CN113991997B - 一种噪声抑制电路和抑制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种噪声抑制电路，包括消磁检测电路、开关控制电路和运放控制电路；所述消磁检测电路与所述开关控制电路耦接，并根据检测到的所述消磁检测信号来控制所述开关控制电路选择导通不同的电流通路；所述开关控制电路与所述运放控制电路耦接，所述开关控制电路通过选择导通不同的电流通路来控制运放控制信号在所述运放控制电路中的传递；所述运放控制电路用于传递所述运放控制信号，并根据所述运放控制信号来控制输出；所述运放控制电路的输出用于控制开关管的开关频率和开通时间。本发明能够在输入电压与输出电压接近时，抑制电感电流过冲，抑制系统电路噪声。

Description

一种噪声抑制电路和抑制方法

技术领域

本发明涉及电子信息领域，尤其涉及一种噪声抑制电路和抑制方法。

背景技术

目前的Boost型PFC电路大多工作在CRM模式，在当输入电压接近输出电压时，现有Boost型PFC电路可能检测不到消磁信号(因为输入电压与输出电压接近，电感退磁无法完成)，电感电流进入CCM状态。在恒定Ton控制中，由于每次Ton时电感充电较多而Toff时电流下降很少，电感电流峰值会很高，在电路系统中形成较大噪声。同时EMI滤波的电容电感中也会形成电流过冲，从而产生明显噪声。

发明内容

本发明针对现有技术中的不足，提供一种噪声抑制电路和抑制方法。

为了解决上述技术问题，本发明通过下述技术方案得以解决：

本发明提供一种噪声抑制电路，包括消磁检测电路、开关控制电路和运放控制电路；所述消磁检测电路与所述开关控制电路耦接，并根据检测到的所述消磁检测信号来控制所述开关控制电路选择导通不同的电流通路；所述开关控制电路与所述运放控制电路耦接，所述开关控制电路通过选择导通不同的电流通路来控制运放控制信号在所述运放控制电路中的传递；所述运放控制电路用于传递所述运放控制信号，并根据所述运放控制信号来控制输出；所述运放控制电路的输出用于控制开关管的开关频率和开通时间。

可选的，所述运放控制电路包括第一运算放大器和第二运算放大器，所述第一运算放大器与所述第二运算放大器之间耦接所述开关控制电路；所述开关控制电路通过控制所述第一运算放大器与所述第二运算放大器之间的电流通路的导通与断开来控制所述运放控制信号的传递，从而控制所述运放控制电路的输出。

可选的，所述开关控制电路包括第一开关和第二开关；所述第一开关耦接于所述第一运算放大器的第一输出端与所述第二运算放大器的第二反相输入端之间，所述第二开关耦接于所述第二运算放大器的第二反相输入端与接地之间。

可选的，所述第二运算放大器的第二反相输入端和所述第一输出端之间耦接软切换时间控制电路，所述软切换时间控制电路包括第一电阻和第二电容；所述第一电阻耦接于所述第二运算放大器的第二反相输入端和所述第一输出端之间；所述第一开关耦接于所述第一电阻和所述第一输出端之间；所述第二电容的一端电性连接所述第二运算放大器的第二反相输入端，另一端接地。

可选的，还包括计数电路，所述计数电路包括RS触发器，所述RS触发器的两个输出端分别耦接所述第一开关与所述第二开关，并通过两个输出端控制所述第一开关与所述第二开关的闭合和断开。

可选的，所述RS触发器的第一输入端接收所述消磁检测信号，所述RS触发器的正相输出端与所述第二开关耦接，所述RS触发器的反相输出端与所述第一开关耦接；所述RS触发器根据所述消磁检测信号控制所述第一开关与所述第二开关的闭合和断开。

可选的，所述计数电路还包括计数器，所述计数器的复位输出端与所述RS触发器的第二输入端耦接；所述计数器接收所述消磁检测信号，并在接收到若干次所述消磁检测信号后，控制复位输出端输出复位信号；所述计数器通过输出复位信号来控制所述RS触发器的输出。

