CN107134919B - 降低功率转换器中的可听噪声 - Google Patents

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Abstract

一种功率转换器控制器，包括驱动电路，该驱动电路响应于电流感测信号、反馈信号和电流极限信号生成驱动信号以切换功率开关，来控制到功率转换器的输出的能量传递。电流极限发生器响应于耦合到输出的负载而生成电流极限信号。可听噪声检测电路响应于驱动信号而生成频率跳跃信号，以指示驱动信号的预期频率何时在可听噪声频率窗口内。当驱动信号的预期频率在可听噪声频率窗口内时，电流极限信号的状态固定。第一锁存器响应于频率跳跃信号和反馈信号而生成保持信号，以控制电流极限发生器保持电流极限信号。

Description

降低功率转换器中的可听噪声
技术领域
本发明大体上涉及功率转换器，更具体地，涉及在轻负载状况期间降低与低切换频率相关联的可听噪声影响的控制器。
背景技术
电子器件利用功率来运行。由于开关模式功率转换器的高效率、小尺寸以及轻的重量，其常用于给当今的许多电子设备供电。传统的壁式插座提供高压交流电。在开关模式功率转换器中，通过能量传递元件转换高压交流(ac)输入，以提供有经良好调节的直流(dc)输出。开关模式功率转换器控制电路通常通过感测表示一个或多个输出量的一个或多个输入，以及以闭环控制输出来提供输出调节。在运行中，通过改变占空比(通常是开关的导通时间与总切换周期之比)，改变切换频率或改变在开关模式功率转换器中的开关的每单位时间脉冲数，利用开关来提供期望的输出。
发明内容
根据本发明的一方面，提供一种用于在功率转换器中使用的控制器，该控制器包括：
驱动电路，所述驱动电路被耦合以响应于表示通过所述功率转换器的功率开关的电流的电流感测信号、并且响应于表示所述功率转换器的输出的反馈信号而生成驱动信号来控制所述功率开关的切换，以控制从所述功率转换器的输入到所述功率转换器的输出的能量传递；
电流极限发生器，所述电流极限发生器被耦合以响应于耦合到所述功率转换器的输出的负载而生成电流极限信号，其中，所述驱动电路被耦合以还响应于所述电流极限信号而生成所述驱动信号；
可听噪声检测电路，所述可听噪声检测电路被耦合以接收所述驱动信号，以响应于所述驱动信号而生成频率跳跃信号，来指示所述驱动信号的预期频率何时在可听噪声频率窗口内，其中，由所述电流极限发生器生成的所述电流极限信号的状态被耦合以当所述频率跳跃信号指示所述驱动信号的所述预期频率在所述可听噪声频率窗口内时被固定；以及
第一锁存器，所述第一锁存器被耦合以生成保持信号，所述保持信号被耦合以控制所述电流极限发生器保持所述电流极限信号，其中，所述第一锁存器被耦合以响应于由所述可听噪声检测电路生成的所述频率跳跃信号、并且响应于表示所述功率转换器的输出的所述反馈信号而生成所述保持信号。
根据本发明的另一方面，提供一种功率转换器，该功率转换器包括：
能量传递元件，所述能量传递元件耦合在所述功率转换器的输入与所述功率转换器的输出之间；
功率开关，所述功率开关耦合到所述能量传递元件和所述功率转换器的输入；
感测电路，所述感测电路被耦合以生成表示所述功率转换器的输出的反馈信号；以及
控制器，所述控制器耦合到所述功率开关，其中，所述控制器包括：
驱动电路，所述驱动电路被耦合以响应于表示通过所述功率转换器的所述功率开关的电流的电流感测信号并且响应于反馈信号而生成驱动信号来控制所述功率开关的切换，以控制从所述功率转换器的输入通过所述能量传递元件到所述功率转换器的输出的能量传递；
电流极限发生器，所述电流极限发生器被耦合以响应于耦合到所述功率转换器的输出的负载而生成电流极限信号，其中，所述驱动电路被耦合以还响应于所述电流极限信号而生成所述驱动信号；
可听噪声检测电路，所述可听噪声检测电路被耦合以接收所述驱动信号，以响应于所述驱动信号而生成频率跳跃信号，来指示所述驱动信号的预期频率何时在可听噪声频率窗口内，其中，由所述电流极限发生器生成的所述电流极限信号的状态被耦合以当所述频率跳跃信号指示所述驱动信号的频率在所述可听噪声频率窗口内时被固定；以及
第一锁存器，所述第一锁存器被耦合以生成保持信号，所述保持信号被耦合以控制所述电流极限发生器保持所述电流极限信号，其中，所述第一锁存器被耦合以响应于由所述可听噪声检测电路生成的所述频率跳跃信号、并且响应于表示所述功率转换器的输出的所述反馈信号而生成所述保持信号。
附图说明
参照以下附图描述本发明的非限制性和非穷尽性实施方案，其中，除非另有说明，否则在各个视图中相同的附图标记指相同的部件。
图1示出了根据本发明教导的包括控制器的反激式开关模式功率转换器的一个实施例的示意性框图。
图2A示出了根据本发明教导的示例性可听噪声指示电路的示意性框图。
图2B示出了根据本发明教导的第一频率阈值电路和第二频率阈值电路的示意性框图。
图3示出了一示例性时序图，该时序图示出了根据本发明教导的与反馈请求信号、驱动信号、频率跳跃信号、保持信号和漏极电流相关联的信号。
