TW201318324A - 用於利用開關頻率抖動減少電磁干擾的系統和方法 - Google Patents

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Abstract

本發明公開用於利用開關頻率抖動減少電磁干擾的系統和方法。提供用於調整電源變換器的系統和方法。該系統包括信號處理組件，被配置以接收第一輸入信號和第二輸入信號，處理與第一輸入信號和第二輸入信號相關聯的信息，並且至少基於與第一輸入信號和第二輸入信號相關聯的信息向開關輸出驅動信號。第一輸入信號至少與反饋信號相關聯，該反饋信號與電源變換器的輸出電壓有關。第二輸入信號至少與流經電源變換器的初級繞組的初級電流相關聯。信號處理組件還被配置以：在第一預定範圍內改變初級電流的峰值，並且在第二預定範圍內改變電源變換器的開關頻率。

Description

用於利用開關頻率抖動減少電磁干擾的系統和方法
本發明涉及積體電路。更具體地，本發明提供用於在準諧振模式(quasi-resonant mode)中利用開關頻率抖動來減少電磁干擾(EMI)的系統和方法。僅僅作為示例，本發明已應用於電源變換系統。但是將認識到，本發明具有更廣泛的應用範圍。
開關模式電源變換系統通常具有在數十kHz和數百kHz範圍內的開關頻率。寄生電容和寄生電感通常存在於開關模式電源變換系統中。開關模式電源變換系統產生的電磁干擾(EMI)常常需要被減少，以避免嚴重干擾其它電源組件。為了減少開關模式電源變換系統的大小，開關模式電源變換系統的開關頻率通常需要增大。但是增大開關頻率常常會加劇與EMI和開關損耗有關的問題。
具有頻率抖動的固定頻率控制器常常被用在電源變換系統中以減少EMI。第1圖是說明包括固定頻率脈衝寬度調變(PWM)控制器之傳統電源變換系統的簡化示圖。該電源變換系統100包括固定頻率PWM控制器102、初級繞組118、次級繞組120、電源開關122、電流感測電阻器124、反饋和隔離組件126、整流二極體128以及電容器130。固定頻率PWM控制器102包括振盪器104、PWM比較器106、觸發器108、閘極驅動器110、二極體112以及兩個電阻器114和116。固定頻率PWM控制器102還包括三個端子132、134和136。例如，電源開關122是場效應電晶體(FET)、雙極結型電晶體(BJT)或者絕緣閘雙極電晶體(IGBT)。
電源變換系統100的開關頻率通常由振盪器104確定。為了減少EMI，振盪器104常常被用來以不同方式執行開關頻率抖動，例如，使電源變換系統100的開關頻率傾斜上升和下降或者利用偽隨機產生器來改變開關頻率。
第2圖是說明由振盪器104使開關頻率傾斜上升和下降而形成的頻率抖動之電源變換系統100的簡化傳統時序圖。波形202表示作為時間的函數的電源變換系統100的開關頻率。波形204表示作為時間的函數的開關122的開關條件。例如，如果波形204為邏輯高位準，則開關122閉合(例如，接通)，而如果波形204為邏輯低位準，則開關122斷開(例如，關斷)。在第2圖中示出了兩個時間段T1和T2。時間段T1開始於時刻t0並且結束於時刻t1，並且時間段T2開始於時刻t1並且結束於時刻t2。例如t0 t1 t2。
在時間段T1期間，電源變換系統100的開關頻率從最小頻率206(在t0處)傾斜上升到最大頻率208(在t1處)，如波形202所示。開關122被接通和關斷的頻率增大，如波形204所示。在時間段T2期間，電源變換系統100的開關頻率從最大頻率208(在t1處)傾斜下降到最小頻率206(在t2處)，如波形202所示。開關122被接通和關斷的頻率降低，如波形204所示。
頻率抖動的大小通常被控制在一定範圍之內，以避免因過度頻率抖動引起的音頻噪聲。例如，如果固定頻率系統100具有大約60 kHz的開關頻率，則頻率抖動範圍可以為±4%。即，系統100的開關頻率範圍為60 kHz±2.4 kHz。第n階諧波的能量分佈的頻率範圍為±2.4 nkHz。該固定頻率系統100的總諧波能量保持不變，而每個諧波頻率處的諧波能量幅度減小。因此，系統100的傳導EMI常常可以得到改善。
在操作中，系統100通常在包括初級繞組118和次級繞組120的變壓器中具有寄生電感Lk。電源開關122在端子138和140之間常常具有寄生電容Cp。寄生電感Lk和寄生電容Cp通常不僅會降低系統效率，而且會增加EMI。例如，當電源開關122斷開(例如，關斷)時，寄生電感Lk和寄生電容Cp通常引起諧振，並且在端子138處產生高峰值電壓。然後，當使變壓器的初級電感Lp退磁之後，初級電感Lp和寄生電容Cp通常引起諧振，並且端子138的電壓隨著幅度的降低而震盪。但是端子138的電壓的幅度通常為高位準。當在下一週期期間電源開關122閉合(例如，接通)時，寄生電容Cp通常通過電源開關122放電，並且產生包括許多諧波的高峰值電流，其通常會加劇與開關損耗和EMI相關的問題。
準諧振(QR)技術可被實現以利用存在於電源變換系統中的寄生電感和寄生電容來提高系統效率。第3圖是說明包括QR控制器之傳統返馳式電源變換系統的簡化示圖。該電源變換系統300包括QR控制器302、初級繞組304、次級繞組306、電源開關308、整流二極體310、電容器312、輸出負載316以及輔助繞組330。例如，電源開關308是場效應電晶體(FET)、雙極結型電晶體(BJT)或者絕緣閘雙極電晶體(IGBT)。
如第3圖所示，該返馳式變換系統300在包括初級繞組304和次級繞組306的變壓器中具有寄生電感318(例如，Lk)，並且具有該變壓器的初級電感334(例如，Lp)。電源開關308在端子320和322之間具有寄生電容314(例如，Cp)。
在操作中，如果電源開關308閉合(例如，接通)，則電流324(例如，Ip)流經電源開關308。例如，電源開關308的端子320和322之間的電壓基於下式來確定：
V ds =V in +N×V out 　(等式1)
其中，Vds表示電源開關308的端子320和322之間的電壓，Vin表示系統300的初級側上的輸入電壓326，並且Vout表示系統300的次級側上的輸出電壓328。另外，N表示初級繞組304和次級繞組306之間的匝數比。
第4圖是電源變換系統300的簡化傳統時序圖。波形402表示作為時間的函數的電源開關308的端子320和322之間的電壓(例如，Vds)。波形404表示作為時間的函數的開關308的開關條件。波形406表示作為時間的函數的流經電源開關308的電流324。例如，如果波形404為邏輯高位準，則開關308閉合(例如，接通)，而如果波形404為邏輯低位準，則開關308斷開(例如，關斷)。
在第4圖中示出了五個時間段Ton,Tr,Tdemag,Toff和Ts。時間段Ton開始於時刻t0並且結束於時刻t1，並且時間Tdemag段開始於時刻t1並且結束於時刻t2。時間段Tr開始於時刻t2並且結束於時刻t3，並且時間段Toff開始於時刻t1並且結束於時刻t3。時間段Ts開始於時刻t0並且結束於時刻t3。例如，t0 t1 t2 t3。時間段Tdemag和Tr在時間段Toff內。時間段Ts是系統300的開關週期，並且包括時間段Ton和時間段Toff。
在時間段Ton期間，電源開關308閉合(例如，接通)，如波形404所示。端子320和322之間的電壓(例如，Vds)保持為低值412(例如，近似為零，如波形402所示)。流經電源開關308的電流隨著時間從低值410(例如在t0處近似為零)增加到峰值408(例如，t1處的Ipk)，如波形406所示。
在時間段Tdemag的開始處(例如，t1處)，電源開關308斷開(例如，被關斷)，如波形404所示。端子320和322之間的電壓(例如，Vds)從低值412(例如，在t1處近似為零)增大，如波形402所示。流經電源開關308的電流從峰值408下降到低值414(例如，近似為零)，如波形406所示。
在時間段Tdemag期間，電源開關308保持斷開(例如，關斷)，如波形404所示。流經電源開關308的電流保持為低值414(例如，近似為零)，如波形406所示。例如，端子320和322之間的電壓(例如，Vds)可以根據等式1來確定。寄生電容314(例如，CP)和寄生電感318(例如，Lk)會導致高頻諧振。變壓器的初級電感334(例如，Lp)被退磁。
在時間段Tdemag的結尾處(例如，t2處)，初級電感334(例如，Lp)的退磁完成。QR控制器302檢測指示退磁完成的輔助繞組330處的電壓332(例如，VDEM)的下降緣。
在時間段Tr期間，電源開關308保持斷開(例如，關斷)，如波形404所示。流經電源開關308的電流保持為低值414(例如，近似為零)，如波形406所示。初級電感334(例如，Lp)和寄生電容314(例如，CP)引起諧振。端子320和322之間的電壓(例如，Vds)從高值418(例如，t2處)下降到波谷值416(例如，t3處)，如波形402所示。當開關308在下一開關週期的開始處閉合(例如，接通)時，端子320和322之間的電壓(例如，Vds)為波谷值416。由寄生電容314(例如，CP)引起的經過電源開關308的電流峰值通常被減小，因此系統300的開關損耗和EMI通常可以得到改善。
