CN110535338B

CN110535338B - 可抖动开关频率的电源供应器以及电源控制器

Info

Publication number: CN110535338B
Application number: CN201810500665.7A
Authority: CN
Inventors: 周保助; 邹明璋
Original assignee: Leadtrend Technology Corp
Current assignee: Leadtrend Technology Corp
Priority date: 2018-05-23
Filing date: 2018-05-23
Publication date: 2020-11-03
Anticipated expiration: 2038-05-23
Also published as: CN110535338A

Abstract

本发明实施例提供一种电源控制器，适用于电源供应器，其包含有电感元件以及功率开关，用以转换输入电压为输出电压。该电源控制器包含有补偿端以及脉冲宽度调制信号产生器。该补偿端，提供补偿信号，其依据检测该输出电压而产生。该脉冲宽度调制信号产生器依据该补偿信号，提供脉冲宽度调制信号至该功率开关。该脉冲宽度调制信号使该功率开关具有至少开启时间以及关闭时间。该脉冲宽度调制信号具有开关频率。该脉冲宽度调制信号产生器提供最大开关频率，且该脉冲宽度调制信号产生器配置成使该开关频率不大于该最大开关频率。当该补偿信号为第一补偿值时，该脉冲宽度调制信号产生器配置成抖动该最大开关频率与该开启时间，使得当该最大开关频率减少时，该开启时间增加。

Description

可抖动开关频率的电源供应器以及电源控制器

技术领域

本发明关于一种电源供应器以及其相关的电源控制器，特别指可以抖动开关式电源供应器的开关频率的电源控制器。

背景技术

电源供应器在消费性电子产品中几乎是不可或缺的。几乎每个电子产品都需要电源供应器来将市电转换为电子产品中的核心电路所需的电压或是电流电源。开关式电源供应器因为体积小、效率高，所以广受使用者的欢迎。

大多数电源供应器被要求不能有电磁干扰(electromagnetic interference，EMI)的问题，也就是电源供应器所产生的电磁波不能大到影响到周边的电器设备。一种防止电磁干扰的方法就是抖动开关式电源供应器的开关频率，也就是使得开关频率在预定的频率抖动范围内缓慢变化。在频谱上，频率抖动可以使得开关式电源供应器所产生的电磁波能量平均地展开在频率抖动范围，而不会落在单一个开关频率上。

为了降低开关损失，增加转换效率，有的开关式电源供应器设计来执行波谷切换(valley switching)，也就是使功率开关大约在功率开关的跨压最低的时候开启。这样的操作模式一般称为准谐振(Quasi-Resonance，QR)模式。但是，在特定负载下，QR模式却可能使得开关式电源供应器的开关频率固定在单一频率，或是仅仅切换于两个频率，因而使开关式电源供应器产生了EMI的问题。

发明内容

本发明实施例提供一种电源供应器，用以将输入电压转换为输出电压，对负载供电。该电源供应器包含有电感元件、功率开关、以及电源控制器。该电感元件以及该功率开关相串联于该输入电压以及输入地之间。该电源控制器依据补偿信号，提供脉冲宽度调制信号至该功率开关，以控制该功率开关。该补偿信号是依据检测该输出电压而产生的。该电源控制器配置成提供最大开关频率，用以限制该脉冲宽度调制信号的开关频率。当该补偿信号为第一补偿值时，该电源控制器抖动该最大开关频率，使其具有第一平均频率以及第一频率变动率。当该补偿信号为第二补偿值时，该电源控制器抖动该最大开关频率，使其具有第二平均频率以及第二频率变动率。该第一补偿值所对应的第一负载大于该第二补偿值所对应的第二负载。该第一平均频率大于该第二平均频率。该第二频率变动率大于该第一频率变动率。

本发明实施例提供一种电源控制器，适用于电源供应器，其包含有电感元件以及功率开关，用以转换输入电压为输出电压。该电源控制器包含有补偿端以及脉冲宽度调制信号产生器。该补偿端提供补偿信号，其依据检测该输出电压而产生。该脉冲宽度调制信号产生器依据该补偿信号，提供脉冲宽度调制信号至该功率开关。该脉冲宽度调制信号产生器配置成提供最大开关频率，用以限制该脉冲宽度调制信号的开关频率。当该补偿信号为第一补偿值时，该电源控制器配置成抖动该最大开关频率，使其具有第一平均频率以及第一频率变动率。当该补偿信号为第二补偿值时，该脉冲宽度调制信号产生器配置成抖动该最大开关频率，使其具有第二平均频率以及第二频率变动率。该第一平均频率大于该第二平均频率。该第二频率变动率大于该第一频率变动率。

