CN1881766B - 开关装置以及相关的操作方法 - Google Patents

Abstract

公开了一种在重复循环时间(T)内、在基本模式下产生驱动脉冲串的开关装置(30)和相关的操作方法。所述驱动脉冲串具有被分别从各基本时间周期(T1)移位了彼此不同的移位量(Φ0到Φ2)的前沿，由此扩散了基于驱动脉冲的前沿而出现的开关频率。将作为所述基本模式的循环时间(T)的倒数的扩散频率设置为高于可听频率。

Description

开关装置以及相关的操作方法

对相关申请的交叉引用

本申请和2005年4月1日提交的日本专利申请号2005-105843有关，因此引入其内容以作为参考。

技术领域

本发明涉及开关装置和用于接通和关断开关功率元件的相关操作方法，更特别地，本发明涉及一种开关装置和用于执行开关控制的相关操作方法，以便于抑制在开关功率元件的操作过程中出现的开关噪声。

背景技术

这种类型的开关装置包括在例如安装在车辆上的车载功率电子装置中使用的开关装置。当在车辆上安装有这种车载功率电子装置时，在开关装置的操作过程中会出现噪声，并且所述噪声和由车辆上的无线电接收机接收的广播电台的频率重叠。对于和噪声重叠的所选广播电台的频率，汽车音响单元的扬声器输出和噪声混合的可听频率(声音)，从而令用户感到不舒服。

在本领域中已经公知各种技术，其中为了抑制这些噪声，采用谱扩散方案来扩散开关频率的谐波分量的能量，其目的是消除平均噪声的能级。尽管这种技术使得降低由相应的开关频率造成的噪声和相关谐波分量的能量成为可能，但是在相关领域中总是遇到困难，其中当开关频率和相关谐波分量与广播电台的频率重叠时，扬声器以令人不舒服的方式输出噪声。

此外，尽管可以设想将噪声滤波器设置在开关装置的输出侧上以便减小从扬声器输出的噪声，但是为了充分地抑制来自扬声器的噪声，噪声滤波器在结构上变得复杂并且在尺寸上变大。

为了解决这种问题，迄今为止已经作出了各种尝试来提供一种开关装置，该开关装置用来设置开关功率元件的开关频率，以使得开关频率的谐波与所选的广播电台的频带具有给定的关系，正如在日本专利特开No.2002-335672和No.2003-88101中所公开的那样。也就是说，利用这种开关装置，产生一个驱动脉冲串，使得开关频率被设置到不同于所选广播电台的指定频率，以避免扬声器输出噪声。

然而，由于形成该开关装置的组成部件的部件间变化，开关频率容易随着在将开关频率设置为相对于所选广播电台的频带保持给定关系时所遇到的困难而改变。此外，在通常的实践中，AM广播电台具有一个电台，该电台具有在日本是“9kHz”并且在美国是“10kHz”范围的频带(带宽)。因此，将开关频率设置成与这种狭窄频带具有给定关系看起来比较困难。

发明内容

已经针对上述问题完成了本发明，并且本发明的一个目的是提供一种开关装置和用于在这样一种模式下执行开关控制的相关操作方法，即适当地抑制由开关控制造成的噪声所导致的对可听信息传送的干扰的出现。

为了实现上述目的，本发明的一个方面提供一种用于重复地将开关功率元件接通和关断的开关装置，其包括存储一个基本模式的存储器和驱动脉冲发生器，该驱动脉冲发生器被设置成在具有多个基本时间周期的重复循环时间内、根据存储在该存储器中的该基本模式而产生驱动脉冲串。所述驱动脉冲具有前沿和后沿，所述前沿和后沿的至少其中之一被分别从所述各基本时间周期的起点移位不同的移位量。当开关频率和相关谐波(由驱动脉冲的前沿和后沿的至少其中之一造成)与需要对其进行噪声抑制的给定频率不连续地重叠时，该基本模式包括与可听频带偏离一个值的所述重复循环时间的倒数。

利用这种结构，驱动脉冲的前沿和后沿的至少其中之一被从所述基本时间周期移位了不同的移位量。因此，由驱动脉冲的前沿和后沿的至少其中之一的开关频率被扩散在比由相关领域的开关控制造成的开关频率更宽的频率范围中，在后者当中开关频率以固定的时间间隔发生。这导致了由对开关功率元件的开关控制导致的平均噪声级的显著降低。

然而，即使当平均噪声级被降低时，被扩散的开关频率和相关谐波仍可能与给定的频率重叠。在这种情况中，将噪声混合到具有在给定频率处出现的可听信息的信号(可听信号)。利用上述的结构，将所述重复循环时间的倒数设置为与可听频带偏离一个值，其中所述开关频率和相关谐波容易与给定的频率重叠。因此，即使经扩散的开关频率和相关谐波与给定频率重叠，由经扩散的开关频率和相关谐波造成的从末级上的扬声器输出的噪声不与所述可听频带冲突。这允许适当抑制噪声，以防止干扰通信中的可听信息。

根据其中驱动脉冲的前沿和后沿的至少其中之一分别从所述基本时间周期移位彼此不同的移位量的基本模式下，所述驱动脉冲发生器可以在所述重复循环时间内重复地产生驱动脉冲串。该基本模式还可以包括扩散频率，其表示对应于该基本模式的重复循环时间的倒数，将其设置成高于可听频率。

利用这种结构，基于该基本模式，驱动脉冲的前沿和后沿的至少其中之一从所述基本时间周期移位不同的移位量。因此，由驱动脉冲的前沿和后沿的至少其中之一造成的开关频率被扩散在比在相关领域中导致的开关频率更宽的频率范围中，在后者当中开关频率以固定时间间隔出现。这导致由对开关功率元件的开关控制导致的平均噪声级的显著降低。

利用上述的结构，还将作为对应于所述基本模式的重复循环时间的倒数的扩散频率设置为高于可听频率。因此，如果由驱动脉冲的前沿和后沿的至少其中之一造成的开关频率与给定的频率重叠，那么可以可靠地将该重复循环时间的倒数保持偏离可听频带。

可以确定所述基本模式，以使得对应于驱动脉冲的前沿和后沿的至少其中之一的所有移位量彼此不同。

利用上述的结构，由驱动脉冲的前沿和后沿的至少其中之一造成的开关频率可以以其它适当的方式被扩散。

所述存储器可以存储信息，包括移位量和移位量序列以及偏移值。所述基本模式可以分别包括对应于所述基本时间周期的移位量和被加到所述移位量上的偏移值，它们被设置用于所述驱动脉冲。

利用上述结构，所述基本模式分别包括以预定序列适当地相关的基本移位量和偏移值。这允许存储器以预定序列只存储基本移位量和偏移值。因此，该基本模式的移位量的数量可以相对于所述基本移位量而增加。

该基本模式可以包括移位量，所述移位量被确定为具有这样的值，以便消除由驱动脉冲的前沿和后沿的至少其中之一造成的谐波，其在需要进行噪声抑制的频带中彼此不重叠。

利用这种结构，可以在不与需要对其进行噪声抑制的给定频带重叠的模式下设置开关频率的谐波。因此，即使特定谐波与给定频率重叠，只有一个特定谐波看起来与该给定频率重叠，该特定谐波的噪声级得到降低。另外，利用在这种模式下设置的所述基本模式，可以避免使得由开关频率造成的所有谐波与给定的频率重叠。因此，即使开关频率的谐波和给定频率重叠，也可以可靠地终止该重叠状态。

另外，所述频带可以是该给定频率或者包括该给定频率的频带。

在由前沿造成的开关频率和由后沿造成的开关频率彼此不重叠的情况下，根据所需的占空(duty)，驱动脉冲发生器可以在相对于基本时间周期改变后沿的模式下执行可变的占空控制。

利用上述的结构，如果根据所需的占空、相对于基本时间周期可变地控制驱动脉冲串的后沿，那么由驱动脉冲的后沿造成的开关频率可能彼此重叠，并且这些开关频率可能和根据所述基本模式确定的、由前沿造成的开关频率重叠。如果发生这种重叠状态，那么在重叠频率和这种重叠频率的整数倍的频率处的噪声能级将增加。利用上述的结构，在由驱动脉冲的前沿造成的开关频率和由驱动脉冲的后沿造成的开关频率彼此不重叠的情况下下，相对于基本时间周期可变地控制驱动脉冲后沿。这避免了由在固定时间间隔下出现的前沿和后沿之间的重叠状态造成的噪声能级的增加。

在驱动脉冲串具有和所需占空一致的平均占空的情况下，驱动脉冲发生器可以执行可变的占空控制。

在每个基本时间周期的占空比被可变地控制的情况下，根据所需占空值，由前沿造成的开关频率和由后沿造成的开关频率可能彼此重叠。利用上述的结构，使得基本时间周期的一些占空比彼此不同，从而防止驱动脉冲串具有导致开关频率彼此重叠的占空。另外，利用被确定具有和所需占空一致的平均占空的驱动脉冲串，该驱动脉冲串具有提供和所需占空一致的占空的能力，同时适当地避免开关频率彼此重叠。