如第4圖所示，寄生電容314(例如，CP)和初級電感334(例如，Lp)在其期間諧振的時間段Tr短於系統300的開關週期Ts。系統300近似在邊界導通模式(BCM)中操作。系統300的輸出功率可以基於下式來確定。
其中，Pout表示系統300的輸出功率，η表示系統300的功率傳遞效率，並且Ipk表示系統300初級側上的峰值電流。另外，N表示初級繞組304和次級繞組306之間的匝數比，Vout表示系統300次級側上的輸出電壓，並且VF表示整流二極體310上的電壓降。此外，Vin_DC表示輸入電壓326的電壓位準(例如，功率因子校正輸出電壓或者線路輸入整流電壓)，並且D表示電源開關308的導通工作比。
系統300的開關頻率可以基於下式來確定。
其中，fs表示系統300的開關頻率，Lp表示初級繞組304的電感，並且Pout表示系統300的輸出功率。另外，η表示系統300的功率傳遞效率，Ipk表示系統300初級側上的峰值電流，並且N表示初級繞組304和次級繞組306的匝數比。此外，Vout表示系統300的次級側上的輸出電壓，VF表示整流二極體310上的電壓降，Vin_DC表示輸入電壓326的電壓位準(例如，功率因子校正輸出電壓或者線路輸入整流電壓)，並且D表示電源開關308的導通工作比。
根據等式1和2，如果輸出負載316和輸入電壓326不變，則系統300的開關頻率通常近似保持恒定。傳導EMI的能量分佈的頻率範圍通常較窄。在使用QR技術的傳統返馳式電源變換系統300中不能顯著地減小傳導EMI。
第5圖是說明包括QR控制器之傳統電源變換系統的簡化示圖。電源變換系統500包括QR控制器502、初級繞組504、次級繞組506、電源開關508、整流二極體510、電容器512、誤差放大和隔離組件516、電流感測電阻器518、輔助繞組520以及兩個電阻器522和524。QR控制器502包括退磁檢測組件526、觸發器528、閘極驅動器530、PWM比較器532、二極體534以及兩個電阻器536和538。QR控制器502還包括四個端子540、542、544和546。例如，電源開關508是場效應電晶體(FET)、雙極結型電晶體(BJT)或者絕緣閘雙極電晶體(IGBT)。
如第5圖所示，誤差放大和隔離組件516接收系統500次級側上的輸出電壓548，並且將反饋信號550輸出給端子540(例如，端子FB)。反饋信號550至少由二極體534接收。作為響應，電阻器536和538產生往PWM比較器532的非反向輸入端子的信號552。
流經初級繞組504的初級電流554由電流感測電阻器518感測，電流感測電阻器518作為響應向端子546(例如，端子CS)輸出所感測的信號556。所感測的信號556在PWM比較器532的反向輸入端子處被接收。PWM比較器532基於信號552和所感測的信號556產生比較信號558。
電阻器522和524接收流經輔助繞組520的輔助電流560，並且作為響應，向端子542(例如，端子dem)輸出退磁信號562。退磁檢測組件526接收該退磁信號562，並且輸出檢測信號564。觸發器528在一個輸入端子處接收比較信號558，並且在另一輸入端子處接收檢測信號564。作為響應，觸發器528向閘極驅動器530輸出信號566。閘極驅動器530通過端子544(例如，端子gate)輸出閘極驅動信號568以驅動電源開關508。
由誤差放大和隔離組件516產生的反饋信號550通常用來控制電流554的峰值，以調整輸出電壓548。為了使系統500穩定地操作，通常對誤差放大和隔離組件516進行補償，並且帶寬常被限制為低於開關頻率的十分之一或十五分之一。與在第3圖和第4圖中討論的類似，在使用傳統QR控制器502的傳統電源變換系統500中不能顯著地減小傳導EMI。
因此，提高用於減小EMI的技術變得非常重要。
本發明涉及積體電路。更具體地，本發明提供了用於在準諧振模式中利用開關頻率抖動來減少電磁干擾(EMI)的系統和方法。僅僅作為示例，本發明已應用於電源變換系統。但是將認識到，本發明具有更廣泛的應用範圍。
根據一個實施例，一種用於調整電源變換器的系統包括信號處理組件。該信號處理組件被配置以：接收第一輸入信號和第二輸入信號，處理與第一輸入信號和第二輸入信號相關聯的信息，並且至少基於與第一輸入信號和第二輸入信號相關聯的信息向開關輸出驅動信號，該驅動信號與開關頻率相關聯，該開關頻率與包括該開關的電源變換器有關。第一輸入信號至少與反饋信號相關聯，該反饋信號與電源變換器的輸出電壓有關。第二輸入信號至少與流經電源變換器的初級繞組的初級電流相關聯。此外，該信號處理組件還被配置以：在第一預定範圍內改變初級電流的峰值，並且在第二預定範圍內改變電源變換器的開關頻率。
根據另一實施例，一種用於調整電源變換器的系統包括比較器和驅動組件。該比較器被配置以接收第一輸入信號和第二輸入信號並且至少基於與第一輸入信號和第二輸入信號相關聯的信息產生比較信號，第一輸入信號至少與反饋信號相關聯，該反饋信號與電源變換器的輸出電壓有關，第二輸入信號包括第三輸入信號並且至少與流經電源變換器的初級繞組的初級電流相關聯。該驅動組件被配置以接收比較信號並且至少基於與比較信號相關聯的信息向開關輸出驅動信號，驅動信號與開關頻率相關聯，該開關頻率與包括該開關的電源變換器有關。比較器和驅動組件被配置以響應於至少第三輸入信號，在第一預定範圍內改變初級電流的峰值，並且在第二預定範圍內改變電源變換器的開關頻率。
根據又一實施例，一種用於調整電源變換器的系統包括比較器和驅動組件。該比較器被配置以接收第一輸入信號和第二輸入信號並且至少基於與第一輸入信號和第二輸入信號相關聯的信息產生比較信號，第一輸入信號包括第三輸入信號並且至少與反饋信號相關聯，該反饋信號與電源變換器的輸出電壓有關，第二輸入信號至少與流經電源變換器的初級繞組的初級電流相關聯。該驅動組件被配置以接收比較信號並且至少基於與比較信號相關聯的信息向開關輸出驅動信號，驅動信號與開關頻率相關聯，該開關頻率與包括該開關的電源變換器有關。比較器和驅動組件被配置以響應於至少第三輸入信號，在第一預定範圍內改變初級電流的峰值，並且在第二預定範圍內改變電源變換器的開關頻率。
根據又一實施例，一種用於調整電源變換器的方法包括：接收第一輸入信號和第二輸入信號，第一輸入信號至少與反饋信號相關聯，該反饋信號與電源變換器的輸出電壓有關，第二輸入信號至少與流經電源變換器的初級繞組的初級電流相關聯；處理與第一輸入信號和第二輸入信號相關聯的信息；並且至少基於與第一輸入信號和第二輸入信號相關聯的信息向開關輸出驅動信號，驅動信號與開關頻率相關聯，該開關頻率與包括該開關的電源變換器有關。該方法還包括：在第一預定範圍內改變初級電流的峰值，並且在第二預定範圍內改變電源變換器的開關頻率。
在另一實施例中，一種用於調整電源變換器的方法包括：接收第一輸入信號和第二輸入信號，第一輸入信號至少與反饋信號相關聯，該反饋信號與電源變換器的輸出電壓有關，第二輸入信號包括第三輸入信號並且至少與流經電源變換器的初級繞組的初級電流相關聯；處理與第一輸入信號和第二輸入信號相關聯的信息；並且至少基於與第一輸入信號和第二輸入信號相關聯的信息產生比較信號。該方法還包括：接收比較信號；處理與比較信號相關聯的信息；至少基於與比較信號相關聯的信息向開關輸出驅動信號，驅動信號與開關頻率相關聯，該開關頻率與包括該開關的電源變換器有關。另外，該方法包括：響應於至少第三輸入信號，在第一預定範圍內改變初級電流的峰值；並且響應於至少第三輸入信號，在第二預定範圍內改變電源變換器的開關頻率。
在又一實施例中，一種用於調整電源變換器的方法包括：接收第一輸入信號和第二輸入信號，第一輸入信號包括第三輸入信號並且至少與反饋信號相關聯，該反饋信號與電源變換器的輸出電壓有關，第二輸入信號至少與流經電源變換器的初級繞組的初級電流相關聯；處理與第一輸入信號和第二輸入信號相關聯的信息；並且至少基於與第一輸入信號和第二輸入信號相關聯的信息產生比較信號。該方法還包括：接收比較信號；處理與比較信號相關聯的信息；並且至少基於與比較信號相關聯的信息向開關輸出驅動信號，驅動信號與開關頻率相關聯，該開關頻率與包括該開關的電源變換器有關。另外，該方法包括：響應於至少第三輸入信號，在第一預定範圍內改變初級電流的峰值；並且響應於至少第三輸入信號，在第二預定範圍內改變電源變換器的開關頻率。
與傳統技術相比，通過本發明可以獲得許多益處。本發明的某些實施例使用開關頻率抖動來減少EMI。本發明的一些實施例向初級電感的峰值電流添加抖動信號來改變開關頻率。本發明的某些實施例向隨著輸出負載改變的初級電感的峰值電流提供擾動。本發明的一些實施例提供波谷傳導以降低開關損耗，從而提高系統效率。本發明的某些實施例在反饋端子或電流感測端子處提供抖動信號以產生開關頻率抖動。本發明的一些實施例在寬廣的頻率範圍上分佈傳導EMI能量，以減少EMI。
取決於實施例，可以獲得一個或多個益處。參考下面的詳細描述和附圖可以全面地理解本發明的這些益處以及各個另外的目的、特徵和優點。