图4为示出了根据本发明教导的存储电流极限的当前状态的示例性过程的流程图。
图5示出了根据本发明教导的反激式开关模式功率转换器的一个实施例的示意图，该反激式开关模式功率转换器包括被耦合以从次级控制器接收反馈请求信号的初级控制器。
在附图中的几个视图中，相应的附图标记指示相应的部件。本领域技术人员将会理解的是，附图中的元件是为了简化和清楚而示出的，而不一定按比例绘制。例如，附图中的一些元件的尺寸可能相对于其他元件被夸大，以有助于提高对本发明的不同实施方案的理解。而且，为了便于较少受妨碍地查看本发明的这些不同实施方案的，通常未描述在商业可行的实施方案中有用的或必要的普通但易懂的元件。
具体实施方式
在以下描述中，为了提供对本发明的透彻理解，阐述了大量的具体细节。然而，对于本领域技术人员来说明显的是，不需要应用具体的细节来实施本发明。在其他情况下，为了避免使本发明模糊，未详细描述公知的材料或方法。
贯穿本说明书，提到“一个实施方案”、“一实施方案”、“一个实施例”或“一实施例”意指结合实施方案或实施例描述的具体特征、结构或特性被包括在本发明的至少一个实施方案中。因此，贯穿本说明书在不同地方出现的短语“在一个实施方案中”、“在一实施方案中”、“一个实施例”或“一实施例”不一定全部都指相同的实施方案或实施例。此外，具体特征、结构或特性可以在一个或多个实施方案或实施例中以任何适合的组合和/或子组合相结合。具体特征、结构或特性可以被包括在集成电路、电子电路、组合逻辑电路或提供所描述的功能性的其他适合的部件中。另外，应当理解的是，随本文提供的附图是用于向本领域技术人员解释的目的，并且附图不一定按比例绘制。
用于功率转换器的控制器控制功率开关的切换，用于将能量输送到负载。对于诸如反激式转换器的功率转换器而言，使用变压器以将能量从输入绕组传递到输出绕组。在轻负载状况期间，为了按照效率要求所要求地降低功率耗散，功率开关的切换频率下降。对于在20kHz之下的切换频率，变压器的机械谐振促成了可听噪声。根据本发明教导的实施例，通过防止在某些频率下切换功率开关来降低可听噪声的影响。在另一实施例中，也可以省略在一频率范围内的切换，使得禁止在某些频率下切换功率开关。
用于功率转换器的控制器根据负载调整功率开关的电流极限。在轻负载状况期间，控制器可以显著地增加电流极限，这会注入更多的能量，可能因此增加可听噪声。根据本发明教导的实施例可以在某些状况下将电流极限保持多个循环以降低可听噪声。换言之，在轻负载状况期间，电流极限的状态可以保持固定达一个或多个循环。
为了说明，图1示出了示例性功率转换器100的功能框图，该功率转换器被示出为包括交流输入电压VAC102、整流器104、整流电压VRECT106、能量传递元件T1 114、能量传递元件T1 114的初级绕组112、能量传递元件T1 114的次级绕组116、功率开关S1 134、输入返回(input return)117、箝位电路110、整流器D1 118、输入电容器CIN108、输出电容器C1 120、负载126、感测电路130、单触发电路132和控制器144。
控制器144还包括驱动电路146、可听噪声指示电路148、电流极限发生器电路150、逻辑门152、逻辑门153、逻辑门156、锁存器158和锁存器162。控制器144还包括驱动信号UD154、频率跳跃信号UFS155、复位信号UR163、暂停信号UP160和电流极限信号UILIM164。
图1还示出了输出电压VO124、输出电流IO122、输出量UO128、反馈信号UFB131、漏极电流ID142、电流感测信号140和反馈请求信号UFBR133。
图1所示的示例性开关模式功率转换器100以反激式配置耦合，这仅是可以受益于本发明教导的开关模式功率转换器的一个实施例。应当理解的是，开关模式功率转换器的其他已知的拓扑结构和配置也可以受益于本发明的教导。另外，在图1中示出的示例性功率转换器为隔离式功率转换器。应当理解的是，非隔离式功率转换器也可以受益于本发明的教导。
功率转换器100从未调节的输入电压向负载126提供输出功率。在一个实施方案中，输入电压为交流输入电压VAC102。在另一实施方案中，输入电压是整流交流输入电压，诸如整流电压VRECT106。整流器104输出整流电压VRECT106。在一个实施方案中，整流器104可以是桥式整流器。整流器104还耦合到能量传递元件T1 114。在本发明的一些实施方案中，能量传递元件T1 114可以是耦合电感器。在其他实施方案中，能量传递元件T1 114可以是变压器。在另外的实施例中，能量传递元件T1 114可以是电感器。在图1的实施例中，能量传递元件T1 114包括两个绕组，即初级绕组112和次级绕组116。然而，应当理解的是，能量传递元件T1 114可以具有不止两个绕组。在图1的实施例中，初级绕组112可以被认为是输入绕组，次级绕组116可以被认为是输出绕组。初级绕组112还耦合到开关S1 134，然后，开关进一步耦合到输入返回117。
