[發明專利]多模式頻率控制器及開關電源頻率控制方法

無效

• 申請號: 201010186664.3
• 申請日: 2010-05-27
• 公開（公告）號: CN101834516A
• 公開（公告）日: 2010-09-15
• 發明（設計）人: 何媛;周署根;程玉華
• 申請（專利權）人: 上海北京大學微電子研究院
• 主分類號: H02M1/08
• 分類號: H02M1/08;H02M3/07;H02M3/156
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及開關電源領域，尤其涉及多模式頻率控制器及開關電源頻率控制方法。

背景技術

近年來，通過提高開關電源的工作頻率，提高了開關電源的效率并減小了開關電源的體積，不過升高的工作頻率也帶來了更大的開關損耗，目前主要通過高頻軟開關技術來解決這一矛盾。

準諧振技術是高頻軟開關技術的一種，基于準諧振技術，業界開發了多模式準諧振頻率控制器。常見多模式準諧振頻率控制器的工作原理如下：

通過寄生器件控制功率管電流或電壓按照正弦或準正弦規律變動，在功率管漏端電壓或功率管電流為零時，導通或斷開功率管，并根據功率管連接的負載，選擇相應的功率管頻率，使得開關電源在整個負載段內均能保持高效率。

下面以一種電流模式控制的多模式準諧振頻率控制技術為例介紹常規實現頻率控制的方案。

圖1是現有技術中多模式準諧振頻率控制器的結構示意圖，該準諧振頻率控制器中，壓控振蕩器10輸出的CLK信號作為D觸發器的CP信號，功率管關斷信號輸入D觸發器置零端CLR，D觸發器的輸出信號連接功率管驅動電路11來控制功率管11。壓控振蕩器10利用零溫度系數電流源I給電容C充電，當電容C電壓大于上限電壓時，RS觸發器清零端R置位，輸出信號CLK為低電位，電容C放電，電壓下降，當電容C的電壓下降到下限電位時，觸發器置位端S置位，輸出信號CLK為高電位。因此壓控振蕩器的振蕩頻率即輸出信號CLK的頻率受上限電壓，下限電壓，充電電流及電容C的電容值的限制。根據圖1電路，CLK頻率影響了輸入功率管信號的頻率，即開關電源工作頻率。通常將充電電流I，電容C大小及下限電壓設為固定值，通過調節上限電壓來調節CLK頻率進而調節開關電源工作頻率。

圖1結構中上限電壓有兩個，一個是上限電壓比較器C1輸入端的4V，另一個是上限電壓比較器C2輸入端的OSC_CL信號的電壓，其中OSC_CL信號電壓是由負載反饋電壓FB決定，且放大器A1輸入端的2V信號決定了OSC_CL信號的最低電壓值為1.2V。由于上限電壓比較器C1和C2通過或門連接，只要兩者中任一比較器輸出的信號有跳變，則RS觸發器清零端R置位，因此當OSC_CL信號電壓值大于4V時，RS觸發器清零端置位由上限電壓比較器C1確定，圖1結構的上限電壓最低值為1.2V，最高值為4V，對應的頻率最高是130KHz，最低是40KHz。當OSC_CL信號電壓值處于1.2V至4V之間時，CLK頻率OSC_CL信號電壓值對應。對于上限電壓比較器C2，不僅需要其輸出的信號有跳變，而且需要谷底檢測信號到來時，RS觸發器清零端R才會置位，其中谷底檢測信號示意圖如圖2所示。

對于放大器A2，當FB從2V變化到1.4V，由公式：

FB-2R2=2-OSC_CLR1]]>

OSC_CL=(1+R1R2)·2-R1R2FB]]>

可以確定OSC-CL的值從1.2V變換到4V。相應的頻率變化從130kHz降到40kHz。當FB小于1.4V，OSC-CL上升到4V以上，因為上限電壓由較小值決定，工作頻率被限制在40kHz。當FB大于4V，OSC-CL被嵌位在1.2V，工作頻率為130kHz。