CN202167985U - 准谐振控制装置及包含该装置的开关稳压器 - Google Patents

Abstract

公开了一种准谐振控制装置以及包括该装置的开关稳压器。本实用新型的准谐振控制装置包括：控制电路，具备限频输入端、开关控制端与门控输出端，其中开关控制端耦接至开关元件的控制开关元件导通与关断的门极；以及限频电路，具备输入端和输出端，其输入端耦接至控制电路的门控输出端以接收来自控制电路的门控信号，其输出端耦接至控制电路的限频输入端以向控制电路输出对开关元件的开关频率进行限制的针对下一开关周期的最小关断时长。本实用新型能够可靠地确保最小电压所处时刻与最小关断时长的结束时刻之间保持足够裕量，以避免系统中扰动引起的最小电压所处时刻变化导致开关频率的跳变，防止了音频噪声的产生。

Description

准谐振控制装置及包含该装置的开关稳压器

技术领域

本实用新型的实施例涉及开关稳压技术，具体涉及对开关稳压器进行准谐振控制的装置以及包含该装置的开关稳压器。 

背景技术

如今，许多电子设备需要直流电压供电，通常通过电源适配器获得交流电压，通过整流桥和开关电源将交流电压转换为所需的直流供电电压。 

开关电源通常采用变压器或电感作为储能元件。例如在反激变换器中即采用变压器作为储能元件，开关电耦接至变压器的原边，控制电路控制该开关的导通与关断，使能量交替地在变压器中被存储或被传递到变压器的副边。变压器的副边经过滤波器在输出电容两端产生输出电压，该输出电压即为反激变换器的直流输出电压。直流输出电压的增大与减小与传递到负载的功率大小相反，负载增大会导致直流输出电压减小，而负载减小则会导致直流输出电压增大。通常情况下，直流输出电压被反馈至控制电路以使开关电源能补偿负载的变化。 

开关电源的控制方式很多，主要分为定频控制和变频控制两类，其中以定频控制最为常用，但定频控制下的开关电源开关损耗大，且其效率会随负载和输入电压变化而变化。变频控制则克服了这些缺点。最常用且较高效的变频控制为准谐振控制(Quasi-Resonant Control)，图1为准谐振控制开关稳压电路的波形图。准谐振控制中，开关电源工作在临界模式下，当流过储能元件的电流下降至零后，储能元件和开关的寄生电容开始谐振，当开关两端的谐振电压在其最小电压值时开关被导通(通常被称为谷底开通)，从而减小开关损耗。当流过开关的电流大于与输出电压相关的反馈信号时开关被关断，从而达到调节输 出电压的目的。 

由上可知，在准谐振QR控制下的开关电源中，负载越小，开关的导通时间和关断时间越小，开关频率越大。在轻载和高输入电压情况下，开关频率会过高而导致严重的电磁干扰(electromagneticinterference，EMI)，不仅降低电网质量，还影响与开关电源相连或位于开关电源附近的电子设备的正常工作，甚至会对无线电波和电视信号造成干扰。因此，为了限制系统的开关频率处于合理值(通常是125k-150k)，常用方法是设定最小关断时长，以使开关的关断时间足够长。在每个开关周期，只有到达在最小关断时长之后的最小电压(谷底)时刻才导通开关，从而既限制了开关频率又保持了谷底开通的优势。 

在传统QR控制中，只设定一个最小关断时长。当最小电压所处时刻(或称谷底时刻)与该最小关断时长的结束时刻非常接近时，容易出现开关频率的跳变，从而产生音频噪声。图2示出了当最小电压所处时刻与最小关断时长Tmin的结束时刻非常接近时的波形图。如图2所示，在第一周期，第一谷底时刻和第二谷底时刻出现在最小关断时长Tmin结束之前，因此要等待到第三谷底时刻才能导通开关。在下一周期，由于在实际应用中总会存在许多扰动或噪声，导致第二谷底时刻略微晚了一点，紧接在最小关断时长Tmin的结束时刻之后。则在第二谷底时刻进行开关。事实上这使得该周期的时间段更短，开关频率出现变化。因为第二周期的时间段更短，该周期所传递的平均电流比第一周期的大，这使得来自输出的反馈要求在下一周期传递更少的电流。因此，下一周期的峰值电流减小了一点，以平衡总体平均电流。在第三周期，减少的峰值电流使得第二谷底时刻来得更早，再次使得该周期的第二谷底时刻在最小关断时长Tmin之前来到，系统等待到第三谷底时刻才又能够进行开关。在这种情况下，即使负载和输入不变，由于系统中扰动的存在，开关关断时长也会变化，这样的变化会导致开关频率在几个开关周期内跳变，从而引起音频噪声。 

