時)使驅動模塊108產生驅動信號Drv關斷開關管Mp
[0006]在準諧振工作模式下，當過零檢測比較器103檢測到谷底并且定時器104結束計時，與門106輸出指示信號給驅動脈沖產生模塊107，其使驅動模塊108發出驅動信號Drv導通開關管札。如果在定時器104的定時器時間(例如，8 μ s)時間窗口內出現谷底，則與門106不會翻轉，從而不允許導通開關管M1，過零檢測比較器103會繼續檢測后面的谷底。在低輸入電壓和高輸出負載時，變壓器101的去磁時間較長，會超過8 μ s,從而控制器100將在第一個谷底(其出現在定時器時間結束之后)導通開關管W。然而，隨著功率需求降低，變壓器101的去磁時間縮短，而當去磁時間縮短至低于8μ s時，頻率就被鉗位。在這種情況下，在定時器時間(例如，8 μ s)的時間窗口內檢測到的谷底會被屏蔽，即開關管M1保持在關斷狀態，而控制器100將在超過8 μ s之后的谷底導通開關管Mp
[0007]圖1D為包含圖1C所示的控制器100的傳統準諧振反激式變換器10的開關管M1源漏兩端電壓Vds的波形圖。準諧振反激式變換器10的輸出功率有可能使得逐周期能量平衡所需的開關管M1導通時間降到兩個鄰近谷底之間，例如在一個開關周期內檢測到第一個谷底的時間剛好超過8 μ s屏蔽時間，則控制器100在第一個谷底導通開關管M1 (例如，時間tl、t3);幾個周期后，跟隨的周期中的第一個谷底落在8μ s屏蔽時間內而被忽略，控制器100則在之后的第二個谷底導通開關管M1 (例如，時間t2、t4)。這樣控制器100將以大小不等的開關周期工作，較長的開關周期會被較短的開關周期補償，反之亦然。這就是所謂的谷底跳頻，谷底跳頻現象使開關頻率產生很大變化，這變化會被大峰值電流跳變補償，而電流跳變導致變壓器101中產生可聽噪聲。
實用新型內容
[0008]針對現有技術中存在谷底跳頻現象的技術問題，本實用新型提供了一種準諧振反激式變換器及其控制器，能有效地減少或避免谷底跳頻現象。
[0009]在一個實施例中，提供了一種用于準諧振反激式變換器的控制器，所述準諧振反激式變換器包括開關管以控制輸入電壓的供電，所述控制器包括:過零檢測比較器，其檢測所述準諧振反激式變換器在所述開關管關斷后產生的振蕩電壓并在檢測到所述振蕩電壓的谷底時產生谷底檢測信號；谷底鎖定邏輯電路，其連接至所述過零檢測比較器的輸出端以接收所述谷底檢測信號，并對所述谷底檢測信號進行谷底計數以在出現選定谷底時發出有效谷底信號；以及驅動脈沖產生模塊，其耦合至所述谷底鎖定邏輯電路的輸出端并在所述有效谷底信號的指示下發出觸發信號以導通所述開關管。
[0010]在一個實施例中，所述控制器還包括:定時器，其對用于最高頻率限制的時間周期進行計時并在所述時間周期到期后輸出允許信號；門電路，其連接至所述谷底鎖定邏輯電路和所述定時器，并在接收到所述谷底鎖定邏輯電路發出的有效谷底信號和所述定時器輸出的允許信號時輸出指示信號，所述驅動脈沖產生模塊響應于接收到所述指示信號而發出所述觸發信號；以及驅動模塊，其連接至所述驅動脈沖產生模塊的輸出端以接收所述驅動脈沖產生模塊發出的觸發信號并產生驅動信號以導通所述開關管。
[0011]在一個實施例中，所述谷底鎖定邏輯電路包括:谷底計數邏輯電路，其連接至所述過零檢測比較器以接收所述谷底檢測信號并對所述谷底檢測信號在每個開關周期內的谷底進行計數以輸出指示一個選定谷底的谷底鎖定信號；以及谷底屏蔽邏輯電路，其連接至所述過零檢測比較器和所述谷底計數邏輯電路以接收所述谷底檢測信號以及所述谷底鎖定信號，并在檢測到所述谷底檢測信號中的所述選定谷底時發出所述有效谷底信號。