在由驱动脉冲的前沿和后沿的至少其中之一造成的开关频率的多个谐波在需要对其进行噪声抑制的频带中彼此不重叠的情况下，驱动脉冲发生器可以执行可变的占空控制。

利用上述的这种结构，以阻止开关频率的多个谐波彼此重叠的方式执行可变占空控制。这避免了出现在谐波彼此重叠的频率下的噪声能级的增加。

另外，所述频带可以是给定的频率或者包括该给定频率的频带。

所述给定的频率可以包括无线电广播的频带中的频率，并且“与给定的频率重叠”指的是这样的状态，其中相对于该给定频率的频率差位于对应于无线电广播的一个广播电台的带宽中。

无线电广播具有各广播电台，其中每一个广播电台具有给定的频带(带宽)。利用上述的结构，使用对应于一个广播电台的带宽来定义重叠状态。因此，可以将驱动脉冲串设置成适当地解决在各个广播电台的频率和其后是相关谐波的开关频率之间的重叠状态的模式。

需要对其进行噪声抑制的频带包括无线电广播的频带，并且“谐波彼此重叠”这一表述指的是这样一种状态，其中各谐波之间的频率差位于对应于无线电广播的一个广播电台的带宽中。

无线电广播包括分别具有给定频带(带宽)的各广播电台。利用上述的结构，通过利用对应于一个广播电台的带宽而定义的重叠状态，可以适当地抑制多个谐波以防止其在各个广播电台的频带中彼此重叠。

将任意一个移位量和另一个移位量之间的差设置为大于“Tr×1/4”的值，其中“Tr”表示由电涌导致的振铃的循环周期，该电涌是由于对开关功率元件的接通和关断操作的至少其中之一而造成的。

在开关控制过程中，开关功率元件可能会出现由接通和关断操作导致的电涌噪声。当在通信中使用近似等于由电涌噪声造成的振铃的频率的频带来传输可听信息时，可听信息的传送可能受到其后是振铃的电涌的干扰。特别地，电涌具有高于振铃的能级，从而导致对可听信息的传送的显著干扰。

例用上述结构，将相对于所述任意移位量的其它移位量之间的差设置为大于“Tr×1/4”的值，从而避免电涌以固定时间间隔发生。这产生了导致电涌的能级被适当扩散的能力。

本发明的另一方面提供了一种操作开关功率元件的方法，包括准备该开关功率元件，以及在具有多个基本时间周期的重复循环时间内向该开关功率元件施加基本模式下的驱动脉冲串。所述驱动脉冲具有前沿和后沿，所述前沿和后沿的至少其中之一被从各基本时间周期的起点分别移位不同的移位量，并且当开关频率和相关谐波(由驱动脉冲的前沿和后沿的至少其中之一造成)与需要对其进行噪声抑制的给定频率不连续地重叠时，该基本模式包括与可听频带偏离一个值的所述重复循环时间的倒数。

利用这种操作方法，驱动脉冲的前沿和后沿的至少其中之一被从各基本时间周期移位不同的移位量。因此，由所述驱动脉冲的前沿和后沿的至少其中之一造成的开关频率被扩散在比由现有技术的开关控制造成的开关频率更宽的频率范围中，其中在现有技术的开关控制中，开关频率以固定时间间隔出现。这导致由对开关功率元件的开关控制导致的平均噪声级的显著降低。

此外，将所述重复循环时间的倒数设置为远离可听频带的值，其中开关频率和相关谐波易于和给定的频率重叠。因此，即使经扩散的开关频率和相关谐波和给定频率重叠，由经扩散的开关频率和相关谐波造成的、从末级的扬声器输出的噪声并不占用可听频带。这能够适当地抑制噪声以防止其干扰通信中的可听信息。

如上所述，根据本发明的一个方面，提供一种用于重复地接通和关断开关功率元件的开关装置，其特征在于：

存储器，用于存储基本模式；和

驱动脉冲发生器，其被配置成在具有多个基本时间周期的重复循环时间内、在该基本模式下产生驱动脉冲串，该基本模式被存储在该存储器中，其中在所述驱动脉冲串中的驱动脉冲的数量对应于所述基本时间周期的数量；

其中所述驱动脉冲具有前沿和后沿，每个所述前沿被从各基本时间周期的起点分别移位了不同移位量，并且当由所述驱动脉冲的前沿和/或后沿造成的开关频率和谐波与需要对其进行噪声抑制的给定频率不连续地重叠时，所述基本模式包括处于远离可听频带的值的重复循环时间的倒数。

根据本发明的另一方面，提供一种操作开关功率元件的方法，其特征在于：

在具有多个基本时间周期的重复循环时间内将基本模式下的驱动脉冲串施加到开关功率元件，其中在所述驱动脉冲串中的驱动脉冲的数量对应于所述基本时间周期的数量；

其中所述驱动脉冲具有前沿和后沿，所述驱动脉冲的每个前沿被从各基本时间周期的起点分别移位了不同移位量，以及当由所述驱动脉冲的前沿和/或后沿造成的开关频率和谐波与需要对其进行噪声抑制的给定频率不连续地重叠时，所述基本模式包括处于远离可听频带的值的重复循环时间的倒数。

附图说明

在附图中：

图1是安装有包含根据本发明的第一实施例的开关装置的功率控制单元的混合动力车辆的总体结构图。

图2是描述和图1所示的开关装置相关的DC-DC转换器的结构的电路图。

图3A是表示用来接通和关断开关功率晶体管的驱动脉冲串的典型波形的示意图。

图3B的视图描述表示图3A所示的驱动脉冲的重复循环时间的倒数的开关频率如何在相同频率下发生。

图3C的视图示出由以固定时间间隔出现的前沿和后沿造成的重叠的开关频率导致的不同频率的噪声。

图4的视图示出对于通过使用图3A所示的驱动脉冲串对开关功率晶体管进行开关控制而造成的噪声能级的测试结果。

图5的视图示出对于通过以另一种方案对开关功率晶体管进行开关控制而造成的噪声能级的测试结果。

图6A的视图描述了由将用于进行开关控制的图2中所示的第一实施例的开关装置产生的驱动脉冲串的一个例子。

图6B的视图描述了对应于图6A所示的驱动脉冲串的基本模式的重复循环时间的移位量的单位。

图6C的视图描述了由现有技术的开关控制导致的噪声能级，以及通过使用图6A所示的驱动脉冲串进行开关控制而导致的噪声能级。

图7的视图描述了其中开关频率的谐波在不同频率下彼此重叠的例子。

图8的视图描述了由图6A中所示的驱动脉冲串导致的开关频率(Hz)和相关谐波(Hz)的例子。

图9的视图描述了由图6A中所示的驱动脉冲串导致的开关频率(Hz)和相关谐波(Hz)的另一个例子。

图10是用于描述占空控制的问题的驱动脉冲串的波形图。

图11是根据本发明的第二实施例的驱动脉冲串的波形图。

图12的视图描述了使用图11所示的第二实施例的驱动脉冲串进行占空控制的图数据。

图13示出了将用于根据本发明的第三实施例的驱动脉冲串的基本模式图。

图14是示出了其后是振铃前端的电涌的波形图。

图15A是示出了第四实施例的驱动脉冲串的波形图，其中振铃前端跟随在电涌噪声之后，它们在频率上被扩散。

图15B是示出了在现有技术中实施的驱动脉冲串的波形图，其中振铃前端跟随在电涌噪声之后，它们以固定的时间间隔出现。

图16的视图示出了描述在通过第四实施例进行开关控制期间电涌噪声如何被扩散的波形图。

图17的视图示出了基本开关频率和各次谐波之间的关系。

图18是第二实施例的修改形式的驱动脉冲串的波形图。

图19的视图示出了将用于产生第三和第四实施例的修改形式的驱动脉冲串的基本模式。

图20是应用了本发明的开关装置的DC-DC转换器的另一典型结构的电路图。

图21A是应用了本发明的开关装置的逆变器的典型结构的电路图。

图21B是在由图21A所示的逆变器产生的三相输出电压的一相中的电压的波形图。

具体实施方式

【第一实施例】

现在，在下面参考附图描述根据本发明的第一实施例的开关装置，其中示出应用到安装在混和动力车辆上的DC-DC转换器的开关装置。

图1示出了应用了第一实施例的开关装置的混和动力车辆HV的整体结构。所示出的混和动力车辆HV包括内燃机2、电动发电机4和功率分配装置6，该功率分配装置连接在内燃机2和电动发电机4之间以便按照给定的功率分配模式把从那里提供的驱动功率输送给驱动轮10、10。

在运转阶段期间，电动发电机4以第一模式操作，以产生用于通过功率分配装置6向驱动轮10、10输送的驱动功率，并且该电动发电机在车辆的减速过程中以第二模式操作，以便响应于从功率分配装置6提供的驱动力而产生再生功率。该电动发电机4电连接到功率控制单元14，其包括DC-DC转换器、逆变压和高压电池。该功率控制单元14将从电动发电机4提供的AC功率转换成将作为高压功率而被存储在电池中的DC功率。另外，该功率控制单元14将高压功率转换成低压功率以便存储在电池16中。

