CN102187558A - 开关电源 - Google Patents

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Abstract

本发明申请描述了一种开关电源,其中,所述电源具有第一输出电压,其中,所述第一输出电压由具有第一频率和第一相位的第一工作电压生成,其中,以降低由所述电源供电的装置内的干扰的方式对所述第一频率和/或第一相位加以配置,其中,所述干扰是由电磁干扰引起的。此外,还描述了一种包括根据本发明申请所述的开关电源的超声系统,其中,所述超声系统适于通过对所述电源的第一频率和/或第一相位加以配置而降低干扰。此外,还描述了一种包括根据本发明申请所述的开关电源的无线电接收器,其中,所述无线电接收器适于通过对所述电源的第一频率和/或第一相位加以配置而降低干扰。此外,还描述了一种包括根据本发明申请所述的开关电源的结合了无线通信的装置,其中,所述装置适于通过对所述电源的第一频率和/或第一相位加以配置而降低干扰。

Description

开关电源
技术领域
本发明涉及开关电源。本发明尤其涉及用于制造根据本发明的电源的方法。此外,本发明还涉及包括根据本发明的开关电源的超声系统。此外,本发明还涉及用于制造根据本发明的超声系统的方法。具体而言,本发明涉及包括根据本发明的开关电源的无线电接收器。此外,本发明还涉及用于制造根据本发明的无线电接收器的方法。此外,本发明还涉及一种包括根据本发明的开关电源的结合了无线通信的装置。本发明尤其涉及用于制造根据本发明的装置的方法。
背景技术
长久以来,开关电源的概念就已经为人们所熟知并投入到了实践当中。由于尺寸和重量有所降低,而效率有所提高,因而在需要转换电压电平时,开关电源往往成为设计架构的优先选择对象。开关电源的工作方式是将DC电源切换到无功部分(电感或电容)内,从而提供电压转换。由于采用了饱和开关元件(通常为高电流FET)并具有极快的切换时间,因而实现了高效率。
开关电源的一个众所周知的缺点是易于引起大的瞬变,而所述瞬变可能被耦合到其输出内,或者由电路电磁辐射出去。不管是辐射出去的还是从切换开关传导出去的,这部分不希望出现的能量都产生于切换频率以及切换频率的整数倍谐波上。
由于微电子技术的进步,往往有必要在一项应用当中采用多个技术解决方案。这导致了需要多个具有不同电压的高电流电源。采取用于实现由公共输入电压工作的多个切换开关的电源是一种方便的提供这些存在差别的电压的方式。
当前的很多应用都以RF工作,易于受到来自开关电源的干扰。具体的例子包括诊断超声系统和HF无线电接收器。
发明内容
因此,可能需要这样一种开关电源,其中,所述电源适于降低由所述电源供电的装置内的干扰,其中所述干扰是由电磁干扰引起的。可能尤其需要制造所述电源的方法,其中,所述电源适于降低由所述电源供电的装置内的干扰,其中,所述干扰是由电磁干扰引起的。可能尤其需要一种包括开关电源的超声系统,其中,所述电源适于降低由所述电源供电的装置内的干扰,其中,所述干扰是由电磁干扰引起的。可能尤其需要所述超声系统的制造方法,其中,所述系统包括电源,所述电源适于降低由所述电源供电的装置内的干扰,其中,所述干扰是由电磁干扰引起的。可能尤其需要一种包括开关电源的无线电接收器,其中,所述电源适于降低由所述电源供电的装置内的干扰,其中,所述干扰是由电磁干扰引起的。可能尤其需要所述无线电接收器的制造方法,其中,所述无线电接收器包括电源,其中,所述电源适于降低由所述电源供电的装置内的干扰,其中,所述干扰是由电磁干扰引起的。可能尤其需要一种结合了无线通信的装置,其中,所述装置包括电源,其中,所述电源适于降低由所述电源供电的装置内的干扰,其中,所述干扰是由电磁干扰引起的。可能尤其需要所述装置的制造方法,其中,所述装置包括电源,其中,所述电源适于降低由所述电源供电的装置内的干扰,其中,所述干扰是由电磁干扰引起的。
这些需求能够通过根据独立权利要求之一的主题得到满足。在从属权利要求中描述了本发明的有利实施例。
根据本发明的第一方面,提出了一种开关电源,其中,所述开关电源具有第一输出电压,其中,所述第一输出电压是由具有第一频率和第一相位的第一工作电压生成的,其中,所述电源适于以降低由所述开关电源供电的装置内的干扰的方式对所述第一频率和/或第一相位进行配置,其中,所述干扰是由电磁干扰引起的。