[0012]在一個實施例中，所述谷底鎖定邏輯電路還包括:谷底計數重置邏輯電路，其連接至所述谷底屏蔽邏輯電路的輸出端并在所述谷底屏蔽邏輯電路在一個開關周期內沒有輸出有效谷底信號時提供重置信號給所述谷底計數邏輯電路以重新選擇一個新的選定谷底。
[0013]在一個實施例中，所述谷底鎖定邏輯電路還包括:谷底計數重置邏輯電路，其連接至所述谷底屏蔽邏輯電路的輸出端并在所述谷底屏蔽邏輯電路在一個開關周期內沒有輸出有效谷底信號時提供重置信號給所述谷底計數邏輯電路以使所述谷底計數邏輯電路選擇所述選定谷底的前一個谷底作為新的選定谷底。
[0014]在一個實施例中，所述門電路是與門，其在接收到所述有效谷底信號和所述允許信號兩者時輸出所述指示信號。
[0015]在一個實施例中，所述驅動脈沖產生模塊是RS觸發器。
[0016]在一個實施例中，所述RS觸發器的一個輸入端連接至所述門電路的輸出端以及最低限制頻率兩者，并在接收到所述門電路的所述指示信號或者所述最低限制頻率時導通所述開關管。
[0017]在一個實施例中，所述RS觸發器的另一個輸入端接收指示所述準諧振反激式變換器的輸出電壓/電流是否超過閾值的脈沖調制信號，并且所述RS觸發器在接收到指示所述準諧振反激式變換器的輸出電壓/電流超過閾值的脈沖調制信號時關斷所述開關管。
[0018]在一個實施例中，所述選定谷底是一個開關周期內的第N個谷底，其中N為正整數。
[0019]在一個實施例中，提供了 一種準諧振反激式變換器，其包括如上所述的控制器。
[0020]在一個實施例中，所述準諧振反激式變換器還包括:變壓器，其將輸入電壓轉換成輸出電壓，并且所述開關管耦合至所述變壓器以控制所述輸入電壓至所述變壓器的供電。
[0021]在一個實施例中，所述變壓器包括:輔助繞組，所述過零檢測比較器連接至所述輔助繞組以檢測所述輔助繞組上的所述振蕩電壓并在檢測到所述振蕩電壓的谷底時產生谷底檢測信號。
[0022]本實用新型解決了現有技術的不足，提供了一種帶谷底鎖定功能的準諧振反激式變換器。通過增加谷底鎖定的功能，一旦控制器選定在某個谷底導通開關管M1，就能保持鎖定在這個谷底導通開關管W。而當輸出功率大幅變化時，例如功率增加到無法檢測到這個谷底時，控制器會受最低限制頻率的控制，導通開關管M1,并在下個周期重新選擇并鎖定在前一個谷底導通開關管M1 ;或者功率減小到使這個谷底落在屏蔽時間內時，會選擇并鎖定在下一個谷底。由于基本上鎖定在固定的谷底導通開關管M1，不會再出現谷底跳頻的現象，避免了谷底跳頻時的可聽噪聲。
【專利附圖】

【附圖說明】[0023]圖1A為準諧振反激式變換器的原理圖。
[0024]圖1B為準諧振反激式變換器中的開關管源漏兩端電壓的波形圖。
[0025]圖1C為傳統的準諧振反激式變換器的控制器的內部架構圖。
[0026]圖1D為傳統的準諧振反激式變換器的開關管源漏兩端電壓的波形圖。
[0027]圖2A為根據本實用新型一實施例的準諧振反激式變換器的控制器的內部架構圖。
[0028]圖2B為根據本實用新型一實施例的谷底鎖定邏輯電路的具體實現示意圖。
[0029]圖2C為根據本實用新型一實施例的準諧振反激式變換器的開關管源漏兩端電壓的波形圖。
[0030]圖3為根據本實用新型一實施例的控制鎖定第3個谷底的谷底鎖定邏輯電路的具體實現示意圖。
【具體實施方式】