另外，在图1的实施例中箝位电路110被示出为并联耦合于能量传递元件T1 114的初级绕组112。输入电容器CIN108可以并联耦合于初级绕组112和开关S1 134。换言之，输入电容器CIN108可以耦合到整流器104和输入返回117。
能量传递元件T1 114的次级绕组116耦合到整流器D1 118。在图1的实施例中，整流器D1 118被例示为二极管。然而，在一些实施方案中，整流器D1 118可以是用作同步整流器的晶体管。在图1中输出电容器C1 120和负载126二者都被示出为耦合到整流器D1 118。向负载126提供输出，并且该输出可以被提供作为调节的输出电压VO124、调节的输出电流IO122或这两者的组合。
功率转换器100还包括用以调节被例示为输出量UO128的输出的电路。通常，输出量UO128是输出电压VO124、输出电流IO122或这两者的组合。感测电路130被耦合以感测输出量UO128并且提供表示输出量UO128的反馈信号UFB131。反馈信号UFB131可以是电压信号或电流信号。在一个实施例中，感测电路130可以从包括在能量传递元件T1 114中的附加绕组感测输出量UO128。
在另一实施例中，在控制器144和感测电路130之间可以存在电流隔离(未示出)。电流隔离可以通过使用诸如光耦合器、电容器或磁耦合器的设备来实施。在另一实施例中，感测电路130可以利用分压器从功率转换器100的输出感测输出量UO128。
控制器144耦合到感测电路130，并从单触发电路132接收反馈请求信号UFB133。控制器144还包括用于接收电流感测信号140的端子，并且向功率开关S1 134提供驱动信号UD154。电流感测信号140可以表示功率开关S1 134中的漏极电流ID142。电流感测信号140可以是电压信号或电流信号。另外，控制器144向功率开关S1 134提供驱动信号UD154，以控制不同切换参数，来控制从功率转换器100的输入到功率转换器100的输出的能量传递。这种参数的示例可以包括切换频率、切换周期、占空比或功率开关S1 134的相应的导通(ON)时间和关断(OFF)时间。
在运行中，一旦反馈信号UFB131下降到某一阈值之下，单触发电路132就被激活。单触发电路132被耦合以向控制器144输出反馈请求信号UFBR133。在一个实施例中，反馈请求信号UFBR133为脉冲。在一个实施例中，脉冲的长度可以是恒定值。在另一实施例中，脉冲的长度可以改变。反馈请求信号UFBR133向控制器144指示，诸如输出电压或输出电流的参数已经下降到阈值之下，并且控制器144应该接通功率开关S1 134。
在轻负载状况期间，可能在发生于与可听噪声相关联的频率期间的时段期间出现对更多功率的请求。控制器144的可听噪声指示电路148被耦合以接收驱动信号UD154并输出频率跳跃信号UFS155。如果接收到将导致驱动信号UD154将在排除窗口——诸如例如可听噪声窗口——的频率内切换的反馈请求信号UFBR133，不允许切换功率开关S1 134。在一个实施例中，控制器144不在从7kHz到15kHz的频率窗口内切换功率开关S1 134。如果驱动信号UD154之后的延迟时间达到最大可听噪声频率的周期，则频率跳跃信号UFS155可以从逻辑低转变为逻辑高。如果驱动信号UD154的预期频率在可听噪声窗口之外，则频率跳跃信号UFS155可以从逻辑高转变为逻辑低。换言之，当驱动信号UD154之后的延迟时间等于最小可听噪声频率范围的周期时，频率跳跃信号UFS155可从逻辑高转变为逻辑低。
现在将描述控制器144的运行，其中，在可听噪声窗口之外接收反馈请求信号UFBR133。当接收到反馈请求信号UFBR133时，驱动信号UD154从逻辑低转变为逻辑高。逻辑门156被耦合以在第一输入处接收反馈请求信号UFBR133和在第二输入处接收频率跳跃信号UFS155。在一个实施例中，逻辑门156为与(AND)门。如果频率跳跃信号UFS155为逻辑低，则逻辑门156的输出为逻辑低。逻辑门156的输出耦合到锁存器158和锁存器162。锁存器162的输出生成保持信号UH151。保持信号UH151对应于何时功率开关不应切换。在正常运行中，保持信号UH151为逻辑低。每当触发驱动信号UD154时，锁存器162的输出被复位。锁存器158的输出生成对应于锁存电流极限状态的暂停信号UP160。在正常运行中，保持信号UH151为逻辑低。
电流极限发生器电路150被耦合以接收暂停信号UP160，并向驱动电路146输出电流极限信号UILIM164。在正常运行期间，可以相应地调整电流极限信号UILIM164。
现在将描述控制器144的运行，其中，在可听噪声窗口内出现接收的反馈请求信号UFBR133。在该运行期间，可听噪声指示电路148的频率跳跃信号UFS155转变为逻辑高。逻辑门156的输出转变为逻辑高并将锁存器158和锁存器162置位。锁存器162的输出生成逻辑高保持信号UH151。逻辑门152被耦合以接收保持信号UH151和反馈请求信号UFBR133。在一个实施例中，逻辑门152为或(OR)门。逻辑门153被耦合以接收逻辑门152的输出和频率跳跃信号UFS155。在一个实施例中，逻辑门153为与门，其输入之一耦合到反相器。逻辑门153的输出耦合到驱动电路146以提供接通(ON)信号。