可以基于下述想法看出本发明的主旨:
开关电源是通过以预定频率对DC电压斩波而工作的。这一斩波频率及其谐波导致了干扰。所述干扰可能是金属传导类型的。由开关电源生成的干扰也可能导致电磁辐射。为了确保连接至所述开关电源或者布置在所述开关电源附近的电子装置的正常功能应当抑制所述干扰。根据本发明,应当以能够容易地过滤掉所述干扰和/或其谐波的方式来控制斩波频率。本发明的另一方面在于以所述干扰无法影响到其它电子装置的方式改变所述斩波频率,例如,其原因可以是所述装置的频率与所述斩波频率和/或其谐波完全不同。
根据本发明的第二方面,提出了一种根据权利要求1到5之一所述的电源的制造方法,其包括对电源加以调整的步骤,使得以降低由所述电源供电的装置内的干扰的方式对所述第一频率和/或第一相位加以配置,其中所述干扰是由电磁干扰引起的。
根据本发明的第三方面,提出了一种包括根据权利要求1到5之一所述的开关电源的超声系统,其中,所述超声系统适于通过对所述电源的所述第一频率和/或第一相位加以配置而降低干扰。
根据本发明的第四方面,提出了一种根据权利要求7所述的超声系统的制造方法,其包括对所述系统加以调整的步骤,使得以降低所述系统内的干扰的方式对所述第一频率和/或第一相位加以配置,其中所述干扰是由电磁干扰引起的。
根据本发明的第五方面,提出了一种包括根据权利要求1到5之一所述的开关电源的无线电接收器,其中,所述无线电接收器适于通过对所述电源的所述第一频率和/或第一相位加以配置而降低干扰。
根据本发明的第六方面,提出了一种根据权利要求9所述的无线电接收器的制造方法,其包括对所述无线电接收器加以调整的步骤,使得以降低所述无线电接收器内的干扰的方式对所述第一频率和/或第一相位加以配置,其中所述干扰是由电磁干扰引起的。
根据本发明的第七方面,提出了一种包括根据权利要求1到5之一所述的开关电源的结合了无线通信的装置,其中,所述装置适于通过对所述电源的所述第一频率和/或第一相位加以配置而降低干扰。
根据本发明的第八方面,提出了一种根据权利要求11所述的装置的制造方法,其包括对所述装置加以调整的步骤,使得以降低所述装置内的干扰的方式对所述第一频率和/或第一相位加以配置,其中所述干扰是由电磁干扰引起的。
根据本发明的实施例,提出了一种开关电源,其中,所述电源适于对超声装置供电,其中,所述超声装置具有工作多普勒频率,其中,所述电源适于对所述第一频率加以配置,从而使所述第一频率及其谐波不同于所述工作多普勒频率。
就超声系统而言,可以以修改其频率或相位特征以便使得来自开关电源的干扰的影响降至最低或得到缓解的方式对所述切换频率加以控制,这样可能是有利的。例如,使切换频率与工作多普勒频率同步所起到的作用在于使干扰发生在零速输出上,在零速输出上能够通过杂波滤波器将其容易地去除。
根据本发明的另一实施例,提出了一种开关电源,其中,所述电源适于对电子装置供电,其中,所述电子装置具有工作频率,其中,所述电源适于以使所述第一频率及其谐波不同于所述工作频率的方式对所述第一频率进行配置。
根据本发明的示范性实施例,提出了一种开关电源,其中,所述电源具有第一输出电压和第二输出电压,其中,所述第一输出电压是由具有第一相位的第一工作电压生成的,所述第二输出电压是由具有第二相位的第二工作电压生成的,其中,所述电源适于以降低干扰的方式相对于第二相位控制第一相位,。
RF敏感装置经常被设计为在多个RF频率上工作。超声系统针对不同的临床应用采用不同的频率。出于种种原因,无线电接收器通常是可调谐的。因此,需要一种在所关心的具体动态波段内能够通过配置降低输出干扰的多开关电源架构。
具体而言,如果不通过上述简单、固定、均匀分布的方式控制切换开关的相位,那么有可能对能够对不希望出现的能量产生最大抵消的频段进行控制。本发明试图获取在多个切换相位上工作的多输出开关电源的概念,其中,所述切换相位是可以通过任何方式进行动态控制的,从而降低预期频段内的输出干扰。
例如,就四电源(four supplies)的简单情况而言,能够通过选择两个切换开关在0相位上工作,另外两个切换开关在180度上工作而将干扰的最大降幅控制为发生在切换频率的第二谐波上。这将导致二倍切换频率甚至整数倍谐波上的更高水平的干扰。如果RF敏感装置需要在切换频率的奇次谐波频率上工作,那么这样做是适当的。如果其它时候RF装置还要在切换频率的三次谐波上工作,那么可以对切换开关重新配置,使之在各个切换开关存在90度的相位差的情况下工作。这将导致非基本切换频率的四倍的倍数的频率上的干扰的降低。
