[發明專利]除去了噪音的電源裝置

有效

• 申請號: 200910174074.6
• 申請日: 2009-10-22
• 公開（公告）號: CN101728946A
• 公開（公告）日: 2010-06-09
• 發明（設計）人: 織田大原重文;浦河憲浩
• 申請（專利權）人: 聯想(新加坡)私人有限公司
• 主分類號: H02M3/10
• 分類號: H02M3/10;H04R3/00
• 代理公司: 北京銀龍知識產權代理有限公司 11243
• 代理人: 許靜

技術領域

本發明涉及一種提高具有開關元件的電源裝置在輕負載時的效率，同時除 去噪音的技術。

背景技術

在筆記本型電腦(以下稱為筆記本PC)中，DC/DC變換器將AC/DC適 配器輸出的直流電壓變換為預定的直流電壓。另外，筆記本PC具備對蓄電池 充電的充電器。AC/DC適配器、DC/DC變換器以及充電器具備用于接通切斷 輸入的直流電壓，得到預定的直流電壓的開關元件，也被稱為開關穩壓器。

開關穩壓器在PWM(Pulse?Width?Modulation)以及PFM(Pulse?Frequency Modulation)等動作模式下，控制開關元件的一周期中的導通期間以及關斷期 間或者其中的某一方，來輸出恒定的直流電壓。在PWM模式下，使得與導通 /關斷開關元件的周期相對應的開關頻率(以下稱為動作頻率)恒定來控制導 通期間，在PFM模式下，使導通期間恒定來控制關斷期間，由此，將二次側 的平均電壓控制在一定的范圍內。PWM模式因為動作頻率恒定，用于降低噪 聲的濾波器的設計容易，在大量的開關穩壓器中得到使用，但具有輕負載時的 開關損失大的缺點。

為了彌補PWM模式在輕負載時的缺點，采用了間歇模式這樣的動作模 式。間歇模式也被稱為跳越模式、突發模式、或者休眠模式等。在采用了間歇 模式的開關穩壓器中，監視負載電流或負載電壓，在重負載時在PWM模式下 進行動作，在輕負載時在間歇模式下進行動作。在間歇模式下通過使動作頻率 低于PWM模式時的動作頻率，可以降低開關損失。

在間歇模式下，隨著負載減小降低動作頻率，在無負載之前可以生成恒定 的輸出電壓。此時，當負載減小時，開關元件的動作頻率變得小于作為可聽頻 率上限的20kHz。在無負載時，僅流過由電源裝置中包含的電容器、電阻等的 電路常數決定的微小電流，頻率降低到10Hz左右。因此，輕負載時，構成開 關穩壓器的電感器以及電容器以可聽頻率進行振動而產生噪音。構成開關穩壓 器的元件相對于基板的物理配置、安裝方法、以及緊固力等與噪音產生的原因 相關。另外，元件的容量以及材料等個體差異或環境溫度等也與該原因相關。 并且，噪音由于各原因綜合作用而發生，而且，由于元件隨時間惡化，因此難 以完全控制噪音，并且難以在較長的期間內保證這一點。

現有技術中公開了檢測汽車的噪音，對PWM控制的變換器的載波頻率進 行控制的技術。在該文獻的發明中，直接檢測基于伴隨車輛移動而產生的風聲 和路面噪聲等的車內噪音，在該檢測噪音增大，PWM控制的載波頻率引起的 噪音消除了該噪音的高速行駛時等，載波頻率降低，開關部的電力變換效率提 高；在車內的檢測噪音減小，載波頻率引起的噪音相對增大的低速行駛時等， 開關部的載波頻率增大，抑制噪音。

現有技術中公開了一種開關穩壓器，其采用了通過調節開關穩壓器的電流 限制，在輕負載時降低可聽噪聲的導通/關斷控制。該文獻的發明所涉及的開 關穩壓器包含狀態機，該狀態機根據反饋信號值的圖形調節開關穩壓器的電流 限制，上述反饋信號值來自與先行的驅動信號的N個周期相對的電源的輸出。 狀態機在通過變壓器的磁通量密度足夠小，降低了可聽噪聲產生之前，為了將 開關穩壓器的動作頻率降低到可聽頻率范圍內，不跳過周期地在輕負載時將電 流限制調節得較低。

現有技術中公開了一種開關穩壓器，通過自動跳越(auto?skip)電路檢測 是輕負載還是重負載，在為重負載時在PWM模式下進行動作，在輕負載時在 主輸出晶體管的開關頻率降低的跳越模式下進行動作，并且，即使從重負載的 狀態成為輕負載的狀態，直到成為輕負載的狀態持續預定期間為止，不轉移到 跳越模式。

當對于實施了噪音措施的同一形式的多個筆記本PC在制造時進行噪音測 試時，有時在若干筆記本PC中觀測到超過基準的噪音。在這種情況下，需要 重新設計該形式的全體筆記本PC的噪音措施，作為避免該問題的一個方法， 代替間歇模式而采用無噪音模式。無噪音模式是即使在間歇模式中負載進一步 減小，動作頻率也不會低于20kHz地進行控制的動作模式，不產生噪音。