CN113014073A - 利用分数谷值切换控制器的频率抖动 - Google Patents

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Abstract

一种方法包括确定功率转换器的主开关的漏极节点处的谐振波形的目标谷值数。所述目标谷值数对应于所述主开关的所要断开时间。选择一系列中间谷值数中的第一中间谷值数。所述一系列中间谷值数的平均值对应于所述目标谷值数。在第一调制周期的持续时间内，控制所述主开关的第一平均断开时间，使得所述第一平均断开时间对应于所述第一中间谷值数。在所述第一调制周期期满时，选择所述中间谷值数中的第二中间谷值数。在第二调制周期的持续时间内，控制所述主开关的第二平均断开时间，使得所述第二平均断开时间对应于所述第二中间谷值数。

Description

利用分数谷值切换控制器的频率抖动
相关申请
本申请要求2019年12月18日提交的美国专利申请第16/719,335号的优先权；所述申请特此出于所有目的通过引用的方式整体并入。
背景技术
开关模式电源(SMPS)(“功率转换器”)广泛用于消费、工业和医疗应用中以提供充分调节的功率，同时维持高的功率处理效率、严格的输出电压调节以及降低的传导和辐射电磁干扰(EMI)。
为了满足这些相互矛盾的目标，最先进的功率转换器(反激转换器、正激转换器、升压转换器、降压转换器等)通常利用准谐振控制方法。准谐振控制方法引发谐振波形，所述谐振波形在功率转换器的一个或多个半导体开关的漏极处具有正弦电压振荡。通过良好定时的控制动作，半导体开关在漏极电压为最小的瞬时接通(即，谷值切换)，因此最小化半导体切换损耗和漏极-源极dv/dt斜率，从而导致提高功率处理效率并降低电磁干扰(EMI)。
降低传导EMI的一种方法包括为功率转换器的初级侧开关(即，“主开关”)引入切换频率抖动以跨一个频率范围来分散平均传导EMI，由此针对任何给定的单个频率降低峰值传导EMI能量水平。照惯例，使主开关的切换频率发生抖动，使得切换频率随时间而随机地、伪随机地或根据预定模式(诸如三角形、正弦或指数模式)变化。以此方式，实现所要的频率带宽。为了使切换频率抖动生效，可改变主开关的切换频率，例如，使得切换频率频谱均等地分散在尽可能多的9kHz带宽段中，以在任何给定的单个频率下实现显著的峰值传导EMI能量减少。例如，如果使用三角形波来缓慢地改变主开关的切换频率使得变化为9kHz，则将不会实现平均传导EMI减少。因此，为了实现显著的益处，可按18kHz来改变主开关的切换频率，使得在两个9kHz频带之间调制切换频率频谱。这种方法的一个缺点是功率转换器的功率处理效率可能会在功率转换器的最大功率输出下由于这种宽的、非最佳的切换频率变化而显著地恶化，这迫使功率转换器使用低于期望的切换频率。相反地，如果主开关的切换频率在一组固定的切换频率之间快速地且突然地改变，则可引入处于人耳敏感的频率的可听音调。
发明内容
在一些实施方案中，一种方法包括确定功率转换器的主开关的漏极节点处的谐振波形的目标谷值数。所述目标谷值数对应于所述主开关的所要断开时间。选择一系列中间谷值数中的第一中间谷值数。所述一系列中间谷值数的平均值对应于所述目标谷值数。在第一调制周期的持续时间内，控制所述主开关的第一平均断开时间，使得所述主开关的所述第一平均断开时间对应于所述第一中间谷值数。在所述第一调制周期期满时，选择所述一系列中间谷值数中的第二中间谷值数。所述第二中间谷值数与所述第一中间谷值数之间的差等于分数谷值数偏移。在第二调制周期的持续时间内，控制所述主开关的第二平均断开时间，使得所述主开关的所述第二平均断开时间对应于所述第二中间谷值数。
在一些实施方案中，一种功率转换器控制器包括分数谷值控制器，所述分数谷值控制器被配置成确定功率转换器的主开关的漏极节点处的谐振波形的目标谷值数。所述目标谷值数对应于所述主开关的所要断开时间。所述功率转换器控制器包括谷值抖动模块，所述谷值抖动模块被配置成选择一系列中间谷值数中的第一中间谷值数。所述一系列中间谷值数的平均值对应于所述目标谷值数。在第一调制周期的持续时间内，控制所述主开关，使得所述主开关的第一平均断开时间对应于所述第一中间谷值数。所述谷值抖动模块被配置成在所述第一调制周期期满时选择所述一系列中间谷值数中的第二中间谷值数。所述第二中间谷值数与所述第一中间谷值数之间的差等于分数谷值数偏移。在第二调制周期的持续时间内，控制所述主开关，使得所述主开关的第二平均断开时间对应于所述第二中间谷值数。
附图说明
图1是根据一些实施方案的实现分数谷值切换的功率转换器的简化示意图。
图2是根据一些实施方案的被配置为反激转换器的图1的功率转换器的简化示意图。
图3是根据一些实施方案的与图2所示的功率转换器有关的信号的简化曲线图。
图4是根据一些实施方案的图2所示的功率转换器的初级侧控制器的简化示意图。
图5是根据一些实施方案的图4所示的初级侧控制器的分数谷值控制器的简化示意图。
图6至图7是根据一些实施方案的图5所示的分数谷值控制器的谷值整数调制器的简化示意图。
图8是根据一些实施方案的与图2所示的功率转换器有关的信号的简化曲线图。
图9至图10是根据一些实施方案的类似于图2所示的功率转换器的测试功率转换器的实验结果的屏幕截图。
图11是根据一些实施方案的图2所示的功率转换器的操作的示例过程的一部分。
图12是根据一些实施方案的图2所示的功率转换器的操作的示例过程的一部分。
图13A-C是根据一些实施方案的与图2所示的功率转换器有关的信号的简化曲线图。
图14是论证人耳对特定可听音调的敏感性的等响曲线的简化曲线图。
图15是根据一些实施方案的与图2所示的功率转换器有关的功率处理效率的简化曲线图。
图16示出根据一些实施方案的类似于图2所示的功率转换器的功率转换器的实验结果的屏幕截图。
图17示出类似于图2所示的功率转换器的功率转换器的实验结果的屏幕截图。
图18示出根据一些实施方案的类似于图2所示的功率转换器的功率转换器的实验结果的屏幕截图。
具体实施方式
本文中描述的一些实施方案提供了开关模式电源(“功率转换器”)的分数谷值切换控制器，所述分数谷值切换控制器在功率转换器的准谐振操作模式期间实现分数谷值切换，以通过跨宽的频率范围(例如，跨多个9kHz频带)来分散平均传导EMI而减少通过功率转换器传导的峰值电磁干扰(EMI)。在一些实施方案中，分数谷值切换控制器在功率转换器的初级侧开关(″主开关″)的一系列平均断开时间之间进行调制或“抖动”以跨宽的频率范围来分散平均传导EMI。主开关的每一调制后的平均断开时间对应于在主开关的漏极节点处形成的谐振波形的相应中间谷值数。一系列中间谷值数的平均值等于与主开关的所要断开时间对应的目标谷值数。分数谷值切换控制器有利地定期地在主开关的平均断开时间之间进行调制，使得所述调制生成可听音调，所述可听音调在与较高频率范围内的可听音调相比人耳明显更不敏感的频率范围内。通过调制主开关的平均断开时间而非改变主开关的切换频率，功率转换器的平均传导EMI有利地跨宽的频带分散，而不会显著地降低功率转换器的功率处理效率。由于主开关的调制后的断开时间的平均值有利地对应于主开关的所要断开时间或目标谷值，因此功率转换器由此可操作以满足最佳的操作标准，同时仍针对任何给定的频率而最小化峰值传导EMI。在一些实施方案中，主开关的调制后的平均断开时间的一个或多个平均断开时间有利地对应于非整数(即，分数)谷值数，由此进一步使功率转换器能够满足最佳的操作标准。