本發明涉及積體電路。更具體地，本發明提供用於在準諧振模式中利用開關頻率抖動來減少電磁干擾(EMI)的系統和方法。僅僅作為示例，本發明已應用於電源變換系統。但是將認識到，本發明具有更廣泛的應用範圍。
如在第1圖和第2圖中所討論的，開關頻率抖動可被用來減小傳導EMI。但是如在第3圖中所討論的，在傳統QR系統300中難以實現開關頻率抖動。
參考第5圖，電源變換系統500的開關頻率可以基於下式來確定。
其中，Fs表示系統500的開關頻率，Lp表示初級繞組504的電感，並且Pout表示系統500的輸出功率。另外，η表示系統500的功率傳遞效率，Ipk表示系統500初級側上的峰值電流，並且N表示初級繞組504和次級繞組506之間的匝數比。此外，Vout表示系統500的次級側上的輸出電壓548，VF表示整流二極體510上的電壓降，Vin_DC表示系統500的輸入電壓的電壓位準(例如，功率因子校正輸出電壓或者線路輸入整流電壓)，並且D表示電源開關508的導通工作比。
根據等式4，系統500的開關頻率與系統500初級側上的峰值電流成反比。因此，根據本發明的某些實施例，可以適當地構建新的QR控制器來擾動電流554的峰值(例如，Ipk)，以獲得開關頻率抖動。
第6圖是說明根據本發明實施例之通過確定性(deterministic)峰值電流擾動獲得的開關頻率抖動的簡化時序圖。該示圖僅僅是示例，其不應當不當地限制申請專利範圍的範疇。該領域具有通常知識者將認識到許多變體、替換和修改。例如，根據本發明的一個實施例，可以利用替代系統500中QR控制器502的新穎QR控制器通過確定性峰值電流擾動來獲得開關頻率抖動。
波形602表示作為時間的函數的流經初級繞組504的電流554(例如，Ip)，並且波形604表示作為時間的函數的系統500的開關頻率(例如，Fs)。在第6圖中示出了七個時間段T1 T2,T3,Ton1,Toff1,Ts1和Tp。時間段T1開始於時刻t0並且結束於時刻t1，時間段T2開始於時刻t1並且結束於時刻t2，並且時間段T3開始於時刻t0並且結束於時刻t2。時間段Ton1開始於時刻tb並且結束於時刻tc，時間段Toff1開始於時刻tc並且結束於時刻td，並且時間段Ts1開始於時刻tb並且結束於時刻td。時間段TP開始於時刻ta並且結束於時刻tf。時刻te和tf在時間段Ts1之外。例如，t0 t1 t2。在另一示例中，ta tb tc td te tf。
根據一個實施例，在電源開關508閉合(例如，接通)的時間段(例如，Ton1)期間，電流554(例如，Ip)從低值(例如，在tb處近似為零)增大到峰值(例如，在tc處為峰值電流值608)，如波形602所示。例如，電流554的峰值(例如，Ipk)作為時間的預定函數而改變。在另一示例中，在te之前，電流554的峰值(例如，Ipk)隨著時間逐漸增大(例如，從tc處的峰值電流值608到te處的峰值電流值610)，如波形602所示。在又一示例中，在te之前，電流554的峰值(例如，Ipk)與時間的線性或非線性函數對應地增大。在又一示例中，在te之前，電流554的峰值(例如，Ipk)都位於一直線上。
根據又一實施例，在te之後，電流554的峰值(例如，Ipk)逐漸減小(例如，從te處的峰值電流值610到tf處的峰值電流值612)，如波形602所示。在又一示例中，在te之後，電流554的峰值(例如，Ipk)與時間的線性或非線性函數對應地減小。在又一示例中，在te之後，電流554的峰值(例如，Ipk)都位於一直線上。在又一示例中，電流554的峰值的增大(例如，從tc處的峰值電流值608到te處的峰值電流值610)與電流554的峰值的減小(例如，從te處的峰值電流值610到tf處的峰值電流值612)對稱。在又一示例中，電流554的峰值(例如，Ipk)在預定範圍(例如，在Ipk_min與Ipk_max之間)中變化。在又一示例中，峰值電流值608等於Ipk_min。在又一示例中，峰值電流值610等於Ipk_max。在又一示例中，峰值電流值612等於Ipk_min。
根據又一實施例，在電源開關508斷開(例如，關斷)的時間段(例如，Toff1)期間，電流554(例如，Ip)保持為低值(例如，近似為零)。例如，開關週期(例如，Ts1)包括電源開關508閉合(例如，接通)時的時間段(例如，Ton1)和電源開關508斷開(例如，關斷)時的時間段(例如，Toff1)。在另一示例中，具體開關週期(例如，Ts1)的長度在開關週期(例如，Ts1)期間與電流554的峰值(例如，Ipk)成正比。因此，根據某些實施例，系統500的開關頻率與電流554的峰值(例如，Ipk)成反比。
根據又一實施例，在時間段T1期間，系統500的開關頻率隨著時間從高值(例如，t0處的頻率值614)下降到低值(例如，t1處的頻率值616)，如波形604所示。例如，系統500的開關頻率作為時間的線性或非線性函數而減小。在另一示例中，在時間段T2期間，系統500的開關頻率隨著時間從低值(例如，t1處的頻率值616)增大到另一高值(例如，t2處的頻率值618)，如波形604所示。在又一示例中，系統500的開關頻率作為時間的線性或非線性函數而增大。在又一示例中，開關頻率在預定範圍中(例如，在Fs_min與Fs_max之間)變化。在又一示例中，頻率值614等於Fs_max。在又一示例中，頻率值616等於Fs_min。在又一示例中，頻率值618等於Fs_max。
根據又一實施例，電流554的峰值(例如，Ipk)週期性地被擾動。例如，時間段Tp等於電流554的峰值(例如，Ipk)擾動時間段。在另一示例中，系統500的開關頻率週期性地變化。在又一示例中，時間段T3等於開關頻率變化的時段。在又一示例中，時間段Tp等於時段T3。在又一示例中，如果系統500的反饋環路的帶寬小於峰值電流改變頻率，則確定性地擾動峰值電流值會獲得開關頻率抖動。
第7圖是說明根據本發明另一實施例之通過隨機(例如，偽隨機)峰值電流擾動獲得的開關頻率抖動的簡化時序圖。該示圖僅僅是示例，其不應當不當地限制申請專利範圍的範疇。該領域具有通常知識者將認識到許多變體、替換和修改。例如，根據本發明的一個實施例，可以利用替代系統500中QR控制器502的新穎QR控制器通過隨機峰值電流擾動來獲得開關頻率抖動。
波形702表示作為時間的函數的流經初級繞組504的電流554(例如，Ip)，並且波形704表示作為時間的函數的系統500的開關頻率(例如，Fs)。在第7圖中示出了三個時間段Ton1,Toff1和Ts1。時間段Ton1開始於時刻t0並且結束於時刻t1，並且時間段Toff1開始於時刻t1並且結束於時刻t2。時間段Ts1開始於時刻t0並且結束於時刻t2。例如，t0 t1 t2。
根據一個實施例，在電源開關508閉合(例如，接通)的時間段(例如，Ton1)期間，電流554(例如，Ip)從低值(例如，在t0處近似為零)增大到峰值(例如，在t1處為峰值電流值708)，如波形702所示。例如，在電源開關508斷開(例如，關斷)的時間段(例如，Toff1)期間，電流554(例如，Ip)保持為低值(例如，近似為零)。在另一示例中，具體開關週期(例如，Ts1)的電流554的峰值(例如，Ipk)在預定範圍內(例如，在Ipk_min與Ipk_max之間)隨機地(例如，偽隨機地)變化，如波形702所示。
根據另一實施例，在開關週期(例如，Ts1)期間，具體開關週期(例如，Ts1)的長度與電流554的峰值(例如，Ipk)成正比。因此，根據某些實施例，系統500的開關頻率與電流554的峰值(例如，Ipk)成反比。例如，系統500的開關頻率在預定範圍內(例如，在Fs_min與Fs_max之間)隨機地(例如，偽隨機地)變化，如波形704所示。在另一示例中，如果系統500的反饋環路的帶寬小於峰值電流值改變的頻率，則隨機(例如，偽隨機地)擾動峰值電流值將獲得開關頻率抖動。
第8圖是說明根據本發明實施例之包括QR控制器的電源變換系統的簡化示圖。該示圖僅僅是示例，其不應當不當地限制申請專利範圍的範疇。該領域具有通常知識者將認識到許多變體、替換和修改。例如，第8圖根據第6圖或第7圖來實現。
該電源變換系統800包括QR控制器802、初級繞組504、次級繞組506、電源開關508、整流二極體510、電容器512、誤差放大和隔離組件516、電流感測電阻器518、輔助繞組520以及兩個電阻器522和524。QR控制器802包括退磁檢測組件826、觸發器828、閘極驅動器830、PWM比較器832、二極體834、兩個電阻器836和838以及組合組件839。QR控制器802還包括四個端子840、842、844和846。例如，組合組件839是加法器、減法器或乘法器。
根據一個實施例，退磁檢測組件826、觸發器828、閘極驅動器830、PWM比較器832、二極體834、以及電阻器836和838與退磁檢測組件526、觸發器528、閘極驅動器530、PWM比較器532、二極體534、以及電阻器536和538相同。例如，端子840、842、844和846與端子540、542、544和546相同。
根據一個實施例，誤差放大和隔離組件516接收系統800次級側上的輸出電壓848，並且將反饋信號850輸出給端子840(例如，端子FB)。例如，反饋信號850至少由二極體834接收。在另一示例中，電阻器836和838向PWM比較器832的非反向輸入端子輸出信號852。