根据本发明的备选实施例,提出了一种开关电源,其中,通过如下方式对所述电源进行调整:在切断第一工作电压之后,或在切断所述第一工作电压的瞬间接通第二工作电压。
对于多个切换开关全部以相同的频率工作的情况而言,在这种情况下,所有的切换开关都以相同的相位工作,由此来自每一切换开关的能量能够相干叠加,从而导致大的脉冲干扰。其能够显著降低2D超声图像的质量。
这一问题的缓解办法是控制多个切换开关的相位,从而使噪声不会累加至大的脉冲。具体而言,如果有N个切换开关,那么可以控制第M个开关,使之在(M/N)*360度的相对相位上开始起切换事件。其作用在于使切换事件的能量在整个切换周期上散开,由此降低切换开关的噪声的峰值脉冲能量。
但是,这一方法存在的问题在于:源自于切换开关的干扰产生于切换频率的整数倍谐波上。如果切换频率低于工作频率,那么切换频率的谐波仍然能够落在工作频段内。
如果像上述例子中一样用于控制N个切换开关的切换事件的相位是简单地均匀分布的,那么其足以引起各个频率上的谐波分量的抵消和增强。例如,在以180度的相位差工作的两个开关的简单例子中,基本切换频率上的能量将抵消。但是,假设基本正弦分量表述为:
V=A sin(w*t+phi)
其中w=角频率
t=时间
phi=相位
那么第N次谐波将表述为:
Vn=A sin(n*w*t+n*phi).
具体而言,由于对基本的相位调整了phi,那么第N次谐波将被调整N倍的phi。
其结果是多输出开关电源的谐波内的能量将在对应于切换频率的N次谐波的频率上得到增强,在所述电源中,按照跨越一个切换周期的等间隔量对N个切换开关定相。
该N次谐波可能落在诸如超声系统的RF敏感装置的感兴趣的通带内。
附图说明
通过在下文中参考附图描述但不对本发明构成限制的示范性实施例,本发明的上述方面和实施以及更多的细节将变得显而易见。
图1示出了具有一个DC输出的开关电源,
图2示出了具有两个不同DC输出的开关电源。
具体实施方式
图1示出了开关点源106的方块图。其示出了输入,在这种情况下,其为电源输入。也可能由另一AC电压或DC电压为所述开关电源的输入供电。假设由DC电压为所述输入供电,那么将没有必要对输入电压整流。因此,在这种情况下能够省略输入整流器101。假设由AC电压对所述输入供电,那么由输入整流器101对输入电压整流。通常可以使滤波器与输入整流器101结合,以抑制来自市电电源的干扰。逆变器102将对所得到的经过整流的DC电压斩波。这一逆变器102将由斩波控制器105控制,其中,斩波控制器105以第一频率和第一相位控制逆变器102。由于采用第一频率和第一相位斩波,将生成具有第一频率和第一相位的第一工作电压。这一第一工作电压将被馈送给输出变压器103,其中,由于电隔离的原因,所述输出变压器103很重要。将由输出整流器104对输出变压器的第二电压整流。通常,输出整流器104还包括用于抑制由于对第一工作电压斩波而带来的干扰的滤波器。将由斩波控制器105对所得到的第一输出电压进行监视,以提供第一输出电压的闭环控制。斩波控制器105控制第一频率和第一相位。干扰的频率由第一频率决定。根据本发明,斩波控制器105使第一频率和第一相位发生变化,从而使能够(例如)在开关电源的输出测得的干扰最小化。
图2示出了开关电源的方块图,其中,所述开关电源包括两个图1所示类型的开关电源。图中示出了输入,其中,可能存在市电电源以及DC电压。假设存在DC电压,那么将不需要输入整流器201、206。还有逆变器202和207、输出变压器203、208以及输出整流器204、209。逆变器202的输出电压是具有第一频率和第一相位的第一工作电压。逆变器207的输出电压是具有第二频率和第二相位的第二工作电压。输出整流器204的输出电压是第一输出电压。输出整流器209的输出电压是第二输出电压。将由斩波控制器205测量所述第一输出电压和第二输出电压。只有一个斩波控制器而不是两个。这一单个斩波控制器205适于通过使干扰最小化的方式控制所述第一和/或第二频率以及/或者所述第一和/或第二相位,其中,所述干扰是能够(例如)在所述第一输出电压和/或(例如)第二输出电压处测出的干扰。