在一些实施方案中，分数谷值切换控制器(“分数谷值控制器”)是功率转换器的初级侧控制器的一部分。一般来说，功率转换器通过使用主开关(即，初级侧开关)控制通过变压器的初级绕组的电流，将变压器的初级侧上的输入电压转换为变压器的次级侧上的输出电压。在主开关的断开时间期间，谐振波形在主开关的漏极节点处形成。基于主开关的断开时间，谐振波形包括一个或多个峰值(局部最大值)和一个或多个谷值(局部最小值)。功率转换器的初级侧控制器被配置成控制主开关的断开时间，使得主开关通常仅在主开关的漏极-源极电压处于局部最小值时(即，在谐振波形的谷值时)才进行切换。遗憾的是，在一些情况下，将由功率转换器递送的总功率可对应于非整数谷值数。由于非整数谷值数不对应于谐振波形的局部最小值，因此在非整数谷值数处切换主开关将导致切换损耗，所述切换损耗大于在当漏极-源极电压处于局部最小值(即，对应于整数谷值数)时切换主开关的情况下的切换损耗。分数谷值切换控制器通过分数谷值切换有利地控制主开关的断开时间，使得主开关通常仅在整数谷值处切换，但是使得功率转换器仍能够递送与非整数谷值数相对应的总功率。这种分数谷值切换由分数谷值控制器通过调制主开关的一系列断开时间来实现，调制后的断开时间中的每一者对应于相应的整数谷值数。调制后的断开时间的平均值收敛到对应于非整数(即，分数)谷值的断开时间。因此，有利地，由功率转换器递送精确量的功率，并且切换损耗仍然最小，由此满足最佳的操作标准。
另外，在一些实施方案中，本文公开的分数谷值控制器有利地基于主开关的切换周期频率来启用或禁用分数谷值切换，以防止非所要的可听音调。此外，分数谷值控制器提供了非整数谷值数的分数分辨率，所述分数分辨率大于典型的谷值抖动技术所提供的分数分辨率。在其他实施方案中，对主开关的一系列断开时间进行调制以跨宽的频带来分散平均传导EMI。在此类实施方案中，可有利地选择调制频率，使得可听音调处于与较高频率的可听音调相比人耳较不敏感的频率。
图1是根据一些实施方案的功率转换器100的简化电路示意图。为了简化对功率转换器100的描述，已经从图1中省略了功率转换器100的一些元件，但是所述元件应被理解为存在的。一般来说，功率转换器100包括如图所示耦接的输入电压滤波器块102、整流器块104(在AC输入的情况下)、准谐振转换器电路106、初级侧控制器110(“功率转换器控制器”)的分数谷值控制器108、输出缓冲电路111、补偿器/隔离器(“反馈网络”)112、信号差块114、准谐振转换器电路106的变压器118的辅助绕组116、输入电压缓冲电容器C1′和初级侧开关(″主开关″)M1′。还示出了在信号节点120处的主开关M1′的漏极-源极电压VdsM1’、输入电压V输入′、在信号节点122处的经调节的输入电压V输入、辅助电压V辅助、输出电压V输出、输出电流i负载、反馈信号t接通、误差信号e输出和参考电压V参考。
功率转换器100被配置成接收输入电压V输入′并且基于主开关M1′的接通时间和断开时间将输出电压V输出和输出电流i负载提供给负载RL′。主开关M1′的接通时间和断开时间由初级侧控制器110控制。初级侧控制器110被配置成接收输入电压V输入、辅助电压V辅助和反馈信号(例如，磁化电感充电时间t接通或其他反馈信号)，并且生成主开关控制信号PWMM1’以控制主开关M1′的接通时间和断开时间。在一些实施方案中，准谐振转换器电路106被实现为反激、正激、升压或降压功率转换器。
图2是根据一些实施方案的功率转换器200的简化电路示意图。当准谐振转换器电路106被实现为反激转换器时，功率转换器200是功率转换器100的示例实施方案。为了简化对功率转换器200的描述，已经从图2中省略了功率转换器200的一些元件，但所述元件应被理解为存在的。一般来说，功率转换器200包括如图所示耦接的输入电压滤波器块202、整流器块204(在AC输入的情况下)、初级侧控制器210(“功率转换器控制器”)的分数谷值控制器208、输出缓冲电路211、补偿器/隔离器(“反馈网络”)212、信号差块214、变压器218的辅助绕组216、钳位电路232、位于功率转换器200的输入侧上的变压器218的初级绕组234、位于功率转换器200的输出侧上的变压器218的次级绕组236、同步开关控制器238、输入电压缓冲电容器C1、初级侧开关(″主开关″)M1和同步整流器开关M2。还示出了在信号节点220处的主开关M1的漏极-源极电压VdsM1、输入电压V输入′、在信号节点222处的经调节的输入电压V输入、可选的有源钳位控制信号AC控制、辅助电压V辅助、输出电压V输出、输出电流i负载、反馈信号(例如，磁化电感充电时间t接通或其他反馈信号)、误差信号e输出和参考电压V参考。
功率转换器200被配置成接收输入电压V输入′并且基于主开关M1的接通时间和断开时间将输出电压V输出和输出电流i负载提供给负载RL。主开关M1的接通时间和断开时间由初级侧控制器210控制。初级侧控制器210被配置成接收输入电压V输入、辅助电压V辅助和磁化电感充电时间t接通(或其他反馈信号)，并且生成主开关控制信号PWMM1以控制主开关M1的接通时间和断开时间。
主开关M1耦接到初级绕组234，并且被配置成在功率转换器200的切换周期的第一部分期间(即，当主开关M1接通时)控制通过初级绕组234的电流以使用输入电压V输入对变压器218的磁化电感进行充电。同步整流器开关M2在切换周期的随后部分期间(即，当主开关M1断开时)控制通过次级绕组236的电流以将变压器218放电到输出缓冲电路211和负载RL中。钳位电路232将在主开关M1的漏极节点处(以及在信号节点220处)形成的漏极-源极电压VdsM1限制为小于主开关M1的最大安全操作电压的电压。在一些实施方案中，钳位电路232是自驱动的有源钳位电路(例如，钳位电路232不需要初级侧控制器210提供的控制信号)。在其他实施方案中，钳位电路232是有源钳位电路，所述有源钳位电路由初级侧控制器210使用可选的有源钳位控制信号AC控制来控制。在其他实施方案中，钳位电路232是电阻器-电容器-二极管(RCD)缓冲电路。
反馈网络212生成内部误差信号，所述内部误差信号代表功率转换器200的输出端处的输出电压V输出与参考电压V参考之间的差。在一些实施方案中，反馈网络212通过内部比例积分(PI)或比例积分微分(PID)补偿器来处理所述差。在一些实施方案中，使用隔离器将来自反馈网络212的输出从功率转换器200的输出侧镜像映射到功率转换器200的输入侧。反馈网络212向初级侧控制器210提供反馈信号，所述初级侧控制器基于所述反馈信号来调整主开关控制信号PWMM1。例如，在一些实施方案中，反馈信号对应于用于对变压器218的磁化电感充电的主开关M1的所要接通时间t接通。