当逻辑门156的输出为逻辑高时，暂停信号UP160转变为逻辑高，以指示电流极限的状态应保持固定(frozen)达一个或多个切换循环。锁存器160的输出可以由复位信号UR163复位。在一个实施例中，复位信号可以从对应于计数切换循环的计数器电路生成。
电流极限发生器电路150还被耦合以接收暂停信号UP160，并且向驱动电路146输出电流极限UILIM164。如前所述，在可听噪声范围的窗口期间提高电流极限可能促成可听噪声。因此，对于连续的切换循环，电流极限UILIM164可以保持为固定的。在一个实施例中，电流极限可以保持固定达最少一个切换循环和最多四个切换循环。电流极限的状态将保持为暂停。在另一实施例中，电流极限UILIM164可以根据设计而降低或增加。
在另一实施例中，可听噪声指示电路148可以运行以排除特别频率窗口。换言之，可以防止切换驱动信号UD154从任何范围切换，取决于应用。
图2A示出了根据本发明教导的示例性可听噪声指示电路的示意性框图。可听噪声指示电路248包括单触发电路262、单触发电路263、锁存器272、第一频率阈值电路274、第二频率阈值电路276以及逻辑门266、逻辑门269、逻辑门270和反相器265。可听噪声指示电路248被耦合以接收驱动信号UD254，并且输出频率跳跃信号UFS255。
现在描述运行，该运行确定反馈请求信号是否会诱导预期驱动信号UD254在频率排除窗口(诸如例如可听噪声窗口)内切换。可听噪声检测电路248在确定反馈请求信号是否会诱导预期驱动信号UD254在频率排除窗口内切换之前，使第一频率阈值电路274和第二频率电路276复位。驱动信号UD254激活单触发电路262。单触发电路262的输出被耦合以将锁存器272置位。锁存器272存储启用第一频率阈值电路和第二频率阈值电路276的请求。锁存器272的输出端子耦合到逻辑门270。在一个实施例中，逻辑门270为与门。逻辑门270耦合以在第一输入处接收锁存器272的输出，并且在第二输入处接收反相器265的输出。当驱动信号UD254的脉冲转变为逻辑低时，允许锁存器272的存储的请求从逻辑门270传播。逻辑门270的输出耦合到第一频率阈值电路274和第二频率阈值电路276。第一频率阈值电路274被耦合以输出指示何时已经达到第一时间周期(time period，时期，时间段)的第一频率信号UF280。在一个实施例中，第一时间周期可以对应于诸如7kHz的第一频率。第二频率阈值电路276被耦合以输出指示何时已经达到第二时间周期的第二频率信号UF2278。在一个实施例中，第二时间周期可以对应于诸如15kHz的第二频率。第一频率信号UF280和第二频率信号UF2278为逻辑门266的输入。在一个实施例中，逻辑门266为异或(XOR)门。逻辑门266被耦合以响应于第一频率信号UF280和第二频率信号UF2278而生成频率跳跃信号UFS255。频率跳跃信号UFS255在第一频率信号UF280和第二频率信号UF2278之间的时间周期处保持逻辑高。
锁存器272可以通过逻辑门269的复位路径即单触发电路263复位。一旦第一频率信号UF280转变为逻辑低，第二频率信号UF2282转变为逻辑低，并且驱动信号UD254为逻辑低，锁存器272就复位。
在驱动信号UD254的每个逻辑高期间，第一频率阈值电路274和第二频率阈值电路276复位。逻辑门269被耦合以接收第一频率信号UF280和第二频率信号UF2278。在一个实施例中，逻辑门269为或非(NOR)门。当第一频率信号UF280为逻辑低，并且第二频率信号UF2为逻辑低时，逻辑门269的输出为逻辑高。逻辑门269的输出耦合到单触发电路263。单触发电路263的输出耦合到锁存器272的复位端子。
图2B示出了根据本发明教导的第一频率阈值电路274和第二频率阈值电路276的示意性框图。第一频率阈值电路274包括电流源282、开关283、开关292、反相器295、第一电容器CP1284、比较器286和接地基准297。第一频率阈值电路274还包括电压电势VP281、电压基准VREF285和第一频率信号UF280。
在运行中，第一频率阈值电路274和第二频率阈值电路276以同样的方式运行。开关283被耦合以响应于逻辑门270的输出信号而被接通和断开。当开关283断开时，开关292导通，且第一电容器CP1284放电至接地基准297。第一电容器CP1284应在开关283导通之前完全放电。当开关283导通且开关292断开时，具有电压电势VP281的电流源282对第一电容器CP1284充电。第一电容器CP1284的大小和/或电流源282的值可被选择为对应于第一频率的固定时间周期。在一个实施例中，第一电容器CP1284的大小可以大于第二电容器CP2290。当第一电容器CP1284的电压超过电压基准VREF285时，第一频率信号UF 280转变为逻辑低。