可选的，还包括钳频控制电路，所述钳频控制电路耦接于所述第二运算放大器的第二反相输入端，所述钳频控制电路根据所述运放控制信号控制所述开关管的开关频率。

本发明还提供一种噪声抑制方法，包括以下步骤：

预设最长关断时间，设定电感的一个消磁检测信号为预设值；

获取电感的所述消磁检测信号；

当在所述最长关断时间内，所述消磁检测信号未大于所述预设值，控制降低开关管的开通时间和/或所述开关管的开关频率；

当在所述最长关断时间内，所述消磁检测信号大于所述预设值，控制提高所述开关管的开通时间和/或所述开关管的所述开关频率。

可选的，还包括以下步骤：

当在所述预设时间内，所述消磁检测信号连续若干次大于所述预设值，控制提高所述开关管的开通时间和/或所述开关管的所述开关频率。。

1、本发明能够在输入电压与输出电压接近时，抑制电感电流的CCM状态过冲，抑制系统电路噪声。

2、本发明通过是否检测到消磁检测信号来判断输入电压与输出电压是否接近，并在检测到输入电压与输出电压接近时(即检测不到消磁检测信号)，降低开通时间，降低开关频率，从而减小输出能量，抑制电感电流过冲，抑制系统电路噪声。

3、本发明在退出噪声抑制状态时，需要能够多次检测到消磁检测信号才能判定退出噪声抑制状态，避免出现反复进入和退出噪声抑制系统的情况。并且，本实施例在进入和退出噪声抑制系统时，都加入了软切换时间控制电路，防止引入噪声。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了本发明实施例一和实施例二的噪声抑制电路参考电路图；

图2示出了本发明实施例二的噪声抑制方法步骤参考流程图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

除非另作定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明专利申请说明书以及权利要求书中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。

实施例一：

本发明公开一种噪声抑制电路，是一种Boost型PFC电路的噪声抑制电路，通过在检测到输入电压和输出电压接近时，降低开通时间Ton和降低开关频率来减小输出能量，从而抑制电感电流过冲的情况和系统噪声的产生。

具体的，如附图1所示，本实施例包括起到环路控制作用的第一运算放大器100。第一运算放大器100的第一正相输入端A1接入基准电压Vref，第一运算放大器100的第一反相输入端A2接入反馈电压VFB，第一运算放大器100通过将反馈电压VFB和基准电压Vref进行运算处理后输出运放控制信号Vcomp，即第一运算放大器100的第一输出端P1所输出的运放控制信号Vcomp。

具体的，如附图1所示，本实施例还包括用于控制开通时间Ton的输出的第二运算放大器200。第二运算放大器200的第二正相输入端A3接入斜坡信号Vramp，斜坡信号Vramp为脉冲宽度调制信号的斜坡幅度信号(即PWM斜坡幅度信号)；第二运算放大器200的第二反相输入端A4接入运放控制信号Vcomp；第二运算放大器200的第二输出端P2输出开通时间Ton。

如附图1所示，第二运算放大器200的第二反相输入端A4与第一运算放大器100的第一输出端P1耦接。

其中，如附图1所示，在第二运算放大器200的第二反相输入端A4和第一输出端P1之间耦接软切换时间控制电路300，软切换时间控制电路300包括第一电阻R1和第二电容。第一电阻R1耦接于第二运算放大器200的第二反相输入端A4和第一输出端P1之间。第二电容的一端电性连接第二运算放大器200的第二反相输入端A4，第二电容的另一端接地。

此外，如附图1所示，在第二运算放大器200的第二反相输入端A4和第一输出端P1之间还耦接开关控制电路400。具体的，开关控制电路400耦接于软切换时间控制电路300和第一输出端P1之间，开关控制电路400包括第一开关K1和第二开关K2。第一开关K1耦接于第一电阻R1和第一输出端P1之间，用于控制第一输出端P1输出的运放控制信号Vcomp是否输入第二运算放大器200的第二反相输入端A4。第二开关K2耦接于第一电阻R1和接地之间，闭合状态的第二开关K2使第二运算放大器200的第二反相输入端A4的电位能够通过软切换时间控制电路300对地放电。具体的，当第一开关K1闭合且第二开关K2断开时，第一输出端P1输出的运放控制信号Vcomp传递至第二运算放大器200的第二反相输入端A4，第二运算放大器200的第二输出端P2的输出提高控制开关管的开通时间Ton；当第一开关K1断开且第二开关K2断开时，第一输出端P1输出的运放控制信号Vcomp无法传递至第二运算放大器200的第二反相输入端A4，第二运算放大器200的第二输出端P2的输出降低控制开关管的开通时间Ton。