初级侧控制器210被配置成接收来自反馈网络212的反馈信号、输入电压V输入和辅助电压V辅助，并且基于这些接收到的信号生成主开关控制信号PWMM1。主开关控制信号PWMM1使主开关M1根据主开关M1的接通时间和断开时间t断开来接通和断开。在功率转换器200的准谐振操作期间，当主开关M1断开时，在主开关M1的漏极节点处形成谐振波形。谐振波形包括一系列电压峰值(局部最大值)和谷值(局部最小值)。初级侧控制器210有利地使用主开关控制信号PWMM1来控制主开关M1，使得当电压VdsM1处于局部最小值(即，处于谐振波形的谷值)时，主开关M1被接通。在主开关M1的一系列切换周期期间，分数谷值控制器208调制主开关M1被接通时的谷值，使得调制后的谷值序列的平均值收敛于非整数谷值数。例如，整数谷值数的整数谷值序列{2，2，2，1}具有为1.75的非整数(即，分数)平均值。
在图3中示出了在主开关M1的漏极节点处的漏极-源极电压VdsM1的简化曲线图300(即，谐振波形)，所述曲线图在第一切换周期306期间具有整数谷值304a-c并且在第二切换周期310期间具有整数谷值308a-b。通过控制主开关M1的断开时间，初级侧控制器210调整递送到负载RL的总功率(i负载，V输出)。例如，与主开关M1在第二谷值308b时切换的第二切换周期310期间相比，通过控制主开关M1的断开时间以在第一切换周期306的第三谷值304c时切换，初级侧控制器210将致使更少的功率递送到负载RL。
遗憾的是，在一些情况下，要递送到负载RL的总功率将对应于非整数谷值数(例如，点312)。如先前所讨论的，当主开关M1的漏极-源极电压VdsM1不处于最小值时切换主开关M1导致的切换损耗大于在仅当漏极-源极电压VdsM1处于最小值(即，对应于整数谷值数)时切换主开关M1的情况下的切换损耗。因此，如果在非整数谷值数(例如，点312)处频繁地切换主开关M1，则功率转换器200的切换损耗将比在任何整数谷值数(例如，304a-c)处切换主开关M1的情况下的切换损耗大。
如本文所公开的分数谷值控制器208有利地通过分数谷值切换来控制主开关M1的断开时间，使得仅在整数谷值数处(即，在一个谷值的中间)切换主开关M1，但是使得功率转换器200仍能够将与非整数谷值数相对应的总功率递送到负载RL。如下文所描述，在一些实施方案中，使用本文公开的分数谷值切换来对功率转换器200进行频率抖动，以跨宽的频带(例如，跨多个9kHz频带)分散功率转换器200的平均传导EMI，由此在任何给定频率下减少峰值传导EMI。另外，如本文所公开的分数谷值切换使得此类非整数谷值数具有比典型情况大的分数范围。例如，在两个相邻的谷值之间抖动或“跳跃”的典型的谷值抖动方法可递送对应于两个相邻谷值之间的平均值的总功率。也就是说，在谷值1(304a)与谷值2(304b)之间跳跃或抖动将收敛于对应于谷值1.5的平均值。然而，此类典型的谷值抖动方法不能递送与整数谷值之间的小数值的更大分辨率相对应(例如，对应于谷值1.25、谷值1.3、谷值1.4、谷值1.45、谷值1.55等等)的总功率。
在图4中示出根据一些实施方案的初级侧控制器210的细节。为了简化对初级侧控制器210的描述，已经从图4中省略了初级侧控制器210的一些元件和信号，但是所述元件和信号应被理解为存在的。一般来说，初级侧控制器210包括如图所示耦接的PWM斜坡发生器(“PWM斜坡发生器”)402、模/数转换器(ADC)模块404、功率优化控制器406、分数谷值控制器408、过零检测器(ZCD)410、其他模块412以及谷值抖动模块413。
在一些实施方案中，谷值抖动模块413可包括查找表、存储器电路、计数器电路、组合电路、有限状态机或其他数字和/或模拟电路中的一者或多者。在一些实施方案中，其他模块412包括初级侧控制器210的其他数字和/或模拟模块，诸如额外控制电路系统、一个或多个处理器(例如，微控制器、微处理器、DSP、ASIC、FPGA)、易失性数据存储装置、非易失性数据存储装置、通信模块或其他部件。在一些实施方案中，其他模块412的一个或多个部件可与初级侧控制器210的所描述部件中的一个或多个和/或与功率转换器200的其他部件进行信号通信。
ADC模块404被配置成基于反馈信号t接通(主开关M1的所要接通时间)来生成数字化的反馈信号t接通(n)。ADC模块404还被配置成基于调节后的输入电压V输入来生成数字化的输入电压V输入(n)。在一些实施方案中，如相关的美国专利申请第16/020,496号(现在作为美国专利第10,439,499 B2号颁布)中所描述的那样，功率优化控制器406生成主开关M1的所要的断开时间t断开 *(n)。ZCD 410针对每一检测到的谷值(例如，整数谷值304a-c)生成谷值检测信号valley检测。在一些实施方案中，ZCD 410使用通过辅助绕组216生成的辅助电压V辅助来检测在主开关M1的漏极节点处的谐振波形的谷值中的每一者。在其他实施方案中，ZCD410使用从主开关M1的漏极节点接收的电压或基于主开关M1的漏极节点处的电压来检测在主开关M1的漏极节点处的谐振波形的谷值中的每一者。分数谷值控制器408被配置成从功率优化控制器406接收谷值检测信号valley检测、测量到的主开关M1的断开时间t断开(n)、切换周期频率信号tsw(n)(代表主开关M1的切换周期的时间值或代表主开关M1的切换频率的频率值)以及主开关M1的所要断开时间t断开 *(n)。
所要断开时间t断开 *(n)是计算出的主开关M1的断开时间，其对应于要递送到负载RL的总功率。如前所述，在一些情况下，主开关M1的所要断开时间t断开 *(n)对应于非整数谷值数。分数谷值控制器408被配置成在一系列调制后的断开时间之间调制主开关M1的断开时间t断开(n)。调制后的断开时间是主开关M1的一个断开时间，所述断开时间与所述一系列调制后的断开时间中的一个或多个其他断开时间相比在时间上有所不同。也就是说，在所述一系列调制后的断开时间中，第一调制后的断开时间可具有持续时间t，第二调制后的断开时间可具有持续时间t+τ，第三调制后的断开时间也可具有持续时间t+τ，第四调制后的断开时间可具有持续时间为t......，依此类推，其中τ为延迟。
调制后的断开时间中的每一者对应于主开关M1的漏极节点处的谐振波形的整数谷值数。然而，主开关M1的调制后的断开时间的平均值收敛到与非整数谷值数相对应的主开关M1的平均断开时间。因此，分数谷值控制器408有利地在主开关M1的漏极-源极电压VdsM1最小化但是递送到负载RL的总功率等于对应于非整数谷值数的总功率的点处切换主开关M1。当使用ZCD 410检测到的谷值数超过由分数谷值控制器408确定的目标谷值数时，分数谷值控制器408通过将重置信号PWM重置传输到PWM斜坡发生器402，致使主开关M1根据主开关M1的调制后的断开时间进行切换。