第二频率阈值电路276包括电流源288、开关289、开关293、反相器296、第二电容器CP2290、比较器292和接地基准298。第二频率阈值电路276还包括第二电压电势VP2287、电压基准VREF291和第二频率信号UF2278。
开关289被耦合以响应于锁存器272的输出信号273而被接通和断开。当开关289断开并且开关293接通时，第二电容器CP2290放电至接地基准298。第二电容器CP2290应该在开关289导通之前完全放电。当开关289导通且开关293断开时，具有电压电势VP2287的电流源288对第二电容器CP2290充电。第二电容器CP2290的大小和/或电流源288的值可被选择为对应于第二频率的固定时间周期。当第二电容器CP2284的电压超过电压基准VREF291时，第二频率信号UF2278转变为逻辑低。
在另一实施例中，可以使用数字计时器电路来实现第一频率阈值电路274和第二频率阈值电路276。数字计时器电路可以从驱动信号UD254接收开始信号。
图3示出了一示例性时序图，该时序图示出了根据本发明教导的与反馈请求信号、驱动信号、频率跳跃信号、保持信号和漏极电流相关联的信号。
第一时序图示出了反馈请求信号UFBR333，其被例示为一系列的脉冲。第二时序图示出了驱动信号UD354。第三时序图示出了频率跳跃信号UFS355。第四时序图示出了保持信号UH364。第五时序图示出了漏极电流ID355。
在时间t1的正常运行期间，反馈请求信号UFBR333转变为逻辑高。图1的控制器可以确定功率开关的切换是否将在可听噪声窗口内发生。如果条件为真，则频率跳跃信号UFS355和保持信号转变为逻辑高。
在时间t1，频率跳跃信号UFS355没有转变为逻辑高，并且保持信号UH360不为逻辑高。在每个反馈请求期间，启用第一频率阈值电路和第二频率阈值电路的计时器，如第一频率信号UF380和第二频率UF2382所示。保持信号UH364保持为逻辑低。在正常运行期间，驱动信号UD354转变为具有对应漏极电流ID355的逻辑高。
在时间t2，驱动信号UD354转变为逻辑低，并且漏极电流ID355下降到零。
在时间t3，频率跳跃信号UFS355转变为逻辑高。第一频率信号UF380的长度和第二频率信号UF2的长度对应于它们的时间周期。时间周期是频率的倒数。在时间t3，在该时间没有发生反馈请求事件，并且结果没有什么改变。
在时间t4，频率跳跃信号UFS355转变为逻辑低以标志可听频率窗口的结束。在时间t5，反馈请求信号UFBR333转变为逻辑高，且驱动信号UD354转变为对应于漏极电流ID355的逻辑高。在时间t6，驱动信号UD354转变为逻辑低，且漏极电流ID355下降到零。第一频率阈值电路和第二频率阈值电路也被启用。
在时间t7，反馈请求信号UFBR333转变为逻辑高。当在可听噪声窗口内发生的时间期间接收到反馈请求信号时，保持信号UH364转变为逻辑高。换言之，响应于反馈请求信号UFBR333逻辑高状态以及当频率跳跃信号UFS355也是逻辑高时，保持信号UH364转变为逻辑高。直到可听噪声窗口结束，才允许驱动信号UD354转变为逻辑高信号。
在时间t8，当频率跳跃信号UFS355为逻辑低且保持信号UH360为逻辑高时，驱动信号UD354转变为逻辑高。一旦允许驱动信号UD354转变，保持信号UH364就转变为逻辑低。如前所述，电流极限可以保持不止一个切换循环。换言之，对于连续的切换循环，电流极限可以保持相同的值。在一个实施例中，该值可以表示全电流极限的百分之三十。如在时间t8所示，与时间t1和时间t5的漏极电流相比，漏极电流ID355是降低的值。
在时间t9，反馈请求信号UFBR333转变为逻辑高。第一频率阈值电路和第二频率阈值电路的计时器被启用。驱动信号UD354转变为具有对应的漏极电流ID355的逻辑高。在t9之后的一段时间，频率跳跃信号UFS355转变为逻辑高。在时间t10，频率跳跃信号UFS355转变为逻辑低。
图4为示出了根据本发明教导的保持用于控制开关模式功率转换器的电流极限的示例性过程的流程图。过程400在开始框402处开始。过程400进行到框404。在判定框404处，控制器(例如，图1的控制器144)确定是否已经接收到反馈请求信号。如果没有接收到反馈请求信号，则过程400循环回到判定框404。如果已经接收到反馈请求信号，则过程400进行到判定框406。在判定框406处，可听噪声指示电路确定反馈请求是否在频率排除范围内。如果反馈请求不在频率排除范围内，则过程400进行到框420。在框420处，控制器不处于轻负载状况，并且控制器恢复正常运行。过程400循环回到开始。
如果反馈请求在频率排除范围内，则过程400进行到框408。在框408处，在频率排斥范围的剩余时间周期内禁止功率开关的切换。电流极限的当前状态被锁存。