附图说明

图1显示开关式电源供应器。

图2举例显示电源控制器。

图3A显示了脉冲宽度调制信号S_DRV/S_PWM、辅助绕组LA的跨压V_AUX、以及一些在关闭时间控制器123内的信号。

图3B举例说明，当补偿信号V_COMP为固定值时，抖频信号V_JTR为三角波，变化于电压V_JTR-MAX与电压V_JRT-MIN之间。

图4举例显示屏蔽时间产生器。

图5显示图4的屏蔽时间产生器所产生的补偿信号V_COMP与最大开关频率f_MAX的关系。

图6举例显示依据本发明所实施的电源控制器。

图7举例显示图6中的屏蔽时间产生器。

图8显示图7的屏蔽时间产生器所产生的补偿信号V_COMP与最大开关频率f_MAX的关系。

图9显示当补偿信号V_COMP-R大约为固定值时，最大开关频率f_MAX、抖频信号V_JTR、电流检测信号V_CS、以及开启时间T_ON彼此的关系。

图10显示另一开启时间控制器。

图11举例显示依据本发明所实施的另一电源控制器。

具体实施例

在本说明书中，有一些相同的符号，其表示具有相同或是类似的结构、功能、原理的元件，且为本领域技术人员可以依据本说明书的教导而推知。考虑到说明书的简洁度，相同的符号的元件将不再重述。

在一个实施例中，电源供应器具有电源控制器，其依据补偿信号，提供脉冲宽度调制信号，来控制功率开关。该补偿信号是依据检测该电源供应器的输出电压而产生。该电源控制器提供有最大开关频率，用以限制该脉冲宽度调制信号的开关频率。该电源控制器抖动该最大开关频率，使其以平均频率为中心，具有频率变动率。在此说明书中，该频率变动率为该最大开关频率的频率抖动范围除以该平均频率。当该电源控制器减少该平均频率时，该频率抖动范围维持不变，所以该频率变动率增加。

在一个实施例中，该脉冲宽度调制信号使该功率开关具有至少开启时间以及关闭时间。当该补偿信号为补偿值时，该电源控制器抖动该最大开关频率与该开启时间，使该最大开关频率减少时该开启时间增加。

图1显示开关式电源供应器10。开关式电源供应器10可以将输入电压V_IN转换为输出电压V_OUT，对负载13供电。开关式电源供应器10有桥式整流器12、变压器TF、以及电源控制器14。变压器TF作为电感元件，具有电感相耦合的的主绕组LP、辅助绕组L_A、以及次级绕组L_S。

桥式整流器12将交流市电V_AC全波整流，产生直流的输入电压V_IN以及输入地。

主绕组L_P、功率开关SW以及电流检测电阻R_CS串联于输入电压V_IN与输入地之间。电源控制器14通过驱动端DRV提供脉冲宽度调制信号S_DRV，来开启或关闭功率开关SW，藉以使变压器TF从输入电压V_IN储能或对输出电压V_OUT释能。输出电压V_OUT为次级绕组LS的跨压的整流结果，对负载13供电。

电源控制器14通过电流检测端CS，接收电流检测信号V_CS，其大约代表流经检测电流电阻R_CS的电流，也可以代表流经主绕组L_P的电感电流I_PRM。

开关式电源供应器10可以采用初级控制(Primary Side Control，PSC)，也就是电源控制器14完全以在初级的信息，来控制位于次级的输出电压V_OUT。但本发明并不限于此。在一个实施例中，开关式电源供应器10也可以采用次级控制(Secondary Side Control，SSC)，举例来说，在次级检测输出电压V_OUT跟目标值之间的差异，通过光耦合器，将检测结果传送给位于初级的电源控制器14。

开关式电源供应器10具有反馈端FB，通过串联的电阻R_A与R_B，来检测辅助绕组L_A的跨压V_AUX。

二极管D_A对跨压V_AUX整流，产生操作电压V_CC，通过操作电源端VCC，提供开关式电源供应器10操作所需要的电能。

图2举例显示电源控制器14a，可以作为图1中的电源控制器14。电源控制器14a可以是封装好的集成电路，至少具有四个接脚，分别作为反馈端FB、驱动端DRV、电流检测端CS、以及补偿端COM。电源控制器14a内有开启时间控制器(ON-time controller)124、关闭时间控制器(OFF-time controller)123、跨导器(transconductor)118、SR触发器(SRflip-flop)110、以及驱动器(driver)112。