在一些实施方案中，谷值抖动模块413被配置成将谷值抖动控制信号C抖动(n)提供到分数谷值控制器408来控制主开关M1的一系列平均断开时间的调制，以跨宽的频率范围(例如，跨多个9kHz频带)分散电力转换器200的平均传导EMI而在任何给定频率下减少峰值EMI水平。在一些实施方案中，谷值抖动控制信号C抖动(n)是双向信号。
在图5中示出根据一些实施方案的分数谷值控制器408的简化示意图。为了简化对分数谷值控制器408的描述，已经从图5中省略了分数谷值控制器408的一些元件，但是所述元件应被理解为存在的。一般来说，分数谷值控制器408包括或门502、谷值计数器504、可听噪声滤波器506、第一信号比较块508、第二信号比较块510、谷值整数调制器512和目标谷值发生器514。可听噪声滤波器506通常包括第三信号比较块516。
第一信号比较块508被配置成接收主开关M1的测量到的断开时间t断开(n)和主开关M1的所要断开时间t断开 *(n)，并且生成断开时间调整信号(“递增/递减”)。第一信号比较块508将测量到的断开时间t断开(n)与所要断开时间t断开 *(n)进行比较。如果测量到的断开时间t断开(n)大于所要断开时间t断开 *(n)，则第一信号比较块508生成递减断开时间调整信号，所述信号指示应在与比主开关M1当前进行切换的谷值早的谷值对应的时间点处切换主开关M1。如果测量到的断开时间t断开(n)不大于所要断开时间t断开 *(n)，则第一信号比较块508生成递增断开时间调整信号，所述信号指示主开关M1将在与比主开关M1当前进行切换的谷值晚的谷值对应的时间点处进行切换。
目标谷值发生器514从第一信号比较块508接收断开时间调整信号(“递增/递减”)，并且生成具有整数部分(即，n整数)和小数部分(即，n小数)的目标谷值数valley*(n整数，n小数)。例如，如果目标谷值数是2.65，则整数部分对应于整数值2，并且小数部分对应于小数值0.64。然而，目标谷值数不限于仅对应于非整数谷值数。例如，对于主开关M1的一些所要断开时间t断开 *(n)，目标谷值数可具有等于零的小数部分。
谷值整数调制器512被配置成接收目标谷值数valley*(n整数，n小数)，并且生成一系列调制后的整数谷值数valley*(n)。调制后的整数谷值数是与所述一系列调制后的整数谷值数中的一个或多个其他谷值数相比在数量上有所不同的谷值数。也就是说，在所述一系列调制后的整数谷值数中，第一调制后的整数谷值数可为1，第二调制后的整数谷值数可为2，第三调制后的整数谷值数也可为2，第四调制后的谷值整数数量可为1......，依此类推。有利地，在一些实施方案中，谷值整数调制器512被配置成生成调制后的整数谷值数的非交替序列。整数谷值数的交替序列的示例是{1，2，1，2，1，2，......}。整数谷值数的非交替序列的示例是{1，2，2，2，1，2，2，2，......}。也就是说，分数谷值控制器408被配置成生成一个或多个连续的第一整数谷值数的第一序列，紧随其后的是一个或多个连续的第二整数谷值数的第二序列，其中第一序列的长度不同于第二序列的长度，并且所述一个或多个第一整数谷值数不等于所述一个或多个第二整数谷值数。
调制后的整数谷值数valley*(n)中的每一者对应于主开关M1的调制后的断开时间。因此，所述一系列调制后的整数谷值数valley*(n)收敛于等于或接近于(即，“大约”)目标谷值数的平均谷值数，所述目标谷值数是非整数谷值数。
谷值计数器504从ZCD 410接收valley检测信号，并且使内部计数器递增以生成检测到的谷值计数valley(n)。第二信号比较块510将最近检测到的谷值计数valley(n)与最近调制后的整数谷值数valley*(n)进行比较。在确定最近检测到的谷值计数valley(n)大于最近调制后的整数谷值数valley*(n)时，第二信号比较块510将PWM重置信号传输到或门502和PWM斜坡发生器402。在接收到PWM重置信号时，PWM斜坡发生器402以启用主开关M1的电平传输主开关控制信号PWMM1。因此，即使功率转换器200的输出功率收敛到与非整数谷值数相对应的功率，主开关M1也有利地在与整数谷值数相对应的时间点时进行切换。
或门502在接收到PWM重置信号时将重置信号传输到谷值计数器504。在接收到重置信号时，谷值计数器504将内部谷值计数值重置为初始值(例如，0)。另外，或门502在接收到消隐信号时(例如，在主开关M1未被禁用的时间期间)将重置信号传输到谷值计数器504。
在一些实施方案中，谷值整数调制器512有利地被配置成仅在主开关M1的切换频率高于最小频率阈值时才执行分数谷值切换，使得主开关M1的调制后的断开时间将不生成在可听噪声范围(例如，等于或小于30kHz)内的频率。可听噪声滤波器506从PWM斜坡发生器402接收测量到的切换周期频率信号tsw(n)，并且(例如，从其他模块412的处理器或其他部件，或者从另一个源，诸如功率转换器200的配置部件)接收最小切换周期频率阈值t最小(n)。在确定测量到的切换周期频率信号tsw(n)小于最小切换周期频率阈值t最小(n)时，第三信号比较块516将取消断言的fractionalen信号发送到谷值整数调制器512以禁用分数谷值切换。在确定测量到的切换周期频率信号tsw(n)不小于最小切换周期频率阈值t最小(n)时，第三信号比较块516将断言的fractionalen信号发送到谷值整数调制器512以启用分数谷值切换。因此，在此类实施方案中，如果分数谷值切换将导致非所要的可听音调，则有利地禁用分数谷值切换。
在一些实施方案中，谷值整数调制器512被配置成从谷值抖动模块413接收谷值抖动控制信号C抖动(n)，并且通过谷值整数调制器512来控制在一系列中间谷值数之间的调制。在其他实施方案中，谷值抖动控制信号C抖动(n)通过谷值整数调制器512控制在一系列中间谷值数之间的调制。在一些实施方案中，谷值抖动控制信号C抖动(n)启用和禁用分数谷值切换。
所述中间谷值数中的每一者可为分数谷值数或整数谷值数。所述一系列中间谷值数的平均值可对应于(即，等于，或约(即，接近地)等于)目标谷值数valley*(n整数，n小数)。在一些实施方案中，所述一系列中间谷值数可由谷值整数调制器512基于目标谷值数valley*(n整数，n小数)产生。在其他实施方案中，谷值抖动控制信号C抖动(n)由目标谷值发生器514产生并且用于控制一系列中间谷值数的产生，所述一系列中间谷值数随后由谷值整数调制器512顺序地接收。在其他实施方案中，谷值抖动模块413接收原始目标谷值数valley*(n整数，n小数)并且使用目标谷值数valley*(n整数，n小数)来选择一系列中间谷值数，所述一系列中间谷值数随后被传送到谷值整数调制器512。在一些实施方案中，谷值抖动控制信号C抖动(n)包括与fractionalen信号类似或相同的分数模式信号。在此类实施方案中，分数模式信号可用于在使用谷值整数调制器512的第一调制器的整数谷值切换模式与使用谷值整数调制器512的第二调制器的分数谷值切换模式之间进行调制。在一些实施方案中，谷值抖动控制信号C抖动(n)超控由可听噪声滤波器506生成的fractionalen信号或与所述信号结合来工作。