另外，所述混合动力车辆HV安装有无线电接收机18和扬声器19。无线电接收机18包括AM接收机和FM接收机。这里，AM接收机用于检测和解调其载波被按照模拟AM调制而调制的已调波，以便输出将被施加到扬声器19的音频信号。所述AM广播具有例如从510kHz到1720kHz的频带。与此同时，该FM接收机用于检测和解调经受频率调制的已调波，以便输出将被施加到扬声器19的音频信号。该FM广播具有例如从76MHz到108MHz的频带。

图2示出了功率控制单元14的DC-DC转换器20和开关控制装置(开关装置)的结构。

DC-DC转换器20被配制为绝缘型DC-DC转换器20。特别地，该DC-DC转换器20由高压串联电路20A和适于向电池16输出低压功率的低压电路20B构成，该高压串联电路包括高压电池15、具有开关功率晶体管形式的开关功率元件26和变压器23的线圈23a，该高压电池15存储使用由图1所示的电动发电机4产生的AC功率从功率控制电路14的逆变器提供的DC电流功率(参见图1)。这里，该低压电路20B由变压器23的线圈23b以及串联连接到该线圈23b的第一二极管27和电感线圈28构成。而且，第二二极管22连接在第一二极管27和电感线圈28之间的节点与地之间。利用这种结构来进行开关控制以便反复地接通和关断该开关功率元件26，以用于控制该DC-DC转换器20的功率输出。

通过起到开关装置的作用的微型计算机30来进行开关控制。微型计算机30由充当驱动脉冲发生器的中央处理单元31和存储器32构成，该存储器32用于存储将由该驱动脉冲发生器31在后面具体描述的模式下产生的驱动脉冲串的基本模式。将来自所述DC-DC转换器20的功率输出施加给该微型计算机30，并且该微型计算机30适于进行开关控制，以促使驱动器40接通和关断开关功率晶体管26，以便于将该DC-DC转换器20的功率输出控制到所期望的电平。更特别地，该微型计算机30通过驱动器40向依次被接通和关断的开关功率晶体管26输出驱动脉冲串。

在这种开关控制下的开关功率晶体管26的开关操作期间，由开关功率晶体管26的开关操作造成的噪声易于和通过接收机18接收的广播电台的频率重叠。在这种开关控制下的开关功率晶体管26的开关操作期间会发生噪声，并且所述噪声不仅包括辐射噪声还包括穿过图1所示的线路L1、L2的线路噪声。也就是说，连接到接收机18的地的线路L1被连接到功率控制单元14的DC-DC转换器20，以及通过其连接接收机18和电池16的线路L2被连接到功率控制单元14的DC-DC转换器20，从而导致由DC-DC转换器20造成的噪声被通过线路L1、L2施加到接收机18。

当在开关控制下的操作期间由开关功率晶体管26产生的开关频率和相关谐波与通过接收机18接收的广播电台的频率混合并重叠时会出现噪声。在下文中，将参考图3A到3C、图4和图5描述噪声的细节。

图3A示出了在现有技术实践中用于驱动开关功率晶体管26的驱动脉冲串Dr1、Dr2的波形。特别地，在接通时间周期期间(在具有逻辑电平“H(高)”的周期期间)或者在关断时间周期期间(在具有逻辑电平“L(低)”的周期期间)，开关功率晶体管26被接通。例如，对于由N沟道MOS晶体管构成的开关功率晶体管26，在其中驱动脉冲保持逻辑电平“H”的周期期间，开关功率晶体管26被接通。而且，对于包括P沟道MOS晶体管的开关功率晶体管26，在其中驱动脉冲保持逻辑电平“L”的周期期间，开关功率晶体管26被接通。而且，在下文中将结合一种典型情况来描述本发明，其中在驱动脉冲保持逻辑电平“H”的周期期间，开关功率晶体管26被接通。

参照图3A所示的波形，其中驱动脉冲串具有50％的占空比，其中相邻驱动脉冲Dr1、Dr2的前沿(在每个前沿处开关被接通)之间的时间间隔Th和相邻驱动脉冲Dr1、Dr2的后沿(在每个后沿处开关被断开)之间的时间间隔Tl彼此相等。因此，表示这些时间间隔Th、Tl的倒数的开关频率fh、fl在图3B所示的相同频率处出现，从而导致在开关频率fh、fl(为了便利，在图3B中以稍微偏离的点绘制开关频率fh、fl)处的噪声能级的增加。因此，如图3C所示，在开关频率fh、fl和“fh×2、fh×3、fh×4、fh×5(fl×2、fl×3、fl×4、fl×5)”的相关谐波处出现增加的噪声能级。

图4示出了对于在使用图3A所示的驱动脉冲串Dr1、Dr2的开关控制下操作开关功率晶体管时出现的噪声能级的实验测试结果。如图4所示，实线表示的峰值噪声和虚线表示的平均噪声分别展现出高能级。

这里，由开关频率造成的噪声能级可以通过以下方案降低，所述方案包括：(a)对应的驱动脉冲在其间保持为高电平的PWM控制周期被随机化；(b)其驱动脉冲具有多个频率的PWM控制；以及(c)其驱动脉冲在具有扩散的定时的模式下具有前沿和后沿的开关控制，以使得驱动脉冲的前沿和后沿不以固定时间间隔出现。

图5示出了对于在使用上述方案的开关控制下操作开关功率晶体管26时出现的典型噪声能级的实验结果。如图5所示，当使用用于进行开关控制的上述方案时，获得了平均噪声能级的显著降低。也就是说，图5所示的实验测试结果表明平均噪声具有比图4进一步降低了的能级。

然而，即使降低了噪声能级，开关功率元件26的开关频率和相关谐波仍可能与通过接收机18接收的广播电台的频率重叠，从而导致扬声器19输出背景噪声。当然，如果以避免开关频率和相关谐波与所选的广播电台的频率重叠的方式产生驱动脉冲串，那么就解决了背景噪声的问题。然而，以这种方式产生驱动脉冲串是很困难的。

因此，利用本实施例，存储器32在重复循环时间内存储基本模式BP1，并且驱动脉冲发生器31在该基本模式下产生驱动脉冲串，所述驱动脉冲的前沿分别从各基本时间周期的起点移位了所述移位量，同时保持扩散频率，该扩散频率表示高于可听频率的该重复循环时间的倒数。

图6A示出了用于重复施加到开关功率晶体管26的、对应于存储在存储器32(参见图2)中的基本模式下的重复循环时间T的驱动脉冲串D1到D3的波形的一个例子。也就是说，驱动脉冲串D1到D3的重复循环时间T具有分别和驱动脉冲串D1到D3相关的三个基本时间周期T1。驱动脉冲D1到D3具有分别从各基本时间周期T1移位了移位量Φ0到Φ2的前沿a1到a3以及后沿b1到b3，所述各前沿相对于各相关的时间周期T1而彼此不同。这里，在每个重复循环时间T内重复驱动脉冲串D1到D3，其中所述三个驱动脉冲D1到D3的前沿a1到a3分别从各基本时间间隔T1移位了对应的移位量Φ0到Φ2，所述各移位量Φ0到Φ2以图6B所示的方式在每个重复循环时间T内重复。将移位量Φ0到Φ2设置为彼此不同。因此，重复循环时间T具有三个时间间隔T01、T12和T20，它们的起点匹配于三个驱动脉冲D1到D3的前沿a1到a3。更特别地，将时间间隔T01限定在分别移位了移位量Φ0和Φ1的相邻驱动脉冲D1、D2的前沿a1、a2之间。将时间间隔T12限定在分别移位了移位量Φ1和Φ2的相邻驱动脉冲D2、D3的前沿a2、a3之间。同样地，将时间间隔T20限定在分别移位了移位量Φ2和Φ0的相邻驱动脉冲D3、D1的前沿a3、a1之间。因此，当在重复循环时间T内应用了这种驱动脉冲串D1到D3时，开关功率晶体管26具有从与时间间隔T01、T12和T20相关的经移位的前沿a1到a3造成的开关频率F01、F12和F20，所述各开关频率F01、F12和F20以扩散的定时出现，并且在相同频率下彼此不重叠。因此，由经修改的时间间隔T01、T12和T20的前沿导致的开关频率被扩散在比由以图3A所示的固定时间间隔出现的驱动脉冲串造成的开关频率更宽的频率范围中。因此，由驱动脉冲串D1到D3造成的开关频率提供了如图6C中的曲线K2所示的低噪声能级。相反，当应用了具有以图3A所示的固定时间间隔出现的前沿的驱动脉冲串时，各开关频率在相同频率下彼此重叠，并且提供如图6C中的曲线K1所示的相当高的噪声能级。