图5示出了根据本发明教导的反激式开关模式功率转换器的一个实施例的示意图，该反激式开关模式功率转换器包括被耦合以从次级控制器接收反馈请求信号的初级控制器。如所描述实施例中所示，功率转换器500还包括输入电容器508、输入返回517、箝位电路510、能量传递元件T1 514、初级绕组512、次级绕组516、功率开关S1 534、输出电容器C1520、输出整流器521、输出返回(output return)519和感测电路530。图5还示出了输入电压VIN506、输出电压VO524、输出电流IO522、输出量UO528和次级驱动信号590。控制器594进一步被示出为包括初级控制器588和次级控制器587，在控制器587和控制器588之间具有通信链路589。如所示的，次级控制器587还包括切换请求电路592，并且耦合到次级驱动信号590。
图5中所示的示例性功率转换器500与图1中所示的功率转换器100具有一些相似之处。控制器594包括初级控制器588，其在一个实施例中可以基本上类似于图1的控制器144，用以生成驱动信号545来控制功率开关S1 534的切换。然而，图5中所示的功率转换器500的输出整流器521被例示为同步整流器电路，并且控制器594还可以包括次级控制器587，以生成次级驱动信号590来控制输出整流器521的同步整流器电路。还应当理解的是，图1中为了说明目的详细示出的某些元件在图5中已经省略了，以便不模糊本发明的教导。类似命名和编号的元件如上所述耦合和运作。
如在图5中描述的实施例中所示的，同步整流器521耦合到次级绕组516和输出电容器C1 520。在所示的实施例中，同步整流器521包括开关(例示为晶体管)和二极管。在一个实施例中，二极管可以是外部连接的肖特基二极管。同步整流器521被耦合以从次级控制器587接收次级驱动信号590。初级控制器588和次级控制器587可以实现为单片集成电路，或可以用分立电气部件或用分立部件和集成部件的组合来实现。初级控制器588、次级控制器587和开关S1 534可以形成集成电路的一部分，该集成电路被制造为混合或单片集成电路。然而，应当理解的是，初级控制器588和次级控制器587二者都不必包括在单个控制器封装中。
初级控制器588被耦合以输出驱动信号UD554来控制功率开关S1 534的切换，并且次级控制器587被耦合以输出次级驱动信号590来控制同步整流器521的切换。初级控制器588和次级控制器587可以经由通信链路589通信。
类似于图1，次级控制器587接收反馈信号UFB531，并且可以确定在给定的切换循环周期期间功率开关S1 534是否应该导通，或确定在切换循环周期期间开关S1 534应该导通的持续时间。次级控制器587可以经由通信链路589向初级控制器588发送命令以控制功率开关S1 534。初级开关S1 534和同步整流器521通常不同时导通。
对本发明的示出实施例的上述描述，包括摘要中所描述的内容，并不旨在是穷尽性的或限制所公开的精确形式。尽管在本文中为了说明目的描述了本发明的具体实施方案和实施例，但在不脱离本发明的更宽泛精神和范围的情况下，各种等同修改是可能的。实际上，应当理解的是，具体示例的电压、电流、频率、功率范围值、时间等都是被提供用于解释目的，并且根据本发明的教导，其他值也可以用于其他的实施方案和实施例中。
根据上述详细描述，可以对本发明的实施例进行上述修改。在所附权利要求中使用的术语不应被解释为将本发明限制于说明书和权利要求书中公开的具体实施方案。相反，范围完全由所附权利要求确定，所述权利要求应根据既定的权利要求解释的原则来解释。因此，本说明书和附图应被认为是说明性的而非限制性的。

Claims (20)

1.一种用于在功率转换器中使用的控制器，包括：
驱动电路，所述驱动电路被耦合以响应于表示通过所述功率转换器的功率开关的电流的电流感测信号、并且响应于表示所述功率转换器的输出的反馈信号而生成驱动信号来控制所述功率开关的切换，以控制从所述功率转换器的输入到所述功率转换器的输出的能量传递；
电流极限发生器，所述电流极限发生器被耦合以响应于耦合到所述功率转换器的输出的负载而生成电流极限信号，其中，所述驱动电路被耦合以还响应于所述电流极限信号而生成所述驱动信号；
可听噪声检测电路，所述可听噪声检测电路被耦合以接收所述驱动信号，以响应于所述驱动信号而生成频率跳跃信号，来指示所述驱动信号的预期频率何时在可听噪声频率窗口内，其中，由所述电流极限发生器生成的所述电流极限信号的状态被耦合以当所述频率跳跃信号指示所述驱动信号的所述预期频率在所述可听噪声频率窗口内时被固定；以及
第一锁存器，所述第一锁存器被耦合以生成保持信号，所述保持信号被耦合以控制所述电流极限发生器保持所述电流极限信号，其中，所述第一锁存器被耦合以响应于由所述可听噪声检测电路生成的所述频率跳跃信号、并且响应于表示所述功率转换器的输出的所述反馈信号而生成所述保持信号。
2.根据权利要求1所述的控制器，还包括：