图6是根据一些实施方案的实现谷值整数调制器512的示例性谷值整数调制器612的简化示意图。谷值整数调制器612适合于由于生成的音调而大于60kHz的切换周期频率tsw(n)，所述音调在一些情况下是切换周期频率tsw(n)的一半。为了简化对谷值整数调制器612的描述，已经从图6中省略了谷值整数调制器612的一些元件，但是所述元件应被理解为存在的。谷值整数调制器612通常包括多路复用器602(即，接收两个或更多个输入信号并且选择性地将所述两个或更多个输入信号中的一个传递到多路复用器的输出端的部件)、第一调制器604、第二调制器606和信号加法器块608。多路复用器602从可听噪声滤波器506接收fractionalen信号。如果fractionalen信号被取消断言，则多路复用器602将来自第一调制器604的输出传递到信号加法器块608。如果fractionalen信号被断言，则多路复用器602将来自第二调制器606的输出传递到信号加法器块608。在一些实施方案中，第一调制器604生成具有滞后的输出，使得对于为0的给定初始输出，如果小数部分valley*(n小数)大于或等于0.75，则多路复用器602的输出inc转变为1。在此类实施方案中，第一调制器604通常生成具有滞后的输出，使得对于为1的给定初始输出，如果小数部分valley*(n小数)小于或等于0.25，则多路复用器602的输出inc转变为0。当分数谷值切换被禁用时，与分数谷值切换被启用时的输出纹波相比，功率转换器200的输出纹波可能增加。
在一些实施方案中，第二调制器606使用与第一调制器604不同的滞后来生成输出。在此类实施方案中，第二调制器606基于目标谷值数valley*(n整数，n小数)的小数部分valley*(n小数)生成在1与0之间调制的输出。也就是说，对于相比之下与第一调制器604的死区相对应的小数值范围，第二调制器606生成在0与1之间调制的值流。
多路复用器602的输出inc通过信号加法器块608与目标谷值数valley*(n整数，n小数)的整数部分valley*(n整数)相加，从而生成调制后的输出谷值数流valley*(n)。
图7是根据一些实施方案的实现谷值整数调制器512的另一个示例性谷值整数调制器712的简化示意图。谷值整数调制器712适合于由于低频率音调而大于250kHz的切换周期频率tsw(n)，所述低频率音调在一些情况下是由第二调制器706实现的第k阶∑-Δ调制器生成的。为了简化对谷值整数调制器712的描述，已经从图7中省略了谷值整数调制器712的一些元件，但是所述元件应被理解为存在的。谷值整数调制器712通常包括多路复用器702、第一调制器704、第二调制器706和信号加法器块708。多路复用器702从可听噪声滤波器506接收fractionalen信号。如果fractionalen信号被取消断言，则多路复用器702使用来自第一调制器704的输出来生成输出inc。信号加法器块708接收多路复用器702的输出inc。如果fractionalen信号被断言，则多路复用器702使用来自第二调制器706的输出来生成输出inc。在一些实施方案中，第一调制器704如参考图6的第一调制器604所描述的那样生成输出。
由第二调制器706实现的第k阶∑-Δ调制器被配置成接收目标谷值数valley*(n整数，n小数)的小数部分valley*(n小数)，并且基于小数部分valley*(n小数)而生成“高”和“低”(即，1和0)的输出流。第二调制器706的∑-Δ调制器生成值的输出流，使得值的输出流中的1的数量随着小数部分valley*(n小数)的值的增加而增加。类似地，第二调制器706的∑-Δ调制器生成值的输出流，使得值的输出流中的0的数量随着小数部分valley*(n小数)的值减小而增加。第二调制器706的∑-Δ调制器的阶数规定了所使用的积分器的数量，即，反馈回路的数量。阶数越高，可实现的分数谷值分辨率越高。与基于滞后的方法相比，第二调制器706的∑-Δ调制器有利地生成输出流作为噪声整形信号，以实现具有预测频率含量的分数谷值切换的更高分辨率。例如，由谷值整数调制器712生成的调制后的整数谷值数valley*(n)的示例性序列可包括收敛于2.25的非整数谷值数的序列，诸如{4，2，1，2......}。
图8示出了根据一些实施方案的与功率转换器200有关的、指示其操作的信号的简化曲线图800。简化图800包括在切换周期Tsw1至Tsw4内的主开关M1的漏极-源极电压VdsM1的曲线图802(即，谐振波形)、目标谷值数valley*(n整数，n小数)的整数部分valley*(n整数)的曲线图804、多路复用器602或702的输出inc的曲线图806，以及所得到的调制后的整数谷值数valley*(n)的曲线图808。在简化曲线图800所示的示例中，在主开关M1的漏极节点处的谐振波形的平均谷值数收敛于为2.5的非整数谷值数。
图9示出了根据一些实施方案的类似于功率转换器200的测试功率转换器的实验结果的屏幕截图902、904。屏幕截图902、904中的每一者示出了一段时间内测试功率转换器的主开关的漏极-源极电压VdsM1测量值。屏幕截图902示出了在第1谷值与第2谷值之间的分数谷值切换，以实现对测试功率转换器的负载的1.5A输出。屏幕截图904示出了在第4谷值与第5谷值之间的分数谷值切换，以实现对测试功率转换器的负载的0.75A输出。
图10示出了根据一些实施方案的类似于功率转换器200的测试功率转换器的实验结果的屏幕截图1002、1004。屏幕截图1002、1004中的每一者示出了测试功率转换器的主开关的漏极-源极电压VdsM1的时域(1002a/1004a)和频域(1002b/1004b)测量值。屏幕截图1002示出了在测试功率转换器的90Vac/5.1Vdc 1.5A操作条件下，当启用分数谷值切换(即，fractionalen＝1)时VdsM1的时域和频域测量值，并且屏幕截图1004示出了当禁用分数谷值切换(即，fractionalen＝0)时VdsM1的时域和频域测量值。如图所示，当启用分数谷值切换时，测试功率转换器的输出电压纹波有利地从340mV降低到260mV。当启用分数谷值切换时，测试功率转换器生成60kHz的频率分量；然而，60kHz的频率分量超出了可听噪声范围。
使用分数谷值切换的频率抖动
使用分数谷值切换减少峰值传导EMI可由功率转换器100的分数谷值控制器108或由功率转换器200的分数谷值控制器208来实现。然而，为了便于描述，本文中在功率转换器200的背景下描述使用分数谷值切换的频率抖动。
