[發明專利]開關電源轉換器以及用于控制其的方法和控制器

在審

• 申請號: 202010744995.8
• 申請日: 2020-07-29
• 公開（公告）號: CN112311231A
• 公開（公告）日: 2021-02-02
• 發明（設計）人: J-P·A·J·埃格蒙特
• 申請（專利權）人: 半導體組件工業公司
• 主分類號: H02M3/156
• 分類號: H02M3/156;H05B45/36;H05B45/3725
• 代理公司: 北京律盟知識產權代理有限責任公司 11287
• 代理人: 章蕾

本申請涉及開關電源轉換器以及用于控制開關電源轉換器的方法和控制器。一個示例性實施方案是一種操作開關電源轉換器的方法，該方法包括：以可變的開關頻率操作開關電源轉換器，每個開關周期都包括開關電源轉換器的電感器的充電模式和電感器的放電模式；由電流控制環路通過控制電感器的每個充電模式下的峰值電流來控制從開關電源轉換器提供的平均電流；以及由頻率控制環路調節開關電源轉換器的開關頻率。該調節可包括：調整輸出電壓與電感器的放電模式的長度的關系；以及在充電模式期間改變流過電感器的峰值電流。

技術領域

本專利申請涉及電源轉換器的技術領域，并且具體涉及產生恒定電流的開關電源轉換器。

背景技術

出于多種原因，發光二極管(LED)對于照明系統的普及性日益增加。原因可包括提供給LED的每單位功率產生更大的光(與例如白熾燈泡進行比較)以及LED的可控性。LED的普及性增加對于汽車工業也是如此。

至少在汽車工業的背景下，通過控制流過LED的平均電流來控制LED。然而，隨著LED電壓的變化，當前可用的LED控制器表現出工作頻率的大幅擺動。即，隨著LED切換進出操作，諸如打開和關閉為汽車提供“遠光燈”光的LED時，作為整體的LED兩端的電壓可擺動，這導致LED控制器的工作頻率發生顯著變化。工作頻率的顯著變化使得電氣噪聲和電磁干擾(EMI)難以抑制。

發明內容

一個示例性實施方案是一種操作開關電源轉換器的方法，該方法包括：以可變的開關頻率操作開關電源轉換器，每個開關周期都包括開關電源轉換器的電感器的充電模式和該電感器的放電模式；由電流控制環路通過控制電感器的每個充電模式下的峰值電流來控制從開關電源轉換器提供的平均電流；以及由頻率控制環路調節開關電源轉換器的開關頻率。調節開關頻率可通過以下操作實現：調整輸出電壓與電感器的放電模式的長度的關系；以及在充電模式期間改變流過電感器的峰值電流。

在示例性方法中：調整輸出電壓與放電模式的長度的關系還可包括與輸出電壓的變化成比例地進行調整；以及在充電模式期間改變流過電感器的峰值電流還可包括與輸出電壓的變化成比例地進行改變。與輸出電壓的變化成比例地進行調整還可包括與輸出電壓的變化成正比地進行調整。與輸出電壓的變化成比例地進行改變還可包括與輸出電壓的變化成正比地進行改變。

在示例性方法中，調整輸出電壓與放電模式的長度的關系還可包括修改開關電源轉換器的電源控制器的控制寄存器中的值，控制寄存器中的值限定電感器的放電模式的長度與輸出電壓之間的數學關系。示例性方法還可包括更新指示放電模式的斷開時間的值，該值指示保持在電源控制器中的斷開時間寄存器中的放電模式的斷開時間，并且該更新與控制寄存器中的值成比例。

在示例性方法中，在充電模式期間改變流過電感器的峰值電流可包括：修改開關電源轉換器的電源控制器的控制寄存器中的值，控制寄存器中的值限定電感器的放電模式的長度與輸出電壓之間的數學關系；以及修正電源控制器的紋波電流寄存器中的值，其中基于紋波電流寄存器中的值來控制在充電模式期間流過電感器的峰值電流。修正紋波電流寄存器中的值還可包括基于控制寄存器中的值以及保持在開關電源轉換器的電源控制器的比例寄存器中的比例值來進行修正。

在示例性方法中：調整輸出電壓與放電模式的長度的關系還可包括修改開關電源轉換器的電源控制器的控制寄存器中的值，控制寄存器中的值限定電感器的放電模式的長度與輸出電壓之間的數學關系；以及在充電模式期間改變流過電感器的峰值電流還可包括修正電源控制器的紋波電流寄存器中的值，其中基于紋波電流寄存器中的值來控制峰值電流。

在示例性方法中，在調整輸出電壓與放電模式的長度的關系之前，以及在充電模式期間改變流過電感器的峰值電流之前，該方法還可包括更新指示保持在開關電源轉換器中的斷開時間寄存器中的斷開時間的第一值，該更新基于開關電源轉換器的輸出電壓和控制寄存器中的值的變化，控制寄存器中的值限定電感器的放電模式的長度與輸出電壓之間的數學關系。