针对传统单个最小关断时长的开关稳压器中存在的开关频率跳变和音频噪声问题，提出了一些解决方案，主要通过改变最小关断时长来实现。一种方案是使用两个最小关断时长，每次最小电压所处时刻接近一个最小关断时长时，将下一周期的最小关断时长切换到另一个，以使最小电压所处时刻与最小关断时长的终点时刻之间保持足够裕量，避免系统中扰动引起的最小电压所处时刻变化导致开关频率的跳变，防止音频噪声的产生。但是，这种方案只能使用两个最小关断时长，设计不灵活，极大限制了其应用范围。实际应用中，对于两个最小关断时长的设置也要求十分精确和严格，否则由于系统可能存在的扰动和噪声，两个最小关断时长之间的切换也可能无法避免开关频率的跳变，导致可靠性变差。

发明内容

本实用新型的目的是提供了一种对开关稳压器进行准谐振控制的装置。 

根据本实用新型一方面，提出了一种准谐振控制装置，用于对开关稳压器进行准谐振控制，所述开关稳压器包括：开关元件；以及储能元件，耦接至开关元件和与负载耦接的开关稳压器输出端，其特征在于，所述准谐振控制装置包括：控制电路，具备限频输入端、开关控制端与门控输出端，其中开关控制端耦接至开关元件的控制开关元件导通与关断的门极；以及限频电路，具备输入端和输出端，其输入端耦接至控制电路的门控输出端以接收来自控制电路的门控信号，其输出端耦接至控制电路的限频输入端以向控制电路输出对开关元件的开关频率进行限制的针对下一开关周期的最小关断时长； 

所述限频电路包括：计时电路，耦接至控制电路的门控输出端以接收来自控制电路的门控信号；减法电路，其输入端之一耦接至计时电路的输出端以接收来自计时电路的当前开关周期的实际关断时长，其另一输入端耦接以接收预定偏移量；比较电路，其输入端之一耦接至减法电路的输出端以接收减法电路的相减结果，其他两个输入端分别耦接以接收最小关断时长上限和最小关断时长下限；以及设置电路，其输入端之一耦接至比较电路的输出端以接收来自比较电路的比较结果，另一输入端耦接至减法电路的输出端以接收减法电路的相减结果， 其他两个输入端分别耦接以接收最小关断时长上限和最小关断时长下限，设置电路的输出端耦接至控制电路的限频输入端。 

根据本实用新型的实施例，所述计时电路包括：计时器，耦接至控制电路的门控输出端；采样-保持电路，耦接至计时器的输出端和控制电路的门控输出端； 

所述减法电路包括：减法器，其输入端之一耦接至采样-保持电路的输出端，其另一输入端耦接以接收预定偏移量； 

所述比较电路包括：第一比较器，其同相输入端耦接至减法器的输出端，反相输入端耦接以接收最小关断时长下限；第二比较器，其同相输入端耦接至减法器的输出端，反相输入端耦接以接收最小关断时长上限； 

所述设置电路包括：选择器，其选择输入端之一耦接至减法器的输出端，其他两个选择输入端分别耦接以接收最小关断时长下限和上限，控制输入端分别耦接至第一和第二比较器的输出端，选择器的输入端耦接至控制电路的限频输入端。 

根据本实用新型另一方面，提出了一种准谐振控制装置，对开关稳压器进行准谐振控制，所述开关稳压器包括：开关元件；以及储能元件，耦接至开关元件和与负载耦接的开关稳压器输出端，其特征在于，所述准谐振控制装置包括：控制电路，具备开关控制端与门控输出端，其中开关控制端耦接至开关元件的控制开关元件导通与关断的门极；以及限频电路，具备输入端和输出端，其输入端耦接至控制电路的门控输出端以接收来自控制电路的门控信号，其输出端耦接至控制电路的限频输入端以向控制电路输出对开关元件的开关频率进行控制的最小关断时长； 

所述限频电路包括：计时电路，耦接至控制电路的门控输出端以接收来自控制电路的门控信号；以及设置电路，其输入端之一耦接至计时电路的输出端以接收来自计时电路的当前开关周期的实际关断时长，其另一输入端耦接以接收最小关断时长候选值，设置电路的输出端耦接至控制电路的限频输入端。 

根据本实用新型的实施例，所述计时电路包括：计时器，耦接至控制电路的门控输出端；采样-保持电路，耦接至计时器的输出端和控制电路的门控输出端； 

所述设置电路包括：比较器，其同相输入端耦接至采样-保持电路的输出端，反相输入端耦接以接收参考关断时长；触发器，其数据输入端耦接至比较器的输出端，触发控制端耦接至控制电路的门控输出端；以及选择器，其选择输入端耦接以接收最小关断时长候选值，控制输入端耦接至触发器的输出端，选择器的输出端耦接至控制电路的限频输入端。 

根据本实用新型另一方面，提出了一种开关稳压器，包括：开关元件；储能元件，耦接至开关元件和与负载耦接的开关稳压器输出端；该开关稳压器还包括上述的准谐振控制装置，具有开关控制端与门控输出端，其中开关控制端耦接至开关元件的控制开关元件导通与关断的门极。 