在一些实施方案中，分数谷值控制器208在功率转换器200的主开关M1的一系列平均断开时间之间进行调制。所述一系列平均断开时间中的每一平均断开时间对应于在主开关M1的漏极节点处形成的谐振波形的一系列中间谷值数中的相应的中间谷值数。所述一系列中间谷值数的平均值对应于所要的、最佳的、或目标的谷值数(例如，如由目标谷值发生器514生成)。
分数谷值控制器208有利地定期地在主开关M1的平均断开时间之间进行调制，使得所述调制产生可听音调，所述可听音调在与较高频率范围内的可听音调相比人耳明显更不敏感的频率范围(例如，100-200Hz)内。通过调制主开关M1的平均断开时间而非改变主开关M1的切换频率，功率转换器的平均传导EMI有利地跨宽的频带分散，而不会导致功率转换器200的功率处理效率显著地降低。由于主开关的一系列调制后的断开时间的平均值对应于主开关的所要或目标断开时间，因此功率转换器200可操作以满足最佳的操作标准，同时仍最小化功率转换器200的峰值传导EMI。另外，在一些实施方案中，主开关M1的调制后的平均断开时间的一个或多个平均断开时间有利地对应于非整数(即，分数)谷值数，由此进一步使功率转换器200能够满足最佳的操作标准。
图11示出根据一些实施方案的使用分数谷值切换的频率抖动的示例过程1100的一部分。在一些实施方案中，由功率转换器100的分数谷值控制器108或由功率转换器200的分数谷值控制器208来实现过程1100的全部或一部分。仅出于说明性和解释性目的示出了特定步骤、步骤顺序和步骤组合。其他实施方案可实施不同的特定步骤、步骤顺序以及步骤组合，以实现类似的功能或结果。
在步骤1102处，确定(例如，通过目标谷值发生器514)与主开关M1的所要断开时间对应的目标谷值数T(例如，valley*(n整数，n小数))，例如，以满足功率转换器200的操作标准。在步骤1104处，选择(例如，通过谷值抖动模块413)中间谷值数In。中间谷值数In是一系列中间谷值数IN中的一个中间谷值数。一系列中间谷值数IN的平均值对应于(即，等于，或约等于)目标谷值数T。框1105示出一系列中间谷值数IN之间的调制的第一示例性实施方案以跨一个频率范围(例如，跨多个9kHz频带)分散功率转换器200的平均传导EMI。
在框1105的步骤1106处，通过谷值整数调制器512调制主开关M1的断开时间，使得主开关的平均断开时间对应于所选的中间谷值数(即，In)。在一些实施方案中，通过使用谷值整数调制器512的实施方案612/712中的任一者改变主开关M1的断开时间的持续时间来调制主开关M1的断开时间。
在一些实施方案中，谷值整数调制器512从目标谷值发生器514接收中间谷值数In来替代valley*(n整数，n小数)信号。在此类实施方案中，目标谷值发生器514接收谷值抖动控制信号C抖动(n)并且选择所述一系列中间谷值数IN中的每一中间谷值数In，使得一系列中间谷值数IN的平均值对应于(即，等于，或约等于)目标谷值数T。在一些实施方案中，选择每一中间谷值数In可涉及生成中间谷值数In中的一者或多者。在一些实施方案中，选择中间谷值数In中的一者或多者可涉及查找表、计数器电路、存储器电路、组合电路、有限状态机或另一种合适的电路。
在其他实施方案中，谷值整数调制器512从目标谷值发生器514经由valley*(n整数，n小数)信号接收目标谷值数T，并且选择所述一系列中间谷值数IN中的每一中间谷值数In，使得中间谷值数IN的平均值对应于目标谷值数T。
谷值整数调制器512调制主开关M1的断开时间，使得主开关M1的平均断开时间对应于调制周期P调制的持续时间内的中间谷值数In。在一些实施方案中，调制周期P调制的持续时间有利地被选择为对应于与较高频率相比人耳较不敏感的低频率(例如，100-200Hz)。
在步骤1108处，确定调制周期P调制是否已期满。如果在步骤1108处确定调制周期P调制还未期满，则过程1100的流程返回到步骤1106，其中根据中间谷值数In继续调制主开关M1的断开时间。如果在步骤1108处确定调制周期P调制已期满，则过程1100的流程前进到步骤1110。在步骤1110处，选择(例如，通过谷值抖动模块413)一系列中间谷值IN中的下一个中间谷值数In+偏移。下一个中间谷值数In+偏移与前一个中间谷值数In相差分数谷值数偏移(“偏移”)。也就是说，分数谷值数偏移确定了前一个所选的中间谷值数In与下一个中间谷值数In+偏移之间的差值。在一些实施方案中，分数谷值数偏移等于0.5。在其他实施方案中，分数谷值数偏移等于0.25。在又其他实施方案中，分数谷值数偏移等于另一个分数谷值(例如，0.10、0.15、0.20、0.75等)。过程1100的流程随后返回到步骤1106而继续，其中控制或调制主开关M1的下一个断开时间，使得主开关M1的平均断开时间对应于下一个所选中间谷值数In+偏移。在一些实施方案中，对于主开关M1的每一切换周期，调制周期P调制保持相同。在其他实施方案中，调制周期P调制自身可改变。
图12示出根据一些实施方案的利用分数谷值切换控制器的频率抖动的过程1100的框1105的另一个示例性实施方案的一部分。仅出于说明性和解释性目的示出了特定步骤、步骤顺序和步骤组合。其他实施方案可实施不同的特定步骤、步骤顺序以及步骤组合，以实现类似的功能或结果。
图12的步骤1202从图11的步骤1104开始作为图11所示的步骤1106的替代而继续。在步骤1202处，确定所选的中间谷值数是否为整数。如果在步骤1202处确定所选的中间谷值数不是整数，则流程继续到步骤1204。在步骤1204处，启用分数谷值切换(例如，经由fractionalen信号)，并且随后流程继续到步骤1206。在步骤1206处，调制主开关M1的断开时间，使得主开关M1的平均断开时间对应于所选的中间谷值数(例如，In)(即，与图11的步骤1106类似或相同)。在步骤1208处，确定调制周期P调制是否已期满。如果在步骤1208处确定调制周期P调制还未期满，则流程返回到步骤1206，其中主开关M1的断开时间的调制根据中间谷值数In而继续。如果在步骤1208处确定调制周期P调制已期满，则流程前进到步骤1210。在步骤1210处，选择下一个中间谷值数In+偏移(即，与图11的步骤1110类似或相同)。流程随后返回到步骤1202而继续，其中确定下一个所选的中间谷值数是否为整数。如果在步骤1202处确定下一个所选的中间谷值数是整数，则流程继续到步骤1212。在步骤1212处，禁用分数谷值切换(例如，使用fractionalen信号)。在步骤1214处，根据所选的中间谷值数(例如)通过在相同的整数谷值数时使用第一调制器604或第一调制器704来重复地切换主开关M1而控制主开关的断开时间。在步骤1216处，确定调制周期P调制是否已期满。如果在步骤1216处确定调制周期P调制还未期满，则流程返回到步骤1214，其中根据所选的中间谷值数In继续控制主开关M1的断开时间。如果在步骤1216处确定调制周期P调制已期满，则流程前进到步骤1210。