具体的，如附图1所示，本实施例还包括计数电路。计数电路包括计数器600和RS触发器500。计数器600的脉冲输入端CK接入脉冲宽度调制信号(即PWM信号)，计数器600的复位输入端Rst接入消磁检测信号。计数器600的复位输出端Q0与RS触发器500的第二输入端R(即R输入端)电线连接，RS触发器500的第一输入端S(即S输入端)接收消磁检测信号。RS触发器500的正相输出端Q2与第二开关K2耦接，并控制第二开关K2的闭合和断开；RS触发器500的反相输出端Q1与第一开关K1耦接，并控制第一开关K1的闭合和断开。应当理解的，RS触发器500的反相输出端Q1的输出信号与正相输出端Q2的输出信号相反，故第一开关K1和第二开关K2的状态为：其中一个闭合，另一个断开。

具体的，如附图1所示，本实施例还包括钳频控制电路700，钳频控制电路700耦接于第二运算放大器200的第二反相输入端A4。在第一开关K1闭合时，第一输出端P1输出的运放控制信号Vcomp除了输入进第二运算放大器200的第二反相输入端A4，还用来控制钳频控制电路700的开关频率。

在本实施例中，设定一个消磁检测信号为预设值，并预设最长关断时间，当在最长关断时间内检测到的消磁检测信号未大于该预设值时，判定为消磁信号检测不到；当在最长关断时间内检测到的消磁检测信号大于该预设值时，判定为消磁信号已检测到。

当未检测到消磁检测信号时(即附图1中的DEM＝1，DEM的反相为0)，计数电路获得了未检测到消磁检测信号的信号，即RS触发器500的第一输入端S(即S输入端)输入0，故RS触发器500的反相输出端Q1输出0，RS触发器500的正相输出端Q2输出1，第一开关K1断开，第二开关K2闭合。此时，第一输出端P1与第二运算放大器200的第二反相输入端A4断开，第二运算放大器200的第二反相输入端A4的通过软切换时间控制电路300放电，使得第二运算放大器200的第二反相输入端A4电位逐步降低，第二运算放大器200的第二输出端P2输出的开通时间Ton也逐步变小到最小开通时间。由于钳频控制电路700受第二运算放大器200的第二输出端P2的电位控制，故钳频控制电路700的开关频率也逐步降低。

当检测到消磁检测信号时(即附图1中的DEM＝0，DEM的反相为1)，RS触发器500的第一输入端S(即S输入端)输入1，故RS触发器500的反相输出端Q1输出1，RS触发器500的正相输出端Q2输出0，第一开关K1闭合，第二开关K2断开。第一运算放大器100的第一输出端P1与第二运算放大器200的第二反相输入端A4之间通路，第二运算放大器200的第二反相输入端A4电位与第一输出端P1的电位持平，即VCOMP1＝VCOMP。此时，第二运算放大器200的第二输出端P2输出的开通时间Ton受自身的第二反相输入端A4所输入的信号控制，即受第一输出端P1输出的运放控制信号Vcomp控制，故开通时间Ton提高。钳频控制电路700受第二运算放大器200的第二输出端P2的电位控制，即受第一输出端P1输出的运放控制信号Vcomp控制，故开关频率提高。

从检测不到消磁检测信号转变为再次检测到消磁检测信号后，且为连续若干次检测到消磁检测信号时，计数电路的复位输入端Rst连续若干次输入1，当若干次对复位输入端Rst输入1的次数达到计数器600的设定值时，计数器600的复位输出端Q0输出复位信号(即复位输出端Q0输出低电平)，RS触发器500的第二输入端R(即R输入端)输入0。而此时，RS触发器500的第一输入端S(即S输入端)输入为1，故RS触发器500的正相输出端Q2输出0，RS触发器500的反相输出端Q1输出1，第一开关K1闭合，第二开关K2断开。第一输出端P1与第二运算放大器200的第二反相输入端A4之间的电流通路导通，运放控制信号Vcomp通过软切换时间控制电路300向第二运算放大器200的第二反相输入端A4充电，第二运算放大器200的第二反相输入端A4电位逐步升高至与第一输出端P1持平，即第一输出端P1处的电位为运放控制信号Vcomp，第二反相输入端A4的电位为Vcomp1，Vcomp＝Vcomp1。此时，第二运算放大器200的第二输出端P2输出的信号由最小开通时间逐步恢复到正常情况下的开通时间Ton，同时，钳频控制电路700的开关频率也逐步恢复正常。本实施例中，采用七次连续对复位输入端Rst输入1后，复位输出端Q0输出复位信号。应当理解的，计数器600的设定值并不局限于本实施例的七次，在其他实施例中可根据实际需求而定。