采用上述装置，能够利用当前开关周期的实际关断时长以及预定的最小关断时长上限和下限，为下一开关周期设置最小关断时长。这样能够可靠地确保最小电压所处时刻与最小关断时长的结束时刻之间保持足够裕量，以避免系统中扰动引起的最小电压所处时刻变化导致开关频率的跳变，防止了音频噪声的产生。 

此外，上述装置能够根据实际情况灵活地设置最小关断时长，例如最小关断时长可以设置为多种不同的值，从而能够满足多种应用的需求。 

附图说明

通过下面结合附图说明本实用新型的优选实施例，将使本实用新型的上述及其它目的、特征和优点更加清楚，其中： 

图1是传统准谐振控制开关稳压电路的波形图； 

图2是示出了传统准谐振控制开关稳压电路中，当最小电压所处时刻与最小关断时长的结束时刻非常接近时的波形图； 

图3是根据本实用新型实施例的开关稳压器的示意框图； 

图4示出了根据本实用新型实施例的开关稳压器执行的操作的示意流程图； 

图5是根据本实用新型实施例的图3开关稳压器中准谐振控制装置的示意框图； 

图6是采用图5所示准谐振控制装置的开关稳压器的波形图； 

图7是根据本实用新型另一实施例的图3开关稳压器中准谐振控制装置的示意框图； 

图8是图7所示限频电路中使用的区间划分的示意图； 

图9是采用图7所示准谐振控制装置的开关稳压器的波形图； 

图10是图5所示限频电路的示例电路图； 

图11是图7所示限频电路的示例电路图。 

具体实施方式

以下参照附图，对本实用新型的示例实施例进行详细描述，本实用新型实施例不限于下述示例实施例。为了清楚描述本实用新型的基本思想，附图中仅示出了与本实用新型实施例的技术方案密切相关的部件、功能或步骤，并且以下描述中省略了对已知技术、功能、部件或步骤的具体描述。 

以下以反激(FLYBACK)型AC/DC(交流/直流变换)开关稳压器为例对本实用新型实施例进行说明，但本领域的技术人员可知，本实用新型还可用于任何其他类型的开关变换器/稳压器，例如DC/DC(直流/直流变换)，如BUCK(降压)、BOOST(升压)、BUCK-BOOST(升-降压)、以及FORWARD(正激)类型等。 

图3示出了根据本实用新型实施例的开关稳压器的示意框图。该开关稳压器总体示为10，包括对开关稳压器进行准谐振(QR)控制的装置20(以下称为QR控制装置20)、开关30和储能元件40。QR控制装置20耦接至开关30的门极，通过对开关30的导通和关断进行控制，来对开关稳压器进行QR控制。开关30耦接至储能元件40，开关稳压器10的输出电压输出至外部负载。 

根据本实用新型的实施例，随着开关30的导通与关断，储能元件40存储和输出能量。具体而言，开关稳压器10工作于断续模式，当开关30导通时，储能元件40存储能量，当开关30关断时，储能元件40中存储的能量输出至负载。开关30可以采用任何适当类型的开关，例如MOS晶体管等。储能元件40可以采用任何适当类型的元件，例如开关稳压电路中常用的变压器等。 

根据本实用新型的实施例，开关稳压器10还包括开关电压采样电路、输出电压反馈电路、电流采样电路等(未示出)，用于例如对开关上的电压、电流进行采样、对输出电压进行反馈等，这些组件可以采用现有技术中已知的组件来实现，为避免影响本实用新型的清楚描述，在此省略对这些已知组件及其结构的具体描述。 

根据本实用新型的实施例，QR控制装置20包括控制电路200和限频电路202，控制电路200的开关控制端耦接至开关30的门极，对开关30进行导通和关断控制，如图3所示。开关30上的电压、流经开关30的电流和与开关稳压器10的输出电压相关的反馈信号分别耦接至控制电路200的反馈输入端，以便控制电路200进行控制。控制电路200的门控输出端耦接至限频电路202的输入端，向其提供门控信号。根据本实用新型的实施例，门控信号可以是与通过开关控制端施加到开关30的门极上的控制信号相同或相关联的信号，能够指示开关30的关断和/或导通。限频电路202的输出端耦接至控制电路200的限频输入端，将其设置的最小关断时长提供给控制电路200，以限制控制电路200对开关进行导通与关断的开关频率。 

在准谐振控制中，开关稳压器10工作在临界模式下，当流过储能元件40的电流下降至零后，储能元件40和开关30的寄生电容开始谐 振。当开关30两端的谐振电压在其最小电压值时开关30被导通(被称为谷底开通)，从而减小开关损耗。当流过开关30的电流大于与输出电压相关的反馈信号时开关30被关断，从而达到调节输出电压的目的。 

QR控制装置20除了进行上述QR控制之外，为了将开关导通和关断的开关频率限制在所需的范围(例如，125～150kHz)内，进一步控制开关的导通，使得在每个开关周期(例如，该开关周期是以开关被关断的时刻开始、持续到开关再次被关断的时刻)中，当开关上的电压在最小关断时长Tmin之后达到其最小电压(即，最小关断时长Tmin之后的第一个谷底)时，才控制开关导通。 

