[發(fā)明專(zhuān)利]用于利用開(kāi)關(guān)頻率抖動(dòng)減少電磁干擾的系統(tǒng)和方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110342023.7
• 申請(qǐng)日: 2011-10-25
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103078489A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-05-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 林元;張?jiān)食?/a>;吳鋒;方烈義
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 昂寶電子(上海)有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): H02M1/44
• 分類(lèi)號(hào): H02M1/44
• 代理公司: 北京東方億思知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11258
• 代理人: 宋鶴

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及集成電路。更具體地，本發(fā)明提供用于在準(zhǔn)諧振模式(quasi-resonant?mode)中利用開(kāi)關(guān)頻率抖動(dòng)來(lái)減少電磁干擾(EMI)的系統(tǒng)和方法。僅僅作為示例，本發(fā)明已應(yīng)用于電源變換系統(tǒng)。但是將認(rèn)識(shí)到，本發(fā)明具有更廣泛的應(yīng)用范圍。

背景技術(shù)

開(kāi)關(guān)模式電源變換系統(tǒng)通常具有在數(shù)十kHz和數(shù)百kHz范圍內(nèi)的開(kāi)關(guān)頻率。寄生電容和寄生電感通常存在于開(kāi)關(guān)模式電源變換系統(tǒng)中。開(kāi)關(guān)模式電源變換系統(tǒng)生成的電磁干擾(EMI)常常需要被減少，以避免嚴(yán)重干擾其它電源組件。為了減少開(kāi)關(guān)模式電源變換系統(tǒng)的大小，開(kāi)關(guān)模式電源變換系統(tǒng)的開(kāi)關(guān)頻率通常需要增大。但是增大開(kāi)關(guān)頻率常常會(huì)加劇與EMI和開(kāi)關(guān)損耗有關(guān)的問(wèn)題。

具有頻率抖動(dòng)的固定頻率控制器常常被用在電源變換系統(tǒng)中以減少EMI。圖1是示出包括固定頻率脈沖寬度調(diào)制(PWM)控制器的傳統(tǒng)電源變換系統(tǒng)的簡(jiǎn)化示圖。該電源變換系統(tǒng)100包括固定頻率PWM控制器102、初級(jí)繞組118、次級(jí)繞組120、電源開(kāi)關(guān)122、電流感測(cè)電阻器124、反饋和隔離組件126、整流二極管128以及電容器130。固定頻率PWM控制器102包括振蕩器104、PWM比較器106、觸發(fā)器108、柵極驅(qū)動(dòng)器110、二極管112以及兩個(gè)電阻器114和116。固定頻率PWM控制器102還包括三個(gè)端子132、134和136。例如，電源開(kāi)關(guān)122是場(chǎng)效應(yīng)晶體管(FET)、雙極結(jié)型晶體管(BJT)或者絕緣柵雙極晶體管(IGBT)。

電源變換系統(tǒng)100的開(kāi)關(guān)頻率通常由振蕩器104確定。為了減少EMI，振蕩器104常常被用來(lái)以不同方式執(zhí)行開(kāi)關(guān)頻率抖動(dòng)，例如，使電源變換系統(tǒng)100的開(kāi)關(guān)頻率傾斜上升和下降或者利用偽隨機(jī)生成器來(lái)改變開(kāi)關(guān)頻率。

圖2是示出由振蕩器104使開(kāi)關(guān)頻率傾斜上升和下降而形成的頻率抖動(dòng)的電源變換系統(tǒng)100的簡(jiǎn)化傳統(tǒng)時(shí)序圖。波形202表示作為時(shí)間的函數(shù)的電源變換系統(tǒng)100的開(kāi)關(guān)頻率。波形204表示作為時(shí)間的函數(shù)的開(kāi)關(guān)122的開(kāi)關(guān)條件。例如，如果波形204為邏輯高電平，則開(kāi)關(guān)122閉合(例如，接通)，而如果波形204為邏輯低電平，則開(kāi)關(guān)122斷開(kāi)(例如，關(guān)斷)。在圖2中示出了兩個(gè)時(shí)間段T₁和T₂。時(shí)間段T₁開(kāi)始于時(shí)刻t₀并且結(jié)束于時(shí)刻t₁，并且時(shí)間段T₂開(kāi)始于時(shí)刻t₁并且結(jié)束于時(shí)刻t₂。例如t₀≤t₁≤t₂。

在時(shí)間段T₁期間，電源變換系統(tǒng)100的開(kāi)關(guān)頻率從最小頻率206(在t₀處)傾斜上升到最大頻率208(在t₁處)，如波形202所示。開(kāi)關(guān)122被接通和關(guān)斷的頻率增大，如波形204所示。在時(shí)間段T₂期間，電源變換系統(tǒng)100的開(kāi)關(guān)頻率從最大頻率208(在t₁處)傾斜下降到最小頻率206(在t₂處)，如波形202所示。開(kāi)關(guān)122被接通和關(guān)斷的頻率降低，如波形204所示。

頻率抖動(dòng)的大小通常被控制在一定范圍之內(nèi)，以避免因過(guò)度頻率抖動(dòng)引起的音頻噪聲。例如，如果固定頻率系統(tǒng)100具有大約60kHz的開(kāi)關(guān)頻率，則頻率抖動(dòng)范圍可以為±4％。即，系統(tǒng)100的開(kāi)關(guān)頻率范圍為60kHz±2.4kHz。第n階諧波的能量分布的頻率范圍為±2.4nkHz。該固定頻率系統(tǒng)100的總諧波能量保持不變，而每個(gè)諧波頻率處的諧波能量幅度減小。因此，系統(tǒng)100的傳導(dǎo)EMI常常可以得到改善。