驱动器112依据脉冲宽度调制信号S_PWM，提供足够的驱动力，产生脉冲宽度调制信号S_DRV，来控制功率开关SW。简单的说，在逻辑上，脉冲宽度调制信号S_PWM与S_DRV可以视为等同，只是一个作为电源控制器14a外送的信号，另一个作为电源控制器14a内用的信号。在此说明书中，脉冲宽度调制信号S_PWM与S_DRV可以大致相互替代。

开启时间控制器124依据补偿端COM上的补偿信号V_COMP，来决定功率开关SW的开启时间T_ON，其表示功率开关SW被开启的一段时间。当脉冲宽度调制信号S_DRV为逻辑上的1，开启功率开关SW时，电流检测信号V_CS随着时间上升。一旦电流检测信号V_CS超过了电平移位器120相对于补偿信号V_COMP所产生的补偿信号V_COMP-R时，比较器122重置(reset)SR触发器110，使脉冲宽度调制信号S_PWM与S_DRV为逻辑上的0，关闭功率开关SW。因此，开启时间控制器124可以结束开启时间T_ON，并开始关闭时间T_OFF。

关闭时间控制器123依据补偿端COM上的补偿信号V_COMP以及反馈端FB上的信号，来决定功率开关SW的关闭时间T_OFF，其表示功率开关SW被关闭的一段时间。关闭时间控制器123包含有输出电压检测器102、波谷检测器104、抖动信号产生器114、屏蔽时间产生器116、或门106、以及与门108。图3A显示了脉冲宽度调制信号S_DRV/S_PWM、辅助绕组L_A的跨压V_AUX、以及一些在关闭时间控制器123内的信号。

请同时参考图2与图3A。在开启时间T_ON结束后，关闭时间T_OFF开始时，跨压V_AUX从负值突然转变成正值，次级绕组L_S开始释能。

输出电压检测器102检测跨压V_AUX开始震荡的时间点t_CMPT，同时输出脉冲信号S_KNEE，其脉冲宽度代表了次级绕组L_S释能所经历的放电时间T_DIS，如同图3A所示。输出电压检测器102在时间点t_CMPT附近取样反馈端FB上的电压，产生取样电压V_SAMP，其代表了图3A中的转折电压V_KNEE，也可以代表输出电压V_OUT。

跨导器118比较取样电压V_SAMP与预设参考电压V_REF-TAR，据以产生补偿信号V_COMP。当取样电压V_SAMP低于预设参考电压V_REF-TAR时，跨导器118增加补偿信号V_COMP，因而使开启时间T_ON增加，从输入电压V_IN储取更多能量。如此提供了负反馈控制，希望使取样电压V_SAMP维持大约等于预设参考电压V_REF-TAR。跨导器118等同检测了输出电压V_OUT，来产生补偿信号V_COMP。

波谷检测器104监测跨压V_AUX是否进入电压波谷，据以使波谷信号S_VAL带有相对应的脉冲。举例来说，波谷检测器104检测反馈端FB上的电压是否掉低于0V。一旦反馈端FB上的电压掉低于0V，经过一段延迟时间后，使波谷信号S_VAL带有脉冲，如同图3A所示。

依据补偿信号V_COMP，屏蔽时间产生器116产生屏蔽信号S_BLNK，其可定义屏蔽时间T_BLNK，用以使关闭时间T_OFF结束不早于屏蔽时间T_BLNK结束前。在图3A中，屏蔽信号S_BLNK的脉冲从时间点t_STRT开始，到时间点t_RELEASE结束，但本发明不限于此。在另一实施例中，屏蔽信号S_BLNK的脉冲可以在关闭时间T_OFF开始时开始，到时间点t_RELEASE结束。只是在所有的实施例中，屏蔽时间T_BLNK都是介于时间点t_STRT与时间点t_RELEASE之间的时间。在屏蔽时间T_BLNK内，与门108阻挡了波谷信号S_VAL以及脉冲信号S_KNEE，功率开关SW持续关闭。直到屏蔽时间T_BLNK过后，与门108才可以让波谷信号S_VAL以及脉冲信号S_KNEE通过，两者其中之一如果是逻辑上的1时，才能够设置(set)SR触发器110，使脉冲宽度调制信号S_PWM与S_DRV为逻辑上的1，开启功率开关SW，结束关闭时间T_OFF，开始开启时间T_ON。因此，关闭时间T_OFF结束不会早于屏蔽时间T_BLNK结束前。换言之，开关周期T_CYC，其等于开启时间T_ON与关闭时间T_OFF之和，将不小于屏蔽时间T_BLNK。从频率的角度而言，脉冲宽度调制信号S_DRV/S_PWM的开关频率f_SW，会被屏蔽时间产生器116所限制为不大于屏蔽时间T_BLNK的倒数，而屏蔽时间T_BLNK的倒数定义为最大开关频率f_MAX。