然而，即使利用在下面图6A中所示的这种基本模式下限定的驱动脉冲串，一些开关频率或者相关谐波仍可能与通过接收机18接收的AM广播电台的频率重叠，从而导致扬声器19输出令人感到不舒服的噪声。利用本实施例，驱动脉冲发生器31被配置成在重复循环时间T内产生驱动脉冲串D1到D3，使得表示该基本模式的重复循环时间T的倒数的扩散频率高于可听频率。利用这种驱动脉冲的波形，即使使得一些开关频率或相关谐波与通过接收机18接收的AM广播电台的频率间断地重叠，该重复循环时间T的倒数仍变得高于可听频率。因此，扬声器19在不覆盖可听频率的范围内输出噪声，从而允许适当地抑制音频噪声，以防止其与从扬声器19输出的广播电台的音频信号重叠。

附带地，这里使用的术语“高于可听频率”指的是其中扩散频率足以高于例如“20kHz”的状态。这来自于这样的事实，即假设可听频率保持在从20Hz到20kHz的范围内。当然，应该理解的是，这个值不是绝对的。在实际的实践中，人的听力在个体之间存在差异，并且很少有人能够听到例如“20kHz”的范围内的声波。因此，将扩散频率设置为高于例如“15kHz”的值即导致显著的效果。

现在将进一步具体描述其中开关频率被扩散的模式。

在开关频率位于AM无线电广播频带中的情形下，开关频率被扩散，以使得待扩散的开关频率之间的频率差处于比对应于AM无线电广播电台的一个电台的频带(带宽)更高的值中。也就是说，由于在通常的实践中预先确定了将被分配给一个电台的带宽(在日本将对应于AM无线电台的一个电台的带宽分配为“9kHz”)，因此开关频率被扩散成其间的频率差大于这个带宽。

另外，在开关频率具有包含在AM广播频带中的低阶谐波的情形下，开关频率被扩散，以便将包含在AM广播频带中的各谐波间的频率差选择为高于对应于AM无线电广播电台的一个电台的带宽。

利用这种设置，即使通过接收机18接收的广播电台的频率和所述开关频率或者相关谐波相匹配，也可以避免所有开关频率或者相关谐波和特定广播电台的频率相匹配。因此，即使在广播电台的频率和所述开关频率或其谐波重叠的情形下，也可以使这种重叠状态不连续。

因此，开关频率及其谐波与广播电台的频率以不连续的方式重叠。另外，对基本模式进行设置允许重复循环时间的倒数大于可听频率。因此，从扬声器19输出的噪声可以被偏离到超出可听频率范围的值。

然而，在开关频率或者其谐波和广播电台的频率重叠的情形下，即使使得重复循环时间的倒数高于可听频率，在开关功率晶体管的开关控制期间，开关频率仍可能彼此重叠，从而造成辐射噪声能级增加的不便。此外，即使驱动脉冲串D1到D3具有在图6A和6B中所示的基本模式下确定的波形以导致由时间间隔T01到T20造成的开关频率F01到F20被扩散，如图7所示，开关频率的谐波本身仍可能彼此重叠。附带地，在图7中，开关频率F20的N阶谐波和开关频率F01的(N+1)阶谐波彼此重叠。

在下文中，具体描述的是一种最小化由驱动脉冲的前沿造成的开关频率和相关谐波造成的噪声能级的方法。

为了最小化由与驱动脉冲的前沿相关的时间间隔造成的伴随有相关谐波的开关频率导致的辐射噪声的平均能级，在需要对其采取噪声抑制措施的频带中，所述开关频率和相关谐波可能不足以使得彼此重叠的可能性最小。与此同时，利用本实施例，设想确定图6A和6B所示的基本模式的重复循环时间T和对驱动脉冲串进行移位的对应移位量Φ0到Φ2，以便允许开关频率处于从“20kHz到1000kHz”的范围内的值。因此，这导致开关频率或者其相对低阶的谐波与AM广播频带重叠，因此，本实施例需要采取措施来抑制特别出现在AM广播频带中的噪声。

利用在图6A和6B中所示的基本模式下的驱动脉冲串D1到D3，开关频率F01、F12、F20以下面表示的方式出现在时间间隔T01、T12、T20上。

F01＝1/{T1-Φ0+Φ1}

F12＝1/{T1-Φ1+Φ2}

F20＝1/{T1-Φ2+Φ0}

这里，当开关频率位于AM广播频带中时，使得开关频率在AM广播频带中彼此不重叠的条件可能足以满足下面描述的因素。

|F01-F12|≥带宽…(c1)

|F12-F20|≥带宽…(c2)

|F20-F01|≥带宽…(c3)

与此同时，下面描述使得开关频率的谐波在AM广播频带中彼此不重叠的条件。首先，假设在开关频率F01、F12、F20的各个谐波中，将落在AM广播频带中的谐波阶数表示为“L”、“M”、“N”。这里，“L”、“M”、“N”分别表示大于“2”的整数，并且这些值不局限于一个值。因此，上述条件可能足以满足下面所述的关系式。

|L×F01-M×F12|≥带宽…(c4)

|M×F12-N×F20|≥带宽…(c5)

|N×F20-L×F01|≥带宽…(c6)

附带地，当选择“L”、“M”、“N”为自然数时，上述的针对开关频率的条件可以包含在条件(c4)到(c6)下。然而，用“L”、“M”、“N”乘以F01、F12、F20得到落在AM广播频带中的值。另外，在基本模式包括移位量Φ0、Φ1、Φ2…Φn的情形下，可以以下述方式推广上述条件。

首先，假设用Fij(i＝0～n，j＝i+1；规定如果j＝n+1，那么j＝0)表示由在上述基本模式下重复的驱动脉冲的时间间隔造成的开关频率。然后，假设用关系式Pij×Fij表示可能和AM广播频带重叠的那些开关频率或者相关谐波，其中规定“Pij”是自然数，以及将其乘以Fij以得到落在AM广播频带中的乘积。

在该公式中，如下面所述的那样建立下述条件。

|Pij×Fij-Pi’j’×Fi’j’|≥带宽…(c7)

然而，“i”和“i’”彼此不同，并且也不同于“j”和“j’”。

例如，利用在图6A和6B中所示的基本模式下的驱动脉冲串D1到D3，假设Φ0＝0μsec、Φ1＝2μsec、Φ2＝3μsec、T1＝10μsec以及T＝30μsec，那么所述等式得出F01＝96.933kHz、F12＝100.1kHz以及F20＝103.093kHz。此外，开关频率和相关谐波如图8中所示那样变化。

如图8所示，在AM广播频带中的频率之间没有发生重叠。而且，表示基本模式的重复循环时间T的倒数的扩散频率位于高于可听频率的“33.3kHz”的值处。

相反，利用在图6A所示的基本模式下的驱动脉冲串D1到D3，假设Φ0＝1μsec、Φ1＝2μsec、Φ2＝3μsec、T1＝10μsec以及T＝30μsec，那么所述等式得出F01＝83.333kHz、F12＝90.909kHz以及F20＝142.857kHz。另外，开关频率和相关谐波如图9中所示那样变化。

如图9所示，在“1000kHz”的频率处，三个谐波保持在重叠状态。也就是说，开关频率F01的第12阶谐波、开关频率F12的第11阶谐波和开关频率F20的第7阶谐波保持在重叠状态。这导致了在“1000kHz”的频率处的噪声级的增加。

附带地，使得由开关功率晶体管的开关控制造成的频率噪声彼此增强的因素不局限于上述条件。例如，在表示基本模式的重复循环时间T的倒数的扩散频率和相关谐波与AM广播频带中的开关频率和相关谐波重叠的情形下，频率噪声彼此增强。

例如，假设该基本模式具有两个移位量Φ0、Φ1，其中Φ0＝1μsec、Φ1＝2μsec、T1＝10μsec以及T＝30μsec，则开关频率F01、F10被表示为F01＝90.909kHz、F10＝83.333kHz，并且扩散频率位于“50kHz”的值处。因此，开关频率F01的第11阶谐波、开关频率F10的第12阶谐波和扩散频率的第20阶谐波都处在“1000kHz”的值处。

因此，可以优选地在阻止扩散频率和相关谐波与开关频率和相关谐波彼此重叠的条件下确定所述基本模式。

上述实施例具有下面所列出的有利效果。

(1)对于重复循环时间T在基本模式下产生驱动脉冲串D1到D3，其中驱动脉冲的前沿分别从对应的基本时间周期T1移位了多个移位量Φ0到Φ02，并且将表示对应于该基本模式的重复循环时间T的倒数的扩散频率设置为高于可听频率。这使得将分别在驱动脉冲的相关前沿之间的时间间隔内产生的开关频率设置为彼此不同的值成为可能。因此，和在现有技术开关控制中实践的、利用以固定时间间隔出现的驱动脉冲串驱动的开关功率晶体管的开关频率相比，可以将开关频率扩散在较宽频率区域中。因此，可以显著降低由本实施例的开关控制导致的噪声的平均能级。而且，利用被设置为高于可听频率的扩散频率，即使开关频率和需要对其进行噪声抑制的给定频率重叠，对应于基本模式的重复循环时间的倒数仍会阻止开关频率和相关谐波彼此重叠。因此，在可听频带中没有噪声被混合到来自末级的扬声器19输出的可听输出，从而实现了适当的噪声抑制，以用于防止通信中的可听信息的干扰。