[0031 ] 下面結合具體實施例和附圖對本實用新型作進一步說明，但不應以此限制本實用新型的保護范圍。為便于理解，以增加了谷底鎖定邏輯的準諧振技術在準諧振控制中的具體實現及應用進行分析。
[0032]圖2A為根據本實用新型一實施例的準諧振反激式變換器的控制器200的內部架構圖。控制器200可以應用于如圖1A中所示的準諧振反激式變換器并取代圖1A中所示的控制器100。本領域技術人員可以理解，控制器200可應用于其他形式的準諧振反激式變換器，而不限于圖1A中所示的【具體實施方式】。為便于理解，以下將結合圖1A和圖2A進行描述。
[0033]控制器200可包括過零檢測比較器203、谷底鎖定邏輯電路500、定時器204、門電路206、驅動脈沖產生模塊207、以及驅動模塊208。過零檢測比較器203用于檢測準諧振反激式變換器10在開關管M1關斷后產生的振蕩電壓并在檢測到振蕩電壓的谷底時產生谷底檢測信號ZCD。過零檢測比較器203可將(例如，其負輸入端接收的)振蕩電壓與(例如，其正輸入端接收的)閾值信號作比較，并在振蕩電壓低于該閾值信號時產生谷底檢測信號Z⑶。例如，過零檢測比較器203可檢測變壓器101的磁通復位(DEM信號，例如其可以是變壓器101的輔助繞組上的電壓/電流信號)從而在檢測到振蕩電壓的谷底時輸出谷底檢測信號ZCD (例如，高電平窄脈沖)。谷底鎖定邏輯電路500對谷底檢測信號ZCD進行谷底計數并鎖定至選定谷底(例如，第N個谷底，N可為正整數)，且在出現該選定谷底時發出有效谷底信號ACT (即，除了該選定谷底之外的其他谷底被屏蔽)。
[0034]在一個實施例中，該有效谷底信號ACT經由驅動脈沖產生模塊207使驅動模塊208發出驅動信號Drv導通開關管乂。在如圖2A中所示的另一個實施例中，谷底鎖定邏輯電路500和定時器204連接至門電路206的輸入端，而門電路206的輸出端連接至驅動脈沖產生模塊207。定時器204對用于最高頻率限制的時間周期(即定時器時間)進行計時并在該時間周期到期后輸出允許信號給門電路206。即，在定時器時間內，門電路206屏蔽有效谷底信號ACT，從而防止自激(free-running)頻率超過上限。最高頻率限制值通常固定為125kHz，相應的定時器時間可設定時間為8 μ S，但本實用新型不限于此并且可按需適用其他最高頻率限制。只有當谷底鎖定邏輯電路500輸出的有效谷底信號ACT出現在定時器204的定時器時間之后(定時器204輸出允許信號給門電路206之后)，門電路206才輸出指示信號給驅動脈沖產生模塊207。例如，門電路206可以是與門，其在兩個輸入端皆為有效信號時才輸出所述指示信號。在其他實現中，門電路206可以用其他的邏輯門來實現。
[0035]驅動脈沖產生模塊207可以用RS觸發器207或其他觸發邏輯電路來實現，驅動脈沖產生模塊207在S端接收到來自門電路206指示信號的情況下發出觸發信號給驅動模塊208，驅動模塊208進而產生驅動信號Drv以導通開關管Mp此外，驅動脈沖產生模塊207還在R端接收指示準諧振反激式變換器10的輸出電壓/電流是否超過閾值的脈沖調制信號(PWM COMP),并在接收到指示準諧振反激式變換器10的輸出電壓/電流超過閾值的脈沖調制信號(例如，高電平有效PWM COMP)時發出觸發信號給驅動模塊208，驅動模塊208進而產生驅動信號Drv以關斷開關管Miq