如果时间点t_RELEASE落于放电时间T_DIS内，那电源控制器14a可以使开关式电源供应器10操作于连续导通模式(continuous-conduction mode，CCM)；如果时间点t_RELEASE落于放电时间T_DIS之后，那电源控制器14a可以使开关式电源供应器10操作于波谷切换模式，或QR模式。如同图3A所显示的，时间点t_RELEASE落于放电时间T_DIS之后，电源控制器14a大约在跨压V_AUX的第二个波谷出现时，开始下一个开启时间T_ON。

抖频产生器114提供抖频信号V_JTR至屏蔽时间产生器116，用以抖动屏蔽时间T_BLNK，等于抖动最大开关频率f_MAX。图3B举例说明，当补偿信号V_COMP为固定值时，抖频信号V_JTR为三角波，变化于电压V_JTR-MAX与电压V_JRT-MIN之间，具有平均电压V_JTR-AVG。同时，抖频信号V_JTR使最大开关频率f_MAX缓慢地变化于频率f_MAX-H到f_MAX-L之间，具有平均频率f_MAX-AVG；频率抖动范围f_MAX-J定义为频率f_MAX-H与f_MAX-L之间的差；频率变动率RJ定义为频率抖动范围f_MAX-J除以平均频率f_MAX-AVG。举例来说，抖频信号V_JTR的频率为400Hz，平均频率f_MAX-AVG约为65kHz，频率f_MAX-H为66kHz，频率f_MAX-L为64kHz，所以此时的频率抖动范围f_MAX-J为2kHz，频率变动率RJ为2/65。图3A中的屏蔽信号S_BLNK也显示了时间点t_RELEASE可能因为抖频信号V_JTR而有所变化。

图4举例显示屏蔽时间产生器116。屏蔽时间产生器116可以视为三角波产生器，具有可控制电流源142与144、开关152与154、与门146、电容C_SAW、比较器148与150、以及SR触发器140，彼此的连接关系如图4所示。比较器148配置成使位于电容C_SAW上的三角波V_SAW不超过最高电压，在此为抖频信号V_JTR。比较器150配置成使三角波V_SAW不低于最低电压V_BTM。如同图3A的三角波V_SAW所示，三角波V_SAW的最高电压就是抖频信号V_JTR，因此，当抖频信号V_JTR些许地增加，三角波V_SAW就晚一点抵达最低电压V_BTM，屏蔽时间T_BLNK增加一点点，最大开关频率f_MAX变小一点。

图4中，可控制电流源142与144，均受控于补偿信号V_COMP，分别提供对电容C_SAW的充电电流与放电电流。在一个实施例中，可控制电流源142与144可以配置成，使得平均频率f_MAX-AVG与补偿信号V_COMP有如图5中所显示的关系。在图5中，当补偿信号V_COMP为补偿值V_COMP-H时，平均频率f_MAX-AVG为f_MAX-CH，频率抖动范围f_MAX-J为f_MAX-JH0，频率变动率RJ为f_MAX-JH0/f_MAX-CH。类似的，图5也显示了当补偿信号V_COMP为补偿值V_COMP-L时，平均频率f_MAX-AVG为f_MAX-CL，频率抖动范围f_MAX-J为f_MAX-JL0，频率变动率RJ为f_MAX-JL0/f_MAX-CL。

图4的屏蔽时间产生器116所产生的频率变动率RJ大约会是定值，不随补偿信号V_COMP改变而变化。也就是f_MAX-JH0/f_MAX-CH大约等于f_MAX-JL0/f_MAX-C_L。从图3A中的三角波V_SAW波形，以及图4的屏蔽时间产生器116，可以推知以下公式(I)。