利用在上述的基本模式下重复的驱动脉冲串，另外可以将开关频率设置为长波(LW)，其中低阶谐波和AM广播频带重叠，中波(MW)落在AM广播频带中。另外，提供在这种基本模式下的驱动脉冲串以使得开关频率位于这种相对较高的频率范围允许小型化DC-DC转换器20。

(2)以使得驱动脉冲的前沿从各基本时间周期移位对应的移位量的方式确定驱动脉冲的基本模式，从而令由和驱动脉冲的前沿相关的时间间隔造成的开关频率的谐波在开关装置需要对其采取抑制噪声的措施的频带中彼此不重叠。因此，即使特定谐波和在AM广播频带中选定的广播电台的频率重叠，该特定谐波也只包括一个谐波，从而导致将和该广播电台的频率重叠的噪声能级的降低。另外，利用以使得开关频率在这种噪声抑制模式下出现的方式确定的基本模式，可以避免由所述开关频率导致的所有谐波和广播电台的频率重叠。因此，即使开关频率的谐波和广播电台的频率重叠，也能够以可靠的方式使这种重叠状态不连续。

(第二实施例)

接下来，参考附图在下面描述第二实施例，其中重点描述和第一实施例的不同点。

利用第一实施例，在驱动脉冲串的基本模式下，在分别位于驱动脉冲的前沿之间的各时间间隔的起点处出现的开关频率和相关谐波被扩散。然而，即使利用在该基本模式下的驱动脉冲串(其中开关频率和相关谐波以所述方式被扩散)，在分别位于相关驱动脉冲的后沿之间的各时间间隔的终点处出现的开关频率和相关谐波仍可能彼此重叠。或者，这些频率分量可能和在分别位于相关驱动脉冲的相关前沿之间的各时间间隔的起点处出现的开关频率和相关谐波重叠。因此，在这种情形下，噪声能级在特定频率处增加。

也就是说，利用具有和图6A和6B中所示的例子相同的脉宽的驱动脉冲串D1到D3，图10所示的开关频率F01和开关频率f01彼此相等。另外，开关频率F12和开关频率f12彼此相等。此外，开关频率F20和开关频率f20彼此相等。

利用本实施例，图2所示的开关装置(微型计算机)30的存储器32存储对应于重复循环时间TA的基本模式BP2，以及驱动脉冲发生器31被配置成在该基本模式下产生驱动脉冲串D5到D7，该基本模式具有分别从各基本时间周期T1a的起点移位了移位量Φon0、Φon1、Φon2的前沿a5到a7以及分别从各基本时间周期T1a的起点移位了移位量Φoff0、Φoff1、Φoff2的后沿b5到b7。因此，在需要对其采取抑制噪声的措施的频带中，可以防止由驱动脉冲的前沿和后沿造成的开关频率和相关谐波彼此重叠。

与此同时，DC-DC转换器20具有需要被控制到所需输出的输出。为了满足这种要求，需要根据所需的输出以变化的占空比来操作开关功率晶体管26。为了满足这种要求，利用本实施例，驱动脉冲发生器31被配置成在基本模式BP2下产生驱动脉冲串D5到D7，以使得后沿b5到b7根据所需的输出而被分别从对应的基本时间周期T11移位了移位量Φoff0到Φoff2。因此，驱动脉冲D5到D7具有占空比，每个占空比表示对于每个基本时间周期T1a的具有逻辑电平“H”的接通时间与具有逻辑电平“L”的关断时间的比值(百分比)，它们被可变地控制。然而，在这种情形下，根据其中占空比被可变地控制的模式，由每个驱动脉冲的前沿或后沿造成的开关频率和相关谐波可能彼此重叠。例如，如果将驱动脉冲设计成具有和基本模式下的各个基本时间周期相同的占空比，那么由对应于给定占空比的驱动脉冲的前沿和后沿造成的开关频率和相关谐波可能彼此重叠。

因此，利用本实施例，驱动脉冲发生器31被配置成对于重复循环时间TA、基于存储在存储器32中的基本模式BP2来产生驱动脉冲串D5到D7，以便进行占空控制。执行占空控制以提供与所需占空一致的平均占空，在重复循环时间TA内，该平均占空由具有逻辑电平“H”的每个驱动脉冲的接通时间与具有逻辑电平“L”的每个驱动脉冲的关断时间的总时间间隔的比值表示。为了执行这种占空控制，驱动脉冲D5到D7具有占空比，对于基本模式BP2下的基本时间间隔Ta1(其中后沿b5到b7根据所需的输出被分别从各个基本时间周期T1a的起点移位了移位量Φoff0到Φoff2)，所述占空比当中的一些彼此不同。例如，利用图11所示的波形，为了使驱动脉冲D5到D7在基本模式BP2下的重复循环时间TA内具有平均占空以便提供所需的占空，驱动脉冲串优选地具有下述的关系，其中所需的占空被表示成“DT”。

DT＝{Φoff0-Φon0+Φoff1-Φon1+Φoff2-Φon2}/T

为了在这种模式下执行占空控制，微型计算机30的存储器32被设置成存储在图12中例示的图。该图指定了所需占空和移位量Φoff0到Φoff2之间的关系。

此外，当为了获得所需占空而确定这种移位量时，微型计算机30的存储器32存储一个图，根据该图，基本模式BP2具有用于驱动脉冲的波形，以便具有在各定时处确定的前沿a5到a7和后沿b5到b7，以使得在需要对其采取抑制噪声的措施的特定频带中，由驱动脉冲的前沿和后沿造成的开关频率彼此不重叠并且相关谐波彼此不重叠。

上述的本实施例除了具有上面提到的有利效果(1)和(2)之外，还具有下面列出的有利效果。

(3)确定基本模式以提供驱动脉冲串所述，所述驱动脉冲串的波形用来执行可变占空控制以便在以下条件下根据所需占空来达到理想的控制量：即由驱动脉冲的后沿造成的开关频率彼此不重叠。这能够避免由于在开关频率之间发生重叠状态而导致的噪声级的增加。

(4)在下面的条件下以不同的值可变地控制各个基本时间周期中的驱动脉冲的占空比：即对应于重复循环时间的平均占空被控制到所需的控制量。这使得驱动脉冲串能够提供对应于重复循环时间的所需占空，同时以令人满意的方式避免开关频率彼此重叠。

(5)利用对应于重复循环时间的占空来可变地控制各个基本时间周期中的驱动脉冲的占空比，在所述占空下，由开关频率造成的多个谐波在开关装置需要对其采取抑制噪声的措施的频带中彼此不重叠。这导致了避免由重叠的谐波的频率造成的噪声级增加的能力。

(第三实施例)

现在，参考附图在下面描述第三实施例，其中重点描述和第一实施例的不同点。

利用本实施例，微型计算机30的存储器32被设置成存储一个基本模式，该基本模式具有关于彼此不同的多个基本移位量、这些基本移位量的相关序列以及相关偏移值的信息，其中将所述偏移值加到各基本移位量上以提供对应的结果，所述对应的结果被交替设置来限定该基本模式。

更特别地，如图13所示，微型计算机30的存储器32被设置成存储具有多个基本移位量Δ1到ΔN、这些基本移位量的相关序列以及除此之外的偏移值Tos的基本模式。因此，将该基本模式指定为：Φ0＝Δ1，Φ1＝Δ1+Tos，Φ2＝Δ2，Φ3＝Δ2+Tos，…，Φ(2N-2)＝ΔN，Φ(2N-1)＝ΔN+Tos。

上述的本实施例除了具有第一实施例的有利效果(1)和(2)之外，还具有下面列出的有利效果。

(6)微型计算机30的存储器32被设置成存储多个基本移位量Δ1到ΔN、这些基本移位量的相关序列以及偏移值Tos，以借此限定所述基本模式。因此，通过允许微型计算机30的存储器32除了所述多个基本移位量Δ1到ΔN和这些移位量的相关序列之外只存储偏移值，与基本移位量Δ1到ΔN的数量相比，可以使对应于该基本模式的基本移位量的数量加倍。

(第四实施例)

现在，参考附图在下面描述第四实施例，其中重点描述与第一实施例的不同点。

利用上述的各实施例，将驱动脉冲串设置成具有这样的波形，利用该波形，开关频率被设置到相对较高的频率范围(例如长波形(LW)和AM广播的频带)，以便由此能够实现小型化结构的开关装置。然而，基本模式采用波形的形式，使得开关频率越高，驱动脉冲的前沿的梯度和后沿的梯度就越大。这导致了开关功率晶体管26的接通和关断操作，从而引起了增加的电涌噪声的出现。

如图14所示，电涌S包括峰值噪声，每个峰值噪声与开关功率晶体管26的接通和关断操作同步出现，其中每一个的后面都跟随有以衰减振动出现的振铃R。噪声的这种振动频率(振铃频率)具有谐振频率，该谐振频率是根据开关功率晶体管26的外围电路的结构确定的，例如在开关功率晶体管26周围的区域中包括缓冲电路和连线电感的外围电路结构。另外，由于该振铃频率的值通常在从几MHz到几百MHz的范围中变化，所以电涌噪声S和振铃噪声R可能和FM广播的频带重叠。