[0036]一旦谷底鎖定邏輯電路500選定在某個谷底導通開關管M1,則谷底鎖定邏輯電路500保持鎖定在這個選定谷底，并在每個開關周期中檢測到這個選定谷底時發出有效谷底信號ACT以導通開關管Mp當輸出功率大幅變化，例如在高輸出負載時變壓器101的去磁時間較長(功率增加)使得無法檢測到這個選定谷底時、或者在低輸出負載時變壓器101的去磁時間較短(功率減小)使得這個選定谷底落在定時器204的屏蔽時間內時，谷底鎖定邏輯電路500不會輸出有效谷底信號ACT，那么驅動脈沖產生模塊207會受最低限制頻率flOTt的控制。例如，驅動脈沖產生模塊207可以是RS觸發器，該RS觸發器的一個輸入端(例如，S輸入端)連接至門電路206的輸出端以及最低限制頻率flOTt兩者，從而當在一個開關周期內沒有接收到來自門電路206的指示信號時按照最低限制頻率flOT來導通開關管M1，此時控制器200工作在固定的最低限制頻率flOT。如果發生這種情況，谷底鎖定邏輯電路500將在下個周期重新選擇要鎖定的谷底。例如，如果功率增加到無法檢測到這個選定谷底時，則谷底鎖定邏輯電路500可選擇鎖定在前一個谷底導通開關管M1 ;如果功率減小到這個選定谷底落在定時器204的屏蔽時間內時，則谷底鎖定邏輯電路500選擇鎖定在下一個谷底導通開關管Mp
[0037]圖2A所示的準諧`振反激式變換器的控制器200相比圖1B增加了谷底鎖定邏輯電路500，由于其基本上鎖定在固定的谷底導通開關管M1，減少或消除了出現谷底跳頻的現象，有效地避免了谷底跳頻時的可聽噪聲。
[0038]圖2B為根據本實用新型一實施例的谷底鎖定邏輯電路500的具體實現示意圖，其包括谷底計數邏輯電路501、谷底屏蔽邏輯電路502、以及谷底計數重置邏輯電路503。谷底計數邏輯電路501接收由過零檢測比較器203輸出的谷底檢測信號ZCD(例如，其高電平窄脈沖表示振蕩電壓出現谷底)，并對谷底檢測信號ZCD在每個開關周期內的高電平窄脈沖進行計數，判斷每個開關周期內檢測到谷底的個數并選擇在第幾個谷底(例如，第N個谷底)導通開關管W。谷底計數邏輯電路501輸出谷底鎖定信號Kim至谷底屏蔽邏輯電路502，以指示鎖定在第N個谷底導通開關管Mp應注意，一旦谷底計數邏輯電路501選擇了要鎖定的選定谷底，谷底計數邏輯電路501輸出的谷底鎖定信號IV1在后續開關周期中鎖定為所確定的選定谷底，直至該選定谷底無效而需要重置。
[0039]谷底屏蔽邏輯電路502接收谷底計數邏輯電路501輸出的谷底鎖定信號K1^1以及來自過零檢測比較器203的谷底檢測信號ZCD，并且當檢測到谷底檢測信號ZCD中的該選定谷底(例如，第N個谷底)時輸出有效谷底信號ACT，而該選定谷底之前和之后出現的谷底被忽略(屏蔽)。即，谷底計數邏輯電路501輸出的谷底鎖定信號IV1使得谷底屏蔽邏輯電路502將輸入的谷底檢測信號ZCD的前N-1個高電平窄脈沖屏蔽，只在第N個窄脈沖控制信號的觸發下發出有效谷底信號ACT以控制開關管M1導通，實現控制器500鎖定在第N個谷底導通。
[0040]谷底計數重置邏輯電路503檢測谷底屏蔽邏輯電路502最終輸出的有效谷底信號ACT。當谷底計數邏輯電路501選定在第N個谷底導通時，如果輸出功率增加，使得在固定的開關周期內沒有第N個谷底，而之前的N-1個谷底又被屏蔽，則谷底屏蔽邏輯電路502在這個開關周期內不會輸出有效谷底信號ACT，即谷底屏蔽邏輯電路502的輸出維持低電平“0”，則此開關周期內會出現沒有谷底導通的情況。另外，如果輸出功率減小，使得有效谷底信號ACT落在最高頻率限制的時間周期(即定時器204的定時器時間)之內時，該有效谷底信號ACT也會被門電路206屏蔽，則此開關周期內也會出現沒有谷底導通的情況。