根據另一實施例，流經初級繞組504的初級電流854由電流感測電阻器518感測。例如，電流感測電阻器518作為響應向端子846(例如，端子CS)輸出所感測的信號856。在另一示例中，組合組件839接收所感測的信號856和電壓抖動信號870(例如，VCS_jitter)，並且作為響應，產生組合信號872。在又一示例中，組合信號872在PWM比較器832的反向輸入端子處被接收。在又一示例中，PWM比較器832基於信號852和組合信號872產生比較信號858。
根據又一實施例，電阻器522和524接收流經輔助繞組520的輔助電流860，並且作為響應，向端子842(例如，端子dem)輸出退磁信號862。例如，退磁檢測組件826接收該退磁信號862，並且輸出檢測信號864。在另一示例中，觸發器828在一個輸入端子處接收比較信號858，並且在另一輸入端子處接收檢測信號864。在又一示例中，觸發器828向閘極驅動器830輸出信號866。在又一示例中，閘極驅動器830通過端子844(例如，端子gate)輸出閘極驅動信號868以驅動電源開關508。
根據又一實施例，在一定的輸出負載下，對電流854的峰值的擾動可以基於下式來確定。
其中，ΔIpk表示電流854的峰值的擾動，VCS_jitter表示電壓抖動信號870，並且Rsense表示電阻器518的電阻。例如，電流854的峰值通過電壓抖動信號870而被擾動。因此，根據某些實施例，系統800的開關頻率抖動。在另一示例中，電壓抖動信號870的頻率高於誤差放大和隔離組件516的帶寬，並且反饋信號850的大小在抖動時段期間近似保持恒定。在又一示例中，電壓抖動信號870隨著時間改變。在又一示例中，電壓抖動信號870的幅度隨著時間連續地改變。在又一示例中，電壓抖動信號870的幅度隨機地來確定(例如，偽隨機地確定)。
第9圖是說明根據本發明另一實施例包括QR控制器之電源變換系統的簡化示圖。該示圖僅僅是示例，其不應當不當地限制申請專利範圍的範疇。該領域具有通常知識者將認識到許多變體、替換和修改。例如，第9圖根據第6圖或第7圖來實現。
該電源變換系統900包括QR控制器902、初級繞組504、次級繞組506、電源開關508、整流二極體510、電容器512、誤差放大和隔離組件516、電流感測電阻器518、輔助繞組520以及兩個電阻器522和524。QR控制器902包括退磁檢測組件926、觸發器928、閘極驅動器930、PWM比較器932、二極體934、三個電阻器936、937和938以及電路組件939。QR控制器902還包括四個端子940、942、944和946。例如，電路組件939是電流源。
根據一個實施例，退磁檢測組件926、觸發器928、閘極驅動器930、PWM比較器932、二極體934、以及電阻器936和938與退磁檢測組件526、觸發器528、閘極驅動器530、PWM比較器532、二極體534、以及電阻器536和538相同。例如，端子940、942、944和946與端子540、542、544和546相同。
根據一個實施例，誤差放大和隔離組件516接收系統900次級側上的輸出電壓948，並且將反饋信號950輸出給端子940(例如，端子FB)。例如，反饋信號950至少由二極體934接收。在另一示例中，電阻器936和938向PWM比較器932的非反向輸入端子輸出信號952。
根據另一實施例，流經初級繞組504的初級電流954由電流感測電阻器518感測。例如，電流感測電阻器518作為響應向端子946(例如，端子CS)輸出所感測的信號956。在另一示例中，電流抖動信號970(例如，ICS_jitter)由電路組件939接收，並且至少被施加給電阻器937(例如，R3)。在又一示例中，作為響應，信號972被輸出給PWM比較器932的反向輸入端子。在又一示例中，PWM比較器932基於信號952和組合信號972產生比較信號958。在又一示例中，電路組件939被去除，並且電流抖動信號970(例如，ICS_jitter)直接由電阻器937接收。
根據又一實施例，電阻器522和524接收流經輔助繞組520的輔助電流960，並且作為響應，向端子942(例如，端子dem)輸出退磁信號962。例如，退磁檢測組件926接收該退磁信號962，並且輸出檢測信號964。在另一示例中，觸發器928在一個輸入端子處接收比較信號958，並且在另一輸入端子處接收檢測信號964。在又一示例中，觸發器928向閘極驅動器930輸出信號966。在又一示例中，閘極驅動器930通過端子944(例如，端子gate)輸出閘極驅動信號968以驅動電源開關508。
根據又一實施例，在一定的輸出負載下，對電流954的峰值的擾動可以基於下式來確定。
其中，ΔIpk表示電流954的峰值的擾動，ICS_jitter表示電流抖動信號970，並且Rsense表示電阻器518的電阻。例如，電流954的峰值通過電流抖動信號970而被擾動。因此，根據某些實施例，系統900的開關頻率抖動。在另一示例中，電流抖動信號970隨著時間改變。在又一示例中，電流抖動信號970的幅度隨著時間連續地改變。在又一示例中，電流抖動信號970的幅度隨機地來確定(例如，偽隨機地確定)。
第10圖是說明根據本發明又一實施例包括QR控制器之電源變換系統的簡化示圖。該示圖僅僅是示例，其不應當不當地限制申請專利範圍的範疇。該領域具有通常知識者將認識到許多變體、替換和修改。例如，第10圖根據第6圖或第7圖來實現。
該電源變換系統1000包括QR控制器1002、初級繞組504、次級繞組506、電源開關508、整流二極體510、電容器512、誤差放大和隔離組件516、電流感測電阻器518、輔助繞組520以及兩個電阻器522和524。QR控制器1002包括退磁檢測組件1026、觸發器1028、閘極驅動器1030、PWM比較器1032、二極體1034、兩個電阻器1036和1038以及組合組件1039。QR控制器1002還包括四個端子1040、1042、1044和1046。例如，組合組件1039是加法器、減法器或乘法器。
根據一個實施例，退磁檢測組件1026、觸發器1028、閘極驅動器1030、PWM比較器1032、二極體1034、以及電阻器1036和1038與退磁檢測組件526、觸發器528、閘極驅動器530、PWM比較器532、二極體534、以及電阻器536和538相同。例如，端子1040、1042、1044和1046與端子540、542、544和546相同。
根據一個實施例，誤差放大和隔離組件516接收系統1000次級側上的輸出電壓1048，並且將反饋信號1050輸出給端子1040(例如，端子FB)。例如，反饋信號1050至少由二極體1034接收。在另一示例中，電阻器1036和1038產生信號1052。在又一示例中，組合組件1039接收信號1052和電壓抖動信號1070(例如，VFB_jitter)，並且作為響應向PWM比較器1032的非反向輸入端子輸出組合信號1072。
根據另一實施例，流經初級繞組504的初級電流1054由電流感測電阻器518感測。例如，電流感測電阻器518作為響應向端子1046(例如，端子CS)輸出所感測的信號1056。在另一示例中，所感測的信號1056在PWM比較器1032的反向輸入端子處被接收。在又一示例中，PWM比較器1032基於信號1056和組合信號1072產生比較信號1058。
根據又一實施例，電阻器522和524接收流經輔助繞組520的輔助電流1060，並且作為響應，向端子1042(例如，端子dem)輸出退磁信號1062。例如，退磁檢測組件1026接收該退磁信號1062，並且輸出檢測信號1064。在另一示例中，觸發器1028在一個輸入端子處接收比較信號1058，並且在另一輸入端子處接收檢測信號1064。在又一示例中，觸發器1028向閘極驅動器1030輸出信號1066。在又一示例中，閘極驅動器1030通過端子1044(例如，端子gate)輸出閘極驅動信號1068以驅動電源開關508。
根據又一實施例，在一定的輸出負載下，對電流1054的峰值的擾動可以基於下式來確定。
其中，ΔIpk表示電流1054的峰值的擾動，VFB_jitter表示電壓抖動信號1070，並且Rsense表示電阻器518的電阻。例如，電流1054的峰值通過電壓抖動信號1070而被擾動。因此，根據某些實施例，系統1000的開關頻率抖動。在另一示例中，電壓抖動信號1070的頻率高於誤差放大和隔離組件516的帶寬，並且反饋信號1050在抖動時段期間的大小近似保持恒定。在另一示例中，電壓抖動信號1070隨著時間改變。在又一示例中，電壓抖動信號1070的幅度隨著時間連續地改變。在又一示例中，電壓抖動信號1070的幅度隨機地來確定(例如，偽隨機地確定)。
第11圖是說明根據本發明又一實施例包括QR控制器之電源變換系統的簡化示圖。該示圖僅僅是示例，其不應當不當地限制申請專利範圍的範疇。該領域具有通常知識者將認識到許多變體、替換和修改。例如，第11圖根據第6圖或第7圖來實現。