I_M(V_COMP)*T_BLNK＝CSAW*2*(V_JTR-V_BTM)…(I)

其中，I_M(V_COMP)大约是可控制电流源142与144两者的平均电流，CSAW为电容C_SAW的电容值。因此，频率抖动范围f_MAX-J大约可以表示为以下公式(II)。

f_MAX-J＝f_MAX-H-f_MAX-L

＝(I_M(V_COMP)/(CSAW*2))*(1/(V_JTR-MIN-V_BTM)-1/(V_JTR-MAX-V_BTM))....(II)

频率变动率RJ大约可以表示为以下公式(III)。

RJ＝f_MAX-J/f_MAX-AVG

＝[1/(V_JTR-MIN-V_BTM)-1/(V_JTR-MAX-V_BTM)]*V_JTR-AVG…(III)

从公式(III)可知，频率变动率RJ仅仅跟V_JTR-MIN、V_JTR-MAX、V_JTR-AVG与V_BTM有关，而这四者在抖频产生器114与屏蔽时间产生器116中都为常数。因此，屏蔽时间产生器116所产生的频率变动率RJ是定值，不会随着补偿信号V_COMP变化而改变。

图6举例显示电源控制器14b，在本发明的一个实施例中，可以取代图1中的电源控制器14。电源控制器14b可以是封装好的集成电路，至少具有四个接脚，分别作为反馈端FB、驱动端DRV、电流检测端CS、以及补偿端COM。电源控制器14b有许多与电源控制器14a相似之处，可以参考先前电源控制器14a的说明，不再重述。与电源控制器14a不同的，电源控制器14b有开启时间控制器224与关闭时间控制器223。

关闭时间控制器223与关闭时间控制器123的差异处，在于屏蔽时间产生器216。图7举例显示屏蔽时间产生器216，其跟图4的屏蔽时间产生器116相似相同之处，请参阅先前图4的相关说明可得知。屏蔽时间产生器216可以视为三角波产生器。比较器148配置成使位于电容C_SAW上的三角波V_SAW不超过最高电压V_TOP。比较器150配置成使三角波V_SAW不低于最低电压V_BTM。在图7中，抖频信号V_JTR控制了可控制电流源242与244，提供次要的充电电流与放电电流；而补偿信号V_COMP控制可控制电流源142与144，提供主要的充电电流与放电电流。换言之，抖频信号V_JTR抖动了对电容C_SAW的充电电流与放电电流。图7中的可控制电流源242与244并不受控于补偿信号V_COMP。在一个实施例中，可控制电流源142与144可以配置成，使得平均频率f_MAX-AVG与补偿信号V_COMP有如图8中所显示的关系。在图8中，当补偿信号V_COMP为补偿值V_COMP-H时，平均频率f_MAX-AVG为f_MAX-CH，频率抖动范围f_MAX-J为f_MAX-JH1，频率变动率RJ为f_MAX-JH1/f_MAX-CH。类似的，图8也显示了当补偿信号V_COMP为补偿值V_COMP-L时，频率变动率RJ为f_MAX-JL1/f_MAX-CL。

图7的屏蔽时间产生器216所产生的频率抖动范围f_MAX-J大约会是个不随着补偿信号V_COMP改变的定值。换言之，频率抖动范围f_MAX-JH1大约会等于频率抖动范围f_MAX-JL1。从图7的屏蔽时间产生器216，可以推知以下公式(IV)。

(I_M(V_COMP)+I_J(V_JTR))*T_BLNK＝CSAW*2*(V_TOP-V_BTM)…(IV)

其中，I_M(V_COMP)表示可控制电流源142与144两者的平均电流，I_J(V_JTR)表示可控制电流源242与244两者的平均电流。频率抖动范围f_MAX-J大约可以表示为以下公式(V)。

f_MAX-J＝f_MAX-H-f_MAX-L

＝(I_J(V_JTR-MAX)-I_J(V_JTR-MIN))/(CSAW*2*(V_ToP-V_BTM))

….(V)

从公式(V)可知，频率抖动范围f_MAX-J仅仅跟V_JTR-MIN、V_JTR-MAX、CSAW、V_TOP与V_BTM有关，而这五者在抖频产生器114与屏蔽时间产生器216中都为常数。因此，屏蔽时间产生器216所产生的频率抖动范围f_MAX-J是定值，不会随着补偿信号V_COMP改变而改变。尽管平均频率f_MAX-CH高于平均频率f_MAX-CL，但频率抖动范围f_MAX-JH1等于频率抖动范围f_MAX-JL1。