应当理解的，输入信号和输出信号的“1”指代高电平，“0”指代低电平。

本实施例的Boost型PFC电路的噪声抑制电路，能够在输入电压与输出电压接近时(包括在启动时的输出建立过程中)，抑制电感电流的CCM状态过冲，抑制系统电路噪声。

本实施例通过是否检测到消磁检测信号来判断输入电压与输出电压是否接近，并在检测到输入电压与输出电压接近时(即检测不到消磁检测信号)，降低开通时间Ton，降低开关频率，从而减小输出能量，抑制电感电流过冲，抑制系统电路噪声。

本实施例在退出噪声抑制状态时，需要能够多次检测到消磁检测信号才能判定退出噪声抑制状态，避免出现反复进入和退出噪声抑制系统的情况。并且，本实施例在进入和退出噪声抑制系统时，都加入了软切换时间控制电路300，防止引入噪声。

实施例二：

本实施例公开一种噪声抑制方法，为实施例一中的噪声抑制电路的噪声抑制方法，其中，本实施例采用Boost型PFC电路，具体包括以下：

步骤S1：预设一个最长关断时间，并设定电感的一个消磁检测信号为预设值。

步骤S2：在预设的最长关断时间内，获取电感的消磁检测信号。

步骤S3：当在最长关断时间内，消磁检测信号未大于预设值，控制降低开关管的开通时间Ton和/或开关管的开关频率。

具体的，当在最长关断时间内，消磁检测信号未大于预设值时，则认为输入电压与输出电压足够接近，此时电感退磁无法完成，电感电流进入CCM状态。因此，本实施例的RS触发器500的第一输入端S(即S输入端)会检测到低电平，计数器600的复位输入端Rst也检测到低电平，故计数器600的复位输出端Q0不输出复位信号，即复位输出端Q0输出高电平。因此RS触发器500的第二输入端R(即R输入端)会检测到高电平。最终，RS触发器500的正相输出端Q2输出高电平，反相输出端Q1输出低电平，使得第二开关K2闭合，第一开关K1断开。

此时，第一输出端P1与第二运算放大器200的第二反相输入端A4断开，第二运算放大器200的第二反相输入端A4的通过软切换时间控制电路300放电，使得第二运算放大器200的第二反相输入端A4电位逐步降低，第二运算放大器200的第二输出端输出的开通时间Ton也逐步变小到最小开通时间，故钳频控制电路700的开关频率也逐步降低。即本步骤在未检测到消磁检测信号时，即进入了噪声抑制状态。

步骤S4：当在最长关断时间内，消磁检测信号大于预设值，控制提高开关管的开通时间Ton和/或开关管的开关频率。

从未检测到消磁检测信号的状态转变为再次检测到消磁检测信号的状态时，将开通时间Ton快速逐步增加至正常值，开关频率也快速逐步恢复至正常值。在本步骤中，需连续若干次检测到消磁检测信号后，才可恢复开通时间Ton和开关频率至正常值。

当在最长关断时间内，消磁检测信号大于预设值时，且连续若干次检测到消磁检测信号大于预设值时，本实施例为连续检测到七次消磁检测信号时，计数电路的复位输入端Rst连续七次输入高电平，则计数器600的复位输出端Q0输出复位信号(即输出低电平)给RS触发器500，RS触发器500的第二输入端R接收到低电平，而由于RS触发器500的第一输入端S因为接收到消磁检测信号而输入高电平，因此，RS触发器500的反相输出端Q1输出高电平，RS触发器500的正相输出端Q2输出低电平，第一开关K1闭合，第二开关K2断开，第一输出端P1与第二运算放大器200的第二反相输入端A4之间通路，运放控制信号Vcomp通过软切换时间控制电路300向第二运算放大器200的第二反相输入端A4充电，第二运算放大器200的第二反相输入端A4电位逐步升高至与第一输出端P1持平，第二运算放大器200的第二输出端P2输出的信号由最小开通时间逐步恢复到正常情况下的开通时间Ton，钳频控制电路700的开关频率也逐步恢复至正常值。即本步骤在连续七次检测到消磁检测信号时，才退出噪声抑制状态。