該電源變換系統1100包括QR控制器1102、初級繞組504、次級繞組506、電源開關508、整流二極體510、電容器512、誤差放大和隔離組件516、電流感測電阻器518、輔助繞組520以及兩個電阻器522和524。QR控制器1102包括退磁檢測組件1126、觸發器1128、閘極驅動器1130、PWM比較器1132、二極體1134、兩個電阻器1136、1137和1138以及電路組件1139。QR控制器1102還包括四個端子1140、1142、1144和1146。例如，電路組件1139是電流源。
根據一個實施例，退磁檢測組件1126、觸發器1128、閘極驅動器1130、PWM比較器1132、二極體1134、以及電阻器1136和1138與退磁檢測組件526、觸發器528、閘極驅動器530、PWM比較器532、二極體534、以及電阻器536和538相同。例如，端子1140、1142、1144和1146與端子540、542、544和546相同。
根據一個實施例，誤差放大和隔離組件516接收系統1100次級側上的輸出電壓1148，並且將反饋信號1150輸出給端子1140(例如，端子FB)。例如，反饋信號1150至少由二極體1134接收。在另一示例中，電阻器1136和1138產生由電阻器1137接收的信號1152。在另一示例中，電流抖動信號1170(例如，IFB_jitter)在電路組件1139處被接收，並且被至少被施加給電阻器1137(例如，R3)。在又一示例中，作為響應，信號1172被輸出給PWM比較器1132的非反向輸入端子。在又一示例中，電路組件1139被去除，並且電流抖動信號1170(例如，IFB_jitter)直接由電阻器1137接收。
根據另一實施例，流經初級繞組504的初級電流1154由電流感測電阻器518感測。例如，電流感測電阻器518作為響應向端子1146(例如，端子CS)輸出所感測的信號1156。在另一示例中，PWM比較器1132在負輸入端子處接收所感測的信號1156。在又一示例中，PWM比較器1132基於信號1172和所感測的信號1156產生比較信號1158。
根據又一實施例，電阻器522和524接收流經輔助繞組520的輔助電流1160，並且作為響應，向端子1142(例如，端子dem)輸出退磁信號1162。例如，退磁檢測組件1126接收該退磁信號1162，並且輸出檢測信號1164。在另一示例中，觸發器1128在一個輸入端子處接收比較信號1158，並且在另一輸入端子處接收檢測信號1164。在又一示例中，觸發器1128向閘極驅動器1130輸出信號1166。在又一示例中，閘極驅動器1130通過端子1144(例如，端子gate)輸出閘極驅動信號1168以驅動電源開關508。
根據又一實施例，在一定的輸出負載下，對電流1154的峰值的擾動可以基於下式來確定。
其中，ΔIpk表示電流1154的峰值的擾動，IFB_jitter表示電流抖動信號1170，並且Rsense表示電阻器518的電阻。另外，R1表示電阻器1136的電阻，R2表示電阻器1138的電阻，並且R3表示電阻器1137的電阻。
例如，電流1154的峰值通過電流抖動信號1170而被擾動。因此，根據某些實施例，系統1100的開關頻率抖動。在另一示例中，電流抖動信號1170隨著時間改變。在又一示例中，電流抖動信號1170的幅度隨著時間連續地改變。在又一示例中，電流抖動信號1170的幅度隨機地來確定(例如，偽隨機地確定)。
第12圖是說明根據本發明又一實施例包括QR控制器之電源變換系統的簡化示圖。該示圖僅僅是示例，其不應當不當地限制申請專利範圍的範疇。該領域具有通常知識者將認識到許多變體、替換和修改。例如，第12圖根據第6圖或第7圖來實現。
該電源變換系統1200包括QR控制器1202、初級繞組504、次級繞組506、電源開關508、整流二極體510、電容器512、誤差放大和隔離組件516、電流感測電阻器518、輔助繞組520以及兩個電阻器522和524。QR控制器1202包括退磁檢測組件1226、觸發器1228、閘極驅動器1230、PWM比較器1232、二極體1234、兩個電阻器1236和1238以及放大器1239。QR控制器1202還包括四個端子1240、1242、1244和1246。
根據一個實施例，退磁檢測組件1226、觸發器1228、閘極驅動器1230、PWM比較器1232、二極體1234、以及電阻器1236和1238與退磁檢測組件526、觸發器528、閘極驅動器530、PWM比較器532、二極體534、以及電阻器536和538相同。例如，端子1240、1242、1244和1246與端子540、542、544和546相同。在另一示例中，放大器1239具有耦合到輸出端子的負輸入端子。
根據一個實施例，誤差放大和隔離組件516接收系統1200次級側上的輸出電壓1248，並且將反饋信號1250輸出給端子1240(例如，端子FB)。例如，反饋信號1250至少由二極體1234接收。在另一示例中，放大器1239在正輸入端子處接收電壓抖動信號1270(例如，VFB_jitter)，並且輸出信號1252。在又一示例中，電阻器1236和1238向PWM比較器1232的非反向輸入端子輸出信號1272。
根據另一實施例，流經初級繞組504的初級電流1254由電流感測電阻器518感測。例如，電流感測電阻器518作為響應向端子1246(例如，端子CS)輸出所感測的信號1256。在另一示例中，所感測的信號1256在PWM比較器1232的反向輸入端子處被接收。在又一示例中，PWM比較器1232基於所感測的信號1256和信號1272產生比較信號1258。
根據又一實施例，電阻器522和524接收流經輔助繞組520的輔助電流1260，並且作為響應，向端子1242(例如，端子dem)輸出退磁信號1262。例如，退磁檢測組件1226接收該退磁信號1262，並且輸出檢測信號1264。在另一示例中，觸發器1228在一個輸入端子處接收比較信號1258，並且在另一輸入端子處接收檢測信號1264。在又一示例中，觸發器1228向閘極驅動器1230輸出信號1266。在又一示例中，閘極驅動器1230通過端子1244(例如，端子gate)輸出閘極驅動信號1268以驅動電源開關508。
根據又一實施例，在一定的輸出負載下，對電流1254的峰值的擾動可以基於下式來確定。
其中，ΔIpk表示電流1254的峰值的擾動，VFB_jitter表示電壓抖動信號1270，並且Rsense表示電阻器518的電阻。另外，R1表示電阻器1236的電阻，並且R2表示電阻器1238的電阻。
例如，電流1254的峰值通過電壓抖動信號1270而被擾動。因此，根據某些實施例，系統1200的開關頻率抖動。在另一示例中，電壓抖動信號1270隨著時間改變。在又一示例中，電壓抖動信號1270的幅度隨著時間連續地改變。在又一示例中，電壓抖動信號1270的幅度隨機地來確定(例如，偽隨機地確定)。
第13圖(a)是說明根據本發明某些實施例如第10圖、第11圖和第12圖所示之作為反饋信號的函數的抖動信號的幅度的簡化示圖。該示圖僅僅是示例，其不應當不當地限制申請專利範圍的範疇。該領域具有通常知識者將認識到許多變體、替換和修改。
波形1302表示作為反饋信號的函數的抖動信號的幅度。例如，分別地，抖動信號是電壓抖動信號1070、電流抖動信號1170或電壓抖動信號1270，並且反饋信號是反饋信號1050、反饋信號1150或反饋信號1250。在另一示例中，預定值V0和V1滿足0V0 V1。電壓抖動信號1270在下面的討論中被用作示例。即，作為一個示例，波形1302表示作為反饋信號1250的函數的抖動信號1270的幅度。
根據一個實施例，如果反饋信號1250(例如，FB)的幅度小於預定值V0，則抖動信號1270的幅度(例如，幅度)為低值1304(例如，近似為零)，如波形1302所示。例如，如果反饋信號1250的幅度不小於預定值V0並且不大於預定值V1，則抖動信號1270的幅度從低值1304(例如，為V0)增大到高值1306(例如，為V1)，如波形1302所示。在另一示例中，抖動信號1270的幅度與反饋信號1250的線性函數或非線性函數相對應地從低值1304(例如，為V0)增大到高值1306(例如，為V1)。在另一示例中，如果反饋信號1250的幅度大於預定值V1，則抖動信號1270的幅度近似保持高值1306，如波形1302所示。
根據另一實施例，反饋信號1250的大小表示系統1200的輸出負載。例如，如果反饋信號1250的大小不小於預定值V0並且不大於預定值V1，則抖動信號1270的幅度隨著輸出負載減小而減小。在另一示例中，對電流1254的峰值的擾動隨著輸出負載減小。在又一示例中，系統1200的開關頻率抖動幅度在不同的輸出負載下大致保持恒定。
如上所述並且在這裡進一步所強調的，第13圖(a)僅僅是示例，其不應當不當地限制申請專利範圍的範疇。該領域具有通常知識者將認識到許多變體、替換和修改。例如，水平軸表示電流感測信號，從而第13圖(a)是說明根據本發明一些實施例作為如第8圖和第9圖所示之電流感測信號的函數的抖動信號的幅度的簡化示圖。