第二锁存器，所述第二锁存器被耦合以生成暂停信号，所述暂停信号被耦合以控制所述电流极限发生器锁存所述电流极限信号的状态，其中，所述第二锁存器被耦合以响应于由所述可听噪声检测电路生成的所述频率跳跃信号并且响应于表示所述功率转换器的输出的所述反馈信号而生成所述暂停信号；
第一逻辑门，所述第一逻辑门具有被耦合以由所述第一锁存器和所述第二锁存器接收的输出，其中，所述第一逻辑门具有第一输入，所述第一输入被耦合以接收由所述可听噪声检测电路生成的所述频率跳跃信号，其中，所述第一逻辑门具有第二输入，所述第二输入被耦合以响应于表示所述功率转换器的输出的所述反馈信号；
第二逻辑门，所述第二逻辑门具有被耦合以接收所述第一锁存器的输出的第一输入，其中，所述第二逻辑门具有被耦合以响应于表示所述功率转换器的输出的所述反馈信号的第二输入；以及
第三逻辑门，所述第三逻辑门具有被耦合以由所述电流极限发生器接收的输出，其中，所述第二逻辑门具有被耦合以接收所述第二逻辑门的输出的第一输入，其中，所述第三逻辑门具有被耦合以响应于由所述可听噪声检测电路生成的所述频率跳跃信号的第二输入。
3.根据权利要求1所述的控制器，其中，所述可听噪声检测电路包括：
第三锁存器，所述第三锁存器被耦合以响应于所述驱动信号而被置位；
第一频率阈值电路，所述第一频率阈值电路被耦合以响应于所述第三锁存器的输出而输出第一频率信号，来指示是否已经检测到所述驱动信号的脉冲处于在第一阈值频率之上的频率；
第二频率阈值电路，所述第二频率阈值电路被耦合以响应于所述第三锁存器的输出而输出第二频率信号，来指示是否已经检测到所述驱动信号的脉冲处于在第二阈值频率之下的频率；以及
第四逻辑门，所述第四逻辑门被耦合以响应于所述第三锁存器、所述第一频率阈值电路和所述第二频率阈值电路而生成所述频率跳跃信号，以指示所述驱动信号的频率在所述可听噪声频率窗口内，其中，所述可听噪声频率窗口在所述第一阈值频率和所述第二阈值频率之间。
4.根据权利要求3所述的控制器，其中，所述第三锁存器被耦合以响应于所述第一频率阈值电路和所述第二频率阈值电路而复位。
5.根据权利要求中3所述的控制器，其中，所述第一频率阈值电路包括：
第一电流源；
第一电容器；
第一开关，所述第一开关耦合在所述第一电流源和所述第一电容器之间，其中，所述第一开关被耦合以响应于所述第三锁存器的输出而接通和关断；
第二开关，所述第二开关耦合在所述第一电容器的第一端和所述第一电容器的第二端之间；
第一反相器，所述第一反相器耦合在所述第二开关和所述第三锁存器的输出之间，其中，所述第二开关被耦合以响应于所述第一反相器的输出而接通和关断；以及
第一比较器，所述第一比较器耦合到所述第一电容器，以响应于所述第一电容器两端的电压与第一电压基准的第一比较而输出所述第一频率信号。
6.根据权利要求5所述的控制器，其中，所述第二频率阈值电路包括：
第二电流源；
第二电容器；
第三开关，所述第三开关耦合在所述第二电流源和所述第二电容器之间，其中，所述第三开关被耦合以响应于所述第三锁存器的输出而接通和关断；
第四开关，所述第四开关耦合在所述第二电容器的第一端和所述第二电容器的第二端之间；
第二反相器，所述第二反相器耦合在所述第四开关和所述第三锁存器的输出之间，其中，所述第四开关被耦合以响应于所述第二反相器的输出而接通和关断；以及
第二比较器，所述第二比较器耦合到所述第二电容器，以响应于所述第二电容器两端的电压与第二电压基准的第二比较而输出所述第二频率信号。
7.根据权利要求6所述的控制器，其中，所述第一电容器的大小小于所述第二电容器的大小。
8.根据权利要求1所述的控制器，其中，所述频率跳跃信号响应于所述驱动信号之后的时间达到最大可听噪声频率的周期而从逻辑低状态转变为逻辑高状态，并且响应于所述驱动信号之后的所述时间达到最小可听噪声频率的周期而从逻辑高状态转变为逻辑低状态。
9.一种功率转换器，包括：
能量传递元件，所述能量传递元件耦合在所述功率转换器的输入与所述功率转换器的输出之间；
功率开关，所述功率开关耦合到所述能量传递元件和所述功率转换器的输入；
感测电路，所述感测电路被耦合以生成表示所述功率转换器的输出的反馈信号；以及
控制器，所述控制器耦合到所述功率开关，其中，所述控制器包括：
驱动电路，所述驱动电路被耦合以响应于表示通过所述功率转换器的所述功率开关的电流的电流感测信号并且响应于反馈信号而生成驱动信号来控制所述功率开关的切换，以控制从所述功率转换器的输入通过所述能量传递元件到所述功率转换器的输出的能量传递；
电流极限发生器，所述电流极限发生器被耦合以响应于耦合到所述功率转换器的输出的负载而生成电流极限信号，其中，所述驱动电路被耦合以还响应于所述电流极限信号而生成所述驱动信号；
可听噪声检测电路，所述可听噪声检测电路被耦合以接收所述驱动信号，以响应于所述驱动信号而生成频率跳跃信号，来指示所述驱动信号的预期频率何时在可听噪声频率窗口内，其中，
由所述电流极限发生器生成的所述电流极限信号的状态被耦合以当所述频率跳跃信号指示所述驱动信号的频率在所述可听噪声频率窗口内时被固定；以及