屏蔽时间产生器216所产生的频率变动率RJ大约可以以下公式(VI)表示。

RJ＝f_MAX-J/f_MAX-AVG

＝[I_J(V_JTR-MAX)-I_J(V_JTR-MIN)]/(I_M(V_COM)+I_J(V_JTR-AVG))…(VI)

其中，V_JTR-MAX、V_JTR-MIN与V_JTR-AVG都是常数。明显的，如果I_M(V_COM)变小，频率变动率RJ将会增大。在图8中，平均频率f_MAX-CH高于平均频率f_MAX-CL，因此，I_M(V_COMP-H)大于I_M(V_COMP-L)。所以，补偿信号V_COMP为补偿值V_COMP-H时的频率变动率RJ，小于补偿信号V_COMP为补偿值V_COMP-L时的频率变动率RJ。

相较于图2的开启时间控制器124，图6的开启时间控制器224多了加法器218与调整器219。在图6的实施例中，调整器219以抖频信号V_JTR为输入，输出K倍的抖频信号V_JTR，其中K大于0。加法器218将电流检测信号V_CS去除了K倍的抖频信号V_JTR，并将结果送至比较器122的非反向输入端。

图9显示当补偿信号V_COMP-R大约为固定值时，电源控制器14b的最大开关频率f_MAX、抖频信号V_JTR、电流检测信号V_CS、以及开启时间T_ON彼此的关系。如同图9所示，当抖频信号V_JTR变大时，最大开关频率f_MAX减少，电流检测信号V_CS需要爬的更高来抵消较多的K*V_JTR，因此开启时间T_ON增加。换言之，电源控制器14b来抖动最大开关频率f_MAX与开启时间T_ON，使得最大开关频率f_MAX减少时开启时间T_ON增加，或是使得最大开关频率f_MAX增加时开启时间T_ON减少。

图10显示另一开启时间控制器324，可以替代开启时间控制器224。在开启时间控制器324中，加法器318将补偿信号V_COMP-R加上K倍的抖频信号V_JTR，并将结果送至比较器122的反向输入端。理论上，开启时间控制器324等同于开启时间控制器224，操作上应有相同或是类似的结果。

经过实验的证明，当图1的电源控制器14以图6的电源控制器14b取代时，开关式电源供应器10可以随着负载13的变化，操作于CCM或是QR模式。而且，在固定负载下，就算是操作于QR模式，电源控制器14b可以使得开关频率f_SW不固定在单一频率，而是切换于三个或以上频率之间，这样减少或是消除了EMI问题。

在图3B中，抖频信号V_JTR是模拟信号，但本发明并不限于此。举例来说，在本发明的一个实施例中，抖频信号可以是数字计数器的数字计数结果，而此计数结果每隔1/400秒重数一次。

尽管电源控制器14b可以使开关式电源供应器10操作于QR模式，但本发明并不限于此。依据本发明所实施的电源控制器并不必要一定可以提供QR模式操作。图11举例显示电源控制器14c，在本发明的一个实施例中，可以作为图1中的电源控制器14。电源控制器14c并不一定提供QR模式操作。

电源控制器14c的关闭时间控制器323中，相较于电源控制器14b的关闭时间控制器223，至少少了波谷检测器104。在电源控制器14c中，当屏蔽时间T_BLNK一结束，屏蔽时间产生器216就立刻设置SR触发器110，使脉冲宽度调制信号S_PWM与S_DRV为逻辑上的1，开启功率开关SW，结束关闭时间T_OFF，开始开启时间T_ON。因此，对于电源控制器14c而言，开关频率f_SW大致就是最大开关频率f_MAX。

电源控制器14c一样享有1)频率抖动范围f_MAX-J是定值，不会随着补偿信号V_COMP改变而改变；2)补偿信号V_COMP为补偿值V_COMP-H时的频率变动率RJ，小于补偿信号V_COMP为补偿值V_COMP-L时的频率变动率RJ；以及3)当最大开关频率f_MAX减少时开启时间T_ON增加。

本发明并不限于频率抖动范围f_MAX-J一定是定值。在一些其他实施例中，频率抖动范围f_MAX-J可以设计为随着补偿信号V_COMP改变而改变，但是补偿信号V_COMP为比较高补偿值V_COMP-H时的频率变动率RJ，还是小于补偿信号V_COMP为比较低补偿值V_COMP-L时的频率变动率RJ。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明权利要求所做的均等变化与修饰，都应属本发明的涵盖范围。