第13圖(b)是說明根據本發明一些實施例用於產生如第13圖(a)所示之作為反饋信號的函數的抖動信號的系統的簡化示圖。該示圖僅僅是示例，其不應當不當地限制申請專利範圍的範疇。該領域具有通常知識者將認識到許多變體、替換和修改。
系統1308包括抖動調變器1310。例如，分別地，抖動信號是電壓抖動信號1070、電流抖動信號1170或電壓抖動信號1270，並且反饋信號是反饋信號1050、反饋信號1150或反饋信號1250。電壓抖動信號1270在下面的討論中被用作示例。即，作為一個示例，系統1308產生作為反饋信號1250的函數的抖動信號1270。
根據一個實施例，抖動調變器1310接收反饋信號1250(例如，FB)和控制信號1312。例如，抖動調變器1310作為響應輸出抖動信號1270(例如，VFB_jitter)。在另一示例中，反饋信號1250的大小表示輸出負載。在又一示例中，如果如波形1302所示反饋信號1250的大小在預定範圍內，則抖動信號1270的幅度隨著輸出負載減小而減小。在又一示例中，系統1308可被用來基於反饋信號1050產生抖動信號1070。在又一示例中，系統1308可被用來基於反饋信號1150產生抖動信號1170。
第13圖(c)是說明根據本發明某些實施例用於產生如第13圖(a)所示之作為反饋信號的函數的抖動信號的系統的簡化示圖。該示圖僅僅是示例，其不應當不當地限制申請專利範圍的範疇。該領域具有通常知識者將認識到許多變體、替換和修改。
系統1309包括抖動調變器1314和低通濾波器1316。分別地，抖動信號是電壓抖動信號1070、電流抖動信號1170或電壓抖動信號1270，並且反饋信號是反饋信號1050、反饋信號1150或反饋信號1250。電壓抖動信號1270在下面的討論中被用作示例。即，作為一個示例，系統1309產生作為反饋信號1250的函數的抖動信號1270。
根據一個實施例，低通濾波器1316接收感測信號1256(例如，VCS)，並且作為響應產生信號1320。例如，信號1320與反饋信號1250成比例。在另一示例中，抖動調變器1314接收信號1320和控制信號1318，並且作為響應輸出抖動信號1270(例如，VFB_jitter)。在另一示例中，所感測的信號1256(例如，VCS)基於下式來確定。
V CS =I pk ×R sense 　(等式10)
其中，VCS表示所感測的信號1256，Ipk表示電流1254的峰值，並且Rsense表示電阻器518的電阻。在又一示例中，所感測的信號1256的大小表示系統1200的輸出負載。在又一示例中，抖動信號1270的幅度隨著輸出負載改變。
如上面所討論並且在這裡進一步所強調的，第13圖(c)僅僅是示例，其不應當不當地限制申請專利範圍的範疇。該領域具有通常知識者將認識到許多變體、替換和修改。例如，第13圖(c)是說明根據本發明一些實施例用於產生作為如第8圖和第9圖所示之電流感測信號的函數的抖動信號的系統的簡化示圖。
根據另一實施例，一種用於調整電源變換器的系統包括信號處理組件。該信號處理組件被配置以：接收第一輸入信號和第二輸入信號，處理與第一輸入信號和第二輸入信號相關聯的信息，並且至少基於與第一輸入信號和第二輸入信號相關聯的信息向開關輸出驅動信號，該驅動信號與開關頻率相關聯，該開關頻率與包括該開關的電源變換器有關。第一輸入信號至少與反饋信號相關聯，該反饋信號與電源變換器的輸出電壓有關。第二輸入信號至少與流經電源變換器的初級繞組的初級電流相關聯。此外，該信號處理組件還被配置以：在第一預定範圍內改變初級電流的峰值，並且在第二預定範圍內改變電源變換器的開關頻率。例如，該系統根據第6圖、第7圖、第8圖、第9圖、第10圖、第11圖和/或第12圖來實現。
根據另一實施例，一種用於調整電源變換器的系統包括比較器和驅動組件。該比較器被配置以接收第一輸入信號和第二輸入信號並且至少基於與第一輸入信號和第二輸入信號相關聯的信息產生比較信號，第一輸入信號至少與反饋信號相關聯，該反饋信號與電源變換器的輸出電壓有關，第二輸入信號包括第三輸入信號並且至少與流經電源變換器的初級繞組的初級電流相關聯。該驅動組件被配置以接收比較信號並且至少基於與比較信號相關聯的信息向開關輸出驅動信號，驅動信號與開關頻率相關聯，該開關頻率與包括該開關的電源變換器有關。比較器和驅動組件被配置以響應於至少第三輸入信號，在第一預定範圍內改變初級電流的峰值，並且在第二預定範圍內改變電源變換器的開關頻率。例如，該系統根據第6圖、第7圖、第8圖和/或第9圖來實現。
根據又一實施例，一種用於調整電源變換器的系統包括比較器和驅動組件。該比較器被配置以接收第一輸入信號和第二輸入信號並且至少基於與第一輸入信號和第二輸入信號相關聯的信息產生比較信號，第一輸入信號包括第三輸入信號並且至少與反饋信號相關聯，該反饋信號與電源變換器的輸出電壓有關，第二輸入信號至少與流經電源變換器的初級繞組的初級電流相關聯。該驅動組件被配置以接收比較信號並且至少基於與比較信號相關聯的信息向開關輸出驅動信號，驅動信號與開關頻率相關聯，該開關頻率與包括該開關的電源變換器有關。比較器和驅動組件被配置以響應於至少第三輸入信號，在第一預定範圍內改變初級電流的峰值，並且在第二預定範圍內改變電源變換器的開關頻率。例如，該系統根據第6圖、第7圖、第10圖、第11圖和/或第12圖來實現。
根據又一實施例，一種用於調整電源變換器的方法包括：接收第一輸入信號和第二輸入信號，第一輸入信號至少與反饋信號相關聯，該反饋信號與電源變換器的輸出電壓有關，第二輸入信號至少與流經電源變換器的初級繞組的初級電流相關聯；處理與第一輸入信號和第二輸入信號相關聯的信息；並且至少基於與第一輸入信號和第二輸入信號相關聯的信息向開關輸出驅動信號，驅動信號與開關頻率相關聯，該開關頻率與包括該開關的電源變換器有關。該方法還包括：在第一預定範圍內改變初級電流的峰值，並且在第二預定範圍內改變電源變換器的開關頻率。例如，該方法根據第6圖、第7圖、第8圖、第9圖、第10圖、第11圖和/或第12圖來實現。
在另一實施例中，一種用於調整電源變換器的方法包括：接收第一輸入信號和第二輸入信號，第一輸入信號至少與反饋信號相關聯，該反饋信號與電源變換器的輸出電壓有關，第二輸入信號包括第三輸入信號並且至少與流經電源變換器的初級繞組的初級電流相關聯；處理與第一輸入信號和第二輸入信號相關聯的信息；並且至少基於與第一輸入信號和第二輸入信號相關聯的信息產生比較信號。該方法還包括：接收比較信號；處理與比較信號相關聯的信息；至少基於與比較信號相關聯的信息向開關輸出驅動信號，驅動信號與開關頻率相關聯，該開關頻率與包括該開關的電源變換器有關。另外，該方法包括：響應於至少第三輸入信號，在第一預定範圍內改變初級電流的峰值；並且響應於至少第三輸入信號，在第二預定範圍內改變電源變換器的開關頻率。例如，該方法根據第6圖、第7圖、第8圖和/或第9圖來實現。
在又一實施例中，一種用於調整電源變換器的方法包括：接收第一輸入信號和第二輸入信號，第一輸入信號包括第三輸入信號並且至少與反饋信號相關聯，該反饋信號與電源變換器的輸出電壓有關，第二輸入信號至少與流經電源變換器的初級繞組的初級電流相關聯；處理與第一輸入信號和第二輸入信號相關聯的信息；並且至少基於與第一輸入信號和第二輸入信號相關聯的信息產生比較信號。該方法還包括：接收比較信號；處理與比較信號相關聯的信息；並且至少基於與比較信號相關聯的信息向開關輸出驅動信號，驅動信號與開關頻率相關聯，該開關頻率與包括該開關的電源變換器有關。另外，該方法包括：響應於至少第三輸入信號，在第一預定範圍內改變初級電流的峰值；並且響應於至少第三輸入信號，在第二預定範圍內改變電源變換器的開關頻率。例如，該方法根據第6圖、第7圖、第10圖、第11圖和/或第12圖來實現。
例如，本發明各個實施例中的一些或所有組件單獨地和/或與至少另一組件相組合地是利用一個或多個軟件組件、一個或多個硬件組件和/或軟件與硬件組件的一種或多種組合來實現的。在另一示例中，本發明各個實施例中的一些或所有組件單獨地和/或與至少另一組件相組合地在一個或多個電路中實現，例如在一個或多個模擬電路和/或一個或多個數字電路中實現。在又一示例中，本發明的各個實施例和/或示例可以相組合。
雖然已描述了本發明的具體實施例，然而該領域具有通常知識者將明白，還存在於所述實施例等同的其它實施例。因此，將明白，本發明不受所示具體實施例的限制，而是僅由申請專利範圍的範疇來限定。
100．．．電源變換系統
102．．．固定頻率PWM控制器
104．．．振盪器
106．．．PWM比較器
108．．．觸發器
110．．．閘極驅動器
112．．．二極體
114、116．．．電阻器
118．．．初級繞組
120．．．次級繞組
122．．．電源開關
124．．．電流感測電阻器
126．．．反饋和隔離組件
128．．．整流二極體
130．．．電容器
132、134、136、138、140．．．端子
202、204．．．波形
206．．．最小頻率
208．．．最大頻率
300．．．電源變換系統
302．．．QR控制器
304．．．初級繞組
306．．．次級繞組
308．．．電源開關
310．．．整流二極體
312．．．電容器
314．．．寄生電容
316．．．輸出負載
318．．．寄生電感