根据本实用新型的实施例，最小关断时长Tmin可以根据所需的开关频率而设定，例如一般是7～8.5μs。根据本实用新型实施例，QR控制装置20能够利用当前开关周期的关断时长(即，从当前周期起始时刻到导通开关的最小电压所处时刻之间的时长，以下也称为实际关断时长)，来实时、动态地为下一开关周期设置最小关断时长，从而能够为每个开关周期设置适合的最小关断时长。这样避免了传统QR控制中出现的最小电压所处时刻接近最小关断时长的结束时刻的情况，能够可靠地确保最小电压所处时刻与最小关断时长的结束时刻之间保持足够裕量，以避免系统中扰动引起的最小电压所处时刻变化导致开关频率的跳变，防止音频噪声的产生。 

图4示出了根据本实用新型实施例的开关稳压器10的操作过程的示意流程图400。如图4所示，在步骤402，将开关30耦接至开关稳压器10的储能元件40，其中，随着开关30的导通和关断，储能元件40存储和输出能量。在步骤404，针对每个开关周期，QR控制装置20通过限频电路202，设置最小关断时长，以限制开关30的开关频率。在步骤406，在每个开关周期中，当开关30上的电压在最小关断时长之后达到其最小电压时，QR控制装置20通过控制电路200来导通开关30。根据本实用新型实施例，在步骤404中，限频电路202响应于开关元件的导通和关断，利用当前开关周期的关断时长以及预定的最小关断时长上限和下限，来为下一开关周期设置最小关断时长。 

以下对根据本实用新型实施例的QR控制装置20进行更详细的描述。图5示出了QR控制装置20的示意框图，具体示出了限频电路202的结构框图。根据本实用新型的实施例，限频电路202包括耦接至控制电路200的门控输出端的计时电路502，耦接至计时模块502的输出端的减法电路504、耦接至减法电路504的输出端的比较电路506、耦接至比较电路506以及减法电路504的输出端的设置电路508。设置电路508的输出端进一步耦接至控制电路200的限频输入端。限频电路202根据最小关断时长上限和下限，利用当前开关周期的实际关断时长来为下一开关周期设置最小关断时长，以实时、动态地为每个开关周期设置适合的最小关断时长，确保每个周期中最小电压所处时刻与最小关断时长的结束时刻之间保持足够裕量。最小关断时长上限和下限限定了最小关断时长的范围，可以根据所需的开关频率而设定。例如，最小关断时长上限可以是Tmin_max＝8.5μs，下限可以是Tmin_min＝7μs。 

计时电路502耦接至控制电路200的门控输出端，以接收来自控制电路200的门控信号，该门控信号可以是与通过开关控制端施加到开关30的门极上的控制信号相同或相关联的信号，能够指示开关30的关断和/或导通。计时电路502响应于门控信号中反映开关30关断的边沿，开始计时，并响应于门控信号中反映开关30导通的边沿，停止计时并计算当前开关周期的关断时长。计时电路502的输出端耦接至减法电路504的输入端之一。例如，计时电路502可以由电容器等常用模拟计时器、以及采样-保持电路来实现。在一个开关周期中，当控制电路200在其控制输出端上输出控制信号(例如，以下降沿开始的门控信号)以关断开关时，计时电路502也响应于该控制信号(下降沿触发)，开始计时。当达到该控制信号的上升沿时，开关导通，计时电路502也响应于该控制信号的上升沿，停止计时并计算当前时间，即，当前开关周期的实际关断时长Toff。 

减法电路504的输入端之一耦接至计时电路502的输出端，接收来自计时电路502的实际关断时长Toff，减法电路504的另一输入端耦接到预定的偏移量τo，该偏移量τo可以是预先存储在存储器中或由 手动输入的。减法电路504的输出端耦接至比较电路的输入端之一。减法电路504从Toff中减去预定偏移量τo，得到相减结果Toff-τo。预定偏移量τo可以根据储能元件40与开关30的寄生电容形成的谐振周期、或者/以及根据经验值来设定，例如等于该谐振周期的二分之一。减法电路504可以采用例如加法器等常用器件来实现。 

比较电路506的输入端之一耦接至减法电路504的输出端，接收来自减法电路504的相减结果Toff-τo。比较电路506的其他两个输入端分别耦接至预定的Tmin_max和Tmin_min。比较电路506的输出端耦接至设置电路508的输入端之一。比较电路506将相减结果Toff-τo与Tmin_max和Tmin_min相比较，得到比较结果。比较电路506可以采用例如一个或多个常用比较器来实现。 

设置电路508的输入端之一(控制输入端)耦接至比较电路506的输出端，接收来自比较电路506的比较结果。设置电路508的其他三个输入端分部耦接至预定的Tmin_max和Tmin_min、以及减法电路504的输出端，以接收减法电路504输出的相减结果Toff-τo。设置电路508的输出端耦接至控制电路200的限频输入端。设置电路508根据经由控制输入端输入的比较结果，从Tmin_max、Tmin_min和Toff-τo进行选择，以设置下一开关周期的最小关断时长T’min，将所设置的最小关断时长提供给控制电路200。 