综上，本实施例能够通过检测消磁检测信号是否异常来判断输入电压是否与输出电压接近，并在未检测消磁检测信号时，判定为输入电压与输出电压接近，此时通过降低开通时间Ton，降低开关频率，来减小输出能量，抑制电感电流过冲，抑制系统电路噪声。

本实施例在退出噪声抑制状态时，需要能够多次检测到消磁检测信号才能判定退出噪声抑制状态，避免出现反复进入和退出噪声抑制系统的情况。并且，本实施例在进入和退出噪声抑制系统时，都加入了软切换时间控制电路300，防止引入噪声。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

总之，以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所作的均等变化与修饰，皆应属本发明专利的涵盖范围。

Claims (7)

1.一种噪声抑制电路，其特征在于，包括消磁检测电路、开关控制电路和运放控制电路；

所述消磁检测电路与所述开关控制电路耦接，并根据检测到的消磁检测信号来控制所述开关控制电路选择导通不同的电流通路；

所述开关控制电路与所述运放控制电路耦接，所述开关控制电路通过选择导通不同的电流通路来控制运放控制信号在所述运放控制电路中的传递；

所述运放控制电路用于传递所述运放控制信号，并根据所述运放控制信号来控制输出；所述运放控制电路的输出用于控制开关管的开关频率和开通时间；

所述运放控制电路包括第一运算放大器和第二运算放大器，所述第一运算放大器与所述第二运算放大器之间耦接所述开关控制电路；

所述开关控制电路通过控制所述第一运算放大器与所述第二运算放大器之间的电流通路的导通与断开来控制所述运放控制信号的传递，从而控制所述运放控制电路的输出；

所述开关控制电路包括第一开关和第二开关；所述第一开关耦接于所述第一运算放大器的第一输出端与所述第二运算放大器的第二反相输入端之间，所述第二开关耦接于所述第二运算放大器的第二反相输入端与接地之间。

2.根据权利要求1所述的一种噪声抑制电路，其特征在于，所述第二运算放大器的第二反相输入端和所述第一输出端之间耦接软切换时间控制电路，所述软切换时间控制电路包括第一电阻和第二电容；

所述第一电阻耦接于所述第二运算放大器的第二反相输入端和所述第一输出端之间；所述第一开关耦接于所述第一电阻和所述第一输出端之间；

所述第二电容的一端电性连接所述第二运算放大器的第二反相输入端，另一端接地。

3.根据权利要求2所述的一种噪声抑制电路，其特征在于，还包括计数电路，所述计数电路包括RS触发器，所述RS触发器的两个输出端分别耦接所述第一开关与所述第二开关，并通过两个输出端控制所述第一开关与所述第二开关的闭合和断开。

4.根据权利要求3所述的一种噪声抑制电路，其特征在于，所述RS触发器的第一输入端接收所述消磁检测信号，所述RS触发器的正相输出端与所述第二开关耦接，所述RS触发器的反相输出端与所述第一开关耦接；

所述RS触发器根据所述消磁检测信号控制所述第一开关与所述第二开关的闭合和断开。

5.根据权利要求4所述的一种噪声抑制电路，其特征在于，所述计数电路还包括计数器，所述计数器的复位输出端与所述RS触发器的第二输入端耦接；

所述计数器接收所述消磁检测信号，并在接收到若干次所述消磁检测信号后，控制复位输出端输出复位信号；所述计数器通过输出复位信号来控制所述RS触发器的输出。

6.根据权利要求1所述的一种噪声抑制电路，其特征在于，还包括钳频控制电路，所述钳频控制电路耦接于所述第二运算放大器的第二反相输入端，所述钳频控制电路根据所述运放控制信号控制所述开关管的开关频率。

7.一种噪声抑制方法，应用于如权利要求1-6任一所述的噪声抑制电路，其特征在于，包括以下步骤：

预设最长关断时间，设定电感的一个消磁检测信号为预设值；

获取电感的所述消磁检测信号；

当在所述最长关断时间内，所述消磁检测信号未大于所述预设值，控制降低开关管的开通时间和/或所述开关管的开关频率；

当在所述最长关断时间内，所述消磁检测信号大于所述预设值，控制提高所述开关管的开通时间和/或所述开关管的所述开关频率；

当在所述最长关断时间内，所述消磁检测信号连续若干次大于所述预设值，控制提高所述开关管的开通时间和/或所述开关管的所述开关频率。