320、322．．．端子
324．．．電流
326．．．輸入電壓
328．．．輸出電壓
330．．．輔助繞組
332．．．電壓
334．．．初級電感
402、404、406．．．波形
408．．．峰值
410、412、414．．．低值
416．．．波谷值
418．．．高值
500．．．電源變換系統
502．．．QR控制器
504．．．初級繞組
506．．．次級繞組
508．．．電源開關
510．．．整流二極體
512．．．電容器
516．．．誤差放大和隔離組件
518．．．電流感測電阻器
520．．．輔助繞組
522、524．．．電阻器
526．．．退磁檢測組件
528．．．觸發器
530．．．閘極驅動器
532．．．PWM比較器
534．．．二極體
536、538．．．電阻器
540、542、544、546．．．端子
548．．．電壓
550．．．反饋信號
552．．．信號
554．．．電流
556．．．信號
558．．．比較信號
560．．．輔助電流
562．．．退磁信號
564．．．檢測信號
566．．．信號
568．．．閘極驅動信號
602、604．．．波形
608、610、612．．．峰值電流值
616、618．．．頻率值
702、704．．．波形
708．．．峰值電流值
800．．．電源變換系統
802．．．QR控制器
826．．．退磁檢測組件
828．．．觸發器
830．．．閘極驅動器
832．．．PWM比較器
834．．．二極體
836、838．．．電阻器
839．．．組合組件
840、842、844、846．．．端子
848．．．輸出電壓
850．．．反饋信號
852．．．信號
854．．．初級電流
856．．．信號
858．．．比較信號
860．．．輔助電流
862．．．退磁信號
864．．．檢測信號
866．．．信號
868．．．閘極驅動信號
870．．．電壓抖動信號
872．．．組合信號
900．．．電源變換系統
902．．．QR控制器
926．．．退磁檢測組件
928．．．觸發器
930．．．閘極驅動器
932．．．PWM比較器
934．．．二極體
936．．．電阻器
937．．．電阻器
938．．．電阻器
939．．．電路組件
940、942、944、946．．．端子
948．．．輸出電壓
950．．．反饋信號
952．．．信號
954．．．電流
956．．．信號
958．．．比較信號
960．．．輔助電流
962．．．退磁信號
964．．．檢測信號
966．．．信號
968．．．閘極驅動信號
970．．．電流抖動信號
972．．．組合信號
1000．．．電源變換系統
1002．．．QR控制器
1026．．．退磁檢測組件
1028．．．觸發器
1030．．．閘極驅動器
1032．．．PWM比較器
1034．．．二極體
1036、1038．．．電阻器
1039．．．組合組件
1040、1042、1044、1046．．．端子
1048．．．輸出電壓
1050．．．反饋信號
1052．．．信號
1054．．．初級電流
1056．．．信號
1058．．．比較信號
1060．．．輔助電流
1062．．．退磁信號
1064．．．檢測信號
1066．．．信號
1068．．．閘極驅動信號
1070．．．電壓抖動信號
1072．．．組合信號
1100．．．電源變換系統
1102．．．QR控制器
1126．．．退磁檢測組件
1128．．．觸發器
1130．．．閘極驅動器
1132．．．PWM比較器
1134．．．二極體
1136、1137、1138．．．電阻器
1139．．．電路組件
1140、1142、1144、1146．．．端子
1148．．．輸出電壓
1150．．．反饋信號
1152．．．信號
1154．．．初級電流
1156．．．信號
1158．．．比較信號
1160．．．輔助電流
1162．．．退磁信號
1164．．．檢測信號
1166．．．信號
1168．．．閘極驅動信號
1170．．．電流抖動信號
1172．．．信號
1200．．．電源變換系統
1202．．．QR控制器
1226．．．退磁檢測組件
1228．．．觸發器
1230．．．閘極驅動器
1232．．．PWM比較器
1234．．．二極體
1236、1238．．．電阻器
1239．．．放大器
1240、1242、1244、1246．．．端子
1248．．．輸出電壓
1250．．．反饋信號
1252．．．信號
1254．．．初級電流
1256．．．信號
1258．．．比較信號
1260．．．輔助電流
1262．．．退磁信號
1264．．．檢測信號
1266．．．信號
1268．．．閘極驅動信號
1270．．．電壓抖動信號
1272．．．信號
1302．．．波形
1304．．．低值
1306．．．高值
1308、1309．．．系統
1310．．．抖動調變器
1312．．．控制信號
1314．．．抖動調變器
1316．．．低通濾波器
1318．．．控制信號
1320．．．信號
第1圖是說明包括固定頻率脈寬調變(PWM)控制器的傳統電源變換系統的簡化示圖；
第2圖是說明由振盪器使開關頻率傾斜上升和下降而形成的頻率抖動之電源變換系統的簡化傳統時序圖；
第3圖是說明包括QR控制器的傳統返馳式電源變換系統的簡化示圖；
第4圖是電源變換系統的簡化傳統時序圖；
第5圖是說明包括QR控制器的傳統電源變換系統的簡化示圖；
第6圖是說明根據本發明一實施例之通過確定性峰值電流擾動獲得的開關頻率抖動的簡化時序圖；
第7圖是說明根據本發明另一實施例之通過隨機(例如，偽隨機)峰值電流擾動獲得的開關頻率抖動的簡化時序圖；
第8圖是說明根據本發明一個實施例包括QR控制器的電源變換系統的簡化示圖；
第9圖是說明根據本發明另一實施例包括QR控制器的電源變換系統的簡化示圖；
第10圖是說明根據本發明又一實施例包括QR控制器的電源變換系統的簡化示圖；
第11圖是說明根據本發明又一實施例包括QR控制器的電源變換系統的簡化示圖；
第12圖是說明根據本發明又一實施例包括QR控制器的電源變換系統的簡化示圖；
第13圖(a)是說明根據本發明某些實施例如第10圖、第11圖和第12圖所示之作為反饋信號的函數的抖動信號的幅度的簡化示圖；
第13圖(b)是說明根據本發明一些實施例用於產生如第13圖(a)所示之作為反饋信號的函數的抖動信號的系統的簡化示圖；以及
第13圖(c)是說明根據本發明某些實施例用於產生如第13圖(a)所示之作為反饋信號的函數的抖動信號的系統的簡化示圖。
504．．．初級繞組
506．．．次級繞組
508．．．電源開關
510．．．整流二極體
512．．．電容器
516．．．誤差放大和隔離組件
518．．．電流感測電阻器
520．．．輔助繞組
522、524．．．電阻器
800．．．電源變換系統
802．．．QR控制器
826．．．退磁檢測組件
828．．．觸發器
830．．．閘極驅動器
832．．．PWM比較器
834．．．二極體
836、838．．．電阻器
839．．．組合組件
840、842、844、846．．．端子
848．．．輸出電壓
850．．．反饋信號
852．．．信號
854．．．初級電流
856．．．信號
858．．．比較信號
860．．．輔助電流
862．．．退磁信號
864．．．檢測信號
866．．．信號
868．．．閘極驅動信號
870．．．電壓抖動信號
872．．．組合信號

Claims (32)

  1. 一種用於調整電源變換器的系統，該系統包括：信號處理組件，被配置以：接收第一輸入信號和第二輸入信號；處理與所述第一輸入信號和所述第二輸入信號相關聯的信息；以及至少基於與所述第一輸入信號和所述第二輸入信號相關聯的信息向開關輸出驅動信號，所述驅動信號與開關頻率相關聯，該開關頻率與包括該開關的電源變換器有關；其中：所述第一輸入信號至少與反饋信號相關聯，該反饋信號與所述電源變換器的輸出電壓有關；以及所述第二輸入信號至少與流經所述電源變換器的初級繞組的初級電流相關聯；其中所述信號處理組件還被配置以：在第一預定範圍內改變所述初級電流的峰值；以及在第二預定範圍內改變所述電源變換器的所述開關頻率。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之用於調整電源變換器的系統，其中，所述信號處理組件還被配置以在所述第一預定範圍內確定性地改變所述初級電流的峰值。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之用於調整電源變換器的系統，其中，所述信號處理組件還被配置以在所述第一預定範圍內週期性地改變所述初級電流的峰值。