如上所述，在沒有谷底導通的情況下，驅動脈沖產生模塊207會按照最低限制頻率flOTt來導通開關管M1，因此不會影響控制器500的操作。此外，如果谷底計數重置邏輯電路503在一個開關周期內沒有檢測到有效谷底信號ACT，則輸出重置信號Reset給谷底計數邏輯電路501使其重新選擇一個新的選定谷底(例如，第N-1個谷底)并鎖定在該新的谷底導通開關管Mp進一步地，當谷底檢測信號ZCD中的選定谷底落在最高頻率限制的時間周期之內時，谷底計數邏輯電路501重新選擇該選定谷底的后一個谷底作為新的選定谷底。
[0041]圖2C為根據本實用新型一實施例的準諧振反激式變換器的開關管M1源漏兩端電壓Vds的波形圖。如圖所示，該準諧振反激式變換器的控制器鎖定在第二個谷底導通開關管M1，從而避免了谷底跳變。
[0042]圖3為根據本實用新型一實施例的控制鎖定第3個谷底的谷底鎖定邏輯電路500的具體實現示意圖。
[0043]谷底計數邏輯電路501接收由過零檢測比較器203輸出的谷底檢測信號ZCD并選擇在第幾個谷底(例如，第N個谷底)導通開關管M10谷底計數邏輯電路501輸出谷底鎖定信號IV1至谷底屏蔽邏輯電路502，以指示鎖定在第N個谷底導通開關管乂。當輸出功率較高時，變壓器101退磁時間較長，谷底計數邏輯電路501基本選定在第一個谷底導通開關管M1，則該周期內檢測到谷底的個數為I個，該邏輯輸出Kl為低電平“0”，K2為低電平“O”。當輸出功率降低時，變壓器101的退磁時間變短，而當去磁時間縮短至低于8μ s時，頻率就被鉗位。在這種情況下，8 μ s時間窗口內檢測到的谷底會被屏蔽，使開關管M1保持在阻斷狀態，因此谷底計數邏輯電路501將選擇在第二個谷底(其超過8 μ s)導通開關管Mp —旦谷底計數邏輯電路501選定在第二個谷底導通開關管M1，則該周期內檢測到的谷底個數為2個，邏輯輸出Kl為高電平“1”，K2為低電平“0”，并將輸出Kl鎖定在高電平“I”。當輸出功率繼續降低時，第二個谷底也會被8μ s的屏蔽時間屏蔽，則谷底計數邏輯電路501將在第三個谷底(其超過8 μ s)導通開關管M1, —旦谷底計數邏輯電路501選定在第三個谷底導通開關管札，則該周期內檢測到的谷底個數為3個，該邏輯輸出Kl為低電平“0”，Κ2為高電平“I ”，并將輸出Κ2鎖定在高電平“I”。當第三個谷底被8μ s的屏蔽時間屏蔽則谷底計數邏輯電路501將在超過Sys的谷底導通開關管M1，后面的谷底導通可以不再進行鎖定控制。
[0044]谷底屏蔽邏輯電路502接收谷底計數邏輯電路501輸出的谷底鎖定信號Κ1、Κ2以及來自過零檢測比較器203的谷底檢測信號ZCD，并且當檢測到谷底檢測信號中的該選定谷底(例如，第N個谷底)時輸出有效谷底信號ACT，而該選定谷底之前和之后出現的谷底被忽略(屏蔽)。當Kl為“O”且K2為“O”時，即在第一個谷底進行導通，則谷底屏蔽邏輯電路502不對輸入的谷底檢測信號ZCD進行屏蔽處理，其輸出的有效谷底信號ACT與輸入的谷底檢測信號Z⑶相同。當Kl為“I”且K2為“O”時，谷底屏蔽邏輯電路502會將輸入的谷底檢測信號ZCD的第一個窄脈沖屏蔽，即輸出的有效谷底信號ACT只在第2個谷底時輸出高電平窄脈沖信號，控制開關管M1導通。當Kl為“O”且K2為“I”時，谷底屏蔽邏輯電路502會將輸入的谷底檢測信號ZCD的前兩個窄脈沖屏蔽，即輸出的有效谷底信號ACT只在第三個谷底時輸出高電平窄脈沖信號，控制開關管M1導通。