【符号说明】

10 开关式电源供应器

12 桥式整流器

13 负载

14、14a、14b、14c 电源控制器

102 输出电压检测器

104 波谷检测器

106 或门

108 与门

110 SR触发器

112 驱动器

114 抖动信号产生器

116、216 屏蔽时间产生器

118 跨导器

120 电平移位器

122 比较器

123、223、323 关闭时间控制器

124、224 开启时间控制器

140 SR触发器

142、144、242、244 可控制电流源

146 与门

148、150 比较器

152、154 开关

218 加法器

219 调整器

COM 补偿端

C_SAW 电容

CS 电流检测端

D_A 二极管

DRV 驱动端

f_SW 开关频率

f_MAX 最大开关频率

f_MAX-AVG、f_MAX-CH、f_MAX-CL 平均频率

f_MAX-H、f_MAX-L 频率

f_MAX-J、f_MAX-JH0、f_MAX-JL0、f_MAX-JH1、f_MAX-JL1

频率抖动范围

FB 反馈端

I_PRM 电感电流

L_A 辅助绕组

L_P 主绕组

L_S 次级绕组

R_A、R_B 电阻

R_CS 电流检测电阻

S_BLNK 屏蔽信号

S_DRV、S_PWM 脉冲宽度调制信号

S_KNEE 脉冲信号

S_VAL 波谷信号

SW 功率开关

t_CMPT、t_STRT、t_RELEASE 时间点

T_BLNK 屏蔽时间

T_CYC 开关周期

T_DIS 放电时间

T_OFF 关闭时间

T_ON 开启时间

TF 变压器

V_AC 交流市电

V_AUX 跨压

V_BTM 最低电压

V_CC 操作电压

VCC 电源端

V_COMP、V_COMP-R 补偿信号

V_COMP-L、V_COMP-H 补偿值

V_CS 电流检测信号

V_JTR 抖频信号

V_JTR-AVG 平均电压

V_JRT-MIN、V_JTR-MAX 电压

V_KNEE 转折电压

V_IN 输入电压

V_OUT 输出电压

V_REF-TAR 预设参考电压

V_SAMP 取样电压

V_SAW 三角波

V_TOP 最高电压

Claims

1.一种电源供应器，用以将输入电压转换为输出电压，对负载供电，包含有：

电感元件以及功率开关，相串联于该输入电压以及输入地之间；以及

电源控制器，依据补偿信号，提供脉冲宽度调制信号至该功率开关，以控制该功率开关，该补偿信号是依据检测该输出电压而产生的，该电源控制器配置成提供最大开关频率，用以限制该脉冲宽度调制信号的开关频率；

其中，当该补偿信号为第一补偿值时，该电源控制器抖动该最大开关频率，使其具有第一平均频率以及第一频率变动率，其中该第一频率变动率为该最大开关频率的频率抖动范围除以该第一平均频率；

当该补偿信号为第二补偿值时，该电源控制器抖动该最大开关频率，使其具有第二平均频率以及第二频率变动率，其中该第二频率变动率为该最大开关频率的频率抖动范围除以该第二平均频率；以及

该第一补偿值所对应的第一负载大于该第二补偿值所对应的第二负载，该第一平均频率大于该第二平均频率，且该第二频率变动率大于该第一频率变动率。

2.如权利要求1所述的电源供应器，其中，当该补偿信号分别为该第一补偿值与该第二补偿值时，该最大开关频率分别具有第一频率抖动范围以及第二频率抖动范围，且该第一频率抖动范围与该第二频率抖动范围相同。

3.如权利要求1所述的电源供应器，其中，该脉冲宽度调制信号使该功率开关具有至少开启时间以及关闭时间，当该补偿信号为第三补偿值时，该电源控制器配置成包含有：

抖动信号产生器，提供抖频信号，其抖动该最大开关频率与该开启时间，当该抖频信号使得该最大开关频率减少时，该抖频信号使得该开启时间增加。

4.如权利要求1所述的电源供应器，其中，该电感元件为变压器，具有主绕组、辅助绕组、以及次级绕组，该功率开关与该主绕组串联于该输入电压以及该输入地之间，该电源控制器具有反馈端，电耦接至该辅助绕组。