根据本实用新型实施例，当相减结果小于或等于最小关断时长下限时，将下一开关周期的最小关断时长设置为最小关断时长下限。根据另一实施例，当相减结果大于或等于最小关断时长上限时，将下一开关周期的最小关断时长设置为最小关断时长上限。根据其他实施例，当相减结果在最小关断时长下限和上限之间时，将下一开关周期的最小关断时长设置为相减结果。 

下面的公式给出了上述情况的数学表达： 

T’min＝Toff-τo，如果Tmin_min＜Toff-τo＜Tmin_max， 

      ＝Tmin_min，如果Toff-τo≤Tmin_min， 

      ＝Tmin_max，如果Toff-τo ≥Tmin_max

图6示出了采用图5所示QR控制装置20的开关稳压器10的波 形图。为了描述和示例目的，假定在缓慢减小开关稳压器外部负载的场景下，示出开关上的电压波形变化。随着缓慢减小开关稳压器外部负载，每个开关周期的峰值电流会缓慢减小。从周期Cycle0开始，计时电路502记录该周期的实际关断时长Toff0，减法电路504执行减法操作，得到相减结果Toff0-τo。比较电路506将相减结果Toff0-τo与Tmin_min和Tmin_max比较。如图所示，Tmin_min＜Toff0-τo＜Tmin_max。据此，设置电路508根据上述规则，确定下一周期的最小关断时长Tminl＝Toff0-To。周期Cycle1的情况与Cycle0相同，记录其实际关断时长Toff1，并确定下一周期的Tmin2＝Toff1-τo。 

在周期Cycle2，随着峰值电流逐渐减小，最小电压所处时刻接近Tmin_min。此时，Toff2-τo小于Tmin_min。所以Cycle2的最小关断时长Tmin3等于Tmin_min。在周期Cycle3，实际导通开关是在第三个谷底时刻，即，Tmin3之后。这确保了最小电压所处时刻改变到与最小关断时长的结束时刻保持一定裕量。在周期Cycle3，Tmin_min＜Toff3-τo＜Tmin_max，则确定下一周期的Tmin4＝Toff3-τo。 

观察Tmin3与Tmin4，可以发现它们之间存在偏移。Tmin4比Tmin3大，这使得在周期Cycle4，系统难以回到周期Cycle0、1和2中在第二个谷底时刻导通开关的波形。在周期Cycle3中，由于Tmin3等于Tmin_min，突然增大了周期的持续时间，过多地减小了平均电流，所以周期Cycle4需要增大峰值电流来进行补偿。这将导致最小电压所处时刻(谷底时刻)来得比周期Cycle3中的晚一些。可以看出，如果像传统QR控制器中一样，周期Cycle4的最小关断时长与周期Cycle3中的相同，则开关将在第二个谷底时刻导通，系统再次回到周期Cycle0、1和2中在第二个谷底时刻导通开关的波形，显然，这造成了开关频率的跳变。但是，在本实用新型实施例中，Tmin4被设置为大于Tmin3。因此，即使谷底时刻来得晚一些，周期Cycle4中仍然会在第三个谷底时刻导通开关，如周期Cycle3中一样。这避免了传统QR控制器中的上述情况，防止了开关频率的反复跳变。 

下面参照附图7-9，描述根据本实用新型另一实施例的图4开关稳压器中准谐振控制装置20的示意框图。在该实施例中，将Tmin_min 和Tmin_max之间的时段(即，最小关断时长的范围)划分成多个区间，如图8所示，通过划分，得到多个区间P1，P2，P3...Pk-1，Pk，k是大于或等于2的整数。注意，虽然图8所示划分是等间距的，但是本实用新型实施例不限于均匀划分，而是可以根据需要进行任意适合的划分。每个区间的时长可以根据需要或/和经验值来设定，例如可以是0.5μs。时长越小，则这种量化的分辨率就越高。 

在该实施例中，根据区间划分以及当前周期的实际关断时长，来为下一周期设置最小关断时长。可以为每个区间设定对应的最小关断时长。在为下一周期设置最小关断时长时，判断当前周期的实际关断时长处于哪一个区间，并将所处区间的对应最小关断时长作为下一周期的最小关断时长。 

为此，可以预先设计并存储如下关系表。例如表1，示出了各个划分区间、对应的最小关断时长，以用于最小关断时长的设置。 

表1 

Toff	T’min
		P1，P2，P3	Tminmin
P4	T1
		P5	T2
...	...
		Pk-1	Tk-4
Pk	Tk-3
		大于Tminmax	Tk-2