图13A示出了与功率转换器200的操作有关的信号的简化曲线图1302。简化曲线图1302包括：主开关M1的示例性切换频带Fsw1304；平均主开关M1断开时间所对应的准谐振(QR)谷值的指示1305；以及指示是否启用分数谷值切换的信号FVS Enabled 1306。在所示示例中，在禁用分数谷值切换时，切换频带Fsw 1304由于功率转换器200在准谐振谷值1处重复地切换而被约束为单个频带。因此，如果未(例如)使用物理滤波器部件(诸如差分电感、滤波电容器、共模扼流圈、y电容器和/或变压器屏蔽)对功率转换器200实施适当滤波，则功率转换器200的峰值传导EMI水平可能会违反规章要求。
图13B示出了根据一些实施方案的与功率转换器200的操作有关的信号的简化曲线图1322。简化曲线图1322包括：主开关M1的示例性切换频带Fsw 1324、1326；在每一调制周期P调制内平均主开关M1断开时间所对应的准谐振(QR)谷值的指示1327；以及指示在每一调制周期P调制期间是否启用分数谷值切换的信号FVS Enabled 1328。在所示示例中，对于每一调制周期P调制，主开关M1进行切换的准谐振谷值改变为不同的准谐振谷值数1327(即，中间目标谷值)。所示的示例性调制序列包括中间谷值数IN＝{1.5，1，1.5，1...，}；因此，分数谷值数偏移包括+0.5和-0.5。在所示实施方案中，当准谐振谷值数为整数值时，信号FVSEnabled 1328被取消断言。当准谐振谷值数1327为非整数值时，信号FVS Enabled 1328被断言。在此类实施方案中，可根据FVS Enabled信号1328来对fractionalen信号断言和取消断言。如所示，如与图13A中所示的示例相比，跨多个频带来对传导EMI平均化。因此，如与图13A中所示的示例相比，峰值传导EMI减少。
图13C示出了根据一些实施方案的与功率转换器200的操作有关的信号的简化曲线图1330。简化曲线图1330包括：主开关M1的示例性切换频带Fsw 1332、1333、1334；在每一调制周期P调制内平均主开关M1断开时间所对应的准谐振(QR)谷值的指示1335；以及指示是否启用分数谷值切换的信号FVS Enabled 1336。在所示示例中，对于每一调制周期P调制，主开关M1进行切换的准谐振谷值改变为不同的准谐振谷值数1335(即，中间目标谷值)。所示的示例性调制序列包括中间谷值数IN＝{1.75，2，2.25，2，1.75...，}。在所示示例中，相对于图10至图11描述的分数谷值数偏移等于+0.25和-0.25。因此，对于第一调制周期P调制，调制主开关M1的断开时间，使得主开关M1的平均断开时间对应于中间谷值数1.75；对于第二调制周期P调制，控制主开关M1的断开时间，使得主开关M1的断开时间对应于中间谷值数2；对于第三调制周期P调制，调制主开关M1的断开时间，使得主开关M1的平均断开时间对应于中间谷值数2.25；对于第三调制周期P调制，控制主开关M1的断开时间，使得主开关M1的断开时间对应于中间谷值数2，等等。一系列中间谷值数IN的平均值对应于主开关M1的所要断开时间。例如，一系列谷值数IN的平均值对应于目标谷值数valley*(n整数，n小数)。
在所示的实施方案中，当准谐振谷值数为整数值时，信号FVS Enabled 1336被取消断言。当准谐振谷值数1335为非整数值时，信号FVS Enabled 1336被断言。由于在多个区之间对切换频带Fsw 1332、1333、1334进行调制，因此如与图13A-B中所示的示例相比，功率转换器200的峰值传导EMI由此进一步减小。
如先前所公开，在一些实施方案中，调制周期P调制的持续时间有利地被选择为对应于与较高频率相比人耳较不敏感的低频率。在一些实施方案中，调制周期P调制约为2.5ms。在此类实施方案中，调制模式由此每隔5ms重复，对应于约200Hz的调制频率。图14提供了分别对应于阈值水平20方、40方、60方、80方和100方的等响曲线1404、1405、1406、1407、1408、1409的曲线图1400。等响曲线1404-1409是跨一个频谱的声压的测量值，在所述频谱内，收听者在被呈现纯稳定音调时感知到恒定响度。如所示，如与较高频率相比，人耳对200Hz的可听频率较不敏感。
如本文所公开，利用分数谷值切换的频率抖动的额外优点是与常规方法相比功率处理效率不会受到负面影响。图15提供功率处理效率曲线1502、1503和将功率处理效率曲线1502与1503进行比较的百分比差值曲线1504的曲线图1500。功率处理效率曲线1502对应于60W功率转换器(与功率转换器100或功率转换器200类似)在不使用分数谷值切换实现频率抖动的情况下操作。功率处理效率曲线1503对应于60W功率转换器(与功率转换器100或功率转换器200类似)使用分数谷值切换进行频率抖动以减少峰值传导EMI。如由百分比差值曲线1504所示，如本文所公开，使用分数谷值切换实现频率抖动很少会或不会影响功率转换器100/200的功率处理效率。
图16示出了根据一些实施方案的类似于功率转换器200的测试功率转换器的实验结果的屏幕截图1602、1604。屏幕截图1602、1604中的每一者示出了测试功率转换器的主开关(例如，M1)的漏极-源极电压VdsM1的时域(1602a/1604a)和频域(1602b/1604b)测量值。屏幕截图1602示出了在测试功率转换器的230Vac/20Vdc 1A操作条件下，当不启用使用分数谷值切换的频率抖动时VdsM1的时域和频域测量值，并且屏幕截图1604示出了当启用使用分数谷值切换的频率抖动时VdsM1的时域和频域测量值。在所示示例中，在频谱1604b的区1612、1614处，如本文所公开，如与频谱1602b中的最大峰值30.7dB相比，使用分数谷值切换的频率抖动将频谱1604b中的最大峰值减小为24.77dB。
图17示出了类似于功率转换器200的测试功率转换器的实验结果的屏幕截图1702、1704。屏幕截图1702提供了在不启用使用分数谷值切换的频率抖动时在测试功率转换器的230Vac/20Vdc 1A操作条件下的平均EMI扫描的结果。还示出了下文论述的相关范围1703。屏幕截图1704提供了在不启用使用分数谷值切换的频率抖动时在测试功率转换器的230Vac/20Vdc 1A操作条件下的准峰值EMI扫描的结果。
图18示出了根据一些实施方案的在启用使用分数谷值切换的频率抖动时类似于功率转换器200的测试功率转换器的实验结果的屏幕截图1802、1804。屏幕截图1802提供了在启用使用分数谷值切换的频率抖动时在测试功率转换器的230Vac/20Vdc 1A操作条件下的平均EMI扫描的结果。屏幕截图1804示出了在启用使用分数谷值切换的频率抖动时在测试功率转换器的230Vac/20Vdc 1A操作条件下的准峰值EMI扫描的结果。相关范围1803示出了如与相关范围1703相比平均EMI从2dB减小为7dB，其中一个频率范围内的最大减小小于500kHz。如与针对不使用分数谷值切换实现频率抖动的功率转换器设计的输入滤波器相比，低频率下的这种EMI减小有利地允许设计者减小输入滤波器的尺寸，输入滤波器的所需尺寸受到小于500kHz的频谱的强烈影响。