5.如权利要求4所述的电源供应器，其中，该电源控制器检测该辅助绕组的跨压，而进行波谷切换。

6.一种电源控制器，适用于电源供应器，其包含有电感元件以及功率开关，用以转换输入电压为输出电压，该电源控制器包含有：

补偿端，提供补偿信号，其依据检测该输出电压而产生；以及

脉冲宽度调制信号产生器，依据该补偿信号，提供脉冲宽度调制信号至该功率开关，该脉冲宽度调制信号产生器配置成提供最大开关频率，用以限制该脉冲宽度调制信号的开关频率；

其中，当该补偿信号为第一补偿值时，该电源控制器配置成抖动该最大开关频率，使其具有第一平均频率以及第一频率变动率，其中该第一频率变动率为该最大开关频率的频率抖动范围除以该第一平均频率；

当该补偿信号为第二补偿值时，该脉冲宽度调制信号产生器配置成抖动该最大开关频率，使其具有第二平均频率以及第二频率变动率，其中该第二频率变动率为该最大开关频率的频率抖动范围除以该第二平均频率；

该第一平均频率大于该第二平均频率；以及

该第二频率变动率大于该第一频率变动率。

7.如权利要求6所述的电源控制器，其中，该脉冲宽度调制信号产生器包含有：

开启时间控制器，依据电流检测信号以及该补偿信号，控制该功率开关的开启时间；以及

关闭时间控制器，依据该补偿信号，控制该功率开关的关闭时间，该关闭时间控制器包含有：

屏蔽时间产生器，依据该补偿信号，产生屏蔽信号，其可定义屏蔽时间，用以使该关闭时间结束不早于该屏蔽时间结束前；以及

抖频产生器，提供抖频信号至该屏蔽时间产生器，用以抖动该屏蔽时间；

其中，该最大开关频率为该屏蔽时间的倒数。

8.如权利要求7所述的电源控制器，其中，该屏蔽时间产生器包含有：

第一可控制电流源，依据该补偿信号，提供主要电流，用以对电容充电或是放电；以及

第二可控制电流源，依据该抖频信号，抖动次要电流，其用以对该电容充电或是放电。

9.如权利要求8所述的电源控制器，其中，该第二可控制电流源并不受控于该补偿信号。

10.如权利要求7所述的电源控制器，其中，该抖频信号抖动该开启时间，该抖频信号使得该开启时间与该屏蔽时间一同增加或是一同减少。

11.如权利要求7所述的电源控制器，其中，该电感元件包含有辅助绕组，该电源控制器包含有反馈端，电耦接至该辅助绕组，以及该关闭时间控制器包含有：

波谷检测器，连接至该反馈端，用以检测该辅助绕组的跨压，使该电源供应器进行波谷切换。

12.一种电源控制器，适用于电源供应器，其包含有电感元件以及功率开关，用以转换输入电压为输出电压，该电源控制器包含有：

脉冲宽度调制信号产生器，依据该补偿信号，提供脉冲宽度调制信号至该功率开关，该脉冲宽度调制信号使该功率开关具有至少开启时间以及关闭时间，该脉冲宽度调制信号具有开关频率，该脉冲宽度调制信号产生器提供最大开关频率，且该脉冲宽度调制信号产生器配置成使该开关频率不大于该最大开关频率；

其中，当该补偿信号为第一补偿值时，该脉冲宽度调制信号产生器配置成抖动该最大开关频率与该开启时间，使得当该最大开关频率减少时，该开启时间增加，并且

当该补偿信号为该第一补偿值时，该脉冲宽度调制信号产生器配置成抖动该最大开关频率，使其具有第一平均频率以及第一频率变动率，其中该第一频率变动率为该最大开关频率的频率抖动范围除以该第一平均频率；

该第一平均频率大于该第二平均频率；以及

该第二频率变动率大于该第一频率变动率。

13.如权利要求12所述的电源控制器，其中，该脉冲宽度调制信号产生器包含有：

开启时间控制器，依据电流检测信号以及该补偿信号，控制该开启时间；以及

关闭时间控制器，依据该补偿信号，控制该关闭时间，该关闭时间控制器包含有：

其中，该最大开关频率为该屏蔽时间的倒数。

14.如权利要求12所述的电源控制器，其中，当该补偿信号分别为该第一补偿值与该第二补偿值时，该最大开关频率分别具有第一频率抖动范围以及第二频率抖动范围，且该第一频率抖动范围与该第二频率抖动范围相同。