  4. 如申請專利範圍第2項所述之用於調整電源變換器的系統，其中，所述信號處理組件還被配置以將所述初級電流的峰值從最小值改變為最大值，並且將所述初級電流的峰值從所述最大值改變回所述最小值。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之用於調整電源變換器的系統，其中，所述信號處理組件還被配置以與時間的第一線性函數相對應地將所述初級電流的峰值從最小值改變為最大值，並且與時間的第二線性函數相對應地將所述初級電流的峰值從所述最大值改變回所述最小值。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之用於調整電源變換器的系統，其中，所述信號處理組件還被配置以在所述第一預定範圍內隨機地改變所述初級電流的峰值。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之用於調整電源變換器的系統，其中，所述信號處理組件還被配置以在所述第一預定範圍內偽隨機地改變所述初級電流的峰值。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之用於調整電源變換器的系統，其中，所述信號處理組件還被配置以在所述第二預定範圍內確定性地改變所述電源變換器的所述開關頻率。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之用於調整電源變換器的系統，其中，所述信號處理組件還被配置以在所述第二預定範圍內週期性地改變所述電源變換器的所述開關頻率。
  10. 如申請專利範圍第8項所述之用於調整電源變換器的系統，其中，所述信號處理組件還被配置以將所述電源變換器的所述開關頻率從最大值改變為最小值，並且將所述電源變換器的所述開關頻率從所述最小值改變回所述最大值。
  11. 如申請專利範圍第10項所述之用於調整電源變換器的系統，其中，所述信號處理組件還被配置以與時間的第一線性函數相對應地將所述電源變換器的所述開關頻率從最大值改變為最小值，並且與時間的第二線性函數相對應地將所述電源變換器的所述開關頻率從所述最小值改變回所述最大值。
  12. 如申請專利範圍第1項所述之用於調整電源變換器的系統，其中，所述信號處理組件還被配置以在所述第二預定範圍內隨機地改變所述電源變換器的所述開關頻率。
  13. 如申請專利範圍第12項所述之用於調整電源變換器的系統，其中，所述信號處理組件還被配置以在所述第二預定範圍內偽隨機地改變所述電源變換器的所述開關頻率。
  14. 如申請專利範圍第1項所述之用於調整電源變換器的系統，其中，所述初級電流的峰值與所述電源變換器的所述開關頻率成反比。
  15. 如申請專利範圍第1項所述之用於調整電源變換器的系統，其中，所述系統被配置以在準諧振模式中操作。
  16. 一種用於調整電源變換器的系統，該系統包括：比較器，被配置以接收第一輸入信號和第二輸入信號並且至少基於與所述第一輸入信號和所述第二輸入信號相關聯的信息產生比較信號，所述第一輸入信號至少與反饋信號相關聯，該反饋信號與電源變換器的輸出電壓有關，所述第二輸入信號包括第三輸入信號並且至少與流經所述電源變換器的初級繞組的初級電流相關聯；以及驅動組件，被配置以接收所述比較信號並且至少基於與所述比較信號相關聯的信息向開關輸出驅動信號，所述驅動信號與開關頻率相關聯，該開關頻率與包括該開關的所述電源變換器有關；其中，所述比較器和所述驅動組件被配置以響應於至少所述第三輸入信號，在第一預定範圍內改變所述初級電流的峰值，並且在第二預定範圍內改變所述電源變換器的所述開關頻率。
  17. 如申請專利範圍第16項所述之用於調整電源變換器的系統，其中，所述第三輸入信號與電壓抖動信號有關。
  18. 如申請專利範圍第16項所述之用於調整電源變換器的系統，其中，所述第三輸入信號與電流抖動信號有關。
  19. 如申請專利範圍第16項所述之用於調整電源變換器的系統，其中，所述驅動組件包括：觸發器組件，被配置以至少接收所述比較信號並且至少基於與所述比較信號相關聯的信息產生輸出信號；以及驅動器組件，被配置以接收所述輸出信號並且至少基於與所述輸出信號相關聯的信息產生所述驅動信號。
  20. 一種用於調整電源變換器的系統，該系統包括：比較器，被配置以接收第一輸入信號和第二輸入信號並且至少基於與所述第一輸入信號和所述第二輸入信號相關聯的信息產生比較信號，所述第一輸入信號包括第三輸入信號並且至少與反饋信號相關聯，該反饋信號與電源變換器的輸出電壓有關，所述第二輸入信號至少與流經所述電源變換器的初級繞組的初級電流相關聯；以及驅動組件，被配置以接收所述比較信號並且至少基於與所述比較信號相關聯的信息向開關輸出驅動信號，所述驅動信號與開關頻率相關聯，該開關頻率與包括該開關的所述電源變換器有關；其中，所述比較器和所述驅動組件被配置以響應於至少所述第三輸入信號，在第一預定範圍內改變所述初級電流的峰值，並且在第二預定範圍內改變所述電源變換器的所述開關頻率。
  21. 如申請專利範圍第20項所述之用於調整電源變換器的系統，其中：如果所述反饋信號的大小小於第一預定值，則所述第三輸入信號等於第一預定大小：以及如果所述反饋信號大於第二預定值，則所述第三輸入信號等於第二預定大小，所述第二預定值大於所述第一預定值，所述第二預定大小大於所述第一預定大小。
  22. 如申請專利範圍第21項所述之用於調整電源變換器的系統，其中，如果所述反饋信號的大小大於所述第一預定值並且小於所述第二預定值，則所述第三輸入信號隨著所述反饋信號增大。
  23. 如申請專利範圍第21項所述之用於調整電源變換器的系統，還包括信號產生器，被配置以至少接收所述反饋信號，並且至少基於與所述反饋信號相關聯的信息產生所述第三輸入信號。
  24. 如申請專利範圍第21項所述之用於調整電源變換器的系統，還包括：低通濾波器，被配置以接收第四輸入信號並且至少基於與所述第四輸入信號相關聯的信息產生經濾波信號，所述經濾波信號的大小與所述反饋信號有關；以及信號產生器，被配置以至少接收所述經濾波信號並且至少基於與所述經濾波信號相關聯的信息產生所述第三輸入信號。
  25. 如申請專利範圍第24項所述之用於調整電源變換器的系統，其中，所述經濾波信號的大小與所述反饋信號成比例。
  26. 如申請專利範圍第20項所述之用於調整電源變換器的系統，還包括組合組件，該組合組件被配置以接收所述第三輸入信號和第四輸入信號，並且至少基於與所述第三輸入信號和所述第四輸入信號相關聯的信息產生所述第一輸入信號，所述第四輸入信號至少與所述反饋信號相關聯，所述反饋信號與所述電源變換器的所述輸出電壓有關。
  27. 如申請專利範圍第20項所述之用於調整電源變換器的系統，其中，所述第三輸入信號與電壓抖動信號有關。
  28. 如申請專利範圍第20項所述之用於調整電源變換器的系統，其中，所述第三輸入信號與電流抖動信號有關。
  29. 如申請專利範圍第20項所述之用於調整電源變換器的系統，其中所述驅動組件包括：觸發器組件，被配置以至少接收所述比較信號並且至少基於與所述比較信號相關聯的信息產生輸出信號；以及驅動器組件，被配置以接收所述輸出信號並且至少基於與所述輸出信號相關聯的信息產生所述驅動信號。
  30. 一種用於調整電源變換器的方法，該方法包括：接收第一輸入信號和第二輸入信號，所述第一輸入信號至少與反饋信號相關聯，該反饋信號與電源變換器的輸出電壓有關，所述第二輸入信號至少與流經所述電源變換器的初級繞組的初級電流相關聯；處理與所述第一輸入信號和所述第二輸入信號相關聯的信息；至少基於與所述第一輸入信號和所述第二輸入信號相關聯的信息向開關輸出驅動信號，所述驅動信號與開關頻率相關聯，該開關頻率與包括該開關的所述電源變換器有關；在第一預定範圍內改變所述初級電流的峰值；以及在第二預定範圍內改變所述電源變換器的所述開關頻率。
  31. 一種用於調整電源變換器的方法，該方法包括：接收第一輸入信號和第二輸入信號，所述第一輸入信號至少與反饋信號相關聯，該反饋信號與電源變換器的輸出電壓有關，所述第二輸入信號包括第三輸入信號並且至少與流經所述電源變換器的初級繞組的初級電流相關聯；處理與所述第一輸入信號和所述第二輸入信號相關聯的信息；至少基於與所述第一輸入信號和所述第二輸入信號相關聯的信息產生比較信號；接收所述比較信號；處理與所述比較信號相關聯的信息；至少基於與所述比較信號相關聯的信息向開關輸出驅動信號，所述驅動信號與開關頻率相關聯，該開關頻率與包括該開關的所述電源變換器有關；響應於至少所述第三輸入信號，在第一預定範圍內改變所述初級電流的峰值；以及響應於至少所述第三輸入信號，在第二預定範圍內改變所述電源變換器的所述開關頻率。
  32. 一種用於調整電源變換器的方法，該方法包括：接收第一輸入信號和第二輸入信號，所述第一輸入信號包括第三輸入信號並且至少與反饋信號相關聯，該反饋信號與電源變換器的輸出電壓有關，所述第二輸入信號至少與流經所述電源變換器的初級繞組的初級電流相關聯；處理與所述第一輸入信號和所述第二輸入信號相關聯的信息；至少基於與所述第一輸入信號和所述第二輸入信號相關聯的信息產生比較信號；接收所述比較信號；處理與所述比較信號相關聯的信息；至少基於與所述比較信號相關聯的信息向開關輸出驅動信號，所述驅動信號與開關頻率相關聯，該開關頻率與包括該開關的所述電源變換器有關；響應於至少所述第三輸入信號，在第一預定範圍內改變所述初級電流的峰值；以及響應於至少所述第三輸入信號，在第二預定範圍內改變所述電源變換器的所述開關頻率。
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