为了解决这个问题，本实施例设想允许微型计算机30的存储器32存储所确定的基本模式下的驱动脉冲串，以便在较宽频率范围内扩散易于和FM广播的频带重叠的电涌噪声和振铃噪声。

图15A示出了一个例子，其中和驱动脉冲D1到D3的前沿a1到a3同步出现的电涌噪声在所述基本模式下被扩散，该基本模式包括彼此不同的三个移位量(移位量Φ0到Φ2)。

相反，图15B示出了和以固定时间间隔T1出现的驱动脉冲D10到D12的前沿a10到a12同步出现的电涌噪声和振铃噪声的例子。

利用图15B所示的驱动脉冲串D10到D12的波形，伴随着振铃噪声的电涌噪声与对应于各个基本时间周期T1的驱动脉冲D10到D12的前沿a10到a12同步出现。

相反，利用图15A所示的驱动脉冲串D1到D3的波形，伴随着振铃噪声的电涌噪声以基本模式BP1下的经扩散的定时出现。

这里描述了这样的模式，其中为了最小化覆盖在FM频带中的电涌噪声和振铃噪声的平均能级，设置对应于驱动脉冲串的最佳基本模式。

在图16中，相对于用实线表示的电涌和振铃，以虚线表示的电涌和振铃出现在偏离振铃周期Tr的四分之一的相位处。在这种情况中，可以避免电涌和振铃的峰值以给定的周期出现。因此，在电涌和振铃偏离周期Tr的“1/4”值的情形下，可以使电涌和振铃出现在适当扩散的定时处。然而，在驱动脉冲串的前沿被移位大于所述三个移位量的值的情形下，不可能将所有移位量间的差设置为周期Tr的“1/4”的值。

为了避免这种不便，利用本实施例，假设其它移位量(Φ1，Φ2)相对于任意移位量(例如以Φ0为例)之间的差(|Φ0-Φ1|和|Φ2-Φ0|)存在于关系式“Tr×{(1/4～3/4)+N}：N＝0，1，2，…”中。利用以这种方式设置的移位量，在伴随着振铃的电涌中间，可以避免具有最高能级的噪声的电涌以固定时间间隔出现，或者可以避免电涌和振铃的峰值彼此增强。另外，利用本实施例，驱动脉冲串具有所述基本模式，在该基本模式下，驱动脉冲的前沿被移位彼此不同的给定移位量。这允许电涌噪声和振铃噪声出现在被进一步扩散的定时处。通过提供其前沿被移位了关系式“Φ0＝0，Φ1＝Tr/4+M×Tr，Φ2＝1/4×Tr+N×Tr”中的移位量的驱动脉冲串，可以实现对应于电涌噪声和振铃噪声的出现的这种经扩散的定时。

然而，当在这种模式下进行开关控制以允许电涌噪声和振铃噪声出现在长波频带和AM广播的频带中时，需要采取措施来对AM广播进行噪声抑制。在这种情形下，如果开关装置30(参见图2)的驱动脉冲发生器31产生其前沿被从各个基本时间间隔移位了被表示为“Φ0＝0，Φ1＝Tr/4，Φ2＝5/4×Tr”的移位量的驱动脉冲串，则由在图15A中所示的基本模式下产生的驱动脉冲的前沿造成的开关频率和相关谐波在AM广播的频带中明显彼此重叠。因此，为了采取措施以解决AM广播的频带中的噪声的问题，微型计算机30的存储器32存储一个基本模式，其中，驱动脉冲的前沿被从各个基本时间间隔移位了这样的移位量，在所述移位量下，由驱动脉冲的前沿造成的开关频率在AM广播的频带中彼此不重叠。在这种基本模式下，将相关移位量之间的差设置为小于基本时间周期T1。另外，将表示图15A中所示的基本模式的重复循环时间T的倒数的扩散频率设置为高于可听频率。

上述的本实施例具有下面所述的有利效果。

(7)在关系式“Tr×{(1/4～3/4)+N}：N＝0，1，2，3，…”下确定一个任意移位量和其它移位量之间的差，因此，由驱动脉冲的前沿造成的电涌和振铃所导致的噪声能量可以被扩散在一个较宽范围内。

(其它实施例)

此外，在下面列出的变型中可以实现上述各实施例。

利用上述第四实施例，设置所述任意移位量和其它移位量之间的差，以满足被表达为“Tr×{(1/4～3/4)+N}：N＝0，1，2，3，…”的关系式。然而，考虑到噪声由于电涌的出现而具有最高能级这一事实，当驱动脉冲串的前沿以大于“Tr×1/4”的差被移位了上述给定移位量时，所述驱动脉冲串的存在导致噪声的平均能级的显著降低。因此，可以适当地避免电涌出现在各基本时间周期处。

利用上述各实施例，确定用于驱动脉冲串的基本模式，以使驱动脉冲的前沿和后沿出现在不同定时处，从而使得开关频率和相关谐波以及扩散频率在需要对其进行噪声抑制的频带中彼此不重叠，由此最小化噪声能级。除了用于确定基本模式的这种安排之外，可以设置图6A所示的基本时间周期T1的倒数和相关谐波，以使其在需要对之进行噪声抑制的频带中彼此不重叠。当基于反映基本时间周期的倒数的振动频率、使用参考时钟脉冲来执行一种用于产生驱动脉冲串的方法时，这是特别有利的，其中该方法对于重复循环时间在基本模式下产生驱动脉冲串，其中驱动脉冲的前沿和后沿被分别从对应的基本时间周期移位。尽管用来驱动开关功率晶体管26的驱动脉冲串不同于参考时钟脉冲，但是参考时钟脉冲发生器和开关功率晶体管26通过引线彼此连接，所述引线使参考时钟脉冲起到噪声源的作用。当然，在这种情况中，由时钟脉冲造成的辐射噪声也变成噪声源。

尽管已经参考例子描述了各个实施例(其中利用基本模式来允许驱动脉冲具有和前沿相关的时间间隔)，但是可以将所述基本模式确定成使得驱动脉冲串具有和后沿相关的时间间隔。另外，可以改变开关装置30的驱动脉冲发生器31，以便在基本模式下产生驱动脉冲串，其中开关功率晶体管26在驱动脉冲的逻辑电平为“L”时接通，并在驱动脉冲的逻辑电平为“H”时关断。

利用上述各实施例，开关控制装置(开关装置)需要对其采取噪声抑制措施的频带被选择成位于目标无线电广播频带的整个区域(例如，从“510到1710kHz”的整个AM频带)中。当将该频带设置到该整个范围时，即使用户听到由任何AM无线电广播接收到的音频信息，也可以通过对开关功率晶体管采取这种开关控制来成功地实现噪声抑制。然而，可以理解的是，本发明不局限于需要对其进行噪声抑制的无线电广播的频带的整个区域。例如，在AM频带中的从“510到1000kHz”的频带中和从“1000到1710kHz”的频带中，可以选择这些频带当中的任何一个作为需要对其进行噪声抑制的频带，其包括由用户选择的广播电台。取决于这两个频带当中的任何一个是否包括由用户选择的无线电台，可以改变开关控制的模式。利用这种改变，开关装置30的驱动脉冲发生器31被设置成容易地产生具有一个基本模式的驱动脉冲串，在该基本模式下，开关频率和相关谐波在这些频带中彼此不重叠。也就是说，当在开关频率出现在低于例如AM频带的频率处的LW频带中的情况下执行开关控制时，很难在基本模式下产生驱动脉冲串以避免谐波在AM频带的整个区域中彼此重叠。为了解决这个问题，在可变模式下(在各种基本模式和各种占空控制模式下)执行开关控制，因此可以容易地设置各种基本模式，以使得开关装置30的驱动脉冲发生器31产生这样的驱动脉冲串，所述驱动脉冲串的前沿使得谐波彼此不重叠。而且，在这种情况中，可以将扩散频率设置成对于每个基本模式彼此不同。

在另一个替换方案中，可以确定基本模式以及进行占空控制以便在防止由驱动脉冲的前沿造成的开关频率和相关谐波与各个广播电台的载波重叠的模式下执行开关控制。而且，利用安装有位置监测装置(例如GPS等)的车辆，使用从该位置监测装置提供的所检测到的车辆位置来检测可用的广播电台的频率，并且可以在可变模式下执行开关控制，以防止开关频率和相关谐波与所检测到的广播电台的频率重叠。即使在这种可变模式下执行开关控制，由于伴有周围温度的DC-DC转换器20和驱动器40的内在变化特性，开关频率和相关谐波可能和可用广播电台的载波重叠，因此，优选地可以将扩散频率选择成高于可听频率，以得到令人满意的结果。

