[發明專利]一種消除原邊反饋開關電源音頻噪聲的電路

有效

• 申請號: 201810985965.9
• 申請日: 2018-08-28
• 公開（公告）號: CN108923639B
• 公開（公告）日: 2020-03-31
• 發明（設計）人: 賈懷彬;張洪俞;朱敏元
• 申請（專利權）人: 南京微盟電子有限公司
• 主分類號: H02M1/44
• 分類號: H02M1/44;H02M7/219
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 奚幼堅

本發明公開了一種消除原邊反饋開關電源音頻噪聲的電路，原邊反饋開關電源基于AC?DC原邊控制轉換器拓撲結構，其特征在于：設置振蕩器、清零電路、噪聲檢測電路、時間電壓轉換器、開關電容濾波器、電壓電流轉換電路和峰值電流檢測電路構成的系統，與受控的原邊反饋開關電源構成閉環，通過調節系統的峰值電流達到控制系統頻率的目的，在大功率負載時，開關電源的傳輸能量高，使系統工作頻率始終鉗位在20KHz以上，工作在音頻區之外；小功率時，開關電源的傳輸能量極低，沒有足夠的能量產生音頻噪聲，最終消除了開關電源整個負載范圍內的音頻噪聲。

技術領域

本發明涉及一種原邊反饋控制的開關電源，特別涉及一種消除原邊反饋開關電源音頻噪聲的電路，屬于集成電路技術領域。

背景技術

原邊反饋控制的開關電源可將高壓的交流信號轉換為低壓的直流信號，因其外圍系統器件少，成本低，結構簡單等優點，廣泛應用于充電器，適配器，LED驅動等領域。目前市場上推出了很多采用原邊反饋控制技術的IC，這些IC采用脈沖頻率調制模式(pulsefrequencymodulation,簡稱PFM)，開關電源的工作頻率與負載電流成線性關系，當輸出負載電流降低時，開關電源的開關頻率也隨之降低，為了降低系統的空載待機功耗，通常會把工作頻率降得很低，當系統的開關頻率低到音頻區(20Hz～20KHz)時，如果系統工作功率過高，由于變壓器、電容及電阻等外部器件的機械振動會產生音頻噪聲，嚴重影響設備使用。

發明內容

本發明的目的是為了解決傳統的原邊反饋AC-DC開關電源芯片工作頻率低于20KHz時，進入音頻范圍產生音頻噪聲的問題。為此，本發明提供了一種消除原邊反饋開關電源音頻噪聲的電路，通過調節系統的峰值電流達到精確控制系統頻率的目的，在大功率負載時，開關電源的傳輸能量高，使系統工作頻率始終鉗位在20KHz以上，工作在音頻區之外；小功率時，系統頻率迅速穿越音頻區，開關電源的傳輸能量極低，沒有足夠的能量產生音頻噪聲，最終消除了開關電源整個負載范圍內的音頻噪聲。

本發明采用的技術方案是：一種消除原邊反饋開關電源音頻噪聲的電路，原邊反饋開關電源基于AC-DC原邊控制轉換器拓撲結構，包括整流橋、輸入濾波電容、原邊繞組NP及原邊開關管和采樣電阻R5、輔助繞組NA及分壓輸出電阻、副邊繞組NS及整流二極管以及輸出電阻R₀和電容C₀，輔助繞組NA通過電阻分壓輸出的電壓信號連接誤差放大器的負端，誤差放大器的正端連接2V電壓，誤差放大器的輸出經PFM調制器和驅動電路后控制原邊開關管的柵極；其特征在于：設置振蕩器、清零電路、噪聲檢測電路、時間電壓轉換器、開關電容濾波器、電壓電流轉換電路和峰值電流檢測電路構成的系統，與受控的原邊反饋開關電源構成閉環；峰值電流檢測電路通過原邊開關管采樣電阻獲取的峰值電流信號CS連接比較器COMP的正端，參考電壓VREF通過電阻R3與R4串聯后連接比較器COMP的負端，比較器COMP的輸出連接PFM調制器，振蕩器產生占空比為50％、頻率恒定的周期性方波時鐘信號CLK，噪聲檢測電路接受振蕩器輸出的方波時鐘信號CLK作為時鐘信號，經過計數器和邏輯電路處理，運算出系統開關頻率與25KHz頻率的頻率倒數的差值即差值信號T_detect，時間電壓轉換器接受噪聲檢測電路輸出的差值信號T_detect，將其轉換成與時間成正比的電壓值V_DETECT，清零電路接受PFM調制器輸出的PFM信號，為噪聲檢測電路和時間電壓轉換器提供每個周期開始時的清零重置信號RESET，開關電容濾波器的控制信號為PFM調制器輸出的PFM信號，與時間成正比的電壓值V_DETECT經過開關電容濾波器輸出濾波后的電壓V_SCF，經過電壓電流轉換電路連接至電阻R3與R4的連接端，輸出隨輸入電壓線性變化的下拉電流，該電流拉低比較器COMP負端的比較閾值電壓，通過調節系統的峰值電流達到控制系統工作頻率，在大功率負載時，開關電源的傳輸能量高，使系統工作頻率始終鉗位在20KHz以上，始終工作在音頻區之外；小功率時，開關電源的傳輸能量極低，沒有足夠的能量產生音頻噪聲，最終消除了開關電源整個負載范圍內的音頻噪聲。