表1中，Toff表示当前周期的关断时长(实际关断时长)，T’min表示要设置的下一周期的最小关断时长。结合图8可以看出，在该示例中，将前三个区间P1，P2，P3的对应最小关断时长设定为Tmin_min，这表示，如果当前周期的实际关断时长在P1，P2，P3的范围内，则将下一周期的最小关断时长设置为最小关断时长下限Tmin_min。在该示例中，将区间P4的对应最小关断时长设定为T1，即，该最小关断时长是在前区间P2的起始时刻所对应时长；依次类推，直到将区间Pk的对应最小关断时长设定为Tk-3，即，该最小关断时长是区间Pk-2的 起始时刻所对应时长。对于大于Tmin_max的情况，将对应最小关断时长设定为Tk-2。在该示例中，区间与其对应的最小关断时长之间相差两个区间。也可以使之仅相差一个区间，以使T’min与Toff之间的差距不会过大，例如下表2所示。 

表2 

Toff	T’min
		P1，P2，	Tminmin
P3	T1
		P4	T2
...	...
		Pk-1	Tk-3
Pk	Tk-2
		大于Tminmax	Tk-1

注意，本实用新型实施例不限于上述表1和表2的示例，还可以采用其他方式来设定区间与其对应的最小关断时长。这种设定可以作为表或其他形式存储在QR控制装置或外部存储器中，限频电路在设置最小关断时间时，可以通过查找该表来进行设置。 

再次参照图7，准谐振控制装置20包括控制电路200和限频电路202’。根据该实施例的限频电路202’包括耦接至控制电路200的计时电路702、以及设置电路704。设置电路704耦接至计时电路702和控制电路200。 

根据本实用新型实施例，计时电路702可以与上述图5所示的计时电路502相似。计时电路702耦接至控制电路200的门控输出端，以接收来自控制电路200的门控信号，响应于门控信号中反映开关30关断的边沿，开始计时，并响应于门控信号中反映开关30导通的边沿，停止计时并计算当前开关周期的关断时长。计时电路502的输出端耦接至设置电路704的输入端之一。 

根据本实用新型实施例，设置电路704的输入端之一耦接至计时电路702的输出端，接收来自计时电路702的当前开关周期的实际关断时长Toff。设置电路704的另一输入端耦接至例如存储有预定的对 最小关断时长上限Tmin_max与下限Tmin_min之间的时段的区间划分的存储器，以获取区间划分。设置电路704的输出端耦接至控制单元200的限频输入端，以将所设置的最小关断时长T’min提供给控制电路200。设置电路704根据预定的对最小关断时长上限Tmin_max与下限Tmin_min之间的时段的区间划分以及Toff，设置下一开关周期的最小关断时长T’min。根据本实用新型实施例，预定的对最小关断时长上限与下限之间的时段的划分可以是如上参照图8所述的区间划分，并且该划分可以作为表或其他形式存储在QR控制装置或外部存储器中。 

根据本实用新型实施例，设置电路704可以根据当前开关周期的实际关断时长Toff所处于的时段划分区间、以及为该区间预设的对应最小关断时长，来设置下一开关周期的最小关断时长T’min，例如，将下一开关周期的最小关断时长T’min设置为所记录的当前开关周期的实际关断时长所处区间(例如P4)对应的最小关断时长(例如T1或T2)。 

下面参照图9以及表3，针对上述限频电路202’来描述具体示例。图9是采用图7所示准谐振控制装置的开关稳压器的波形图。同样，为了描述和示例目的，假定在缓慢减小开关稳压器外部负载的场景下，示出开关上的电压波形变化。Tmin_min和Tmin_max之间的时段划分成3个区间P1，P2，P3，并且如表3所示设定对应的最小关断时间。 

表3 

Toff	T’min
		P1，P2，	Tminmin
P3	T1
		大于Tminmax	T2

在周期Cycle0，计时电路702响应于开关导通，记录实际关断时长Toff。例如，如果Tmin_min和Tmin_max分别是7μs和8.5μs，等间距的划分得到P1为7μs～7.5μs，P2为7.5μs～8μs，P3为8μs～8.5μs。 

设置电路704通过参考表3，得到所记录的Toff处于P3，并得到P3对应的最小关断时长是T1。由此，设置电路704将周期Cycle1的最小关断时长设置为T1，提供给控制电路200。 

在周期Cycle1，实际关断时长处于P2，则将周期Cycle2的最小关断时长设置为Tmin_min。在周期Cycle2，实际关断时长处于P1，则将周期Cycle3的最小关断时长设置为Tmin_min。接着，在周期Cycle3，实际关断时长处于P3，则将周期Cycle4的最小关断时长设置为T1。如图9所示，在周期Cycle4，Tmin比在周期Cycle3中长。这一改变使得周期Cycle4与周期Cycle3一样，仍然会在第三个谷底时刻导通开关，从而避免了频率跳变。 

下面参照图10-11，描述上述根据本实用新型实施例的限频电路202和202’的示例电路图。本实用新型实施例的限频电路的具体实现不限于这里所示的示例电路，本领域技术人员可以根据本实用新型的教导，进行任何可能的设计。 