开关装置需要对其采取噪声抑制措施的频率信号不局限于从无线电广播电台发送的频率信号。例如，利用安装有音频重放装置(比如音频CD(光盘)重放单元和MD(迷你盘)重放单元和DVD(数字通用盘)重放装置)的装运后的车辆，用于重放的介质的音频信息作为可由无线电接收机18接收的频率信号而被输出。利用这种装置，介质的音频信息被发送，以用于作为无线电广播的频带中的频率信号进行重放，并且接收机18解调将从扬声器19输出的视频信息。然而，即使在这种情形下，如果开关频率和相关谐波与由重放装置利用的频率重叠，那么扬声器19会输出可听噪声。因此，本发明的应用对于这种频率信号是有效的。附带地，即使在这种情形下，也确定驱动脉冲串的基本模式，以使前沿和后沿防止多个开关频率和多个相关谐波与接近于由上述重放装置利用的频率的一个无线电广播电台的带宽相匹配。因此，即使当仅仅需要对从重放装置发送的频率信号采取噪声抑制措施时，也可以按照和上述各实施例相同的方式对由重放装置利用的无线电频带的整个区域(例如，AM广播的频带的整个区域)进行噪声抑制。

在开关频率和相关谐波易于和开关装置需要对其采取噪声抑制措施的给定频率不连续地重叠的情况下，将重复循环时间的倒数或者对应于驱动脉冲串的基本时间周期设置到不位于可听频带内的值。本发明不局限于将扩散频率设置到高于可听频率的范围的这种方案。例如，即使在驱动脉冲串具有其中前沿被移位适当移位量以使得开关频率以图17典型例示的模式出现的基本模式，也可以在这种模式下确定该基本模式，其中将当开关频率和相关谐波不与上述给定频率重叠时的时间周期的倒数设置到没有落在可听频带中的值。

图17示意性地示出一种情况，其中采取措施以对于长波(LW)带中的从“30到300kHz”的广播频带实现噪声抑制。在图17中，由驱动脉冲串的基本模式造成的开关频率包括“50kHz”、“47kHz”、“60kHz”和“53kHz”四个频率。因此，扩散频率位于包含在可听频带中的接近于“13kHz”的值。然而，假设上面提到的给定频率位于“300kHz”的值，开关频率(其中谐波与该给定频率重叠)包括“50kHz”和“60kHz”的频率。因此，当这些谐波和该给定频率重叠时的周期的倒数取得超过可听频率的“24kHz”的值。当然，利用这个例子，如果接收到超过“300kHz”的频率，那么由开关频率和相关谐波造成的噪声在可听范围内被输出。

还有，在图17中，“50kHz”的开关频率的第六阶谐波和“60kHz”的开关频率的第五阶谐波重叠，并且这表示其中重叠的谐波的阶数彼此接近的例子。相反，可以设想，当重叠状态下的谐波阶数在更大程度上彼此分开时，第五阶谐波和第二十阶谐波彼此重叠，并且在谐波和给定频率重叠的各定时之间的周期的倒数超过可听频率。然而，在这种情况下，由于和给定频率重叠的第二十阶谐波出现的能级非常小，所以在给定频率基本上和第五阶谐波重叠的各定时之间的周期确定是否从扬声器输出可听噪声。因此，在这种情况下，扩散频率被选择成高于可听频率。

附带地，在图17中，在由驱动脉冲串的基本模式造成的开关频率依次取得“50kHz”、“60kHz”、“47kHz”和“53kHz”的频率的情况下，其间这些谐波和给定频率重叠的周期的倒数位于在可听频率范围内的接近“13kHz”的值。

另外，通过将驱动脉冲串的重复循环的扩散频率选择成小于可听频率(例如“20Hz”)，在开关频率和相关谐波间断地与开关装置需要对其采取噪声抑制措施的给定频率重叠的情形下，重复循环时间的倒数不落在可听频带中。然而，在本例中，在如图17所示的多个开关频率和相关谐波与上述给定频率重叠的情形下，在所述重叠发生的定时之间的周期的倒数有可能落在可听频带中。因此，如果所述多个开关频率和相关谐波与给定频率重叠的数量被认为是倍数，那么优选地将扩散频率设置成小于“(例如“20Hz”的)可听频率/(倍数)”的值。

在上面参照这样的方法描述了第一实施例：其中驱动脉冲串的基本模式被设置成提供和所需占空一致的平均占空。然而，本发明不局限于这种方法。

例如，可以按照通过图18中的驱动脉冲串D20到D24所示的方式改变由开关装置30(参见图2)的驱动信号发生器31产生的驱动脉冲串。在图18中，驱动脉冲串D20到D24具有对应于重复循环时间Tc的基本模式BP4，其中Tc比具有基本时间周期T1b的上述基本模式的正常重复循环时间更长。在这种基本模式BP4下，驱动脉冲D20到D22具有被从各个基本时间周期T1b移位了移位量Φn0到Φn2的前沿a20到a22，以及被从各个基本时间周期T1b移位了移位量Φf0到Φf2的后沿b20到b22。而且，驱动脉冲D23和D24具有和驱动脉冲D20和D21的前沿一样被从各个基本时间周期T1b移位了移位量Φn0到Φn1的前沿a23和a24，以及被从各个基本时间周期T1b移位了移位量Φf4和Φf5的后沿b23和b24。利用在基本模式BP4下的驱动脉冲串的这种波形，驱动脉冲提供和所需占空一致的平均占空，其表示接通时间或者关断时间与重复循环时间的比值。用下面表达的等式来表示由驱动脉冲串D20到D24提供的占空“DT”。

DT＝(-Φn0+Φf0-Φn1+Φf1-Φn2+Φf2-Φn0+Φf4-Φn1+Φf5)/Tc

在这种情况下，如果由基本模式BP4造成的开关频率彼此不重叠，那么可以将作为基本模式BP4的重复循环时间Tc的倒数的扩散频率设置成高于可听频带，从而可以获得第一实施例的有利效果(1)。

利用上述的第三实施例，可以按照在第二实施例中指出的方式使用基本移位量Δ1到ΔN和偏移值Tos来确定所述基本模式。在该变型中，如果如图19所示对于每两个基本模式采用该偏移值，则由该基本模式造成的开关频率之间的频率差可以被设置成高于AM广播的带宽的值，即使当基本移位量Δ1到ΔN被设置为非常小的值也是如此。

也就是说，通过令所述偏移值取得较大值，可以将由F01＝1/(T1-Φ0+Φ1)＝1/(T1-Δ1+Δ2)和F12＝1/(T1-Φ1+Φ2)＝1/(T1+Tos)设置为高于所述带宽的值。

尽管已经参考各实施例描述了本发明(其中开关频率具有通过在上述模式下执行的占空控制而获得的所需控制变量)，但是本发明不局限于这种占空控制。也就是说，在执行上面的控制的过程中，可以确定开关频率，从而即使出现开关频率和相关谐波与给定频率重叠的情况也使得所述开关频率和相关谐波以不连续的方式与该给定频率重叠，其中开关装置需要对该给定频率采取噪声抑制措施。另外，可以以防止所述重复循环时间或者基本时间周期的倒数落在可听频带中的方式来设置开关频率，从而允许在不可听频率范围内从扬声器输出噪声。

上面参考所述开关装置描述了本发明，其中如果开关频率和相关谐波与开关装置需要对其采取噪声抑制措施的给定频率不连续重叠，那么使用所述基本模式接通和关断所述开关功率晶体管，以防止所述重复循环时间或者基本时间周期的倒数落在可听频带中。本发明不局限于被设置成根据上述基本模式执行接通和关断操作的这种开关装置。例如，一些预先确定的移位量可以和给定的数量相关，在此之后，如果该给定的数量和一个由随机数发生器产生的数相匹配，那么使用该给定的数量来选择用于开关频率的移位量，以便接通和关断开关功率晶体管26。即使在这种情况下，开关装置可以被配置成执行以下多个步骤的结构，所述步骤包括：(a)令随机数发生器操作来产生一个随机数，在该随机数下，当新近选择指定的移位量时进行判断，以发现与所述指定移位量相关的开关频率和相关谐波是否与开关装置需要对其采取噪声抑制措施的给定频率重叠；(b)当判断出发生重叠状态时，计算一个重叠状态和后续重叠状态之间的周期的倒数；以及(c)当由上面的计算产生的倒数落在可听频带内时，不根据所选择的开关频率来执行对开关功率晶体管26的操作，并且令随机数发生器再次产生另一个随机数。这些步骤使得基于上述第一实施例的有利效果(1)而获得有利的效果成为可能。

上面已经参考以下结构描述了开关装置：其中使用图2所示的DC-DC转换器20来进行开关控制，以便重复地接通和关断开关功率晶体管26。但是本发明不局限于这种DC-DC转换器20。例如，开关装置可以使用图20所示的绝缘型DC-DC转换器60。

在图20中示出了绝缘型DC-DC转换器60，其包括由开关功率晶体管52、53构成的第一串联连接以及由开关功率晶体管54、55构成的第二串联连接，它们被彼此并联地连接到高压电池51。变压器58的电容器56和线圈58a被连接在开关功率晶体管52、53之间的节点和开关功率晶体管54、55之间的节点之间。另一方面，二极管59、60被分别连接到变压器58的线圈58b的两端。二极管59、60的阴极被连接到线圈61的一端，线圈61的另一端被连接到电容器62的一端。变压器58的节点N和电容器62的另一端接地。附带地，引出跨越电容器62的两个端子的电压作为DC-DC转换器60的输出。