[0045]谷底計數重置邏輯電路503檢測谷底屏蔽邏輯電路502最終輸出的有效谷底信號ACT。當谷底計數邏輯電路501選定在第三個谷底導通時，此時Kl鎖定為“O”且K2鎖定為“1”，如果輸出功率增加，在固定的開關周期內沒有檢測到第三個谷底，而之前的兩個谷底又被屏蔽，則在這個開關周期內不會輸出有效谷底信號ACT，即谷底屏蔽邏輯電路502的輸出維持低電平“0”，則此開關周期內會出現沒有谷底導通的情況。谷底計數重置邏輯電路503檢測到在一個開關周期內沒有谷底導通，則輸出重置信號Reset給谷底計數邏輯電路501使其重置Kl為“I”且K2為“0”，即在第二個谷底進行導通。
[0046]當谷底計數邏輯電路501選定在第二個谷底導通時，此時Kl鎖定為“I”且K2鎖定為“0”，如果輸出功率增加，在固定的開關周期內沒有檢測到第二個谷底，而之前的一個谷底又被屏蔽，則在這個開關周期內不會輸出有效谷底信號ACT，即谷底屏蔽邏輯電路502的輸出維持低電平“0”，則此開關周期內會出現沒有谷底導通的情況。谷底計數重置邏輯電路503檢測到在一個開關周期內沒有谷底導通，則輸出重置信號Reset給谷底計數邏輯電路501使其重置Kl為“O”且K2為“0”，即在第一個谷底進行導通。
[0047]如上所述，在本實用新型中，谷底鎖定邏輯電路500通過對谷底檢測信號ZCD進行谷底計數并選定在N個谷底導通開關管M1,同時保持鎖定在第N個谷底導通開關管M1，有效地減少或避免了谷底跳頻。當輸出功率大幅變化，例如當功率增加到無法檢測到這個谷底時，會重新選擇并鎖定在第N-1個谷底導通開關管M1 ;或者當功率減小到這個谷底落在屏蔽時間內時，會選擇并鎖定在第N+1個谷底導通開關管M10這樣控制器500在不同的輸出功率條件下，都可以鎖定在固定的某個谷底導通開關管M1，不會再出現谷底跳頻的現象，避免了谷底跳頻時的可聽噪聲。例如，谷底鎖定邏輯電路500—般可以鎖定在第二個谷底(或者第三個谷底)導通開關管M1，直到輸出功率大幅變化。實際上，可以鎖定的谷底的個數越多，邏輯越復雜，當出現更多的谷底時，此時輸出功率已經降低，峰值電流相對變小，雖然會出現谷底跳頻，但此時可聽的噪聲已經很小可以忽略，因此通常只控制鎖定前3個谷底或者前4個谷底。
[0048]上面結合附圖對本實用新型的實施例進行了描述，但是本實用新型并不局限于上述的【具體實施方式】，上述的【具體實施方式】僅僅是示意性的，而不是限制性的，本領域的普通技術人員在本實用新型的啟示下，在不脫離本實用新型宗旨和權利要求所保護的范圍情況下，還可做出很多形式，這些均屬于本實用新型的保護范圍之內。
【權利要求】
1.一種用于準諧振反激式變換器的控制器，所述準諧振反激式變換器包括開關管以控制輸入電壓的供電，其特征在于，所述控制器包括: 過零檢測比較器，其檢測所述準諧振反激式變換器在所述開關管關斷后產生的振蕩電壓并在檢測到所述振蕩電壓的谷底時產生谷底檢測信號； 谷底鎖定邏輯電路，其連接至所述過零檢測比較器的輸出端以接收所述谷底檢測信號，并對所述谷底檢測信號進行谷底計數以在出現選定谷底時發出有效谷底信號；以及 驅動脈沖產生模塊，其耦合至所述谷底鎖定邏輯電路的輸出端并在所述有效谷底信號的指示下發出觸發信號以導通所述開關管。