上述说明包含了简化假设条件,即,所有的切换开关引起等同的干扰分量。几乎不存在这样的实际情况,尤其是在有正电压以及负电压输出的情况下。但是,即使给定了不匹配的输出,也有可能找到将使所感兴趣的具体波段内的干扰水平降低的相位配置。
应当指出,“包括”一词不排除其它元件或步骤,单数冠词不排除复数。此外,还可以将关联不同的实施例描述的要素结合起来。
应当指出,不应将权利要求中的附图标记理解为对权利要求的范围构成限制。
附图标记列表
101  输入整流器及滤波器
102  逆变器
103  输出变压器
104  输出整流器及滤波器
105  斩波控制器
201  输入整流器及滤波器
202  逆变器
203  输出变压器
204  输出整流器及滤波器
205  斩波控制器
206  输入整流器及滤波器
207  逆变器
208  输出变压器
209  输出整流器及滤波器
210  斩波控制器

Claims (12)

1.一种开关电源(106,210),其中,所述开关电源(106,210)具有第一输出电压,其中,所述第一输出电压由具有第一频率和第一相位的第一工作电压生成,其中,所述开关电源(106,210)适于通过如下方式对所述第一频率和/或所述第一相位加以配置:使由所述开关电源(106,210)供电的装置内的干扰降低,其中,所述干扰由电磁干扰引起。
2.根据权利要求1所述的开关电源(106,210),其中,所述开关电源(106,210)适于为超声装置供电,其中,所述超声装置具有工作多普勒频率,其中,所述开关电源(106,210)适于通过如下方式对所述第一频率加以配置:使所述第一频率及其谐波不同于所述工作多普勒频率。
3.根据前述权利要求之一所述的开关电源(106,210),其中,所述开关电源(106,210)适于向电子装置供电,其中,所述电子装置具有工作频率,其中,所述开关电源(106,210)适于通过如下方式对所述第一频率加以配置:使所述第一频率及其谐波不同于所述工作频率。
4.根据前述权利要求之一所述的开关电源(106,210),其中,所述开关电源(106,210)具有
第一输出电压,其中,所述第一输出电压是由具有第一相位的第一工作电压生成的,
第二输出电压,其中,所述第二输出电压是由具有第二相位的第二工作电压生成的,其中,所述开关电源(106,210)适于以降低所述干扰的方式相对于所述第二相位对所述第一相位加以控制。
5.根据权利要求4所述的开关电源(106,210),其中,通过如下方式对所述开关电源(106,210)加以调整:在切断第一工作电压之后或者在切断所述第一工作电压的瞬间接通第二工作电压。
6.一种用于制造根据前述权利要求之一所述的开关电源(106,210)的方法,其包括对所述开关电源(106,210)进行调整的步骤,以便通过如下方式对所述第一频率和/或第一相位加以配置:降低由所述开关电源(106,210)供电的所述系统的装置内的干扰,其中,所述干扰是由电磁干扰引起的。
7.一种包括根据权利要求1到5之一所述的开关电源(106,210)的超声系统,其中,所述超声系统适于通过对所述开关电源(106,210)的第一频率和/或第一相位加以配置而降低干扰。
8.一种用于制造根据权利要求7所述的超声系统的方法,其包括对所述系统加以调整的步骤,使得以降低系统内的干扰的方式对所述第一频率和/或第一相位加以配置,其中,所述干扰是由电磁干扰引起的。
9.一种包括根据权利要求1到5之一所述的开关电源(106,210)的无线电接收器,其中,所述无线电接收器适于通过配置所述开关电源(106,210)的第一频率和/或第一相位而降低干扰。
10.一种用于制造根据权利要求9所述的无线电接收器的方法,其包括对所述无线电接收器加以调整的步骤,使得以降低所述无线电接收器内的干扰的方式对所述第一频率和/或第一相位加以配置,其中,所述干扰是由电磁干扰引起的。
11.一种包括根据权利要求1到5之一所述的开关电源(106,210)的结合了无线通信的装置,其中,所述装置适于通过配置所述电源(106,210)的第一频率和/或第一相位而降低干扰。
12.一种用于制造根据权利要求11所述的装置的方法,其包括对所述装置加以调整的步骤,使得以降低所述装置内的干扰的方式对所述第一频率和/或第一相位加以配置,其中,所述干扰是由电磁干扰引起的。
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