[發明專利]電源開關驅動方法

在審

• 申請號: 201410228971.1
• 申請日: 2014-05-27
• 公開（公告）號: CN105337492A
• 公開（公告）日: 2016-02-17
• 發明（設計）人: 魏冬;焦德智;許道飛
• 申請（專利權）人: 臺達電子企業管理（上海）有限公司
• 主分類號: H02M3/10
• 分類號: H02M3/10;H02M3/28
• 代理公司: 北京律誠同業知識產權代理有限公司 11006
• 代理人: 徐金國

技術領域

本發明是有關于一種供電系統，尤指一種交換式電源供應器的控制方法。

背景技術

交換式電源供應器為現在電子裝置上常見的電源供應電路，廣泛用來提供電子裝置中負載電路所需的電力。直流切換式電源中包含了各式的功率開關單元(例如MOSFETcell)，由于功率開關單元本身的元件特性各自不同，最佳的適用情況亦有所差異。

交換式電源供應器通常由開關元件、電感和電容回路以及控制電路組成。控制電路產生一系列開關脈沖去控制開關元件的導通和關閉，從而產生脈沖電流。電感、電容回路起低通濾波器作用，把脈沖電流轉換為負載所需的直流電流。

控制電路通常分為兩種常見方式，一種為采用固定開關頻率并改變脈沖寬度的方法，亦即脈沖寬度調變(PulseWidthModulation,PWM)。另一種為固定脈沖寬度并改變開關頻率的方法以對應負載變化的方式，亦即變頻驅動器(Variable-frequencyDrive,VFD)采用的方式。

在脈寬調變電路中在負載為輕載(低功率消耗)時的用電效率很低。原因在于，脈寬調變開關電源有兩類功率損耗，其中一種為導通損耗主要由負載電流的大小決定，而另一種為開關損耗則正比于開關次數，開關次數越少，則開關損耗越低。由前所述，在輕載條件下導通損耗不大。然而，在脈寬調變電路中輕載的切換頻率卻與重載條件下完全相同，所以開關損耗較高，這是脈寬調變開關電源的不足。

相較之下，變頻驅動器可改變開關元件的切換頻率，以對應負載端的不同功率需求。為了提高輕載時候的效率，電源的工作頻率將隨著輸出功率的降低而持續下降。然而當輸出功率降到一定值(輕載或是無負載)的時候，切換頻率可能降低到人耳可感知的聲音頻率范圍之內，此時，開關元件的切換操作就會產生音頻噪音，使用者便可能聽到惱人的持續高頻噪音。

發明內容

因此，本發明提出一種電源開關驅動方法，用于交換式電源供應器上，交換式電源供應器用以驅動負載端且包含切換開關。電源開關驅動方法包含下列步驟：偵測交換式電源供應器輸出至負載端的輸出功率。當輸出功率大于負載門檻時，將交換式電源供應器設定于第一工作模式，于第一工作模式中根據輸出功率回授調整切換開關。另一方面，當輸出功率小于等于負載門檻時，將交換式電源供應器設定于跳頻工作模式(burstmode)，于跳頻工作模式中將該切換頻率固定于一設定頻率值。

根據本發明的一實施例，切換開關根據脈沖驅動信號而切換，脈沖驅動信號包含多個周期性脈沖，多個周期性脈沖的間隔由切換頻率決定。

根據本發明的一實施例，跳頻工作模式具有跳頻周期，跳頻周期包含啟動區間以及暫停區間，于啟動區間中依切換頻率提供所述周期性脈沖至切換開關，于暫停區間中停止提供所述周期性脈沖至切換開關。

根據本發明的一實施例，于跳頻工作模式中，根據輸出功率回授調整啟動區間與暫停區間之間的相對比例，若輸出功率提高則增加啟動區間的比例，若輸出功率降低則增加暫停區間的比例。

根據本發明的一實施例，暫停區間大于等該切換頻率對應的切換周期。

根據本發明的一實施例，跳頻周期對應的跳頻頻率小于無源器件的機械振蕩頻率。

根據本發明的一實施例，其中所述周期性脈沖各自具有高低準位占空比，當偵測到輸出功率由小于負載門檻變化至超過負載門檻時，電源開關驅動方法包含暫時性地將交換式電源供應器維持于跳頻工作模式，將切換頻率維持于設定頻率值，暫時性地增加所述周期性脈沖的高低準位占空比以對應輸出功率的變化。

根據本發明的一實施例，當交換式電源供應器暫時維持于跳頻工作模式時，電源開關驅動方法包含若輸出功率持續超過負載門檻達到特定時間長度，將交換式電源供應器設定于第一工作模式，以對應輸出功率的變化。于另一實施例中，若輸出功率明顯超過負載門檻，將交換式電源供應器設定于第一工作模式，以對應輸出功率的變化。

根據本發明的一實施例，設定頻率值大于人耳可感知的音頻最大值。于另一實施例中，設定頻率值大致上為25000赫茲。

根據本發明的一實施例，交換式電源供應器為返馳式轉換器(flybackconverter)、降壓型轉換器(buckconverter)、升壓型轉換器(boostconverter)或LLC串聯諧振轉換器(LLCseriesresonantconverter,LLC-SRC)。