另外，本发明不局限于DC-DC转换器，并且可以使用图21A典型示出的逆变器。图21A示出了一个典型结构，其中逆变器70被连接到动力转向电动机80。逆变器70是由包括开关功率晶体管71、72的第一串联连接和包括开关功率晶体管73、74的第二串联连接以及包括开关功率晶体管75、76的第三串联连接构成的，它们都被连接在电源电压和地之间。在第一到第三串联连接当中，从两个开关功率晶体管之间的节点(例如开关功率晶体管71、72之间的节点)引出输出。附带地，当执行开关控制时，在节点Na处的电压以图21B所示的波形变化。

虽然在所述基本模式下确定了开关频率，但是这种开关频率不仅可以覆盖AM广播和长波的频带，而且还可以覆盖FM广播的频带。

另外，所述开关装置不局限于安装在车辆(例如混合动力车辆等等)上的那些开关装置。然而，在开关装置是安装在车辆上的情况下，应用本发明尤其有效，因为重放装置(例如汽车音响装置)可能遭受由开关控制导致的噪声。

尽管已经具体描述了本发明的特定实施例，但是本领域技术人员将可以理解的是，根据本公开内容的整体教导可以开发出对其中的细节的多种修改和改变。因此，所公开的特定设置只是用于说明，而不意味着对本发明的范围的限制，本发明的范围是由所附权利要求书及其等效表述给出的。

Claims (19)

1.一种用于重复地接通和关断开关功率元件(26)的开关装置，其特征在于：

存储器(32)，用于存储基本模式(BP1到BP4)；和

驱动脉冲发生器(31)，其被配置成在具有多个基本时间周期(T1，T1a，T1b)的重复循环时间(T，TA，Tc)内、在该基本模式下产生驱动脉冲串(D1到D3；D5到D7；D20到D24)，该基本模式被存储在该存储器(32)中，其中在所述驱动脉冲串中的驱动脉冲的数量等于所述基本时间周期的数量；

其中所述驱动脉冲(D1到D3；D5到D7；D20到D24)具有前沿(a1到a3；a5到a7；a20到a24)和后沿(b1到b3；b5到b7；b20到b24)，每个所述前沿被从各基本时间周期的起点分别移位了不同移位量(Φ0到Φ2；Φon0到Φon2)，并且当由相邻两个所述驱动脉冲的前沿或后沿造成的开关频率和谐波与需要对其进行噪声抑制的给定频率不连续地重叠时，所述基本模式(BP1到BP4)包括处于远离可听频带的值的重复循环时间(T，TA，Tc)的倒数。

2.根据权利要求1的开关装置，其特征在于：

在所述基本模式(BP1到BP4)下，所述驱动脉冲发生器(31)在重复循环时间(T，TA，Tc)内重复产生驱动脉冲串(D1到D3；D5到D7；D20到D24)，在该基本模式中，驱动脉冲的每个前沿被从各基本时间周期分别移位了彼此不同的移位量(Φ0到Φ2；Φon0到Φon2)；以及

所述基本模式(BP1到BP4)包括表示对应于该基本模式的重复循环时间的倒数的扩散频率，该扩散频率被设置成高于可听频率。

3.根据权利要求1或2的开关装置，其特征在于：

通过所述驱动脉冲发生器确定所述基本模式(BP1到BP4)，以使得对应于驱动脉冲的前沿的所有移位量(Φ0到Φ2；Φon0到Φon2)彼此不同。

4.根据前述权利要求1的开关装置，其特征在于：

所述存储器(32)存储信息，所述信息包括移位量(Φ0到Φ2；on0到Φon2)和移位量的序列以及偏移值；以及

所述基本模式(BP1到BP4)包括被设置用于驱动脉冲的对应于各基本时间周期的移位量和分别被加到所述移位量上的偏移值。

5.根据前述权利要求1的开关装置，其特征在于：

所述基本模式(BP1到BP4)包括移位量(Φ0到Φ2；Φon0到Φon2)，所述移位量被确定成具有防止由相邻两个所述驱动脉冲的前沿或后沿造成的谐波在需要对其进行噪声抑制的频带中彼此重叠的值。

6.根据前述权利要求1的开关装置，其特征在于：

在由所述前沿造成的开关频率和由所述后沿造成的开关频率彼此不重叠的条件下，所述驱动脉冲发生器(31)根据所需占空以相对于各基本时间周期改变后沿的模式执行可变占空控制。

7.根据权利要求6的开关装置，其特征在于：

在所述驱动脉冲串具有和所需占空一致的平均占空的条件下，所述驱动脉冲发生器(31)执行可变占空控制。

8.根据权利要求6或7的开关装置，其特征在于：

在由相邻两个所述驱动脉冲的前沿或后沿造成的开关频率的多个谐波在需要对其进行抑制噪声的频带内彼此不重叠的条件下，所述驱动脉冲发生器(31)执行可变占空控制。

9.根据前述权利要求1的开关装置，其特征在于：

所述给定频率包括无线电广播的频带的频率，以及“与给定频率重叠”指的是其中相对于该给定频率的频率差位于无线电广播的一个广播电台的带宽内的状态。

10.根据前述权利要求5的开关装置，其特征在于：

需要对其进行噪声抑制的频带包括无线电广播的频带，以及“谐波彼此重叠”指的是其中各谐波之间的频率差位于无线电广播的一个广播电台的带宽内的状态。

11.根据前述权利要求1的开关装置，其特征在于：

所述移位量当中的任意一个和所述移位量当中的另一个之间的差被设置为大于“Tr×1/4”的值，其中“Tr”指的是由所述开关功率元件的接通和关断操作的至少其中之一造成的电涌所导致的振铃的循环周期。

12.一种操作开关功率元件(26)的方法，其特征在于：

在具有多个基本时间周期(T1，T1a，T1b)的重复循环时间(T，TA，Tc)内将基本模式下的驱动脉冲串(D1到D3；D5到D7；D20到D24))施加到开关功率元件(26)，其中在所述驱动脉冲串中的驱动脉冲的数量等于所述基本时间周期的数量；

其中所述驱动脉冲(D1到D3；D5到D7；D20到D24)具有前沿(a1到a3；a5到a7；a20到a24)和后沿(b1到b3；b5到b7；b20到b24)，所述驱动脉冲的每个前沿被从各基本时间周期的起点分别移位了不同移位量(Φ0到Φ2；Φon0到Φon2)，以及当由相邻两个所述驱动脉冲的前沿或后沿造成的开关频率和谐波与需要对其进行噪声抑制的给定频率不连续地重叠时，所述基本模式(BP1到BP4)包括处于远离可听频带的值的重复循环时间(T，TA，Tc)的倒数。

13.根据权利要求12的操作开关功率元件的方法，其特征在于：

所述驱动脉冲(D1到D3；D5到D7；D20到D24)的每个前沿(a1到a3；a5到a7；a20到a24)被从各基本时间周期(T1，T1a，T1b)分别移位了彼此不同的移位量(Φ0到Φ2；Φon0到Φon2)；以及

表示对应于所述基本模式的重复循环时间(T，TA，Tc)的倒数的扩散频率被设置成高于可听频率。

14.根据权利要求12或13的操作开关功率元件的方法，其特征在于：

对应于所述驱动脉冲的前沿的所有移位量(Φ0到Φ2；Φon0到Φon2)彼此不同。

15.根据前述权利要求12的操作开关功率元件的方法，其特征在于：

所述基本模式(BP1到BP4)包括信息，所述信息包括所述移位量、移位量的序列以及偏移值，并且对应于所述各基本时间周期(T1，T1a，T1b)的移位量(Φ0到Φ2；Φon0到Φon2)和分别被加到所述移位量上的偏移值是对于所述驱动脉冲设置的。

16.根据前述权利要求12的操作开关功率元件的方法，其特征在于：

所述基本模式(BP1到BP4)包括所述移位量(Φ0到Φ2；Φon0到Φon2)，确定所述移位量的值，以便防止由相邻两个所述驱动脉冲的前沿或后沿造成的谐波在需要对其进行噪声抑制的频带内彼此重叠。

17.根据权利要求16的操作开关功率元件的方法，其特征在于：

在由所述前沿造成的开关频率和由所述后沿造成的开关频率彼此不重叠的条件下，根据所需的占空，以相对于各基本时间周期(T1，T1a，T1b)改变所述后沿的模式执行可变占空控制。

18.根据权利要求16或17的操作开关功率元件的方法，其特征在于：

在所述驱动脉冲串具有和所需占空一致的平均占空的条件下，所述占空比被可变地控制。

19.根据权利要求16或17的操作开关功率元件的方法，其特征在于：

在由相邻两个所述驱动脉冲的前沿或后沿造成的开关频率的多个谐波在需要对其进行噪声抑制的频带内彼此不重叠的条件下，所述占空比被可变地控制。

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