2.如權利要求1所述的用于準諧振反激式變換器的控制器，其特征在于，所述控制器還包括: 定時器，其對用于最高頻率限制的時間周期進行計時并在所述時間周期到期后輸出允許信號； 門電路，其連接至所述谷底鎖定邏輯電路和所述定時器，并在接收到所述谷底鎖定邏輯電路發出的有效谷底信號和所述定時器輸出的允許信號時輸出指示信號，所述驅動脈沖產生模塊響應于接收到所述指示信號而發出所述觸發信號；以及 驅動模塊，其連接至所述驅動脈沖產生模塊的輸出端以接收所述驅動脈沖產生模塊發出的觸發信號并產生驅動信號以導通所述開關管。
3.如權利要求1所述的用于準諧振反激式變換器的控制器，其特征在于，所述谷底鎖定邏輯電路包括:· 谷底計數邏輯電路，其連接至所述過零檢測比較器以接收所述谷底檢測信號并對所述谷底檢測信號在每個開關周期內的谷底進行計數以輸出指示一個選定谷底的谷底鎖定信號；以及 谷底屏蔽邏輯電路，其連接至所述過零檢測比較器和所述谷底計數邏輯電路以接收所述谷底檢測信號以及所述谷底鎖定信號，并在檢測到所述谷底檢測信號中的所述選定谷底時發出所述有效谷底信號。
4.如權利要求3所述的用于準諧振反激式變換器的控制器，其特征在于，所述谷底鎖定邏輯電路還包括: 谷底計數重置邏輯電路，其連接至所述谷底屏蔽邏輯電路的輸出端并在所述谷底屏蔽邏輯電路在一個開關周期內沒有輸出有效谷底信號時提供重置信號給所述谷底計數邏輯電路以重新選擇一個新的選定谷底。
5.如權利要求3所述的用于準諧振反激式變換器的控制器，其特征在于，所述谷底鎖定邏輯電路還包括: 谷底計數重置邏輯電路，其連接至所述谷底屏蔽邏輯電路的輸出端并在所述谷底屏蔽邏輯電路在一個開關周期內沒有輸出有效谷底信號時提供重置信號給所述谷底計數邏輯電路以使所述谷底計數邏輯電路選擇所述選定谷底的前一個谷底作為新的選定谷底。
6.如權利要求2所述的用于準諧振反激式變換器的控制器，其特征在于，所述門電路是與門，其在接收到所述有效谷底信號和所述允許信號兩者時輸出所述指示信號。
7.如權利要求2所述的用于準諧振反激式變換器的控制器，其特征在于，所述驅動脈沖產生模塊是RS觸發器。
8.如權利要求7所述的用于準諧振反激式變換器的控制器，其特征在于，所述RS觸發器的一個輸入端連接至所述門電路的輸出端以及最低限制頻率兩者，并在接收到所述門電路的所述指示信號或者所述最低限制頻率時導通所述開關管。
9.如權利要求8所述的用于準諧振反激式變換器的控制器，其特征在于，所述RS觸發器的另一個輸入端接收指示所述準諧振反激式變換器的輸出電壓/電流是否超過閾值的脈沖調制信號，并且所述RS觸發器在接收到指示所述準諧振反激式變換器的輸出電壓/電流超過閾值的脈沖調制信號時關斷所述開關管。
10.如權利要求1所述的用于準諧振反激式變換器的控制器，其特征在于，所述選定谷底是一個開關周期內的第N個谷底，其中N為正整數。
11.一種準諧振反激式變換器，其特征在于，包括如權利要求1-10中任一項所述的控制器。
12.如權利要求11所述的準諧振反激式變換器，其特征在于，還包括: 變壓器，其將輸入電壓轉換成輸出電壓，并且所述開關管耦合至所述變壓器以控制所述輸入電壓至所述變壓器的供電。
13.如權利要求12所述的準諧振反激式變換器，其特征在于，所述變壓器包括: 輔助繞組，所述過零檢測比較器連接至所述輔助繞組以檢測所述輔助繞組上的所述振蕩電壓并在檢測到所述振蕩 電壓的谷底時產生谷底檢測信號。
【文檔編號】H02M1/44GK203645536SQ201320892170
【公開日】2014年6月11日 申請日期:2013年12月30日 優先權日:2013年12月30日
【發明者】高陽 申請人:杭州士蘭微電子股份有限公司