图10是图5所示限频电路202的示例电路图，其中，计时器1002耦接至控制电路200的门控输出端，接收来自控制电路200的门控信号。采样-保持电路1004耦接至计时器的输出端以及控制电路200的门控输出端。采样-保持电路1004的输出端耦接至减法器1006的输入端之一，减法器1006的另一输入端耦接以输入预定偏移量τo，例如，可以耦接至存储有该预定偏移量τo的存储器或寄存器。减法器1006的输出端耦接至第一和第二比较器1008和1010的同相输入端、以及选择器1012的选择端输入之一。第一比较器1008的反相输入端耦接以输入最小关断时长下限Tmin_min，例如，可以耦接至存储有Tmin_min的存储器或寄存器。第二比较器1010的反相输入端耦接以输入最小关断时长上限Tmin_max，例如，可以耦接至存储有Tmin_max的存储器或寄存器。选择器1012的选择端输入之一耦接至减法器的输出端，并且其他两个选择端输入分别耦接以输入最小关断时长上限和下限，例如，可以耦接至存储有最小关断时长上限和下限的存储器或寄存器。选择器1012的控制端输入分别耦接至第一和第二比较器的输出端。选择器1012输出端子耦接至控制电路200的限频输入端。 

计时器1002和采样-保持电路1004构成计时电路502，其响应于与控制电路200控制开关的控制信号相同或相关联的门控信号，在下降沿触发下开始计时。当检测到门控信号上升沿时，计时器1002停止 计时，采样-保持电路1004记录计时器所计算的实际关断时长Toff。 

减法器1006构成减法电路504，其输入是预定偏移量τo以及采样-保持电路1004的输出Toff，其输出是相减结果Toff-τo。 

第一和第二比较器1008、1010构成比较电路506，第一比较器1008的输入是相减结果Toff-τo以及最小关断时长下限Tmin_min，第二比较器1010的输入是相减结果Toff-τo以及最小关断时长上限Tmin_max。 

选择器1012构成设置电路508，其选择端输入是最小关断时长下限Tmin_min、上限Tmin_max以及相减结果Toff-τo，并且控制端输入是第一和第二比较器的输出结果。可以设计选择器1012的选择逻辑，例如，如果第一比较器1008的输出为“1”，第二比较器1010的输出为“0”，说明Tmin_min＜Toff-τo＜Tmin_max，则选择Toff-τo作为下一周期的最小关断时长。如果第一比较器1008的输出为“0”，第二比较器1010的输出为“0”，说明Toff-τo≤Tmin_min，则选择Tmin_min作为下一周期的最小关断时长。如果第一比较器1008的输出为“1”，第二比较器1010的输出为“1”，说明Toff-τo≥Tmin_max，则选择Tmin_max作为下一周期的最小关断时长。 

选择器1012将选择的最小关断时长T’min输出至控制电路200。 

图11是图7所示限频电路202’的示例电路图，其中，计时电路702与图10所示计时电路502相似，包括计时器1102和采样-保持电路1104。计时器1102耦接至控制电路200的门控输出端，接收来自控制电路200的门控信号。采样-保持电路1104耦接至计时器的输出端以及控制电路200的门控输出端。采样-保持电路1104的输出端耦接至比较器1106的同相输入端，比较器1106的反相输入端耦接以输入参考关断时长，例如，可以耦接至存储有参考关断时长的存储器或寄存器。比较器1106的输出端耦接至触发器1110的数据输入端。触发器1110的触发控制端耦接至控制电路200的门控输入端，以输入来自控制电路的门控信号。触发器1110的输出端耦接至选择器1108的控制端输入。选择器1108的选择端输入耦接以输入最小关断时长候选值，例如，可以耦接至存储有最小关断时长候选值的存储器或寄存器。 选择器1108的输出端耦接至控制电路200的限频输入端，输出所选的最小关断时长候选值。 

在该示例电路中，参考下表4，考虑最小关断时长具有两个候选值的情况。 

表4 

Toff	T’min
		大于8.2us	8us
小于8.2us	7us

比较器1106、选择器1108和触发器1110构成了设置电路704。比较器1106的输入是8.2us时间参考以及来自采样-保持电路1104的实际关断时长Toff，其输出耦接至触发器1110。触发器1110受到来自控制电路200的门控信号的上升沿触发，将比较器1106的输出传递给选择器1106，作为选择器1106的控制端输入。选择器1106的选择端输入分别是最小关断时长候选值7us和8us，在控制端输入的控制下，选择器1108选择两个候选值之一，作为下一周期的最小关断时长。可以根据表4设置选择逻辑，例如，如果实际关断时长Toff大于8.2us，说明Toff处于大于8.2us的区间，比较器1106输出“1”，触发器1110在上升沿触发下将“1”传递至选择器1108的控制端输入，使选择器1108选择8us。如果实际关断时长Toff小于8.2us，说明Toff处于小于8.2us的区间，比较器1106输出“0”，触发器1110在上升沿触发下将“0”传递至选择器1108的控制端输入，使选择器1108选择7us。 