第一锁存器，所述第一锁存器被耦合以生成保持信号，所述保持信号被耦合以控制所述电流极限发生器保持所述电流极限信号，其中，所述第一锁存器被耦合以响应于由所述可听噪声检测电路生成的所述频率跳跃信号、并且响应于表示所述功率转换器的输出的所述反馈信号而生成所述保持信号。
10.根据权利要求9所述的功率转换器，其中，所述控制器还包括：
第二锁存器，所述第二锁存器被耦合以生成暂停信号，所述暂停信号被耦合以控制所述电流极限发生器锁存所述电流极限信号的状态，其中，所述第二锁存器被耦合以响应于由所述可听噪声检测电路生成的所述频率跳跃信号、并且响应于表示所述功率转换器的输出的所述反馈信号而生成所述暂停信号；
第一逻辑门，所述第一逻辑门具有被耦合以由所述第一锁存器和所述第二锁存器接收的输出，其中，所述第一逻辑门具有第一输入，所述第一输入被耦合以接收由所述可听噪声检测电路生成的所述频率跳跃信号，其中，所述第一逻辑门具有第二输入，所述第二输入被耦合以响应于表示所述功率转换器的输出的所述反馈信号；
第二逻辑门，所述第二逻辑门具有被耦合以接收所述第一锁存器的输出的第一输入，其中，所述第二逻辑门具有被耦合以响应于表示所述功率转换器的输出的所述反馈信号的第二输入；以及
第三逻辑门，所述第三逻辑门具有被耦合以由所述电流极限发生器接收的输出，其中，所述第二逻辑门具有被耦合以接收所述第二逻辑门的输出的第一输入，其中，所述第三逻辑门具有被耦合以响应于由所述可听噪声检测电路生成的所述频率跳跃信号的第二输入。
11.根据权利要求9所述的功率转换器，其中，所述可听噪声检测电路包括：
第三锁存器，所述第三锁存器被耦合以响应于所述驱动信号而被置位；
第一频率阈值电路，所述第一频率阈值电路被耦合以响应于所述第三锁存器的输出而输出第一频率信号，来指示是否已经检测到所述驱动信号的脉冲处于在第一阈值频率之上的频率；
第二频率阈值电路，所述第二频率阈值电路被耦合以响应于所述第三锁存器的输出而输出第二频率信号，来指示是否已经检测到所述驱动信号的脉冲处于在第二阈值频率之下的频率；以及
第四逻辑门，所述第四逻辑门被耦合以响应于所述第三锁存器、所述第一频率阈值电路和所述第二频率阈值电路生成所述频率跳跃信号，以指示所述驱动信号的频率在所述可听噪声频率窗口内，其中，所述可听噪声频率窗口在所述第一阈值频率和所述第二阈值频率之间。
12.根据权利要求11所述的功率转换器，其中，所述第三锁存器被耦合以响应于所述第一频率阈值电路和所述第二频率阈值电路而复位。
13.根据权利要求11所述的功率转换器，其中，所述第一频率阈值电路包括：
第一电流源；
第一电容器；
第一开关，所述第一开关耦合在所述第一电流源和所述第一电容器之间，其中，所述第一开关被耦合以响应于所述第三锁存器的输出而被接通和关断；
第二开关，所述第二开关耦合在所述第一电容器的第一端和所述第一电容器的第二端之间；
第一反相器，所述第一反相器耦合在所述第二开关和所述第三锁存器的输出之间，其中，所述第二开关被耦合以响应于所述第一反相器的输出而接通和关断；以及
第一比较器，所述第一比较器耦合到所述第一电容器，以响应于所述第一电容器两端的电压与第一电压基准的第一比较而输出所述第一频率信号。
14.根据权利要求13所述的功率转换器，其中所述第二频率阈值电路包括：
第二电流源；
第二电容器；
第三开关，所述第三开关耦合在所述第二电流源和所述第二电容器之间，其中，所述第三开关被耦合以响应于所述第三锁存器的输出而接通和关断；
第四开关，所述第四开关耦合在所述第二电容器的第一端和所述第二电容器的第二端之间；
第二反相器，所述第二反相器耦合在所述第四开关和所述第三锁存器的输出之间，其中，所述第四开关被耦合以响应于所述第二反相器的输出而接通和关断；以及
第二比较器，所述第二比较器耦合到所述第二电容器，以响应于所述第二电容器两端的电压与第二电压基准的第二比较而输出所述第二频率信号。
15.根据权利要求14所述的功率转换器，其中，所述第一电容器的大小小于所述第二电容器的大小。
16.根据权利要求9所述的功率转换器，还包括整流器，所述整流器耦合所述功率转换器的输出以对所述功率转换器的输出整流。
17.根据权利要求16所述的功率转换器，其中，所述整流器包括二极管。
18.根据权利要求16所述的功率转换器，其中，所述整流器是同步整流器电路，所述同步整流器电路包括被耦合以对所述功率转换器的输出整流的开关。
19.根据权利要求18所述的功率转换器，还包括次级控制器，所述次级控制器被耦合以生成次级控制信号，所述次级控制信号被耦合以由所述同步整流器电路接收，以响应于所述反馈信号对所述功率转换器的输出整流。
20.根据权利要求9所述的功率转换器，其中，所述频率跳跃信号响应于所述驱动信号之后的时间达到最大可听噪声频率的周期而从逻辑低状态转变为逻辑高状态，并且响应于所述驱动信号之后的所述时间达到最小可听噪声频率的周期而从逻辑高状态转变为逻辑低状态。
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