已详细参考了所公开的发明的实施方案，在附图中已示出其一个或多个示例。每一示例已经通过说明本技术的方式提供，而不是对本技术进行限制。实际上，尽管已经关于本发明的特定实施方案详细地描述了本说明书，但应了解，本领域技术人员在理解前述内容之后，可容易地想到对这些实施方案的替代、变型和等同物。例如，作为一个实施方案的一部分而示出或描述的特征可以与另一个实施方案一起使用以产生又一实施方案。因此，意图是本主题涵盖所附权利要求及其等同物的范围内的所有此类修改和变型。在不脱离所附权利要求书中更特定阐述的本发明的范围的情况下，本领域的普通技术人员可以实践本发明的这些和其他修改和变型。此外，本领域的普通技术人员将了解，前述描述仅仅是示例，并且不意图限制本发明。

Claims (22)

1.一种方法，所述方法包括：
确定功率转换器的主开关的漏极节点处的谐振波形的目标谷值数，所述目标谷值数对应于所述主开关的所要断开时间；
选择多个中间谷值数中的第一中间谷值数，所述多个中间谷值数的平均值对应于所述目标谷值数；
在第一调制周期的持续时间内，控制所述主开关的第一平均断开时间，使得所述主开关的所述第一平均断开时间对应于所述第一中间谷值数；
在所述第一调制周期期满时，选择所述多个中间谷值数中的第二中间谷值数，所述第二中间谷值数与所述第一中间谷值数的差等于分数谷值数偏移；以及
在第二调制周期的持续时间内，控制所述主开关的第二平均断开时间，使得所述主开关的所述第二平均断开时间对应于所述第二中间谷值数。
2.如权利要求1所述的方法，其中控制所述主开关的所述第一平均断开时间包括：
在所述第一调制周期的所述持续时间内，在第一多个断开时间之间调制所述主开关的断开时间，所述主开关的所述第一多个断开时间具有对应于所述第一中间谷值数的第一平均值。
3.如权利要求2所述的方法，其中控制所述主开关的所述第二平均断开时间包括：
在所述第二调制周期的所述持续时间内，根据所述第二中间谷值数控制所述主开关的所述断开时间，所述第二中间谷值数为整数。
4.如权利要求2所述的方法，其中：
所述第一多个断开时间中的每一断开时间对应于第一多个整数谷值数中的相应整数谷值数。
5.如权利要求4所述的方法，其中：
所述第一多个整数谷值数包括一个或多个连续的第一整数谷值数的第一序列，紧随其后的是一个或多个连续的第二整数谷值数的第二序列；
所述第一序列的长度不同于所述第二序列的长度；并且
所述一个或多个第一整数谷值数不等于所述一个或多个第二整数谷值数。
6.如权利要求2所述的方法，其中控制所述主开关的所述第二平均断开时间包括：
在所述第二调制周期的所述持续时间内，在第二多个断开时间之间调制所述主开关的断开时间，所述主开关的所述第二多个断开时间具有对应于所述第二中间谷值数的第二平均值。
7.如权利要求6所述的方法，其中：
所述第一多个断开时间中的每一断开时间对应于第一多个整数谷值数中的相应整数谷值数；并且
所述第二多个断开时间中的每一断开时间对应于第二多个整数谷值数中的相应整数谷值数。
8.如权利要求7所述的方法，所述方法还包括：
基于所述第一中间谷值数生成所述第一多个断开时间；以及
基于所述第二中间谷值数生成所述第二多个断开时间。
9.如权利要求1所述的方法，所述方法还包括：
在所述第二调制周期期满时，选择所述多个中间谷值数中的第三中间谷值数，所述第三中间谷值数与所述第二中间谷值数的差等于所述分数谷值数偏移。
10.如权利要求1所述的方法，其中：
所述分数谷值数偏移是非整数数。
11.如权利要求10所述的方法，其中：
所述分数谷值数偏移约为0.5。
12.如权利要求10所述的方法，其中：
所述分数谷值数偏移约为0.25。
13.如权利要求1所述的方法，其中：
所述第一调制周期和所述第二调制周期中的每一者的所述持续时间约为2.5ms。
14.如权利要求1所述的方法，所述方法还包括：
测量所述主开关的断开时间；
确定所述主开关的所述所要断开时间与所述主开关的所述测量的断开时间之间的差；以及
基于所述确定的差来生成所述目标谷值数。
15.如权利要求1所述的方法，所述方法还包括：
测量所述主开关的断开时间；
确定所述主开关的所述测量的断开时间与所述主开关的所述所要断开时间之间的差；
基于所述主开关的所述测量的断开时间与所述主开关的所述所要断开时间之间的所述确定的差产生断开时间调整信号；以及
基于所述断开时间调整信号生成所述目标谷值数。
16.一种功率转换器控制器，所述功率转换器控制器包括：
分数谷值控制器，所述分数谷值控制器被配置成确定功率转换器的主开关的漏极节点处的谐振波形的目标谷值数，所述目标谷值数对应于所述主开关的所要断开时间；以及
谷值抖动模块，所述谷值抖动模块被配置成：
选择多个中间谷值数中的第一中间谷值数，所述多个中间谷值数的平均值对应于所述目标谷值数，在第一调制周期的持续时间内控制所述主开关，使得所述主开关的第一平均断开时间对应于所述第一中间谷值数；以及
在所述第一调制周期期满时，选择所述多个中间谷值数中的第二中间谷值数，所述第二中间谷值数与所述第一中间谷值数的差等于分数谷值数偏移，在第二调制周期的持续时间内控制所述主开关，使得所述主开关的第二平均断开时间对应于所述第二中间谷值数。
17.如权利要求16所述的功率转换器，其中控制所述主开关的所述第一平均断开时间包括：
在所述第一调制周期的所述持续时间内，在第一多个断开时间之间调制所述主开关的断开时间，所述主开关的所述第一多个断开时间具有对应于所述第一中间谷值数的第一平均值。
18.如权利要求17所述的功率转换器，其中控制所述主开关的所述第二平均断开时间包括：
在所述第二调制周期的所述持续时间内，根据所述第二中间谷值数控制所述主开关的所述断开时间，所述第二中间谷值数为整数。
19.如权利要求17所述的功率转换器，其中：
所述第一多个断开时间中的每一断开时间对应于第一多个整数谷值数中的相应整数谷值数。
20.如权利要求19所述的功率转换器，其中：
所述第一多个整数谷值数包括一个或多个连续的第一整数谷值数的第一序列，紧随其后的是一个或多个连续的第二整数谷值数的第二序列；
所述第一序列的长度不同于所述第二序列的长度；并且
所述一个或多个第一整数谷值数不等于所述一个或多个第二整数谷值数。
21.如权利要求17所述的功率转换器，其中控制所述主开关的所述第二平均断开时间包括：
在所述第二调制周期的所述持续时间内，在第二多个断开时间之间调制所述主开关的断开时间，所述主开关的所述第二多个断开时间具有对应于所述第二中间谷值数的第二平均值。
22.如权利要求21所述的功率转换器，其中：
所述第一多个断开时间中的每一断开时间对应于第一多个整数谷值数中的相应整数谷值数；并且
所述第二多个断开时间中的每一断开时间对应于第二多个整数谷值数中的相应整数谷值数。
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