可以理解，还可以通过使用查找表等方法，将上述示例扩展到多于两个的最小关断时长候选值。 

上述电路图仅仅为示例目的，本实用新型实施例的限频电路不限于此。 

以上描述了根据本实用新型优选实施例的装置。在以上的描述中，仅以示例的方式，示出了本实用新型的优选实施例，但并不意味着本实用新型局限于上述步骤和电路结构。在可能的情形下，可以根据需要对步骤和电路进行调整、取舍和组合。此外，某些步骤和电路并非实施本实用新型的总体发明思想所必需的元素。因此，本实用新型所 必需的技术特征仅受限于能够实现本实用新型的总体发明思想的最低要求，而不受以上具体实例的限制。 

至此已经结合优选实施例对本实用新型进行了描述。应该理解，本领域技术人员在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下，可以进行各种其它的改变、替换和添加。因此，本实用新型的范围不局限于上述特定实施例，而应由所附权利要求所限定。 

Claims (5)

1.一种准谐振控制装置，用于对开关稳压器进行准谐振控制，所述开关稳压器包括：开关元件；以及储能元件，耦接至开关元件和与负载耦接的开关稳压器输出端，其特征在于，所述准谐振控制装置包括：

控制电路，具备限频输入端、开关控制端与门控输出端，其中开关控制端耦接至开关元件的控制开关元件导通与关断的门极；以及

限频电路，具备输入端和输出端，其输入端耦接至控制电路的门控输出端以接收来自控制电路的门控信号，其输出端耦接至控制电路的限频输入端以向控制电路输出对开关元件的开关频率进行限制的下一开关周期的最小关断时长；

所述限频电路包括：

计时电路，耦接至控制电路的门控输出端以接收来自控制电路的门控信号；

减法电路，其输入端之一耦接至计时电路的输出端以接收来自计时电路的当前开关周期的实际关断时长，其另一输入端耦接以接收预定偏移量；

比较电路，其输入端之一耦接至减法电路的输出端以接收减法电路的相减结果，其他两个输入端分别耦接以接收最小关断时长上限和最小关断时长下限；以及

设置电路，其输入端之一耦接至比较电路的输出端以接收来自比较电路的比较结果，另一输入端耦接至减法电路的输出端以接收减法电路的相减结果，其他两个输入端分别耦接以接收最小关断时长上限和最小关断时长下限，设置电路的输出端耦接至控制电路的限频输入端。

2.根据权利要求1所述的准谐振控制装置，其特征在于，

所述计时电路包括：

计时器，耦接至控制电路的门控输出端； 

采样-保持电路，耦接至计时器的输出端和控制电路的门控输出端；

所述减法电路包括：

减法器，其输入端之一耦接至采样-保持电路的输出端，其另一输入端耦接以接收预定偏移量；

所述比较电路包括：

第一比较器，其同相输入端耦接至减法器的输出端，反相输入端耦接以接收最小关断时长下限；

第二比较器，其同相输入端耦接至减法器的输出端，反相输入端耦接以接收最小关断时长上限；

所述设置电路包括：

选择器，其选择输入端之一耦接至减法器的输出端，其他两个选择输入端分别耦接以接收最小关断时长下限和上限，控制输入端分别耦接至第一和第二比较器的输出端，选择器的输入端耦接至控制电路的限频输入端。

3.一种准谐振控制装置，对开关稳压器进行准谐振控制，所述开关稳压器包括：开关元件；以及储能元件，耦接至开关元件和与负载耦接的开关稳压器输出端，其特征在于，所述准谐振控制装置包括：

控制电路，具备开关控制端与门控输出端，其中开关控制端耦接至开关元件的控制开关元件导通与关断的门极；以及

限频电路，具备输入端和输出端，其输入端耦接至控制电路的门控输出端以接收来自控制电路的门控信号，其输出端耦接至控制电路的限频输入端以向控制电路输出对开关元件的开关频率进行控制的最小关断时长；

所述限频电路包括：

计时电路，耦接至控制电路的门控输出端以接收来自控制电路的门控信号；以及

设置电路，其输入端之一耦接至计时电路的输出端以接收来自计时电路的当前开关周期的实际关断时长，其另一输入端耦接以接收最小关断时长候选值，设置电路的输出端耦接至控制电路的限频输入端。 

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，

所述计时电路包括：

计时器，耦接至控制电路的门控输出端；

采样-保持电路，耦接至计时器的输出端和控制电路的门控输出端；

所述设置电路包括：

比较器，其同相输入端耦接至采样-保持电路的输出端，反相输入端耦接以接收参考关断时长；

触发器，其数据输入端耦接至比较器的输出端，触发控制端耦接至控制电路的门控输出端；以及

选择器，其选择输入端耦接以接收最小关断时长候选值，控制输入端耦接至触发器的输出端，选择器的输出端耦接至控制电路的限频输入端。

5.一种开关稳压器，包括：

开关元件；

储能元件，耦接至开关元件和与负载耦接的开关稳压器输出端；

其特征在于，开关稳压器还包括如权利要求1-4之一所述的准谐振控制装置，具有开关控制端与门控输出端，其中开关控制端耦接至开关元件的控制开关元件导通与关断的门极。 

Images